JP2000353736A - ステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ステージの動特性を改善し、装置の大型化等
を招くことなく位置決めの高速化や高精度化を促進す
る。 【解決手段】 ほぼ鉛直な基準面に沿って２次元的に移
動自在なワークステージと、このワークステージをほぼ
鉛直な第１の方向に移動させる第１の駆動機構４０と、
ワークステージを第２の方向に移動させる第２の駆動機
構と、ワークステージの重さとバランスするカウンタマ
ス６１と、このカウンタマスをワークステージに連結し
ている連結部材を巻回支持する滑車と、位置指令値Ａに
基づいて第１駆動機構によりワークステージの位置を制
御するステージ制御手段とを備えたステージ装置におい
て、カウンタマスに対してほぼ鉛直な方向に沿った駆動
力を付与する第３の駆動機構８０と、滑車の慣性モーメ
ントに対応する値７０ｂを有し、位置指令値Ａに対応す
る加速度指令値とに基づくフィードフォワード信号を用
いてカウンタマスに付与する駆動力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス等
を製造するためのリソグラフィ工程で使用する露光装置
や各種精密加工機、あるいは各種精密測定器等に搭載さ
れるステージ装置およびこれを用いた露光装置ならびに
デバイス製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイス等の製造に用いら
れる露光装置として一般的にステッパと呼ばれる装置が
知られている。これは、レチクルやマスク等の原版のパ
ターンをウエハ等の基板に投影する投影光学系に対し
て、基板を２次元的にステップ移動させ、１枚の基板に
原版のパターン複数個分を焼き付けるものである。ステ
ッパの投影光学系に対してウエハ等の基板をステップ移
動させて位置決めするステージ装置としては、半導体デ
バイス等の高集積化に伴なってより高精度のものが要求
されるようになってきている。

【０００３】また、近年では、１枚のウエハから得られ
るデバイス製品の数すなわち取り個数を増大させるため
にウエハが大型化する傾向にあり、これに伴なってステ
ッパ等のステージ装置は大型化かつ高重量化してきてい
る。このような状態で必要な精度を得るにはステージの
動特性をより一層向上させなければならず、ガイド等の
剛性強化が望まれるが、このためにステージ全体がさら
に高重量化する結果となる。

【０００４】加えて、半導体デバイス等の低価格化のた
めに露光サイクルタイムを短縮してスループットを向上
させることが要求されており、ウエハ等を移動させるス
テージも高速駆動することが望まれる。ところが、大型
でしかも高重量なステージを高速化するには、ステージ
を支える構造体の剛性をより一層強化しなければなら
ず、このために装置全体が著しく大型化かつ高重量化
し、コスト高になるおそれがある。

【０００５】他方、最近開発の進んでいる軟Ｘ線（荷電
粒子蓄積リング放射光）等を露光光とするＸ線露光装置
では、ウエハ等の基板を垂直に保持し、鉛直またはこれ
に近似する基準面内で２次元的にステップ移動させる縦
型ステージが用いられる。このような縦型ステージにお
いては、上記の大型化や高速化等に伴なう問題に加え
て、ステージを重力方向に移動させるものであるために
ステージの自重補償を行なうカウンタマス機構等を必要
とするが、カウンタマス等に振動が発生すればウエハ等
の位置決め精度を劣化させる外乱となり、ステージの動
特性等も著しく劣化する。また、カウンタマスとワーク
ステージは滑車を介してベルトで連結される場合が多
く、滑車の慣性モーメントの影響により、加減速時の応
答遅れが問題になる。

【０００６】図１５および図１６は、従来の縦型ステー
ジの一例を示す。このステージ装置は、合板１１１０ａ
上に立設された定盤１１１０に沿ってＹ軸方向（鉛直方
向）に往復移動自在であるＹステージ１１２０と、Ｙス
テージ１１２０上をＸ軸方向に往復移動自在であるＸス
テージ１１３０と、Ｙステージ１１２０をＹ軸方向に移
動させるシリンダ１１４０と、Ｘステージ１１３０をＸ
軸方向に移動させる図示しないリニアモータ等を有する
ＸＹステージである。

【０００７】定盤１１１０は、Ｙステージ１１２０の裏
面を、エアパッド等を介して非接触で支持するガイド面
を有する。また定盤１１１０の一端には、Ｙステージ１
１２０をＹ軸方向に案内するための図示しないＹガイド
（ヨーガイド）が設けられ、このＹガイドとＹステージ
１１２０の間も、エアパッド等によって非接触に保たれ
る。

【０００８】Ｙステージ１１２０とＸステージ１１３０
およびこれに保持された図示しないウエハ等の重さを相
殺（キャンセル）する自重補償機構１１６０は、一端に
Ｙステージ１１２０、他端にカウンタマス１１６１を吊
り下げるベルト１１６２と、これを巻回支持する滑車１
１６３を有し、カウンタマス１１６１の重量は、Ｙステ
ージ１１２０、Ｘステージ１１３０およびこれに保持さ
れたウエハ等を含むステージ可動部の重量とバランスす
るように設定されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、Ｙステージが高速で移動する際には、
滑車およびカウンタマスの慣性モーメントの影響により
その応答遅れが大きな問題となる。また、ステージとカ
ウンタマスを連結するベルトには一般的にスチールベル
トやワイヤ等が用いられるが、ステージを移動させると
きにスチールベルト等の剛性不足に起因する数十Ｈｚの
固有振動を発生する。加えてカウンタマス自体がもつ例
えば５０Ｈｚ以上の固有振動がベルトを介して表側のス
テージに伝播する。これらの振動は、ステージの位置決
め精度を著しく悪化させ、位置決め制御系の周波数応答
特性を向上させる際の大きな障害となる。

【００１０】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、カウンタマス等の自
重補償機構を備えた縦型ステージの動特性を改善し、装
置の大型化等を招くことなく位置決めの高速化や高精度
化を大幅に促進できる高性能なステージ装置およびこれ
を用いた露光装置ならびにデバイス製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１のステージ
装置は、ほぼ鉛直な基準面に沿って２次元的に移動自在
なワークステージと、このワークステージをほぼ鉛直な
第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記ワーク
ステージを第２の方向に移動させる第２の駆動機構と、
前記ワークステージの重さとバランスするカウンタマス
と、このカウンタマスを前記ワークステージに連結して
いる連結部材を巻回支持する滑車と、位置指令値に基づ
いて前記第１駆動機構により前記ワークステージの位置
を制御するステージ制御手段とを備え、前記カウンタマ
スに対してほぼ鉛直な方向に沿った駆動力を付与する第
３の駆動機構と、前記滑車の慣性モーメントに対応する
値と前記位置指令値に対応する加速度指令値とに基づく
フィードフォワード信号を用いて前記カウンタマスに付
与する駆動力を制御するカウンタマス制御手段とを具備
することを特徴とする。

【００１２】第２のステージ装置は、第１のステージ装
置において、前記フィードフォーワード信号は、前記滑
車の慣性モーメントに比例する値と前記加速度指令値と
を乗算した値に基づくものであることを特徴とする。

【００１３】第３のステージ装置は、第１または第２の
ステージ装置において、前記カウンタマス制御手段は、
前記第３駆動機構を、前記位置指令値に同期して駆動す
るものであることを特徴とする。

【００１４】第４のステージ装置は、第１〜第３のいず
れかのステージ装置において、前記第１および第３駆動
機構はリニアモータであることを特徴とする。

【００１５】第５のステージ装置は、第１〜第４のいず
れかのステージ装置において、前記ワークステージを前
記基準面に対して非接触に保つ静圧軸受装置が設けられ
ていることを特徴とする。

【００１６】第６のステージ装置は、第１〜第５のいず
れかのステージ装置において、前記ワークステージを前
記第１方向に案内するヨーガイド、および前記ワークス
テージを前記ヨーガイドに対して非接触に保つヨーガイ
ド静圧軸受装置が設けられていることを特徴とする。

【００１７】第７のステージ装置は、第１〜第６のいず
れかのステージ装置において、前記カウンタマスを前記
第１方向に案内するカウンタマスヨーガイド、および前
記カウンタマスを前記カウンタマスヨーガイドに対して
非接触に保つカウンタマスヨーガイド静圧軸受装置が設
けられていることを特徴とする。

【００１８】本発明の第１の露光装置は、第１〜第７の
いずれかのステージ装置と、これによって保持された被
露光物を露光する露光手段とを具備することを特徴とす
る。第２の露光装置は、第１の露光装置において、露光
光がＸ線であることを特徴とする。本発明のデバイス製
造方法は、第１または第２の露光装置によって基板を露
光する工程を有することを特徴とする。

【００１９】これら本発明の構成において、ワークステ
ージが駆動される時、カウンタマス制御手段は滑車の慣
性モーメントがワークステージの駆動に与える影響を打
ち消すようにカウンタマスをワークステージの駆動に適
合させて駆動する。これにより、剛性の弱い連結部材を
含む自重補償機構による外乱が除去され、より一層の位
置決め精度の向上と高速化が図られることになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施例に係
るＸＹステージを示す斜視図である。このＸＹステージ
は、図示しない合板上に立設された定盤１０に沿ってＹ
軸方向（鉛直またはこれに近似する方向）に往復移動自
在であるＹステージ２０と、Ｙステージ２０上をＸ軸方
向に往復移動自在であるＸステージ３０と、Ｙステージ
２０をＹ軸方向に移動させる第１の駆動手段である一対
のＹリニアモータ４０と、Ｘステージ３０をＸ軸方向に
移動させる第２の駆動手段であるＸリニアモータ５０を
有する。図１においては、Ｙガイド１１について後で説
明するために図の左側のＹリニアモータ４０の図示を省
略してある。

【００２１】定盤１０は、Ｙステージ２０とＸステージ
３０の裏面を図示しない静圧軸受装置であるエアパッド
等を介して非接触で支持する基準面であるＸＹガイド面
１０ａを有する。定盤１０のＸ軸方向の一端には、Ｙス
テージ２０をＹ軸方向に案内するヨーガイドであるＹガ
イド１１（破線で示す）が立設され、Ｙガイド１１のＹ
ガイド面１１ａとＹステージ２０の間は、ヨーガイド静
圧軸受装置であるエアパッド２０ａ等によって非接触に
保たれている。両Ｙリニアモータ４０が駆動されると、
Ｙステージ２０が定盤１０のＸＹガイド面１０ａ上をＹ
ガイド１１に沿って移動する。

【００２２】Ｙステージ２０は一対のＹスライダ２１お
よび２２と、これらによって両端が支持されたＸリニア
モータ固定子５２とからなる枠体によって構成されてい
る。Ｙスライダ２１および２２の裏面が、定盤１０のＸ
Ｙガイド面１０ａに面しており、前述のようにエアパッ
ド等を介して非接触に支持される。また、図の左側のＹ
スライダ２２は他方２１より長尺であり、図２（ｂ）に
示すようにその側面２２ａがＹガイド１１のＹガイド面
１１ａに面しており、前述のようにエアパッド２０ａ等
を介して非接触に案内される。Ｙスライダ２１および２
２はそれぞれ、連結板２３によってＹリニアモータ可動
子４１に一体的に結合されている。Ｘステージ３０は、
天板３１を有する中空枠体であり、その中空部をＸリニ
アモータ固定子５２が貫通している。天板３１の表面は
図示しないワークであるウエハを吸着保持するワークス
テージを形成している。

【００２３】両Ｙリニアモータ４０は、前述のように連
結板２３を介してＹステージ２０のＹスライダ２１およ
び２２と一体的に結合されたＹリニアモータ可動子４１
と、その開口部を貫通するＹリニアモータ固定子４２を
有する。各Ｙリニアモータ固定子４２に供給される電流
によって、各Ｙリニアモータ可動子４１にＹ軸方向の推
力が発生し、Ｙステージ２０とＸステージ３０をＹ軸方
向に移動させる。Ｘステージ３０をＹステージ２０上で
Ｘ軸方向に移動させるＸリニアモータ可動子はＸステー
ジ３０の天板３１の内側に固着されている。Ｘリニアモ
ータ固定子５２に供給される電流によって、Ｘリニアモ
ータ可動子にＸ軸方向の推力が発生し、Ｘステージ３０
をＹリニアモータ固定子５２に沿ってＸ軸方向に移動さ
せる。

【００２４】Ｙステージ２０とＸステージ３０等の重さ
を相殺（キャンセル）する自重補償機構であるカウンタ
マス機構６０は、一端にＹスライダ２１および２２すな
わちＹステージ２０、他端にカウンタマス６１を吊り下
げる複数の連結部材であるベルト６２と、これを巻回支
持する滑車６３を有し、カウンタマス６１の重量は、Ｙ
ステージ２０とＸステージ３０およびこれに保持された
ウエハ等を含むステージ可動部全体の重量にバランスす
るように設定されている。

【００２５】Ｘステージ３０がＸ軸方向に移動すると、
Ｙステージ２０とＸステージ３０を含むステージ可動部
の重心位置が変わるため、Ｚ軸のまわり（ωＺ軸方向）
の回転モーメントの釣り合いバランスが損なわれる。と
ころが、カウンタマス機構６０のみではこのモーメント
を受けることができず、Ｙステージ２０を案内するＹガ
イド（ヨーガイド）１１に過大な負荷がかかる。このよ
うな大きな負荷を支えるためには、Ｙガイド１１の剛性
を著しく増大させる必要があるが、Ｙガイド１１の剛性
強化にはＹガイド１１等の大型化を伴なうため、ステー
ジ全体がさらに大型化、高重量化し、ステージの動特性
も悪化して、位置決めの高精度化や高速化を大きく妨げ
る結果となる。また、Ｙステージ２０とカウンタマス６
１を連結するベルト６２には一般的にスチールベルトや
ワイヤ等が用いられるが、Ｙステージ２０を移動させる
ときにスチールベルトの剛性不足等に起因する振動を発
生する。このような振動は、ステージの位置決め精度を
著しく悪化させ、位置決め制御系の周波数応答特性を向
上させる際の大きな障害となる。

【００２６】そこで、Ｙステージ２０と各ベルト６２の
連結部に、Ｘステージ３０の変位に応じてベルト６２の
張力または有効長さを調節するためのアクチュエータ７
０を設けてある。アクチュエータ７０としては、図４〜
図６にそれぞれ示すようなベルト６２の張力を制御する
ためのベロフラム（空気バネ）７１、エアーシリンダ７
２、リニアモータ７３、あるいは図７に示すような、ベ
ルト６２の有効長さを変化させるための圧電素子７４等
を用いる。Ｙスライダ２１および２２を吊り下げるベル
ト６２それぞれのアクチュエータ７０の駆動量を、後述
するように、Ｘステージ３０の位置情報に基づいて個別
に制御することによって、各ベルト６２の張力または有
効長さを調節する。このようにして、Ｘステージ３０の
移動に伴なって発生する回転モーメントを打ち消す（補
償する）ことによって、Ｙステージ２０がＹガイド１１
に与える負荷を低減する。

【００２７】加えて、ベロフラム７１、エアーシリンダ
７２またはリニアモータ７３は、ベルト６２の剛性不足
によって発生する固有振動や、カウンタマス６１自体の
固有振動を吸収して減衰させる吸振効果を有する。すな
わち、アクチュエータ７０によって、ベルト６２からＹ
ステージ２０に伝播する振動を低減し、位置決め精度
や、位置決め制御系の周波数応答特性を大幅に向上でき
るという利点もある。

【００２８】Ｙガイド１１のガイド面１１ａとこれに対
向するＹステージ２０（Ｙスライダ２２）の間は、前述
のようにエアパッド２０ａによって非接触に保たれてい
る。Ｙステージ２０は、エアパッド２０ａに加えて磁気
パッド２０ｂを有する。これは、エアパッド２０ａと逆
向きの予圧を与えて、図２（ａ）に示す軸受剛性ｋ１を
得るためのものである。また、図３に示すように、Ｙガ
イド１１と平行して定盤１０の裏面側にカウンタマスヨ
ーガイド６４が配設されており、カウンタマスヨーガイ
ド６４は、カウンタマス６１の一端に設けられたカウン
タマスヨーガイド静圧軸受装置であるエアパッド６１ａ
および磁気パッド６１ｂに対向し、これらによって、カ
ウンタマス６１をＹ軸方向に非接触で案内する。カウン
タマス６１の磁気パッド６１ｂは、エアパッド６１ａと
逆向きの予圧を与えて、図２に示すようにＹステージ２
０側の軸受剛性ｋ１より大である軸受剛性ｋ２を得るよ
うに構成されている。このように、カウンタマスヨーガ
イド６４の軸受剛性ｋ２をＹガイド１１の軸受剛性ｋ１
より大きくするのは、Ｘステージ３０のＸ軸方向の移動
に伴なってＹステージ２０の重心位置が変化した場合に
発生する回転モーメントの影響を、カウンタマスヨーガ
イド６４で受けて、Ｙステージ２０にかかる回転モーメ
ントを小さくするためである。Ｘステージ３０のＹ軸方
向とＸ軸方向の位置は、それぞれ、Ｘステージ３０と一
体であるＹ測長用ミラー３０ａ、およびＸ測長用ミラー
３０ｂの反射光を受光する位置センサ３０ｃおよび３０
ｄによって計測される。

【００２９】次に、各アクチュエータ７０として、図４
に示すベロフラム７１を用いた場合について説明する。
ベロフラム７１は、給気口７１ａを備えたベローズ７１
ｂを有し、ベローズ７１ｂの上端は、Ｙステージ２０と
一体である第１のハウジング７１ｃに連結され、べロー
ズ７１ｂの下端は、ベルト６２の下端に結合された第２
のハウジング７１ｄに連結されている。給気口７１ａに
供給される空気の圧力を変えることによって、ベローズ
７１ｂ内の空気圧を変化させ、これによってベルト６２
の張力を変化させる。

【００３０】図８は、Ｘステージ３０のＸ軸方向の位置
情報に基づいてベローズ７１ｂの空気圧を制御する制御
系を示すブロック図である。Ｘリニアモータ５０の制御
を行なうサーボ系は、図示しないコンピュータから送ら
れる位置指令値と、位置センサ３０ｄからフィードバッ
クされるＸステージ３０のＸ軸方向の位置情報とに基づ
いてＸリニアモータ５０の駆動量を制御する。また、上
記の位置指令値は、ｋｐ変換されてべロフラム制御系の
圧力指令値とともに制御手段であるコントローラ７０ａ
に送信され、ベロフラム７１の給気口７１ａに接続され
たサーボバルブを調節してベローズ７１ｂ内の空気圧を
制御する。このように、Ｘステージ３０の位置指令値に
変換係数ｋｐを乗じてベロフラム制御系の圧力指令値に
加算することによって、ステージ可動部の重心位置が変
わるときに各ベロフラム７１内の空気圧を変化させ、各
ベルト６２の張力を調節する。このようにして各ベルト
６２の張力を個別に調節することによって、Ｘステージ
３０の移動によって発生する回転モーメントと逆向きの
回転モーメントを発生させ、Ｙガイド１１にかかる負荷
を低減する。

【００３１】このようなモーメント補正を行なうことに
よって、Ｙガイド１１にかかる負荷が大幅に低減される
ため、Ｙガイド１１を大型かつ高重量にすることなく、
ステージの動特性を大幅に向上させ、ステップ移動や位
置決めの高速化と高精度化に対応することができる。し
かし、このようにアクチュエータ７０によってＹステー
ジ２０の回転モーメントを補正し、かつベルト６２を介
してＹステージ２０に伝播する振動を低減しても、な
お、カウンタマス６１からＹステージ２０に伝播する振
動を完全に除去するのは難しい。このような振動は数Ｈ
ｚと低周波数ではあるが、位置決め精度をより一層向上
させかつ高速化を促進するためには無視することができ
ない。

【００３２】そこで、図３に示すように、カウンタマス
６１にカウンタマス測長用ミラー６１ｃと、そこからの
反射光を受光する位置センサ６１ｄを配置し、Ｙステー
ジ２０と逆向きに加速してカウンタマス６１の固有振動
を抑制するための第３の駆動手段である一対のリニアモ
ータ８０を設ける。両リニアモータ８０は、カウンタマ
ス６１の両端に配設され、それぞれ、Ｙステージ２０を
Ｙ軸方向に駆動するＹリニアモータ４０の裏側に位置す
る。各リニアモータ８０は、カウンタマス６１と一体で
あるリニアモータ可動子８１を有し、リニアモータ可動
子８１は、定盤１０の側縁に設けられたリニアモータ固
定子８２に沿って移動する。そして、リニアモータ固定
子８２に供給される電流を制御することによって、カウ
ンタマス６１のＹ軸方向の加速度が、Ｙリニアモータ４
０からＹステージ２０に与えられる加速度と逆向きで絶
対値が同じになるように調節し、さらに滑車６３の慣性
モーメントに比例した値とステージの加速度指令値を乗
算した値が、カウンタマス６１の制御系にフィードフォ
ワード制御される制御系が設けてある。この、カウンタ
マス６１を駆動するリニアモータ８０の制御系について
は図９のブロック図に基づいて後述する。

【００３３】これによれば、ベルト６２を含むカウンタ
マス機構６０からＹステージ２０に伝播する振動をアク
チュエータ７０によって減衰させ、かつ、カウンタマス
６１の固有振動自体を低減することができる。したがっ
て、Ｙステージ２０の制御系の外乱を極めて効果的に除
去し、より一層の位置決め精度の向上と位置決めの高速
化に貢献することができる。そして、このように小型か
つ高性能で高速化に適したステージ装置を用いることに
よって、半導体デバイス等を製造するための露光装置の
小型化および高性能化と生産性の向上に大きく貢献する
ことができる。

【００３４】各アクチュエータ７０として、ベロフラム
７１の替わりに図５に示すエアーシリンダ７２を用いた
場合は、以下の通りである。給気口７２ａを備えたシリ
ンダ７２ｂはＹステージ２０と一体であり、ベルト６２
の下端にはピストン７２ｃが連結されている。給気口７
２ａに供給される空気の圧力を変えることによって、ベ
ルト６２の張力を変化させる。シリンダ７２ｂの空気圧
を制御する制御系は図８と同様である。

【００３５】各アクチュエータ７０として、図６に示す
リニアモータ７３を用いた場合は、以下の通りである。
リニアモータ７３のコイル７３ａはＹステージ２０と一
体であり、ベルト６２の下端には駆動用のマグネット７
３ｂが連結されている。コイル７３ａに供給される電流
を変えることによって、ベルト６２の張力を変化させ
る。コイル７３ａに供給される電流を制御する制御系は
図８と同様である。

【００３６】各アクチュエータ７０として、図７に示す
圧電素子７４を用いた場合は、以下の通りである。圧電
素子７４の上端を支持するハウジング７４ａはＹステー
ジ２０と一体であり、ベルト６２の下端には圧電素子７
４の下端を支持するハウジング７４ｂが連結されてい
る。圧電素子７４の電圧を変えることによって、その厚
さを変化させ、ベルト６２の有効長さを変化させる。圧
電素子７４の電圧を制御する制御系は図８と同様であ
る。

【００３７】図９は、カウンタマス６１およびＹステー
ジ２０の制御系を示す。同図に示すように、Ｙリニアモ
ータ４０の制御を行なうサーボ系は、図示しないコンピ
ュータから送られる位置指令値Ａと、位置センサ３０ｃ
からフィードバックされるＹステージ２０のＹ軸方向の
位置情報Ｂとに基づいてＹリニアモータ４０の駆動量を
制御する。カウンタマス６１の制御系も同様に位置セン
サ６１ｃの情報に基づいて、Ｙステージ２０についての
指令値Ａに同期して制御される。その際、位置指令値Ａ
を２回微分（ｓ＾２）した加速度指令値と、滑車の慣性
モーメントに比例した値（Ｋｍ）７０ｂとを乗算器７０
ｃにより乗算し、その値をカウンタマス６１の制御系に
フィードフォワードして制御する。このような簡単な制
御系を付加するだけで、滑車６３の慣性モーメントによ
る応答遅れの影響を除去して、Ｙステージ２０とカウン
タマス６１の駆動量を同期的に制御することができる。

【００３８】図１０は、第２の実施例を示す。この例
は、図１のものにおいて、ベルト６２とＹステージ２０
の連結部にアクチュエータ７０を設ける代わりに、定盤
１０の上端に配設された滑車６３の軸受部（支持部）に
アクチュエータ９０を設けたものである。アクチュエー
タ９０は、図１１に示すように、滑車６３を回転支持す
るころがり軸受６３ａを載置した軸受ベース６３ｂと定
盤１０との間に配設されたベロフラム９１により構成さ
れる。ベロフラム９１は、内部構成が図４のべロフラム
７１と同様であり、図８と同様の制御系によって制御さ
れる。

【００３９】ベロフラム９１の替わりに、図５〜図７と
同様のエアーシリンダ、リニアモータ、圧電素子等を用
いてもよい。定盤１０、Ｙガイド１１、Ｙステージ２
０、Ｘステージ３０、Ｙリニアモータ４０、Ｘリニアモ
ータ５０、カウンタマス機構６０等の構成や作用は第１
実施例の場合と同様である。第１実施例と同様の要素に
ついては同一符号を付してあり、説明は省略する。

【００４０】本実施例のように、ベルト６２の張力や有
効長さを調節するアクチュエータ９０を滑車６３の支持
部に用いることによっても、また、同様のアクチュエー
タを定盤１０の裏側のベルト１０とカウンタマス６１の
連結部に設けることによっても、第１実施例の場合と同
様の回転モーメントの補償を効果的に行なうことができ
ることは言うまでもない。

【００４１】次に、本発明によるステージ装置を用いた
Ｘ線露光装置の露光光学系について説明する。この露光
光学系においては、図１２に示すように、Ｘ線源である
ＳＲ発生装置（荷電粒子蓄積リング）１から放射された
Ｘ線であるＳＲ光（荷電粒子蓄積リング放射光）はシー
トビーム状であるため、発光点から所定の距離に設置さ
れたミラー２によってＹ軸方向に走査される。ミラー２
は１枚に限らず、複数枚のミラーを用いてもよい。ミラ
ー２によって反射されたＳＲ光は、Ｘ線透過膜上にＸ線
吸収体からなるパターンが形成されたマスク等の原版Ｍ
を透過し、感光材としてのレジストが塗布されたウエハ
Ｗに照射される。ウエハＷは、前述のステージ装置上の
ウエハチャック（ワークステージ）に保持され、ステー
ジ装置によってステップ移動および位置決めが行なわれ
る。

【００４２】原版Ｍの上流側には露光時間を制御するた
めのシャッタ４が配設され、シャッタ４の駆動装置４ａ
はシャッタコントローラ４ｂによって制御される。ミラ
ー２とシャッタ４の間には図示しないベリリウム膜が設
けられており、ミラー２側は超高真空、シャッタ４側は
ヘリウムガスの減圧雰囲気に制御される。

【００４３】次に、上記説明した露光装置を利用した半
導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。図１３は
半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ある
いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを示す。ステ
ップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行
なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パタ
ーンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ
５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４において作製
されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、
アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッ
ケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステッ
プ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイ
スの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出
荷（ステップ７）される。

【００４４】図１４は上記ウエハプロセス（ステップ
４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）では
ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）で
はウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極
形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ス
テップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち
込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光
剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した
露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付
露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを
現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレ
ジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成され
る。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難し
かった高集積度の半導体デバイスを製造することができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明した実施形態のステージ装置に
よれば、滑車の慣性モーメントに比例した値と位置指令
値に対応する加速度指令値とを乗算した値をフィードフ
ォワード信号として用いて第３駆動手段によるカウンタ
マスへの駆動力を制御するようにしたため、ワークステ
ージが駆動される時、滑車の慣性モーメントの影響を打
ち消すようにワークステージの駆動に適合させてカウン
タマスを駆動することができる。したがって、剛性の弱
い連結部材を含む自重補償機構による外乱を除去して、
カウンタマスの振動がステージに伝播して動特性等が悪
化するのを防ぎ、より一層位置決め精度を向上させ、高
速化を促進することができる。また、このステージ装置
を露光装置に用いることによって、半導体デバイス等の
高精細化や低価格化を大幅に促進することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係るステージ装置を
示す斜視図である。

【図２】 図１の装置におけるＹガイド等の軸受剛性を
説明するための図、およびＹガイドの断面を示す図であ
る。

【図３】 図１の装置を裏側からみた斜視図である。

【図４】 図１の装置におけるアクチュエータとして用
いるベロフラムの構成を示す断面図である。

【図５】 図１の装置におけるアクチュエータとして用
いることができるエアシリンダの構成を示す断面図であ
る。

【図６】 図１の装置におけるアクチュエータとして用
いることができるリニアモータの構成を示す断面図であ
る。

【図７】 図１の装置におけるアクチュエータとして用
いることができる圧電素子を示す断面図である。

【図８】 図１の装置におけるアクチュエータの制御系
を示すブロック図である。

【図９】 図１の装置におけるカウンタマスおよびワー
クステージを駆動する制御系を示すブロック図である。

【図１０】 第２の実施例を示す斜視図である。

【図１１】 図１０の実施例におけるアクチュエータの
構成を示す断面図である。

【図１２】 本発明のステージ装置が使用できるＸ線露
光装置を示す図である。

【図１３】 本発明の露光装置が使用できる半導体製造
工程を示すフローチャートである。

【図１４】 図１３のウエハプロセスの詳細を示すフロ
ーチャートである。

【図１５】 従来例に係る縦型ステージを示す側面図で
ある。

【図１６】 図１５の装置の立面図である。

【符号の説明】

１：ＳＲ発生装置、２：ミラー、３：ウエハチャック、
１０：定盤、１１：Ｙガイド、２０：Ｙステージ、２
３：連結板、３０：Ｘステージ、４０：Ｙリニアモー
タ、５０：Ｘリニアモータ、６０：カウンタマス機構、
６１：カウンタマス、６２：ベルト、６３：滑車、７
０，９０：アクチュエータ、７０ａ：コントローラ、７
０ｂ：滑車の慣性モーメントに比例した値、７０ｃ：乗
算器、７１，９１：ベロフラム、７２：エアーシリン
ダ、７３，８０：リニアモータ、７４：圧電素子、８
１：リニアモータ可動子、８２：リニアモータ固定子、
Ｍ：原版、Ｗ：ウエハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５Ｌ Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｇ１２Ｂ 5/00 Ｔ Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５３１Ａ Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB05 CB13 CC11 2H097 CA15 KA28 LA10 5F031 CA02 HA58 LA02 LA08 LA13 MA27 5F046 CC01 CC19 GA04 GA11 5H303 AA06 BB02 BB09 BB12 CC01 CC04 CC08 DD04 DD10 DD19 DD28 EE03 EE07 FF06 GG13 HH02 KK07 KK17 KK27 KK28 KK33 MM05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ鉛直な基準面に沿って２次元的に移
   動自在なワークステージと、このワークステージをほぼ
   鉛直な第１の方向に移動させる第１の駆動機構と、前記
   ワークステージを第２の方向に移動させる第２の駆動機
   構と、前記ワークステージの重さとバランスするカウン
   タマスと、このカウンタマスを前記ワークステージに連
   結している連結部材を巻回支持する滑車と、位置指令値
   に基づいて前記第１駆動機構により前記ワークステージ
   の位置を制御するステージ制御手段とを備え、前記カウ
   ンタマスに対してほぼ鉛直な方向に沿った駆動力を付与
   する第３の駆動機構と、前記滑車の慣性モーメントに対
   応する値と前記位置指令値に対応する加速度指令値とに
   基づくフィードフォワード信号を用いて前記カウンタマ
   スに付与する駆動力を制御するカウンタマス制御手段と
   を具備することを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 前記フィードフォーワード信号は、前記
   滑車の慣性モーメントに比例する値と前記加速度指令値
   とを乗算した値に基づくことを特徴とする請求項１に記
   載のステージ装置。
3. 【請求項３】 前記カウンタマス制御手段は、前記第３
   駆動機構を、前記位置指令値に同期して駆動するもので
   あることを特徴とする請求項１または２に記載のステー
   ジ装置。
4. 【請求項４】 前記第１および第３駆動機構はリニアモ
   ータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１
   項に記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記ワークステージを前記基準面に対し
   て非接触に保つ静圧軸受装置が設けられていることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のステージ
   装置。
6. 【請求項６】 前記ワークステージを前記第１方向に案
   内するヨーガイド、および前記ワークステージを前記ヨ
   ーガイドに対して非接触に保つヨーガイド静圧軸受装置
   が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れか１項に記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 前記カウンタマスを前記第１方向に案内
   するカウンタマスヨーガイド、および前記カウンタマス
   を前記カウンタマスヨーガイドに対して非接触に保つカ
   ウンタマスヨーガイド静圧軸受装置が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のス
   テージ装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかのステージ装置
   と、これによって保持された被露光物を露光する露光手
   段とを具備することを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 露光光がＸ線であることを特徴とする請
   求項８に記載の露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または９の露光装置によって
    基板を露光する工程を有することを特徴とするデバイス
    製造方法。