JP4266713B2 - 位置決め装置及び露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造に用いられる半導体露光装置、電子線描画装置、精密計測器等において、真空雰囲気中でステージの高速移動や精密な位置決めを行う、あるいは高精度にスキャン移動する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このため、焼き付け装置（露光装置）として、ＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）と開発が進んでいる。また近年に至っては、従来よりも格段に短い波長の露光光源であるＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)領域（５〜１５ｎｍ）の光を利用した露光装置が開発されつつある。また、電子線を用いたＥＢ露光装置も盛んに開発されている。ウエハ用の位置決め装置としては、主に特許文献１に記載のような、ステージ定盤１０１上に、Ｙ軸方向に移動可能なＹステージ１０４上にＸ方向に移動可能なＸステージ１０５を配置した構成が用いられている（図８参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１４５３５５号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、これらＥＵＶやＥＢ露光装置は露光精度、つまりはステージの位置決め精度も従来以上に求められており、位置決め装置としてのステージには、次のような設計が求められている。
▲１▼基板周辺の温度変化許容値が非常に厳しく、駆動部等からの熱流入は極力避ける構成にする。
▲２▼基板位置決めの精度向上が必須であることと、接触動作によるコンタミ（ゴミ）を避けるために移動体同士は非接触で構成する。
【０００５】
一方で、従来以上に移動体質量の増加や加速度のさらなる要求より、駆動部の発熱量は増えているのが現状である。しかし、上記特許文献１に記載の従来の位置決め装置（図８）では、位置決め対象である基板のすぐ近くにＸステージ１０５の駆動部（固定子１０５ａ及び可動子１０５ｂ）が配置されており、この駆動部の発熱の影響を受けやすい構成になっている。また、Ｙステージ１０４上にＸステージ１０５の駆動部が配置されており、Ｘステージ１０５上の基板支持部材１０５ｃには直接発熱体がないものの、Ｘステージ１０５は静圧軸受でＹステージ１０５にガイドされているため、Ｙステージ１０４上の駆動部（コイルである固定子１０４ａ）の発熱が基板支持部材１０５ｃに伝わってしまう。
【０００６】
そのため、従来は温度管理された空気を基板周辺に吹きかけることで、基板支持部材の温度管理を行って駆動部の発熱の影響を抑えてきた。しかし、ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置に用いられる位置決め装置は、気体への熱伝達がない真空雰囲気中に配置されるため、空調による温度管理は不可能である。そのため、駆動部からの発熱の影響を極力抑制するためのステージ構成が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、真空雰囲気中で駆動部の発熱による影響を排除して位置決め精度を向上することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、物体を移動可能に支持する基準面を有する第１の支持体と、前記基準面上で前記物体を第１の方向に移動させる第１のビームと、該第１のビームを前記第１の方向に駆動する第１の駆動手段と、前記物体を前記第１の方向と略直交する第２の方向に移動させる第２のビームと、該第２のビームを前記第２の方向に駆動する第２の駆動手段とを有し、前記第１の駆動手段が、前記第１のビームに固定された第１の可動子と、該第１の可動子に駆動力を付与する第１の固定子とを有し、前記第２の駆動手段が、前記第２のビームに固定された第２の可動子と、該第２の可動子に駆動力を付与する第２の固定子とを有する位置決め装置であって、前記位置決め装置は、前記第１の支持体とは別体として設けられ、前記第１の固定子および前記第２の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体を備え、前記第１のビームおよび前記第２のビームは前記第１の支持体または前記第２の支持体に第２の静圧軸受を介して支持される。
【００１８】
また、本発明の露光装置は、上記位置決め装置を備え、前記位置決め装置によって基板または原版あるいはその双方を位置決めし、該原版上のパターンを基板に露光する。
また、本発明の露光装置は、真空雰囲気中で原版のパターンを基板に露光する露光装置において、前記基板または原版を搭載して移動可能な物体と、前記物体を移動可能に支持する第１の支持体と、前記物体を移動させるビームと、前記ビームを駆動する駆動部と、前記第１の支持体とは別体に設けられ、前記駆動部の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体と、前記ビームを前記第１の支持体または前記第２の支持体に対して支持する第２の静圧軸受と、を備え、前記第２の静圧軸受は前記ビームに設けられ、気体を噴出するパッド部と、前記パッド部を囲むように設けられる真空ポケットと、前記真空ポケット内の気体を排気する手段と、を備え、前記パッド部は、前記固定子と前記物体との間に設けられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を示す斜視図であり、後述する半導体露光装置に搭載されてウエハを位置決めするウエハステージに適用した構成例を示している。
【００２３】
図１において、位置決め装置としてのウエハステージ１は、物体としてのスライダ１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に軸支する基準面を有する第１の支持体としてのステージ定盤６ａと、ステージ定盤６ａの基準面上でＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向にスライダ１３を移動させて所定位置に位置決めする駆動部としてのリニアモータ３Ａ，３Ｂと、上記ステージ定盤６ａとは別体に設けられ、上記リニアモータ３Ａ，３Ｂを支持する固定子定盤６ｂとを備える。
【００２４】
上記駆動部は、スライダ１３をＸ軸方向に移動させる第１の駆動部としてのＸビーム７ａとＸリニアモータ（粗動用）３Ａと、スライダ１３をＸ軸方向と略直交するＹ軸方向に移動させる第２の駆動部としてのＹビーム７ｂとＹリニアモータ（粗動用）３Ｂとを備える。
【００２５】
上記ステージ定盤６ａはスライダ１３をＸ軸及びＹ軸の各方向に移動可能に軸支し、固定子定盤６ｂはＸリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂの各々を軸支する。
【００２６】
図２は、図１のＩ−Ｉ断面を簡略化して示す図である。
【００２７】
図２において、Ｘリニアモータ３Ａは、スライダ１３をＸ軸方向に移動させるＸ可動子３ｂと、当該Ｘ可動子３ｂに駆動力を付与するＸ固定子３ａとを有し、同様に、Ｙリニアモータ３Ｂは、スライダ１３をＹ軸方向に移動させるＹ可動子３ｂと、当該Ｙ可動子３ｂに駆動力を付与するＹ固定子３ａとを有し、これらＸ固定子及びＹ固定子３ａは静圧軸受５を介して固定子定盤６ｂに軸支されている。
【００２８】
なお、上記スライダ１３上には、当該スライダ１３より高い精度で基板１ｂ（ウエハ）又は原版（レチクルやマスク）を位置決めする微動位置決め装置としての微動ステージ２が配置される。
【００２９】
長方形状の固定子定盤６ｂは、正方形状のステージ定盤６ａの各辺の側面部に隣接して分離して４つ配置されており、ステージ定盤６ａの互いに平行な各辺に隣接する２つの固定子定盤６ｂ上にＸリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂが静圧軸受５により支持されている。
【００３０】
Ｘビーム７ａはＹ軸方向に沿って対向する２つのＸリニアモータ３Ａに亘って延び、Ｘビーム７ａの両端部にはＸ可動子３ｂとしての永久磁石が固定されている。同様に、Ｙビーム７ｂはＸ軸方向に沿って対向する２つのＹリニアモータ３Ｂに亘って延び、Ｙビーム７ｂの両端部にはＹ可動子３ｂとしての永久磁石が固定されている。
【００３１】
そして、Ｘリニアモータ３ＡによってＸビーム７ａがＸ軸方向に駆動されると共に、Ｙリニアモータ３ＢによってＹビーム７ｂがＹ軸方向に駆動される。また、スライダ１３は、Ｘビーム７ａ及びＹビーム７ｂのそれぞれに沿って移動可能に設けられている。
【００３２】
２０は、各ビーム内でスライダ１３に対向する部分であり、温度管理が特に厳しい箇所を示す。
【００３３】
ここで、ウエハ１ｂの周辺部、つまりは微動ステージ２近傍（温度管理箇所２０を含む）は、ウエハ１ｂや天板などのウエハ支持部材の熱変形を避ける意味で位置決め装置内で温度管理が最も厳しい箇所である。ウエハ１ｂへの露光精度を考えるとサブナノメートル（１nm以下）レベルに熱変形を抑えることが望まれており、つまりは1/1000℃レベルの温度管理が必要である。従来は、ウエハ１ｂの周辺部に温度管理された空気を吹き付けることでウエハ周辺の温度変化を抑えていたが、ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置ではウエハステージが真空雰囲気中に設置されるため、この方式は実施できない。このことから、ウエハ１ｂ近傍を熱源から極力離したい事情がある。位置決め装置内ではＸビーム７ａ及びＹビーム７ｂを駆動させるリニアモータ３Ａ，３Ｂの発熱が他に比べて圧倒的に大きい。そのため、本実施形態ではＸリニアモータ３Ａ，Ｙリニアモータ３Ｂを微動ステージ２から極力離した構成になっている。
【００３４】
また、Ｘリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂの発熱による熱量がＸビーム７ａ及びＹビーム７ｂに直接伝達されないように、各ビーム７ａ，７ｂの両端部に永久磁石を設けてＸ及びＹ可動子３ｂ（以下、単に可動子３ｂともいう。）を構成し、かつ発熱源であるＸ及びＹ固定子３ａの励磁コイル４を固定子定盤６ｂ上に支持させる構成とした。
【００３５】
発熱体としての励磁コイル４を有するＸ及びＹ固定子３ａ（以下、単に固定子３ａともいう。）をステージ定盤６ａ上に配置せず、別体の固定子定盤６ｂに配置したのは、固定子３ａで発生した熱がステージ定盤６ａを通してスライダ１３等に伝わるのを極力避けるためである。また、ステージ定盤６ａが極端に大きくならないので定盤の製作が容易になるという副次的効果もある。更に、固定子３ａから固定子定盤６ｂへの熱の流入の影響をなくすため、固定子定盤６ｂには水などの冷却媒体により冷却するための冷却部としての水冷配管（不図示）が設けられている。もちろん、ステージ定盤６ａにも冷却部を設ければ、さらに可動子への熱の影響を抑制できることは言うまでもない。
【００３６】
本実施形態では、固定子３ａは固定子定盤６ｂに静圧軸受５を介して軸支され、固定子３ａから固定子定盤６ｂへの熱が流出する構成となっている。
【００３７】
ところで、固定子３ａはコイル４の発熱により４０〜１００℃程度の温度になることが想定されている。そのため、Ｘビーム７ａ及びＹビーム７ｂの両端部の永久磁石で構成される可動子３ｂは、非接触で対向している固定子３ａから輻射熱を受けてしまう。輻射熱による可動子３ｂへの熱の流入量は通常数十Ｗ以下ではあるが、例えば真空雰囲気中で電磁力を用いて非接触にＸ及びＹビーム７ａ，７ｂを支持すると熱の流出箇所がほとんどなくなり、各ビーム７ａ，７ｂは１０〜４０℃のレベルで温度上昇を招いてしまう。そのため、各ビーム７ａ，７ｂの熱流出箇所を設ける目的と、非接触（無摩擦）で軸支する目的を実現するため、本実施形態ではＸビーム７ａ及びＹビーム７ａを静圧軸受５によりステージ定盤６ａ上に軸支させる。
【００３８】
上記静圧軸受５は、５μm程度の薄い空気層により非接触で各ビーム７ａ，７ｂを軸支するため、非接触とはいっても物体間の熱抵抗は低い。例えば、固定子３ａからビーム７ａに１０Ｗの輻射熱が流入したとしても、２０ｃｍ2程度の静圧軸受５を１つ設けることで、ビームの温度上昇は２〜３℃以下に抑えられる。そのため、各ビーム７ａ，７ｂを静圧軸受５を介してステージ定盤６ａ上に軸支させることで、固定子３ａから各ビーム７ａ，７ｂに伝わった輻射熱をステージ定盤６ａに逃がすことができ、ビームの温度上昇を抑えることが可能となる。
【００３９】
更に、各ビーム７ａ，７ｂにおける静圧軸受５の設置場所によっても温度管理箇所２０の温度上昇に影響を与える。そのため、各ビーム７ａ，７ｂにおけるスライダ１３と可動子３ｂとの間を、少なくとも１つの静圧軸受５で支持する。
【００４０】
具体的には、各ビーム７ａ，７ｂへの（輻射）熱流入箇所である可動子３ｂと温度管理箇所２０との間に静圧軸受５を設けることによって、温度管理箇所２０の温度上昇を抑えることができる。
【００４１】
更に、可動子３ｂから静圧軸受５までの熱抵抗に比べ、静圧軸受５からスライダ１３近傍の温度管理箇所２０までの熱抵抗を大きくすることで温度管理箇所２０の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
上記作用を考慮して、図２の構成においては、各ビーム７ａ，７ｂには可動子３ｂとスライダ１３との対向部（温度管理箇所２０）の間で、且つ可動子３ｂにできるだけ近いところに静圧軸受５を設けている。また、各ビーム７ａ，７ｂからステージ定盤６ａに逃げた熱による影響を抑えるために、ステージ定盤６ａにも水などの冷却媒体により冷却するための冷却部としての水冷配管（不図示）が設けている。
【００４３】
また、後述するように、静圧軸受５は、供給空気の圧力を絞り機構で急激に下げる構成になっているため、図４に示す軸受部としてのパット支持部５４で空気の断熱膨張を伴う。これにより、静圧軸受５そのものがビームの冷却効果を有することも構成上のメリットとなっている。
【００４４】
［静圧軸受］
次に、真空雰囲気中で用いられる静圧軸受５の構成について図４及び図５を参照して説明する。
【００４５】
図４は真空雰囲気中で用いられる静圧軸受の構成を示す図であり、図５は静圧軸受５を図４のステージ定盤６側（底面）から見た図である。
【００４６】
図４及び図５において、静圧軸受５は、多孔質若しくは絞りで構成されたパット部５５を取り囲むように真空ポケット５６が設けられており、各真空ポケット内♯１〜♯３はポンプ５２及びバルブ５１ａ，５１ｂにより配管５７を介して排気され、圧力計５３により所定の真空度に保持されている。また、配管５７を介してパット部５５に給気された圧力気体によって発生する力と、与圧機構（不図示）の力とを釣り合わせることでパット支持部５４は定盤６に対して微小な隙間を保っている。このため、パット部（♯４）から噴出される気体は微小隙間による低コンダクタンスの効果で真空ポケット間の圧力差を生じさせ、かつ各真空ポケットでの排気の効果でほとんど気体が回収される。つまり、パット部５５に供給された気体は真空チャンバ１０内の真空度に影響を与えない構成になっている。
【００４７】
チャンバ１０内部（♯０）の雰囲気は真空ポンプ１１、バルブ５１ａ，５１ｂ及び圧力計１８により所定の真空度に保持されている。
【００４８】
ところで、上述のようにビームを静圧軸受５を設けて支持する構成にした場合でも、ビームの温度管理箇所２０は２〜３℃程度温度上昇してしまう。そのため、ビームの温度管理箇所２０からスライダ１３への熱抵抗を大きくするため、静圧軸受５ではなく電磁ガイド（不図示）によってスライダ１３をビームに対して移動可能に支持する。これにより、スライダとビームの間は輻射熱のみの移動となり、且つこの区間の温度差が３℃以下と小さいため輻射熱量は非常に小さく、スライダ１３の温度上昇は1/100℃レベルに抑えられる。
【００４９】
また、スライダ１３上に設けられた微動ステージ２は、例えば、特開２００１−２３０１７８号公報に記載されたように、６軸の方向に位置決め可能な構成である。
【００５０】
［微動ステージ］
次に、図６を参照してスライダ１３上に設置された微動ステージ２の詳細構成について説明する。
【００５１】
図６は、微動ステージ２に設けられた微動リニアモータ２０３及び電磁石２０８等を用いたアクチュエータの分解図である。
【００５２】
図６において、スライダ１３の上部には、ウエハを吸引保持するウエハチャック２７１が設けられた天板２０１を６軸方向に位置制御するための８個の微動リニアモータ２０３の固定子２０５Ｘ１，２０５Ｘ２，２０５Ｙ１，２０５Ｙ２，２０５Ｚ１〜Ｚ４（以下、単に固定子２０５ともいう。）と、天板２０１にＸＹ方向の加速度を与えるための電磁石支持円筒２８３に支持された４個のＥ形電磁石２０８Ｘ１，２０８Ｘ２，２０８Ｙ１，２０８Ｙ２（以下、単にＥ形電磁石ともいう。）と、天板２０１等の自重を支持するための自重支持ばね２８１の一端とが固定されている。
【００５３】
各固定子２０５は、長円形のコイル２７８をコイル固定枠２７９で支持する構造になっており、天板２０１下面に固定されたリニアモータ可動子２０４Ｘ１，２０４Ｘ２，２０４Ｙ１，２０４Ｙ２，２０４Ｚ１〜Ｚ４（以下、単に可動子２０４ともいう。）と非接触で対面するように配置される。可動子２０４は、磁石２７４が固定された２枚のヨーク２７５の磁石同士が非接触で対面するように側板２７６で連結して中空箱形状に形成されている。
【００５４】
また、電磁石支持円筒２８３は、スライダ１３のほぼ中央部に配置され、電磁石支持円筒２８３内部に設けられた４つのＥ形電磁石２０８は、Ｚ方向から見たときに概ねＥ形の断面を有する磁性体ブロック２８５とコイル２８６とを備える。
【００５５】
コイル２８５はＥ字状の中央の突起部の周りに巻線される。Ｅ字状の３つの突起部の端面は直線ではなく円弧になっている。このＥ形電磁石２０８の３つの突起部の端面は、上記天板２０１に接続された磁性体支持筒２８０の外周面に固定される円弧状磁性体ブロック２０７Ｘ，２０７Ｙに対して数十ミクロン程度以上の空隙を介して非接触で対面し、コイル２８６に電流を流すことによって円弧状磁性体ブロック２８５に吸引力を作用するようになっている。
【００５６】
ここで重要なのは、基本的に天板２０１とスライダ１３間は自重補償用ばね２８１を除いて非接触に構成され、ウエハの位置決めの精度向上と共にスライダ１３から天板２０１への熱の移動がほとんどないように構成している点である。また、自重補償に自重補償ばね２８１ではなく永久磁石等の磁力を用いれば完全に非接触で構成でき、この間の熱移動は輻射のみとなる。この場合、スライダ１３と天板２０１との温度差は非常に小さい（0.01℃レベル）ので輻射熱量も自重補償ばね２８１を通した伝熱量も無視できるレベルになり、天板２０１つまりはウエハ周辺を1/1000℃以下のレベルで温度管理が可能となる。
【００５７】
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を示す図２に対応する図であり、後述する半導体露光装置に搭載されてマスクを位置決めするマスクステージに適用した構成例を示している。
【００５８】
図３に示すマスクステージは、真空雰囲気中に設置されるマスク１ａ用の位置決め装置であり、ビーム７ａ（又は７ｂ）とスライダ１３とが剛に接続されて構成され、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）の１軸方向にのみ移動可能になっている。そのため、スライダ１３そのものが、温度管理箇所２０を意味することになる。また、スライダ１３上には第１の実施形態で説明したものと同様な６軸の微動ステージ２が設置されている。
【００５９】
上記ビーム及びスライダを移動させるために、励磁コイル４を有する固定子３ａと磁石を有する可動子３ｂとが設けられており、励磁コイル４の発熱が微動ステージ２に極力伝わらないように、固定子３ａはスライダ１３を支持するステージ定盤６ａとは別体の固定子定盤６ｂ上に静圧軸受５を介して支持されている。
【００６０】
また、励磁コイル４の発熱による輻射によって可動子３ｂに伝わった熱を逃がすため、ビーム７ａに静圧軸受５を設けて固定子定盤６ａ上で支持している。また、第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ビーム７ａに設けられた静圧軸受５は、固定子定盤６ｂ上に配置されており、静圧軸受５を介して逃げた熱が微動ステージ２に伝わるのをさらに避けた構成となっている。
【００６１】
その他、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
［露光装置への適用例］
図７はＥＵＶ露光装置に搭載される位置決め装置とその周辺部の構成を示す図であり、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して示している。
【００６３】
図７に示すＥＵＶ露光装置は、チャンバ１０がウエハステージチャンバ空間Ａ、マスクステージチャンバ空間Ｂ、光学系チャンバ空間Ｃとに仕切られており、各チャンバ空間Ａ，Ｂ，Ｃ内部の雰囲気は真空ポンプ１１及び圧力計１８により所定の真空度に保持されている。
【００６４】
ウエハステージチャンバー空間Ａ内には、上述した第１の実施形態の構成を有する位置決め装置が設置されている。スライダ１３上には、微動ステージ２が設けられ、微動用リニアモータ１４と電磁継ぎ手１５により移動可能となっている。微動ステージ２の位置は、干渉計ミラー８及び干渉計９により計測される。
【００６５】
また、マスクステージチャンバー空間Ｂ内には、上述した第２の実施形態の構成を有する位置決め装置が設置されている。スライダ１３上には、微動ステージ２が設けられ、微動用リニアモータ１４と電磁継ぎ手１５により移動可能となっている。微動ステージ２の位置は、干渉計ミラー８及び干渉計９により計測される。
【００６６】
更に、光学系チャンバ空間Ｃ内には結像光学系１２が設置され、不図示の露光光源から発光されたＥＵＶ光によりマスク１ａ上に形成された回路パターンをウエハ１ｂ上に露光する。
【００６７】
上記各チャンバ空間Ａ，Ｂ，Ｃは、メンテナンス等の都合により真空バルブ１６を介して連通可能に仕切られており、露光／非露光時に応じて、若しくは各空チャンバ間のメンテナンスに応じて真空バルブ１６の開閉を動作を行う。真空バルブ１６は、光学系チャンバ空間Ｃへのコンタミを配慮して、光学系チャンバ空間Ｃにおけるウエハステージチャンバ空間Ａ及びマスクステージチャンバ空間Ｂ側に配置されている。また、各チャンバ空間は、真空ポンプ１１、リークバルブ１７及び圧力計１８によって、それぞれ独立に排気及び大気開放が可能となっている。
【００６８】
上記構成において、上記位置決め装置によってウエハまたはマスクあるいはその双方を位置決めし、当該マスク上のパターンをウエハに露光する。
【００６９】
その他、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空雰囲気中で駆動部の発熱による影響をほとんど受けないように装置を構成できるため、位置決め精度を向上でき、更に、このような位置決め装置を半導体デバイス製造に用いられる露光装置に適用することで露光精度の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面を簡略化して示す図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を示す図２に対応する図である。
【図４】真空雰囲気中で使用される静圧軸受の構成を示す図である。
【図５】静圧軸受を図４のステージ定盤側（底面）から見た図である。
【図６】微動ステージの分解斜視図である。
【図７】本発明に係る実施形態の位置決め装置を半導体露光装置に適用した例を示す図である。
【図８】従来の位置決め装置の斜視図である。
【符号の説明】
Ａ ウエハステージチャンバ空間
Ｂ マスクステージチャンバ空間
Ｃ 光学系チャンバ空間
１ａ マスク
１ｂ ウエハ
２ 微動ステージ
３Ａ Ｘリニアモータ（粗動用）
３Ｂ Ｙリニアモータ（粗動用）
４ 励磁コイル
５ 静圧軸受
６ａ ステージ定盤
６ｂ 固定子定盤
７ａ Ｘビーム
７ｂ Ｙビーム
８ 干渉計ミラー
９ 干渉計
１０ チャンバー
１１ 真空ポンプ
１２ 結像光学系
１３ スライダ
１４ 微動用リニアモータ
１５ 電磁継ぎ手
１６ 真空バルブ
１７ リークバルブ
１８ 圧力計
５１ バルブ
５２ 真空ポンプ
５３ 圧力計
５５ 静圧パット
５６ 真空ポケット
５７ 配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造に用いられる半導体露光装置、電子線描画装置、精密計測器等において、真空雰囲気中でステージの高速移動や精密な位置決めを行う、あるいは高精度にスキャン移動する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このため、焼き付け装置（露光装置）として、ＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）と開発が進んでいる。また近年に至っては、従来よりも格段に短い波長の露光光源であるＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)領域（５〜１５ｎｍ）の光を利用した露光装置が開発されつつある。また、電子線を用いたＥＢ露光装置も盛んに開発されている。ウエハ用の位置決め装置としては、主に特許文献１に記載のような、ステージ定盤１０１上に、Ｙ軸方向に移動可能なＹステージ１０４上にＸ方向に移動可能なＸステージ１０５を配置した構成が用いられている（図８参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１４５３５５号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、これらＥＵＶやＥＢ露光装置は露光精度、つまりはステージの位置決め精度も従来以上に求められており、位置決め装置としてのステージには、次のような設計が求められている。
▲１▼基板周辺の温度変化許容値が非常に厳しく、駆動部等からの熱流入は極力避ける構成にする。
▲２▼基板位置決めの精度向上が必須であることと、接触動作によるコンタミ（ゴミ）を避けるために移動体同士は非接触で構成する。
【０００５】
一方で、従来以上に移動体質量の増加や加速度のさらなる要求より、駆動部の発熱量は増えているのが現状である。しかし、上記特許文献１に記載の従来の位置決め装置（図８）では、位置決め対象である基板のすぐ近くにＸステージ１０５の駆動部（固定子１０５ａ及び可動子１０５ｂ）が配置されており、この駆動部の発熱の影響を受けやすい構成になっている。また、Ｙステージ１０４上にＸステージ１０５の駆動部が配置されており、Ｘステージ１０５上の基板支持部材１０５ｃには直接発熱体がないものの、Ｘステージ１０５は静圧軸受でＹステージ１０５にガイドされているため、Ｙステージ１０４上の駆動部（コイルである固定子１０４ａ）の発熱が基板支持部材１０５ｃに伝わってしまう。
【０００６】
そのため、従来は温度管理された空気を基板周辺に吹きかけることで、基板支持部材の温度管理を行って駆動部の発熱の影響を抑えてきた。しかし、ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置に用いられる位置決め装置は、気体への熱伝達がない真空雰囲気中に配置されるため、空調による温度管理は不可能である。そのため、駆動部からの発熱の影響を極力抑制するためのステージ構成が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、真空雰囲気中で駆動部の発熱による影響を排除して位置決め精度を向上することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の位置決め装置は、物体を移動可能に支持する基準面を有する第１の支持体と、前記基準面上で前記物体を第１の方向に移動させる第１のビームと、該第１のビームを前記第１の方向に駆動する第１の駆動手段と、前記物体を前記第１の方向と略直交する第２の方向に移動させる第２のビームと、該第２のビームを前記第２の方向に駆動する第２の駆動手段とを有し、前記第１の駆動手段が、前記第１のビームに固定された第１の可動子と、該第１の可動子に駆動力を付与する第１の固定子とを有し、前記第２の駆動手段が、前記第２のビームに固定された第２の可動子と、該第２の可動子に駆動力を付与する第２の固定子とを有する位置決め装置であって、前記位置決め装置は、前記第１の支持体とは別体として設けられ、前記第１の固定子および前記第２の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体を備え、前記第１のビームおよび前記第２のビームは前記第１の支持体または前記第２の支持体に第２の静圧軸受を介して支持される。
【００１８】
また、本発明の露光装置は、上記位置決め装置を備え、前記位置決め装置によって基板または原版あるいはその双方を位置決めし、該原版上のパターンを基板に露光する。
また、本発明の露光装置は、真空雰囲気中で原版のパターンを基板に露光する露光装置において、前記基板または原版を搭載して移動可能な物体と、前記物体を移動可能に支持する第１の支持体と、前記物体を移動させるビームと、前記ビームを駆動する駆動部と、前記第１の支持体とは別体に設けられ、前記駆動部の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体と、前記ビームを前記第１の支持体または前記第２の支持体に対して支持する第２の静圧軸受と、を備え、前記第２の静圧軸受は前記ビームに設けられ、気体を噴出するパッド部と、前記パッド部を囲むように設けられる真空ポケットと、前記真空ポケット内の気体を排気する手段と、を備え、前記パッド部は、前記固定子と前記物体との間に設けられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を示す斜視図であり、後述する半導体露光装置に搭載されてウエハを位置決めするウエハステージに適用した構成例を示している。
【００２３】
図１において、位置決め装置としてのウエハステージ１は、物体としてのスライダ１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に軸支する基準面を有する第１の支持体としてのステージ定盤６ａと、ステージ定盤６ａの基準面上でＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向にスライダ１３を移動させて所定位置に位置決めする駆動部としてのリニアモータ３Ａ，３Ｂと、上記ステージ定盤６ａとは別体に設けられ、上記リニアモータ３Ａ，３Ｂを支持する固定子定盤６ｂとを備える。
【００２４】
上記駆動部は、スライダ１３をＸ軸方向に移動させる第１の駆動部としてのＸビーム７ａとＸリニアモータ（粗動用）３Ａと、スライダ１３をＸ軸方向と略直交するＹ軸方向に移動させる第２の駆動部としてのＹビーム７ｂとＹリニアモータ（粗動用）３Ｂとを備える。
【００２５】
上記ステージ定盤６ａはスライダ１３をＸ軸及びＹ軸の各方向に移動可能に軸支し、固定子定盤６ｂはＸリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂの各々を軸支する。
【００２６】
図２は、図１のＩ−Ｉ断面を簡略化して示す図である。
【００２７】
図２において、Ｘリニアモータ３Ａは、スライダ１３をＸ軸方向に移動させるＸ可動子３ｂと、当該Ｘ可動子３ｂに駆動力を付与するＸ固定子３ａとを有し、同様に、Ｙリニアモータ３Ｂは、スライダ１３をＹ軸方向に移動させるＹ可動子３ｂと、当該Ｙ可動子３ｂに駆動力を付与するＹ固定子３ａとを有し、これらＸ固定子及びＹ固定子３ａは静圧軸受５を介して固定子定盤６ｂに軸支されている。
【００２８】
なお、上記スライダ１３上には、当該スライダ１３より高い精度で基板１ｂ（ウエハ）又は原版（レチクルやマスク）を位置決めする微動位置決め装置としての微動ステージ２が配置される。
【００２９】
長方形状の固定子定盤６ｂは、正方形状のステージ定盤６ａの各辺の側面部に隣接して分離して４つ配置されており、ステージ定盤６ａの互いに平行な各辺に隣接する２つの固定子定盤６ｂ上にＸリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂが静圧軸受５により支持されている。
【００３０】
Ｘビーム７ａはＹ軸方向に沿って対向する２つのＸリニアモータ３Ａに亘って延び、Ｘビーム７ａの両端部にはＸ可動子３ｂとしての永久磁石が固定されている。同様に、Ｙビーム７ｂはＸ軸方向に沿って対向する２つのＹリニアモータ３Ｂに亘って延び、Ｙビーム７ｂの両端部にはＹ可動子３ｂとしての永久磁石が固定されている。
【００３１】
そして、Ｘリニアモータ３ＡによってＸビーム７ａがＸ軸方向に駆動されると共に、Ｙリニアモータ３ＢによってＹビーム７ｂがＹ軸方向に駆動される。また、スライダ１３は、Ｘビーム７ａ及びＹビーム７ｂのそれぞれに沿って移動可能に設けられている。
【００３２】
２０は、各ビーム内でスライダ１３に対向する部分であり、温度管理が特に厳しい箇所を示す。
【００３３】
ここで、ウエハ１ｂの周辺部、つまりは微動ステージ２近傍（温度管理箇所２０を含む）は、ウエハ１ｂや天板などのウエハ支持部材の熱変形を避ける意味で位置決め装置内で温度管理が最も厳しい箇所である。ウエハ１ｂへの露光精度を考えるとサブナノメートル（１nm以下）レベルに熱変形を抑えることが望まれており、つまりは1/1000℃レベルの温度管理が必要である。従来は、ウエハ１ｂの周辺部に温度管理された空気を吹き付けることでウエハ周辺の温度変化を抑えていたが、ＥＵＶ露光装置やＥＢ露光装置ではウエハステージが真空雰囲気中に設置されるため、この方式は実施できない。このことから、ウエハ１ｂ近傍を熱源から極力離したい事情がある。位置決め装置内ではＸビーム７ａ及びＹビーム７ｂを駆動させるリニアモータ３Ａ，３Ｂの発熱が他に比べて圧倒的に大きい。そのため、本実施形態ではＸリニアモータ３Ａ，Ｙリニアモータ３Ｂを微動ステージ２から極力離した構成になっている。
【００３４】
また、Ｘリニアモータ３Ａ及びＹリニアモータ３Ｂの発熱による熱量がＸビーム７ａ及びＹビーム７ｂに直接伝達されないように、各ビーム７ａ，７ｂの両端部に永久磁石を設けてＸ及びＹ可動子３ｂ（以下、単に可動子３ｂともいう。）を構成し、かつ発熱源であるＸ及びＹ固定子３ａの励磁コイル４を固定子定盤６ｂ上に支持させる構成とした。
【００３５】
発熱体としての励磁コイル４を有するＸ及びＹ固定子３ａ（以下、単に固定子３ａともいう。）をステージ定盤６ａ上に配置せず、別体の固定子定盤６ｂに配置したのは、固定子３ａで発生した熱がステージ定盤６ａを通してスライダ１３等に伝わるのを極力避けるためである。また、ステージ定盤６ａが極端に大きくならないので定盤の製作が容易になるという副次的効果もある。更に、固定子３ａから固定子定盤６ｂへの熱の流入の影響をなくすため、固定子定盤６ｂには水などの冷却媒体により冷却するための冷却部としての水冷配管（不図示）が設けられている。もちろん、ステージ定盤６ａにも冷却部を設ければ、さらに可動子への熱の影響を抑制できることは言うまでもない。
【００３６】
本実施形態では、固定子３ａは固定子定盤６ｂに静圧軸受５を介して軸支され、固定子３ａから固定子定盤６ｂへの熱が流出する構成となっている。
【００３７】
ところで、固定子３ａはコイル４の発熱により４０〜１００℃程度の温度になることが想定されている。そのため、Ｘビーム７ａ及びＹビーム７ｂの両端部の永久磁石で構成される可動子３ｂは、非接触で対向している固定子３ａから輻射熱を受けてしまう。輻射熱による可動子３ｂへの熱の流入量は通常数十Ｗ以下ではあるが、例えば真空雰囲気中で電磁力を用いて非接触にＸ及びＹビーム７ａ，７ｂを支持すると熱の流出箇所がほとんどなくなり、各ビーム７ａ，７ｂは１０〜４０℃のレベルで温度上昇を招いてしまう。そのため、各ビーム７ａ，７ｂの熱流出箇所を設ける目的と、非接触（無摩擦）で軸支する目的を実現するため、本実施形態ではＸビーム７ａ及びＹビーム７ａを静圧軸受５によりステージ定盤６ａ上に軸支させる。
【００３８】
上記静圧軸受５は、５μm程度の薄い空気層により非接触で各ビーム７ａ，７ｂを軸支するため、非接触とはいっても物体間の熱抵抗は低い。例えば、固定子３ａからビーム７ａに１０Ｗの輻射熱が流入したとしても、２０ｃｍ2程度の静圧軸受５を１つ設けることで、ビームの温度上昇は２〜３℃以下に抑えられる。そのため、各ビーム７ａ，７ｂを静圧軸受５を介してステージ定盤６ａ上に軸支させることで、固定子３ａから各ビーム７ａ，７ｂに伝わった輻射熱をステージ定盤６ａに逃がすことができ、ビームの温度上昇を抑えることが可能となる。
【００３９】
更に、各ビーム７ａ，７ｂにおける静圧軸受５の設置場所によっても温度管理箇所２０の温度上昇に影響を与える。そのため、各ビーム７ａ，７ｂにおけるスライダ１３と可動子３ｂとの間を、少なくとも１つの静圧軸受５で支持する。
【００４０】
具体的には、各ビーム７ａ，７ｂへの（輻射）熱流入箇所である可動子３ｂと温度管理箇所２０との間に静圧軸受５を設けることによって、温度管理箇所２０の温度上昇を抑えることができる。
【００４１】
更に、可動子３ｂから静圧軸受５までの熱抵抗に比べ、静圧軸受５からスライダ１３近傍の温度管理箇所２０までの熱抵抗を大きくすることで温度管理箇所２０の温度上昇を抑えることができる。
【００４２】
上記作用を考慮して、図２の構成においては、各ビーム７ａ，７ｂには可動子３ｂとスライダ１３との対向部（温度管理箇所２０）の間で、且つ可動子３ｂにできるだけ近いところに静圧軸受５を設けている。また、各ビーム７ａ，７ｂからステージ定盤６ａに逃げた熱による影響を抑えるために、ステージ定盤６ａにも水などの冷却媒体により冷却するための冷却部としての水冷配管（不図示）が設けている。
【００４３】
また、後述するように、静圧軸受５は、供給空気の圧力を絞り機構で急激に下げる構成になっているため、図４に示す軸受部としてのパット支持部５４で空気の断熱膨張を伴う。これにより、静圧軸受５そのものがビームの冷却効果を有することも構成上のメリットとなっている。
【００４４】
［静圧軸受］
次に、真空雰囲気中で用いられる静圧軸受５の構成について図４及び図５を参照して説明する。
【００４５】
図４は真空雰囲気中で用いられる静圧軸受の構成を示す図であり、図５は静圧軸受５を図４のステージ定盤６側（底面）から見た図である。
【００４６】
図４及び図５において、静圧軸受５は、多孔質若しくは絞りで構成されたパット部５５を取り囲むように真空ポケット５６が設けられており、各真空ポケット内♯１〜♯３はポンプ５２及びバルブ５１ａ，５１ｂにより配管５７を介して排気され、圧力計５３により所定の真空度に保持されている。また、配管５７を介してパット部５５に給気された圧力気体によって発生する力と、与圧機構（不図示）の力とを釣り合わせることでパット支持部５４は定盤６に対して微小な隙間を保っている。このため、パット部（♯４）から噴出される気体は微小隙間による低コンダクタンスの効果で真空ポケット間の圧力差を生じさせ、かつ各真空ポケットでの排気の効果でほとんど気体が回収される。つまり、パット部５５に供給された気体は真空チャンバ１０内の真空度に影響を与えない構成になっている。
【００４７】
チャンバ１０内部（♯０）の雰囲気は真空ポンプ１１、バルブ５１ａ，５１ｂ及び圧力計１８により所定の真空度に保持されている。
【００４８】
ところで、上述のようにビームを静圧軸受５を設けて支持する構成にした場合でも、ビームの温度管理箇所２０は２〜３℃程度温度上昇してしまう。そのため、ビームの温度管理箇所２０からスライダ１３への熱抵抗を大きくするため、静圧軸受５ではなく電磁ガイド（不図示）によってスライダ１３をビームに対して移動可能に支持する。これにより、スライダとビームの間は輻射熱のみの移動となり、且つこの区間の温度差が３℃以下と小さいため輻射熱量は非常に小さく、スライダ１３の温度上昇は1/100℃レベルに抑えられる。
【００４９】
また、スライダ１３上に設けられた微動ステージ２は、例えば、特開２００１−２３０１７８号公報に記載されたように、６軸の方向に位置決め可能な構成である。
【００５０】
［微動ステージ］
次に、図６を参照してスライダ１３上に設置された微動ステージ２の詳細構成について説明する。
【００５１】
図６は、微動ステージ２に設けられた微動リニアモータ２０３及び電磁石２０８等を用いたアクチュエータの分解図である。
【００５２】
図６において、スライダ１３の上部には、ウエハを吸引保持するウエハチャック２７１が設けられた天板２０１を６軸方向に位置制御するための８個の微動リニアモータ２０３の固定子２０５Ｘ１，２０５Ｘ２，２０５Ｙ１，２０５Ｙ２，２０５Ｚ１〜Ｚ４（以下、単に固定子２０５ともいう。）と、天板２０１にＸＹ方向の加速度を与えるための電磁石支持円筒２８３に支持された４個のＥ形電磁石２０８Ｘ１，２０８Ｘ２，２０８Ｙ１，２０８Ｙ２（以下、単にＥ形電磁石ともいう。）と、天板２０１等の自重を支持するための自重支持ばね２８１の一端とが固定されている。
【００５３】
各固定子２０５は、長円形のコイル２７８をコイル固定枠２７９で支持する構造になっており、天板２０１下面に固定されたリニアモータ可動子２０４Ｘ１，２０４Ｘ２，２０４Ｙ１，２０４Ｙ２，２０４Ｚ１〜Ｚ４（以下、単に可動子２０４ともいう。）と非接触で対面するように配置される。可動子２０４は、磁石２７４が固定された２枚のヨーク２７５の磁石同士が非接触で対面するように側板２７６で連結して中空箱形状に形成されている。
【００５４】
また、電磁石支持円筒２８３は、スライダ１３のほぼ中央部に配置され、電磁石支持円筒２８３内部に設けられた４つのＥ形電磁石２０８は、Ｚ方向から見たときに概ねＥ形の断面を有する磁性体ブロック２８５とコイル２８６とを備える。
【００５５】
コイル２８５はＥ字状の中央の突起部の周りに巻線される。Ｅ字状の３つの突起部の端面は直線ではなく円弧になっている。このＥ形電磁石２０８の３つの突起部の端面は、上記天板２０１に接続された磁性体支持筒２８０の外周面に固定される円弧状磁性体ブロック２０７Ｘ，２０７Ｙに対して数十ミクロン程度以上の空隙を介して非接触で対面し、コイル２８６に電流を流すことによって円弧状磁性体ブロック２８５に吸引力を作用するようになっている。
【００５６】
ここで重要なのは、基本的に天板２０１とスライダ１３間は自重補償用ばね２８１を除いて非接触に構成され、ウエハの位置決めの精度向上と共にスライダ１３から天板２０１への熱の移動がほとんどないように構成している点である。また、自重補償に自重補償ばね２８１ではなく永久磁石等の磁力を用いれば完全に非接触で構成でき、この間の熱移動は輻射のみとなる。この場合、スライダ１３と天板２０１との温度差は非常に小さい（0.01℃レベル）ので輻射熱量も自重補償ばね２８１を通した伝熱量も無視できるレベルになり、天板２０１つまりはウエハ周辺を1/1000℃以下のレベルで温度管理が可能となる。
【００５７】
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を示す図２に対応する図であり、後述する半導体露光装置に搭載されてマスクを位置決めするマスクステージに適用した構成例を示している。
【００５８】
図３に示すマスクステージは、真空雰囲気中に設置されるマスク１ａ用の位置決め装置であり、ビーム７ａ（又は７ｂ）とスライダ１３とが剛に接続されて構成され、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）の１軸方向にのみ移動可能になっている。そのため、スライダ１３そのものが、温度管理箇所２０を意味することになる。また、スライダ１３上には第１の実施形態で説明したものと同様な６軸の微動ステージ２が設置されている。
【００５９】
上記ビーム及びスライダを移動させるために、励磁コイル４を有する固定子３ａと磁石を有する可動子３ｂとが設けられており、励磁コイル４の発熱が微動ステージ２に極力伝わらないように、固定子３ａはスライダ１３を支持するステージ定盤６ａとは別体の固定子定盤６ｂ上に静圧軸受５を介して支持されている。
【００６０】
また、励磁コイル４の発熱による輻射によって可動子３ｂに伝わった熱を逃がすため、ビーム７ａに静圧軸受５を設けて固定子定盤６ａ上で支持している。また、第２の実施形態では、第１の実施形態とは異なり、ビーム７ａに設けられた静圧軸受５は、固定子定盤６ｂ上に配置されており、静圧軸受５を介して逃げた熱が微動ステージ２に伝わるのをさらに避けた構成となっている。
【００６１】
その他、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６２】
［露光装置への適用例］
図７はＥＵＶ露光装置に搭載される位置決め装置とその周辺部の構成を示す図であり、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して示している。
【００６３】
図７に示すＥＵＶ露光装置は、チャンバ１０がウエハステージチャンバ空間Ａ、マスクステージチャンバ空間Ｂ、光学系チャンバ空間Ｃとに仕切られており、各チャンバ空間Ａ，Ｂ，Ｃ内部の雰囲気は真空ポンプ１１及び圧力計１８により所定の真空度に保持されている。
【００６４】
ウエハステージチャンバー空間Ａ内には、上述した第１の実施形態の構成を有する位置決め装置が設置されている。スライダ１３上には、微動ステージ２が設けられ、微動用リニアモータ１４と電磁継ぎ手１５により移動可能となっている。微動ステージ２の位置は、干渉計ミラー８及び干渉計９により計測される。
【００６５】
また、マスクステージチャンバー空間Ｂ内には、上述した第２の実施形態の構成を有する位置決め装置が設置されている。スライダ１３上には、微動ステージ２が設けられ、微動用リニアモータ１４と電磁継ぎ手１５により移動可能となっている。微動ステージ２の位置は、干渉計ミラー８及び干渉計９により計測される。
【００６６】
更に、光学系チャンバ空間Ｃ内には結像光学系１２が設置され、不図示の露光光源から発光されたＥＵＶ光によりマスク１ａ上に形成された回路パターンをウエハ１ｂ上に露光する。
【００６７】
上記各チャンバ空間Ａ，Ｂ，Ｃは、メンテナンス等の都合により真空バルブ１６を介して連通可能に仕切られており、露光／非露光時に応じて、若しくは各空チャンバ間のメンテナンスに応じて真空バルブ１６の開閉を動作を行う。真空バルブ１６は、光学系チャンバ空間Ｃへのコンタミを配慮して、光学系チャンバ空間Ｃにおけるウエハステージチャンバ空間Ａ及びマスクステージチャンバ空間Ｂ側に配置されている。また、各チャンバ空間は、真空ポンプ１１、リークバルブ１７及び圧力計１８によって、それぞれ独立に排気及び大気開放が可能となっている。
【００６８】
上記構成において、上記位置決め装置によってウエハまたはマスクあるいはその双方を位置決めし、当該マスク上のパターンをウエハに露光する。
【００６９】
その他、図１及び図２と同一の機能を有する要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空雰囲気中で駆動部の発熱による影響をほとんど受けないように装置を構成できるため、位置決め精度を向上でき、更に、このような位置決め装置を半導体デバイス製造に用いられる露光装置に適用することで露光精度の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の位置決め装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面を簡略化して示す図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の位置決め装置を示す図２に対応する図である。
【図４】真空雰囲気中で使用される静圧軸受の構成を示す図である。
【図５】静圧軸受を図４のステージ定盤側（底面）から見た図である。
【図６】微動ステージの分解斜視図である。
【図７】本発明に係る実施形態の位置決め装置を半導体露光装置に適用した例を示す図である。
【図８】従来の位置決め装置の斜視図である。
【符号の説明】
Ａ ウエハステージチャンバ空間
Ｂ マスクステージチャンバ空間
Ｃ 光学系チャンバ空間
１ａ マスク
１ｂ ウエハ
２ 微動ステージ
３Ａ Ｘリニアモータ（粗動用）
３Ｂ Ｙリニアモータ（粗動用）
４ 励磁コイル
５ 静圧軸受
６ａ ステージ定盤
６ｂ 固定子定盤
７ａ Ｘビーム
７ｂ Ｙビーム
８ 干渉計ミラー
９ 干渉計
１０ チャンバー
１１ 真空ポンプ
１２ 結像光学系
１３ スライダ
１４ 微動用リニアモータ
１５ 電磁継ぎ手
１６ 真空バルブ
１７ リークバルブ
１８ 圧力計
５１ バルブ
５２ 真空ポンプ
５３ 圧力計
５５ 静圧パット
５６ 真空ポケット
５７ 配管
Claims (9)
- 物体を移動可能に支持する基準面を有する第１の支持体と、
前記基準面上で前記物体を第１の方向に移動させる第１のビームと、該第１のビームを前記第１の方向に駆動する第１の駆動手段と、前記物体を前記第１の方向と略直交する第２の方向に移動させる第２のビームと、該第２のビームを前記第２の方向に駆動する第２の駆動手段とを有し、前記第１の駆動手段が、前記第１のビームに固定された第１の可動子と、該第１の可動子に駆動力を付与する第１の固定子とを有し、前記第２の駆動手段が、前記第２のビームに固定された第２の可動子と、該第２の可動子に駆動力を付与する第２の固定子とを有する位置決め装置であって、前記位置決め装置は、
前記第１の支持体とは別体として設けられ、前記第１の固定子および前記第２の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体を備え、
前記第１のビームおよび前記第２のビームは前記第１の支持体または前記第２の支持体に第２の静圧軸受を介して支持されることを特徴とする位置決め装置。 - 前記第２の静圧軸受は、前記第１ビームのうち前記第１の可動子と前記物体の間に位置し、前記第１の支持体または前記第２の支持体と対向する第１部位と、前記第２ビームのうち前記第２の可動子と前記物体との間に位置し、前記第１の支持体または前記第２の支持体と対向する第２部位のそれぞれに設けられることを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
- 前記第２の静圧軸受は、該第２の静圧軸受から前記物体までの熱抵抗が、前記第２の静圧軸受から前記第１の可動子および／または前記第２の可動子までの熱抵抗よりも大きくなるように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め装置。
- 少なくとも前記第２の支持体を冷却する冷却部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の位置決め装置。
- 前記位置決め装置は、真空雰囲気中に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の位置決め装置。
- 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置決め装置を備え、
前記位置決め装置によって基板または原版あるいはその双方を位置決めし、該原版上のパターンを基板に露光することを特徴とする露光装置。 - 前記物体上には、該物体より高い精度で前記基板または原版を位置決めする微動位置決め装置が配置されることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
- 前記微動位置決め装置は、前記物体に対して非接触で駆動されることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
- 真空雰囲気中で原版のパターンを基板に露光する露光装置において、
前記基板または原版を搭載して移動可能な物体と、
前記物体を移動可能に支持する第１の支持体と、
前記物体を移動させるビームと、
前記ビームを駆動する駆動部と、
前記第１の支持体とは別体に設けられ、前記駆動部の固定子を第１の静圧軸受を介して支持する第２の支持体と、
前記ビームを前記第１の支持体または前記第２の支持体に対して支持する第２の静圧軸受と、を備え、
前記第２の静圧軸受は前記ビームに設けられ、気体を噴出するパッド部と、前記パッド部を囲むように設けられる真空ポケットと、前記真空ポケット内の気体を排気する手段と、を備え、
前記パッド部は、前記固定子と前記物体との間に設けられることを特徴とする露光装置。
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