JP4010061B2 - ステージ装置及びそれを用いた光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能なステージを備え、このステージに対して流体の供給、回収を行うステージ装置及びそれを用いた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種光線又は電子ビーム等を利用して、半導体ウェハ等の基板を処理するフォトリソグラフィ工程や検査工程を実施する光学装置においては、一般に、当該工程を精度よく行うことを可能とするため各種の支援装置が備えられている。それらのうち、前記半導体ウェハを載置したステージを高精度に動作させるステージ装置はその代表的なものの一つである。このステージ装置は、例えば、電子ビームを利用する場合等、真空雰囲気の作業環境内、すなわち真空容器内で動作するよう想定されるものもある。
【０００３】
従来のステージ装置としては、例えば図９に示すようなものが使用されていた。これは、真空容器１内に、不図示の直進ガイドにより案内されるステージ２、当該ステージ２に接続部７を介して連結される伝達部３、またステージ２に対する空気供給路となる伸縮スパイラル４及びこの供給された空気を回収する回収路となる伸縮ベローズ５、６等を備えたものとなっている。
【０００４】
ステージ２は、真空容器１外に設置された駆動源から、伝達部３を介して伝達される駆動力により移動することが可能となっている。図９においては、図中上下方向に移動されることになる。また、この例によるステージ２は、前記直進ガイド部との対向面に不図示のエアパッドを備えたものとなっており、当該エアパッドに対して、外部より空気を供給すると共にこれをガイド部との間に噴出することによって、浮遊した状態となることが可能となっている。これによって、ステージ２の移動はスムースなものとなる。伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６は、この空気の供給及び供給された空気の回収に使用するために備えられているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のステージ装置においては、以下のような問題があった。ステージ２に空気を供給する場合には、上述したように、伸縮スパイラル４や伸縮ベローズ５、６等からなる供給路及び回収路がそれぞれ必要となる。ところで、これら供給路及び回収路は、ステージ２の移動を妨げるものであってはならず、したがって、図９においてはこの要請に応えるため、それぞれ伸縮自在なスパイラル構造、ベローズ構造を採用している。
【０００６】
しかし、一般的にこれらの伸縮に伴う動作抵抗は大きいものであることが知られ、特にベローズにおいてはこれは顕著となる。したがって、ステージ２の移動に伴うベローズの伸縮によって、その伸縮に係る動作抵抗がステージ２に対する外乱として影響を与えることとなってしまう。つまり、ステージ２の移動に際し大きさ、方向が不定な力が働くこととなり、移動精度を高く保つことができなくなる。この結果は、半導体ウェハにおけるフォトリソグラフィティ工程等において一般に極めて高精度なステージ２動作が要求されることを鑑みると好ましい状況であるとはいえない。より言えば、僅かでもステージ２の移動精度を損なうことは、一定の品質を備える製品を製造することが不可能となる場合も考えられる。
【０００７】
また近年、生産能率の向上をより図るために、大径ウェハ（300mm）の採用が進行しつつある。大径ウェハが採用されると言うことは、すなわちステージ２の移動距離（ストローク）が大きくなることを意味するから、それに連結される上記伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６等は、より長いものを用意しなければならない。このことはしかし、伸縮に伴う抵抗の増大を意味するから、ステージ２の移動動作にとってはより過酷な状況となり、精度を保つことがさらに困難となる。
【０００８】
また図９に示すように、ステージ装置を真空容器１内にて使用する場合には特に、伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６から空気が漏洩した場合問題となる。このことは即、ウェハ周囲の真空度低下やその雰囲気を汚染することとなるから、当該ウェハに余計な不純物を付着させる等、品質上極めて好ましくない。したがって、このような漏洩した気体に対しては、何らかの対策を施すことが必要である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高精度な動作等が可能となるステージを備えるとともに、ステージ周囲の作業環境を汚染させることのないようなステージ装置及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段をとった。
すなわち、請求項１記載のステージ装置は、試料を載置し移動可能なステージと、前記ステージに接続される接続部を介して駆動力を伝達する伝達手段と、前記ステージに流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を前記ステージから回収する回収手段とを備え、前記回収手段は、前記伝達手段に固定される固定部を有し、少なくとも前記ステージから前記固定部までの間の構造が可撓性構造であることを特徴とするものである。
【００１１】
これによれば、固定部により、伝達手段と回収手段とが互いに固定されることになる。このことから、ステージが駆動力を与えられて移動する際には、回収手段がその移動に対して自由に又は不規則に動くようなことがない。換言すれば、ステージの移動に対して外乱を与えるようなことがない。また、ステージから前記固定部までの間の回収手段の構造が可撓性構造となっているから、回収手段からステージに対して働く力は直接的なものではなくなり、これによっても当該回収手段が、ステージの移動に対する外乱要因とはならない。
【００１２】
また、請求項２記載のステージ装置は、前記回収手段が、小径管体が挿入された大径管体で構成され、各管体が相対的に移動することで伸縮することを特徴とする。
【００１３】
本発明による回収手段は、前記ステージの移動に伴って、小径管体と大径管体の相対的な移動により、伸縮動作をすることが可能である。そして、この伸縮動作は、ステージの移動に関してそのスムースさを保証する。したがって、これによれば、前記にも増してステージの動作に対する外乱を与えるようなことがない。
【００１４】
また、請求項３記載のステージ装置は、前記回収手段において、小径管体と大径管体との間の継管部に隙間が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、継管部に隙間が形成されていることから、大径管体と小径管体との伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージの移動は極めてスムースなものとなり、ステージに対して外乱を与えるという事象は殆ど発生しない。
【００１６】
また、請求項４記載のステージ装置は、前記供給手段が前記回収手段の内部に配設されていることを特徴とするものである。
【００１７】
これによれば、供給手段表面から又はその内部から外方へと、放出される又は漏れだそうとする流体がある場合に、その流体は回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることから、ステージ周囲の作業環境の雰囲気を汚染するようなことがない。
【００１８】
また、請求項５記載のステージ装置は、前記回収手段は、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、前記第２回収手段は、前記第１回収手段を内部に配設することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、供給手段を原因として漏洩する流体は、請求項４に係る前記作用と同様、第１回収手段により外部へと排出される。また、第１回収手段表面から又はその内部から外方へと漏洩する流体がある場合には、その流体は第２回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることとなるから、作業環境の雰囲気を汚染するようなことがない。さらに、本発明によれば、供給手段、第１回収手段、及び第２回収手段のそれぞれが、全て同軸上に配されるような形態を想定することが可能であるから、設置場所は最小限用意すればよく、装置のコンパクト化が達成され得る。
【００２０】
また、請求項６記載のステージ装置は、前記回収手段が、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、前記第２回収手段は、少なくとも前記第１回収手段の前記継管部を囲むように配設されることを特徴とする
【００２１】
これによれば、供給手段を原因として漏洩する流体は、請求項４と同様、第１回収手段により排出される。また、第１回収手段の継管部が第２回収手段に囲まれているから、当該継管部から漏洩するおそれのある流体も、第２回収手段により速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることになる。
【００２２】
また、請求項７記載の光学装置は、処理対象の試料を載置して移動するステージ装置と、前記ステージに載置された前記試料に光線又は荷電粒子を照射する照射系とを備えた光学装置において、前記ステージ装置は、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のステージ装置であることを特徴とするものである。
【００２３】
この光学装置は、ここまでに記した各種特徴をもつステージ装置を備えていることから、それぞれに対応した各種作用の発揮が期待できる光学装置であるということが言える。すなわち、この光学装置においては、ステージへ外乱が与えられるようなことがなく、またその作業環境が汚染されるようなことがない。一般に精密なステージ動作が要求されると共に、清浄な環境をも必要とされる光学装置においては、これら作用がもつ意味合いは大きい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の第一の実施形態について、図１を参照して説明する。この図１は、第一実施形態に係るステージ装置の概要を示す平面図である。なお、以下参照する図面においては、従来の技術の説明等で参照した図９に使用した符号であって、同一の対象を指すものは同一の符号を使用して説明することとする。
【００２５】
このステージ装置は、真空容器１内に、ステージ２、当該ステージ２に連結される伝達部（伝達手段）３、またステージ２に対する空気（流体）の供給路となる伸縮スパイラル４及びこの供給された空気を回収する回収路となる伸縮ベローズ５、６等を備えたものとなっている。なお、真空容器１には、その内部を所望の真空度とする図示しない真空排気系が接続されている。
【００２６】
ステージ２は、一般には略長方形状又は略正方形状のものが使用され、この上面に半導体ウェハや液晶板の原料となるガラス板等の試料が載置されるようになっている。この試料をステージ２上面に固着する。ステージ２は、真空容器１外に設置された駆動源３０と、伝達部３及び接続部７を介して接続されている。駆動源３０としては、例えばリニアモータ式駆動源等を採用すればよい。ステージ２の移動は、これらを通じて駆動力が伝達されることにより実現される。また、このステージ２の移動は不図示の直進ガイドを案内とすることにより行われる。図１においてステージ２は、図面中、上下方向に移動することが可能となっている。ただし、図１におけるステージ２が、図面中上下方向のみに移動するようになっていることは、特にこだわるべき事項ではなく、図面中横方向に同様に移動可能とされていてもよい。この場合、横方向においても伝達部３等の機構が備えられることになる。
【００２７】
伝達部３は、上述したように、真空容器１外に設置された駆動源３０から発生した動力を接続部７を介してステージ２に伝達するための部材である。したがって、これはステージ２のストローク（移動距離）に相応した長さを備えたものとなっており、これが押し出されることでステージ２を図中上方向に、引き込まれることで図中下方向に、それぞれ移動可能とするものである。また、前記接続部７は、図１に示すように、伝達部３とステージ２とが進行方向以外の自由度をもって連結されるような構造となっている。
【００２８】
伸縮スパイラル４と伸縮ベローズ５、６（以下配管類と略すことがある）は、それぞれ前記ステージ２に空気を供給するため、またその供給された空気を回収するために設けられている。なお、伸縮スパイラル４は樹脂等、伸縮ベローズ５、６は鋼等を材質として構成されたものとなっている。真空容器１外における伸縮スパイラル４の延長端には図示しないエアコンプレッサ、また、伸縮ベローズ５、６の延長端にはそれぞれに独立の図示しない真空排気系が接続されている。したがって、伸縮ベローズ５、６には、異なる吸引能力を与えて排気作業を分担させることが可能となっている。本第一実施形態では、伸縮ベローズ５の方を低真空用、伸縮ベローズ６の方を高真空用と定めることとする。ただし、この逆であっても本質的には相違ないことは言うまでもない。なお、ここでいう二系統の真空排気系は、前記した真空容器１内を排気する真空排気系とは異なるものである。つまり、互いに独立である。ただし、共用を可能とするような構成とするならばこの限りでない。
【００２９】
本第一実施形態においては、上記空気は、ステージ２の浮遊状態を現出させるために用いられる。すなわち、空気は、ステージ２が前記不図示の直進ガイドに対向する面に設けられるエアパッド（不図示）に対して供給されるようになっている。この空気は、当該エアパッドから直進ガイドに対して噴出することにより、その反力としてステージ２を浮遊状態とするものである。このことにより、ステージ２が移動する際には、当該ステージ２と直接的に接触する部材がないことになるから、スムースな移動を実現することが可能となる。そして、エアパッドから噴出された空気は、その周囲を囲む排気口から伸縮ベローズ５、６を介して外部に排気されることになる。なお、空気の用途はこれに限られるものではないことは言うまでもなく、上記したものはあくまでも一例である。
【００３０】
これら伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６はそれぞれ固定部４ｆ、５ｆ、６ｆを有している。そしてこれら固定部４ｆ、５ｆ、６ｆは、前記伝達部３に備えられた被固定部１０に接続され、当該伝達部３と配管類４、５、６とを一体的に固定している。また、この被固定部１０とステージ２との間には、前記伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６のステージ２側延長部に該当する部分に、それぞれに対応して可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａが接続されている。なお、被固定部１０は、伸縮スパイラル４、伸縮ベローズ５、６と、これらに対応して接続される管体４ａ、５ａ、６ａとを、それぞれ連通させるような構造となっている。より具体的に言えば、被固定部１０には管路４ｈ、５ｈ、６ｈがそれぞれ貫通するように形成されており、前記配管類４、５、６及び管体４ａ、５ａ、６ａは、それら管路４ｈ、５ｈ、６ｈの両端に接続されるようになっている。
【００３１】
また、管体５ａ、６ａは、伸縮ベローズ５、６と同様、ベローズと同形態となるものであるが、これらは伸縮ベローズ５、６に比べて軽量なものであり、また、柔軟性に富んだもの、すなわち低剛性なものを使用する。なお、管体４ａに関しても同様にして、伸縮スパイラル４本体よりも柔軟性のあるものを使用する方が好ましい。
【００３２】
なお、本発明でいうところの「供給手段」とは、本第一実施形態において、前記伸縮スパイラル４、エアコンプレッサ、管路４ａ等からなる空気の供給路全体の構成を指すものとし、また「回収手段」とは、前記伸縮ベローズ５、６、これらそれぞれに接続される真空排気系、そして管路５ａ、６ａ等からなる空気の回収路全体の構成を指すものとする。
【００３３】
以下では、上記構成となるステージ装置における作用及び効果について説明する。まず、このステージ装置においては、真空容器１外の駆動源３０から、伝達部３及び接続部７を介して、ステージ２に対する駆動力伝達が行われることは先述した。この駆動力伝達は、より詳細には次のような態様により行われる。例えば、図１中上方向にステージ２を移動させる場合を考えると、伝達部３が図中上方向に移動することによって伝達部３の一部である被固定部１０はもとより、接続部７も上方向に移動し、この力が直接的にステージ２に伝達することになる。
【００３４】
このとき、被固定部１０とステージ２とは接続部７により一定間隔に保たれることから、これらの間に設けられている管体４ａ、５ａ、６ａは、ステージ２に対して直接的な力、言い換えれば移動以外に係る余計な外力をステージ２に対して及ぼすようなことがない。なぜならば、これらすべては可撓可能であると共に、柔軟性に富み、低剛性なものであるからである。また、これらに比べて比較的剛性の高い配管類４、５、６、特に伸縮ベローズ５、６は、それぞれの固定部４ｆ、５ｆ、６ｆ及び被固定部１０によって伝達部３に一体的に固定されているから、これらがステージ２の移動に伴い、自由に又は不規則に動作するようなことがなく、また仮にこれらから力が発生しても、その力がステージ２に到達するような事態も回避することが可能となっている。さらにいえば、接続部７が、上述したようにステージ２の進行方向以外の自由度をもつ構造となっているから、ヨーイング、ピッチング、ローリング等の力がステージ２に伝達されるようなことがない。
【００３５】
つまり、本第一実施形態におけるステージ装置においては、ステージ２の移動に伴って、配管類４、５、６から当該ステージ２に対して外乱が与えられるようなことがない。すなわち、駆動源３０から伝達された駆動力は、正しくステージ２に対して伝達されると共に、位置決め後においても不要な外乱を受けることがない。したがって、このステージ２においては、高精度な動作又は位置決め等を実現することができる。
【００３６】
以下では本発明の第二の実施形態について、図２から図４を参照して説明する。なお、この実施形態においては、真空容器１、ステージ２、伝達部３等の構成、また可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａ等の構成は、前記第一実施形態と同様であるのでその説明を省略する。また、「供給手段」、「回収手段」に係る定義等も同様である。
【００３７】
図２においては、真空容器１内に設置される回収手段が、小径管体５１、６１及びこれらを挿入する大径管体５２、６２により構成されている。すなわち、前記した伸縮ベローズ５、６が、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２に置換された形態となっているといってもよい。これらのうち小径管体５１、６１は、真空容器１の壁１ａにフランジ等周知の手段で固定されており、不動のものとなっている。また、大径管体５２、６２は、その固定部５２ｆ、６２ｆが前記第一実施形態にて説明した被固定部１０に固定されている。したがって、伝達部３が図面中、上下方向に動作するときには、大径管体５２、６２が被固定部１０と共に動作することになる。例えば、ステージ２が図面中下方向へ移動するときは、大径管体５２、６２が小径管体５１、６１を次第に覆うような動作をすることとなる。
【００３８】
図３は、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２の継管部５ｃ、６ｃを示す拡大図である。この図に示すように、継管部５ｃ、６ｃにおいてはＯリングパッキン５ｏ、６ｏが取り付けられている。このＯリングパッキン５ｏ、６ｏによって、継管部５ｃ、６ｃにおけるリークを防止することが可能となっている。
【００３９】
このような構成となるステージ装置においては、ステージ２が移動する際に、小径管体５１、６１と大径管体５２、６２とが相対的に移動し、伸縮動作を実現する。したがって、ステージ２の移動はそのスムースさが保証されるとともに、前記第一実施形態にも増して当該ステージ２の動作に対して外乱を与えるようなことがない。つまり、本実施形態におけるステージ装置は、より高精度なステージ２に関する動作及び位置決め等を実現することができる。
【００４０】
ところで、上記に示したようないわば二重管構造となる回収手段においては、図４に示すように、上記継管部５ｃ、６ｃにおいて、隙間５ｖ、６ｖを形成することとしてよい。これは、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２内外の真空度の差が小さい場合に有効である。このようにすれば、小径管体５１、６１と大径管体５２、６２との伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージ２の移動は極めてスムースなものとなり、またステージ２に対して外乱が与えられるという事態を殆ど心配する必要がなくなる。なおこのことは、ステージ２のさらに高精度な動作及び位置決め等を実現することに対して、大きく貢献することになることは言うまでもない。
【００４１】
以下では本発明の第三の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、この場合においても、真空容器１、ステージ２等の構成は前記同様であるので、それら同様部分に関する説明は省略することとする。
【００４２】
図５において、真空容器１内に設置される供給手段、すなわち伸縮スパイラル４は、前記小径管体５１及び大径管体５２の内部に配設されている。このことに伴い、当該伸縮スパイラル４を固定する被固定部１０ａも、大径管体５２内部に配設されている。また、可撓性構造となる管体４ａも、大径管体５２に被固定部１０を介して接続される管体５ａ内部に配設されている。
【００４３】
このような構成となるステージ装置においては、伸縮スパイラル４の外表面又はその内部から外方へと、放出される又は漏れだそうとする空気がある場合には、その空気は大径管体５２又は小径管体５１内部に排出されることになる。なお、伸縮スパイラル４を原因として漏洩する空気は、より具体的には、前記被固定部１０ａと当該伸縮スパイラル４との接続部等の部位で特に発生しやすいと考えられる。また、伸縮スパイラル４は前記したように樹脂製であることから、これが高真空雰囲気中におかれると、その外表面からガス放出される現象が生じやすい。本実施形態においては、これら空気やガスが、上述したように回収手段内に排出されることになる。
【００４４】
上記放出又は漏洩した空気、より一般には気体は、回収手段によって速やかにかつ安全に、真空容器１外部へと排出されることになる。したがって、ステージ２周囲の作業環境雰囲気が汚染されるようなことがない。このことは、ステージ２上に載置される前記試料に露光処理等の何らかの処理を施す場合には、当該試料に不要な不純物を付着させるような事態を発生させることがないことを意味する。よって、このステージ装置においては、高品質な製品を提供することが可能となる。なお、このステージ装置においては、可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａや被固定部１０に係る構成は前記と同様であるから、ステージ２の高精度な動作及び位置決め等が可能であることは言うまでもない。また、この点に関しては以下に説明する第四及び第五の実施形態においても同様である。
【００４５】
以下では本発明の第四の実施形態について、図６を参照して説明する。図６においては、小径管体５１及び大径管体５２（以下、両者を同時に指し示すときには第１回収手段５０とよぶ）が、小径管体６１及び大径管体６２（同第２回収手段６０）の内部に配設された形態となっている。またこれに伴い、第１回収手段を固定する被固定部１０ｂも、第２回収手段６０内部に配設されている。また、可撓性構造となる管体５ａも、大径管体６２に被固定部１０を介して接続される管体６ａ内部に配設されている。なお、第１回収手段５０内部には、前記第三実施形態と同様に、伸縮スパイラル４及び管体４ａが配設された形態となっていることに変わりはない。なおこの場合、第１回収手段５０は低真排気用、第２回収手段は高真空排気用として用いることとする。
【００４６】
このような構成となるステージ装置においては、伸縮スパイラル４を原因として漏洩した気体は第１回収手段５０により真空容器１外部へと排出されると共に、第１回収手段５０から漏洩した気体も第２回収手段６０によって、真空容器１外部へと速やかにかつ安全に排出されることになる。なお、第１回収手段５０からの気体漏洩は、例えば、その継管部５ｃにおいて特に発生しやすいものと考えられる。
【００４７】
以上のことから明らかなように、ステージ２周囲の作業環境雰囲気は、前記第三実施形態にも増して清浄に保たれることがわかる。すなわちこの場合においては、ステージ２上に載置される試料等に不純物が付着する可能性はほとんど考えられない。つまり、このステージ装置によれば、より高品質な製品製造を実施することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態におけるステージ装置においては、図６に示すように、伸縮スパイラル４、第１回収手段５０、第２回収手段６０の全てが同軸上に配されていることから、装置全体のコンパクト化が成されているものである。すなわち、図６においては、図１、図２、図５に示すものとは異なり、低真空排気用及び高真空排気用の回収手段が並列して設置されておらず、その相応分スペース的に有利なものとなっていることがわかる。
【００４９】
最後に、本発明の第五の実施形態について、図７を参照して説明する。これは第１回収手段５０において、その継管部５ｃ近傍に高真空室５０１を設けた構造となっている。この高真空室５０１とは、大径管体５２の管端部分（つまり、継管部５ｃ）に形成される高真空シール部５０２と、当該管端より内方に位置する部分に形成される低真空シール部５０３との間に挟まれた領域である。そして、この高真空室５０１は、連絡路５０４を介することによって第２回収手段６０と連通することとなっている。なお、第１回収手段５０が低真空排気用、第２回収手段が高真空排気用として使用されること、また伸縮スパイラル４が第１回収手段５０内部に配設されることは、前記第四実施形態と同様である。
【００５０】
このような構成となるステージ装置においては、低真空シール部５０３から漏洩した気体は、高真空室５０１に流入することになる。なお言うまでもないが、この気体の流入方向は、常に大径管体５２から高真空室５０１へと向かう方向である。なぜならば、第１回収手段５０内部は低真空状態となっており、第２回収手段６０と連通している高真空室５０１の方が、常により高真空状態だからである。
【００５１】
このように高真空室５０１に流入した気体は、第２回収手段６０によって速やかにかつ安全に、真空容器１外部へと排出されることになる。すなわち、第１回収手段の継管部５ｃ、すなわちいまの場合、高真空シール部５０２から気体が漏洩するような可能性はほとんどない。したがって、このステージ装置によっても、前記第四実施形態において記載した作用及び効果と同様な作用効果が得られることが明らかである。
【００５２】
ところで、上記各実施形態において示したステージ装置は、例えば図８に示すような光学装置において使用することが可能である。なお、この図においては、上記第四の実施形態に係るステージ装置を一例として示している。図８において、真空容器１内部かつステージ２上方には、電子ビーム銃Ｅが備えられている。またその下方には図示しない電子レンズ部が備えられている。さらに、ステージ２上面には、ウェハＷが載置、固着されている。したがって、この光学装置は、電子ビーム銃Ｅから発射される電子ビームを電子レンズ部により収束又は整形してウェハＷ面上に照射し、当該ウェハＷ面上に回路パターン等の焼き付けを行うものとなっている。また、これとは別に、図８における電子ビーム銃Ｅや電子レンズ部に代えて、ＡrＦレーザやＫrＦレーザ等の適当な光源及び投影光学系を備えた、いわゆる一般に普及している通常の露光装置（光学装置の一種）であっても、上記各実施形態に示すステージ装置を用いることは可能である。なおこの場合、真空容器１内を特に真空とする必要はなく、塵埃などを低減した雰囲気や、特定の気体を充満させた雰囲気としてよく、このようにしても上記と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００５３】
このような場合において、ステージ装置に係る前記作用効果、すなわちステージ２に対して外乱が与えられることがなく高精度な動作及び位置決め等が実現できるということ、ステージ２周囲における真空度低下を防止すること、また、ステージ２周囲における作業環境が汚染されるようなことがないということ、は大きな意味をもつことになる。すなわち、上記のような光学装置において、回路パターンの焼き付けを行うには、ｎｍオーダの極めて高精度なウェハＷの位置決めが要求されるとともに、ウェハＷ面上に不純物等を付着させることは許されない。したがって、前記したような作用効果を発揮できるステージ装置を備えた光学装置は、非常に高品質な製品を確実に供給することができるものであるといえる。
【００５４】
なお、上記各実施形態においては、供給手段により供給される流体、また回収手段により回収される流体は「空気」とされていたが、本発明はこのことに限定されるものではない。すなわち例えば、ステージ２の冷却が必要である場合等に、供給手段を介して冷却水をステージ２に供給し、ステージ２内外において適当に巡回させた後に、それを回収手段によって回収するような場合においても、本発明は適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のステージ装置は、回収手段が固定部を有するとともに、当該固定部とステージ間における回収手段が可撓性構造とされていることから、回収手段が自由にかつ不規則に動くようなことがなく、また回収手段からステージに対して直接的な力が働くようなことがなくなる。したがって、ステージに対して外乱が作用するようなことがなく、結果、ステージに関する高精度な動作及び位置決め等が実現できる。
【００５６】
また、請求項２記載のステージ装置は、小径管体が大径管体に挿入された構成とされていることから、前記ステージの移動に伴って、これらが伸縮動作することにより、ステージに外乱を与えるようなことがない。したがって、前記にも増してステージの高精度な動作及び位置決め等が実現できる。
【００５７】
また、請求項３記載のステージ装置は、前記小径管体と大径管体との継管部には隙間が形成されていることから、前記伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージに対して作用する外乱はさらに低減し、前記効果をより確実に享受できる。
【００５８】
また、請求項４記載のステージ装置は、供給手段が前記回収手段の内部に配設されていることから、供給手段を原因として漏洩する流体は回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、外部へと排出されることになるから、ステージ周囲の作業環境雰囲気を汚染するようなことがない。つまり、上記雰囲気を常に清浄に保つことができる。
【００５９】
また、請求項５記載のステージ装置は、回収手段を構成する第１回収手段及び第２回収手段において、第１回収手段は第２回収手段内部に配設されている。このことから、第１回収手段を原因として漏洩する流体を、第２回収手段で回収することが可能となる。つまり、前記にも増して、ステージ周囲の作業雰囲気を清浄に保つことができる。
【００６０】
また、請求項６記載のステージ装置は、第２回収手段が、少なくとも第１回収手段における継管部を囲むように配設されていることから、当該継管部より漏洩する気体を第２回収手段で回収することが可能となる。したがって、これによっても前記と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
また、請求項７記載の光学装置は、請求項１乃至６記載のステージ装置を備えていることから、前記各作用効果を享受できるものであるということがいえる。すなわち、この光学装置は、ステージの高精度な動作及び位置決め等を実現することができると共に、ステージ周囲の作業環境雰囲気を清浄に保つことができる。その結果、この光学装置は、非常に高品質な製品を確実に供給することができるものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図２】 本発明の第二実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図３】 図２に示す大径管体及び小径管体の継管部を示す拡大図である。
【図４】 図３に示す継管部とは別形態となるものを示す拡大図である。
【図５】 本発明の第三実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図６】 本発明の第四実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図７】 本発明の第五実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図８】 光学装置の構成を示す平面図である。
【図９】 従来のステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【符号の説明】
２ ステージ
３ 伝達部（伝達手段）
４ 伸縮スパイラル（「供給手段」の一部）
４ａ 管体（「供給手段」の一部）
５、６ 伸縮ベローズ（「回収手段」の一部）
５ａ、６ａ 管体（「回収手段」の一部）
５ｆ、６ｆ 固定部
７ 接続部
１０ 被固定部
５０ 第１回収手段
６０ 第２回収手段
５１、６１ 小径管体
５２、６２ 大径管体
５ｃ、６ｃ 継管部
５ｖ、６ｖ 隙間
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動可能なステージを備え、このステージに対して流体の供給、回収を行うステージ装置及びそれを用いた光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種光線又は電子ビーム等を利用して、半導体ウェハ等の基板を処理するフォトリソグラフィ工程や検査工程を実施する光学装置においては、一般に、当該工程を精度よく行うことを可能とするため各種の支援装置が備えられている。それらのうち、前記半導体ウェハを載置したステージを高精度に動作させるステージ装置はその代表的なものの一つである。このステージ装置は、例えば、電子ビームを利用する場合等、真空雰囲気の作業環境内、すなわち真空容器内で動作するよう想定されるものもある。
【０００３】
従来のステージ装置としては、例えば図９に示すようなものが使用されていた。これは、真空容器１内に、不図示の直進ガイドにより案内されるステージ２、当該ステージ２に接続部７を介して連結される伝達部３、またステージ２に対する空気供給路となる伸縮スパイラル４及びこの供給された空気を回収する回収路となる伸縮ベローズ５、６等を備えたものとなっている。
【０００４】
ステージ２は、真空容器１外に設置された駆動源から、伝達部３を介して伝達される駆動力により移動することが可能となっている。図９においては、図中上下方向に移動されることになる。また、この例によるステージ２は、前記直進ガイド部との対向面に不図示のエアパッドを備えたものとなっており、当該エアパッドに対して、外部より空気を供給すると共にこれをガイド部との間に噴出することによって、浮遊した状態となることが可能となっている。これによって、ステージ２の移動はスムースなものとなる。伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６は、この空気の供給及び供給された空気の回収に使用するために備えられているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のステージ装置においては、以下のような問題があった。ステージ２に空気を供給する場合には、上述したように、伸縮スパイラル４や伸縮ベローズ５、６等からなる供給路及び回収路がそれぞれ必要となる。ところで、これら供給路及び回収路は、ステージ２の移動を妨げるものであってはならず、したがって、図９においてはこの要請に応えるため、それぞれ伸縮自在なスパイラル構造、ベローズ構造を採用している。
【０００６】
しかし、一般的にこれらの伸縮に伴う動作抵抗は大きいものであることが知られ、特にベローズにおいてはこれは顕著となる。したがって、ステージ２の移動に伴うベローズの伸縮によって、その伸縮に係る動作抵抗がステージ２に対する外乱として影響を与えることとなってしまう。つまり、ステージ２の移動に際し大きさ、方向が不定な力が働くこととなり、移動精度を高く保つことができなくなる。この結果は、半導体ウェハにおけるフォトリソグラフィティ工程等において一般に極めて高精度なステージ２動作が要求されることを鑑みると好ましい状況であるとはいえない。より言えば、僅かでもステージ２の移動精度を損なうことは、一定の品質を備える製品を製造することが不可能となる場合も考えられる。
【０００７】
また近年、生産能率の向上をより図るために、大径ウェハ（300mm）の採用が進行しつつある。大径ウェハが採用されると言うことは、すなわちステージ２の移動距離（ストローク）が大きくなることを意味するから、それに連結される上記伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６等は、より長いものを用意しなければならない。このことはしかし、伸縮に伴う抵抗の増大を意味するから、ステージ２の移動動作にとってはより過酷な状況となり、精度を保つことがさらに困難となる。
【０００８】
また図９に示すように、ステージ装置を真空容器１内にて使用する場合には特に、伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６から空気が漏洩した場合問題となる。このことは即、ウェハ周囲の真空度低下やその雰囲気を汚染することとなるから、当該ウェハに余計な不純物を付着させる等、品質上極めて好ましくない。したがって、このような漏洩した気体に対しては、何らかの対策を施すことが必要である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高精度な動作等が可能となるステージを備えるとともに、ステージ周囲の作業環境を汚染させることのないようなステージ装置及びそれを用いた光学装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段をとった。
すなわち、請求項１記載のステージ装置は、試料を載置し移動可能なステージと、前記ステージに接続される接続部を介して駆動力を伝達する伝達手段と、前記ステージに流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を前記ステージから回収する回収手段とを備え、前記回収手段は、前記伝達手段に固定される固定部を有し、少なくとも前記ステージから前記固定部までの間の構造が可撓性構造であることを特徴とするものである。
【００１１】
これによれば、固定部により、伝達手段と回収手段とが互いに固定されることになる。このことから、ステージが駆動力を与えられて移動する際には、回収手段がその移動に対して自由に又は不規則に動くようなことがない。換言すれば、ステージの移動に対して外乱を与えるようなことがない。また、ステージから前記固定部までの間の回収手段の構造が可撓性構造となっているから、回収手段からステージに対して働く力は直接的なものではなくなり、これによっても当該回収手段が、ステージの移動に対する外乱要因とはならない。
【００１２】
また、請求項２記載のステージ装置は、前記回収手段が、小径管体が挿入された大径管体で構成され、各管体が相対的に移動することで伸縮することを特徴とする。
【００１３】
本発明による回収手段は、前記ステージの移動に伴って、小径管体と大径管体の相対的な移動により、伸縮動作をすることが可能である。そして、この伸縮動作は、ステージの移動に関してそのスムースさを保証する。したがって、これによれば、前記にも増してステージの動作に対する外乱を与えるようなことがない。
【００１４】
また、請求項３記載のステージ装置は、前記回収手段において、小径管体と大径管体との間の継管部に隙間が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、継管部に隙間が形成されていることから、大径管体と小径管体との伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージの移動は極めてスムースなものとなり、ステージに対して外乱を与えるという事象は殆ど発生しない。
【００１６】
また、請求項４記載のステージ装置は、前記供給手段が前記回収手段の内部に配設されていることを特徴とするものである。
【００１７】
これによれば、供給手段表面から又はその内部から外方へと、放出される又は漏れだそうとする流体がある場合に、その流体は回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることから、ステージ周囲の作業環境の雰囲気を汚染するようなことがない。
【００１８】
また、請求項５記載のステージ装置は、前記回収手段は、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、前記第２回収手段は、前記第１回収手段を内部に配設することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、供給手段を原因として漏洩する流体は、請求項４に係る前記作用と同様、第１回収手段により外部へと排出される。また、第１回収手段表面から又はその内部から外方へと漏洩する流体がある場合には、その流体は第２回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることとなるから、作業環境の雰囲気を汚染するようなことがない。さらに、本発明によれば、供給手段、第１回収手段、及び第２回収手段のそれぞれが、全て同軸上に配されるような形態を想定することが可能であるから、設置場所は最小限用意すればよく、装置のコンパクト化が達成され得る。
【００２０】
また、請求項６記載のステージ装置は、前記回収手段が、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、前記第２回収手段は、少なくとも前記第１回収手段の前記継管部を囲むように配設されることを特徴とする
【００２１】
これによれば、供給手段を原因として漏洩する流体は、請求項４と同様、第１回収手段により排出される。また、第１回収手段の継管部が第２回収手段に囲まれているから、当該継管部から漏洩するおそれのある流体も、第２回収手段により速やかにかつ安全に、別途用意可能な所定の経路に沿って外部へと排出されることになる。
【００２２】
また、請求項７記載の光学装置は、処理対象の試料を載置して移動するステージ装置と、前記ステージに載置された前記試料に光線又は荷電粒子を照射する照射系とを備えた光学装置において、前記ステージ装置は、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のステージ装置であることを特徴とするものである。
【００２３】
この光学装置は、ここまでに記した各種特徴をもつステージ装置を備えていることから、それぞれに対応した各種作用の発揮が期待できる光学装置であるということが言える。すなわち、この光学装置においては、ステージへ外乱が与えられるようなことがなく、またその作業環境が汚染されるようなことがない。一般に精密なステージ動作が要求されると共に、清浄な環境をも必要とされる光学装置においては、これら作用がもつ意味合いは大きい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の第一の実施形態について、図１を参照して説明する。この図１は、第一実施形態に係るステージ装置の概要を示す平面図である。なお、以下参照する図面においては、従来の技術の説明等で参照した図９に使用した符号であって、同一の対象を指すものは同一の符号を使用して説明することとする。
【００２５】
このステージ装置は、真空容器１内に、ステージ２、当該ステージ２に連結される伝達部（伝達手段）３、またステージ２に対する空気（流体）の供給路となる伸縮スパイラル４及びこの供給された空気を回収する回収路となる伸縮ベローズ５、６等を備えたものとなっている。なお、真空容器１には、その内部を所望の真空度とする図示しない真空排気系が接続されている。
【００２６】
ステージ２は、一般には略長方形状又は略正方形状のものが使用され、この上面に半導体ウェハや液晶板の原料となるガラス板等の試料が載置されるようになっている。この試料をステージ２上面に固着する。ステージ２は、真空容器１外に設置された駆動源３０と、伝達部３及び接続部７を介して接続されている。駆動源３０としては、例えばリニアモータ式駆動源等を採用すればよい。ステージ２の移動は、これらを通じて駆動力が伝達されることにより実現される。また、このステージ２の移動は不図示の直進ガイドを案内とすることにより行われる。図１においてステージ２は、図面中、上下方向に移動することが可能となっている。ただし、図１におけるステージ２が、図面中上下方向のみに移動するようになっていることは、特にこだわるべき事項ではなく、図面中横方向に同様に移動可能とされていてもよい。この場合、横方向においても伝達部３等の機構が備えられることになる。
【００２７】
伝達部３は、上述したように、真空容器１外に設置された駆動源３０から発生した動力を接続部７を介してステージ２に伝達するための部材である。したがって、これはステージ２のストローク（移動距離）に相応した長さを備えたものとなっており、これが押し出されることでステージ２を図中上方向に、引き込まれることで図中下方向に、それぞれ移動可能とするものである。また、前記接続部７は、図１に示すように、伝達部３とステージ２とが進行方向以外の自由度をもって連結されるような構造となっている。
【００２８】
伸縮スパイラル４と伸縮ベローズ５、６（以下配管類と略すことがある）は、それぞれ前記ステージ２に空気を供給するため、またその供給された空気を回収するために設けられている。なお、伸縮スパイラル４は樹脂等、伸縮ベローズ５、６は鋼等を材質として構成されたものとなっている。真空容器１外における伸縮スパイラル４の延長端には図示しないエアコンプレッサ、また、伸縮ベローズ５、６の延長端にはそれぞれに独立の図示しない真空排気系が接続されている。したがって、伸縮ベローズ５、６には、異なる吸引能力を与えて排気作業を分担させることが可能となっている。本第一実施形態では、伸縮ベローズ５の方を低真空用、伸縮ベローズ６の方を高真空用と定めることとする。ただし、この逆であっても本質的には相違ないことは言うまでもない。なお、ここでいう二系統の真空排気系は、前記した真空容器１内を排気する真空排気系とは異なるものである。つまり、互いに独立である。ただし、共用を可能とするような構成とするならばこの限りでない。
【００２９】
本第一実施形態においては、上記空気は、ステージ２の浮遊状態を現出させるために用いられる。すなわち、空気は、ステージ２が前記不図示の直進ガイドに対向する面に設けられるエアパッド（不図示）に対して供給されるようになっている。この空気は、当該エアパッドから直進ガイドに対して噴出することにより、その反力としてステージ２を浮遊状態とするものである。このことにより、ステージ２が移動する際には、当該ステージ２と直接的に接触する部材がないことになるから、スムースな移動を実現することが可能となる。そして、エアパッドから噴出された空気は、その周囲を囲む排気口から伸縮ベローズ５、６を介して外部に排気されることになる。なお、空気の用途はこれに限られるものではないことは言うまでもなく、上記したものはあくまでも一例である。
【００３０】
これら伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６はそれぞれ固定部４ｆ、５ｆ、６ｆを有している。そしてこれら固定部４ｆ、５ｆ、６ｆは、前記伝達部３に備えられた被固定部１０に接続され、当該伝達部３と配管類４、５、６とを一体的に固定している。また、この被固定部１０とステージ２との間には、前記伸縮スパイラル４及び伸縮ベローズ５、６のステージ２側延長部に該当する部分に、それぞれに対応して可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａが接続されている。なお、被固定部１０は、伸縮スパイラル４、伸縮ベローズ５、６と、これらに対応して接続される管体４ａ、５ａ、６ａとを、それぞれ連通させるような構造となっている。より具体的に言えば、被固定部１０には管路４ｈ、５ｈ、６ｈがそれぞれ貫通するように形成されており、前記配管類４、５、６及び管体４ａ、５ａ、６ａは、それら管路４ｈ、５ｈ、６ｈの両端に接続されるようになっている。
【００３１】
また、管体５ａ、６ａは、伸縮ベローズ５、６と同様、ベローズと同形態となるものであるが、これらは伸縮ベローズ５、６に比べて軽量なものであり、また、柔軟性に富んだもの、すなわち低剛性なものを使用する。なお、管体４ａに関しても同様にして、伸縮スパイラル４本体よりも柔軟性のあるものを使用する方が好ましい。
【００３２】
なお、本発明でいうところの「供給手段」とは、本第一実施形態において、前記伸縮スパイラル４、エアコンプレッサ、管路４ａ等からなる空気の供給路全体の構成を指すものとし、また「回収手段」とは、前記伸縮ベローズ５、６、これらそれぞれに接続される真空排気系、そして管路５ａ、６ａ等からなる空気の回収路全体の構成を指すものとする。
【００３３】
以下では、上記構成となるステージ装置における作用及び効果について説明する。まず、このステージ装置においては、真空容器１外の駆動源３０から、伝達部３及び接続部７を介して、ステージ２に対する駆動力伝達が行われることは先述した。この駆動力伝達は、より詳細には次のような態様により行われる。例えば、図１中上方向にステージ２を移動させる場合を考えると、伝達部３が図中上方向に移動することによって伝達部３の一部である被固定部１０はもとより、接続部７も上方向に移動し、この力が直接的にステージ２に伝達することになる。
【００３４】
このとき、被固定部１０とステージ２とは接続部７により一定間隔に保たれることから、これらの間に設けられている管体４ａ、５ａ、６ａは、ステージ２に対して直接的な力、言い換えれば移動以外に係る余計な外力をステージ２に対して及ぼすようなことがない。なぜならば、これらすべては可撓可能であると共に、柔軟性に富み、低剛性なものであるからである。また、これらに比べて比較的剛性の高い配管類４、５、６、特に伸縮ベローズ５、６は、それぞれの固定部４ｆ、５ｆ、６ｆ及び被固定部１０によって伝達部３に一体的に固定されているから、これらがステージ２の移動に伴い、自由に又は不規則に動作するようなことがなく、また仮にこれらから力が発生しても、その力がステージ２に到達するような事態も回避することが可能となっている。さらにいえば、接続部７が、上述したようにステージ２の進行方向以外の自由度をもつ構造となっているから、ヨーイング、ピッチング、ローリング等の力がステージ２に伝達されるようなことがない。
【００３５】
つまり、本第一実施形態におけるステージ装置においては、ステージ２の移動に伴って、配管類４、５、６から当該ステージ２に対して外乱が与えられるようなことがない。すなわち、駆動源３０から伝達された駆動力は、正しくステージ２に対して伝達されると共に、位置決め後においても不要な外乱を受けることがない。したがって、このステージ２においては、高精度な動作又は位置決め等を実現することができる。
【００３６】
以下では本発明の第二の実施形態について、図２から図４を参照して説明する。なお、この実施形態においては、真空容器１、ステージ２、伝達部３等の構成、また可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａ等の構成は、前記第一実施形態と同様であるのでその説明を省略する。また、「供給手段」、「回収手段」に係る定義等も同様である。
【００３７】
図２においては、真空容器１内に設置される回収手段が、小径管体５１、６１及びこれらを挿入する大径管体５２、６２により構成されている。すなわち、前記した伸縮ベローズ５、６が、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２に置換された形態となっているといってもよい。これらのうち小径管体５１、６１は、真空容器１の壁１ａにフランジ等周知の手段で固定されており、不動のものとなっている。また、大径管体５２、６２は、その固定部５２ｆ、６２ｆが前記第一実施形態にて説明した被固定部１０に固定されている。したがって、伝達部３が図面中、上下方向に動作するときには、大径管体５２、６２が被固定部１０と共に動作することになる。例えば、ステージ２が図面中下方向へ移動するときは、大径管体５２、６２が小径管体５１、６１を次第に覆うような動作をすることとなる。
【００３８】
図３は、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２の継管部５ｃ、６ｃを示す拡大図である。この図に示すように、継管部５ｃ、６ｃにおいてはＯリングパッキン５ｏ、６ｏが取り付けられている。このＯリングパッキン５ｏ、６ｏによって、継管部５ｃ、６ｃにおけるリークを防止することが可能となっている。
【００３９】
このような構成となるステージ装置においては、ステージ２が移動する際に、小径管体５１、６１と大径管体５２、６２とが相対的に移動し、伸縮動作を実現する。したがって、ステージ２の移動はそのスムースさが保証されるとともに、前記第一実施形態にも増して当該ステージ２の動作に対して外乱を与えるようなことがない。つまり、本実施形態におけるステージ装置は、より高精度なステージ２に関する動作及び位置決め等を実現することができる。
【００４０】
ところで、上記に示したようないわば二重管構造となる回収手段においては、図４に示すように、上記継管部５ｃ、６ｃにおいて、隙間５ｖ、６ｖを形成することとしてよい。これは、小径管体５１、６１及び大径管体５２、６２内外の真空度の差が小さい場合に有効である。このようにすれば、小径管体５１、６１と大径管体５２、６２との伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージ２の移動は極めてスムースなものとなり、またステージ２に対して外乱が与えられるという事態を殆ど心配する必要がなくなる。なおこのことは、ステージ２のさらに高精度な動作及び位置決め等を実現することに対して、大きく貢献することになることは言うまでもない。
【００４１】
以下では本発明の第三の実施形態について、図５を参照して説明する。なお、この場合においても、真空容器１、ステージ２等の構成は前記同様であるので、それら同様部分に関する説明は省略することとする。
【００４２】
図５において、真空容器１内に設置される供給手段、すなわち伸縮スパイラル４は、前記小径管体５１及び大径管体５２の内部に配設されている。このことに伴い、当該伸縮スパイラル４を固定する被固定部１０ａも、大径管体５２内部に配設されている。また、可撓性構造となる管体４ａも、大径管体５２に被固定部１０を介して接続される管体５ａ内部に配設されている。
【００４３】
このような構成となるステージ装置においては、伸縮スパイラル４の外表面又はその内部から外方へと、放出される又は漏れだそうとする空気がある場合には、その空気は大径管体５２又は小径管体５１内部に排出されることになる。なお、伸縮スパイラル４を原因として漏洩する空気は、より具体的には、前記被固定部１０ａと当該伸縮スパイラル４との接続部等の部位で特に発生しやすいと考えられる。また、伸縮スパイラル４は前記したように樹脂製であることから、これが高真空雰囲気中におかれると、その外表面からガス放出される現象が生じやすい。本実施形態においては、これら空気やガスが、上述したように回収手段内に排出されることになる。
【００４４】
上記放出又は漏洩した空気、より一般には気体は、回収手段によって速やかにかつ安全に、真空容器１外部へと排出されることになる。したがって、ステージ２周囲の作業環境雰囲気が汚染されるようなことがない。このことは、ステージ２上に載置される前記試料に露光処理等の何らかの処理を施す場合には、当該試料に不要な不純物を付着させるような事態を発生させることがないことを意味する。よって、このステージ装置においては、高品質な製品を提供することが可能となる。なお、このステージ装置においては、可撓性構造となる管体４ａ、５ａ、６ａや被固定部１０に係る構成は前記と同様であるから、ステージ２の高精度な動作及び位置決め等が可能であることは言うまでもない。また、この点に関しては以下に説明する第四及び第五の実施形態においても同様である。
【００４５】
以下では本発明の第四の実施形態について、図６を参照して説明する。図６においては、小径管体５１及び大径管体５２（以下、両者を同時に指し示すときには第１回収手段５０とよぶ）が、小径管体６１及び大径管体６２（同第２回収手段６０）の内部に配設された形態となっている。またこれに伴い、第１回収手段を固定する被固定部１０ｂも、第２回収手段６０内部に配設されている。また、可撓性構造となる管体５ａも、大径管体６２に被固定部１０を介して接続される管体６ａ内部に配設されている。なお、第１回収手段５０内部には、前記第三実施形態と同様に、伸縮スパイラル４及び管体４ａが配設された形態となっていることに変わりはない。なおこの場合、第１回収手段５０は低真排気用、第２回収手段は高真空排気用として用いることとする。
【００４６】
このような構成となるステージ装置においては、伸縮スパイラル４を原因として漏洩した気体は第１回収手段５０により真空容器１外部へと排出されると共に、第１回収手段５０から漏洩した気体も第２回収手段６０によって、真空容器１外部へと速やかにかつ安全に排出されることになる。なお、第１回収手段５０からの気体漏洩は、例えば、その継管部５ｃにおいて特に発生しやすいものと考えられる。
【００４７】
以上のことから明らかなように、ステージ２周囲の作業環境雰囲気は、前記第三実施形態にも増して清浄に保たれることがわかる。すなわちこの場合においては、ステージ２上に載置される試料等に不純物が付着する可能性はほとんど考えられない。つまり、このステージ装置によれば、より高品質な製品製造を実施することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態におけるステージ装置においては、図６に示すように、伸縮スパイラル４、第１回収手段５０、第２回収手段６０の全てが同軸上に配されていることから、装置全体のコンパクト化が成されているものである。すなわち、図６においては、図１、図２、図５に示すものとは異なり、低真空排気用及び高真空排気用の回収手段が並列して設置されておらず、その相応分スペース的に有利なものとなっていることがわかる。
【００４９】
最後に、本発明の第五の実施形態について、図７を参照して説明する。これは第１回収手段５０において、その継管部５ｃ近傍に高真空室５０１を設けた構造となっている。この高真空室５０１とは、大径管体５２の管端部分（つまり、継管部５ｃ）に形成される高真空シール部５０２と、当該管端より内方に位置する部分に形成される低真空シール部５０３との間に挟まれた領域である。そして、この高真空室５０１は、連絡路５０４を介することによって第２回収手段６０と連通することとなっている。なお、第１回収手段５０が低真空排気用、第２回収手段が高真空排気用として使用されること、また伸縮スパイラル４が第１回収手段５０内部に配設されることは、前記第四実施形態と同様である。
【００５０】
このような構成となるステージ装置においては、低真空シール部５０３から漏洩した気体は、高真空室５０１に流入することになる。なお言うまでもないが、この気体の流入方向は、常に大径管体５２から高真空室５０１へと向かう方向である。なぜならば、第１回収手段５０内部は低真空状態となっており、第２回収手段６０と連通している高真空室５０１の方が、常により高真空状態だからである。
【００５１】
このように高真空室５０１に流入した気体は、第２回収手段６０によって速やかにかつ安全に、真空容器１外部へと排出されることになる。すなわち、第１回収手段の継管部５ｃ、すなわちいまの場合、高真空シール部５０２から気体が漏洩するような可能性はほとんどない。したがって、このステージ装置によっても、前記第四実施形態において記載した作用及び効果と同様な作用効果が得られることが明らかである。
【００５２】
ところで、上記各実施形態において示したステージ装置は、例えば図８に示すような光学装置において使用することが可能である。なお、この図においては、上記第四の実施形態に係るステージ装置を一例として示している。図８において、真空容器１内部かつステージ２上方には、電子ビーム銃Ｅが備えられている。またその下方には図示しない電子レンズ部が備えられている。さらに、ステージ２上面には、ウェハＷが載置、固着されている。したがって、この光学装置は、電子ビーム銃Ｅから発射される電子ビームを電子レンズ部により収束又は整形してウェハＷ面上に照射し、当該ウェハＷ面上に回路パターン等の焼き付けを行うものとなっている。また、これとは別に、図８における電子ビーム銃Ｅや電子レンズ部に代えて、ＡrＦレーザやＫrＦレーザ等の適当な光源及び投影光学系を備えた、いわゆる一般に普及している通常の露光装置（光学装置の一種）であっても、上記各実施形態に示すステージ装置を用いることは可能である。なおこの場合、真空容器１内を特に真空とする必要はなく、塵埃などを低減した雰囲気や、特定の気体を充満させた雰囲気としてよく、このようにしても上記と同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００５３】
このような場合において、ステージ装置に係る前記作用効果、すなわちステージ２に対して外乱が与えられることがなく高精度な動作及び位置決め等が実現できるということ、ステージ２周囲における真空度低下を防止すること、また、ステージ２周囲における作業環境が汚染されるようなことがないということ、は大きな意味をもつことになる。すなわち、上記のような光学装置において、回路パターンの焼き付けを行うには、ｎｍオーダの極めて高精度なウェハＷの位置決めが要求されるとともに、ウェハＷ面上に不純物等を付着させることは許されない。したがって、前記したような作用効果を発揮できるステージ装置を備えた光学装置は、非常に高品質な製品を確実に供給することができるものであるといえる。
【００５４】
なお、上記各実施形態においては、供給手段により供給される流体、また回収手段により回収される流体は「空気」とされていたが、本発明はこのことに限定されるものではない。すなわち例えば、ステージ２の冷却が必要である場合等に、供給手段を介して冷却水をステージ２に供給し、ステージ２内外において適当に巡回させた後に、それを回収手段によって回収するような場合においても、本発明は適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のステージ装置は、回収手段が固定部を有するとともに、当該固定部とステージ間における回収手段が可撓性構造とされていることから、回収手段が自由にかつ不規則に動くようなことがなく、また回収手段からステージに対して直接的な力が働くようなことがなくなる。したがって、ステージに対して外乱が作用するようなことがなく、結果、ステージに関する高精度な動作及び位置決め等が実現できる。
【００５６】
また、請求項２記載のステージ装置は、小径管体が大径管体に挿入された構成とされていることから、前記ステージの移動に伴って、これらが伸縮動作することにより、ステージに外乱を与えるようなことがない。したがって、前記にも増してステージの高精度な動作及び位置決め等が実現できる。
【００５７】
また、請求項３記載のステージ装置は、前記小径管体と大径管体との継管部には隙間が形成されていることから、前記伸縮動作に伴う摺動抵抗は殆ど無視される程度のものとなる。したがって、ステージに対して作用する外乱はさらに低減し、前記効果をより確実に享受できる。
【００５８】
また、請求項４記載のステージ装置は、供給手段が前記回収手段の内部に配設されていることから、供給手段を原因として漏洩する流体は回収手段内に排出されることになる。したがって、その流体は速やかにかつ安全に、外部へと排出されることになるから、ステージ周囲の作業環境雰囲気を汚染するようなことがない。つまり、上記雰囲気を常に清浄に保つことができる。
【００５９】
また、請求項５記載のステージ装置は、回収手段を構成する第１回収手段及び第２回収手段において、第１回収手段は第２回収手段内部に配設されている。このことから、第１回収手段を原因として漏洩する流体を、第２回収手段で回収することが可能となる。つまり、前記にも増して、ステージ周囲の作業雰囲気を清浄に保つことができる。
【００６０】
また、請求項６記載のステージ装置は、第２回収手段が、少なくとも第１回収手段における継管部を囲むように配設されていることから、当該継管部より漏洩する気体を第２回収手段で回収することが可能となる。したがって、これによっても前記と同様な効果を得ることができる。
【００６１】
また、請求項７記載の光学装置は、請求項１乃至６記載のステージ装置を備えていることから、前記各作用効果を享受できるものであるということがいえる。すなわち、この光学装置は、ステージの高精度な動作及び位置決め等を実現することができると共に、ステージ周囲の作業環境雰囲気を清浄に保つことができる。その結果、この光学装置は、非常に高品質な製品を確実に供給することができるものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図２】 本発明の第二実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図３】 図２に示す大径管体及び小径管体の継管部を示す拡大図である。
【図４】 図３に示す継管部とは別形態となるものを示す拡大図である。
【図５】 本発明の第三実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図６】 本発明の第四実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図７】 本発明の第五実施形態に係るステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【図８】 光学装置の構成を示す平面図である。
【図９】 従来のステージ装置の構成を示す一部断面視した平面図である。
【符号の説明】
２ ステージ
３ 伝達部（伝達手段）
４ 伸縮スパイラル（「供給手段」の一部）
４ａ 管体（「供給手段」の一部）
５、６ 伸縮ベローズ（「回収手段」の一部）
５ａ、６ａ 管体（「回収手段」の一部）
５ｆ、６ｆ 固定部
７ 接続部
１０ 被固定部
５０ 第１回収手段
６０ 第２回収手段
５１、６１ 小径管体
５２、６２ 大径管体
５ｃ、６ｃ 継管部
５ｖ、６ｖ 隙間
Claims (7)
- 試料を載置し移動可能なステージと、
前記ステージに接続される接続部を介して駆動力を伝達する伝達手段と、
前記ステージに流体を供給する供給手段と、前記供給手段から供給された流体を前記ステージから回収する回収手段とを備え、
前記回収手段は、前記伝達手段に固定される固定部を有し、少なくとも前記ステージから前記固定部までの間の構造が可撓性構造であることを特徴とするステージ装置。 - 前記回収手段は、小径管体が挿入された大径管体で構成され、各管体が相対的に移動することで伸縮することを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
- 前記回収手段は、小径管体と大径管体との間の継管部に隙間が形成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。
- 前記供給手段は、前記回収手段の内部に配設されてい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。
- 前記回収手段は、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、
前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、
前記第２回収手段は、前記第１回収手段を内部に配設することを特徴とする請求項１、２、３、又は４記載のステージ装置。 - 前記回収手段は、第１回収手段と第２回収手段とで構成され、
前記第１回収手段は、前記供給手段を内部に配設し、
前記第２回収手段は、少なくとも前記第１回収手段の前記継管部を囲むように配設されることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。 - 処理対象の試料を載置して移動するステージ装置と、前記ステージに載置された前記試料に光線又は荷電粒子を照射する照射系とを備えた光学装置において、
前記ステージ装置は、請求項１乃至６のいずれか一つに記載のステージ装置であることを特徴とする光学装置。
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