JP2004128308A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置等を提供する。
【解決手段】ステージ装置１は、Ｙ方向にはリニアモータ１４、２４により精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、Ｘ方向にはエアシリンダにより間欠的な移動・停止を行うよう構成されている。Ｙスライダ１３、２３の駆動は、線形性に優れるリニアモータ１４、２４で行うため、高精度のスキャン位置決めが可能である。Ｙスライダ１３、２３間に掛け渡されている移動ガイド３１に沿ってスライドするＸスライダ（ステージ）４１の駆動は、軽量化に適したエアシリンダで行うため、ステージ装置１全体の軽量化を実現できるとともに、高加速性も実現できる。
【選択図】 図１
【解決手段】ステージ装置１は、Ｙ方向にはリニアモータ１４、２４により精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、Ｘ方向にはエアシリンダにより間欠的な移動・停止を行うよう構成されている。Ｙスライダ１３、２３の駆動は、線形性に優れるリニアモータ１４、２４で行うため、高精度のスキャン位置決めが可能である。Ｙスライダ１３、２３間に掛け渡されている移動ガイド３１に沿ってスライドするＸスライダ（ステージ）４１の駆動は、軽量化に適したエアシリンダで行うため、ステージ装置１全体の軽量化を実現できるとともに、高加速性も実現できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン原版（マスク、レチクル）や感応基板（ウェハ）等を移動・位置決めするためのステージ装置、及び、そのようなステージ装置を備える露光装置に関する。特には、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光露光装置のステージ装置としては、いわゆるＨ型あるいはＩ型ＸＹステージ装置が主に用いられている。これらのステージ装置は、ある方向に平行に延びる２本の固定ガイド間に移動ガイドを掛け渡し、この移動ガイド上で自走式のステージを走らせるものである。２本の固定ガイドと移動ガイドの形がアルファベットのＨやＩの形をしているので、この名前が付けられている。この種のステージ装置は、構成が簡単で、小型化・軽量化・高効率化を期待できる。なお、Ｈ型ステージは両軸が長ストロークであるウェハステージに、Ｉ型ステージは一方向のみ長ストロークであるレチクルステージに用いられることが多い。
【０００３】
このようなＨ型あるいはＩ型ステージ装置の各軸の駆動アクチュエータとしては、最近、一般的にはリニアモータが用いられている。ステージ装置の移動ガイド上で自走する側の軸のリニアモータは、固定子も可動子も双方が動く。そのため、これらＨ型あるいはＩ型ステージ装置を電子線露光装置中のマスクステージやウェハステージとして用いる場合には、露光中の磁場変動が問題となる。この対策として、リニアモータの磁気を磁気シールドで遮蔽することも考えられるが、その場合は装置の構造が複雑になる。
【０００４】
他のステージ装置として、いわゆる十字型ステージ装置がある（例えば、特許文献１参照）。この十字型ステージ装置は、Ｘ及びＹ方向のいずれにも２本の平行な固定ガイドが設けられており、その間に十字型に交差する移動ガイドが互いにスライド可能に設けられている。そして、これら移動ガイドの交差点上にステージ部が搭載されている。この十字型ステージ装置においては、リニアモータを構成する永久磁石と電機子コイルのうち、変動磁場の大きい永久磁石をＸＹ両軸とも固定子として定盤上に固定し、変動磁場の比較的少ない電機子コイルを可動子とすれば、露光中の変動磁場を低減できる。
しかしながら、十字型ステージ装置は、前述のＨ型ステージとＩ型ステージとを中央で連結したような形態であって、装置が大型になる。
【０００５】
さらに、他のステージ装置として、２自由度リニアモータ（平面モータ）を用いるステージ装置がある（例えば、特許文献２参照）。これは、ある方向に平行に延びる２本の固定ガイド間に、他の一軸を駆動するための２自由度リニアモータが配置されてなるＨ型又はＩ型ステージである。
しかし、２自由度リニアモータは特殊な構成をしており、比較的高価である。
【０００６】
さらに、例えば特許文献３には、空気軸受とバキュームパッドを利用し、テーブルにＺ方向の与圧をかけるタイプのステージ装置が開示されている。このステージ装置は、定盤に設けられたバキュームパッドと空気軸受を利用し、移動テーブルにＺ方向の与圧を与えるものである。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、装置を軽量化し易い。
しかしながら、このステージ装置は、真空中ではバキュームによるプリロードがかけられない。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、磁場変動を極力避けたい荷電粒子線露光装置には適用しにくい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９３６８６号公報（第１図、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−８２４４５号公報（第８図）
【特許文献３】
特開平９−３４１３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
スキャン方式の露光装置のステージは、連続移動（スキャン）方向には精密な連続的位置決めが必要であるが、他の方向には間欠的な移動・停止のみを行う。そのため、スキャン方向のステージ駆動機構には高精度の連続位置決め精度が要求され、他の方向のステージ駆動機構には特に軽量且つ重心駆動が要求される。ここで、重心駆動とは、被駆動体の重心と、駆動力の作用の中心とが一致することである。さらに、ステージ装置は、低重心でステージ部の移動に伴う振動を遮断できる特性を有するものが好ましい。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置を提供することを目的とする。さらに、新規な反力キャンセル機構、あるいは、ガイド変形矯正機構等を有するステージ装置を提供することを目的とする。また、そのようなステージ装置を備える露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の第１のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内で、該平面内におけるある方向（Ｙ方向）には精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、他の方向（Ｘ方向）には間欠的な移動・停止のみを行うステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記Ｙ方向に延びる２本の固定ガイドと、 これらの各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記Ｘ方向に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記Ｙスライダの駆動機構のアクチュエータがリニアモータであり、 前記ステージの駆動機構のアクチュエータがエアシリンダであることを特徴とする。
【００１１】
Ｙスライダ駆動は、線形性に優れるリニアモータで行うため、高精度のスキャン位置決めが可能である。Ｙスライダ間に掛け渡されている移動ガイドに沿ってスライドするＸスライダ（ステージ）駆動は、軽量化に適したエアシリンダで行うため、ステージ装置全体の軽量化を実現できるとともに、高加速性も実現できる。
なお、本明細書における“エアシリンダ”は、空気以外の気体を作動媒体とするシリンダも含むものとする。
【００１２】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、これら両ガイド部材と前記Ｙスライダの上下面との間に非接触気体軸受が配置されているものとすることができる。
この場合、Ｙスライダが固定ガイドの上に乗る構造ではなく、Ｙスライダが固定ガイドの中に挟まれる構造となるので、ステージ装置の軽量化及び低重心化を実現できるという利点がある。
【００１３】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイドと前記Ｙスライダとの間には、該スライダを前記Ｘ方向に拘束するガイド機構は設けられておらず、前記Ｙ駆動のリニアモータに前記Ｘ方向に小寸法駆動するリニアモータ（θｚヨーリニアモータ）が付設されており、 前記θｚヨーリニアモータで、前記ＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りにおける前記Ｙスライダ及び移動ガイドの姿勢制御を行うものとしてよい。
Ｙスライダは、Ｘ方向には拘束されておらず、同方向にある程度（小寸法）は移動可能である。そこで、θｚヨーリニアモータを駆動して、Ｙスライダ及び移動ガイドをＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りに動かすことで、ステージの姿勢をＺ方向周りで調整できる。こうすることにより、ガイドレスで多重拘束することなく、リニアモータ推力配分によりθｚ姿勢制御が可能となる。さらに、θｚを任意に保つことも可能になる。
【００１４】
本発明の第１のステージ装置においては、前記ステージが、前記移動ガイド上を、４面（上下及び両側面）を拘束されて案内されるものとすることができる。この場合、対向高剛性支持を実現でき、また弾性主軸と重心とを一致することができるので、各軸制御が容易となる。
【００１５】
本発明の第１のステージ装置においては、前記非接触気体軸受の周囲に排気溝を設けることができる。
この場合、気体リークを軽減できるので、真空雰囲気中や特殊雰囲気中でも本発明のステージ装置を使用することができる。
【００１６】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイド又は移動ガイドに、前記非接触気体軸受の給気・大気排気・真空排気系統を設けることができる。
この場合、ステージ装置の他の箇所に気体用の配管を引き回さずに済むので、ステージの動きへの規制が少なくなり、ステージの制御性を向上できる。
【００１７】
本発明の第２のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、 該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、 該ガイド部材内に配置された、前記Ｙスライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することを特徴とする。
アクティブな反力吸収機構を備えることにより、ステージの移動に伴って生じる反力を打ち消すことができる。そのため、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００１８】
本発明の第３のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、 該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、 該ガイド部材が、ステージ装置のベースに対して非接触支持されており、前記Ｙスライダの駆動反力により、該Ｙスライダと逆方向に前記ガイド部材が移動するパッシブカウンタマス機構を構成することを特徴とする。
パッシブな反力処理機構を構成することにより、ステージの移動に伴って生じる反力を打ち消すことができる。そのため、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００１９】
なお、アクティブな反力処理機構とパッシブな反力処理機構の特徴の差、両者の望ましい使い分けは、次の通りである。すなわち、アクティブ反力処理機構は、ストローク（サイズ）を小さくでき、ステージ総重量を低減できる。一方、パッシブ反力処理機構は、反力処理の同時性が実現でき、消費電力が低減できる。これらアクティブ反力処理とパッシブ反力処理とは、互いに双対の関係にあるといえる。
【００２０】
本発明のステージ装置においては、前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、 該移動ガイド内に配置された、前記ステージと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することが好ましい。
あるいは、前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、該移動ガイドが、前記Ｙスライダに対して非接触支持されており、前記ステージの駆動反力により、該ステージと逆方向に前記移動ガイドが移動するパッシブカウンタマス機構を構成することが好ましい。
これらによれば、Ｘスライダの駆動反力も吸収できるので、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００２１】
本発明のステージ装置においては、前記駆動機構のアクチュエータをエアシリンダとすることができる。
エアシリンダはリニアモータ等よりも軽量化が可能であるため、移動ガイド側の駆動系を軽量化でき、ひいてはステージ装置全体の軽量化を実現できる。
【００２２】
本発明のステージ装置においては、前記Ｙスライダに寄り添って移動する補助スライダと、 該補助スライダと前記Ｙスライダを繋ぎ、該Ｙスライダと外部との流体の流出入を仲介する連結部材（配管）と、を具備することができる。
この場合、ステージが空気配管等を引き摺って走行する際の抵抗を低減でき、ステージの制御性が向上する。
【００２３】
また、このステージ装置においては、前記固定ガイドと平行に配置された、前記補助スライダを案内する副固定ガイドと、 該副固定ガイド内に配置された、前記補助スライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構と、をさらに具備することができる。
この場合、副固定ガイド内に配置されたアクティブカウンタマスで打ち消すことができる。そのため、補助スライダの駆動に伴う振動も抑制できるので、ステージの位置決め精度をより向上できる。
【００２４】
本発明のステージ装置においては、前記リニアモータに磁気シールド構造が付設されているものとすることができる。
この場合、リニアモータから発生する高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。
【００２５】
本発明の第４のステージ装置は、 ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記非接触気体軸受が、前記Ｘ方向に並んで複数配置されており、各非接触気体軸受への気体供給を調整して、前記移動ガイドの自重撓みを補正することを特徴とする。
このステージ装置では、各非接触気体軸受の圧力や流量をコントロールし、移動ガイドに意図的なモーメントをかけることにより、自重により撓んだ移動ガイドの姿勢を補正することができる。
【００２６】
本発明の露光装置は、所望のパターンが形成された原版を載置する原版ステージと、 前記原版をエネルギ線照明する照明光学系と、 前記パターンを転写する感応基板を載置する感応基板ステージと、 前記原版を通過したエネルギ線を前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、を具備し、前記両ステージをある方向（Ｙ方向）に同期連続移動（同期スキャン）させながら露光する露光装置であって、 前記原版ステージ又は感応基板ステージが、前記のステージ装置からなることを特徴とする。
【００２７】
本発明の露光装置は、感応基板上にエネルギ線を選択的に照明してパターン形成する露光装置であって、 前記感応基板を載置して移動する感応基板ステージ及び／又は前記パターンの原版を載置して移動する原版ステージが、前記請求項７〜１５いずれか１項記載のステージ装置からなることを特徴とする。
なお、前記エネルギ線は特に限定されず、光、紫外線、Ｘ線（軟Ｘ線、ＥＵＶ等）、荷電粒子線（電子線、イオンビーム）等であってよい。また、露光方式も限定されず、縮小投影露光、近接等倍転写、直描式等に広く適用できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、電子線露光装置の概要を説明する。
図１３は、本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の全体構成例を模式的に示す図である。
図１３に示す電子線露光装置１００の上部には、照明光学系を含む真空チャンバ１０１が配置されている。真空チャンバ１０１には真空ポンプ１０２が接続されており、同チャンバ内を真空排気している。
【００２９】
真空チャンバ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、コンデンサレンズ１０４ａや電子線偏向器１０４ｂ等を含む照明光学系１０４、レチクルＲ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１０４ａによって収束されるとともに偏向器１０４ｂにより図の横方向に順次走査（スキャン）され、光学系１０４の視野内にあるレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、図では一段のコンデンサレンズ１０４ａのみが示されているが、実際の照明光学系には、数段のレンズやビーム成形開口等が設けられている。
【００３０】
レチクルＲは、レチクルステージ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。レチクルステージ１１１は、定盤１１６に載置されている。
【００３１】
レチクルステージ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、レチクルステージ１１１の側方（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１１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたレチクルステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。レチクルステージ１１１の位置を目標位置とすべく、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。
【００３２】
定盤１１６の下方には、ウェハチャンバ（真空チャンバ）１２１が示されている。ウェハチャンバ１２１の側方（図の右側）には、真空ポンプ１２２が接続されており、ウェハチャンバ１２１内を真空排気している。ウェハチャンバ１２１内（又は別途の投影光学系鏡筒内）には、コンデンサレンズ（投影レンズ）１２４ａや偏向器１２４ｂ等を含む投影光学系１２４、及びウェハステージ１３１が配置されている。
【００３３】
レチクルＲを通過した電子線は、コンデンサレンズ１２４ａにより収束される。コンデンサレンズ１２４ａを通過した電子線は、偏向器１２４ｂにより偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。なお、図中にはコンデンサレンズ１２４ａが一段示されているのみであるが、実際には、投影光学系中には複数段のレンズや収差補正用のレンズやコイルが設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。駆動装置１３２及びステージ１３１の構造については後述する。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の側方（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。ウェハステージ１３１の位置を目標位置とすべく、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。
【００３６】
次に、本発明の一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、本発明の一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、図１のステージ装置のガイドやステージから上カバーを外した状態を示す斜視図である。
図３は、同ステージ装置のリニアモータ、Ｙスライダ、移動ガイド及びステージの斜視図（図１から固定ガイドを取り除いた状態の斜視図）である。
図４（Ａ）は図３に示す各部の平面図であり、図４（Ｂ）はその正面図であり、図４（Ｃ）はその側面図である。
図５は、同ステージ装置のＹスライダ（Ｙ軸）駆動リニアモータの内部構成を示す分解斜視図である。
【００３７】
図６は、同ステージ装置の移動ガイド及びステージの斜視図である。
図７（Ａ）は図６に示す移動ガイド及びステージの平面図であり、図７（Ｂ）はその正面図であり、図７（Ｃ）はその側面図である。
図８（Ａ）は同ステージ装置のステージのＸ方向への動作を説明するための斜視図であり、図８（Ｂ）はその作動チャートである。
図９（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置のステージのＹ方向への動作を説明するための斜視図であり、図９（Ｃ）はその作動チャートである。
図１０（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置の配管キャリアの動作を説明するための斜視図であり、図１０（Ｃ）はその作動チャートである。
【００３８】
このステージ装置１は、図１３の露光装置におけるウエハステージ１３１に相当する。同ステージ装置１は、図１及び図２の左斜め上に矢印で示すＹ方向には、リニアモータ（図３〜図５参照）により精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、Ｘ方向には、エアシリンダ（図７参照）により間欠的な移動・停止を行うよう構成されている。
【００３９】
図１及び図２に示すように、ステージ装置１の四角には、４つのポスト３ａ〜３ｄが、図示せぬベース上にそれぞれ立ち上げられている。左側のポスト３ａと３ｂの間、並びに、右側のポスト３ｃと３ｄの間には、Ｙ方向に沿って互いに平行に延びる固定ガイド１１、２１がそれぞれ架設されている。各固定ガイド１１（２１）は、それぞれ上下のガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）からなる。上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）は、それぞれＹ方向に延びる帯状のものであって、互いにある寸法離れて上下に平行に向かい合っている。
【００４０】
各固定ガイド１１（２１）の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）間には、図３及び図４に示すＹスライダ１３（２３）がそれぞれ挟まれている。各Ｙスライダ１３、２３は、それぞれリニアモータ１４、２４に駆動されて、Ｙ方向に沿ってそれぞれスライドする。
【００４１】
まず、図の左側のＹスライダ１３周囲の構成について、主に図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ説明する。
図４（Ｂ）にわかり易く示すように、Ｙスライダ１３の本体は、外側に開口するコ字状の断面を有する。このコ字状の開口（溝）内に、リニアモータ１４が組み込まれている。
【００４２】
リニアモータ１４は、縦断面Ｔ字状の固定子１５に対して、縦断面コ字状の可動子１６がスライド可能に組み合わされてなる。固定子１５は、前述した図１に示す固定ガイド１１の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間に挟まれるような形で、Ｙ方向に延びるように横たわった状態で配置されている。固定子１５の両端は、ポスト３ａ、３ｂに固定されている（図１及び図２参照）。可動子１６は、コ字の開口がステージ装置１の外側（図４（Ａ）及び（Ｂ）の左側）を向いた状態で配置されている。この可動子１６の外側は、Ｙスライダ１３に固定されている。これら可動子１６とＹスライダ１３は、一体となって固定子１５に対してＹ方向にスライドする。
【００４３】
図５の上部に示すように、固定子１５には、Ｙ方向（スライド方向）に沿って複数並んだ小判状のＹコイル１５ａと、これらＹコイル１５ａの隣りに配置された１個の細長いＸコイル１５ｂとが組み込まれている。Ｙコイル１５ａ、Ｘコイル１５ｂは、自己磁場キャンセル型コイルであって、高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。一方、可動子１６のコ字開口内の上下面には、Ｙ方向（スライド方向）に沿ってＮ極・Ｓ極が交互となるように複数並んだ棒状のＹ永久磁石１６ａと、これらＹ永久磁石１６ａの隣りでＮ極・Ｓ極が逆となるように配置された長い棒状の２本のＸ永久磁石１６ｂとが組み込まれている。各永久磁石１６ａ、１６ｂは、自己磁気シールド付きの永久磁石（一例でＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系）であり、高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。
【００４４】
Ｙ永久磁石１６ａはＹコイル１５ａに対応しており、これらは、Ｙ方向の力Ｆｙを生じさせるＹ軸リニアモータの役割を果たす。一方、Ｘ永久磁石１６ｂはＸコイル１５ｂに対応しており、これらと後述するＸ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´とは、Ｘ方向の力Ｆｘを生じさせるθｚヨーリニアモータの役割を果たす。
なお、前述の固定ガイド１１には、Ｙコイル１５ａ及びＸコイル１５ｂを制御する電気配線及び冷却媒体を循環させる配管等（図示されず）が接続されている。
【００４５】
図４（Ａ）に最もよく示すように、Ｙスライダ１３の上下面（図１の固定ガイド１１の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂと対向する面）には、各面に４個ずつエアパッド１７ａ〜１７ｄが設けられている（図には上摺動面側の４個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド１７ａ〜１７ｄは、多孔オリフィス材からなる。各エアパッド１７ａ〜１７ｄには、エア配管１７Ｘからエアが供給される。このエア配管１７Ｘは、Ｙスライダ１３に接続されており、図示せぬエア源に繋がっている。
【００４６】
Ｙスライダ１３の摺動面において、各エアパッド１７ａ〜１７ｄの周囲には、大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´が形成されている。さらに、Ｙスライダ１３の摺動面には、エアパッド１７ａ〜１７ｄ全体を囲む長方形の真空排気溝１８ａと、Ｙ方向に沿って延びる直線状の真空排気溝１８ｂが形成されている。真空排気溝１８ｂにより、エアパッド１７ａ〜１７ｄは、内側の２個１７ａ、１７ｃと外側の２個１７ｂ、１７ｄとに区分けされている。内エアパッド１７ａ、１７ｃと外エアパッド１７ｂ、１７ｄとは、それぞれ独立に空気供給量を調整できるようになっている。
なお、下摺動面側の４個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００４７】
図示せぬエア源からエア配管１７Ｘを介してエアパッド１７ａ〜１７ｄにエアが供給されると、多孔オリフィス部分からエアが噴出される。このエアにより、Ｙスライダ１３が上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（図１及び図２参照）に対して非接触支持される。このとき噴出されたエアは、大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´から大気に開放される。大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´から洩れたエアは、真空排気溝１８ａ、１８ｂから真空排気される。このようにして、エアパッド１７ａ〜１７ｄのエアが、高真空に保たれているチャンバ内にあまり洩れ出さないようになっている。
【００４８】
図４に示すように、リニアモータ１４の固定子１５の端部には、前述のＸ永久磁石１６ｂ及びＸコイル１５ｂ（図５参照）とともにθｚヨーリニアモータをなすＸ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´が設けられている。θｚヨーリニアモータは、Ｙスライダ１３をＸ方向に前述の小寸法だけ駆動させるモータである。Ｘ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´には、Ｙスライダ１３のＸ方向の変位を検出するギャップセンサ（図示されず）が２つ設けられている。このギャップセンサでＹスライダ１３のＸ方向の変位を検出しつつ、θｚヨーリニアモータを制御することで、ＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りにおけるＹスライダ１３及び移動ガイド３１の姿勢制御を行うことができる。
【００４９】
次に、図３の右側のＹスライダ２３周囲の構成について、主に図３と図４を参照しつつ説明する。
図４（Ｂ）にわかり易く示すように、Ｙスライダ２３の本体は、外側に開口するコ字状の断面を有する。このコ字状の開口（溝）内に、リニアモータ２４が組み込まれている。
【００５０】
リニアモータ２４は、縦断面Ｔ字状の固定子２５に対して、縦断面コ字状の可動子２６がスライド可能に組み合わされてなる。固定子２５は、前述した図１に示す固定ガイド２１の両ガイド部材２１Ａ、２１Ｂ間に挟まれるような形で、Ｙ方向に延びるように横たわった状態で配置されている。固定子２５の両端は、ポスト３ｃ、３ｄに固定されている（図１及び図２参照）。可動子２６は、コ字の開口がステージ装置１の外側（図４（Ａ）及び（Ｂ）の右側：前述のリニアモータ１４の可動子１６とは逆側）を向いた状態で配置されている。この可動子２６の外側は、Ｙスライダ２３に固定されている。これら可動子２６とＹスライダ２３は、一体となって固定子２５に対してＹ方向にスライドする。これら固定子２５及び可動子２６にも、前述の固定子１５及び可動子１６と同様に、図５に示すような自己磁場キャンセル付きコイル及び自己磁気シールド付き永久磁石が組み込まれている。
【００５１】
図３及び図４（Ａ）に示すように、Ｙスライダ２３の上下面（図１の固定ガイド２１の両ガイド部材２１Ａ、２１Ｂと対向する面）には、各面に２個ずつエアパッド２７ａ、２７ｂが設けられている（図には上摺動面側の２個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド２７ａ、２７ｂは、多孔オリフィス材からなる。各エアパッド２７ａ、２７ｂには、エア配管２７Ｘからエアが供給される。このエア配管２７Ｘは、Ｙスライダ２３に接続されており、図示せぬエア源に繋がっている。
【００５２】
Ｙスライダ２３の摺動面において、各エアパッド２７ａ、２７ｂの周囲には、大気排気用溝２７ａ´、２７ｂ´が形成されている。さらに、Ｙスライダ２３の摺動面には、エアパッド２７ａ、２７ｂ全体を囲む長方形の真空排気溝２８ａと、両エアパッド２７ａ、２７ｂ間でＹ方向に沿って延びる直線状の真空排気溝２８ｂが形成されている。真空排気溝２８ｂにより、エアパッド２７ａ、２７ｂは、内側２７ｂと外側２７ａとに区分けされている。これら外エアパッド２７ａと内エアパッド２７ｂは、それぞれ独立に空気供給量を調整できるようになっている。このＹスライダ２３側においても、前述と同様の作用により、Ｙスライダ２３が上下ガイド部材２１Ａ、２１Ｂ（図１及び図２参照）に対して非接触支持される。
なお、下摺動面側の２個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５３】
次に、両Ｙスライダ１３、２３間の移動ガイド３１及びステージ４１について説明する。
図１〜図４、図６に示すように、両Ｙスライダ１３、２３間には、Ｘ方向に延びる移動ガイド３１が掛け渡されている。この移動ガイド３１には、ステージ（Ｘスライダ）４１がスライド可能に取り付けられている。ステージ４１は、移動ガイド３１上を、４面（摺動面の上下及び両側面）を拘束されて案内される。そのため、ステージ４１のスライドはより安定的に行われる。同ステージ４１上には、微動テーブルやウェハチャック等（図示されず）が搭載される。
【００５４】
ここで、前述の通り、Ｙスライダ１３では内側の２個のエアパッド１７ａ、１７ｃと外側の２個のエアパッド１７ｂ、１７ｄとが並んで配置されており、Ｙスライダ２３では外側のエアパッド２７ａと内側のエアパッド２７ｂとが並んで配置されている。そして、外側のエアパッド１７ａ・１７ｃ及び２７ａから移動ガイド３１に下方向の力（気体圧）をかけ、内側のエアパッド１７ｂ・１７ｄ及び２７ｂから移動ガイド３１に上方向の力（気体圧）をかけることで、自重により撓んだ移動ガイド３１に曲げ力が加わり、姿勢をほぼ真直ぐに補正することができる。なお、前述の力の他に、もちろん各エアパッドが静圧支持のための浮上力をＹスライダ１３、２３に与える。
【００５５】
ステージ４１は、貫通中空部を有する平たい箱状をしており、その中空部の内面が移動ガイド３１の外面に嵌合している。図７（Ａ）に示すように、ステージ４１の中空部上下面（移動ガイド３１との摺動面）には、各面に４個ずつエアパッド４３ａ〜４３ｄが設けられている（図には上面側の４個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド４３ａ〜４３ｄは、多孔オリフィス材からなる。ステージ４１の摺動面において、各エアパッド４３ａ〜４３ｄの周囲には、大気排気用溝４３ａ´〜４３ｄ´が形成されている。さらに、ステージ４１の摺動面の両端部近傍には、真空排気溝４４ａ、４４ｂが形成されている。
なお、下摺動面側の４個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５６】
図７（Ｂ）に示すように、ステージ４１の中空部側面（移動ガイド３１との摺動面）には、各面に２個ずつエアパッド４５ａ、４５ｂが設けられている（図には一方の面の２個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド４５ａ、４５ｂは、多孔オリフィス材からなる。ステージ４１の摺動面において、各エアパッド４５ａ、４５ｂの周囲には、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´が形成されている。さらに、ステージ４１の摺動面の両端部近傍には、真空排気溝４６ａ、４６ｂが形成されている。
なお、一方の摺動面側の２個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５７】
図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように、移動ガイド３１の中央部には、各エアパッドへの給気孔３３ａと、大気排気孔３３ｂと、真空排気孔３３ｃとが形成されている。給気孔３３ａは各エアパッドに繋がっており、給気孔３３ａから供給されたエアが各エアパッドの多孔オリフィス部分から噴出する。大気排気孔３３ｂは、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´に繋がっている。エアパッドから噴出されたエアは、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´から大気排気孔３３ｂを通って大気に放出される。真空排気孔３３ｃは、真空排気用溝４６ａ、４６ｂに繋がっている。大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´から洩れたエアは、真空排気用溝４６ａ、４６ｂを通って真空排気孔３３ｃから真空排気される。これらのエアパッドから噴出されるエアにより、ステージ４１が移動ガイド３１に４面拘束されつつ非接触支持される。
【００５８】
次に、ステージ（Ｘスライダ）のエアシリンダ式駆動機構について説明する。図７（Ａ）に示すように、ステージ４１は、内側中空部側方に気体室４１Ｐを有する。このステージ４１の気体室４１Ｐの中央には、しきり板４１Ａ、４１Ａが設けられている。そして、ステージ４１の気体室４１Ｐは、しきり板４１Ａにより隣り合う２つの気体室４１Ｐ１、４１Ｐ２に分割されているとともに、しきり板４１Ｂにより隣り合う２つの気体室４１Ｐ１´、４１Ｐ２´に分割されている。気体室４１Ｐ１と４１Ｐ１´、並びに、気体室４１Ｐ２と４１Ｐ２´は、それぞれ相互に連通している。移動ガイド３１内部には、ステージ４１の気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´、及び、４１Ｐ２・４２Ｐ２´に気体を供給するための管路（図示されず）が組み込まれている。これら管路には、圧空制御弁（図示されず）が設けられており、各気体室内に供給する気体の圧力を制御する。これら隣り合う気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´、及び、４１Ｐ２・４２Ｐ２´の圧力に差をつけることにより、ステージ４１をＸ方向に駆動することができる（詳しくは後述する）。
【００５９】
次に、固定ガイド１１、２１、並びに、移動ガイド３１に付設されたアクティブカウンタマスの構成について説明する。
まず、固定ガイド１１、２１内に組み込まれたアクティブカウンタマスについて説明する。
図２に示すように、固定ガイド１１の上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂには、圧力室５２が掘り込まれて形成されている（図には上ガイド部材１１Ａ側のみが示されている）。圧力室５２内には、受圧体（カウンタマス）５５が配置されている。受圧体５５の長さは圧力室５２の長さよりも短く、受圧体５５の幅は圧力室５２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室５２内部において、受圧体５５の両端には、それぞれ圧力室５２Ｐ１（Ｙ方向側）、５２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室５２Ｐ１、５２Ｐ２内には、後述する配管キャリア７０の配管７７を介して、受圧体５５の駆動源としてのエアが供給される。
【００６０】
固定ガイド２１の上下ガイド部材２１Ａ、２１Ｂにも、同様の圧力室６２が掘り込まれて形成されている。（図には上ガイド部材２１Ａ側のみが示されている）。圧力室６２内には、受圧体（カウンタマス）６５が配置されている。受圧体６５の長さは圧力室６２の長さよりも短く、受圧体６５の幅は圧力室６２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室６２内部において、受圧体６５の両端には、それぞれ圧力室６２Ｐ１（Ｙ方向側）、６２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室６２Ｐ１、６２Ｐ２内には、後述する配管キャリアのチューブ７９を介して、受圧体６５の駆動源としてのエアが供給される。
なお、下ガイド部材１１Ｂ、２１Ｂにも、上側と同様の圧力室及び受圧体が設けられている。
【００６１】
次に、移動ガイド３１に付設されたアクティブカウンタマスについて説明する。
図２に示すように、移動ガイド３１の上面側には、圧力室３２が掘り込まれて形成されている。圧力室３２内には、受圧体（カウンタマス）３５が配置されている。受圧体３５の長さは圧力室３２の長さよりも短く、受圧体３５の幅は圧力室３２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室３２内部において、受圧体３５の両端には、それぞれ圧力室３２Ｐ１（Ｘ方向側）、３２Ｐ２（Ｘ´方向側）が形成される。各圧力室３２Ｐ１、３２Ｐ２内には、移動ガイド３１中に形成された流路（図示されず）を介して、受圧体３５の駆動源としてのエアが供給される。
これら固定ガイド１１、２１及び移動ガイド３１のアクティブカウンタマスの動作については後述する。
【００６２】
次に、図１、図２、図８〜図１０に示す配管キャリア７０について説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）に最もよく示すように、左側の２箇所のポスト３ａ、３ｂの下端側部には、それぞれＸ方向内側に張り出した支持部材７４が固定されている。２箇所の支持部材７４の間には、固定ガイド１１と平行に配置された副固定ガイド７１が掛け渡されている。この副固定ガイド７１には、補助スライダ７３が、４面（上下面及び両側面）を拘束されてスライド可能に取り付けられている。この補助スライダ７３内には、エアシリンダが内蔵されている。補助スライダ７３とＹスライダ１３の間には、複数の配管７７が繋がっている。これらの配管７７は、固定ガイド１１のアクティブカウンタマスの駆動源としてのエアや、非接触気体軸受のエアの流出入を仲介する配管である。補助スライダ７３は、Ｙスライダ１３に寄り添って副固定ガイド７１上をスライドし位置決めされる。
【００６３】
副固定ガイド７１の上面側には、圧力室７２が掘り込まれて形成されている。圧力室７２内には、受圧体（カウンタマス）７５が配置されている。受圧体７５の長さは圧力室７２の長さよりも短く、受圧体７５の幅は圧力室７２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室７２内部において、受圧体７５の両端には、それぞれ圧力室７２Ｐ１（Ｙ方向側）、７２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室７２Ｐ１、７２Ｐ２内には、受圧体７５の駆動源としてのエアが供給される。
【００６４】
補助スライダ７３の側面には、チューブ７９が接続されている。このチューブ７９は、一端部７８ａが補助スライダ７３に固定され、他端部７８ｂがベース（図示されず）上の取付板８０に固定されている。チューブ７９自体は可撓性の材料からなり、内部にはエア用配管や電気配線等が収容されている。このチューブ７９を介して、固定ガイド２１のアクティブカウンタマスの駆動源としてのエアや、非接触気体軸受のエアが供給される。
【００６５】
次に、図８〜図１０を参照して、前述のステージ装置１の動作について説明する。
（１）移動ガイド３１に沿うステージ４１のＸ方向移動。
図８（Ａ）に示すように、ステージ４１は、エアシリンダ機構（ステージ４１内部の気体室４１Ｐの圧力操作）によって、間欠的な移動・停止のみのステップ動作を行う。ステージ４１を移動ガイド３１上に沿ってＸ方向に移動させる場合は、気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´から排気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´に給気する。すると、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´の内圧が気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´の内圧よりも高くなり、ステージ４１は図８（Ａ）の右側のＸ方向に移動する。
【００６６】
このとき、移動ガイド３１内のアクティブカウンタマスについては、圧力室３２Ｐ２に給気するとともに、圧力室３２Ｐ１から排気し、受圧体３５をステージ４１の移動方向（Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ´方向）に移動させる。この際、図８（Ｂ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡよりも受圧体３５の加速度ＭＡ（破線）が大きくなるように、受圧体３５を作動させる。これにより、ステージ４１の移動に伴って生じる反力を、受圧体３５の作動で打ち消すことができ、ステージ４１の高い位置決め精度が確保される。
【００６７】
なお、ステージ４１をＸ´方向に移動させる場合は、前述とは逆に、気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´に給気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´から排気する。一方、アクティブカウンタマスにおいては、圧力室３２Ｐ２から排気するとともに、圧力室３２Ｐ１に給気する。この際、図８（Ｂ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡ´よりも受圧体３５の加速度ＭＡ´が大きくなるように、受圧体３５を作動させる。
【００６８】
（２）Ｙスライダ１３、２３のスライドによる移動ガイド３１・ステージ４１のＹ方向移動。
図９及び図１０に示すように、Ｙスライダ１３、２３・移動ガイド３１・ステージ４１は、リニアモータ１４、２４（図３〜図５も参照）により、精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行う。移動ガイド３１・ステージ４１を固定ガイド１１、２１に沿ってＹ方向に移動させる場合は、各リニアモータ１４、２４に通電し、固定子１５、２５に対して可動子１６、２６をＹ方向にスライドさせる（図５も参照）。すると、各可動子１６、２６に一体化しているＹスライダ１３、２３が固定ガイド１１、２１に沿ってＹ方向にスライドし、移動ガイド３１・ステージ４１がＹ方向に移動する。この際、Ｙスライダ１３の移動と同時に、配管キャリアの補助スライダ７３も副固定ガイド７１に沿ってＹ方向に移動する。
【００６９】
このとき、固定ガイド１１のアクティブカウンタマスにおいては、圧力室５２Ｐ１に給気するとともに、圧力室５２Ｐ２から排気し、受圧体５５を移動ガイド３１・ステージ４１の移動方向（Ｙ方向）とは逆方向（Ｙ´方向）に移動させる。また、固定ガイド２１のアクティブカウンタマスにおいては、圧力室６２Ｐ１に給気するとともに、圧力室６２Ｐ２から排気し、受圧体６５を移動ガイド３１・ステージ４１の移動方向（Ｙ方向）とは逆方向（Ｙ´方向）に移動させる。これら両固定ガイド１１、２１のアクティブカウンタマスは、図９（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、受圧体５５の加速度ＭＡ１（一点鎖線）は加速度ＳＡよりも大きく、受圧体６５の加速度ＭＡ２（破線）は加速度ＭＡ１よりもさらに大きくなるように、各受圧体５５、６５を別々に作動させる。
【００７０】
一方、配管キャリアのアクティブカウンタマスにおいては、図１０（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡよりも受圧体７５の加速度ＭＳＡ（破線）が若干大きくなるように、受圧体７５を作動させる。
【００７１】
これらのアクティブカウンタマスの作動により、移動ガイド３１・ステージ４１の移動に伴って生じる反力を、各受圧体５５、６５、７５の動きで打ち消すことができ、ステージ４１の高い位置決め精度が確保される。
【００７２】
なお、ステージ４１をＹ´方向に移動させる場合は、前述とは逆にリニアモータを作動し、アクティブカウンタマスも前述とは逆に作動させる。この際、図９（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´（実線）とは逆方向に向けて、受圧体５５の加速度ＭＡ１´（一点鎖線）は加速度ＳＡ´よりも大きく、受圧体６５の加速度ＭＡ２´（破線）は加速度ＭＡ１´よりもさらに大きくなるように、各受圧体５５、６５を別々に作動させる。一方、配管キャリアのアクティブカウンタマスにおいては、図１０（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡ´よりも受圧体７５の加速度ＭＳＡ´（破線）が若干大きくなるように、受圧体７５を作動させる。
【００７３】
このようなステージ４１とアクティブカウンタマスの作動時において、図４（Ｂ）に示すように、Ｙスライダ１３、２３のリニアモータ１４、２４の駆動点αの重心位置と、上下のアクティブカウンタマスの受圧体５５、６５の駆動点βの重心位置とは上下方向でほぼ一致している。そのため、Ｙスライダ１３、２３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。
【００７４】
このように、本実施の形態のステージ装置１は、前述のＸ方向及びＹ方向の作動を組み合わせることで、ＸＹ平面において、ステージ４１を高精度に移動・位置決めすることができる。ストロークは、一例で４００ｍｍ（保証ストローク３５０ｍｍ）である。
【００７５】
なお、前述の実施の形態においては、アクティブカウンタマスを用いた反力処理機構を採用した場合について述べたが、図１１及び図１２に示すように、パッシブカウンタマス機構を採用することもできる。
図１１は、Ｙ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。
図１２は、Ｘ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【００７６】
まず、Ｙ方向のパッシブカウンタマス機構の例について述べる。
図１１に示すように、上ガイド部材１１Ａと下ガイド部材１１Ｂは、ポスト３ａ、３ｂに非接触気体軸受（エアパッド）８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄを介して非接触支持されており、Ｙ方向にスライド可能となっている。上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間には、Ｙスライダ１３が非接触気体軸受（エアパッド）８１ａ〜８１ｄを介して非接触支持されている。これらの各非接触気体軸受は、前述のエアパッド・排気溝と同様のものを用いることができる。ガイド部材１１Ａ、１１Ｂには、リニアモータ固定子８４が取り付けられている。このリニアモータ固定子８４には、リニアモータ移動子８５が組み合わされている。Ｙスライダ１３を駆動すると、その反力が固定子８４からガイド部材１１Ａ、１１Ｂにかかるようになっている。
【００７７】
このようなパッシブカウンタマス機構においては、Ｙスライダ１３（ステージ４１）をＹ方向にスライドさせる場合、このＹスライダ１３の駆動反力により、上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂがポスト３ａ、３ｂに対して逆方向（Ｙ´方向）に駆動される。これにより、Ｙスライダ（ステージ）のＹ方向駆動時の反力を打ち消すことができる。逆に、Ｙスライダ１３がＹ´方向にスライドする場合は、上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂがポスト３ａ、３ｂに対してＹ方向に駆動され、ＹスライダのＹ´方向駆動時の反力も同様に打ち消すことができる。
【００７８】
なお、ポスト３ａ、３ｂとガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間には、弱い板ばね等からなる位置戻し機構が設けられており、ガイド部材１１Ａ、１１Ｂが設計ストロークを超えて移動しないようになっている。
【００７９】
次に、Ｘ方向のパッシブカウンタマス機構の例について述べる。
図１２に示すように、移動ガイド３１は、Ｙスライダ１３、２３に非接触気体軸受（エアパッド）９６ａ、９６ｂ、及び、９７ａ、９７ｂを介して非接触支持されており、Ｘ方向にスライド可能となっている。移動ガイド３１には、ステージ４１が非接触気体軸受（エアパッド）９５ａ〜９５ｄ（上下面：図１２（Ａ）参照）及び９５ａ´〜９５ｄ´（側面：図１２（Ｂ）参照）を介して非接触支持されている。これらの各非接触気体軸受も、前述のエアパッド・排気溝と同様のものを用いることができる。
【００８０】
このようなパッシブカウンタマス機構においては、ステージ４１内の気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´から排気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´に給気し、ステージ４１がＸ方向にスライドする場合、このステージ４１の駆動反力により、移動ガイド３１がＹスライダ１３、２３に対して逆方向（Ｘ´方向）に駆動される。これにより、ステージ４１のＸ方向駆動時の反力を打ち消すことができる。逆に、ステージ４１がＸ´方向にスライドする場合は、移動ガイド３１がＸ方向に駆動され、ステージ４１のＸ´方向駆動時の反力も同様に打ち消すことができる。
【００８１】
【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、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】図１のステージ装置のガイドやステージから上カバーを外した状態を示す斜視図である。
【図３】同ステージ装置のリニアモータ、Ｙスライダ、移動ガイド及びステージの斜視図（図１から固定ガイドを取り除いた状態の斜視図）である。
【図４】図４（Ａ）は図３に示す各部の平面図であり、図４（Ｂ）はその正面図であり、図４（Ｃ）はその側面図である。
【図５】同ステージ装置のＹスライダ（Ｙ軸）駆動リニアモータの内部構成を示す分解斜視図である。
【図６】同ステージ装置の移動ガイド及びステージの斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は図６に示す移動ガイド及びステージの平面図であり、図７（Ｂ）はその正面図であり、図７（Ｃ）はその側面図である。
【図８】図８（Ａ）は同ステージ装置のステージのＸ方向への動作を説明するための斜視図であり、図８（Ｂ）はその作動チャートである。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置のステージのＹ方向への動作を説明するための斜視図であり、図９（Ｃ）はその作動チャートである。
【図１０】図１０（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置の配管キャリアの動作を説明するための斜視図であり、図１０（Ｃ）はその作動チャートである。
【図１１】Ｙ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。
【図１２】Ｘ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の全体構成例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ ステージ装置
１１、２１ 固定ガイド
１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ 上下のガイド部材
１３、２３ Ｙスライダ １４、２４ リニアモータ
１７Ｘ、２７Ｘ エア配管
１７ａ〜１７ｄ、２７ａ、２７ｂ、４３ａ〜４３ｄ、４５ａ、４５ｂ、
８１ａ〜８１ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄ、９５ａ〜９５ｄ、
９６ａ、９６ｂ、９７ａ、９７ｂ エアパッド
１５ａ Ｙコイル １５ｂ、１５ｂ´ Ｘコイル
１６ａ Ｙ永久磁石 １６ｂ、１６ｂ´ Ｘ永久磁石
１７ａ´〜１７ｄ´、２７ａ´、２７ｂ´、４３ａ´〜４３ｄ´、
４５ａ´、４５ｂ´ 大気用排気溝
１８ａ、１８ｂ、２８ａ、２８ｂ、４４ａ、４４ｂ、
４６ａ、４６ｂ 真空排気溝
３１ 移動ガイド ４１ ステージ（Ｘスライダ）
４１Ｐ１、４１Ｐ１´、４１Ｐ２、４１Ｐ２´ 気体室
３２、５２、６２、７２ 圧力室
３５、５５、６５、７５ 受圧体（カウンタマス）
７０ 配管キャリア
７１ 副固定ガイド ７３ 補助スライダ
７７ 連結部材（配管） ７９ チューブ
１００ 電子線露光装置
１０４ 照明光学系 １１１ レチクルステージ
１２４ 投影光学系 １３１ ウェハステージ
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン原版（マスク、レチクル）や感応基板（ウェハ）等を移動・位置決めするためのステージ装置、及び、そのようなステージ装置を備える露光装置に関する。特には、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光露光装置のステージ装置としては、いわゆるＨ型あるいはＩ型ＸＹステージ装置が主に用いられている。これらのステージ装置は、ある方向に平行に延びる２本の固定ガイド間に移動ガイドを掛け渡し、この移動ガイド上で自走式のステージを走らせるものである。２本の固定ガイドと移動ガイドの形がアルファベットのＨやＩの形をしているので、この名前が付けられている。この種のステージ装置は、構成が簡単で、小型化・軽量化・高効率化を期待できる。なお、Ｈ型ステージは両軸が長ストロークであるウェハステージに、Ｉ型ステージは一方向のみ長ストロークであるレチクルステージに用いられることが多い。
【０００３】
このようなＨ型あるいはＩ型ステージ装置の各軸の駆動アクチュエータとしては、最近、一般的にはリニアモータが用いられている。ステージ装置の移動ガイド上で自走する側の軸のリニアモータは、固定子も可動子も双方が動く。そのため、これらＨ型あるいはＩ型ステージ装置を電子線露光装置中のマスクステージやウェハステージとして用いる場合には、露光中の磁場変動が問題となる。この対策として、リニアモータの磁気を磁気シールドで遮蔽することも考えられるが、その場合は装置の構造が複雑になる。
【０００４】
他のステージ装置として、いわゆる十字型ステージ装置がある（例えば、特許文献１参照）。この十字型ステージ装置は、Ｘ及びＹ方向のいずれにも２本の平行な固定ガイドが設けられており、その間に十字型に交差する移動ガイドが互いにスライド可能に設けられている。そして、これら移動ガイドの交差点上にステージ部が搭載されている。この十字型ステージ装置においては、リニアモータを構成する永久磁石と電機子コイルのうち、変動磁場の大きい永久磁石をＸＹ両軸とも固定子として定盤上に固定し、変動磁場の比較的少ない電機子コイルを可動子とすれば、露光中の変動磁場を低減できる。
しかしながら、十字型ステージ装置は、前述のＨ型ステージとＩ型ステージとを中央で連結したような形態であって、装置が大型になる。
【０００５】
さらに、他のステージ装置として、２自由度リニアモータ（平面モータ）を用いるステージ装置がある（例えば、特許文献２参照）。これは、ある方向に平行に延びる２本の固定ガイド間に、他の一軸を駆動するための２自由度リニアモータが配置されてなるＨ型又はＩ型ステージである。
しかし、２自由度リニアモータは特殊な構成をしており、比較的高価である。
【０００６】
さらに、例えば特許文献３には、空気軸受とバキュームパッドを利用し、テーブルにＺ方向の与圧をかけるタイプのステージ装置が開示されている。このステージ装置は、定盤に設けられたバキュームパッドと空気軸受を利用し、移動テーブルにＺ方向の与圧を与えるものである。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、装置を軽量化し易い。
しかしながら、このステージ装置は、真空中ではバキュームによるプリロードがかけられない。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、磁場変動を極力避けたい荷電粒子線露光装置には適用しにくい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９３６８６号公報（第１図、第２図）
【特許文献２】
特開２００２−８２４４５号公報（第８図）
【特許文献３】
特開平９−３４１３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
スキャン方式の露光装置のステージは、連続移動（スキャン）方向には精密な連続的位置決めが必要であるが、他の方向には間欠的な移動・停止のみを行う。そのため、スキャン方向のステージ駆動機構には高精度の連続位置決め精度が要求され、他の方向のステージ駆動機構には特に軽量且つ重心駆動が要求される。ここで、重心駆動とは、被駆動体の重心と、駆動力の作用の中心とが一致することである。さらに、ステージ装置は、低重心でステージ部の移動に伴う振動を遮断できる特性を有するものが好ましい。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置を提供することを目的とする。さらに、新規な反力キャンセル機構、あるいは、ガイド変形矯正機構等を有するステージ装置を提供することを目的とする。また、そのようなステージ装置を備える露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の第１のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内で、該平面内におけるある方向（Ｙ方向）には精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、他の方向（Ｘ方向）には間欠的な移動・停止のみを行うステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記Ｙ方向に延びる２本の固定ガイドと、 これらの各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記Ｘ方向に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記Ｙスライダの駆動機構のアクチュエータがリニアモータであり、 前記ステージの駆動機構のアクチュエータがエアシリンダであることを特徴とする。
【００１１】
Ｙスライダ駆動は、線形性に優れるリニアモータで行うため、高精度のスキャン位置決めが可能である。Ｙスライダ間に掛け渡されている移動ガイドに沿ってスライドするＸスライダ（ステージ）駆動は、軽量化に適したエアシリンダで行うため、ステージ装置全体の軽量化を実現できるとともに、高加速性も実現できる。
なお、本明細書における“エアシリンダ”は、空気以外の気体を作動媒体とするシリンダも含むものとする。
【００１２】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、これら両ガイド部材と前記Ｙスライダの上下面との間に非接触気体軸受が配置されているものとすることができる。
この場合、Ｙスライダが固定ガイドの上に乗る構造ではなく、Ｙスライダが固定ガイドの中に挟まれる構造となるので、ステージ装置の軽量化及び低重心化を実現できるという利点がある。
【００１３】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイドと前記Ｙスライダとの間には、該スライダを前記Ｘ方向に拘束するガイド機構は設けられておらず、前記Ｙ駆動のリニアモータに前記Ｘ方向に小寸法駆動するリニアモータ（θｚヨーリニアモータ）が付設されており、 前記θｚヨーリニアモータで、前記ＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りにおける前記Ｙスライダ及び移動ガイドの姿勢制御を行うものとしてよい。
Ｙスライダは、Ｘ方向には拘束されておらず、同方向にある程度（小寸法）は移動可能である。そこで、θｚヨーリニアモータを駆動して、Ｙスライダ及び移動ガイドをＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りに動かすことで、ステージの姿勢をＺ方向周りで調整できる。こうすることにより、ガイドレスで多重拘束することなく、リニアモータ推力配分によりθｚ姿勢制御が可能となる。さらに、θｚを任意に保つことも可能になる。
【００１４】
本発明の第１のステージ装置においては、前記ステージが、前記移動ガイド上を、４面（上下及び両側面）を拘束されて案内されるものとすることができる。この場合、対向高剛性支持を実現でき、また弾性主軸と重心とを一致することができるので、各軸制御が容易となる。
【００１５】
本発明の第１のステージ装置においては、前記非接触気体軸受の周囲に排気溝を設けることができる。
この場合、気体リークを軽減できるので、真空雰囲気中や特殊雰囲気中でも本発明のステージ装置を使用することができる。
【００１６】
本発明の第１のステージ装置においては、前記固定ガイド又は移動ガイドに、前記非接触気体軸受の給気・大気排気・真空排気系統を設けることができる。
この場合、ステージ装置の他の箇所に気体用の配管を引き回さずに済むので、ステージの動きへの規制が少なくなり、ステージの制御性を向上できる。
【００１７】
本発明の第２のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、 該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、 該ガイド部材内に配置された、前記Ｙスライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することを特徴とする。
アクティブな反力吸収機構を備えることにより、ステージの移動に伴って生じる反力を打ち消すことができる。そのため、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００１８】
本発明の第３のステージ装置は、ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、 該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、 該ガイド部材が、ステージ装置のベースに対して非接触支持されており、前記Ｙスライダの駆動反力により、該Ｙスライダと逆方向に前記ガイド部材が移動するパッシブカウンタマス機構を構成することを特徴とする。
パッシブな反力処理機構を構成することにより、ステージの移動に伴って生じる反力を打ち消すことができる。そのため、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００１９】
なお、アクティブな反力処理機構とパッシブな反力処理機構の特徴の差、両者の望ましい使い分けは、次の通りである。すなわち、アクティブ反力処理機構は、ストローク（サイズ）を小さくでき、ステージ総重量を低減できる。一方、パッシブ反力処理機構は、反力処理の同時性が実現でき、消費電力が低減できる。これらアクティブ反力処理とパッシブ反力処理とは、互いに双対の関係にあるといえる。
【００２０】
本発明のステージ装置においては、前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、 該移動ガイド内に配置された、前記ステージと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することが好ましい。
あるいは、前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、該移動ガイドが、前記Ｙスライダに対して非接触支持されており、前記ステージの駆動反力により、該ステージと逆方向に前記移動ガイドが移動するパッシブカウンタマス機構を構成することが好ましい。
これらによれば、Ｘスライダの駆動反力も吸収できるので、ステージの位置決め精度がより向上する。
【００２１】
本発明のステージ装置においては、前記駆動機構のアクチュエータをエアシリンダとすることができる。
エアシリンダはリニアモータ等よりも軽量化が可能であるため、移動ガイド側の駆動系を軽量化でき、ひいてはステージ装置全体の軽量化を実現できる。
【００２２】
本発明のステージ装置においては、前記Ｙスライダに寄り添って移動する補助スライダと、 該補助スライダと前記Ｙスライダを繋ぎ、該Ｙスライダと外部との流体の流出入を仲介する連結部材（配管）と、を具備することができる。
この場合、ステージが空気配管等を引き摺って走行する際の抵抗を低減でき、ステージの制御性が向上する。
【００２３】
また、このステージ装置においては、前記固定ガイドと平行に配置された、前記補助スライダを案内する副固定ガイドと、 該副固定ガイド内に配置された、前記補助スライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構と、をさらに具備することができる。
この場合、副固定ガイド内に配置されたアクティブカウンタマスで打ち消すことができる。そのため、補助スライダの駆動に伴う振動も抑制できるので、ステージの位置決め精度をより向上できる。
【００２４】
本発明のステージ装置においては、前記リニアモータに磁気シールド構造が付設されているものとすることができる。
この場合、リニアモータから発生する高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。
【００２５】
本発明の第４のステージ装置は、 ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、 前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、 これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、 該Ｙスライダの駆動機構と、 前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、 該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、 該ステージの駆動機構と、を具備し、 前記非接触気体軸受が、前記Ｘ方向に並んで複数配置されており、各非接触気体軸受への気体供給を調整して、前記移動ガイドの自重撓みを補正することを特徴とする。
このステージ装置では、各非接触気体軸受の圧力や流量をコントロールし、移動ガイドに意図的なモーメントをかけることにより、自重により撓んだ移動ガイドの姿勢を補正することができる。
【００２６】
本発明の露光装置は、所望のパターンが形成された原版を載置する原版ステージと、 前記原版をエネルギ線照明する照明光学系と、 前記パターンを転写する感応基板を載置する感応基板ステージと、 前記原版を通過したエネルギ線を前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、を具備し、前記両ステージをある方向（Ｙ方向）に同期連続移動（同期スキャン）させながら露光する露光装置であって、 前記原版ステージ又は感応基板ステージが、前記のステージ装置からなることを特徴とする。
【００２７】
本発明の露光装置は、感応基板上にエネルギ線を選択的に照明してパターン形成する露光装置であって、 前記感応基板を載置して移動する感応基板ステージ及び／又は前記パターンの原版を載置して移動する原版ステージが、前記請求項７〜１５いずれか１項記載のステージ装置からなることを特徴とする。
なお、前記エネルギ線は特に限定されず、光、紫外線、Ｘ線（軟Ｘ線、ＥＵＶ等）、荷電粒子線（電子線、イオンビーム）等であってよい。また、露光方式も限定されず、縮小投影露光、近接等倍転写、直描式等に広く適用できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、電子線露光装置の概要を説明する。
図１３は、本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の全体構成例を模式的に示す図である。
図１３に示す電子線露光装置１００の上部には、照明光学系を含む真空チャンバ１０１が配置されている。真空チャンバ１０１には真空ポンプ１０２が接続されており、同チャンバ内を真空排気している。
【００２９】
真空チャンバ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、コンデンサレンズ１０４ａや電子線偏向器１０４ｂ等を含む照明光学系１０４、レチクルＲ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１０４ａによって収束されるとともに偏向器１０４ｂにより図の横方向に順次走査（スキャン）され、光学系１０４の視野内にあるレチクルＲの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。なお、図では一段のコンデンサレンズ１０４ａのみが示されているが、実際の照明光学系には、数段のレンズやビーム成形開口等が設けられている。
【００３０】
レチクルＲは、レチクルステージ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。レチクルステージ１１１は、定盤１１６に載置されている。
【００３１】
レチクルステージ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、レチクルステージ１１１の側方（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１１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉計１１３で計測されたレチクルステージ１１１の正確な位置情報が制御装置１１５に入力される。レチクルステージ１１１の位置を目標位置とすべく、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。
【００３２】
定盤１１６の下方には、ウェハチャンバ（真空チャンバ）１２１が示されている。ウェハチャンバ１２１の側方（図の右側）には、真空ポンプ１２２が接続されており、ウェハチャンバ１２１内を真空排気している。ウェハチャンバ１２１内（又は別途の投影光学系鏡筒内）には、コンデンサレンズ（投影レンズ）１２４ａや偏向器１２４ｂ等を含む投影光学系１２４、及びウェハステージ１３１が配置されている。
【００３３】
レチクルＲを通過した電子線は、コンデンサレンズ１２４ａにより収束される。コンデンサレンズ１２４ａを通過した電子線は、偏向器１２４ｂにより偏向され、ウェハＷ上の所定の位置にレチクルＲの像が結像される。なお、図中にはコンデンサレンズ１２４ａが一段示されているのみであるが、実際には、投影光学系中には複数段のレンズや収差補正用のレンズやコイルが設けられている。
【００３４】
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。
【００３５】
ウェハステージ１３１には、図の左方に示す駆動装置１３２が接続されている。駆動装置１３２及びステージ１３１の構造については後述する。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の側方（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。ウェハステージ１３１の位置を目標位置とすべく、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。
【００３６】
次に、本発明の一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、本発明の一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、図１のステージ装置のガイドやステージから上カバーを外した状態を示す斜視図である。
図３は、同ステージ装置のリニアモータ、Ｙスライダ、移動ガイド及びステージの斜視図（図１から固定ガイドを取り除いた状態の斜視図）である。
図４（Ａ）は図３に示す各部の平面図であり、図４（Ｂ）はその正面図であり、図４（Ｃ）はその側面図である。
図５は、同ステージ装置のＹスライダ（Ｙ軸）駆動リニアモータの内部構成を示す分解斜視図である。
【００３７】
図６は、同ステージ装置の移動ガイド及びステージの斜視図である。
図７（Ａ）は図６に示す移動ガイド及びステージの平面図であり、図７（Ｂ）はその正面図であり、図７（Ｃ）はその側面図である。
図８（Ａ）は同ステージ装置のステージのＸ方向への動作を説明するための斜視図であり、図８（Ｂ）はその作動チャートである。
図９（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置のステージのＹ方向への動作を説明するための斜視図であり、図９（Ｃ）はその作動チャートである。
図１０（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置の配管キャリアの動作を説明するための斜視図であり、図１０（Ｃ）はその作動チャートである。
【００３８】
このステージ装置１は、図１３の露光装置におけるウエハステージ１３１に相当する。同ステージ装置１は、図１及び図２の左斜め上に矢印で示すＹ方向には、リニアモータ（図３〜図５参照）により精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、Ｘ方向には、エアシリンダ（図７参照）により間欠的な移動・停止を行うよう構成されている。
【００３９】
図１及び図２に示すように、ステージ装置１の四角には、４つのポスト３ａ〜３ｄが、図示せぬベース上にそれぞれ立ち上げられている。左側のポスト３ａと３ｂの間、並びに、右側のポスト３ｃと３ｄの間には、Ｙ方向に沿って互いに平行に延びる固定ガイド１１、２１がそれぞれ架設されている。各固定ガイド１１（２１）は、それぞれ上下のガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）からなる。上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）は、それぞれＹ方向に延びる帯状のものであって、互いにある寸法離れて上下に平行に向かい合っている。
【００４０】
各固定ガイド１１（２１）の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（２１Ａ、２１Ｂ）間には、図３及び図４に示すＹスライダ１３（２３）がそれぞれ挟まれている。各Ｙスライダ１３、２３は、それぞれリニアモータ１４、２４に駆動されて、Ｙ方向に沿ってそれぞれスライドする。
【００４１】
まず、図の左側のＹスライダ１３周囲の構成について、主に図４（Ａ）、（Ｂ）を参照しつつ説明する。
図４（Ｂ）にわかり易く示すように、Ｙスライダ１３の本体は、外側に開口するコ字状の断面を有する。このコ字状の開口（溝）内に、リニアモータ１４が組み込まれている。
【００４２】
リニアモータ１４は、縦断面Ｔ字状の固定子１５に対して、縦断面コ字状の可動子１６がスライド可能に組み合わされてなる。固定子１５は、前述した図１に示す固定ガイド１１の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間に挟まれるような形で、Ｙ方向に延びるように横たわった状態で配置されている。固定子１５の両端は、ポスト３ａ、３ｂに固定されている（図１及び図２参照）。可動子１６は、コ字の開口がステージ装置１の外側（図４（Ａ）及び（Ｂ）の左側）を向いた状態で配置されている。この可動子１６の外側は、Ｙスライダ１３に固定されている。これら可動子１６とＹスライダ１３は、一体となって固定子１５に対してＹ方向にスライドする。
【００４３】
図５の上部に示すように、固定子１５には、Ｙ方向（スライド方向）に沿って複数並んだ小判状のＹコイル１５ａと、これらＹコイル１５ａの隣りに配置された１個の細長いＸコイル１５ｂとが組み込まれている。Ｙコイル１５ａ、Ｘコイル１５ｂは、自己磁場キャンセル型コイルであって、高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。一方、可動子１６のコ字開口内の上下面には、Ｙ方向（スライド方向）に沿ってＮ極・Ｓ極が交互となるように複数並んだ棒状のＹ永久磁石１６ａと、これらＹ永久磁石１６ａの隣りでＮ極・Ｓ極が逆となるように配置された長い棒状の２本のＸ永久磁石１６ｂとが組み込まれている。各永久磁石１６ａ、１６ｂは、自己磁気シールド付きの永久磁石（一例でＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系）であり、高周波の電磁ノイズ等の外乱磁場を遮断できる。
【００４４】
Ｙ永久磁石１６ａはＹコイル１５ａに対応しており、これらは、Ｙ方向の力Ｆｙを生じさせるＹ軸リニアモータの役割を果たす。一方、Ｘ永久磁石１６ｂはＸコイル１５ｂに対応しており、これらと後述するＸ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´とは、Ｘ方向の力Ｆｘを生じさせるθｚヨーリニアモータの役割を果たす。
なお、前述の固定ガイド１１には、Ｙコイル１５ａ及びＸコイル１５ｂを制御する電気配線及び冷却媒体を循環させる配管等（図示されず）が接続されている。
【００４５】
図４（Ａ）に最もよく示すように、Ｙスライダ１３の上下面（図１の固定ガイド１１の両ガイド部材１１Ａ、１１Ｂと対向する面）には、各面に４個ずつエアパッド１７ａ〜１７ｄが設けられている（図には上摺動面側の４個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド１７ａ〜１７ｄは、多孔オリフィス材からなる。各エアパッド１７ａ〜１７ｄには、エア配管１７Ｘからエアが供給される。このエア配管１７Ｘは、Ｙスライダ１３に接続されており、図示せぬエア源に繋がっている。
【００４６】
Ｙスライダ１３の摺動面において、各エアパッド１７ａ〜１７ｄの周囲には、大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´が形成されている。さらに、Ｙスライダ１３の摺動面には、エアパッド１７ａ〜１７ｄ全体を囲む長方形の真空排気溝１８ａと、Ｙ方向に沿って延びる直線状の真空排気溝１８ｂが形成されている。真空排気溝１８ｂにより、エアパッド１７ａ〜１７ｄは、内側の２個１７ａ、１７ｃと外側の２個１７ｂ、１７ｄとに区分けされている。内エアパッド１７ａ、１７ｃと外エアパッド１７ｂ、１７ｄとは、それぞれ独立に空気供給量を調整できるようになっている。
なお、下摺動面側の４個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００４７】
図示せぬエア源からエア配管１７Ｘを介してエアパッド１７ａ〜１７ｄにエアが供給されると、多孔オリフィス部分からエアが噴出される。このエアにより、Ｙスライダ１３が上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ（図１及び図２参照）に対して非接触支持される。このとき噴出されたエアは、大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´から大気に開放される。大気排気用溝１７ａ´〜１７ｄ´から洩れたエアは、真空排気溝１８ａ、１８ｂから真空排気される。このようにして、エアパッド１７ａ〜１７ｄのエアが、高真空に保たれているチャンバ内にあまり洩れ出さないようになっている。
【００４８】
図４に示すように、リニアモータ１４の固定子１５の端部には、前述のＸ永久磁石１６ｂ及びＸコイル１５ｂ（図５参照）とともにθｚヨーリニアモータをなすＸ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´が設けられている。θｚヨーリニアモータは、Ｙスライダ１３をＸ方向に前述の小寸法だけ駆動させるモータである。Ｘ永久磁石１６ｂ´、Ｘコイル１５ｂ´には、Ｙスライダ１３のＸ方向の変位を検出するギャップセンサ（図示されず）が２つ設けられている。このギャップセンサでＹスライダ１３のＸ方向の変位を検出しつつ、θｚヨーリニアモータを制御することで、ＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りにおけるＹスライダ１３及び移動ガイド３１の姿勢制御を行うことができる。
【００４９】
次に、図３の右側のＹスライダ２３周囲の構成について、主に図３と図４を参照しつつ説明する。
図４（Ｂ）にわかり易く示すように、Ｙスライダ２３の本体は、外側に開口するコ字状の断面を有する。このコ字状の開口（溝）内に、リニアモータ２４が組み込まれている。
【００５０】
リニアモータ２４は、縦断面Ｔ字状の固定子２５に対して、縦断面コ字状の可動子２６がスライド可能に組み合わされてなる。固定子２５は、前述した図１に示す固定ガイド２１の両ガイド部材２１Ａ、２１Ｂ間に挟まれるような形で、Ｙ方向に延びるように横たわった状態で配置されている。固定子２５の両端は、ポスト３ｃ、３ｄに固定されている（図１及び図２参照）。可動子２６は、コ字の開口がステージ装置１の外側（図４（Ａ）及び（Ｂ）の右側：前述のリニアモータ１４の可動子１６とは逆側）を向いた状態で配置されている。この可動子２６の外側は、Ｙスライダ２３に固定されている。これら可動子２６とＹスライダ２３は、一体となって固定子２５に対してＹ方向にスライドする。これら固定子２５及び可動子２６にも、前述の固定子１５及び可動子１６と同様に、図５に示すような自己磁場キャンセル付きコイル及び自己磁気シールド付き永久磁石が組み込まれている。
【００５１】
図３及び図４（Ａ）に示すように、Ｙスライダ２３の上下面（図１の固定ガイド２１の両ガイド部材２１Ａ、２１Ｂと対向する面）には、各面に２個ずつエアパッド２７ａ、２７ｂが設けられている（図には上摺動面側の２個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド２７ａ、２７ｂは、多孔オリフィス材からなる。各エアパッド２７ａ、２７ｂには、エア配管２７Ｘからエアが供給される。このエア配管２７Ｘは、Ｙスライダ２３に接続されており、図示せぬエア源に繋がっている。
【００５２】
Ｙスライダ２３の摺動面において、各エアパッド２７ａ、２７ｂの周囲には、大気排気用溝２７ａ´、２７ｂ´が形成されている。さらに、Ｙスライダ２３の摺動面には、エアパッド２７ａ、２７ｂ全体を囲む長方形の真空排気溝２８ａと、両エアパッド２７ａ、２７ｂ間でＹ方向に沿って延びる直線状の真空排気溝２８ｂが形成されている。真空排気溝２８ｂにより、エアパッド２７ａ、２７ｂは、内側２７ｂと外側２７ａとに区分けされている。これら外エアパッド２７ａと内エアパッド２７ｂは、それぞれ独立に空気供給量を調整できるようになっている。このＹスライダ２３側においても、前述と同様の作用により、Ｙスライダ２３が上下ガイド部材２１Ａ、２１Ｂ（図１及び図２参照）に対して非接触支持される。
なお、下摺動面側の２個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５３】
次に、両Ｙスライダ１３、２３間の移動ガイド３１及びステージ４１について説明する。
図１〜図４、図６に示すように、両Ｙスライダ１３、２３間には、Ｘ方向に延びる移動ガイド３１が掛け渡されている。この移動ガイド３１には、ステージ（Ｘスライダ）４１がスライド可能に取り付けられている。ステージ４１は、移動ガイド３１上を、４面（摺動面の上下及び両側面）を拘束されて案内される。そのため、ステージ４１のスライドはより安定的に行われる。同ステージ４１上には、微動テーブルやウェハチャック等（図示されず）が搭載される。
【００５４】
ここで、前述の通り、Ｙスライダ１３では内側の２個のエアパッド１７ａ、１７ｃと外側の２個のエアパッド１７ｂ、１７ｄとが並んで配置されており、Ｙスライダ２３では外側のエアパッド２７ａと内側のエアパッド２７ｂとが並んで配置されている。そして、外側のエアパッド１７ａ・１７ｃ及び２７ａから移動ガイド３１に下方向の力（気体圧）をかけ、内側のエアパッド１７ｂ・１７ｄ及び２７ｂから移動ガイド３１に上方向の力（気体圧）をかけることで、自重により撓んだ移動ガイド３１に曲げ力が加わり、姿勢をほぼ真直ぐに補正することができる。なお、前述の力の他に、もちろん各エアパッドが静圧支持のための浮上力をＹスライダ１３、２３に与える。
【００５５】
ステージ４１は、貫通中空部を有する平たい箱状をしており、その中空部の内面が移動ガイド３１の外面に嵌合している。図７（Ａ）に示すように、ステージ４１の中空部上下面（移動ガイド３１との摺動面）には、各面に４個ずつエアパッド４３ａ〜４３ｄが設けられている（図には上面側の４個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド４３ａ〜４３ｄは、多孔オリフィス材からなる。ステージ４１の摺動面において、各エアパッド４３ａ〜４３ｄの周囲には、大気排気用溝４３ａ´〜４３ｄ´が形成されている。さらに、ステージ４１の摺動面の両端部近傍には、真空排気溝４４ａ、４４ｂが形成されている。
なお、下摺動面側の４個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５６】
図７（Ｂ）に示すように、ステージ４１の中空部側面（移動ガイド３１との摺動面）には、各面に２個ずつエアパッド４５ａ、４５ｂが設けられている（図には一方の面の２個のエアパッドのみが示されている）。各エアパッド４５ａ、４５ｂは、多孔オリフィス材からなる。ステージ４１の摺動面において、各エアパッド４５ａ、４５ｂの周囲には、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´が形成されている。さらに、ステージ４１の摺動面の両端部近傍には、真空排気溝４６ａ、４６ｂが形成されている。
なお、一方の摺動面側の２個のエアパッド、大気排気用溝及び真空排気溝も、上摺動面側と同様に構成されている。
【００５７】
図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように、移動ガイド３１の中央部には、各エアパッドへの給気孔３３ａと、大気排気孔３３ｂと、真空排気孔３３ｃとが形成されている。給気孔３３ａは各エアパッドに繋がっており、給気孔３３ａから供給されたエアが各エアパッドの多孔オリフィス部分から噴出する。大気排気孔３３ｂは、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´に繋がっている。エアパッドから噴出されたエアは、大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´から大気排気孔３３ｂを通って大気に放出される。真空排気孔３３ｃは、真空排気用溝４６ａ、４６ｂに繋がっている。大気排気用溝４５ａ´、４５ｂ´から洩れたエアは、真空排気用溝４６ａ、４６ｂを通って真空排気孔３３ｃから真空排気される。これらのエアパッドから噴出されるエアにより、ステージ４１が移動ガイド３１に４面拘束されつつ非接触支持される。
【００５８】
次に、ステージ（Ｘスライダ）のエアシリンダ式駆動機構について説明する。図７（Ａ）に示すように、ステージ４１は、内側中空部側方に気体室４１Ｐを有する。このステージ４１の気体室４１Ｐの中央には、しきり板４１Ａ、４１Ａが設けられている。そして、ステージ４１の気体室４１Ｐは、しきり板４１Ａにより隣り合う２つの気体室４１Ｐ１、４１Ｐ２に分割されているとともに、しきり板４１Ｂにより隣り合う２つの気体室４１Ｐ１´、４１Ｐ２´に分割されている。気体室４１Ｐ１と４１Ｐ１´、並びに、気体室４１Ｐ２と４１Ｐ２´は、それぞれ相互に連通している。移動ガイド３１内部には、ステージ４１の気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´、及び、４１Ｐ２・４２Ｐ２´に気体を供給するための管路（図示されず）が組み込まれている。これら管路には、圧空制御弁（図示されず）が設けられており、各気体室内に供給する気体の圧力を制御する。これら隣り合う気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´、及び、４１Ｐ２・４２Ｐ２´の圧力に差をつけることにより、ステージ４１をＸ方向に駆動することができる（詳しくは後述する）。
【００５９】
次に、固定ガイド１１、２１、並びに、移動ガイド３１に付設されたアクティブカウンタマスの構成について説明する。
まず、固定ガイド１１、２１内に組み込まれたアクティブカウンタマスについて説明する。
図２に示すように、固定ガイド１１の上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂには、圧力室５２が掘り込まれて形成されている（図には上ガイド部材１１Ａ側のみが示されている）。圧力室５２内には、受圧体（カウンタマス）５５が配置されている。受圧体５５の長さは圧力室５２の長さよりも短く、受圧体５５の幅は圧力室５２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室５２内部において、受圧体５５の両端には、それぞれ圧力室５２Ｐ１（Ｙ方向側）、５２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室５２Ｐ１、５２Ｐ２内には、後述する配管キャリア７０の配管７７を介して、受圧体５５の駆動源としてのエアが供給される。
【００６０】
固定ガイド２１の上下ガイド部材２１Ａ、２１Ｂにも、同様の圧力室６２が掘り込まれて形成されている。（図には上ガイド部材２１Ａ側のみが示されている）。圧力室６２内には、受圧体（カウンタマス）６５が配置されている。受圧体６５の長さは圧力室６２の長さよりも短く、受圧体６５の幅は圧力室６２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室６２内部において、受圧体６５の両端には、それぞれ圧力室６２Ｐ１（Ｙ方向側）、６２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室６２Ｐ１、６２Ｐ２内には、後述する配管キャリアのチューブ７９を介して、受圧体６５の駆動源としてのエアが供給される。
なお、下ガイド部材１１Ｂ、２１Ｂにも、上側と同様の圧力室及び受圧体が設けられている。
【００６１】
次に、移動ガイド３１に付設されたアクティブカウンタマスについて説明する。
図２に示すように、移動ガイド３１の上面側には、圧力室３２が掘り込まれて形成されている。圧力室３２内には、受圧体（カウンタマス）３５が配置されている。受圧体３５の長さは圧力室３２の長さよりも短く、受圧体３５の幅は圧力室３２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室３２内部において、受圧体３５の両端には、それぞれ圧力室３２Ｐ１（Ｘ方向側）、３２Ｐ２（Ｘ´方向側）が形成される。各圧力室３２Ｐ１、３２Ｐ２内には、移動ガイド３１中に形成された流路（図示されず）を介して、受圧体３５の駆動源としてのエアが供給される。
これら固定ガイド１１、２１及び移動ガイド３１のアクティブカウンタマスの動作については後述する。
【００６２】
次に、図１、図２、図８〜図１０に示す配管キャリア７０について説明する。図１０（Ａ）、（Ｂ）に最もよく示すように、左側の２箇所のポスト３ａ、３ｂの下端側部には、それぞれＸ方向内側に張り出した支持部材７４が固定されている。２箇所の支持部材７４の間には、固定ガイド１１と平行に配置された副固定ガイド７１が掛け渡されている。この副固定ガイド７１には、補助スライダ７３が、４面（上下面及び両側面）を拘束されてスライド可能に取り付けられている。この補助スライダ７３内には、エアシリンダが内蔵されている。補助スライダ７３とＹスライダ１３の間には、複数の配管７７が繋がっている。これらの配管７７は、固定ガイド１１のアクティブカウンタマスの駆動源としてのエアや、非接触気体軸受のエアの流出入を仲介する配管である。補助スライダ７３は、Ｙスライダ１３に寄り添って副固定ガイド７１上をスライドし位置決めされる。
【００６３】
副固定ガイド７１の上面側には、圧力室７２が掘り込まれて形成されている。圧力室７２内には、受圧体（カウンタマス）７５が配置されている。受圧体７５の長さは圧力室７２の長さよりも短く、受圧体７５の幅は圧力室７２の幅とほぼ等しく形成されている。圧力室７２内部において、受圧体７５の両端には、それぞれ圧力室７２Ｐ１（Ｙ方向側）、７２Ｐ２（Ｙ´方向側）が形成される。各圧力室７２Ｐ１、７２Ｐ２内には、受圧体７５の駆動源としてのエアが供給される。
【００６４】
補助スライダ７３の側面には、チューブ７９が接続されている。このチューブ７９は、一端部７８ａが補助スライダ７３に固定され、他端部７８ｂがベース（図示されず）上の取付板８０に固定されている。チューブ７９自体は可撓性の材料からなり、内部にはエア用配管や電気配線等が収容されている。このチューブ７９を介して、固定ガイド２１のアクティブカウンタマスの駆動源としてのエアや、非接触気体軸受のエアが供給される。
【００６５】
次に、図８〜図１０を参照して、前述のステージ装置１の動作について説明する。
（１）移動ガイド３１に沿うステージ４１のＸ方向移動。
図８（Ａ）に示すように、ステージ４１は、エアシリンダ機構（ステージ４１内部の気体室４１Ｐの圧力操作）によって、間欠的な移動・停止のみのステップ動作を行う。ステージ４１を移動ガイド３１上に沿ってＸ方向に移動させる場合は、気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´から排気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´に給気する。すると、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´の内圧が気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´の内圧よりも高くなり、ステージ４１は図８（Ａ）の右側のＸ方向に移動する。
【００６６】
このとき、移動ガイド３１内のアクティブカウンタマスについては、圧力室３２Ｐ２に給気するとともに、圧力室３２Ｐ１から排気し、受圧体３５をステージ４１の移動方向（Ｘ方向）とは逆方向（Ｘ´方向）に移動させる。この際、図８（Ｂ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡよりも受圧体３５の加速度ＭＡ（破線）が大きくなるように、受圧体３５を作動させる。これにより、ステージ４１の移動に伴って生じる反力を、受圧体３５の作動で打ち消すことができ、ステージ４１の高い位置決め精度が確保される。
【００６７】
なお、ステージ４１をＸ´方向に移動させる場合は、前述とは逆に、気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´に給気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´から排気する。一方、アクティブカウンタマスにおいては、圧力室３２Ｐ２から排気するとともに、圧力室３２Ｐ１に給気する。この際、図８（Ｂ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡ´よりも受圧体３５の加速度ＭＡ´が大きくなるように、受圧体３５を作動させる。
【００６８】
（２）Ｙスライダ１３、２３のスライドによる移動ガイド３１・ステージ４１のＹ方向移動。
図９及び図１０に示すように、Ｙスライダ１３、２３・移動ガイド３１・ステージ４１は、リニアモータ１４、２４（図３〜図５も参照）により、精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行う。移動ガイド３１・ステージ４１を固定ガイド１１、２１に沿ってＹ方向に移動させる場合は、各リニアモータ１４、２４に通電し、固定子１５、２５に対して可動子１６、２６をＹ方向にスライドさせる（図５も参照）。すると、各可動子１６、２６に一体化しているＹスライダ１３、２３が固定ガイド１１、２１に沿ってＹ方向にスライドし、移動ガイド３１・ステージ４１がＹ方向に移動する。この際、Ｙスライダ１３の移動と同時に、配管キャリアの補助スライダ７３も副固定ガイド７１に沿ってＹ方向に移動する。
【００６９】
このとき、固定ガイド１１のアクティブカウンタマスにおいては、圧力室５２Ｐ１に給気するとともに、圧力室５２Ｐ２から排気し、受圧体５５を移動ガイド３１・ステージ４１の移動方向（Ｙ方向）とは逆方向（Ｙ´方向）に移動させる。また、固定ガイド２１のアクティブカウンタマスにおいては、圧力室６２Ｐ１に給気するとともに、圧力室６２Ｐ２から排気し、受圧体６５を移動ガイド３１・ステージ４１の移動方向（Ｙ方向）とは逆方向（Ｙ´方向）に移動させる。これら両固定ガイド１１、２１のアクティブカウンタマスは、図９（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、受圧体５５の加速度ＭＡ１（一点鎖線）は加速度ＳＡよりも大きく、受圧体６５の加速度ＭＡ２（破線）は加速度ＭＡ１よりもさらに大きくなるように、各受圧体５５、６５を別々に作動させる。
【００７０】
一方、配管キャリアのアクティブカウンタマスにおいては、図１０（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡよりも受圧体７５の加速度ＭＳＡ（破線）が若干大きくなるように、受圧体７５を作動させる。
【００７１】
これらのアクティブカウンタマスの作動により、移動ガイド３１・ステージ４１の移動に伴って生じる反力を、各受圧体５５、６５、７５の動きで打ち消すことができ、ステージ４１の高い位置決め精度が確保される。
【００７２】
なお、ステージ４１をＹ´方向に移動させる場合は、前述とは逆にリニアモータを作動し、アクティブカウンタマスも前述とは逆に作動させる。この際、図９（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´（実線）とは逆方向に向けて、受圧体５５の加速度ＭＡ１´（一点鎖線）は加速度ＳＡ´よりも大きく、受圧体６５の加速度ＭＡ２´（破線）は加速度ＭＡ１´よりもさらに大きくなるように、各受圧体５５、６５を別々に作動させる。一方、配管キャリアのアクティブカウンタマスにおいては、図１０（Ｃ）に示すように、ステージ４１の加速度ＳＡ´（実線）とは逆方向に向けて、この加速度ＳＡ´よりも受圧体７５の加速度ＭＳＡ´（破線）が若干大きくなるように、受圧体７５を作動させる。
【００７３】
このようなステージ４１とアクティブカウンタマスの作動時において、図４（Ｂ）に示すように、Ｙスライダ１３、２３のリニアモータ１４、２４の駆動点αの重心位置と、上下のアクティブカウンタマスの受圧体５５、６５の駆動点βの重心位置とは上下方向でほぼ一致している。そのため、Ｙスライダ１３、２３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。
【００７４】
このように、本実施の形態のステージ装置１は、前述のＸ方向及びＹ方向の作動を組み合わせることで、ＸＹ平面において、ステージ４１を高精度に移動・位置決めすることができる。ストロークは、一例で４００ｍｍ（保証ストローク３５０ｍｍ）である。
【００７５】
なお、前述の実施の形態においては、アクティブカウンタマスを用いた反力処理機構を採用した場合について述べたが、図１１及び図１２に示すように、パッシブカウンタマス機構を採用することもできる。
図１１は、Ｙ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。
図１２は、Ｘ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【００７６】
まず、Ｙ方向のパッシブカウンタマス機構の例について述べる。
図１１に示すように、上ガイド部材１１Ａと下ガイド部材１１Ｂは、ポスト３ａ、３ｂに非接触気体軸受（エアパッド）８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄを介して非接触支持されており、Ｙ方向にスライド可能となっている。上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間には、Ｙスライダ１３が非接触気体軸受（エアパッド）８１ａ〜８１ｄを介して非接触支持されている。これらの各非接触気体軸受は、前述のエアパッド・排気溝と同様のものを用いることができる。ガイド部材１１Ａ、１１Ｂには、リニアモータ固定子８４が取り付けられている。このリニアモータ固定子８４には、リニアモータ移動子８５が組み合わされている。Ｙスライダ１３を駆動すると、その反力が固定子８４からガイド部材１１Ａ、１１Ｂにかかるようになっている。
【００７７】
このようなパッシブカウンタマス機構においては、Ｙスライダ１３（ステージ４１）をＹ方向にスライドさせる場合、このＹスライダ１３の駆動反力により、上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂがポスト３ａ、３ｂに対して逆方向（Ｙ´方向）に駆動される。これにより、Ｙスライダ（ステージ）のＹ方向駆動時の反力を打ち消すことができる。逆に、Ｙスライダ１３がＹ´方向にスライドする場合は、上下ガイド部材１１Ａ、１１Ｂがポスト３ａ、３ｂに対してＹ方向に駆動され、ＹスライダのＹ´方向駆動時の反力も同様に打ち消すことができる。
【００７８】
なお、ポスト３ａ、３ｂとガイド部材１１Ａ、１１Ｂ間には、弱い板ばね等からなる位置戻し機構が設けられており、ガイド部材１１Ａ、１１Ｂが設計ストロークを超えて移動しないようになっている。
【００７９】
次に、Ｘ方向のパッシブカウンタマス機構の例について述べる。
図１２に示すように、移動ガイド３１は、Ｙスライダ１３、２３に非接触気体軸受（エアパッド）９６ａ、９６ｂ、及び、９７ａ、９７ｂを介して非接触支持されており、Ｘ方向にスライド可能となっている。移動ガイド３１には、ステージ４１が非接触気体軸受（エアパッド）９５ａ〜９５ｄ（上下面：図１２（Ａ）参照）及び９５ａ´〜９５ｄ´（側面：図１２（Ｂ）参照）を介して非接触支持されている。これらの各非接触気体軸受も、前述のエアパッド・排気溝と同様のものを用いることができる。
【００８０】
このようなパッシブカウンタマス機構においては、ステージ４１内の気体室４１Ｐ１・４１Ｐ１´から排気するとともに、気体室４１Ｐ２・４１Ｐ２´に給気し、ステージ４１がＸ方向にスライドする場合、このステージ４１の駆動反力により、移動ガイド３１がＹスライダ１３、２３に対して逆方向（Ｘ´方向）に駆動される。これにより、ステージ４１のＸ方向駆動時の反力を打ち消すことができる。逆に、ステージ４１がＸ´方向にスライドする場合は、移動ガイド３１がＸ方向に駆動され、ステージ４１のＸ´方向駆動時の反力も同様に打ち消すことができる。
【００８１】
【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、高精度のスキャン位置決めを行うことができる等の利点を有するステージ装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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】図１のステージ装置のガイドやステージから上カバーを外した状態を示す斜視図である。
【図３】同ステージ装置のリニアモータ、Ｙスライダ、移動ガイド及びステージの斜視図（図１から固定ガイドを取り除いた状態の斜視図）である。
【図４】図４（Ａ）は図３に示す各部の平面図であり、図４（Ｂ）はその正面図であり、図４（Ｃ）はその側面図である。
【図５】同ステージ装置のＹスライダ（Ｙ軸）駆動リニアモータの内部構成を示す分解斜視図である。
【図６】同ステージ装置の移動ガイド及びステージの斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は図６に示す移動ガイド及びステージの平面図であり、図７（Ｂ）はその正面図であり、図７（Ｃ）はその側面図である。
【図８】図８（Ａ）は同ステージ装置のステージのＸ方向への動作を説明するための斜視図であり、図８（Ｂ）はその作動チャートである。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置のステージのＹ方向への動作を説明するための斜視図であり、図９（Ｃ）はその作動チャートである。
【図１０】図１０（Ａ）、（Ｂ）は同ステージ装置の配管キャリアの動作を説明するための斜視図であり、図１０（Ｃ）はその作動チャートである。
【図１１】Ｙ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。
【図１２】Ｘ方向駆動用のパッシブカウンタマス機構の構成例を示す模式図である。（Ａ）は側面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の全体構成例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１ ステージ装置
１１、２１ 固定ガイド
１１Ａ、１１Ｂ、２１Ａ、２１Ｂ 上下のガイド部材
１３、２３ Ｙスライダ １４、２４ リニアモータ
１７Ｘ、２７Ｘ エア配管
１７ａ〜１７ｄ、２７ａ、２７ｂ、４３ａ〜４３ｄ、４５ａ、４５ｂ、
８１ａ〜８１ｄ、８２ａ〜８２ｄ、８３ａ〜８３ｄ、９５ａ〜９５ｄ、
９６ａ、９６ｂ、９７ａ、９７ｂ エアパッド
１５ａ Ｙコイル １５ｂ、１５ｂ´ Ｘコイル
１６ａ Ｙ永久磁石 １６ｂ、１６ｂ´ Ｘ永久磁石
１７ａ´〜１７ｄ´、２７ａ´、２７ｂ´、４３ａ´〜４３ｄ´、
４５ａ´、４５ｂ´ 大気用排気溝
１８ａ、１８ｂ、２８ａ、２８ｂ、４４ａ、４４ｂ、
４６ａ、４６ｂ 真空排気溝
３１ 移動ガイド ４１ ステージ（Ｘスライダ）
４１Ｐ１、４１Ｐ１´、４１Ｐ２、４１Ｐ２´ 気体室
３２、５２、６２、７２ 圧力室
３５、５５、６５、７５ 受圧体（カウンタマス）
７０ 配管キャリア
７１ 副固定ガイド ７３ 補助スライダ
７７ 連結部材（配管） ７９ チューブ
１００ 電子線露光装置
１０４ 照明光学系 １１１ レチクルステージ
１２４ 投影光学系 １３１ ウェハステージ
Claims (17)
- ある平面（ＸＹ平面）内で、該平面内におけるある方向（Ｙ方向）には精密な位置決めの必要な連続移動（スキャン）を行い、他の方向（Ｘ方向）には間欠的な移動・停止のみを行うステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、
前記Ｙ方向に延びる２本の固定ガイドと、
これらの各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、
該Ｙスライダの駆動機構と、
前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記Ｘ方向に延びる移動ガイドと、
該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、
該ステージの駆動機構と、を具備し、
前記Ｙスライダの駆動機構のアクチュエータがリニアモータであり、
前記ステージの駆動機構のアクチュエータがエアシリンダであることを特徴とするステージ装置。 - 前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、これら両ガイド部材と前記Ｙスライダの上下面との間に非接触気体軸受が配置さ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。
- 前記固定ガイドと前記Ｙスライダとの間には、該スライダを前記Ｘ方向に拘束するガイド機構は設けられておらず、
前記Ｙ駆動のリニアモータに前記Ｘ方向に小寸法駆動するリニアモータ（θｚヨーリニアモータ）が付設されており、
前記θｚヨーリニアモータで、前記ＸＹ平面に直交する方向（Ｚ方向）の周りにおける前記Ｙスライダ及び移動ガイドの姿勢制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。 - 前記ステージが、前記移動ガイド上を、４面（上下及び両側面）を拘束されて案内されることを特徴とする請求項１、２又は３記載のステージ装置。
- 前記非接触気体軸受の周囲に排気溝が設けられていることを特徴とする請求項２、３又は４記載のステージ装置。
- 前記固定ガイド又は移動ガイドに、前記非接触気体軸受の給気・大気排気・真空排気系統が設けられていることを特徴とする請求項２〜５いずれか１項記載のステージ装置。
- ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、
前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、
これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、
該Ｙスライダの駆動機構と、
前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、
該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、
該ステージの駆動機構と、を具備し、
前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、
該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、
該ガイド部材内に配置された、前記Ｙスライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することを特徴とするステージ装置。 - ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、
前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、
これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、
該Ｙスライダの駆動機構と、
前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、
該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、
該ステージの駆動機構と、を具備し、
前記固定ガイドが、前記Ｙスライダを上下から挟む上下のガイド部材を有し、
該ガイド部材が前記Ｙスライダの駆動反力を受け、
該ガイド部材が、ステージ装置のベースに対して非接触支持されており、前記Ｙスライダの駆動反力により、該Ｙスライダと逆方向に前記ガイド部材が移動するパッシブカウンタマス機構を構成することを特徴とするステージ装置。 - 前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、
該移動ガイド内に配置された、前記ステージと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構をさらに具備することを特徴とする請求項７又は８記載のステージ装置。 - 前記移動ガイドが前記ステージ（Ｘスライダ）の駆動反力を受け、
該移動ガイドが、前記Ｙスライダに対して非接触支持されており、前記ステージの駆動反力により、該ステージと逆方向に前記移動ガイドが移動するパッシブカウンタマス機構を構成することを特徴とする請求項７又は８記載のステージ装置。 - 前記カウンタマス駆動機構のアクチュエータがエアシリンダであることを特徴とする請求項７又は９記載のステージ装置。
- 前記Ｙスライダに寄り添って移動する補助スライダと、
該補助スライダと前記Ｙスライダを繋ぎ、該Ｙスライダと外部との流体の流出入を仲介する連結部材（配管）と、
を具備することを特徴とする請求項１〜１２いずれか１項記載のステージ装置。 - 前記固定ガイドと平行に配置された、前記補助スライダを案内する副固定ガイドと、
該副固定ガイド内に配置された、前記補助スライダと逆方向に駆動されるアクティブカウンタマス及びその駆動機構と、
をさらに具備することを特徴とする請求項１２記載のステージ装置。 - 前記リニアモータに磁気シールド構造が付設されていることを特徴とする請求項１〜１３いずれか１項記載のステージ装置。
- ある平面（ＸＹ平面）内でステージを駆動・位置決めするステージ装置であって、
前記平面内のある方向（Ｙ方向）に延びる２本の固定ガイドと、
これら各固定ガイドに沿って各々スライドする２つのＹスライダと、
該Ｙスライダの駆動機構と、
前記両Ｙスライダ間に掛け渡された、前記平面内の他の方向（Ｘ方向）に延びる移動ガイドと、
該移動ガイドに沿ってスライドするステージ（Ｘスライダ）と、
該ステージの駆動機構と、を具備し、
前記非接触気体軸受が、前記Ｘ方向に並んで複数配置されており、各非接触気体軸受への気体供給を調整して、前記移動ガイドの自重撓みを補正することを特徴とするステージ装置。 - 所望のパターンが形成された原版を載置する原版ステージと、
前記原版をエネルギ線照明する照明光学系と、
前記パターンを転写する感応基板を載置する感応基板ステージと、
前記原版を通過したエネルギ線を前記感応基板上に投影結像させる投影光学系と、を具備し、
前記両ステージをある方向（Ｙ方向）に同期連続移動（同期スキャン）させながら露光する露光装置であって、
前記原版ステージ又は感応基板ステージが、前記請求項１〜１５いずれか１項記載のステージ装置からなることを特徴とする露光装置。 - 感応基板上にエネルギ線を選択的に照明してパターン形成する露光装置であって、
前記感応基板を載置して移動する感応基板ステージ及び／又は前記パターンの原版を載置して移動する原版ステージが、前記請求項７〜１５いずれか１項記載のステージ装置からなることを特徴とする露光装置。
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