KR20070067683A - 베어링 장치, 스테이지 장치 및 노광 장치 - Google Patents

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KR20070067683A
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다이 아라이
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이 충분한 이동 스트로크를 확보한다. 패드부(73)를 갖는 이동체(3)와 고정체(2)를 갖는다. 패드부(73)에 매체가 공급되어서 이동체(3)가 고정체(2)에 이동 가능하게 지지된다. 고정체(2)에 마련되어 상기 매체가 공급되는 공급부(5)와, 공급부(5)와 패드부(73)를 연락하는 연락부(75)와, 고정체(2)에 대한 이동체(3)의 위치에 따라서 연락부(75)를 개폐하는 개폐 장치(6)를 갖는다.

Description

베어링 장치, 스테이지 장치 및 노광 장치{BEARING DEVICE AND STAGE DEVICE, AND EXPOSURE DEVICE}
본 발명은, 매체에 의해 이동체를 이동 가능하게 지지하는 베어링 장치 및 이 베어링 장치에 의해 이동 부재가 지지되는 스테이지 장치 및 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 소자나 액정 표시 기판 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에 있어서, 마스크로서의 레티클(reticle)의 패턴을, 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼 또는 유리 기판 등의 각 쇼트 영역에 전사 노광하는 노광 장치가 사용되고 있다.
이러한 종류의 노광 장치에 있어서는, 레티클 스테이지, 웨이퍼 스테이지 등의 이동체가 이동할 때의 가이드 기구로서, 베어링 장치를 이용하여 이동체의 이동을 지지하는 구성이 많이 채용되고 있다.
종래, 에어(air) 등의 매체를 이용하여 이동체를 고정체에 대하여 이동 가능하게 지지시키는 베어링 장치로서는, 예를 들어 에어 베어링을 들 수 있다. 이 에어 베어링은, 이동 방향으로 연장되는 고정체인 가이드 축을 따라 이동체인 테이블 이 가이드 축에 대하여 에어를 분무함으로써 베어링 효과를 나타낸 상태에서 이동하는 구성으로 되어 있다.
그런데, 상기한 구성에서는 이동체에 급기용의 튜브 등을 접속할 필요가 있으므로, 튜브의 내구성이나 튜브를 굴곡시키거나, 배치시키기 위한 공간이 필요해져 버린다.
그래서 고정체의 가이드 축에 대하여 급기를 실행하는 방법도 고려되지만, 이 구성에서는, 테이블이 가이드 축과 끼워 맞추어져 있지 않은 영역으로부터 에어가 누출되는 것을 방지하기 위해, 테이블의 가동 범위 중, 항상 테이블과 가이드 축이 끼워 맞추어져 있는 영역에만 에어를 내뿜고 있다. 또한, 특허 문헌 1에는, 고정체로서의 정반(定盤)에 급기 구멍 및 배기 구멍을 마련하고, 이들의 급기 구멍 및 배기 구멍을 통해서 이동체에 에어의 급배기를 실행하는 구성이 개시되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-20951호 공보
그러나 상술한 바와 같은 종래 기술에는, 이하와 같은 문제가 존재한다.
이동체는 고정체에 대하여 에어의 급기 구멍이 형성된 영역을 항상 끼워 맞춘(덮은) 상태에서 이동할 필요가 있으므로, 큰 길이가 필요해져, 결과적으로 충분한 이동 스트로크를 확보하는 것이 곤란해져 버린다.
발명의 요약
본 발명은, 이상과 같은 점을 고려해서 이루어진 것으로, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이 충분한 이동 스트로크를 확보할 수 있는 베어링 장치 및 이 베어링 장치를 구비한 스테이지 장치 및 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 실시 형태를 도시한 도 1 내지 도 10에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 베어링 장치는, 패드부(73, 79)를 갖는 이동체(3)와 고정체(2)를 갖고, 패드부(73, 79)에 매체가 공급되어서 이동체(3)가 고정체(2)에 이동 가능하게 지지되는 베어링 장치(1)이며, 고정체(2)에 마련되어 매체가 공급되는 공급부(5, 5A, 90)와, 공급부(5, 5A, 90)와 패드부(73, 79)를 연락하는 연락부(75, 92)와, 고정체(2)에 대한 이동체(3)의 위치에 따라서 연락부(75, 92)를 개폐하는 개폐 장치(6, 6A 내지 6C, 93)를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서 본 발명의 베어링 장치에서는, 이동체(3)가 이동하면, 이동체(3)의 위치와 대응하는 위치의 개폐 장치(6, 6A 내지 6C, 93)가 작동해서 연락부(75, 92)를 열 수 있다. 연락부(75, 92)가 열리면, 공급부(5, 5A, 90)로부터 해당 연락부(75, 92)를 거쳐서 패드부(73, 79)에 매체가 공급되어서, 고정체(2)에 대한 이동체(3)의 이동이 지지된다. 또한, 이동체(3)가 이동해서 이 개폐 장치(6, 6A 내지 6C, 93)로부터 이격하면, 개폐 장치(6, 6A 내지 6C, 93)가 작동해서 연락부(75, 92)를 폐쇄할 수 있다. 따라서 이동체(3)는 급기 구멍 등의 연락부(75, 92)가 형성된 영역을 항상 덮을 필요가 없어지므로, 필요 최저한의 크기를 가지면 되며, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이 충분한 이동 스트로크를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 스테이지 장치는 이동 부재(69A, 69B)를 갖는 스테이지 장치(12)에 있어서, 이동 부재(69A, 69B)가 상기한 베어링 장치(1)에 의해 이동 가능 하게 지지되는 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고 본 발명의 노광 장치는, 스테이지 장치에 적재된 기판(W, W1, W2)에 패턴을 노광하는 노광 장치(10)에 있어서, 상기한 스테이지 장치(12)가 이용되는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서 본 발명의 스테이지 장치에서는, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이, 또한 필요 최저한의 크기를 가지면 되어, 충분한 이동 스트로크로 이동 부재(69A, 69B)를 이동시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 노광 장치에서는, 패턴의 노광에 관해서, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이, 충분한 이동 스트로크로 기판(W, W1, W2)을 이동시키는 것이 가능해진다.
또, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해, 하나의 실시예를 도시한 도면의 부호에 대응시켜 설명했지만, 본 발명이 실시 예에 한정되지 않는 것은 물론이다.
이상과 같이, 본 발명에서는, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이, 매체 공급에 따른 제한을 받는 일없이, 이동체의 길이를 자유롭게 설정할 수 있어, 충분한 이동 스트로크를 확보하는 것이 가능해진다. 또한, 본 발명에서는, 매체 공급에 따른 제한을 받는 일없이, 노광 처리에 필요로 하는 임의의 스트로크로 기판을 이동시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태를 도시한 도면이며, 베어링 장치의 하나의 실시 예를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 A-A선을 본 단면도,
도 3은 베어링 장치의 주요부를 도시하는 부분 확대도,
도 4a는 베어링 장치의 동작을 도시한 도면,
도 4b는 베어링 장치의 동작을 도시한 도면,
도 4c는 베어링 장치의 동작을 도시한 도면,
도 4d는 베어링 장치의 동작을 도시한 도면,
도 5는 베어링 장치의 제 2 실시 형태를 도시한 도면,
도 6은 베어링 장치의 제 3 실시 형태를 도시한 도면,
도 7은 베어링 장치의 제 4 실시 형태를 도시한 도면,
도 8은 베어링 장치의 제 5 실시 형태를 도시한 도면,
도 9는 본 발명에 따른 노광 장치의 개략 구성을 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 스테이지 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도,
도 11은 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도.
이하, 본 발명의 베어링 장치 및 스테이지 장치 및 노광 장치의 실시 형태를, 도 1 내지 도 11을 참조해서 설명한다.
여기에서는, 우선 베어링 장치에 대해서 설명한다.
(제 1 실시 형태)
도 1은 베어링 장치의 하나의 실시예를 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1에 있어서의 A-A선을 본 단면도이다.
이들의 도면에 도시하는 베어링 장치(1)는, 도 1 중, 좌우 방향을 따라서 연장되는 단면 직사각형(도 2 참조)의 가이드 축(고정체)(2)과, 단면 직사각형 통 형상으로 형성되어 가이드 축(2)에 미소 간극을 갖고 끼워 맞추어져 이동 가능하게 지지되는 테이블(이동체)(3)을 주체로 구성되어 있다. 가이드 축(2)의 내부 중앙에는, 매체로서의 에어가 공급되는 단면 원형의 에어 공급로(공급부)(5)가 길이 방향을 따라서 형성되어 있다. 이 에어 공급로(5)에 대해서는, 에어 공급원(4)으로부터, 예를 들어 대기압보다도 큰 0.5 MPa 정도의 압력으로 에어가 공급된다. 또한, 가이드 축(2)의 폭 방향 대략 중앙부에는, 길이 방향으로 소정 피치로 배치된 파이로트 밸브(개폐 장치)(6) 및 부쉬(7)가 각각 복수 마련되어 있다.
부쉬(7)는, 도면 중, 상하 방향을 따른 축선을 갖는 통 형상으로 형성되어 있고, 도 3에 도시한 바와 같이, 평평하게 형성된 하단부면(7a)이 에어 공급로(5) 내로 돌출해서 마련되어 있다. 또한, 부쉬(7)의 상단부면(7b)은 가이드 축(2)의 상면(2a)에 부쉬(7)마다 마련된 오목부(2b)를 향하고, 또한 오목부(2b)의 바닥면(2d)과 대략 동일 높이로 마련되어 있다. 또한, 가이드 축(2)에는, 각 오목부(2b)를 향하고(개구하고), 또한 한쪽 측면(2c)에 개구하는 대기 개방 구멍(8)이 형성되어 있다.
파이로트 밸브(6)는 부쉬(7)의 내주면(7c)에 미끄럼 이동 가능하게 지지되는 축부(6a)와, 축부(6a)의 하단부에 위치하고, 축부(6a)보다도 큰 직경으로 부쉬(7)의 외경과 대략 동일하게 형성된 결합부(6b)와, 축부(6a)의 상단부에 위치하고, 결합부(6b)보다도 큰 직경으로 오목부(2b)의 내경보다도 매우 소경으로 형성된 결합부(6c)로 구성되어 있다. 축부(6a)의 길이[즉 결합부(6b, 6c) 사이의 길이]는, 부쉬(7)의 길이보다도 크게 형성되어, 축부(6a)가 부쉬(7)의 내주면(7c)을 미끄럼 이동했을 때에 결합부(6b)가 하단부면(7a)에 결합하거나, 또는 결합부(6c)가 상단부면(7b)[또는 오목부(2b)의 바닥면(2d)]에 결합하는 구성으로 되어 있다. 또한, 축부(6a)는 결합부(6b)가 부쉬(7)의 하단부면(7a)에 결합했을 때에 결합부(6c)의 상면이 오목부(2b)[가이드 축(2)의 상면(2a)]로부터 돌출하지 않는 길이로 형성된다.
또, 파이로트 밸브(6)에 있어서는 축부(6a)가 도 3 중에서 하측으로 내려갔을 때는, 부쉬(7)의 상단부면(7b)과 오목부(2b)의 바닥면(2d)과의 높은 위치에 있는 쪽과 결합부(6c)가 결합하지만, 여기에서는 바닥면(2d)과 결합하는 것으로서 설명한다.
축부(6a)의 하단부 근방에는, 축 방향과 직교하는 방향으로 관통하는 도입 구멍(70a)이 형성되어 있다. 도입 구멍(70a)은, 축부(6a)가 하강해서 결합부(6c)가 바닥면(2d)에 결합했을 때에, 부쉬(7)의 내주면(7c)에 의한 폐색 상태로부터 벗어나 에어 공급로(5)에 개구하는 위치에 형성되어 있다(도 3 중, 2점 쇄선으로 도시함).
또한, 축부(6a)에는 상단부가 결합부(6c)로부터 오목부(2b) 내에 개구하고 하단부가 도입 구멍(70a)에 개구하는 도입구(70b)가 축 방향을 따라 형성되어 있다. 이들 도입구(70a, 70b)에 의해, 에어 공급로(5)에 공급된 에어를 오목부(2b) 내[또는 결합부(6c)의 상면과 대향하는 쪽]로 도입하기 위한 도입로(70)가 형성된다.
또한, 파이로트 밸브(6)에는, 상단부가 도입 구멍(70a)에 개구하고, 하단부가 결합부(6b)로부터 에어 공급로(5)에 개구하는 브리드 구멍(접속로)(71)이 축 방향을 따라 형성되어 있다. 브리드 구멍(71)은, 에어 공급로(5)를 거쳐서 공급되는 에어의 유량에 큰 영향을 주지 않을 정도의 소량의 에어가 흐르는 매우 작은 구경으로 형성되어 있다.
테이블(3)은 가이드 축(2)의 상면(2a)과 대향하는 내주면에, 폭 방향 대략 중앙에서 오목부(2b)와 대향하는 위치에 에어 저장소(매체 저장소)(72)를 갖고 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 가이드 축(2)의 폭 방향에 관한 것으로, 에어 저장소(72)는, 오목부(2b)의 내경[즉 파이로트 밸브(6)의 결합부(6c)의 외경]보다도 넓다. 또한, 가이드 축(2)의 길이 방향에 관한 것으로, 에어 저장소(72)는 도 4에 도시한 바와 같이 소정 피치로 배열된 오목부(2b)의 적어도 2개를 덮을 수 있는 크기로 형성되어 있다. 즉, 가이드 축(2)의 길이 방향에 관한 것으로, 에어 저장소(72)의 길이는 오목부(2b)의 배열 피치로 오목부(2b)의 내경을 더한 길이보다도 크다.
테이블(3)의 가이드 축(2)과 대향하는 내주면의 각각에는, 소정 간격으로 이격하고, 또한 가이드 축(2)에 형성된 오목부(2b) 및 대기 개방 구멍(8)과 겹치지 않는 위치에 에어 패드(패드부)(73)가 마련되어 있다. 각 에어 패드(73)는, 급기용 내부 배관(74)을 거쳐서 에어 저장소(72)에 접속되어 있다.
상기 도입로(70), 에어 저장소(72) 및 급기용 내부 배관(74)에 의해, 에어 공급로(5)와 에어 패드(73)를 연락하는 연락로(연락부)(75)가 구성된다. 또한, 도입로(70)는 이 연락로(75) 중, 에어 공급로(5)와 에어 저장소(72)를 연통시키는 연통부를 구성하고 있다.
계속해서, 상기한 베어링 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 테이블(3)에 형성된 에어 저장소(72)와 파이로트 밸브(6)[도 1중, 좌측으로부터 2번째의 파이로트 밸브(6), 이하 좌측으로부터 6A, 6B, …라 칭함]가 대향하고, 도 3 중, 2점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 파이로트 밸브(6B)가 내려가서 결합부(6c)가 바닥면(2d)에 결합하고 있을 경우, 에어 공급로(5)에 공급된 에어는, 도입로(70)[도입 구멍(70a, 70b)]을 통해서 에어 저장소(72)로 유도되어, 급기용 내부 배관(74)을 거쳐서 각 에어 패드(73)에 공급된다. 그리고 에어 패드(73)로부터 가이드 축(2)에 대하여 에어가 분무됨으로써, 테이블(3)은 가이드 축(2)을 따라 비접촉으로 원활하게 이동할 수 있다.
이와 같이, 파이로트 밸브(6B)가 에어 저장소(72)와 대향할 경우에는, 결합부(6c)의 외경[즉 결합부(6c)의 상면의 면적]이 결합부(6b)의 외경[즉 결합부(6b)의 하면의 면적]보다도 크기 때문에, 에어 저장소(72)의 에어로부터 결합부(6c)가 받는 힘이 에어 공급로(5)의 에어로부터 결합부(6b)가 받는 힘을 상회하게 된다. 그로 인해, 파이로트 밸브(6B)는, 안정되게 하측으로 압입된 상태가 되어, 에어 저장소(72)에 에어가 공급되게 된다.
계속해서, 도 4a에 도시한 바와 같이, 테이블(3)이 예컨대 우측으로 이동하여, 우측 바로 옆의 파이로트 밸브(6)[도면 중, 좌측으로부터 3번째의 파이로트 밸브(6C)]가 에어 저장소(72)와 대향하면, 에어 공급로(5)의 에어압을 결합부(6b)가 받아, 해당 결합부(6b)가 부쉬(7)의 하단부면(7a)에 결합하는 올라간 상태이었던 파이로트 밸브(6C)의 결합부(6c)에 대하여 에어 저장소(72)로부터의 에어압에 의해 하향의 힘이 가해진다. 이때, 결합부(6c)의 이면측(하측)의 오목부(2b)는 대기 개방 구멍(8)에 의해 대기압으로 되어 있으므로, 결합부(6c)의 상면과 하면과의 사이에 압력차가 생기고, 결합부(6c)에 대기압보다 큰 에어압이 가해지고, 또한 상술한 바와 같이 에어압의 수압 면적이 결합부(6b)보다도 결합부(6c) 쪽이 크기 때문에, 도 4b에 도시한 바와 같이 이 파이로트 밸브(6C)는 내려가(도 3에 도시하는 실선의 상태로부터 2점 쇄선으로 도시하는 상태), 도입로(70)를 통해서 에어 공급로(5)로부터 에어 저장소(72)로 에어가 도입된다.
다음에, 도 4c에 도시한 바와 같이 테이블(3)의 오른쪽에의 이동이 진행되어, 파이로트 밸브(6B)가 에어 저장소(72)와 대향하지 않는 상태가 되면, 파이로트 밸브(6B)의 결합부(6c)에는 에어 저장소(72)의 에어압이 가해지지 않게 되고, 또한 결합부(6b)에는 에어 공급로(5)의 에어압이 가해지기 때문에, 에어 저장소(72)로부터의 잔압에 의한 하향의 힘에, 에어 공급로(5)로부터 받는 상향의 힘이 능가하면, 도 4d 및 도 3(실선)에 도시한 바와 같이, 파이로트 밸브(6B)(도 3에서는 부호 6)는 상승해서 결합부(6b)가 부쉬(7)에 결합하는 상태가 된다. 그 결과, 도입로(70)가 폐색되어, 에어 공급로(5)로부터의 에어의 분출이 정지된다.
그리고 이 후, 도 1 및 도 4a 내지 도 4d의 동작을 반복하면서, 테이블(3)이 이동하게 된다.
또, 도 4a를 이용하여 설명한 바와 같이, 테이블(3)의 이동에 의해 에어 저장소(72)와 대향했을 때에, 파이로트 밸브(6C)에는 에어 저장소(72)로부터의 에어압에 의해 하향의 힘이 가해지지만, 어떠한 문제점이 생겨서 에어 저장소(72)에의 에어 공급이 정지해 버린 경우[예를 들어 모든 파이로트 밸브(6)가 올라간 상태에서 도입로(70)가 폐색되어 있는 경우]에는, 에어 저장소(72)로부터의 에어압이 파이로트 밸브(6)에 가해지지 않는 상태가 되어 버린다. 또한, 에어 공급원(4)의 구동이 일시적으로 정지해 버려, 복구할 필요가 생긴 경우도 같은 사태가 된다.
이러한 경우, 즉 도 3에 도시한 바와 같이, 도입 구멍(70a)이 부쉬(7)로 폐색된 상태에서도, 테이블(3)의 에어 저장소(72)와 대향하는 파이로트 밸브(6)의 브리드 구멍(71)에 의해 에어 공급로(5)와 에어 저장소(72)가 접속 상태가 되어, 에어 공급로(5)로부터 브리드 구멍(71) 및 도입로(70)를 통해서 에어 저장소(72)에 공급된 에어압에 의해 해당 파이로트 밸브(6)를 내릴 수 있다.
여기에서, 테이블(3)이 가이드 축(2)과 끼워 맞추어져 있지 않은 영역에서는, 브리드 구멍(71)을 통해서 에어가 누설되게 되므로, 브리드 구멍(71)의 구멍 직경이 작으면 작을수록 에어 유량의 손실은 적게 끝나지만, 초기 상태[에어 저장소(72)로부터의 에어압이 걸리지 않은 상태]로부터 회복에 시간을 요하게 된다. 반대로 브리드 구멍(71)의 구멍 직경이 클 경우에는, 초기 상태로부터 회복이 신속하지만, 에어 유량의 손실이 많아져, 에어 공급로(5)에 있어서의 에어압의 저하를 초래해 버린다. 그로 인해, 브리드 구멍(71)의 구멍 직경은 에어 유량의 손실과 초기 상태로부터의 회복시간을 고려해서 설정하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 테이블(3)이 이동해서 에어 저장소(72)가 대향하는 위치의 파이로트 밸브(6)가 작동함으로써, 도입로(70)[연락로(75)]가 개방되어 에어 패드(73)에 에어가 공급되고, 또한 테이블(3)의 이동이 진행되어, 파이로트 밸브(6)가 에어 저장소(72)와 대향하지 않는 상태가 되면 도입로(70)[연락로(75)]가 폐색되므로, 테이블(3)은 가이드 축(2)에 배열된 급기부[도입로(70)]의 위치[가이드 축(2)과의 끼워 맞춤 위치]에 관계없이, 또한 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이, 에어 패드(73)에의 에어 공급을 계속하면서 해당 가이드 축(2)을 따라 이동하는 것이 가능해진다. 그로 인해, 급기부의 배치에 제한을 받는 일없이 테이블(3)의 길이를 자유롭게 설정할 수 있어, 충분한 이동 스트로크를 확보하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는 파이로트 밸브(6)에 브리드 구멍(71)이 마련되어 있으므로, 예측할 수 없는 사태가 생겨서 에어 저장소(72)의 에어압이 저하한 경우라도, 용이하게 파이로트 밸브(6)를 초기 상태로부터 회복시키는 것이 가능해진다. 그로 인해, 본 실시 형태에서는 번잡한 복구 작업을 회피할 수 있어, 작업성을 향상시키는 것도 가능해진다.
(제 2 실시 형태)
계속해서, 베어링 장치의 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시 형태에서는, 테이블에 마련된 에어 저장소(72)의 에어압에 의해 파이로트 밸브(6)를 작동시키는 구성으로 했지만, 본 실시 형태에서는 마그넷을 이용한 자력에 의해 파이로트 밸브를 구동하는 구성에 대해서 도 5를 참조해서 설명한다. 이 도면에 있어서, 도 1 내지 도 4d에 도시한 제 1 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 있어서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 파이로트 밸브(6)[본 실시 형태에서도 도 6 중, 좌측으로부터 6A, 6B, 6C라고 함]가 축부(6a)와 결합부(6b)와 축부(6a)의 상단부에 순차적으로 마련된 N극 마그넷(76N), S극 마그넷(76S)으로 구성되어 있다. 각 마그넷(76N, 76S)에는 축부(6a)에 형성된 도입 구멍(70a)과 연통하고, 또한 오목부(2b)를 향해 개구하는 도입 구멍(70c)이 각각 마련되어 있다.
또한, 테이블(3)의 에어 저장소(72)의 천정부(72a)에는, 테이블(3)의 이동 방향[즉 가이드 축(2)의 길이 방향]을 따라 N극 마그넷(77N), S극 마그넷(77S)이 쌍을 이루어 복수 배열되어 있다. 각 쌍에 있어서는, N극 마그넷(77N)이 천정부(72a)에 마련되고, S극 마그넷(77S)이 가이드 축(2)[즉 동일극의 마그넷(76S)]과 대향하는 측에 마련되어 있다. 이 경우, 마그넷(76S, 77S)에 의한 반발력은, 에어 공급로(5)의 에어에 의해 파이로트 밸브(6)가 받는 힘보다도 커지도록 설정되어 있다.
다른 구성은 상기 제 1 실시 형태와 같다.
본 실시 형태에서는, 파이로트 밸브(6C)와 같이, 테이블(3)의 마그넷(77N, 77S)과 대향하지 않는 위치에 있는 경우는, 마그넷(76N, 76S)에 마그넷(77N, 77S)의 자력이 가해지지 않아, 에어 공급로(5)의 에어압이 결합부(6b)에 상향의 힘으로서 작용하기 때문에, 도입로(70)가 폐색되고, 따라서 에어 공급로(5)로부터의 에어의 분출이 정지된다.
한편, 테이블(3)이 이동하여, 에어 저장소(72)와 파이로트 밸브(6)(예를 들면 부호 6A)가 대향하면, 동일극인 마그넷(76S, 77S) 끼리가 반발하고, 그 반발력에 의해 에어 공급로(5)의 에어압에 저항해서 파이로트 밸브(6A)가 내려간다.
이로써, 도입로(70)가 개방되고, 이 도입로(70)를 거쳐서 에어 공급로(5)의 에어가 에어 저장소(72)로 도입된다. 또한, 테이블(3)이 파이로트 밸브(6)로부터 분리된 경우에는, 상기 파이로트 밸브(6C)와 같이, 마그넷(76S, 77S) 끼리의 반발력이 없어지는 동시에, 에어 공급로(5)의 에어압에 의해 파이로트 밸브(6A)에 상향의 힘이 작용함으로써, 도입로(70)가 폐색된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는 상기 제 1 실시 형태와 같은 작용 및 효과를 얻을 수 있는 데다가, 마그넷의 자력에 의해 파이로트 밸브(6)를 작동시키므로, 에어 공급이 정지해서 에어 저장소(72)의 에어압이 저하된 경우라도, 보다 확실하게 파이로트 밸브(6)를 동작시키는 것이 가능해진다.
(제 3 실시 형태)
상기 제 1, 제 2 실시 형태에서는, 에어를 매체로 하는 구성으로 했지만, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 진공 예압형의 에어 패드에 대하여 매체로서의 진공을 공급하는[실제로는 진공 흡인에 의해 에어 패드로부터 에어가 흡인됨으로써 에어 패드에 진공 상태가 공급(형성)되는] 경우의 예에 대해서, 도 6을 참조해서 설명한다.
본 실시 형태에서는, 가이드 축(2)의 내부에, 진공 흡인원(4A)에 접속된 진공 공급부로서의 진공 흡인로(5A)가 마련되어 있다. 이 진공 흡인로(5A)에는, 파이로트 밸브(6)의 축부(6a)와 끼워 맞추는 부쉬(7A)가 돌출 설치되어 있다. 부쉬(7A)에는, 파이로트 밸브(6)가 위로 올라가 도시하지 않은 결합부로 결합했을 때에, 파이로트 밸브(6)에 형성된 도입 구멍(70a)과 연통하고, 또한 진공 흡인로(5A)에 개구하는 동시에, 파이로트 밸브(6)가 내려갔을 때에 도입 구멍(70a)과의 연통이 해제되는 연통 구멍(7B)이 형성되어 있다. 또한, 가이드 축(2)에 형성된 오목부(2b)에는, 일단부가 바닥면(2d)에 결합하고, 타단부가 파이로트 밸브(6)의 결합부(6c)에 하방으로부터 결합해서 해당 결합부(6c)를 상방으로 힘을 더하는 예압 스프링(78)이 축부(6a)에 권취되어 마련되어 있다. 예압 스프링(78)의 가압력은, 결합부(6c)가 대기압 하에 개방되었을 때에 진공 흡인로(5A)로부터 축부(6a)가 받는 흡인력보다도 작게 설정되어 있다.
또한, 테이블(3)에는 가이드 축(2)의 상면(2a)과 대향하는 내주면에, 폭 방향 대략 중앙에서 오목부(2b)와 대향하는 위치에 진공 저장소(매체 저장소)(72A)가 마련되어 있다. 이 진공 저장소(72A)는, 내부 배관을 거쳐서 진공 예압형의 에어 패드(패드부)(79)에 접속되어 있다. 에어 패드(79)는, 테이블(3)의 하면에 마련되어 있어, 에어를 내뿜는 분출구(79B)와, 테이블(3)의 하면 측의 에어를 흡인하는 흡기구(79A)를 구비하고 있으며, 분출구(79B)로부터의 기체의 분무에 의한 반발력과 흡기구(79A)에 의한 흡인력과의 균형에 의해, 테이블(3)의 하면과, 이동면과의 사이에 일정한 간극(갭)을 형성·유지하는 예압형 유체 베어링으로 되어 있다. 또, 도시하지 않았지만, 제 1 실시 형태, 제 2 실시 형태에서 나타낸 에어 공급로 및 파이로트 밸브를 가이드 축(2)의 진공 흡인로(5A) 및 진공용 파이로트 밸브와는 다른 위치에 마련하는 동시에, 테이블(3)에 에어 저장소 및 급기용 배관을 마련하고, 이 급기용 배관을 분출구(79B)에 접속하면, 튜브 등을 사용하는 일없이 에어의 분무를 실현할 수 있다.
상기한 구성에서는, 진공 저장소(72A)와 파이로트 밸브(6)(예를 들면 부호 6A)가 대향하면, 축부(6a)에 작용하는 진공 흡인로(5A)로부터의 흡인력과, 결합부(6c)에 작용하는 진공 저장소(72A)로부터의 흡인력이 상쇄되므로, 예압 스프링(78)의 가압력에 의해 파이로트 밸브(6A)가 올라가고, 도입 구멍(70a)과 부쉬(7A)의 연통 구멍(7B)이 연통함으로써, 도입로(70)를 거쳐서 진공 저장소(72A)에 진공 흡인로(5A)의 진공 상태가 공급된다[실제로는 진공 저장소(72A)의 에어가 도입로(70)를 거쳐서 진공 흡인로(5A)에 진공 흡인됨]. 이로써, 에어 패드(79)에 있어서의 흡기구(79A)의 에어 흡인이 행해진다.
한편, 테이블(3)이 이동하여, 진공 저장소(72A)와 파이로트 밸브(6)(예를 들면 6C)가 대향하지 않는 상태가 되면, 파이로트 밸브(6C)의 결합부(6c)에는 대기압이 가해지므로, 파이로트 밸브(6C)는 예압 스프링(78)의 가압력에 저항해서 내려간다. 이로써, 도입 구멍(70a)과 연통 구멍(7B)과의 연통이 해제되어, 도입로(70)가 폐색된다. 따라서 진공 흡인로(5A)의 진공 흡인력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는 진공 상태를 매체로서 공급할 경우라도, 테이블(3)에 튜브 등을 접속하는 일없이, 에어 패드(79)에 있어서의 흡기구(79A)의 에어 흡인을 계속하면서 테이블(3)을 해당 가이드 축(2)을 따라 이동시키는 것이 가능해진다. 그로 인해, 흡인부의 배치에 제한을 받는 일없이 테이블(3)의 길이를 자유롭게 설정할 수 있어, 충분한 이동 스트로크를 확보하는 것이 가능해진다.
(제 4 실시 형태)
상기 실시 형태에서는, 파이로트 밸브를 기계적으로 작동시켜, 에어나 진공 등의 매체를 패드부에 공급·공급 정지하는 구성으로 했지만, 본 실시 형태에서는 전자 밸브를 이용하여 전기적으로 에어의 공급을 제어하는 구성에 대해 도 7을 참조해서 설명한다. 또, 이 도면에 있어서, 도 1 내지 도 4d에 도시한 제 1 실시 형태의 구성 요소와 동일한 요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 가이드 축(2)에 길이 방향을 따라서 복수의 급기구(공급부)(90)가 마련되어 있으며, 각 급기구(90)에는 급기용 커넥터(91)가 각각 마련되어 있다. 각 커넥터(91)는, 급기 배관(연락부)(92)을 거쳐서 에어 공급원(4)에 접속되어 있다. 이 급기 배관(92)에는, 전자 밸브(개폐 장치)(93)가 개재되어 있다. 각 전자 밸브(93)의 구동은, 도시하지 않은 제어 장치에 의해 제어되어 솔레노이드 밸브를 절환함으로써, 급기용 커넥터(91)를 거친 급기구(90)에의 에어 공급과 공급 정지를 자유롭게 바꿀 수 있는 구성으로 되어 있다.
상기한 구성에서는, 제어 장치가 테이블(3)의 위치에 대응해서 전자 밸브(93)마다 솔레노이드 밸브를 바꾸어서 에어 저장소(72)에의 에어 공급을 제어한다.
구체적으로는, 제어 장치는 에어 저장소(72)와 대향하는 급기구(90)에 접속된 전자 밸브(93)에 대하여 급기 배관(92)을 개방하도록 밸브를 구동하고, 반대로 에어 저장소(72)와 대향하지 않는 급기구(90)에 접속된 전자 밸브(93)에 대하여 급기 배관(92)을 폐색하도록 밸브를 구동한다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는 상기 제 1 내지 제 3 실시 형태와 같은 작용·효과를 얻을 수 있는 데다가, 전자 밸브(93)를 제어함으로써, 급기구(90)마다 에어 공급을 용이하게 조절하는 것이 가능해진다.
(제 5 실시 형태)
상기 제 1 실시 형태에서는, 가이드 축(2)의 한쪽 측에 파이로트 밸브 및 테이블(3)의 에어 저장소(72)를 마련하는 구성으로 했지만, 본 실시 형태에서는 가이드 축(2)을 사이에 둔 양측에 마련하는 구성에 대해서 도 8을 참조해서 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 에어 공급로(5)의 상측 및 하측에 파이로트 밸브(6)와 부쉬(7)가 동일한 피치로, 또한 서로 절반 피치 어긋난 위치에 배열되어 있다. 그리고 테이블(3)에는, 가이드 축(2)의 상면(2a)과 대향하는 내주면 및 바닥면(2d)과 대향하는 내주면에, 폭 방향 대략 중앙에서 오목부(2b)와 대향하는 위치에 에어 저장소(72)가 각각 마련되어 있다.
도 2에 도시한 구성에서는, 에어 저장소(72)로부터 에어 패드(73)로 도입하기 위한 내부 배관(74)의 경로 길이가, 상측의 에어 패드(73)와 하측의 에어 패드(73)와 다르므로, 에어압의 압력 손실에 의해 각 에어 패드(73)로부터 분출되는 에어의 양이 불균일해져 버리지만, 본 실시 형태에서는 상하 각각 에어 저장소(72)를 마련함으로써, 에어 패드(73)로부터의 에어 분출량의 불균일화를 억제하는 것이 가능해진다.
(스테이지 장치 및 노광 장치)
계속해서, 상기한 베어링 장치(1)를 구비한 스테이지 장치 및 노광 장치에 대해 도 9 및 도 10을 참조해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 상기한 베어링 장치(1)를 노광 장치에 있어서의 웨이퍼 스테이지의 가이드 부재에 적용하고 있다. 여기에서는, 예를 들면 노광 장치로서, 레티클과 웨이퍼를 동기 이동하면서, 레티클에 형성된 반도체 디바이스의 회로 패턴을 웨이퍼 위로 전사하는, 스캐닝·스테퍼를 사용할 경우의 예를 이용하여 설명한다.
도 9에는, 일 실시 형태에 따른 노광 장치(10)의 개략 구성이 도시되어 있다.
이 노광 장치(10)는, 도시하지 않은 광원 및 조명 유닛(ILU)을 포함하여, 노광용 조명광에 의해 마스크로서의 레티클(R)을 상방으로부터 조명하는 조명계, 레티클(R)을 주로서 소정의 주사 방향, 여기에서는 Y축 방향(도 1에 있어서의 지면 좌우 방향)으로 구동하는 레티클 구동계, 레티클(R)의 하측에 배치된 투영 광학계(PL), 투영 광학계(PL)의 하측에 배치되어, 기판으로서의 웨이퍼(W1, W2)(적절하게, 대표적으로 W라 칭함)를 각각 보유 지지하여 독립적으로 XY 2차원 면 내에서 이동하는 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 포함하는 기판 스테이지로서의 스테이지 장치(12), 투영 광학계(PL)의 -Y측에 배치된 얼라이먼트 광학계(ALG) 등을 구비하고 있다. 이 중, 도시하지 않은 광원을 제외한 상기 각부는, 초 크린 룸의 바닥면 위에 설치되어, 온도, 습도 등이 정밀도 좋게 관리된 환경 제어 챔버(이하,「챔버」라 함)(14) 내에 수납되어 있다.
또, 투영 광학계(PL)의 광축은 스테이지 정반(44)의 +Y측의 위치에 배치되고, 얼라이먼트 광학계(ALG)의 광축은 스테이지 정반(44)의 -Y측의 위치에 배치된다. 따라서 스테이지 정반(44)의 +Y측이 노광 영역이 되어, 이 영역에 위치하는 웨이퍼 스테이지에 대하여 노광 처리가 행해지고, 스테이지 정반(44)의 -Y측이 얼라이먼트 영역이 되어, 이 영역에 위치하는 웨이퍼 스테이지에 대하여 얼라이먼트가 행해진다.
레티클 구동계는, 레티클 챔버(22) 내에 수용되어 있고, 레티클 베이스반(24) 상을 레티클(R)을 유지해서 XY 2차원 면 내에서 이동 가능한 레티클 스테이지(마스크 스테이지)(RST)를 구비하고 있다. 레티클 스테이지(RST)는, 실제로는 도시하지 않은 비접촉 베어링, 예를 들면 진공 예압형 기체 정압 베어링 장치를 거쳐서 레티클 베이스반(24) 위로 부상 지지되어, 도시하지 않은 리니어 모터에 의해, 주사 방향인 Y축 방향으로 소정 스트로크 범위로 구동되는 레티클 조동 스테이지와, 상기 레티클 조동 스테이지에 대하여 보이스 코일 모터 등으로 이루어지는 구동 장치에 의해 X축 방향, Y축 방향 및 θZ 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소 구동되는 레티클 미동 스테이지로 구성되다.
스테이지 장치(12)는, 도 9에 도시된 바와 같이 내부에 웨이퍼실(40)을 형성하는 챔버(42)의 내부에 설치되어 있다. 이 챔버(42) 상부벽에는, 투영 광학계(PL)의 경통(鏡筒)의 하단부 근방이 빈틈없이 접합되어 있다.
스테이지 장치(12)는, 웨이퍼실(40) 내에 수납된 스테이지 정반(44), 이 스테이지 정반(44)의 상방에 비접촉 베어링인 도시하지 않은 진공 예압형 기체 정압 베어링 장치를 거쳐서 부상 지지되어, Y 축 방향(도 9에 있어서의 지면 내 좌우 방향) 및 X축 방향(도 9에 있어서의 지면 직교 방향)으로 독립적으로 2차원 이동 가능한 2개의 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2), 이들의 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 구동하는 스테이지 구동계, 및 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)의 위치를 계측하는 웨이퍼 간섭계 시스템 등으로 주로 구성된다.
또, 상기 웨이퍼실(40) 내에는, 공기(산소)의 함유 농도가 수 ppm 정도가 된 깨끗한 헬륨 가스(He) 혹은 건조 질소 가스(N2)가 충전되어 있다. 또한, 이 웨이퍼실(40)을 형성하는 챔버(42)의 -X측(도 9에 있어서의 지면 전방)의 -Y측 절반부(도 9에 있어서의 우측 절반부)의 위치에는, 웨이퍼를 로드·언로드하는 도시하지 않은 웨이퍼 로더가 마련되어 있다.
도 10에는, 챔버(42) 내에 수납된 스테이지 장치(12)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 이 도 10 및 도 9에 도시된 바와 같이, 스테이지 장치(12)는 챔버(42)의 내부 저면에 설치된 베이스 플레이트(BP) 위에 도시하지 않은 방진 유닛을 거쳐서 3점 혹은 4점으로 수평하게 지지된 스테이지 정반(44), 웨이퍼 스테이지(WST1)에 접속되어 X 방향으로 연장되는 X 가이드 스테이지(61A)를 따라 이동하는 조동 스테이지(63A), 웨이퍼 스테이지(WST2)에 접속되어 X 방향으로 연장되는 X 가이드 스테이지(61B)를 따라 이동하는 조동 스테이지(63B), 조동 스테이지(63A, 63B) 및 가이드 스테이지(61A, 61B)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 각각 Y축 방향으로 구동하는 Y 리니어 모터(65A, 65B), 조동 스테이지(63A, 63B)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 각각 X축 방향으로 구동하는 X 리니어 모터(67A, 67B)를 갖고 있다.
X 가이드 스테지(61A, 61B)의 양단부 하측에는, 비접촉 베어링인 진공 예압형의 복수의 에어 베어링(60A, 60B)이 각각 마련되어 있어, 에어 베어링(60A, 60B)의 베어링 면으로부터 분출되는 가압 기체(예를 들면 공기, 헬륨, 혹은 질소 가스 등)의 정압과, X 가이드 스테이지(61A, 61B) 전체의 자중과 진공 흡인력과의 밸런스에 의해, X 가이드 스테이지(61A, 61B)가 스테이지 정반(44)의 상면인 이동면(44a)의 상방에 수 마이크론 정도의 간극을 거쳐서 비접촉으로 지지되도록 되어 있다.
Y 리니어 모터(65A)는, 스테이지 정반(44)의 X축 방향 양 외측에 각각 Y축 방향을 따라 배치된 고정자(58A)와, X 가이드 스테이지(61A)의 양단부에 마련되어, 각각 고정자(58A)와의 사이의 전자기적 상호 작용에 의해 고정자(58A)를 따라 Y축 방향으로 구동되는 가동자(62A)로 구성되어 있다. 이들 고정자(58A)는, 스테이지 정반(44)의 X축 방향으로 분리해서 마련된 지지 블록(64A)에 각각 지지된다.
마찬가지로, Y 리니어 모터(65B)는 스테이지 정반(44)의 Y축 방향 양 외측에 각각 Y축 방향을 따라 배치된 고정자(58B)와, 각각 고정자(58B)와의 사이의 전자기적 상호 작용에 의해 고정자(58B)를 따라 Y축 방향으로 구동되는 가동자(62B)로 구성되어 있다. 이들 고정자(58B)는 지지 블록(64B)에 각각 지지된다.
또한, +X측에 위치하는 지지 블록(64A, 64B)에는, Y 방향을 따라서 Y 가이드(68A, 68B)가 각각 마련되어 있고, +X측에 위치하는 가동자(62A, 62B)에는 Y 가이드(68A, 68B)에 끼워 맞추어져 가이드되는 Y 가이드 스테이지(이동 부재)(69A, 69B)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 이 Y 가이드(68A, 68B)가 고정체로서 상기 제 1 실시 형태의 가이드 축(2)이 적용되고, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)가 이동체로서 상기 제 1 실시 형태의 테이블(3)이 적용된다.
즉, Y 가이드(68A, 68B)에는, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)의 이동 방향을 따라서, 도 2에 도시한 복수의 파이로트 밸브(6) 및 에어 공급로(5) 등이 각각 마련되어 있다. 또한, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)의 Y 가이드(68A, 68B)와 대향하는 내주면에는, 에어 저장소(72)가 각각 마련되는 동시에, 내부 배관(74)을 거쳐서 에어 저장소(72)에 접속된 에어 패드(73)가 마련되어 있다.
노광 영역에 위치하는 웨이퍼 스테이지의 Y축 방향의 위치는, 스테이지 정반(44)의 +Y측 외부에 마련되어 이동 거울(77Y)에 대하여 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계(32)에 의해 계측되고, X축 방향의 위치는 스테이지 정반(44)의 -X측 외부에 마련되어 이동 거울(77X)에 대하여 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계(33)에 의해 계측된다. 또한, 얼라이먼트 영역에 위치하는 웨이퍼 스테이지의 Y축 방향의 위치는, 스테이지 정반(44)의 대략 중앙에 현수 설치되어(도 9 참조) 이동 거울(77Y)에 대하여 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계(34)에 의해 계측되고, X축 방향의 위치는 스테이지 정반(44)의 -X측 외부에 마련되어 이동 거울(77X)에 대하여 레이저 광을 조사하는 레이저 간섭계(35)에 의해 계측된다.
계속해서, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(10)에 있어서의 스테이지 장치(12)의 동작에 대해서 설명한다.
노광 동작이나 얼라이먼트 동작에 의해, 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 Y축 방향으로 이동시킬 때는 Y 리니어 모터(65A, 65B)를 Y 가이드(68A, 68B)를 따라 긴 스트로크로 구동시킨다. 또한, 스텝 이동 등에 의해 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)를 X축 방향으로 이동시킬 때는, X 리니어 모터(67A, 67B)를 X 가이드 스테이지(61A, 61B)를 따라 긴 스트로크로 구동한다.
이 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)의 Y축 방향의 이동은, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)가 Y 가이드(68A, 68B)로 가이드된 상태에서 이동하지만, 이때, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)의 에어 저장소(72)와 대향하는 위치의 파이로트 밸브(6)가 개방되어, 에어 공급로(5)로부터 공급된 에어가 연락로(75)를 거쳐서 에어 패드(73)로부터 Y 가이드(68A, 68B)에 분무됨으로써, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)는 Y 가이드(68A, 68B)에 대하여 비접촉으로 지지된다(도 2 참조).
또한, Y 가이드 스테이지(69A, 69B)가 이동하여, 에어 저장소(72)와 대향하지 않는 위치의 파이로트 밸브(6)는 연락로(75)를 폐색하므로, 에어 공급로(5)로부터의 에어 공급이 정지되어, 에어 패드(73)로부터의 분무에 기여하지 않는 에어의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
그리고 이 노광 장치(10)에 있어서는, 예를 들면 웨이퍼 스테이지(WST2) 상의 웨이퍼(W2)에 대하여 투영 광학계(PL)를 거쳐서 노광 처리를 실행하고 있는 동안에, 웨이퍼 스테이지(WST1)에 있어서 웨이퍼 교환이 행해지고, 웨이퍼 교환에 이어서 얼라이먼트 동작 및 오토 포커스/오토 리벨링이 행해진다.
2개의 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2) 위에서 병행하여 행해지는 노광 시퀀스와 웨이퍼 교환·얼라이먼트 시퀀스는, 먼저 종료한 웨이퍼 스테이지 쪽이 대기 상태가 되고, 양쪽의 동작이 종료한 시점에서 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)가 이동 제어된다.
그리고 노광 시퀀스가 종료된 웨이퍼 스테이지(WST2) 상의 웨이퍼(W2)는, 로딩 포지션에서 웨이퍼 교환이 이루어지고, 얼라이먼트 시퀀스가 종료된 웨이퍼 스테이지(WST1) 상의 웨이퍼(W1)는, 투영 광학계(PL) 하에서 노광 시퀀스가 행해진다.
이와 같이, 한쪽의 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼 교환과 얼라이먼트 동작을 실행하는 동안에, 다른 쪽의 웨이퍼 스테이지에서 노광 동작을 실행하는 것으로 하고, 양쪽의 동작이 종료된 시점에서 서로의 동작을 절환하도록 함으로써, 처리량을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, Y 가이드(68A, 68B) 및 Y 가이드 스테이지(69A, 69B)가 상술한 베어링 장치(1)로 구성되어 있으므로, 급기용의 튜브 등을 접속하는 일없이 원하는 이동 스트로크를 가지고 웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)[즉 웨이퍼(W1, W2)]의 Y축 방향에의 이동을 가이드(지지)하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에서는 상기한 베어링 장치(1)를, 예를 들면 고정체로서의 X 가이드 스테이지(61A, 61B) 및 이동체로서의 조동 스테이지(63A, 63B)에 적용하는 것도 가능하다. 이 경우, X 리니어 모터(67A, 67B)의 고정자인 X 가이드 스테이지(61A, 61B)에 코일 유닛을 마련하고, 가동자인 조동 스테이지(63A, 63B)에 자석 유닛을 마련하는, 이른바 무빙 마그넷형을 채용함으로써, 이동체를 완전히 케이블·튜브 프리(즉 마찰 프리)의 구성으로 하는 것도 가능해진다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관한 적합한 실시 형태예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 상술한 예에 있어서 도시한 각 구성 부재의 여러 가지 형상이나 조합 등은 일례이며, 본 발명의 주지로부터 일탈하지 않는 범위에 있어서 설계 요구 등에 의거하여 여러 가지 변경가능하다.
예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 패드부에 공급하는 매체로서 에어 및 진공을 예시했지만, 이 그 밖에도, 예를 들어 공작 기계 등에 있어서 윤활유를 공급하면서 워크나 공구를 이동시키는 경우에 있어서, 이 윤활유를 매체로서 공급하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 테이블(3) 등의 이동체가 1축으로 이동하는 구성을 예시했지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 평면을 따라 이동하는 2축의 경우에도 적용 가능하다.
또한, 상기 실시 형태의 기판(W)으로서는, 반도체 디바이스용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 액정 모니터 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치(10)로서는, 레티클(R)과 기판(W)을 동기 이동해서 레티클(R)의 패턴을 주사 노광하는 스텝·엔드·스캔 방식의 주사형 노광 장치 외에, 레티클(R)과 기판(W)을 정지한 상태에서 레티클(R)의 패턴을 노광하고, 기판(W)을 순차적으로 스텝 이동시키는 스텝·엔드·리피트 방식의 투영 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 바와 같이, 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형의 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-163099 공보 및 일본 특허 공개 평10-214783 공보(대응 미국 특허 제 6,341,007 호, 제 6,400,441 호, 제 6,549,269 호 및 제 6,590,634 호), 일본 특허 공표 제 2000-505958 호(대응 미국 특허 제 5,969,441 호) 혹은 미국 특허 제 6,208,407 호에 개시되어 있다.
노광 장치(10)의 종류로서는, 웨이퍼에 반도체 디바이스 패턴을 노광하는 반도체 디바이스 제조용의 노광 장치에 한정되지 않으며, 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 노광하는 액정 표시 소자 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CD) 혹은 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
또한, 노광용 조명광의 광원으로서, 초고압 수은 램프로부터 발생하는 휘선[g선(436 ㎚), h선(404.7 ㎚), i선(365 ㎚)], KrF 엑시머 레이저(248 ㎚), ArF 엑시머 레이저(193 ㎚), F2 레이저(157 ㎚)뿐만 아니라, X선이나 전자선 등의 하전 입자선을 이용할 수 있다. 예를 들어, 전자선을 이용할 경우에는 전자총으로서, 열전자 방사형의 란탄헥사보라이트(LaB6), 탄탈(Ta)을 이용할 수 있다. 또한, 전자선을 이용할 경우는, 레티클(R)을 이용하는 구성으로 해도 좋고, 레티클(R)을 이용하지 않고 직접 웨이퍼 위에 패턴을 형성하는 구성으로 해도 좋다. 또한, YAG 레이저나 반도체 레이저 등의 고주파 등을 이용해도 좋다.
투영 광학계(PL)로서는, 엑시머 레이저 등의 원자외선을 이용할 경우는 유리 재로로서 석영이나 형석 등의 원자외선을 투과하는 재료를 이용하고, F2 레이저나 X선을 이용할 경우는 반사 굴절계 또는 굴절계의 광학계로 하고[레티클(R)도 반사형 타입인 것을 사용하는], 또한 전자선을 이용할 경우에는 광학계로서 전자 렌즈 및 편향기로 이루어지는 전자 광학계를 이용하면 좋다. 또, 전자선이 통과하는 광로는, 진공 상태로 하는 것은 물론이다. 또한, 투영 광학계(PL)를 이용하는 일없이, 레티클(R)과 기판(W)을 밀접시켜서 레티클(R)의 패턴을 노광하는 프록시미티 노광 장치에도 적용 가능하다.
상기 실시 형태와 같이 스테이지 장치(12)나 레티클 스테이지(RST)에 리니어 모터를 이용하는 경우에 있어서 에어 베어링을 이용한 에어 부상형에 한정되지 않으며, 로렌츠력을 이용한 자기 부상형을 이용해도 좋다.
웨이퍼 스테이지(WST1, WST2)의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본 특허 공개 평성 제8-166475호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 도피시켜도 좋다. 또한, 레티클 스테이지(RST)의 이동에 의해 발생하는 반력은, 일본 특허 공개 평8-330224 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 도피시켜도 좋다.
이상과 같이, 본원 실시 형태의 노광 장치(10)는, 본원 특허 청구의 범위에 들게 된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 각각의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체적으로 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 크린도 등이 관리된 크린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스는, 도 11에 도시한 바와 같이 디바이스의 기능·성능 설계를 실행하는 스텝 201, 이 설계 스텝에 근거한 마스크(레티클)를 제작하는 스텝 202, 디바이스의 기재인 기판(웨이퍼)을 제조하는 스텝 203, 전술한 실시 형태의 노광 장치(10)에 의해 마스크의 패턴을 기판(웨이퍼)에 노광하는 웨이퍼 처리 스텝 204, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함) 205, 검사 스텝 206 등을 거쳐서 제조된다.

Claims (16)

  1. 패드부를 갖는 이동체와 고정체를 갖고, 상기 패드부에 매체가 공급되어서 상기 이동체가 상기 고정체에 이동 가능하게 지지되는 베어링 장치에 있어서,
    상기 고정체에 마련되어 상기 매체가 공급되는 공급부와,
    상기 공급부와 상기 패드부를 연락하는 연락부와,
    상기 고정체에 대한 상기 이동체의 위치에 따라서 상기 연락부를 개폐하는 개폐 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연락부는 상기 고정체에 상기 이동체의 이동 경로를 따라 복수 배치되어 상기 공급부에 연통하는 연통부를 갖고,
    상기 개폐 장치는 상기 복수의 연통부마다 마련되어 상기 이동체가 상기 연통부와 대향했을 때에 해당 연통부를 개방하고, 상기 이동체가 상기 연통부와 대향하지 않을 때에 상기 연통부를 폐색하는 밸브 부재를 갖는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동체는 상기 연통부를 향하는 위치에 상기 패드부와 접속해서 마련된 매체 저장소를 갖고,
    상기 밸브 부재는 상기 매체 저장소로 도입된 상기 매체의 압력에 의해 상기 연통부를 개방하는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 매체 저장소는 상기 고정체를 사이에 둔 양측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브 부재에는, 상기 이동체가 상기 연통부와 대향했을 때에, 상기 공급부와 상기 매체 저장소를 접속 상태로 하는 접속로가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  6. 이동 부재를 갖는 스테이지 장치에 있어서,
    상기 이동 부재가 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 베어링 장치에 의해 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는
    스테이지 장치.
  7. 스테이지 장치에 적재된 기판에 패턴을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    제 6 항에 기재된 스테이지 장치가 이용되는 것을 특징으로 하는
    노광 장치.
  8. 패드부를 갖는 이동체와 고정체를 갖고, 상기 패드부에 매체가 공급되어서 상기 이동체가 상기 고정체에 이동 가능하게 지지되는 베어링 장치에 있어서,
    상기 고정체에 마련되어 상기 매체를 공급 가능한 공급부와,
    상기 공급부와 상기 이동체에 연통 가능한 복수의 밸브 장치와,
    상기 고정체에 대한 상기 이동체의 위치에 따라서 상기 복수의 밸브 장치 중에서 1개 이상의 밸브 장치를 상기 공급부와 상기 이동체에 연통해서 상기 패드부에 상기 매체를 공급하는 공급 장치를 갖는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 공급 장치는 상기 복수의 밸브 장치 중 상기 이동체와 대향하는 밸브 장치를 이용하여 상기 패드부에 상기 매체를 공급하는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동체는 상기 공급부로부터의 상기 매체가 공급되는 매체 저장소를 갖고,
    상기 패드부에 상기 매체를 공급하는 밸브 장치는, 상기 매체 저장소의 상기 매체의 압력에 의해 상기 공급부와 상기 이동체에 연통하는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체의 압력은 대기압보다도 큰 압력인 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 저장소는 상기 패드부와는 다른 위치에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 매체 저장소는 상기 고정체를 사이에 둔 양측에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 패드부에 상기 매체를 공급하는 밸브 장치는 자력에 의해 상기 공급부와 상기 이동체에 연통하는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밸브 장치의 각각은 전자 밸브를 갖고 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 밸브 장치의 각각은 브리드 구멍을 갖고 있는 것을 특징으로 하는
    베어링 장치.
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