JPH11166990A - ステージ装置及び露光装置並びに走査型露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 載置物の精密な位置決めが可能で、特に該載
置物を移動させつつ精密な加工等を行うのに適したステ
ージ装置、および、構成の簡素化及びスループットの向
上可能な露光装置または走査型露光装置を提供する。 【解決手段】 ウェハホルダの底面に一対のＸ軸方向軸
受体５３をＹガイドバー４０を挟むように固定配置し、
そのＸ軸方向軸受体５３の底面に上下方向支持体５５を
固定する。これらのＸ軸方向軸受体５３のＹガイドバー
４０の両側面との対向面、及び、上下方向支持体５５の
定盤の上面との対向面は軸受面５６をなす。そして、軸
受面５６にはその移動方向のほぼ全長にわたって延びる
ように圧搾空気の供給部５７及び回収部５８によりなる
静圧気体軸受を形成して、軸受面５６と対向する案内面
の平面うねりを容易に吸収できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば精密加工
装置、精密工作機械、または精密測定装置に好適で、加
工対象物を位置決めするためのステージ装置に関し、さ
らに、そのステージ装置を備えた半導体素子等を製造す
るため露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、精密な位置決めを必要とする精密
加工装置、精密工作装置、または精密測定装置には、例
えば定盤、各ステージ及び載置台の各相対移動面間に静
圧気体軸受を用いた静圧気体案内式のステージ装置が用
いられている。このような精密加工装置の内でも、半導
体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、または
薄膜磁気ヘッド等を、例えばフォトリソグラフィー法に
より製造するためのステッパ等の露光装置は、特に厳し
い位置決めの精度が要求される。

【０００３】ここで、露光装置とは、レチクル、フォト
マスク等のマスクに形成された回路パターンを、ウェ
ハ、ガラスプレート等の基板に投影転写させるものであ
る。該露光装置には、基板を所定の露光位置に移動させ
る手段として、投影光学系の光軸に直交するようにステ
ージ装置が配置されている。また、近年、露光ショット
領域の拡大要求から、前記基板の露光方法として、前記
マスクと該基板とを同期移動させつつ、露光を行うステ
ップ・アンド・スキャン方式を採用した走査型露光装置
が注目されている。このような走査型露光装置では、基
板を載置するステージ装置のみならず、マスク側にも同
様のステージ装置が使用されている。

【０００４】さて、前記露光装置等に適するステージ装
置としては、例えば特開平９−２８０２５１号公報に記
載の構成が知られている。すなわち、図８に示すよう
に、定盤１０１の案内面１０２上に、その一方向（Ｘ軸
方向）に沿って移動可能なＹガイドバー１０３が設けら
れている。そして、載置台１０４が、該Ｙガイドバー１
０３を跨ぐと共に、下端の軸受面１０５を前記案内面１
０２に対向させて配置されている。該載置台１０４は、
Ｙガイドバー１０３によりＸ軸方向の位置決めがなされ
ると共に、Ｙガイドバー１０３に沿って前記Ｘ軸と直交
するＹ軸方向に移動可能となっている。

【０００５】該載置台１０４の前記案内面１０２と対向
する軸受面１０５には、圧搾空気の供給部１０６と、そ
の供給部１０６を取り囲むように排気部１０７とよりな
る静圧軸受部１０８が形成されている。そして、圧搾空
気の吹き出しによる反発力と、吸引力との釣り合いによ
り、該軸受面１０５と前記案内面１０２との間に一定の
隙間が保持される構成となっている。

【０００６】また、該軸受面１０５に前記供給部１０６
のみが設けられたものも知られている。この場合には、
圧搾空気の吹き出しによる反発力と、載置台１０４に作
用する重力との釣り合いにより、前記一定の隙間が保持
される構成となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９に示す
ように、定盤１０１の案内面１０２は、いかに精密に加
工したとしても、完全な平面に形成することは困難であ
り、わずかな高さの長周期的な平面うねり等の存在は避
けられない。なお、図９においては、理解を容易にする
ために平面うねりを高さ方向に拡大して描いている。

【０００８】ここで、前記従来構成における前記軸受面
１０５に形成された静圧軸受部１０８は、ほぼ正方形状
をなしていると共に、その軸受面１０５内において２分
された状態で配設されている。このため、図９に示すよ
うに、載置台１０４の移動に伴って、静圧軸受部１０８
が前記案内面１０２のうねりの凹部１０９に対応する位
置にある低位状態（図において左の状態）と、該静圧軸
受部１０８が該うねりの凸部１１０に対応する位置にあ
る高位状態（図において右の状態）とをとり得る。ここ
で、載置台１０４が前記低位状態にあるときには、載置
台１０４の上面をなす載置面１１１の仮想的な基準面１
１２に対する高さは相対的に低くなる。一方、前記高位
状態にあるときには該載置面１１１の該高さは相対的に
高くなる。つまり、これら２つの状態間において、該載
置面１１１の前記Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸
方向にΔｈ分の位置ずれが生じる。

【０００９】特に、前記Ｙ軸方向に沿って載置台１０４
を移動させつつ加工等を行うようなステージ装置におい
ては、前記載置台１０４は前記低位状態と高位状態とを
繰り返すことになる。これにより、載置台１０４には、
前記Ｘ軸に平行な軸線を中心として載置台１０４が回動
する、いわゆるピッチング現象が発生する。よって、こ
れらのことにより、前記載置面１１１上に載置される載
置物の精密な加工等に支障を来すおそれがあるという問
題があった。

【００１０】また、前記従来構成におけるＹガイドバー
１０３には、前記載置台１０４をＸ軸方向に位置決めす
るための平行な２面よりなる位置決め面１１３が設けら
れている。そして、載置台１０４の該位置決め面１１３
と対向する軸受面１１４にも、前記軸受面１０５と同様
な静圧軸受部１０８が設けられている。このため、載置
台１０４の移動に伴って、該載置台１０４には前記Ｚ軸
方向の位置ずれに相当するＸ軸方向の位置ずれが生じ
る。そして、特に、前記Ｙ軸方向に沿って載置台１０４
を移動させつつ加工等を行うようなステージ装置におい
ては、前記Ｘ軸方向への位置ずれの繰り返しにより、前
記Ｚ軸に平行な軸線を中心として載置台１０４が回動す
る、いわゆるヨーイング現象が発生する。このため、こ
れらのことによっても、前記載置物の精密な加工等に支
障を来すおそれがあるという問題があった。

【００１１】さらに、ミクロンオーダーあるいはそれ以
下の精度が要求される前記露光装置においては、わずか
な前記Ｘ軸方向またはＺ軸方向への位置ずれであって
も、各露光ショット領域毎に複雑なフォーカス制御及び
マスクと基板との間の相対位置制御を行う必要が生じ
る。このため、該露光装置の構成が複雑になるととも
に、スループットが低下するという問題があった。

【００１２】しかも、前記走査型露光装置では、わずか
な前記両方向への位置ずれ、ピッチング現象及びヨーイ
ング現象が生じても、各露光ショット領域内において、
マスクまたは基板の移動に伴って、連続的に複雑なフォ
ーカス制御及びマスクと基板との間の相対位置制御を行
うことが必要となる。このため、該走査型露光装置の構
成が複雑になるとともに、スループットが大きく低下す
るという問題があった。

【００１３】この発明は、このような従来の技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
しては、載置物の精密な位置決めを行うことができ、特
に該載置物を移動させつつ精密な加工等を行うのに適し
たステージ装置を提供することにある。また、別の目的
としては、構成の簡素化及びスループットの向上可能な
露光装置または走査型露光装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明では、案内面（３１ａ，３２
ａ，３５ａ）を有する案内体（３１，３２，３５）と、
その案内面に対向する対向面（４３，５６）を有する可
動体（３２，３３）とを、備えたステージ装置（１６）
において、前記案内体（３１，３２，３５）と前記可動
体（３２，３３）との間には、前記案内面（３１ａ，３
２ａ，３５ａ）に対して前記可動体（４１，４２，５
３，５５）を浮上させるための浮上機構（４４，４９）
を前記可動体（３２，３３）における対向面（４３，５
６）に前記可動体（３２，３３）の移動方向に沿って延
びるように設けたことを要旨としている。

【００１５】このような構成によれば、浮上機構が可動
体の移動方向に沿って延びるように形成されているた
め、可動体の対向面に対向する案内面上の移動方向にお
けるうねりが容易に吸収される。そして、可動体の案内
面に対する高さ方向の位置が平均化されて、載置物の精
密な加工等に支障を来すおそれが低減される。請求項２
に記載の発明では、請求項１に記載のステージ装置（１
６）において、前記浮上機構（４４，４９）は、その長
手方向が前記可動体（３２，３３）の移動方向と一致す
るように形成されたことを要旨としている。

【００１６】このような構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加えて、可動体の案内面に対する高さ方
向の位置が確実に平均化される。請求項３に記載の発明
では、請求項１または２に記載のステージ装置（１６）
において、前記可動体は一側面に載置物（Ｗ）を載置し
て移動可能な載置台（３３）、または、該載置台（３
３）を一方向に案内するとともに、該載置台（３３）を
その一方向と交差する方向への移動を規制して位置決め
するために移動可能に配置された可動案内体（３２）で
あり、前記案内体は固定配置された固定案内体（３１）
または前記可動案内体（３２）であることを要旨として
いる。

【００１７】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載のステージ装置（１６）において、前記案内体（３
１，３２）と載置台（３３）との間に前記浮上機構を設
けたことを要旨としている。これらのような構成によれ
ば、請求項１及び２に記載の発明の作用に加えて、可動
案内体または固定案内体の案内面上の載置台の移動方向
におけるうねりが容易に吸収されて、載置台の案内面に
対する高さ方向の位置が平均化される。

【００１８】請求項５に記載の発明では、請求項３また
は４に記載のステージ装置（１６）において、前記固定
案内体（３１）と前記可動案内体（３２）との間に前記
浮上機構（４４，４９）を設けたことを要旨としてい
る。このような構成によれば、請求項３及び４に記載の
発明の作用に加えて、固定案内体の案内面上の可動案内
体の移動方向におけるうねりが容易に吸収されて、可動
案内体の案内面に対する高さ方向の位置が平均化され
る。

【００１９】請求項６に記載の発明では、請求項１〜５
のいずれか一項に記載のステージ装置（１６）におい
て、前記可動体（３２，３３）の移動させるための駆動
機構（３７，５４）は、前記浮上機構（４４，４９）と
は独立して設けられていることを要旨としている。この
ような構成によれば、請求項１〜５に記載の発明の作用
に加えて、可動体及び案内体の設計の自由度を向上させ
ることができる。

【００２０】請求項７に記載の発明では、請求項１〜６
のいずれか一項に記載のステージ装置（１６）におい
て、前記浮上機構は、前記案内体（３１，３２，３５）
の案内面（３１ａ，３２ａ，３５ａ）と前記可動体（３
２，３３）の対向面（４３，５６）との間に圧搾気体を
供給して、前記案内面（３１ａ，３２ａ，３５ａ）に対
して前記可動体（３２，３３）を浮上させる気体軸受を
含むことを要旨としている。

【００２１】このような構成によれば、請求項１〜６に
記載の発明の作用に加えて、可動体を簡単な構成で案内
面に対して浮上させることができる。請求項８に記載の
発明では、マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転
写する露光装置（１１）において、前記可動体（３３）
が前記マスク（Ｒ）または基板（Ｗ）を保持する前記請
求項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置を備え
たものである。

【００２２】このような構成によれば、ステージ装置に
おける載置台の精密な位置決め容易に確保できて、各露
光ショット領域毎のフォーカス制御及びマスクと基板と
の間の相対位置制御を簡素化することができる。請求項
９に記載の発明では、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同
期移動しながら前記マスク（Ｒ）のパターンを基板上に
転写する走査型露光装置（１１）において、前記可動体
（３３）がマスク（Ｒ）または前記基板（Ｗ）を保持す
るものであって、前記浮上機構（４４，４９）が前記同
期移動の方向に沿って延びるように設けられた前記請求
項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置（１６）
を備えたことを要旨としている。

【００２３】このような構成によれば、ステージ装置に
おける載置台の精密な位置決め容易に確保できて、各露
光ショット領域内のマスク及び基板の移動に伴うフォー
カス制御及びマスクと基板との間の相対位置制御を簡素
化することができる。請求項１０に記載の発明では、請
求項９に記載の走査型露光装置（１１）において、前記
浮上機構は、前記可動体（３２，３３）の移動方向に沿
って延びるとともにその案内面（３１ａ，３２ａ，３５
ａ）に圧搾気体を供給する圧搾気体供給部（４４）と、
その圧搾気体供給部（４４）の長手方向の側縁に沿うよ
うに配置され、前記圧搾気体を前記案内体（３１，３
２，３５）と前記可動体（３２，３３）との間から回収
する圧搾気体回収部（４９）とを有し、該圧搾気体回収
部（４９）は前記圧搾気体供給部（４４）の短手方向の
側縁を回避して配置されたことを要旨としている。

【００２４】このような構成によれば、請求項９に記載
の発明の作用に加えて、圧搾気体供給部を可及的に長く
することができて、その長手方向、つまり可動体の移動
方向における可動体の浮上効果を最大限に引き出すこと
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を、いわゆるス
テップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置のステ
ージ装置に具体化した一実施形態について図１〜図６に
基づいて説明する。まず、走査型露光装置について、図
１に基づいて説明する。

【００２６】露光装置１１は、露光光源１２と、照明光
学系１３と、マスクとしてのレチクルＲを支持するレチ
クルステージ１４と、投影光学系１５と、基板としての
ウェハＷを載置支持するステージ装置１６とから構成さ
れている。これらの構成部分の内、露光光源１２を除く
部分は、温度、湿度等が高精度に制御されたチャンバ１
７内に収納されている。

【００２７】前記露光光源１２としては、例えば波長１
９３ｎｍのレーザ光を発するＡｒＦエキシマレーザが使
用される。露光光源１２からのレーザ光は、前記チャン
バ１７内の照明光学系１３に導かれるようになってい
る。前記照明光学系１３は、リレーレンズ、フライアイ
レンズ、コンデンサーレンズ等の各種レンズ系や、開口
絞り及び前記レチクルＲのパターン面と共役な位置に配
置されたブラインド等（いずれも図示せず）を含んで構
成されている。

【００２８】前記レチクルステージ１４は、前記照明光
学系１３の下方において、そのレチクル載置面２１が前
記投影光学系１５の光軸方向と直交するように配置され
ている。このレチクルステージ１４は、レチクルＲを載
置保持するためのレチクルホルダ２２を備えている。こ
のレチクルホルダ２２は、図示しない駆動機構により、
水平面内をＹ軸方向（図１において紙面の左右方向）に
移動されるとともに、Ｘ軸方向（図１において紙面と直
交する方向）の微動およびＺ軸（前記光軸と平行な軸
線）周りの微小回転が可能なように構成されている。そ
して、このレチクルホルダ２２は、走査露光時には、後
述するステージ装置１６の載置台をなすＹステージ３２
に対して、後述する投影光学系１５の縮小倍率に応じて
定まる速度比をもって反対方向に移動されるようになっ
ている。

【００２９】投影光学系１５は、例えば反射光学素子２
５及びレンズ群２６をそれぞれ３つ備えた３回反射の反
射屈折光学系により構成されている。そして、これらの
レンズ群２６により、露光光がこの投影光学系１５を通
過する際に、その断面形状が所定の縮小倍率１／ｎ（ｎ
は正の整数）に縮小されるようになっている。図２に示
すように、前記ステージ装置１６は、固定配置された固
定案内体としての定盤３１と、前記Ｘ軸方向に移動可能
に配置されたＸステージ３２と、Ｙ軸方向に移動可能に
配置されたＹステージ３３とを備えている。前記Ｘステ
ージ３２は、定盤３１上に固定されたＸガイドバー３５
の案内面３５ａに沿って移動可能な可動体の役割を担っ
ている。それと同時に、そのＸステージ３２は、前記Ｙ
ステージ３３をＹ軸方向に沿って案内する案内面３２ａ
を有すると共に、同Ｙステージ３３のＸ軸方向への移動
を規制して位置決めするための可動案内体としての役割
をも担っている。前記Ｙステージ３３は、ウェハＷを載
置するとともに真空吸着して支持するウェハホルダ３６
を備えており、載置台を構成している。

【００３０】ついで、そのステージ装置１６について、
図２〜図５に基づいて詳細に説明する。図２に示すよう
に、前記Ｘガイドバー３５は、定盤３１上のＹ軸方向の
一端の近傍にＸ軸方向に沿って固定されている。そのＸ
ガイドバー３５の外側及びＹ軸方向の他端の近傍の定盤
３１上には、Ｘステージ３２を駆動するための駆動機構
としての一対の第１リニアモータ３７の固定子３７ａ
が、Ｘ軸方向に沿って互いに平行な状態で固定されてい
る。その固定子３７ａ上には、可動子３７ｂが架設され
ている。Ｘガイドバー３５側の可動子３７ｂは、Ｘガイ
ドバー３５を跨ぐ固定用フレーム３８ａを介して、Ｙ軸
方向に沿って延びるように配置されたＹガイドバー４０
の一端側の上面に固定されている。他方の可動子３７ｂ
は、固定用フレーム３８ｂを介してＹガイドバー４０の
他端側の上面に固定されている。なお、この第１リニア
モータ３７は、後述の浮上機構をなす圧縮空気供給部４
４及び圧縮空気回収部４９とは独立したものとなってい
る。

【００３１】図２、図３（ｂ）及び（ｄ）に示すよう
に、Ｙガイドバー４０のＸガイドバー３５側端の底面に
は、断面Ｌ字状の第１Ｙガイドバー搬送体４１が固定さ
れている。一方、Ｙガイドバー４０の他側端の底面に
は、平板状の第２Ｙガイドバー搬送体４２が固定されて
いる。第１Ｙガイドバー搬送体４１の底面及び外側面
は、それぞれ前記定盤３１の案内面としての上面３１ａ
及び前記Ｘガイドバー３５の案内面３５ａに対向してい
る。また、第２Ｙガイドバー搬送体４２の底面は、定盤
３１の上面３１ａに対向している。以上のＸガイドバー
３５、Ｙガイドバー４０及び両Ｙガイドバー搬送体４
１、４２等よりＸステージ３２が構成され、そのＸステ
ージ３２は第１リニアモータ３７の可動子３７ｂと一体
的にＸ軸方向に沿って移動するようになっている。

【００３２】図３（ａ）、（ｅ）及び図５に示すよう
に、両Ｙガイドバー搬送体４１、４２における、定盤３
１の上面３１ａ及びＸガイドバー３５の案内面３５ａと
の対向面は、軸受面４３となっている。そして、これら
の軸受面４３の中央部には、その長手方向、つまりＹガ
イドバー搬送体４１、４２の移動方向であるＸ軸方向に
沿って軸受面４３のほぼ全長にわたって延びるように、
圧搾気体供給部としての凹状をなす圧搾空気供給部４４
が形成されている。その圧搾空気供給部４４の底部に
は、複数の細孔４４ａが開口され、この細孔４４ａは管
路４５を介して、例えばコンプレッサよりなる圧搾気体
源４６に接続されている（図５参照）。前記管路４５の
途中には、温度センサ４７及び温調機４８が設けられて
おり、一定の温度に調整された圧搾空気が各軸受面４３
と前記上面３１ａまたは前記案内面３６ａとの間に供給
されるようになっている。

【００３３】また、圧搾気体回収部としての圧搾空気回
収部４９は、圧搾空気供給部４４の長手方向の両側縁の
みに沿って凹状に形成されている。言い換えると、圧搾
空気回収部４９は、圧搾空気供給部４４の側縁の内で、
短手方向の両側縁に対応する部分を回避して形成されて
いる。その圧搾空気回収部４９の底部には、複数の細孔
４９ａが設けられており、その細孔４９ａは図示しない
管路を介して前記圧搾気体供給源４６に接続されてい
る。これにより、圧搾空気供給部４４から供給された圧
搾空気が回収されるようになっている。

【００３４】これら圧搾空気供給部４４と圧搾気体回収
部４９とは、所定の高さの隔壁５０により隔絶されてい
る。そして、この圧搾空気供給部４４からの圧搾空気の
吹き出しによる反発力と、圧搾空気回収部４９における
圧搾空気の回収による吸引力とが釣り合うように制御さ
れている。この制御により、軸受面４３と、前記上面３
１ａまたは前記案内面３５ａとの間に一定の静圧が発生
され、軸受面４３と、前記上面３１ａまたは前記案内面
３５ａとの間に一定の隙間が保持されるようになってい
る。これにより、第１Ｙガイドバー搬送体４１が定盤３
１及びＸガイドバー３５に対して、第２Ｙガイドバー搬
送体４２が定盤３１に対してそれぞれ所定の隙間を介し
て浮上されるようになっている。このように、圧搾空気
供給部４４及び圧搾空気回収部４９とにより、浮上手段
そして静圧気体軸受が構成されている。

【００３５】図２、図３（ｂ）〜（ｄ）及び図４に示す
ように、前記ウェハホルダ３６の底面には、一対の互い
に平行なＸ軸方向軸受体５３が前記Ｙガイドバー４０を
挟んで固定配置されている。前記両Ｙガイドバー搬送体
４１、４２のそれぞれの両端部には、前記ウェハホルダ
３６をＹ軸方向に沿って駆動するための駆動機構として
の一対の第２リニアモータ５４の固定子５４ａが互いに
平行な状態で固定されている。第２リニアモータ５４の
固定子５４ａには可動子５４ｂが架設され、その可動子
５４ｂは前記Ｘ軸方向軸受体５３の側面に直接固定され
ている。なお、この第２リニアモータ５４は、後述の浮
上機構をなす圧縮空気供給部５７及び圧縮空気回収部５
８とは独立したものとなっている。

【００３６】また、Ｘ軸方向軸受体５３の底面には上下
方向支持体５５が固定されており、その上下方向支持体
５５の底面は前記定盤３１の上面３１ａに対向してい
る。以上の上下方向支持体５５、Ｘ軸方向軸受体５３及
びウェハホルダ３６等よりＹステージ３３が構成され、
そのＹステージ３３は第２リニアモータ５４の可動子５
４ｂ等と一体的にＹガイドバー４０に沿ってＹ軸方向に
沿って移動する。

【００３７】前記Ｘ軸方向軸受体５３のＹガイドバー４
０の両側面によりなる案内面３２ａとの対向面、及び、
前記上下方向支持体５５の定盤３１の上面３１ａとの対
向面は、前記Ｙガイドバー搬送体４１、４２の軸受面４
４と同様の軸受面５６となっている。それらの軸受面５
６には、その長手方向、つまりＸ軸方向軸受体５３また
は上下方向支持体５５の移動方向に軸受面５６のほぼ全
長にわたって延びるように、前記圧搾空気供給部４４と
同様の圧搾空気供給部５７が形成されている。また、前
記圧搾空気回収部４９と同様の圧搾空気回収部５８が、
その圧搾空気供給部５７の長手方向の両側縁に隔壁５０
を介して沿うように形成されている。そして、これらの
圧搾空気供給部５７と圧搾空気回収部５８との協働によ
り、Ｘ軸方向軸受体５３及び上下方向支持体５５が、そ
れぞれＹガイドバー４０及び定盤３１に対して浮上され
るようになっている。ところで、上下方向支持体５５と
Ｙガイドバー４０との間、及び、ウェハホルダ３６の底
面とＹガイドバー４０の上面との間には十分に大きな隙
間が設けられている。

【００３８】前記定盤３１の上面３１ａのＸ軸方向及び
Ｙ軸方向のそれぞれの一端には、ウェハホルダ３６の位
置を計測するためのレーザ干渉計５９が固定されてい
る。ウェハホルダ３６の上面には、そのレーザ干渉計５
９に対向するように移動鏡６０が固定されている。そし
て、レーザ干渉計５９から放射されたレーザ光は移動鏡
６０により反射され、その反射光がレーザ干渉計５９に
より検出されるようになっている。

【００３９】さらに、このステージ装置１６には詳細な
説明は省略するが、ウェハホルダ３６を上下方向（Ｚ軸
方向）に移動させると共に、微調整のためにＸ，Ｙ，Ｚ
軸の回りに回転させる機構が搭載されている。次に、上
記のように構成された露光装置１１の動作について説明
する。ウエハＷとレチクルＲのアライメントが行われた
状態で、露光光源１２から露光光が照射されると、この
露光光は照明光学系１３を通過する際に、照明光学系１
３内のブラインドによって、例えばスリット状に断面形
状が制限される。そして、この制限された露光光は、フ
ライアイレンズ、コンデンサーレンズ等を介して回路パ
ターンが描画されたレチクルＲ上のスリット状の照明領
域を均一な照度で照明する。次に、このレチクルＲを透
過した露光光は、投影光学系１５に入射され、これによ
ってレチクルＲの回路パターンが１／ｎ倍に縮小されて
ステージ装置１６に載置されたウエハＷ上に投影露光さ
れる。

【００４０】この露光の際には、レチクルＲを載置支持
するレチクルホルダ２２と、ウエハＷを載置支持するウ
ェハホルダ３６とがＹ軸方向に沿って互いに逆向きに所
定の速度比で同期走査される。これにより、レチクルＲ
のパターン全体が、ウエハＷ上の１ショット領域に転写
される。このような走査露光は、ステージ装置１６のウ
ェハホルダ３６のＹ軸方向に沿った移動、及びＹガイド
バー４０のＸ軸方向に沿った移動により、ウエハＷを順
次ステップ移動しながら行われる。そして、レチクルＲ
のパターンが、ウエハＷ上の全ショット領域に転写され
る。

【００４１】次いで、上記のように構成されたステージ
装置１６の作用について説明する。この実施形態のステ
ージ装置１６においては、定盤３１の上面３１ａに対向
する上下方向支持体５５の軸受面５６、及び、Ｙガイド
バー４０の案内面３２ａに対向するＸ軸方向軸受体５３
の軸受面５６には、上下方向支持体５５及びＸ軸方向軸
受体５３の移動方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って、
圧搾空気供給部５７及び圧搾空気回収部５８が延びてい
る。また、定盤３１の上面３１ａに対向する両Ｙガイド
バー搬送体４１、４２の軸受面４４、及び、Ｘガイドバ
ー３５の案内面３５ａに対向する第１Ｙガイドバー搬送
体４１の軸受面４４には、両Ｙガイドバー搬送体４１、
４２の移動方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って、圧搾
空気供給部４４及び圧搾空気回収部４９が延びている。

【００４２】ところで、図６に示すように、前記上面３
１ａ及び各案内面３２ａ，３５ａには、わずかな平面う
ねりが存在している。なお、この図６においても、理解
を容易にするために、平面うねりを高さ方向に拡大して
描いている。ここで、前記圧搾空気供給部４４、５７と
圧搾空気回収部４９、５８とよりなる静圧気体軸受が、
前記上下方向支持体５５、Ｘ軸方向軸受体５３、及び両
Ｙガイドバー搬送体４１、４２の移動方向に沿って延び
るように設けられている。このため、その静圧気体軸受
が前記うねりの凹部６３あるいは凸部６４のみと対応す
ることがなく、前記うねりは容易に吸収され、平均化さ
れる。これにより、前記上下方向支持体５５、Ｘ軸方向
軸受体５３、あるいは、両Ｙガイドバー搬送体４１、４
２において、それらと対向する定盤３１、Ｘガイドバー
３５、あるいは、Ｙガイドバー４０の仮想的な基準面６
５に対する高さ方向の位置が、一定に保たれる。

【００４３】つまり、前記定盤３１の上面３１ａのうね
りに基づく上下方向支持体５５及び両Ｙガイドバー搬送
体４１、４２のＺ軸方向への位置ずれ、Ｘガイドバー３
５の案内面３５ａのうねりに基づく第１Ｙガイドバー搬
送体４１のＹ軸方向への位置ずれ、及び、Ｙガイドバー
４０の案内面３２ａのうねりに基づくＸ軸方向軸受体５
３のＸ軸方向への位置ずれの発生が抑制される。そし
て、前記各可動部分５５、５２、４１、４２の移動時に
おいて、その位置ずれが繰り返されることがなく、Ｘ軸
回りのピッチング現象、Ｙ軸回りのローリング現象、及
び、Ｚ軸回りのヨーイング現象の発生が抑制される。

【００４４】以上のように構成されたこの実施形態によ
れば、以下の優れた効果を奏する。 ・ このステージ装置１６においては、可動部分をなす
上下方向支持体５５、Ｘ軸方向軸受体５３、両Ｙガイド
バー搬送体４１、４２の圧搾空気供給部４４、５７及び
圧搾空気回収部４９、５８よりなる静圧気体軸受は、そ
の長手方向が可動部分４１、４２、５３、５５の移動方
向に沿って延びるように形成されている。このため、各
可動部分４１、４２、５３、５５の対向する定盤３１の
上面３１ａ及び案内面３２ａ、３５ａのうねりに基づ
く、位置ずれ及びピッチング、ローリング、ヨーイング
の各現象の発生が確実に抑制される。

【００４５】従って、ウェハホルダ３６に載置支持され
たウェハＷの精密な位置決めを確実に行うことができ
て、ウェハＷの正確な露光に支障を来すおそれがない。
また、このようなステージ装置１６は、特にウェハＷを
移動させつつ露光を行うステップ・アンド・スキャン方
式の走査型露光装置のウェハＷ載置用のステージ装置と
して好適である。

【００４６】・ このステージ装置１６においては、前
記可動部分４１、４２、５３、５５は、その可動部分４
１、４２、５３、５５を、それと対向する上面３１ａあ
るいは案内面３２ａ、３５ａに対して浮上させる機構と
は独立した第１、第２リニアモータ３７、５４により駆
動される。このため、各可動部分４１、４２、５３、５
５の構成が複雑化することがなく、ステージ装置１６の
設計の自由度を向上することができる。

【００４７】・ このステージ装置１６においては、前
記可動部分４１、４２、５３、５５を対向する上面３１
ａあるいは案内面３２ａ、３５ａに対して浮上させる機
構として、圧搾空気供給部４４、５７と圧搾空気回収部
４９、５８とよりなる静圧気体軸受が採用されている。
このため、同可動部分４１、４２、５３、５５を、容易
に上面３１ａまたは案内面３２ａ，３５ａに対して浮上
させることができる。そして、例えばニードルベアリン
グを採用した場合に比較して、清浄性等を容易に確保で
きると共に、構成の簡素化を図ることができる。

【００４８】・ このステージ装置１６においては、圧
搾空気回収部４９、５８が圧搾空気供給部４４、５７の
長手方向の両側縁のみに沿うように設けられており、そ
の短手方向には存在しない。このため、圧搾空気供給部
４４、５７をその長手方向に可及的に長くすることがで
きる。従って、圧搾空気供給部４４、５７の長手方向、
つまり前記可動部分４１、４２、５３、５５の移動方向
における同可動部分４１、４２、５３、５５の浮上効果
を最大限に引き出すことができる。

【００４９】・ このステージ装置１６においては、温
調機４８の存在により、圧搾空気供給部４４、５７に一
定温度の圧搾空気が供給されるようになっている。この
ため、軸受面４３、５６と、それに対向する上面３１
ａ、または案内面３２ａ、３５ａとの間で発生される静
圧を安定化することができる。従って、ウェハＷの位置
ずれの発生を、さらに抑制することができる。

【００５０】・ この露光装置１１においては、上記構
成のステージ装置１６を採用したことにより、ステージ
装置１６に載置されたウェハＷの精密な位置決めを容易
に確保できる。このため、、各露光ショット領域内及び
各露光ショット毎のフォーカス制御及びレチクルＲとウ
ェハＷとの間の相対位置制御を簡素化することができ
る。従って、露光装置１１の構成の簡素化を図ることが
できると共に、各ショット毎の処理時間を短縮できてス
ループットを向上させることができる。

【００５１】（変更例）なお、前記実施形態は、以下の
ように変更して具体化することもできる。 ・ 図７に示すように、前記上下方向支持体５５の軸受
面５６に圧搾空気供給部５７を上下方向支持体５５の移
動方向に沿って延びるように複数設ける。そして、各圧
搾空気供給部５７の長手方向の両側縁に沿うように圧搾
空気回収部５８を設けてもよい。また、各軸受面４３、
５６をこれと同様に構成してもよい。

【００５２】このように構成しても、前記実施形態とほ
ぼ同様の効果を得ることができる。 ・ 定盤３１の上面３１ａに対向する上下方向支持体５
５の軸受面５６、及び両Ｙガイドバー搬送体４１、４２
の軸受面４３の圧搾空気回収部５８、４９を省略しても
よい。この場合、圧搾空気供給部５７、４４から吹き出
される圧搾空気の反発力と、上下方向支持体５５及び両
Ｙガイドバー搬送体４１、４２に作用する重力との釣り
合いにより、軸受面５６、４３と上面３１ａとの間に一
定の隙間を保持させる。

【００５３】また、Ｙガイドバー４０の案内面３２ａに
対向するＸ軸方向軸受体５３の軸受面５６の圧搾空気回
収部４９を省略してもよい。この場合、Ｙガイドバー４
０を介して、対向するように形成された一対の軸受面５
６の圧搾空気供給部４４から吹き出される圧搾空気の反
発力の釣り合いにより、軸受面５６と案内面３２ａとの
間に一定の隙間を保持させる。

【００５４】これらのように構成した場合、各静圧気体
軸受の構成の簡素化を図ることができる。 ・ 前記可動部分４１、４２、５３、５５の移動方向に
沿って延びる圧搾空気供給部４４、５７を取り囲むよう
に、圧搾空気回収部４９、５８を設けてもよい。この場
合、圧搾空気供給部４４、５７による前記可動部分４
１、４２、５３、５５の移動方向における浮上効果はわ
ずかに低下する。しかしながら、この浮上効果の低下
は、十分に小さいものであり、適用の否定に至るもので
はない。

【００５５】・ 前記走査型の露光装置１１において、
図７に示すように、両Ｙガイドバー搬送体４１、４２の
軸受面４３に複数の比較的短い圧搾空気供給部４４及び
圧搾空気回収部４９によりなる静圧気体軸受を採用して
もよい。このように構成しても、各露光ショット領域内
の露光動作において、Ｙステージ３３はＸ軸方向には、
Ｙガイドバー４０により位置決めされているため、前記
露光動作に支障を来すおそれはない。

【００５６】ところで、この明細書において、ステージ
装置は、露光装置用のステージ装置に限定されるもので
はなく、また、ウェハの載置支持用のステージ装置に限
定されるものでもない。すなわち、このステージ装置
は、レチクル、フォトマスク等の載置用、精密な位置決
めの必要な精密加工装置用、精密測定装置用のステージ
装置等を含むものである。

【００５７】また、この明細書において、露光装置は、
半導体素子製造用の露光装置に限定されるものではな
く、また、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露
光装置あるいは縮小投影型の露光装置に限定されるもの
でもない。すなわち、この露光装置は、ステップ・アン
ド・リピート方式の露光装置、等倍投影型の露光装置、
液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等の製造用の
露光装置を含むものである。

【００５８】さらに、この明細書において、露光光源
は、ＡｒＦエキシマレーザに限定されるものではなく、
電子線源、Ｘ線源、Ｆ２ エキシマレーザ、ＫｒＦエキ
シマレーザ、ｉ線等の紫外線ランプ、ｈ線、ｇ線等の可
視光ランプ等を含むものである。加えて、この明細書に
おいて、圧搾気体は、圧搾空気に限定されるものではな
く、窒素、アルゴン等基板に対して反応性の低い気体で
あれば何でもよい。

【００５９】また、前記各実施形態からは、以下に記載
の技術的思想をも抽出することができる。 ・ 前記圧搾気体の温度を調整する調整機構を設けた請
求項７に記載のステージ装置。このように構成した場
合、圧搾空気供給部４４、５７に一定温度の圧搾空気を
供給することで、軸受面４３、５６とその対向面３１
ａ、３２ａ、３５ａとの間で発生される静圧を安定化す
ることができる。従って、ウェハＷの位置ずれの発生
を、さらに抑制することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
以下の優れた効果を奏する。請求項１〜５の発明によれ
ば、案内面のわずかなうねりを容易に吸収できて、精密
かつ正確な載置物の位置決めを行うことができる。特
に、ピッチング、ローリング、ヨーイング等の現象の発
生を抑制できて、載置物を移動させながら精密な加工等
を行うのに適した装置とすることができる。

【００６１】請求項６の発明によれば、請求項１〜５の
発明の効果に加えて、ステージ装置の設計の自由度を向
上できる。請求項７の発明によれば、請求項１〜６の発
明の効果に加えて、可動体を案内体に対して容易かつ確
実に浮上させることができ、静粛性、清浄性等を容易に
確保できると共に、構成の簡素化を図ることができる。

【００６２】請求項８及び９の発明によれば、請求項１
〜７の発明の効果に加えて、露光装置または走査型露光
装置の構成の簡素化及びスループットの向上を図ること
ができる。請求項１０の発明によれば、請求項９の発明
の効果に加えて、可動体の浮上効果を最大限に引き出す
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 走査型露光装置の概略を示す説明図。

【図２】 この発明の一実施形態のステージ装置を示す
一部切欠斜視図。

【図３】 図２のＹガイドバーの周辺構成を示し、
（ａ）は第１Ｙガイドバー搬送体の軸受面を示す背面
図、（ｂ）はウェハホルダを取り除いた状態のＹガイド
バーを中心とした平面図、（ｃ）はＸ軸方向軸受体の軸
受面を示す側面図、（ｄ）はＹガイドバーを中心とした
側面図、（ｅ）はＹガイドバーを中心とした底面図。

【図４】 図２のＸ軸方向軸受体の軸受面を示す一部切
欠斜視図。

【図５】 図２の第１Ｙガイドバー搬送体の軸受面を中
心に示す一部切欠斜視図。

【図６】 案内面のうねりの吸収に関する説明図。

【図７】 変更例のＹガイドバーの周辺構成を示し、
（ａ）は第１Ｙガイドバー搬送体の軸受面を示す背面
図、（ｂ）はＹガイドバーを中心とした底面図、（ｃ）
はＸ軸方向軸受体の軸受面を示す側面図。

【図８】 従来のステージ装置の概略を示し、（ａ）は
平断面図、（ｂ）は部分正断面図。

【図９】 図８のステージ装置における位置ずれの発生
に関する説明図。

【符号の説明】

１１…露光装置、１６…ステージ装置、３１…固定案内
体としての定盤、３１ａ…案内面としての上面、３２…
可動体とともに可動案内体を構成するＸステージ、３２
ａ…案内面、３３…可動体そして載置台としてのＹステ
ージ、３５…固定案内体としてのＸガイドバー、３５ａ
…案内面、３７…駆動機構としての第１リニアモータ、
４３，５６…対向面としての軸受面、４４，５７…浮上
機構の一部の圧搾気体供給部としての圧搾空気供給部、
４９，５８…浮上機構の一部の圧搾気体回収部としての
圧搾空気回収部、５４…駆動機構としての第２リニアモ
ータ、Ｒ…マスクとしてのレチクル、Ｗ…基板としての
ウェハ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 案内面を有する案内体と、その案内面に
   対向する対向面を有する可動体とを、備えたステージ装
   置において、 前記案内体と前記可動体との間には、前記案内面に対し
   て前記可動体を浮上させるための浮上機構を前記可動体
   における対向面に前記可動体の移動方向に沿って延びる
   ように設けたステージ装置。
2. 【請求項２】 前記浮上機構は、その長手方向が前記可
   動体の移動方向と一致するように形成された請求項１に
   記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 前記可動体は一側面に載置物を載置して
   移動可能な載置台、または、該載置台を一方向に案内す
   るとともに、該載置台をその一方向と交差する方向への
   移動を規制して位置決めするために移動可能に配置され
   た可動案内体であり、前記案内体は固定配置された固定
   案内体または前記可動案内体である請求項１または２に
   記載のステージ装置。
4. 【請求項４】 前記案内体と載置台との間に前記浮上機
   構を設けた請求項３に記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記固定案内体と前記可動案内体との間
   に前記浮上機構を設けた請求項３または４に記載のステ
   ージ装置。
6. 【請求項６】 前記可動体の移動させるための駆動機構
   は、前記浮上機構とは独立して設けられている請求項１
   〜５のいずれか一項に記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 前記浮上機構は、前記案内体の案内面と
   前記可動体の対向面との間に圧搾気体を供給して、前記
   案内面に対して前記可動体を浮上させる気体軸受を含む
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置。
8. 【請求項８】 マスクのパターンを基板上に転写する露
   光装置において、 前記可動体が前記マスクまたは基板を保持する前記請求
   項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置を備えた
   露光装置。
9. 【請求項９】 マスクと基板とを同期移動しながら前記
   マスクのパターンを基板上に転写する走査型露光装置に
   おいて、 前記可動体がマスクまたは前記基板を保持するものであ
   って、前記浮上機構が前記同期移動の方向に沿って延び
   るように設けられた前記請求項１〜７のいずれか一項に
   記載のステージ装置を備えた走査型露光装置。
10. 【請求項１０】 前記浮上機構は、前記可動体の移動方
    向に沿って延びるとともにその案内面に圧搾気体を供給
    する圧搾気体供給部と、その圧搾気体供給部の長手方向
    の側縁に沿うように配置され、前記圧搾気体を前記案内
    体と前記可動体との間から回収する圧搾気体回収部とを
    有し、該圧搾気体回収部は前記圧搾気体供給部の短手方
    向の側縁を回避して配置された請求項９に記載の走査型
    露光装置。