JPH11297616A

JPH11297616A - 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

Info

Publication number: JPH11297616A
Application number: JP10114219A
Authority: JP
Inventors: Shin Matsui; 紳松井; Eiji Osanai; 英司小山内; Shinji Oishi; 伸司大石; Tadayuki Kubo; 忠之久保
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】縦型ステージの動特性を改善する。【解決手段】Ｙリニアモータ４０によってＹ軸方向
（鉛直方向）に駆動されるＹステージ２０は、ベルト６
２によって自重補償用のカウンターマス６１に連結さ
れ、Ｙステージ２０とベルト６２の間は、空気圧を制御
できるベロフラムやエアーシリンダ等のアクチュエータ
７０を介して結合されている。Ｘステージ３０の位置情
報に基づいてアクチュエータ７０を制御することで回転
モーメントを補正し、Ｙガイド１１にかかる負荷を低減
する。定盤１０の裏側には、カウンターマス６１をＹリ
ニアモータ４０と逆向きに加速するリニアモータが設け
られており、これによってカウンターマス６１の固有振
動を除去して、アクチュエータ７０とともに除振効果を
高める。

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原版のパタ
ーンをウエハ等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、一枚の基板に原版の
パターン複数個分を焼き付けるものである。

【０００３】ステッパの投影光学系に対してウエハ等基
板をステップ移動させて位置決めするステージ装置は、
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。

【０００４】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する。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。

【０００５】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。

【０００６】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ーマス機構等を必要と
するが、カウンター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。

【０００７】図１５および図１６は一従来例による縦型
ステージを示すものでこれは、台板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１
１２０上をＸ軸方向に往復移動自在であるＸステージ１
１３０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。

【０００８】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。

【０００９】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、他端にカウンターマス１１６１を
吊り下げるベルト１１６２と、これを巻回支持する滑車
１１６３を有し、カウンターマス１１６１の重量は、Ｙ
ステージ１１２０およびＸステージ１１３０とこれに保
持されたウエハ等を含むステージ可動部の重量にバラン
スするように設定されている。

【００１０】

【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ステージ上でＸステージがＸ軸方向
に移動すると、ＹステージとＸステージを含むステージ
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変化す
る。ところが、カウンターマスのみではこのモーメント
を支えきれず、ＹステージのＹガイド（ヨーガイド）に
過大な負荷がかかる。

【００１１】このような大きな負荷を支えるためにはＹ
ガイドの剛性を増大させる必要があるが、Ｙガイドの剛
性強化にはＹガイド等の大型化を伴なうため、ステージ
全体が大型化、高重量化し、ステージの動特性も悪化す
る。その結果、位置決めの高精度化や高速化が妨げられ
るという未解決の課題がある。

【００１２】また、ステージとカウンターマスを連結す
るベルトには一般的にスチールベルトやワイヤー等が用
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。加えてカウンター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。

【００１３】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、カウンターマス等の
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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のステージ装置は、基準面に沿って２次元
的に移動自在であるワークステージと、該ワークステー
ジを鉛直またはこれに近似する第１の方向に移動させる
第１の駆動手段と、前記ワークステージを第２の方向に
移動させる第２の駆動手段と、前記ワークステージの重
さにバランスするカウンターマスと、該カウンターマス
を前記ワークステージに連結する連結部材と、前記カウ
ンターマスを前記第１の方向と逆向きに移動させる第３
の駆動手段を有することを特徴とする。

【００１５】ワークステージの第１の方向の加速度とカ
ウンターマスの加速度の絶対値が等しくなるように第３
の駆動手段を制御する制御系が設けられているとよい。

【００１６】複数の連結部材が設けられており、各連結
部材の張力または有効長さを調節するためのアクチュエ
ータと、ワークステージの位置情報に基づいて前記アク
チュエータを制御する制御手段を有するとよい。

【００１７】アクチュエータが、各連結部材とワークス
テージの連結部に配設されているとよい。

【００１８】アクチュエータが、各連結部材とカウンタ
ーマスの連結部に配設されていてもよい。

【００１９】アクチュエータが、各連結部材を巻回支持
する滑車の支持部に配設されていてもよい。

【００２０】

【作用】ワークステージの重さにバランスする自重補償
用のカウンターマスは、ベルト等によってワークステー
ジに連結される。第２の駆動手段の駆動によってワーク
ステージの重心位置が変わり、このために回転モーメン
トのバランスが損われると、ワークステージの姿勢が変
化してヨーガイドに過大な負荷がかかる。そこで、ワー
クステージの位置情報に基づいて各ベルト等の張力また
は有効長さを変化させるアクチュエータを設けて、前記
回転モーメントを補正する。

【００２１】これによって、ウエハ等をステップ移動さ
せるときにヨーガイドにかかる負荷を低減し、かつ、ス
テージ装置の動特性を大幅に改善できる。

【００２２】また、アクチュエータに空気バネ、エアー
シリンダ、リニアモータ等を用いた場合は、これらが吸
振性を有するため、連結部材の剛性不足等によって発生
する振動を減衰させ、ステージの動特性をより一層改善
する効果が期待できる。

【００２３】このように、カウンターマスを用いた自重
補償機構によってワークステージの重さをキャンセル
し、かつ、カウンターマスやベルト等からワークステー
ジに伝播する振動等を低減しても、なお、カウンターマ
スの固有振動を充分に除去することができず、ステージ
の動特性に悪影響を与えるおそれがある。このような振
動の周波数は数Ｈｚと低いものの、露光装置のより一層
の高精度化や高速化に対応するためには無視することが
できない。

【００２４】そこで、カウンターマスをワークステージ
と逆向きに加速してカウンターマスの固有振動をアクテ
ィブに抑制するための第３の駆動手段を設ける。第１の
駆動手段の制御系に与える指令値に基づいて第３の駆動
手段を制御することで、カウンターマスとワークステー
ジの加速度差をゼロにすれば、カウンターマスによる外
乱をほぼ完全に除去して、より一層位置決め精度を向上
させ、高速化を促進できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２６】図１は第１の実施の形態によるステージ装
置を示すもので、これは、図示しない台板上に立設され
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ＸＹステージである。図１
においては、後述するＹガイド１１を説明するために図
示左側のＹリニアモータ４０を省略する。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】Ｙステージ２０は、一対のＹスライダ２
１，２２とこれらによって両端を支持されたＸリニアモ
ータ固定子５２からなる枠体によって構成されている。
両Ｙスライダ２１，２２の裏面が定盤１０のＸＹ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、図示左側のＹスライダ
２２は他方より長尺であり、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（図２の
（ｂ）参照）。両Ｙスライダ２１，２２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。

【００３０】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。

【００３１】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２１，２
２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。

【００３２】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。可Ｘステージ３０をＹステージ２
０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。

【００３３】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。

【００３４】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
ーマス機構６０は、一端にＹスライダ２１，２２すなわ
ちＹステージ２０、他端にカウンターマス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、カウンターマス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。

【００３５】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われる。とこ
ろが、カウンターマス機構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。

【００３６】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。

【００３７】また、Ｙステージ２０とカウンターマス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
ワイヤー等が用いられるが、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。

【００３８】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７０
を設ける。アクチュエータ７０は、図４ないし図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７２、リニ
アモータ７３、あるいは図７に示すようにベルト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。
両Ｙスライダ２１，２２を吊り下げるベルト６２のそれ
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
ることで、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
で、Ｙステージ２０がＹガイド１１に与える負荷を低減
する。

【００３９】加えて、ベロフラム７１、エアーシリンダ
７２およびリニアモータ７３は、ベルト６２の剛性不足
によって発生する固有振動や、カウンターマス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。

【００４０】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を有し、これは、エアパッド２０ａと逆向
きの予圧を与えて、図２の（ａ）に示す軸受剛性ｋ₁を
得るためのものである。

【００４１】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ーマスヨーガイド
６４が配設されており、カウンターマスヨーガイド６４
は、カウンターマス６１の一端に設けられたカウンター
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
ンターマス６１をＹ軸方向に非接触で案内する。カウン
ターマス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
２０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。

【００４２】このようにカウンターマスヨーガイド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、カウンターマスヨーガイド６
４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。

【００４３】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、Ｘ測長用ミラー３０ｂの反射光を受光す
る位置センサ３０ｃ，３０ｄによって計測される。

【００４４】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を用いた場合を説明する。ベロフ
ラム７１は、給気口７１ａを備えたベローズ７１ｂ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、ベローズ７１
ｂ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で、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。

【００４５】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変換されてベ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。

【００４６】Ｘステージ３０の位置指令値に変換係数ｋ
ｐを乗じてベロフラム制御系の圧力指令値を加算してお
くことで、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で、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。

【００４７】上記のモーメント補正を行なうことで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できる。

【００４８】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、なおカウンターマス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Ｈｚ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。

【００４９】そこで、図３に示すように、カウンターマ
ス６１をＹステージ２０と逆向きに加速してカウンター
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、カウンターマス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。

【００５０】各リニアモータ８０は、カウンターマス６
１と一体であるリニアモータ可動子８１を有し、該リニ
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。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で、カウン
ターマス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すれば、カウンターマス６
１の固有振動による外乱をほぼ完全に除去することがで
きる。カウンターマス６１を駆動するリニアモータ８０
の制御系については図９に示すブロック図に基づいて後
述する。

【００５１】ベルト６２を含むカウンターマス機構６０
からＹステージ２０に伝播する振動をアクチュエータ７
０によって減衰させ、かつ、カウンターマス６１の固有
振動自体を低減することで、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できる。

【００５２】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で、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できる。

【００５３】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で、ベルト６
２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。

【００５４】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
を変えることで、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。

【００５５】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で、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。

【００５６】図９は、カウンターマス６１をＹ軸方向に
駆動するリニアモータ８０の制御系を示すものである。
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
方向の位置情報に基づいてＹリニアモータ４０の駆動量
を制御する。また、上記の位置指令値は、２回微分して
ｋｐ変換された加速度指令値としてカウンターマス６１
のリニアモータ８０に送られる。このような簡単な制御
系を付加するだけで、Ｙステージ２０とカウンターマス
６１の駆動量を同期的に制御できる。

【００５７】図１０は、第２の実施の形態を示すもの
で、これは、ベルト６２とＹステージ２０の連結部にア
クチュエータ７０を設ける替わりに、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の間に
配設されたベロフラム９１であり、該ベロフラム９１の
内部構成は、図４のベロフラム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。

【００５８】ベロフラム９１の替わりに、図５ないし図
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。

【００５９】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、カウンターマス機構６０等については第１の
実施の形態と同様であるから同一符号で表わし、説明は
省略する。

【００６０】このように、ベルトの張力や有効長さを調
節するアクチュエータを滑車の支持部に用いてもよい。
また、同様のアクチュエータを定盤の裏側のベルトとカ
ウンターマスの連結部に設けても、上記と同様の回転モ
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。

【００６１】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。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。

【００６２】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。

【００６３】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、ミラー側は超高真空、シャッタ側はヘリ
ウムガスの減圧雰囲気に制御される。

【００６４】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によって作製さ
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。

【００６５】図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
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１
５（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。

【００６６】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００６７】ワークステージを移動させるときに、自重
補償用のカウンターマスの固有振動を効果的に抑制し、
カウンターマスの振動がステージに伝播して動特性等を
悪化させるのを防ぐ。

【００６８】このようにしてステージの動特性を改善す
ることで、位置決め精度を向上させ、かつステージの高
速化を促進できる。

【００６９】このステージ装置を露光装置に用いること
で、半導体デバイス等の高精細化や低価格化を大幅に促
進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態によるステージ装置を示す斜
視図である。

【図２】図１の装置のＹガイド等を説明するもので、
（ａ）はＹガイド等の軸受剛性を説明する図、（ｂ）は
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】アクチュエータとして用いるベロフラムを説明
する図である。

【図５】アクチュエータとして用いるエアーシリンダを
説明する図である。

【図６】アクチュエータとして用いるリニアモータを説
明する図である。

【図７】アクチュエータとして用いる圧電素子を説明す
る図である。

【図８】アクチュエータの制御系を示すブロック図であ
る。

【図９】カウンターマスを駆動するリニアモータの制御
系を示すブロック図である。

【図１０】第２の実施の形態を示す斜視図である。

【図１１】図１０のアクチュエータを説明する図であ
る。

【図１２】Ｘ線露光装置を説明する図である。

【図１３】半導体製造工程を示すフローチャートであ
る。

【図１４】ウエハプロセスを示すフローチャートであ
る。

【図１５】一従来例による縦型ステージを示す側面図で
ある。

【図１６】図１５の装置を示す立面図である。

【符号の説明】

１０定盤１１Ｙガイド２０Ｙステージ２３連結板３０Ｘステージ４０Ｙリニアモータ５０Ｘリニアモータ６０カウンターマス機構６１カウンターマス６２ベルト６３滑車７０，９０アクチュエータ７０ａコントローラ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８１リニアモータ可動子８２リニアモータ固定子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 21/30 ５１５ＧＢ２３Ｑ 1/14 Ｂ (72)発明者久保忠之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準面に沿って２次元的に移動自在であ
るワークステージと、該ワークステージを鉛直またはこ
れに近似する第１の方向に移動させる第１の駆動手段
と、前記ワークステージを第２の方向に移動させる第２
の駆動手段と、前記ワークステージの重さにバランスす
るカウンターマスと、該カウンターマスを前記ワークス
テージに連結する連結部材と、前記カウンターマスを前
記第１の方向と逆向きに移動させる第３の駆動手段を有
するステージ装置。
【請求項２】ワークステージの第１の方向の加速度と
カウンターマスの加速度の絶対値が等しくなるように第
３の駆動手段を制御する制御系が設けられていることを
特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】複数の連結部材が設けられており、各連
結部材の張力または有効長さを調節するためのアクチュ
エータと、ワークステージの位置情報に基づいて前記ア
クチュエータを制御する制御手段を有することを特徴と
する請求項１または２記載のステージ装置。
【請求項４】各駆動手段がリニアモータであることを
特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のステー
ジ装置。
【請求項５】アクチュエータが、各連結部材とワーク
ステージの連結部に配設されていることを特徴とする請
求項３または４記載のステージ装置。
【請求項６】アクチュエータが、各連結部材とカウン
ターマスの連結部に配設されていることを特徴とする請
求項３または４記載のステージ装置。
【請求項７】アクチュエータが、各連結部材を巻回支
持する滑車の支持部に配設されていることを特徴とする
請求項３または４記載のステージ装置。
【請求項８】アクチュエータが空気バネを有すること
を特徴とする請求項３ないし７いずれか１項記載のステ
ージ装置。
【請求項９】アクチュエータがエアーシリンダを有す
ることを特徴とする請求項３ないし７いずれか１項記載
のステージ装置。
【請求項１０】アクチュエータがリニアモータを有す
ることを特徴とする請求項３ないし７いずれか１項記載
のステージ装置。
【請求項１１】アクチュエータが圧電素子を有するこ
とを特徴とする請求項３ないし７いずれか１項記載のス
テージ装置。
【請求項１２】ワークステージを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ないし１１いずれか１項記載のステージ装
置。
【請求項１３】ワークステージを第１の方向に案内す
るヨーガイドと、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ないし１２いずれか
１項記載のステージ装置。
【請求項１４】カウンターマスを第１の方向に案内す
るカウンターマスヨーガイドと、前記カウンターマスを
前記カウンターマスヨーガイドに対して非接触に保つカ
ウンター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ないし１３いずれか１項記載
のステージ装置。
【請求項１５】請求項１ないし１４いずれか１項記載
のステージ装置と、これに保持されたワークを露光する
露光光学系を有する露光装置。
【請求項１６】露光光がＸ線であることを特徴とする
請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】請求項１５または１６記載の露光装置
によってウエハを露光する工程を有するデバイス製造方
法。