JP2002151380A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・軽量で真空中でも使用できるステージ
装置を提供する。 【解決手段】 ステージ装置１は、ある間隔を隔てて対
向する２つのガイド平面を有する底板（ガイド板）３、
天板（ガイド板）１１と、２つのガイド平面の間に挟み
込まれて摺動する移動テーブル２０とを具備している。
移動テーブル２０の前方には、２つのマスクを搭載でき
る試料台２１が設けられている。移動テーブル２０に
は、上下面にエアパッド４１、５１が形成されており、
ガイド平面内を運動可能となっている。移動テーブル２
０には、３つのリニアモータ２７ａ、２７ｂ、３３が設
けられており、ガイド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）
及びガイド平面に直交する軸の周り（θ方向）に運動可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、荷電粒子ビーム露
光装置等の精密装置に用いられる精密移動・位置決め用
ステージ装置に関する。特には、小型・軽量で真空中で
も使用できるステージ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、精密移動・位置決め用のステージ装置としては、様
々な形態のものが開発されている。

【０００３】特開昭６２−１８２６９２には、ボックス
型のエアベアリング（気体軸受）を有する２軸エアステ
ージ装置が開示されている。図７は、特開昭６２−１８
２６９２に開示されたステージ装置１４０を示す斜視図
である。このステージ装置１４０は定盤１４１を備え
る。定盤１４１上には、２つのボックス型をしたベース
ガイド１４２が載置されている。ベースガイド１４２の
内面には、永久磁石板が貼着されており、モータヨーク
１４２ａを形成している。２つのベースガイド１４２の
上部には、各々ボックス型をしたコイルボビン１４３が
嵌合されている。これらのモータヨーク１４２ａとコイ
ルボビン１４３はリニアモータを構成しており、Ｘ方向
に移動できる。

【０００４】２つのコイルボビン１４３の間には、ボッ
クス型をした可動ガイド１４４が掛け渡されている。可
動ガイド１４４の内面には、永久磁石板が貼着されてお
り、モータヨーク１４４ａを形成している。可動ガイド
１４４の上部には、ボックス型をしたコイルボビン１４
５が嵌合されている。これらのモータヨーク１４４ａと
コイルボビン１４５はリニアモータを構成しており、Ｙ
方向に移動できる。なお、コイルボビン１４５上には、
ウェハ等を載置するステージ１４６が設置されている。

【０００５】このステージ装置１４０のコイルボビン１
４３、１４５の内側の各面には、それぞれモータヨーク
１４２ａ、１４４ａに対向した位置に空気噴出し孔（図
示せず）が設けられている。空気噴出し孔からコイルボ
ビン１４３、１４５とモータヨーク１４２ａ、１４４ａ
の隙間に空気を噴出させることにより、空気軸受を構成
している。

【０００６】このステージ装置１４０は、ガイドに沿っ
て動く１つの軸（ベースガイド１４２及びコイルボビン
１４３）が在り、その軸上にもう１つの軸（可動ガイド
１４４及びコイルボビン１４５）を積み重ねた構造にな
っている。つまり、一方の可動軸の上部に他方の可動軸
を積み重ねるいわゆる積み重ね構造であり、下側の可動
軸が大型になってしまうという問題点がある。また、空
気軸受から噴出した空気を回収する手段がないため真空
中では使用できない。

【０００７】ＷＯ９９／６６２２１には、移動体側にエ
アベアリングのパッドを設けた一軸の真空エアステージ
装置が開示されている。図８は、ＷＯ９９／６６２２１
に開示されたステージ装置を示す断面図である。図９
は、同ステージ装置のエアベアリングの構成を示す分解
斜視図である。このステージ装置１５０は定盤等の設置
面Ｇ上に搭載されている。ステージ装置１５０の左右に
は、固定部材１５５を介して、コの字型をした２つの可
動軸固定部１５２が対向するように設置されている。２
つの可動軸固定部１５２には、可動軸１５３がある隙間
を持って嵌合されている。詳しくは後述するように、可
動軸固定部１５２と可動軸１５３とはエアベアリングを
構成している。可動軸１５３の上部には、ステージ１６
１が設けられており、ウェハ１６３等が載置される。

【０００８】可動軸１５３の下部には、下向きに凸型を
した可動子１５６が設けられている。一方、設置面Ｇ上
のステージ装置１５０の中央部には、断面が凹型をした
固定子１５７が配置されている。可動子１５６と固定子
１５７とは、ある隙間を持って嵌合されており、リニア
モータを形成している。可動子１５３は、図８の紙面の
垂直方向（Ｙ方向）に移動可能である。

【０００９】ここで、エアベアリングの構成について図
９を参照しつつ説明する。図９には、図８のステージ装
置のエアベアリングの一部が示されている。エアベアリ
ングは、ステージ装置に固定されている固定部１５２
と、その間を摺動する可動部１５３からなる。固定部１
５２は、さらに、固定部上面１５２ａ、固定部側面１５
２ｂ、固定部下面１５２ｃとに分割されている。図９に
おいては、固定部１５２ａと１５２ｂは、破線で示した
部分から開いた形で示してある。

【００１０】可動部１５３の上面と側面には、多孔性の
部材からなるエアパッド１５３ａが、それぞれ２つずつ
設けられている。エアパッド１５３ａには、チューブ１
５３ｂを介して気体供給源１５８から気体が供給され
る。２つのエアパッド１５３ａの周りには、ガードリン
グ１５３ｃが形成されている。固定部上面１５２ａと固
定部側面１５２ｂには、ガードリング１５３ｃに対向す
る位置に排気口１５４ａが設けられている。排気口１５
４ａには、金属製の配管１５４ｂを介してロータリー排
気ポンプ１５９が接続されている。同ポンプ１５９によ
り、エアパッド１５３ａから噴出した気体を排気する。

【００１１】可動部１５３は、図中に示すＹ方向に移動
する。このときのガードリング１５３ｃの移動範囲の両
端の位置が固定部側面１５２ｂに破線で示されている。
図から分るように、ガードリング１５３ｃの移動範囲の
両端の位置は常に排気口１５４ａと交わりながら動くの
で、エアパッド１５３ａから噴出した気体は外部にほと
んど洩れることなく排気される。

【００１２】このＷＯ９９／６６２２１に開示されてい
るステージ装置は、真空中で使用することができる。し
かし、同装置は一軸ステージであって、２軸ステージ装
置に適用するには、この一軸ステージ装置を二段に積み
重ねる必要があり、装置が大型になってしまう。また、
エアパッド１５３ａは、可動部１５３の上面と側面にそ
れぞれ２つずつ設けられている。そのため、２軸ステー
ジ装置に適用するとエアパッドの数が多くなり、真空中
へのリークが相当な量となる。

【００１３】特開平９−３４１３５には、空気軸受とバ
キュームパッドを利用してテーブルにＺ方向の与圧を与
えるタイプのステージ装置が開示されている。図１０
は、特開平９−３４１３５に開示されたステージ装置を
示す斜視図である。図１１は、同ステージ装置の平面図
である。このステージ装置１７０の下部には、定盤１７
１が示されている。定盤１７１上の各辺の端部には、Ｙ
方向に延びる第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂ及びＸ
方向に延びる第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂが設置
されている。第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂの下部
には、それぞれ固定子（永久磁石）１７６ａ、１７６ｂ
が配置されている。第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂ
の上部には、それぞれ固定子（永久磁石）１７７ａ、１
７７ｂが配置されている。

【００１４】第１案内ガイド１７３ａ、１７３ｂの間に
は、Ｙ軸方向に移動するＹ案内ビーム１７９が配置され
ている。Ｙ案内ビーム１７９の両端部にはリニアモータ
コイル（図示せず）が設けられており、同コイルと固定
子１７６ａ、１７６ｂとでリニアモータを構成してい
る。第２案内ガイド１７４ａ、１７４ｂの間には、Ｘ軸
方向に移動するＸ案内ビーム１７８が配置されている。
Ｘ案内ビーム１７８の両端部にはリニアモータコイル
（図示せず）が設けられており、同コイルと固定子１７
７ａ、１７７ｂとでリニアモータを構成している。案内
ビーム１７８、１７９上には、ステージ１８１が載置さ
れている。ステージ１８１には、ウェハ等を吸着固定す
る静電チャック等が設けられている。

【００１５】図１１に示すように、Ｘ案内ビーム１７８
の下には、空気軸受１８３ａ、１８３ｂ、１８３ｃ、１
８３ｄが設けられている。これらの空気軸受の作用によ
り、Ｘ案内ビーム１７８は、定盤１７１の面に接触しな
いように案内され、低摩擦でＸ方向に摺動する。Ｙ案内
ビーム１７９の下にも、空気軸受１８４ａ、１８４ｂ、
１８４ｃ、１８４ｄが設けられている。また、定盤１７
１の中央には、空気軸受１８４ｅが設けられており、Ｙ
案内ビーム１７９の中央部の荷重を定盤１７１で支える
ので、Ｙ案内ビーム１７９の剛性を低くすることができ
る。ステージ１８１の下にも、３つの空気軸受１８５
ａ、１８５ｂ、１８５ｃが設けられている。これらの軸
受の作用により、ステージ１８１にかかる荷重がダイレ
クトに定盤１７１で支えられるのでステージの剛性が高
くなっている。

【００１６】このステージ装置は、定盤に設けられた空
気軸受及びバキュームパッドを利用して移動テーブルに
Ｚ方向の与圧を与えたものである。この装置では、移動
テーブル等の重量を定盤で受けることができるとともに
与圧のメカニズムもシンプルであるので、特開昭６２−
１８２６９２等に開示されたステージ装置に比べて装置
の軽量化が可能である。しかし、このステージ装置は、
真空中ではバキュームによる与圧がかけられない。バキ
ュームの替りに磁石吸引力による与圧をかけることも考
えられるが、磁場変動を嫌う荷電粒子線露光装置には使
用しにくい。

【００１７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、小型・軽量で真空中でも使用できるス
テージ装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のステージ装置は、 ある間隔を隔てて対向
する２つのガイド平面を有するガイド板と、 前記２つ
のガイド平面の間に挟み込まれて摺動する移動テーブル
と、 を具備するステージ装置であって； 前記移動テ
ーブルが、前記ガイド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）
及び前記ガイド平面に直交する軸の周り（θ方向）に運
動可能であることを特徴とする。本発明のステージ装置
は、ガイド軸の積み重ね構造を避けることができるとと
もに、２つのガイド平面間で移動テーブルを与圧でき
る。

【００１９】上記ステージ装置においては、 前記移動
テーブルと前記ガイド平面との間に設けられた気体軸受
をさらに具備し、該気体軸受の気体噴出し部（エアパッ
ド）を前記移動テーブルに付設することができる。気体
軸受により、移動テーブルがガイド平面内を低摩擦でス
ムーズに移動することができる。なお、エアパッドの数
は、最小で、移動テーブル１台に上下３個ずつ計６個で
済む。

【００２０】上記ステージ装置においては、 前記エア
パッドの周りに排気溝（ガードリング）が形成されてい
ることが好ましい。これにより、エアパッドから噴出さ
れた気体のほとんどをウェハチャンバ等の真空容器内に
逃すことなく排気できる。

【００２１】上記ステージ装置においては、 前記ガイ
ド板側に、前記ガードリングと連通する排気通路が形成
されていることが好ましい。一般的に、真空排気用の配
管は、コンダクタンスを大きくとる必要があるため太く
なる。そこで、ガイド板側に排気通路を設けることによ
り、真空排気用の太い配管（ホース等）を移動テーブル
に引き回す必要がなくなり、移動テーブルを小型にでき
る。また、ホース等の変形抵抗が移動テーブルにかから
ないので、移動テーブルを高精度・高速で位置制御でき
る。

【００２２】上記ステージ装置においては、 前記移動
テーブルが運動した際に、前記ガードリングに囲われた
領域が前記ガイド板に形成された排気通路を外れないよ
うに、前記ガードリングが前記移動テーブルの可動範囲
に亘り広く形成されていることが好ましい。これによ
り、移動テーブルがＸ−Ｙ平面内を移動しても排気通路
がガードリングの範囲を外れないので、エアパッドから
噴出された気体をウェハチャンバ等の真空容器内に逃す
ことなく回収できる。

【００２３】上記ステージ装置においては、 前記２つ
のガイド板の一方に低真空排気通路、他方に高真空排気
通路が形成されており、 前記移動テーブルの上下面の
それぞれに低真空排気用ガードリング及び高真空排気用
ガードリングが形成されているとともに、該テーブルの
上下面に形成された低真空排気用ガードリング同士、及
び、高真空排気用ガードリング同士を連通させる連通孔
を形成することもできる。これにより、上下のガイド板
の両方に低真空排気と高真空排気用の太い配管を２つず
つ設ける必要がないため、装置を小型化できる。

【００２４】上記ステージ装置においては、 前記２つ
のガイド板の各々に低真空排気通路及び高真空排気通路
が形成されており、 また、前記移動テーブルの上下面
の各々に低真空排気用ガードリング及び高真空排気用ガ
ードリングを形成することもできる。これにより、前記
ステージ装置の連通孔を設ける必要がないので、移動テ
ーブルの形状をシンプルにでき、特に、Ｘ方向のストロ
ークが小さいステージ装置に有用である。

【００２５】前記ステージ装置においては、 前記移動
テーブルを駆動する複数のリニアモータを備え、該リニ
アモータの移動子が前記ガイド平面に沿って運動可能で
あることが好ましい。

【００２６】上記ステージ装置においては、 前記移動
テーブルに貫通孔が設けられており、該貫通孔内に、前
記複数のリニアモータの内の一以上を配置することもで
きる。これにより、移動テーブルの重心を駆動すること
ができ、移動テーブルの移動・位置決めを高精度・高速
に制御できる。

【００２７】上記ステージ装置においては、 前記複数
のリニアモータの内の一以上を前記２つのガイド板の外
部に配置することもできる。

【００２８】本発明の露光装置は、 感応基板上にパタ
ーンを転写する露光装置であって、上記いずれかの態様
のステージ装置を備えることを特徴とする。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。まず、図６を参照しつつ本発明の実施の形態に係る
ステージ装置を搭載できる荷電粒子ビーム（電子線）露
光装置について説明する。図６には、電子線露光装置１
００が模式的に示されている。電子線露光装置１００の
上部には、光学鏡筒１０１が示されている。光学鏡筒１
０１の図の右側には、真空ポンプ１０２が設置されてお
り、光学鏡筒１０１内を真空に保っている。

【００３０】光学鏡筒１０１の上部には、電子銃１０３
が配置されており、下方に向けて電子線を放射する。電
子銃１０３の下方には、順にコンデンサレンズ１０４、
電子線偏向器１０５、マスクＭが配置されている。電子
銃１０３から放射された電子線は、コンデンサレンズ１
０４によって収束される。続いて、偏向器１０５により
図の横方向に順次走査され、光学系の視野内にあるマス
クＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。

【００３１】マスクＭは、マスクステージ１１１の上部
に設けられたチャック１１０に静電吸着等により固定さ
れている。マスクステージ１１１は、定盤１１６に載置
されている。

【００３２】マスクステージ１１１には、図の左方に示
す駆動装置１１２が接続されている。駆動装置１１２
は、ドライバ１１４を介して、制御装置１１５に接続さ
れている。また、マスクステージ１１１の図の右方には
レーザ干渉計１１３が設置されている。レーザ干渉計１
１３は、制御装置１１５に接続されている。レーザ干渉
計１１３で計測されたマスクステージ１１１の正確な位
置情報が制御装置１１５に入力される。それに基づき、
制御装置１１５からドライバ１１４に指令が送出され、
駆動装置１１２が駆動される。このようにして、マスク
ステージ１１１の位置をリアルタイムで正確にフィード
バック制御することができる。

【００３３】定盤１１６の下方には、ウェハチャンバ１
２１が示されている。ウェハチャンバ１２１の図の右側
には、真空ポンプ１２２が設置されており、ウェハチャ
ンバ１２１内を真空に保っている。ウェハチャンバ１２
１内には、上方からコンデンサレンズ１２４、偏向器１
２５、ウェハWが配置されている。

【００３４】マスクＭを通過した電子線は、コンデンサ
レンズ１２４により収束される。コンデンサレンズ１２
４を通過した電子線は、偏向器１２５により偏向され、
ウェハW上の所定の位置にマスクＭの像が結像される。

【００３５】ウェハWは、ウェハステージ１３１の上部
に設けられたチャック１３０に静電吸着等により固定さ
れている。ウェハステージ１３１は、定盤１３６に載置
されている。ウェハステージ１３１には、図の左方に示
したように駆動装置１３２が接続されている。駆動装置
１３２は、ドライバ１３４を介して、制御装置１１５に
接続されている。また、ウェハステージ１３１の図の右
方にはレーザ干渉計１３３が設置されている。レーザ干
渉計１３３は、制御装置１１５に接続されている。レー
ザ干渉計１３３で計測されたウェハステージ１３１の正
確な位置情報が制御装置１１５に入力される。それに基
づき、制御装置１１５からドライバ１３４に指令が送出
され、駆動装置１３２が駆動される。このようにして、
ウェハステージ１３１の位置をリアルタイムで正確にフ
ィードバック制御することができる。

【００３６】次に、本発明の第１の実施の形態に係るス
テージ装置について説明する。図１は、本発明の第１の
実施の形態に係るステージ装置の全体構成を示す透視斜
視図である。図２は、同ステージ装置の側面断面図であ
る。図３は、同ステージ装置の図２におけるＡ−Ａ及び
Ｂ−Ｂ面の断面図である。以下、図の説明において、ス
テージ装置の前方とは図１、図２、図３のＸ軸の正方向
を指し、後方とは図１、図２、図３のＸ軸の負方向を指
し、左方とは図１、図３のＹ軸の正方向を指し、右方と
は図１、図３のＹ軸の負方向を指す。また、ステージ装
置の上方とはＺ軸の正方向を指し、下方とはＺ軸の負方
向を指す。

【００３７】各図には、本発明の第１の実施の形態に係
るステージ装置１が示されている。ステージ装置１は、
図６におけるマスクステージ１１１にあたる。ステージ
装置１は、ある間隔を隔てて対向する２つのガイド平面
を有するガイド板である底板３、天板１１と、その間に
挟み込まれて摺動する移動テーブル２０とを具備してい
る。移動テーブル２０の前側には、２つのマスクを搭載
できる試料台２１が設けられている。移動テーブル２０
には、上下面にエアパッド４１、５１が形成されてお
り、ガイド平面内を運動可能となっている。移動テーブ
ル２０には、３つのリニアモータコイル２７ａ、２７
ｂ、３３が設けられており、ガイド平面の２方向（Ｘ方
向、Ｙ方向）及びガイド平面に直交する軸の周り（θ方
向）に運動可能である。

【００３８】次に各部の詳細を説明する。ステージ装置
１の下部には、底板３がＸＹ平面に広がるように設けら
れている。底板３は、平面形状が長方形で、ある厚さを
有する平板状の部材である。底板３の上面は、移動テー
ブルをガイドするガイド面となっている。底板３の中央
部には、図２、図３に示すように、長方形をした低真空
排気通路４が底板３を貫通するように設けられている。
なお、図示はしていないが、底板３の低真空排気通路４
には、真空用の太い配管が接続されている。

【００３９】底板３の上方には、長方形のプレート５が
載置されている。プレート５上には、図１に示すように
２つのマグネット（永久磁石）７ａ、７ｂが左右方向に
ある間隔を設けて並べて配置されている。マグネット７
ａ、７ｂは、平たいコの字型をした長方形をしており、
前方にその開口側が向けて固定されている。

【００４０】底板３上のマグネット７ａ、７ｂの間に
は、柱９ａが立設されている。底板３の前方の左右の角
には、それぞれＬ字型の柱９ｄ、９ｃが設けられてい
る。また、底板３上の９ｃの後方には、Ｌ字型の柱９ｂ
が設けられている。さらに、底板３上の９ｄの後方に
は、Ｌ字型の柱９ｅが設けられている。これら５本の柱
９ａ〜９ｅの上には、天板１１が載置されている。図１
においては、天板１１は、下部の構成が良くわかるよう
に透過された形で図示されている。天板１１の中央部に
は、図２、図３にも示すように、長方形の高真空排気通
路１２が天板１１を貫通するように設けられている。な
お、図示はしていないが、天板１１の高真空排気通路１
２には、真空排気用の太い配管が接続されている。

【００４１】柱９ｂと柱９ｃの間には、Ｌ字型をしたマ
グネットサポート１３ａが立設されている。また、柱９
ｄ、９ｅの間には、Ｌ字型をしたマグネットサポート１
３ｂが立設されている。両マグネットサポート１３ａと
１３ｂの間には、左右方向に長いマグネット（永久磁
石）１５が両サポート間を掛け渡すように取り付けられ
ている。マグネットサポート１３ａ、１３ｂとマグネッ
ト１５は、底板３上で、門型を形成している。マグネッ
ト１５は、ＺＸ断面において平たいコの字型をしており
後方にその開口側が向けられている。

【００４２】ステージ装置１内の底板３と天板１１の間
には、移動テーブル２０が配置されている。移動テーブ
ル２０の前方には、片持支持により試料台２１が設けら
れている。試料台２１は、ステージ装置１の前方へ飛び
出しており、電子線がステージ装置１の天板１１等に遮
られないようになっている。試料台２１には、２つのマ
スクを載せられるように２つの円形の孔２１ａ、２１ｂ
が形成されている。試料台の前面２１ｃと側面２１ｄ
は、高精度に研磨されており、図６に示したレーザ干渉
計１１３等の反射面として利用される。なお、この実施
の形態においては、試料台が移動テーブルの前方に１つ
だけ配置されているが、移動テーブルの側方に１つずつ
配置したりすることもできる。また、本発明のステージ
装置は、マスクステージについて説明するが、この他に
も例えばウェハステージ等に利用することもできる。

【００４３】試料台２１の後方には、ジョイント２３を
介して、直方体のボックス部３０が接続されている。ジ
ョイント２３は、セラミックや金属等からなる断面台形
の棒状部材であって、試料台２１とボックス部３０の間
の配線の収納及び断熱の役割を果たす。ボックス部３０
は、左右方向に開口部のある中空の箱体である。図２に
示すように、ボックス部３０の内部の後方の側壁には、
長方形の平板状をしたＹコイルジョイント３１が設けら
れている。Ｙコイルジョイント３１の先には、長方形の
Ｙモータコイル３３が設けられている。Ｙモータコイル
３３が、図１に示したマグネット１５のコの字の中にＺ
方向にある隙間を持って嵌め込まれている。Ｙモータコ
イル３３とマグネット１５とでＹ方向に駆動するリニア
モータを形成する。そして、Ｙモータコイル３３の端面
とマグネット１５のコの字の奥の面との間は、Ｘ方向に
ある隙間３５を持って配置されている。この隙間３５の
分だけ移動テーブル２０はＸ方向にも動くことができ
る。また、移動テーブル２０の中心部にＹ方向の駆動を
行うリニアモータを配しているので、移動テーブル２０
の重心部に駆動力を与えることができ、高精度・高速に
位置制御ができる。

【００４４】ボックス３０の後方側面の左右の角部に
は、図２、３に示すように、長方形の平板状をしたＸコ
イルジョイント２５ａ、２５ｂが設けられている。Ｘコ
イルジョイント２５ａ、２５ｂの先には、長方形のＸモ
ータコイル２７ａ、２７ｂが設けられている。Ｘモータ
コイル２７ａ、２７ｂが、図１に示したマグネット７
ａ、７ｂのコの字の中にＺ方向にある隙間を持って嵌め
込まれている。Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂとマグネ
ット７ａ、７ｂとでＸ方向に駆動するリニアモータを形
成する。そして、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂの端面
とマグネット１５のコの字の奥の面との間は、Ｘ方向に
ある隙間２９を持って配置されている。この隙間２９の
分だけ移動テーブル２０はＸ方向にも動くことができ
る。また、マグネット７ａ、７ｂは、Ｘモータコイル２
７ａ、２７ｂに対して、Ｙ方向に十分な広さを有してい
るので、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂはＹ方向にも自
由度を持っている。

【００４５】以上のように、Ｙモータコイル３３とＸモ
ータコイル２７ａ、２７ｂの駆動により、ステージ装置
１のＸ−Ｙ駆動を行うことができる。さらに、本発明に
おいては、Ｘモータコイルを２つ配置したことにより、
左右の推力バランスを変えることにより、回転（θ方
向）運動が可能である。また、Ｙモータコイル３３でＹ
方向の駆動を行う際にも、Ｘモータコイル２７ａ、２７
ｂの推力バランスを調整することにより、ブレ等の少な
い正確な駆動を行うことができる。

【００４６】図２、３を参照しつつボックス部３０に形
成された気体軸受について説明する。図３の上部には図
２のステージ装置のＡ−Ａ断面図が示されており、下部
には図２のステージ装置のＢ−Ｂ断面図が示されてい
る。ボックス部３０の上面の４隅には、長方形をした４
つのエアパッド４１が形成されている。ただし、図２、
図３には、前方と後方の２箇所のエアパッド４１のみが
示されている。エアパッド４１は、多孔性の部材からな
り、その孔から気体を噴出させて摺動面に圧力をかけて
ある隙間を保持することにより、気体軸受として機能す
る。各エアパッド４１の外周には、大気開放を行うガー
ドリング４２が形成されている。

【００４７】ガードリング４２の外周には、低真空排気
を行うＬＶ（Low Vacuum）ガードリング４３が形成され
ている。各ＬＶガードリング４３の一部はボックス部３
０のＹ方向に延びており、そこに、ボックス部３０を上
下に貫通する連通孔４４が６つずつ計２４個設けられて
いる。ＬＶガードリング４３の外周には、高真空排気を
行うＨＶ（High Vacuum）ガードリング４５が形成され
ている。ＨＶガードリング４５は、ボックス部３０上面
の外周部と共に中央部の広い範囲に亘り形成されてい
る。ＨＶガードリング４５の領域内の前後の２箇所に
は、ボックス部３０を上下に貫通する連通孔４６が４つ
ずつ計８個設けられている。

【００４８】エアパッド４１から噴出された気体は、摺
動面に圧力を加えた後にガードリング４２を通じて大気
に開放されるが、一部はガードリング４２の周囲に洩れ
る。ガードリング４２の周囲に洩れた気体をＬＶガード
リング４３から低真空排気する。しかし、真空中でステ
ージ装置１を用いる場合には、周囲は高真空に保たれて
いるので僅かの気体も洩らさないように、ＨＶガードリ
ング４５で高真空排気する。

【００４９】ボックス部３０の下面の４隅には、上面と
同じく４つのエアパッド５１が形成されている。ただ
し、図２、図３には、前方と後方の２箇所のエアパッド
５１のみが示されている。各エアパッド５１の外周に
は、大気開放を行うガードリング５２が形成されてい
る。ガードリング５２の外周には、低真空排気を行うＬ
Ｖ（Low Vacuum）ガードリング５３が形成されている。
ＬＶガードリング５３は、ガードリング５２の外周部と
共にボックス部３０下面の中央部の広い範囲に亘り形成
されている。ＬＶガードリング５３の領域内には、ボッ
クス部３０を上下に貫通する２４個（６個×４箇所）の
連通孔４４が存在し、ボックス部３０の上面のＬＶガー
ドリング４３の領域と連通している。ＬＶガードリング
５３の外周には、高真空排気を行うＨＶ（High Vacuu
m）ガードリング５５が形成されている。ＨＶガードリ
ング５５の領域内には、ボックス部３０を上下に貫通す
る８個（４個×２箇所）の連通孔４６が存在し、ボック
ス部３０の上面のＨＶガードリング４５の領域と連通し
ている。

【００５０】上記連通孔４４、４６により、底板３に形
成された低真空排気通路４から、ボックス部３０の上下
面に形成されたＬＶガードリング４３、５３の気体を排
気できる。また、天板１１に形成された高真空排気通路
１２から、ボックス部３０の上下面に形成されたＨＶガ
ードリング４５、５５の気体を排気できる。

【００５１】なお、図示はしないが、移動テーブル２０
には、エアパッド４１、５１に気体を供給する配管、ガ
ードリング４２、５２に接続される大気開放配管及びＹ
モータコイル３３を制御する電気配線等が取り付けられ
ている。

【００５２】図３には、移動テーブル２０の可動範囲が
示されている。図３の上方のＡ−Ａ断面図には、Ｘ方向
のストロークが符号６１を付した矢印で示されている。
ストローク６１は、天板１１に設けられた高真空排気通
路１２の前方の端からＨＶガードリング４５領域の最も
内側の端部までの長さである。Ｙ方向のストロークが符
号６２を付した矢印で示されている。ストローク６２
は、天板１１に設けられた高真空排気通路１２の右（図
３の上部）の端からＨＶガードリング４５領域の最も外
側の端部までの長さである。ストローク６１、６２とも
に、前方もしくは右方向へのストロークであるので、実
際には、移動テーブル２０の可動範囲はこの２倍にな
る。

【００５３】図３の下方のＢ−Ｂ断面図には、Ｘ方向の
ストロークが符号６３を付した矢印で示されている。ス
トローク６３は、底板３に設けられた低真空排気通路４
の前方の端からＬＶガードリング５３領域の最も内側の
端部までの長さである。Ｙ方向のストロークが符号６４
を付した矢印で示されている。ストローク６４は、底板
３に設けられた低真空排気通路４の左（図３の下部）の
端からＬＶガードリング５３領域の最も外側の端部まで
の長さである。ストローク６３、６４ともに、前方もし
くは左方向へのストロークであるので、実際には、移動
テーブル２０の可動範囲はこの２倍になる。

【００５４】ここで、排気通路１２、４及びガードリン
グ４５、５３は、ストローク６１、６３及びストローク
６２、６４が同じ長さになるように設計されている。そ
のため、移動テーブル２０がＸ−Ｙ平面内を移動しても
排気通路１２、４がガードリング４５、５３の範囲を外
れない。

【００５５】本発明の第２の実施の形態に係るステージ
装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施の
形態に係るステージ装置の気体軸受部を示す図である。
図４（Ａ）はステージ装置の気体軸受部の側面断面図で
あり、図４（Ｂ）は移動テーブル上面の気体軸受部を示
す図である。図４（Ａ）には、第１の実施の形態と同じ
ように、底板３と天板１１に挟まれた移動テーブル２０
´が示されている。

【００５６】底板３の中央付近には、図４（Ａ）、
（Ｂ）に示すように、前方に長方形をした高真空排気通
路７３、後方に長方形をした低真空排気通路７４が底板
３を貫通するように設けられている。高真空排気通路７
３は低真空排気通路７４よりも一回り小さい。なお、図
示はしていないが、高真空排気通路７３と低真空排気通
路７４には、それぞれ真空排気用の太い配管が接続され
ている。天板１１の中央付近には、図４（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、前方に長方形をした高真空排気通路７
１、後方に長方形をした低真空排気通路７２が天板１１
を貫通するように設けられている。高真空排気通路７１
は低真空排気通路７２よりも一回り小さい。図示はして
いないが、高真空排気通路７１と低真空排気通路７２に
は、それぞれ真空排気用の太い配管が接続されている。

【００５７】移動テーブル２０´には、第１の実施の形
態と同じように、前方から順に試料台２１、ジョイント
２３、ボックス部３０´、Ｘコイルジョイント２５ａ、
２５ｂ、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂが設けられてい
る。ボックス部３０´の内部には、Ｙコイルジョイント
３１及びＹモータコイル３３が設けられている。Ｙモー
タコイル３３とＸモータコイル２７ａ、２７ｂの駆動に
より、ステージ装置のＸ−Ｙ駆動を行う。さらに、Ｘモ
ータコイル２７ａ、２７ｂの駆動により、回転（θ方
向）運動が可能である。

【００５８】ボックス部３０´の上面の４隅には、４つ
のエアパッド８１が形成されている。ただし、図４
（Ａ）、（Ｂ）には、ボックス部３０´の右側にある前
方と後方の２箇所のエアパッド８１のみが示されてい
る。各エアパッド８１の外周には、大気開放を行うガー
ドリング８２が形成されている。ガードリング８２の外
周には、低真空排気を行うＬＶ（Low Vacuum）ガードリ
ング８３が形成されている。図４（Ｂ）において、ＬＶ
ガードリング８３は、前方（図の右方）にあるガードリ
ング８２の外周を覆うと共に、後方（図の左方）に延び
て後方（図の左方）にあるガードリング８２の外周及び
低真空排気通路７２の周りを含むボックス部３０´の上
面の後方の半分を広く覆っている。さらに、図４（Ｂ）
において、ＨＶガードリング８５は、後方（図の左方）
の広い範囲に形成されたＬＶガードリング８３の外周を
覆うと共に、前方（図の右方）にあるＬＶガードリング
８３及び高真空排気通路７１の周りを含むボックス部３
０´の上面の前方の半分を広く覆っている。

【００５９】ボックス部３０´の下面の４隅にも、４つ
のエアパッド８１が形成されている。さらに、上面と全
く同じ形状をしたガードリング８２、８３、８５が形成
されている。なお、図示はしないが、移動テーブル２０
´には、エアパッド８１に気体を供給する配管等が取り
付けられている。

【００６０】図４（Ｂ）には、移動テーブル２０´の可
動範囲が示されている。図４（Ｂ）には、Ｘ方向のスト
ロークが符号８７を付した矢印で示されており、Ｙ方向
のストロークが符号８９を付した矢印で示されている。
この実施の形態においては、Ｙ方向のストロークは、第
１の実施の形態とほぼ同じである。しかし、Ｘ方向のス
トロークは、第１の実施の形態と比べてほぼ半分になっ
ている。

【００６１】この実施の形態においては、天板１１に設
けられた高真空排気通路７１からボックス部３０´上面
のＨＶガードリング８５の排気を行い、天板１１に設け
られた低真空排気通路７２からボックス部３０´上面の
ＬＶガードリング８３の排気を行う。また、底板３に設
けられた高真空排気通路７３からボックス部３０´下面
のＨＶガードリング８５の排気を行い、底板３に設けら
れた低真空排気通路７４からボックス部３０´下面のＬ
Ｖガードリング８３の排気を行う。図示はしないが、天
板１１及び底板３には、それぞれＬＶガードリング８３
とＨＶガードリング８５から気体を排気するための真空
排気用配管等が取り付けられている。

【００６２】このように、第１の実施の形態の連通孔４
４、４６を設ける必要がないので、移動テーブルの形状
をシンプルにでき、特に、Ｘ方向のストロークが小さい
ステージ装置に有用である。

【００６３】本発明の第３の実施の形態に係るステージ
装置について説明する。図５は、本発明の第３の実施の
形態に係るステージ装置を示す側面断面図である。図５
には、第３の実施の形態に係るステージ装置１´´が示
されている。ステージ装置１´´には、第１の実施の形
態と同じように、底板３と天板１１に挟まれた移動テー
ブル２０´´が示されている。この実施の形態において
は、気体軸受は第１の実施の形態と同じ構造をしてい
る。

【００６４】ステージ装置１´´には、第１の実施の形
態で門型を形成するマグネットサポート１３ａ、１３ｂ
及びマグネット１５は存在しない。この実施の形態にお
いては、天板１１の前方の上部にＹ方向に駆動するリニ
アモータを構成するマグネット９５ａが設置されてお
り、天板１１の前方の下部には、Ｙ方向に駆動するリニ
アモータを構成するマグネット９５ｂが設置されてい
る。マグネット９５ａ、９５ｂは、平たいコの字型をし
た長方形をしており、前方にその開口側が向けられてい
る。

【００６５】移動テーブル２０´´には、第１の実施の
形態と同じように、前方から順に試料台２１、ジョイン
ト２３、ボックス部３０´´、Ｘコイルジョイント２５
ａ、２５ｂ、Ｘモータコイル２７ａ、２７ｂが設けられ
ている。ボックス部３０´´の内部には、第１の実施の
形態のＹコイルジョイント３１及びＹモータコイル３３
は存在しない。この実施の形態においては、図５に示す
ように、試料台２１から上方にＬ字型をしたＹコイルジ
ョイント９１ａが設けられており、試料台２１から下方
にＬ字型をしたＹコイルジョイント９１ｂが設けられて
いる。Ｙコイルジョイント９１ａの先には、長方形のＹ
モータコイル９３ａが設けられており、Ｙコイルジョイ
ント９１ｂの先には、長方形のＹモータコイル９３ｂが
設けられている。Ｙモータコイル９３ａ、９３ｂが、マ
グネット９５ａ、９５ｂのコの字の中にＺ方向にある間
隔を持って嵌め込まれている。Ｙモータコイル９３ａ、
９３ｂとマグネット９５ａ、９５ｂとでＹ方向に駆動す
るリニアモータを形成する。そして、Ｙモータコイル９
３ａ、９３ｂの端面とマグネット９５ａ、９５ｂのコの
字の奥の面との間は、Ｘ方向にある隙間９４ａ、９４ｂ
を持って配置されている。この隙間の分だけ移動テーブ
ル２０´´はＸ方向にも動くことができる。

【００６６】Ｙモータコイル９３ａ、９３ｂとＸモータ
コイル２７ａ、２７ｂの駆動により、ステージ装置のＸ
−Ｙ駆動を行う。さらに、Ｘモータコイル２７ａ、２７
ｂの駆動により、回転（θ方向）運動が可能である。ま
た、この実施の形態のように、Ｙ方向のリニアモータを
上下２箇所に配置することにより、移動テーブル２０´
´の重心部に駆動力を与えることができ、高精度・高速
に位置制御ができる。

【００６７】ところで、ボックス部３０´´には、上下
面に設けられたエアパッドの気体噴出し圧力がかかって
いる。そこで、この実施の形態においては、図５に示す
ように、ボックス部３０´´の内部９７にハニカムコア
又はリブ等を内設した。これにより、ボックス３０´´
の剛性を高めることができ、上下方向の変形等の不具合
を防ぐことができる。また、それにより、ボックス３０
´´のＺ方向の厚さを減らすことができ、軽量化が可能
である。さらに、この実施の形態においては、Ｙ方向の
リニアモータをボックス部３０´´内に設けないので、
ボックス３０´´のＺ方向の厚さを減らすことができ
る。

【００６８】以上図１〜図１１を参照しつつ、本発明の
実施の形態に係るステージ装置について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加
えることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、小型・軽量で真空中でも使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るステージ装置
の全体構成を示す透視斜視図である。

【図２】同ステージ装置の側面断面図である。

【図３】同ステージ装置の図２におけるＡ−Ａ及びＢ−
Ｂ面の断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るステージ装置
の気体軸受部を示す図である。図４（Ａ）はステージ装
置の気体軸受部の側面断面図であり、図４（Ｂ）は移動
テーブル上面の気体軸受部を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るステージ装置
を示す側面断面図である。

【図６】本発明の実施の形態に係るステージ装置を搭載
できる荷電粒子ビーム（電子線）露光装置を示す図であ
る。

【図７】特開昭６２−１８２６９２に開示されたステー
ジ装置１４０を示す斜視図である。

【図８】ＷＯ９９／６６２２１に開示されたステージ装
置を示す断面図である。

【図９】同ステージ装置のエアベアリングの構成を示す
分解斜視図である。

【図１０】特開平９−３４１３５に開示されたステージ
装置を示す斜視図である。

【図１１】同ステージ装置の平面図である。

【符号の説明】

１ ステージ装置 ３ 底板 ４ 低真空排気通路 ５ プレート ７ａ、７ｂ マグネット ９ａ〜９ｅ 柱 １１ 天板 １２ 高真空排
気通路 １３ａ、１３ｂ マグネットサポート １５ マグネッ
ト ２０ 移動テーブル ２１ 試料台 ２１ａ、２１ｂ 円形の孔 ２３ ジョイン
ト ２５ａ、２５ｂ Ｘコイルジョイント ２７ａ、２７ｂ
Ｘモータコイル ３０ ボックス部 ３１ Ｙコイル
ジョイント ３３ Ｙモータコイル ３５ 隙間 ４１、５１ エアパッド ４２、５２ ガ
ードリング ４３、５３ ＬＶガードリング ４４、４６ 連
通孔 ４５、５５ ＨＶガードリング ６１、６２、６
３、６４ ストローク

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB02 CB05 CB09 CB12 CB16 CC11 2H097 BA10 CA16 GB00 5F031 CA02 KA06 KA08 LA03 LA08 MA27 NA05 5F056 CB24 CB25 EA14 EA16

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ある間隔を隔てて対向する２つのガイド
   平面を有するガイド板と、 前記２つのガイド平面の間に挟み込まれて摺動する移動
   テーブルと、 を具備するステージ装置であって；前記移動テーブル
   が、前記ガイド平面の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）及び前
   記ガイド平面に直交する軸の周り（θ方向）に運動可能
   であることを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 前記移動テーブルと前記ガイド平面との
   間に設けられた気体軸受をさらに具備し、該気体軸受の
   気体噴出し部（エアパッド）が前記移動テーブルに付設
   されていることを特徴とする請求項１記載のステージ装
   置。
3. 【請求項３】 前記エアパッドの周りに排気溝（ガード
   リング）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。
4. 【請求項４】 前記ガイド板側に、前記ガードリングと
   連通する排気通路が形成されていることを特徴とする請
   求項３記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記移動テーブルが運動した際に、前記
   ガードリングに囲われた領域が前記ガイド板に形成され
   た排気通路を外れないように、前記ガードリングが前記
   移動テーブルの可動範囲に亘り広く形成されていること
   を特徴とする請求項４記載のステージ装置。
6. 【請求項６】 前記２つのガイド板の内の一方に低真空
   排気通路、他方に高真空排気通路が形成されており、 前記移動テーブルの上下面のそれぞれに低真空排気用ガ
   ードリング及び高真空排気用ガードリングが形成されて
   いるとともに、該テーブルの上下面に形成された低真空
   排気用ガードリング同士、及び、高真空排気用ガードリ
   ング同士を連通させる連通孔が形成されていることを特
   徴とする請求項４又は５記載のステージ装置。
7. 【請求項７】 前記２つのガイド板の各々に低真空排気
   通路及び高真空排気通路が形成されており、 また、前記移動テーブルの上下面の各々に低真空排気用
   ガードリング及び高真空排気用ガードリングが形成され
   ていることを特徴とする請求項４又は５記載のステージ
   装置。
8. 【請求項８】 前記移動テーブルを駆動する複数のリニ
   アモータを備え、該リニアモータの移動子が前記ガイド
   平面に沿って運動可能であることを特徴とする請求項１
   記載のステージ装置。
9. 【請求項９】 前記移動テーブルに貫通孔が設けられて
   おり、該貫通孔内に、前記複数のリニアモータの内の一
   以上が配置されていることを特徴とする請求項８記載の
   ステージ装置。
10. 【請求項１０】 前記複数のリニアモータの内の一以上
    が前記２つのガイド板の外部に配置されていることを特
    徴とする請求項８記載のステージ装置。
11. 【請求項１１】 感応基板上にパターンを転写する露光
    装置であって、請求項１〜１０いずれか１項記載のステ
    ージ装置を備えることを特徴とする露光装置。