JP2001110699A

JP2001110699A - ステージ装置および該ステージ装置を用いた露光装置

Info

Publication number: JP2001110699A
Application number: JP28371299A
Authority: JP
Inventors: Masami Yonekawa; 雅見米川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-10-05
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性力を利用してステージを加減速する加減
速機構を備えたステージ装置において、減速初期にステ
ージが受ける急激な衝撃や振動を緩和する。【解決手段】レチクル１を搭載するレチクルステージ
２が可動子３と固定子４で構成されるリニアモータによ
り駆動される走行路の両端に、ばね９の弾性力を利用し
てステージ２を加速および減速するステージ加減速機構
６を設け、ステージ加減速機構６のばね９よりもばね定
数が小さい副ばね１２、１３からなる緩衝器をばね９に
直列に取り付けて、この緩衝器により、ステージ２が減
速初期に受けるばね９からの急激な力変化による衝撃や
振動等を緩和し、衝撃や振動等によるレチクルずれを防
止し、走査露光で重要な同期精度や露光装置の重ね合わ
せ精度を高精度に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作物を搭載し位
置決めを行なうためのステージ装置、特に半導体露光装
置等に好適な走査ステージ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置、特に、原版であるレチ
クルまたはマスクの電子回路パターンを円弧状あるいは
矩形状の帯状領域に限定して基板であるウエハ等に結像
させ、レチクルとウエハの双方を走査させることによっ
てレチクルの電子回路パターン全体をウエハに露光し転
写するいわゆる走査型露光装置においては、レチクルや
ウエハの走査速度を極めて高精度で安定して制御するこ
とが要求される。投影レンズの縮小倍率を１／βとし、
レチクルステージの走査速度をＶｒ、ウエハステージの
走査速度をＶｗとすると、両者の走査速度の間には、Ｖ
ｒ／Ｖｗ＝βの関係が成立するように制御しなければな
らない。したがって、走査型露光装置においてレチクル
やウエハを保持してこれを走査させる走査ステージ装置
の駆動部に、高精度の制御が可能なリニアモータを用い
るのが一般的である。図９に従来のリニアモータを用い
たレチクルステージ装置を示す。

【０００３】図９の（ａ）および（ｂ）において、レチ
クル１０１を搭載するレチクルステージ１０２は、図示
しないベースに固定されたガイド１０５に対して一軸方
向に滑動自在に支持され、レチクルステージ１０２の両
サイドに固定されたリニアモータ可動子１０３は、不図
示のベースに固定されているリニアモータ固定子１０４
に対し非接触で対向する。

【０００４】リニアモータ可動子１０３は４極の磁石１
０３ａと磁石１０３ａの磁束を循環させるためのヨーク
１０３ｂを一体にしたものを上下に配置した構成され
る。リニアモータ固定子１０４は複数（図９においては
６個）のコイル１０４ａを一列に並べたものを固定子枠
１０４ｂで固定したもので構成される。

【０００５】リニアモータは、一般的なブラシレスＤＣ
モータの展開タイプであり、磁石とコイルの相対位置関
係に応じて、コイルの駆動およびその電流の方向を切り
替えて、所望の方向に所望の力を発生するものである。

【０００６】上記の構成において、先ず、レチクルステ
ージ１０２を静止させた状態でその位置に応じて所定の
コイル１０４ａに所定方向に所定時間だけ電流を流して
レチクルステージ１０２を加速し、所定の速度に達した
後に、加速を止めて等速運動を維持したまま露光動作が
行なわれる。露光動作が終了すると、所定のコイル１０
４ａを所定方向に所定時間の電流を流してレチクルステ
ージ１０２を減速し、停止させる。このような動作を繰
り返すことでレチクルステージ１０２は往復運動を繰り
返すように構成されている。

【０００７】ステージ位置は、不図示のレーザー干渉計
等の高精度位置センサで計測され、位置指令値との誤差
をゼロにするようにリニアモータに制御電流が流され、
高速高精度な位置制御を可能にしている。

【０００８】しかし、近年、露光装置においては、精度
を保ったまま、さらなるスループット向上の要求が市場
から寄せられており、レチクルステージ、ウエハステー
ジともにより一層の高速動作が必要になっている。そこ
で、上述したような従来のリニアモータを駆動する場
合、ステージ性能向上のため加減速度を大きくしようと
すると、リニアモータコイルに流れる電流が大きくなり
コイルの電気抵抗により発熱が大きくなる。このため、
レチクル周辺の部材が熱膨張で変形したり、計測基準が
熱膨張で変形したり、レーザー干渉計の光路中に空気揺
らぎが発生したりして、重ね合わせ精度を劣化させる可
能性がある。また、同時にリニアモータの磁石およびコ
イルも推力アップのため大型化の方向に向かわざるを得
なくなるため、レチクルステージも重量増となる。この
レチクルステージの重量増は、加減速時の反力増大に直
結し、露光装置本体を動揺させ、位置サーボ系の外乱要
因となるため、レチクルステージとウエハステージの同
期誤差を増大することになる。

【０００９】これらの問題を解決するために、特開平８
−０３７１５１号公報等において、レチクルステージの
走行を加減速領域と等速領域に分けて考え、加速領域で
はコイルばね等の弾性系の弾性エネルギーを利用してス
テージの運動エネルギーに変換し、所定速度まで加速
し、その後、等速領域ではリニアモータのわずかな推力
で等速運動を維持し、減速領域ではステージの運動エネ
ルギーを再び弾性エネルギーに変換して減衰をかけるよ
うにした構成が提案されている。

【００１０】このようなステージ装置の一例は図７に図
示するように構成されており、レチクル１０１を搭載す
るレチクルステージ１０２は、図示しないベースに固定
されたガイド１０５に対して一軸方向に滑動自在に支持
され、レチクルステージ１０２の両サイドにはリニアモ
ータ可動子１０３が固定されている。一方、リニアモー
タ固定子１０４はリニアモータ可動子１０３に非接触で
対向するように不図示のベースに固定されている。レチ
クルステージ１０２の走行路両端には、ステージ１０２
を加減速するためのステージ加減速機構１０６が設けら
れており、各ステージ加減速機構１０６は、コイルばね
等のばね１０９と、ばね１０９の弾性力をレチクルステ
ージ１０２に伝達するためのプッシャー１０７と、プッ
シャー１０７をガイドするとともにクラッチの機能を果
たすガイドクラッチ１０８と、プッシャー１０７を所定
位置まで動かしてばね１０９を圧縮するためのばね圧縮
機構１１０と、ばね１０９およびばね圧縮機構１１０を
保持するベース１１１とから構成されている。

【００１１】ステージ加減速機構１０６のばね１０９
は、ばね圧縮機構１１０により所定の反発力に達するま
で圧縮された状態でガイドクラッチ１０８でロックされ
ており、このガイドクラッチ１０８を開放することで、
ばね１０９の弾性力によりプッシャー１０７を介してレ
チクルステージ１０２を加速する。また、一定速度で走
行してきたレチクルステージ１０２をプッシャー１０７
で受け止め、ばね１０９の弾性力を利用し減速する。

【００１２】このようなステージ加減速機構をステージ
装置に用いることにより、従来のリニアモータによるス
テージの駆動方法に比して、リニアモータに流す制御電
流を少なくできるため、発熱を低減することができ、ま
た、リニアモータはステージの等速運動を維持するため
のわずかな推力を出力するだけで十分なので、磁石やコ
イルの大型化を防ぐことができ、振動等の外乱を小さく
することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来技術においては、一定速度で走行してきたレチク
ルステージをばねの弾性力により減速する際、プッシャ
ーとの衝突で生じる振動およびそれに伴なった失われる
エネルギーに関してなんら対策がとられていない。つま
り、発生する振動は制御系の外乱要因になり、また、バ
キューム吸着されているレチクルがレチクルステージの
基準位置から動いてしまう場合もある。さらに、損出エ
ネルギーは次回のレチクルステージの加速エネルギーの
不足分となってしまう。

【００１４】図７において、レチクルステージ１０２の
走行路中央の座標をｘ＝０とし、プッシャー１０７との
接触部の座標をｘ＝Ｌとするとき、高速で走行してくる
レチクルステージ１０２をｘ＝Ｌの位置で受け止める際
に、なるべく衝撃を少なくして滑らかにレチクルステー
ジ１０２を減速するためには、図８に示すように、ばね
定数ｋ₁ の小さいばね、すなわち、レチクルステージが
受けるばね反力Ｆの変化率が小さく、長ストローク（Ｌ
〜Ｌ₁₁）のものを用いればよい。しかし、このようなば
ね定数の小さいばねを用いると、装置が大型化してしま
い現実的には実施困難である。そこで、図８に示すよう
に比較的大きいばね定数ｋ₂ で短ストローク（Ｌ〜
Ｌ₁₂）のものを用いれば、設計制約内でレチクルステー
ジの運動エネルギーをばねの弾性エネルギーに変換する
ことができる。しかし、高速で走行しているレチクルス
テージはｘ＝Ｌの位置で大きな衝撃（力積Ｆ・Δｔ）を
受けてしまう。

【００１５】ちなみに、レチクルステージの運動エネル
ギーが全てコイルばねの弾性エネルギーに変換されると
すると、１／２・ｍｖ² ＝１／２・ｋｘ² ｘ＝ｖ・（ｍ／ｋ）^1/2 が成り立つので、仮に、ｍ＝１０ｋｇ、ｖ＝２０００ｍ
ｍ／ｓとすると、ばね定数ｋが０．９８Ｎ／ｍｍ（０．
１ｋｇｆ／ｍｍ）の場合、必要となるストロークはｘ＝
２０２ｍｍとなり、自然長４００ｍｍ程度のコイルばね
が必要となる。また、ばね定数ｋが４．９０Ｎ／ｍｍ
（０．５ｋｇｆ／ｍｍ）の場合、ストロークはｘ＝９０
ｍｍとなり、自然長１８０ｍｍ程度のコイルばねで済
む。

【００１６】したがって、レチクルステージとプッシャ
が衝突する際に、いかに衝撃や振動を少なくして滑らか
にレチクルステージを減速し、レチクルステージの運動
エネルギーを最大限にばねの弾性エネルギーに変換する
か、ということが重要な課題となる。

【００１７】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、走行路
に沿って移動可能なステージと、弾性力を利用してステ
ージを加減速するステージ加減速機構とを備えるステー
ジ装置において、ステージの減速初期に受ける急激な力
変化による衝撃や振動を緩和することができるステージ
装置を提供するとともに、該ステージ装置を用いて重ね
合わせ精度を高精度に維持することができる露光装置を
提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のステージ装置は、走行路に沿って移動可能
なステージと、弾性力を利用して前記ステージを加減速
するステージ加減速機構とを備え、該ステージ加減速機
構は緩衝器を有することを特徴とする。

【００１９】本発明のステージ装置において、前記緩衝
器は、前記ステージ加減速機構の弾性系のばね定数より
小さいばね定数を有する弾性系を少なくとも１以上を前
記ステージ加減速機構の弾性系に直列に接続して形成さ
れていることが好ましい。

【００２０】本発明のステージ装置において、前記ステ
ージ加減速機構の弾性系自体が非線形ばねであることが
好ましい。

【００２１】本発明のステージ装置において、前記緩衝
器は、流体の粘性抵抗を利用した構成とすることがで
き、また、その粘性抵抗を行程の関数とし、行程初期で
は粘性抵抗が低く、行程後期では粘性抵抗が高くなるよ
うに構成されていることが好ましい。

【００２２】本発明のステージ装置において、前記緩衝
器を前記ステージ加減速機構の弾性力を伝達するための
プッシャー先端とそれに対向する前記ステージの側面に
それぞれ取り付けられた互いに反発する永久磁石または
電磁石により構成することができ、また、前記緩衝器を
前記ステージ加減速機構の弾性力を伝達するためのプッ
シャー先端とそれに対向する前記ステージの側面にそれ
ぞれ取り付けられたエアパッドと該エアパッドを受ける
受け面により構成することもでき、前記エアパッドの加
圧気体の絞り型は、自成絞り型、オリフィス型、または
多孔質パッドを用いた多孔質型であることが好ましい。

【００２３】本発明のステージ装置においては、前記ス
テージはリニアモータにより等速駆動されることが好ま
しい。

【００２４】さらに、本発明の露光装置は、前述したス
テージ装置と、該ステージ装置に支持された原版のパタ
ーンを投影光学系を介して基板に投影し露光する露光手
段を有することを特徴とする。

【００２５】本発明の露光装置において、前記露光手段
は、前記原版と前記基板を前記投影光学系に対し相対的
にともに走査することにより前記原版パターンを前記基
板に露光する走査型であることが好ましい。

【００２６】

【作用】本発明によれば、走行路に沿って移動可能なス
テージと弾性力を利用してステージを加減速するステー
ジ加減速機構とを備え、ステージ加減速機構に衝撃を緩
和するための接触型あるいは非接触型の緩衝器を設ける
ことにより、高速で走行するステージがステージ加減速
機構に衝突する際に生じる衝撃や振動を緩和し吸収する
ようにし、ステージの加速領域では、コイルばね等の弾
性系の弾性エネルギーを利用してステージの運動エネル
ギーに変換して所定速度まで加速し、等速領域ではリニ
アモータのわずかな推力で等速運動を維持し、減速領域
ではステージの運動エネルギーを再び弾性エネルギーに
変換し減衰をかけるとともに、接触型あるいは非接触型
の緩衝器により、ステージが減速初期に受ける急激な力
変化による衝撃や振動等を緩和することができる。さら
に、露光装置のレチクルステージ等に適用することによ
り、衝撃や振動等によるレチクルずれを防止し、走査露
光で重要なパラメータである同期精度や露光装置の重ね
合わせ精度を高精度に維持することを可能にする。

【００２７】

【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。

【００２８】図１は、本発明のステージ装置の第１の実
施例の構成を示す概略図であり、図２は、本発明の第１
の実施例において、各ステージ位置に対するステージに
加わるばね反力を示す図表であり、図３は、本発明のス
テージ装置が適用される走査方式の投影露光装置の構成
を示す概略図である。

【００２９】先ず、本発明のステージ装置が適用される
走査方式の投影露光装置（スキャナ）について、図３を
参照して、その構成を簡単に説明する。

【００３０】原版であるレチクル１を搭載するレチクル
ステージ２は、レチクルステージベース５０上に構成さ
れたガイド（不図示）によって一軸方向に滑動自在に支
持されており、図３には不図示のリニアモータにより駆
動される。５１はレチクルステージの走査方向の位置を
レーザー干渉計で計測するためのミラーバーである。
６、６は後述するステージ加減速機構であり、レチクル
ステージ２の加減速を行なうためのものである。また、
５２は照明系であり、図示しない光源（水銀ランプ、Ｋ
ｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザー等）からの各照明光をス
キャンビーム用に矩形形状に整形する。レチクルステー
ジベース５０は、投影光学系５３、干渉計５４、その他
計測系を支持する鏡筒定盤５５から立ち上がる外筒５６
によって支持されている。さらに、レチクルステージ２
が往復運動する際にレチクルステージベース５０に発生
する反力や振動成分は反力受け５７を介して支柱５８に
伝わり床に放出される。

【００３１】一方、ウエハ（基板）６１は、ｘｙｚθチ
ルト方向に粗微動可能なウエハステージ６２に搭載さ
れ、その位置は、干渉計５４とバーミラー６３によって
計測される。床から立ち上がったベースフレーム５９は
ウエハステージ６２を支持し、さらにアクティブ除振台
６０を介して鏡筒定盤５５を支持している。この構成に
より、ウエハステージ６２が駆動した際の反力や振動成
分は、各種の計測系が取り付けられている鏡筒定盤５５
には伝達されず、ベースフレーム５９から床に伝達され
る。

【００３２】このように構成された露光装置において、
レチクルステージ２上のレチクル１のパターンは投影光
学系５３を介してウエハステージ６２上のウエハ６１に
投影され、レチクル１とウエハ６１を投影光学系５３に
対し相対的に同期走査することにより、レチクル１のパ
ターンをウエハ６１に露光するとともにこの露光走査を
ウエハ６１上の複数の露光領域（ショット）に対して繰
り返し行なう。

【００３３】次に、以上のように構成される露光装置に
適用できる本発明に係るステージ装置について説明す
る。

【００３４】本発明のステージ装置は、走行路に沿って
移動可能なステージと弾性力を利用してステージを加減
速するステージ加減速機構とを備え、ステージ加減速機
構に衝撃を緩和するための接触型あるいは非接触型の緩
衝器を設け、高速で走行するステージがステージ加減速
機構に衝突する際に生じる衝撃や振動を緩和し吸収する
ことを特徴とするものである。

【００３５】図１に図示する本発明のステージ装置の第
１の実施例において、レチクル１を搭載するレチクルス
テージ２は、図示しないベースに固定されたガイド５に
対して一軸方向に滑動自在に支持され、レチクルステー
ジ２の両サイドにはリニアモータ可動子３が固定されて
いる。一方、リニアモータ固定子４は、リニアモータ可
動子３に対し非接触で対向するように、不図示のベース
に固定されている。レチクルステージ２の走行路両端に
は、レチクルステージ２を加減速するためのステージ加
減速機構６が設けられており、このステージ加減速機構
６は、コイルばね等のばね（弾性系）（以下、単に「ば
ね」あるいは「主ばね」という）９と、レチクルステー
ジ２に当接して主ばね９の弾性力をレチクルステージ２
に伝達するためのプッシャー７と、プッシャー７をガイ
ドするとともにクラッチの機能を果たすガイドクラッチ
８と、プッシャー７のつば部７ａに係合するつば押さえ
１０ａによりプッシャー７を所定位置まで動かして主ば
ね９を圧縮するためのばね圧縮機構１０と、主ばね９お
よびばね圧縮機構１０を保持するベース１１とから構成
される。主ばね９には、主ばね９よりもばね定数の小さ
い２個のばね（以下、「副ばね」という）１２、１３が
主ばね９に直列にプッシャー７側に取り付けられてい
る。これらの副ばね１２、１３が、その弾性力により衝
撃や振動を緩和し吸収する緩衝器として作用する。な
お、図１においては、副ばねとして２個の副ばね１２、
１３が用いられているが、２個に限定されるものではな
く、主ばね９よりもばね定数の小さいばね１個でもよ
く、また２個以上用いてもよい。

【００３６】以上のように構成される本実施例のレチク
ルステージの作動について説明する。なお、図１におい
て、レチクルステージ２の走行路中央の座標をｘ＝０と
し、レチクルステージ２がプッシャー７に接触する部位
の座標をｘ＝Ｌとする。

【００３７】ステージ加減速機構６のばね圧縮機構１０
の内部には主ばね９（および副ばね１２、１３）の反発
力を計測するロードセンサ等（不図示）が組み込まれて
おり、（例えば、図中左側の）主ばね９（および副ばね
１２、１３）は所定の反発力になるまで、ロードセンサ
ーにより計測しながら、ばね圧縮機構１０により圧縮さ
れる。所定の反発力に達すると、ガイドクラッチ８がプ
ッシャー７をロックし、ばね圧縮機構１０のつば押さえ
１０ａが解除される。レチクルステージ２はリニアモー
タによりプッシャー７（図中、左側のプッシャー）と接
触する位置まで移動し、接触した状態で停止する。この
状態でガイドクラッチ８が開放されると、主ばね９（お
よび副ばね１２、１３）の反発力がプッシャー７を介し
てレチクルステージ２を加速する。このとき、ばね圧縮
機構１０内のロードセンサにより反発力が精度良く管理
されているので、レチクルステージ２が到達する速度は
正確にコントロールされる。そして、レチクルステージ
２が等速走行に移ると、リニアモータには、レチクルス
テージ２の等速を維持する程度の推力だけが発生してい
る。この等速走行によるスキャン露光動作が完了し、等
速走行区間が終了すると、レチクルステージ２は、ｘ＝
Ｌの位置でプッシャー７（図中、右側のプッシャー）に
当接する。このとき、レチクルステージ２は、ｘ＝Ｌ近
傍でステージ加減速機構６の副ばね１２、１３の弾性力
により大きな衝撃を受けることがなく、そして、主ばね
９（および副ばね１２、１３）の反発力を受けながら減
速する。それと同時に、主ばね９（および副ばね１２、
１３）は弾性エネルギーが蓄積されていく。このよう
に、レチクルステージ２の運動エネルギーがばね９、１
２、１３の弾性エネルギーにすべて変換され、レチクル
ステージ２が停止した瞬間に、レチクルステージ２は、
主ばね９（および副ばね１２、１３）の反発力により、
再び逆方向に加速を開始し始める。以後、この動作を繰
り返すこととなる。

【００３８】次に、レチクルステージを減速する際にレ
チクルステージに加わるばね反力について図２を用いて
さらに説明する。なお、図２は、本実施例において、レ
チクルステージ位置に対するレチクルステージに加わる
ばね反力を図示する。

【００３９】本実施例では、ばね定数の小さい副ばねを
２個利用するものであり、副ばね１２、１３（ばね定数
をそれぞれｋ₁ 、ｋ₂ とする）を主ばね９（ばね定数ｋ
₃ ）に対して直列につなぎ、それぞれのばね定数には、
ｋ₁ ＜ｋ₂ ＜ｋ₃ の関係を持たせてある。主ばね９のみ
を用いた場合は、図２に破線で示すようにｘ＝Ｌから急
激にばね反力がレチクルステージに加わる。一方、本実
施例においては、図２に実線で示すようにレチクルステ
ージ位置とばね反力は非線型な関係を作り出すことが可
能となる。

【００４０】今仮に、各ばねのばね定数を、ｋ₁ ：ｋ
₂ ：ｋ₃ ＝ｋ：２ｋ：３ｋの比例関係にあるとすると、
自然長を適切に選択することにより、ばね定数は、Ｌ＜
ｘ＜Ｌ₁ では、ｋ₁₂₃ ＝ｋ₁ ・ｋ₂ ・ｋ₃ ／（ｋ₁ ・ｋ₂ ＋ｋ₂ ・ｋ₃ ＋ｋ₃ ・ｋ₁ ）＝０．５５ｋＬ₁ ＜ｘ＜Ｌ₂ では、ｋ₂₃＝ｋ₂ ・ｋ₃ ／（ｋ₂ ＋ｋ₃ ）＝１．２ｋＬ₂ ＜ｘ＜Ｌ₃ では、ｋ₃ ＝３ｋと順次レチクルステージの位置によってばねを硬くする
ことができるので、ステージがプッシャーに当接する位
置ｘ＝Ｌの近傍での主ばねによる急激な反力によって生
じる衝撃や振動成分を回避することができるようにな
る。

【００４１】本実施例では、簡単のために副ばねを２個
としたが、図２に示すようにｘ＝Ｌ近傍ではばね定数を
弱く、それ以降は順次強くできれば、さらに多数の副ば
ねを用いても構わないし、逆に１本で事足りるような場
合は１本でも構わない。さらにまた、主ばね１本でもば
ね定数を精度よく管理できさえすれば、線径あるいはば
ね径を連続的に変化させることにより、非線型ばねを作
り、それを適用することもできる。

【００４２】また、以上の説明では、副ばねとしてコイ
ルばねの例を挙げたが、ばね定数を低くとれ、構成によ
っては減衰効果も期待できる空気ばねを利用することも
できる。

【００４３】次に、本発明の第２の実施例について図４
の（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００４４】本実施例は、接触型で、流体の粘性抵抗を
利用して、ｘ＝Ｌ近傍でのレチクルステージに加わるば
ね反力を緩和しようとするものである。なお、本実施例
において、前述した第１の実施例と同様の部材は、同一
符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４５】図４の（ａ）において、ステージ加減速機
構６のプッシャー７の先端にばね９と直列な構成となる
ようにダッシュポット２０を取り付け、このダッシュポ
ット２０は、図４の（ｂ）に示すように、シリンダー２
１、シリンダー２１内で移動自在に設けられてシリンダ
ー２１から延出するピストンロッド２２ａを有するピス
トン２２およびピストン２２を復元するためのコイルば
ね２３で構成され、ピストン２２とシリンダー２１との
隙間の流体の粘性抵抗を利用して減衰を得るようにして
いる。なお、ピストン２２に小孔を設け、その小孔を通
過する流体の粘性を利用したダッシュポットとすること
もできる。

【００４６】本実施例においても、前述した第１の実施
例と同様に、等速度で走行してきたレチクルステージ２
は、ｘ＝Ｌの位置でダッシュポット２０のピストンロッ
ド２２ａに当接すると、レチクルステージ２はｘ＝Ｌ近
傍でダッシュポット２０の流体の粘性抵抗により衝撃が
吸収緩和され、そしてばね９の反発力により減速されて
いく。

【００４７】また、通常、粘性抵抗は速度に比例するけ
れども、ｘ＝Ｌの位置でレチクルステージがピストンロ
ッドに衝突した時点での粘性は低く、ピストンの行程に
したがって粘性が高くなるようにしても良い。その場
合、シリンダーとピストンの間隔を変化させたり、シリ
ンダー内壁に溝を作り、その幅あるいは深さを変化させ
ることにより、粘性をピストン位置の関数として設定で
き、このようにすることにより、ｘ＝Ｌ近傍でレチクル
ステージに加わる力変化をより滑らかにすることができ
る。

【００４８】次に、本発明の第３の実施例について図５
を参照して説明する。

【００４９】本実施例は、非接触型で、磁石の反発力を
利用して、ｘ＝Ｌ近傍でのレチクルステージに加わるば
ね反力を緩和しようとするものである。なお、本実施例
においても、前述した各実施例と同様の部材には同一符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００５０】図５において、レチクルステージ２の側面
とそれに対向するプッシャー７の先端に、互いに反発す
る磁石（永久磁石あるいは電磁石）３０、３１をそれぞ
ればね９と直列に取り付ける。磁極間で発生する反発力
はそれぞれの磁極間距離の２乗に反比例するため、レチ
クルステージ２が等速走行中ではほとんど磁力は働かな
い。しかし、ｘ＝Ｌに近づくと急激に大きな反発力が生
じて、レチクルステージ２とプッシャー７は非接触を保
ったまま、レチクルステージ２の運動エネルギーがばね
９を圧縮させることにより弾性エネルギーに変換されて
いく。本実施例では、非接触で力が伝達されるため、ｘ
＝Ｌ近傍でレチクルステージ２に加わる力は非線型で滑
らかな変化となり、衝撃はほとんど発生しない。また、
非接触であるため、ｘ＝Ｌ近傍でレチクルステージ２の
運動エネルギーはほとんど失われることがなく、前述し
た第１、第２の実施例と比較して、エネルギー効率にも
有利である。

【００５１】また、反発磁石として電磁石を用いる場合
は、電磁力をＯＮ／ＯＦＦできるので、レチクルが露光
中（等速走行中）では電磁力をＯＦＦし、露光の終了時
に電磁力をＯＮすることにより、コイルの発熱を最低限
に押さえることができる。

【００５２】次に、本発明の第４の実施例について図６
を参照して説明する。

【００５３】本実施例は、非接触型で、エアパッドの加
圧気体の静圧力を利用して、ｘ＝Ｌ近傍でのレチクルス
テージに加わるばね反力を緩和しようとするものであ
る。なお、本実施例においても、前述した各実施例と同
様の部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００５４】図６において、レチクルステージ２の側面
にエアパッド４０を配置し、それと対向するプッシャー
７の先端に、エアパッド４０を受ける受け座４１を設
け、ばね９と直列に配置する。このように構成すること
により、レチクルステージ２が走行してきた際に、ｘ＝
Ｌの近傍で、エアパッド４０の加圧気体の静圧力を利用
し、非接触でレチクルステージ２の運動エネルギーをば
ねの弾性エネルギーに変換することが可能となる。な
お、受け座４１は凹形をなしているが、これは走行して
きたレチクルステージが位置ｘ＝Ｌでエアパッド４０と
受け座４１が最接近した際の流体膜を確保するためであ
る。エアパッドの加圧気体の絞り型は、自成絞り型やオ
リフィス型や多孔質パッドを用いた多孔質型等とするこ
とができ、ｘ＝Ｌ近傍での衝撃を緩和でき、高エネルギ
ー効率が実現できれば、いずれの型でも構わない。ま
た、本実施例は、エアパッドに加圧気体を供給するだけ
で実施可能であるので、前述した実施例と比較して適用
は簡便である。

【００５５】以上に説明するように、ステージ装置のス
テージ加減速機構に各種の緩衝器を付設することによ
り、ステージの加速領域では、コイルばね等の弾性系の
弾性エネルギーを利用してステージの運動エネルギーに
変換して所定速度まで加速し、その後、等速領域ではリ
ニアモータのわずかな推力で等速運動を維持し、減速領
域ではステージの運動エネルギーを再び弾性エネルギー
に変換し減衰をかけることができ、そして、ステージが
減速初期に受ける急激な力変化による衝撃や振動等の不
具合を緩衝器により緩和吸収することができる。

【００５６】このように構成される本発明のステージ装
置を露光装置に適用することにより、レチクルステージ
の加減速に伴なう衝撃や振動等によるレチクルのずれを
防止し、走査露光で重要なパラメータである同期精度や
露光装置の重ね合わせ精度を高精度で維持することが可
能になる。

【００５７】なお、本発明のステージ装置における緩衝
器の中で、主ばね９と副ばね１２、１３の組み合わせを
用いたもの（図１）あるいはダッシュポット２０を用い
たもの（図４）などの接触型のものは、プッシャー７と
レチクルステージ２の接触時に多少のエネルギーロスを
生じる。しかし、レチクルステージ２は等速走行区間で
リニアモータにより所定速度が維持されるので、接触時
にエネルギーロスがあっても、毎回ばねに蓄積される弾
性エネルギーは一定の値をとる。換言すれば、等速走行
時に等速走行を維持するだけの推力をリニアモータに発
生させるだけで、レチクルステージ２は、極めて小さい
エネルギーでスキャン動作を繰り返すことが可能とな
る。

【００５８】また、レチクルステージ２が加速を終了
し、レチクルステージ２がプッシャー７から離れると、
プッシャー７は、プッシャーの質量とばね９のばね定数
で決まる固有振動数での振動が生じるけれども、加速終
了時にガイドクラッチ８でプッシャー７をロックするこ
とにより、その振動をレチクルステージベース５０（図
３参照）に伝達し、速やかにレチクルステージ反力受け
機構５７、５８（図３参照）により装置外に放出するこ
とができる。

【００５９】次に、上述した本発明の露光装置を利用し
たデバイスの製造方法の実施形態を説明する。

【００６０】図１０は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッ
ド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステッ
プ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行な
う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコンやガラス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。次
のステップ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。

【００６１】図１１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
１５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布す
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の複数のショット
領域に並べて焼き付け露光する。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。

【００６２】このようなデバイスの製造方法を用いれ
ば、従来は製造が困難であった高集積度のデバイスを安
定的に低コストで製造することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のステージ
装置によれば、ステージの加速領域では、コイルばね等
の弾性系の弾性エネルギーを利用してステージの運動エ
ネルギーに変換して所定速度まで加速し、等速領域では
リニアモータのわずかな推力で等速運動を維持し、減速
領域ではステージの運動エネルギーを再び弾性エネルギ
ーに変換し減衰をかけるとともに緩衝器によりステージ
が減速初期に受ける急激な力変化による衝撃や振動等の
不具合を緩和することができる。さらに、本発明のステ
ージ装置を露光装置のレチクルステージ等に適用するこ
とにより、衝撃や振動等によるレチクルずれを防止し、
走査露光で重要なパラメータである同期精度や露光装置
の重ね合わせ精度を高精度に維持することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステージ装置の第１の実施例の構成を
示す概略図である。

【図２】本発明の第１の実施例において、各ステージ位
置に対するステージに加わるばね反力を示す図表であ
る。

【図３】本発明のステージ装置が適用される走査方式の
投影露光装置の構成を示す概略図である。

【図４】（ａ）は本発明のステージ装置の第２の実施例
の構成を示す概略図であり、（ｂ）は本発明のステージ
装置の第２の実施例に用いるダッシュポットの概略図で
ある。

【図５】本発明のステージ装置の第３の実施例の構成を
示す概略図である。

【図６】本発明のステージ装置の第４の実施例の構成を
示す概略図である。

【図７】従来のステージ加減速機構を用いたステージ装
置の構成を示す概略図である。

【図８】従来のステージ装置において、ステージ位置に
対するステージが受けるばね反力を示す図表である。

【図９】（ａ）は従来のリニアモータによるステージ装
置の概略図であり、（ｂ）は一部を分解して示すステー
ジ装置の概略図である。

【図１０】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１１】ウエハプロセスを示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１レチクル（原版）２レチクルステージ３リニアモータ可動子４リニアモータ固定子５ガイド６ステージ加減速機構７プッシャー８ガイドクラッチ９ばね（弾性系）１０ばね圧縮機構１１ベース１２、１３副ばね２０ダッシュポット２１シリンダー２２ピストン２２ａピストンロッド２３コイルばね３０、３１磁石（永久磁石または電磁石）４０エアパッド４１受け座５０レチクルステージベース５３投影光学系５５鏡筒定盤５９ベースフレーム６１ウエハ（基板）６２ウエハステージ

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６ＢＢ２３Ｑ 1/28 Ｆターム(参考） 2F078 CA02 CA08 CB05 CB12 CC04 CC11 CC15 CC16 2H097 AB09 BA10 GB01 LA10 3C048 BB10 BC02 CC07 CC17 DD01 DD26 EE10 5F031 CA02 CA07 HA57 JA02 KA06 LA06 LA08 MA26 MA27 5F046 AA23 BA05 CC01 CC02 CC17 CC20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行路に沿って移動可能なステージと、
弾性力を利用して前記ステージを加減速するステージ加
減速機構とを備え、該ステージ加減速機構は緩衝器を有
することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】前記緩衝器は、前記ステージ加減速機構
の弾性系のばね定数より小さいばね定数を有する弾性系
を少なくとも１以上を前記ステージ加減速機構の弾性系
に直列に接続して形成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。
【請求項３】前記ステージ加減速機構の弾性系自体が
非線形ばねであ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４】前記緩衝器は、流体の粘性抵抗を利用し
た構成とす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５】前記緩衝器は、粘性抵抗を行程の関数と
し、行程初期では粘性抵抗が低く、行程後期では粘性抵
抗が高くなるように構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。
【請求項６】前記緩衝器は、前記ステージ加減速機構
の弾性力を伝達するためのプッシャー先端とそれに対向
する前記ステージの側面にそれぞれ取り付けられた互い
に反発する永久磁石または電磁石により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項７】前記緩衝器は、前記ステージ加減速機構
の弾性力を伝達するためのプッシャー先端とそれに対向
する前記ステージの側面にそれぞれ取り付けられたエア
パッドと該エアパッドを受ける受け面により構成されて
いることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
【請求項８】前記エアパッドの加圧気体の絞り型は、
自成絞り型、オリフィス型、または多孔質パッドを用い
た多孔質型であることを特徴とする請求項７記載のステ
ージ装置。
【請求項９】前記ステージはリニアモータにより等速
駆動されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれ
か１項に記載のステージ装置。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれか１項に記
載のステージ装置と、該ステージ装置に支持された原版
のパターンを投影光学系を介して基板に投影し露光する
露光手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】前記露光手段は、前記原版と前記基板
を前記投影光学系に対し相対的にともに走査することに
より前記原版パターンを前記基板に露光する走査型であ
ることを特徴とする請求項１０記載の露光装置。