JP2000352592A - 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】 【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図る。 【解決手段】 ほぼ鉛直な方向に移動可能なステージ
と、このステージを前記ほぼ鉛直な方向に移動させる駆
動機構４０と、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ステージに連結してい
る連結部材６２を巻回支持する滑車６３とを備えたステ
ージ装置において、滑車に対する回転方向の駆動力また
はカウンタマスに対するほぼ鉛直な方向に沿った駆動力
のうちいずれかまたは双方を付与する駆動機構６３ｃ、
８０を設ける。

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。

【０００６】図１５および図１６は従来の縦型ステージ
の一例を示す。これは、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。

【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、ほぼ鉛直な方向に移動可能なステージと、この
ステージを前記方向に移動させる駆動機構と、前記ステ
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
持する滑車とを備え、前記滑車に対する回転方向の駆動
力または前記カウンタマスに対するほぼ鉛直な方向に沿
った駆動力のうちいずれかまたは双方を付与する駆動機
構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、位置指令値に基づいて前記ステージの駆動
機構により前記ステージの位置を制御するとともに、前
記滑車またはカウンタマスの駆動機構を前記位置指令値
に同期して駆動する制御手段を有することを特徴とす
る。

【００１３】第３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
る滑車とを備え、前記滑車に回転方向の駆動力を付与す
る第３の駆動機構と、カウンタマスにほぼ鉛直方向の駆
動力を付与する第４の駆動機構とを具備することを特徴
とする。

【００１４】第４のステージ装置は、第３のステージ装
置において、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とともに、前
記第３駆動機構および第４駆動機構を前記位置指令値に
同期して駆動する制御手段を有することを特徴とする。

【００１５】第５のステージ装置は、第３または第４の
ステージ装置において、前記第１および第４駆動機構は
リニアモータであることを特徴とする。

【００１６】第６のステージ装置は、第３〜第５のいず
れかのステージ装置において、前記第３駆動機構は前記
滑車に取り付けられた回転モータであることを特徴とす
る。

【００１７】第７のステージ装置は、第３〜第６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。

【００１８】第８のステージ装置は、第３〜第７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。

【００１９】第９のステージ装置は、第３〜第８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と、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。

【００２０】本発明の第１の露光装置は、第１〜第９の
いずれかのステージ装置と、これによって保持されたワ
ーク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、前記
露光手段が用いる露光光は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具備することを特
徴とする。

【００２１】これら本発明の構成において、ステージを
駆動する時、滑車やカウンタマスの慣性モーメントがス
テージの駆動に与える影響を打ち消すようにステージの
駆動に適合させて滑車やカウンタマスを駆動する。これ
により、剛性の弱い連結部材を含むカウンタマス等の自
重補償機構による外乱を除去し、より一層位置決め精度
を向上させ、高速化を促進するようにしている。

【００２２】

【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。同図に示すよう
に、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とを有する。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の表示は省略してある。

【００２３】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。

【００２４】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の裏面は、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、その側面２２
ａは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等を介して非接触で案内さ
れる（図２（ｂ）参照）。Ｙスライダ２１および２２は
それぞれ、連結板２３によってＹリニアモータ可動子４
１に一体的に結合されている。Ｘステージ３０は天板３
１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。

【００２５】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。

【００２６】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と、滑車６３を駆動する回転モータ６３
ｃとを有する。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。

【００２７】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。

【００２８】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を設けている。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、エアシリンダ７
２、リニアモータ７３、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）ことにより、Ｙステージ２０がＹガイド１１に与え
る負荷を低減する。加えて、ベロフラム７１、エアシリ
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。

【００２９】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（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が配設されている。カウンタマスヨーガイド６
４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。このようにカウンタマスヨーガイド６
４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。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３０ｄによっ
て計測される。

【００３０】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。
べロフラム７１は、給気口７１ａを備えたべローズ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、ベロー
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。

【００３１】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。すなわち、Ｘステージ３０の位置指令値に変
換係数ｋｐを乗じ、これをベロフラム制御系の圧力指令
値に加算しておくことによって、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り、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。この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。

【００３２】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２
０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。そこで、図３に示すように、カウ
ンタマス６１を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を設けてある。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。

【００３３】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。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り、カウン
タマス６１のＹ軸方向の加速度が、Ｙリニアモータ４０
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に取り付
けた回転モータ６３ｃによって滑車６３の慣性モーメン
トをうち消すようにＹステージ２０に同期させて回転モ
ータ６３ｃを制御すれば、カウンタマス６１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
タマス６１を駆動するリニアモータ８０および滑車６３
を駆動するモータ６３ｃ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。

【００３４】このように、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６
１の固有振動自体を低減することにより、Ｙステージ２
０の制御系に対する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。また、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り、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。

【００３５】各アクチュエータ７０として、ベロフラム
７１の代わりに図５に示すエアシリンダ７２を用いた場
合は、以下の通りである。すなわち、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７２ａ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。

【００３６】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。
すなわち、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７３ｂ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。

【００３７】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。すな
わち、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７４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。

【００３８】図９は、カウンタマス６１および滑車６３
をＹステージ２０に同期させて制御する制御系を示すブ
ロック図ある。Ｙリニアモータ４０の制御を行なうサー
ボ系、および滑車６３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軸方向の位置情報とに基づいてＹリニアモータ４０お
よび滑車６３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およびＫｑ変換された加速度
指令値としてカウンタマス６１のリニアモータ８０およ
び滑車６３の回転モータ６３ｃ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、滑車
６３およびカウンタマス６１の駆動量を同期的に制御す
ることができる。図では、滑車６３とカウンタマス６１
にはＹステージ２０への指令値を加速度指令として与え
ているが、Ｙステージ２０と同様に、位置センサを配置
してフィードバックループを構成し、同様に同期的に制
御することも可能である。この場合、回転モータ６３ｃ
にはロータリエンコーダが配置される。

【００３９】図１０は第２の実施例を示す。この例は、
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の間に配設されたベ
ロフラム９１によって構成されている。べロフラム９１
の内部構成は、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。ベロフラム９１
の代わりに、図５〜図７のものと同様のエアシリンダ、
リニアモータ、圧電素子等を用いてもよい。なお、定盤
１０、Ｙガイド１１、Ｙステージ２０、Ｘステージ３
０、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等については上述の実施例と同様である
ため、同一の構成要素については同一の符号を付し、説
明は省略する。このように、ベルト６２の張力や有効長
さを調節するアクチュエータを滑車６３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１０の裏
側のベルト６２とカウンタマス６１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。

【００４０】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としては、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）３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。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。

【００４１】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。

【００４２】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。そしてステップ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。

【００４３】

【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、滑車やカウンタマスに駆動力を付与するように
したため、位置決め精度や位置決め速度を向上させるこ
とができる。すなわち、ステージが駆動される時、滑車
やカウンタマスを、それらの慣性モーメントの影響が打
ち消されるようにステージに同期させて駆動することに
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
て動特性等を悪化させるのを防ぎ、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。そし
て、このステージ装置を露光装置に用いることにより、
半導体デバイス製造等における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ＸＹステージを
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の装置を裏側から見た斜視図である。

【図４】 図１の装置におけるアクチュエータとして用
いることができ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の構成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滑車
を駆動する制御系を示すブロック図である。

【図１０】 本発明の第２の実施例を示す斜視図であ
る。

【図１１】 図１０の装置において使用できるアクチュ
エータの構成を示す断面図である。

【図１２】 本発明によるステージ装置を用いたＸ線露
光装置の構成を示す図である。

【図１３】 本発明の露光装置を利用することができる
半導体デバイスの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、６３
ｃ：回転モータ、７０，９０：アクチュエータ、７０
ａ：コントローラ、７１，９１：べロフラム、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、Ｍ：原版、Ｗ：ウエハ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ鉛直な方向に移動可能なステージ
   と、このステージを前記方向に移動させる駆動機構と、
   前記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を備え、前記滑車に対する回転方
   向の駆動力または前記カウンタマスに対するほぼ鉛直な
   方向に沿った駆動力のうちいずれかまたは双方を付与す
   る駆動機構を具備することを特徴とするステージ装置。
2. 【請求項２】 位置指令値に基づいて前記ステージの駆
   動機構により前記ステージの位置を制御するとともに、
   前記滑車またはカウンタマスの駆動機構を前記位置指令
   値に同期して駆動する制御手段を有することを特徴とす
   る請求項１に記載のステージ装置。
3. 【請求項３】 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を備え、前記
   滑車に回転方向の駆動力を付与する第３の駆動機構と、
   前記カウンタマスにほぼ鉛直方向の駆動力を付与する第
   ４の駆動機構とを具備することを特徴とするステージ装
   置。
4. 【請求項４】 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とともに、
   前記第３駆動機構および第４駆動機構を前記位置指令値
   に同期して駆動する制御手段を有することを特徴とする
   請求項３に記載のステージ装置。
5. 【請求項５】 前記第１および第４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３または４に記載の
   ステージ装置。
6. 【請求項６】 前記第３駆動機構は前記滑車に取り付け
   られた回転モータであることを特徴とする請求項３〜５
   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３〜６のいずれか１項に記載のステージ
   装置。
8. 【請求項８】 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３〜７のいず
   れか１項に記載のステージ装置。
9. 【請求項９】 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と、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３〜８のいずれか１項に記載のステー
   ジ装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかのステージ装
    置と、これによって保持されたワークを露光する露光手
    段とを具備することを特徴とする露光装置。
11. 【請求項１１】 前記露光手段が用いる露光光はＸ線で
    あることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１の露光装置によ
    って基板を露光する工程を具備することを特徴とするデ
    バイス製造方法。