JP2001173654A

JP2001173654A - 静圧軸受装置及びそれを用いた光学装置

Info

Publication number: JP2001173654A
Application number: JP35630399A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Tokushima; 忍徳島
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、相対移動する固定部および可動部間
に気体層を設けて所定の間隔に維持する静圧軸受装置に
関し、高真空雰囲気中に流体流通配管からのアウトガス
や透過ガスを放出させない静圧軸受装置を提供すること
を目的とする。【解決手段】固定部１３ａに対し微小隙間を介して対向
し固定部１３ａに沿って移動可能に設けられた可動部１
３ｂが設けられている。可動部１３ｂは、微小隙間に気
体を供給する気体供給部１３ｃと、気体供給部１３ｃと
を囲むように位置し微小隙間に供給した気体を回収する
ための低真空排気溝１３ｆと有している。固定部１３ａ
は、低真空排気溝１３ｆに対向する位置に気体を排気す
るための排気口１３ｈを有している。また、低真空排気
溝１３ｆと排気口１３ｈの内部を通り外部に接続され、
軸受パッド１３ｃに流体の流通を行う流体流通配管４０
が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対移動する２つ
の部材（固定部および可動部）間に気体層を設けて所定
の間隔に維持する静圧軸受装置及びそれを用いた光学装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、マスクある
いはレチクル（以下、レチクルという）に形成された微
細な回路パターンを露光基板（以下、ウェハという）上
に正確に複数回重ね合わせて露光する必要がある。この
ため、レチクルやウェハを高い位置決め精度のステージ
装置に載置して、レチクルに光線あるいは荷電粒子線を
照射して回路パターンをウェハに転写する露光装置が用
いられている。また、転写された回路パターンが正確に
ウェハに形成されているか否かを検査するため、高い位
置決め精度のステージ装置を備えた検査装置も用いられ
ている。

【０００３】これら露光装置や検査装置に搭載されるス
テージ装置には、上述のように高精度の位置決めが行え
るように、静圧気体軸受を備えた静圧軸受装置が用いら
れている。ステージ装置は、ステージの搬送体に固定さ
れた可動体が固定体（案内体）に案内されて移動するよ
うになっている。そして、案内体の案内面と移動体の被
案内面とが、静圧気体軸受により所定の空隙で対向する
ようになっている。この静圧気体軸受は、静圧気体の圧
力により案内体と移動体の間隔を広げる方向に力を発生
させる。ステージ装置を構成するためには案内体と移動
体の間隔を一定に保つ必要があるので、当該力とつり合
わせるために案内体と移動体の間隔を狭くする方向に力
を働かせる必要がある。この力は静圧気体軸受の予圧と
呼ばれている。予圧は、移動体に設けた静圧気体軸受の
近傍に真空ポケットを設けて案内体との間に吸引力を発
生させ、静圧空気による反発力とつり合わせることによ
り得られる。

【０００４】このような静圧軸受装置を用いたステージ
装置を図１９を参照して説明する。図１９はステージ装
置の断面図を示している。図１９では、設置面Ｇに平行
な平面に互いに垂直にＸ軸およびＹ軸をとり、設置面Ｇ
に垂直にＺ軸をとるものとする。このステージ装置は、
検査対象のウェハ１０１を載置するステージ１０２を有
している。ステージ１０２は、静圧軸受装置（１０３、
１０４）の可動部１０３に接続されている。可動部１０
３は、断面が矩形形状となっている。可動部１０３の−
Ｘ側端部の３面および可動部１０３の＋Ｘ側端部の３面
を取り囲むように、固定部１０４が設けられている。な
お、固定部１０４は、固定部材１０５を介して設置面Ｇ
に固定されている。

【０００５】固定部１０４の可動部１０３と対向する面
のそれぞれには、図示しない空気供給源から供給される
空気を可動部１０３との間に吹き込む軸受パッド（気体
供給部）１０４ａが設けられている。そして、軸受パッ
ド１０４ａの周囲には軸受パッド１０４ａから噴出され
た空気を排気するために一次的に貯める排気溝１０４ｂ
が形成され、当該排気溝１０４ｂには図示しない真空ポ
ンプに接続された排気口１０４ｃが形成されている。

【０００６】静圧軸受装置（１０３、１０４）では、可
動部１０３と固定部１０４との間に軸受パッド１０４ａ
により連続して空気が吹き込まれ、当該吹き込まれた空
気が排気溝１０４ｂに一次的に貯められ、排気口１０４
ｃから排気される。したがって、可動部１０３および固
定部１０４間にほぼ一定の圧力の気体層が形成され、可
動部１０３および固定部１０４は、所定の間隔を持って
維持されるようになる。

【０００７】可動部１０３には、リニアモータ（１０
６、１０７）の可動子１０６が接続され、可動子１０６
は固定子１０７と間隔を開けて対向するように配置され
ている。リニアモータ（１０６、１０７）は、可動子１
０６を固定子１０７に沿ってＹ方向に移動させることが
できるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のステー
ジ装置の静圧軸受装置についてさらに図２０（ａ）を参
照して説明する。図２０（ａ）は、図１９に示す可動部
１０３および固定部１０４をＡ−Ａ線で切断した断面図
であり、図１９と同様な座標系をとるものとする。この
静圧軸受装置では、可動部１０３が移動する際に、固定
部１０４側の軸受パッド１０４ａと可動部１０３とを対
向させておく必要があるので、可動部１０３の長さは固
定部１０４の長さよりほぼ移動ストローク分長くしてお
かなければならない。この可動部１０３は、図中の破線
に示す位置まで移動する。従って、この静圧軸受装置に
おいては、Ｙ方向に関して固定部１０４よりほぼ移動ス
トロークの２倍の長さを可動部１０３に確保しておかな
ければならず、軸受が大型化してしまうという問題を有
している。

【０００９】このため、この静圧軸受装置を用いたステ
ージ装置の大きさも大きくなってしまうという問題が生
じる。また、このステージ装置を備えた検査装置の大き
さも同様に大きくなってしまうことになる。これらの問
題は、検査装置だけでなく、同様なステージ装置が用い
られる、例えば半導体装置や液晶表示装置の製造におけ
るフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置、電子
顕微鏡、あるいは、電子線を基板に照射して基板上に回
路パターンを転写あるいは形成するエレクトロンビーム
装置等の他の光学装置においても同様に発生する。

【００１０】これに対して、例えば図２０（ｂ）に示す
ように可動部側に軸受パッドおよび排気口を設けるよう
にした静圧軸受装置においては、上記の図２０（ａ）に
示した静圧軸受装置と同様な移動ストロークを実現する
ように構成しても、可動部は図２０（ｂ）の破線に示す
位置まで移動するだけで済む。したがって、この静圧軸
受装置によれば、Ｙ方向に関して確保しなければならな
い長さを抑えることができる。

【００１１】しかしながら、図２０（ｂ）に示したよう
な可動部に気体供給用の軸受パッド１０４ａおよび排気
口を設けた静圧軸受装置では、排気口用の配管の引き回
しが非常に困難であるという問題を生じる。すなわち、
排気用の配管は、真空ポンプによる気体の吸引によって
潰れず、且つ、可動部が移動した際に追従するように、
一般的には、金属製の伸縮可能なベローズ（蛇腹）部材
で形成される。この金属製のベローズ部材を、伸縮させ
るには一定の力を要するが、可動部の移動に伴ってベロ
ーズ部材をスムーズに伸縮させるには困難が生じる。

【００１２】例えば、可動部に力を与え、その力で可動
部を移動させると共にベローズ部材を伸縮させるように
すると、可動部へベローズ部材からの反力がかかってし
まい、固定部と可動部との間が適切に維持されない恐れ
が生じたり、あるいは可動部の精密な移動を妨げる恐れ
が生じたりするという問題がある。

【００１３】一方、空気供給源からの空気を噴出する軸
受パッド１０４ａへ空気を供給する流体流通配管の引き
回しにも幾つかの問題が生じる。通常、流体流通配管に
は柔らかい樹脂製のチューブが用いられる。このチュー
ブ内に圧縮空気を流して軸受パッド１０４ａから噴出さ
せる。ところが、装置が置かれている高真空雰囲気中に
このチューブを露出させて配管すると、真空雰囲気中に
アウトガス（チューブ形成材料自体からのガス放出）
や、透過ガス（チューブを透過して放出される空気）が
漏れ出してしまうという問題を有している。

【００１４】さらに、ステージ装置を駆動する駆動系
（例えば、リニアモータ）から発生する熱を吸収して装
置外に逃がす冷媒が流通する冷却用の流体流通配管にも
樹脂製チューブが用いられるが、同様の問題を有してい
る。

【００１５】また、ウェハホルダへフロリナート等の冷
却水を流すための冷却用の流体流通配管も樹脂製チュー
ブであり、また、光や電子ビームの照射で暖められたウ
ェハの膨張を抑えるために、ウェハホルダ上面に形成し
た溝中にヘリウムガスを流すような場合の配管にも樹脂
製チューブが用いられており、上述と同様のアウトガス
や透過ガスの高真空中への拡散が問題となる。

【００１６】本発明の目的は、高真空雰囲気中に流体流
通配管からのアウトガスや透過ガスを放出させない静圧
軸受装置及びそれを用いた光学装置を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１乃至図１８に対応付けて説明すると、上記目的
は、固定部（１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ）と、固
定部（１０ａ、１１ａ、１２ａ、１３ａ）に対し微小隙
間を介して対向し固定部（１０ａ、１１ａ、１２ａ、１
３ａ）に沿って移動可能に設けられた可動部（１０ｂ、
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）と、微小隙間に気体を供給す
る気体供給部（１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ）と、
気体供給部（１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ）を囲む
ように位置し微小隙間に供給した気体を回収するための
気体回収部（１０ｆ、１１ｆ、１２ｆ、１３ｆ）とを備
えた静圧軸受装置において、気体回収部（１０ｆ、１１
ｆ、１２ｆ、１３ｆ）は可動部（１０ｂ、１１ｂ、１２
ｂ、１３ｂ）に設けられ、固定部（１０ａ、１１ａ、１
２ａ、１３ａ）は、気体回収部（１０ｆ、１１ｆ、１２
ｆ、１３ｆ）に対向する位置に気体を排気するための排
気口（１０ｈ、１１ｈ、１２ｈ、１３ｈ）を備え、外部
から可動部（１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）に流体
若しくは電気信号を供給するために、少なくとも一部が
気体回収部（１０ｆ、１１ｆ、１２ｆ、１３ｆ）の内部
を通るように配置された配管若しくは配線を備えたこと
を特徴とする静圧軸受装置によって達成される。

【００１８】上記本発明の静圧軸受装置において、配管
若しくは配線（３０ａ、３０ｂ、４０、４４、４６ａ、
４６ｂ）は、可撓性を有することを特徴とする。また、
流体流通配管（３０ａ、３０ｂ、４０、４４、４６ａ、
４６ｂ）は、樹脂製チューブであることを特徴とする。
また、上記本発明の静圧軸受装置において、配線若しく
は配線（３０ａ、３０ｂ、４０、４４、４６ａ、４６
ｂ）は、排気口（１０ｈ、１１ｈ、１２ｈ、１３ｈ）の
内側を通り、外部に接続されることを特徴とする。

【００１９】また、上記本発明の静圧軸受装置におい
て、気体供給部（１０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ）
は、可動部（１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）に設け
られており、流体流通配管（４０）は、気体供給部（１
０ｃ、１１ｃ、１２ｃ、１３ｃ）に接続され、気体を流
通させることを特徴とする。さらに、配管若しくは配線
（４６ａ、４６ｂ）は、可動部（１０ｂ、１１ｂ、１２
ｂ、１３ｂ）に供給される温調用流体を流通させること
を特徴とする。

【００２０】また、可動部（１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、
１３ｂ）は、基板（Ｗ）を載置する基板載置部（６）を
備え、温調用流体は、基板載置部（６）に供給され基板
（Ｗ）を温調することを特徴とする。また、可動部（１
０ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ）は、固定部（１０ａ、
１１ａ、１２ａ、１３ａ）に対して相対的に移動するた
めの駆動部を備え、温調用流体は、駆動部に供給され駆
動部の温調を行うことを特徴とする。

【００２１】また上記目的は、試料を載置するステージ
装置（ＳＴ、ＷＳＴ）と、ステージ装置（ＳＴ、ＷＳ
Ｔ）に載置された試料（Ｗ）に光線又は荷電粒子線を照
射する照明系（１４１、１５１）とを備えた光学装置に
おいて、ステージ装置は、可動体に設けられ、可動体
は、上記本発明のいずれかの静圧軸受装置を用いて固定
体と非接触で移動可能であることを特徴とする光学装置
によって達成される。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
静圧軸受装置を図１乃至図８を用いて説明する。まず、
図１を用いて本実施の形態による静圧軸受装置を搭載し
たステージ装置の全体構成の概略を説明する。本実施の
形態によるステージ装置は、半導体装置等を製造する際
に用いられる露光装置に搭載され、ウェハを載置して二
次元的に移動可能なステージ装置（以下、ウェハステー
ジという）である。図１は、一部断面を含むウェハステ
ージの斜視図である。図１において、定盤１に平行な平
面上にＸ−Ｙ直交座標系をとり、Ｘ−Ｙ面に垂直にＺ軸
をとるものとする。

【００２３】ウェハステージは、定盤１上に設けられた
Ｙステージ２及びＸステージ４を介して試料台５上のウ
ェハホルダ６上にウェハＷを保持するようになってい
る。レチクルの回路パターンに露光用の照明光が照射さ
れるとその回路パターン像がウェハＷ上に露光されるよ
うになっている。

【００２４】定盤１上のＸ方向両端近傍には、Ｙステー
ジ２を駆動するリニアモータの固定子（図示せず）を備
えた静圧軸受装置１０、１１の固定部１０ａ、１１ａが
Ｙ方向に沿って互いに平行に固定されている。それに対
応してＹステージ２のＸ方向両端近傍には、固定部１０
ａ、１１ａに対し微小隙間を介して対向し固定部１０
ａ、１１ａに沿って移動可能な可動部１０ｂ、１１ｂが
設けられている。

【００２５】Ｙステージ２上のＹ方向両端近傍には、Ｘ
ステージ４を駆動する補助リニアモータの固定子（図示
せず）を備えた静圧軸受装置１２、１３の固定部１２
ａ、１３ａがＸ方向に沿って互いに平行に固定されてい
る。それに対応してＸステージ４のＹ方向両端近傍に
は、固定部１２ａ、１３ａに対し微小隙間を介して対向
し固定部１２ａ、１３ａに沿って移動可能な可動部１２
ｂ、１３ｂが設けられている。以上説明した定盤１上の
構成要素は、図示しないチャンバ内に格納されて高真空
雰囲気中において稼働するようになっている。

【００２６】定盤１のＹ方向両端外側には、Ｘステージ
４を貫通するガイドバー１５を保持してＸ方向に移動可
能な静圧軸受装置１７、１８が設けられている。ガイド
バー１５とＸステージ４との間にも静圧気体軸受が構成
されており、静圧軸受装置１７、１８の移動と共にガイ
ドバー１５がＸ方向に移動すると、ガイドバー１５と所
定の空隙を持ちながらＸステージ４もＸ方向に追従して
移動するようになっている。また、ガイドバー１５はＹ
方向に沿って設けられているので、Ｙステージ２による
Ｘステージ４のＹ方向の移動を何ら妨げない。このため
Ｘステージ４は、図示しない制御系による静圧軸受装置
１０、１１、１７、１８に平行して設けられるか又は内
蔵して設けられる不図示のリニアモータの駆動制御によ
りＸ−Ｙ面内を２次元移動できるようになっている。具
体的には、静圧軸受装置１７、１８は静圧軸受装置とし
て説明したが、単にリニアモータのみで構成してもよ
い。また、静圧軸受装置１０、１１にリニアモータを組
み込むようにしてもよい。

【００２７】試料台５は、レベリング機構２０を介して
Ｘステージ４上に取り付けられている。試料台５上の−
Ｘ方向及び−Ｙ方向のそれぞれの端部には、定盤１上に
固定されたＸ座標計測用及びＹ座標計測用のレーザ干渉
計（共に図示せず）から射出されるレーザ光を反射する
平面鏡２２、２４が固定されており、これらレーザ干渉
計により試料台５のＸ座標及びＹ座標が検出される。レ
ベリング機構２０は、平面鏡２２、２４及びウェハＷを
一体として上下方向（Ｚ方向）に移動すると共に、Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸回りに回転する機構を有している。

【００２８】ウェハホルダ６内には、ウェハＷを冷却す
るための冷却液が循環するウェハ冷却配管３０ｃが配管
されている。ウェハ冷却配管３０ｃはウェハホルダ６側
面に接続されたウェハホルダ冷却用の流体流通配管（往
き管）３０ａ、（戻り管）３０ｂに接続されている。

【００２９】次に、上述の図１に示したウェハステージ
に搭載された本実施の形態による静圧軸受装置を図２乃
至図８を用いて説明する。図２は、Ｙステージ２上面及
びその上に配置されるＸステージ４、及び静圧軸受装置
１２、１３の分解斜視図である。図３は図２におけるＡ
−Ａ線で切断した静圧軸受装置１３の部分断面を示し、
図４は図２におけるＢ−Ｂ線で切断した静圧軸受装置１
３の部分断面を示している。また、図５は静圧軸受装置
１３近傍の拡大斜視図である。以下、これら図２乃至図
５を参照しつつ、主として静圧軸受装置１３を例にとっ
て説明する。なお、Ｘステージ４において静圧軸受装置
１３とＹ方向の反対側に設けられた静圧軸受装置１２の
構造も静圧軸受装置１３と同様である。

【００３０】静圧軸受装置１３のＸステージ４側の可動
部１３ｂには、固定部１３ａと対向する＋Ｙ側、＋Ｚ
側、−Ｚ側の３つの平面に多孔性の部材からなり空気を
噴出する軸受パッド１３ｃが設けられている。また、３
つの各面には軸受パッド１３ｃ周囲の広い範囲で凹状に
掘り下げられた低真空排気溝１３ｆが設けられている。
＋Ｙ側の面のほぼ中央には、Ｘ方向に延びて低真空排気
溝１３ｆよりさらに掘り下げられた凹部空間１３ｊが形
成されている。凹部空間１３ｊは、可動部１３ｂ内部に
設けられた連通孔１３ｋにより他の２つの面に形成され
た低真空排気溝１３ｆと連通している。

【００３１】さらに、低真空排気溝１３ｆを取り囲むよ
うにして３つの面に跨って高真空排気溝１３ｇが設けら
れている。高真空排気溝１３ｇはさらに可動部１３ｂ内
部に設けられた連通孔１３ｌで連通している。固定部１
３ａの可動部１３ｂと対向する平面には、可動部１３ｂ
の移動範囲で低真空排気溝１３ｆと常に対向する位置に
低真空排気口１３ｈが配置され、可動部１３ｂの移動範
囲で高真空排気溝１３ｇと常に対向する位置に高真空排
気口１３ｉが配置されている。

【００３２】低真空排気口１３ｈは、詳細な図示は省略
しているがＹステージ２内部に設けられた配管を介して
ロータリーポンプあるいはドライポンプ（図示せず）に
接続され、高真空排気口１３ｉは、同様に図示を省略し
た配管を介して、ロータリーポンプより強力なターボ分
子ポンプ（図示せず）に接続されている。

【００３３】軸受パッド１３ｃは、可動部１３ｂ内部の
チューブ１３ｄを介して空気を供給する空気供給口１３
ｅに接続されている。空気供給口１３ｅは凹部空間１３
ｊ内に取り付けられ、軽量且つ柔軟な素材（例えば、ビ
ニール等の樹脂製素材）で形成された流体流通配管４０
に接続されている。流体流通配管４０は、可動部１３ｂ
のＸ方向への最大移動距離に対応できる管長を持って凹
部空間１３ｊ内に収納されており、その他端は固定部１
３ａの低真空排気口１３ｈを通って外部の空気供給源
（図示せず）まで配管されている。

【００３４】この静圧軸受装置１３によれば、空気供給
源から固定部１３ａの低真空排気口１３ｈを通って可動
部１３ｂ側の空気供給口１３ｅへ流体流通配管４０によ
り軸受パッド１３ｃへ空気が供給され、軸受パッド１３
ｃにより当該空気が固定部１３ａと可動部１３ｂとの間
に吹き込まれる。この吹き込まれた空気は、可動部１３
ｂ及び固定部１３ａの間を通って、軸受パッド１３ｃを
取り囲むように設けられている低真空排気溝１３ｆによ
って一次的に貯められ、当該空気が低真空排気溝１３ｆ
に対向する固定部１３ａ側の低真空排気口１３ｈから排
気される。

【００３５】さらに、低真空排気溝１３ｆを取り囲むよ
うに設けられている高真空排気溝１３ｇによって低真空
排気溝１３ｆから漏れた空気が貯められ、当該空気が高
真空排気溝１３ｇに対向する固定部１３ａ側の高真空排
気口１３ｉから排気される。これにより、可動部１３ｂ
及び固定部１３ａ間にはほぼ一定の圧力の気体層が形成
され、可動部１３ｂ及び固定部１３ａが所定の間隔を持
って維持されるようになる。

【００３６】また、軸受パッド１３ｃから吹き込まれた
空気を２重の排気溝１３ｆ、１３ｇで貯めるようにし
て、排気溝１３ｆ、１３ｇから、ロータリーポンプおよ
びターボ分子ポンプで排気するようにしているため、周
囲への空気の漏れをより効果的に防ぐことができる。こ
のため、本ステージ装置は、高真空度に維持すべき環境
や、特殊気体に維持すべき環境において使用することが
できる。

【００３７】さらに本実施形態における特徴的構成とし
て、空気を噴出する軸受パッド１３ｃへの空気供給路で
ある流体流通配管４０は、装置内部に設けられている低
真空排気配管内を通って外部に配管されるため高真空雰
囲気中に曝されることがなく、従ってアウトガスや透過
ガスの高真空雰囲気中への漏洩を確実に防止することが
できる。

【００３８】ここで、本流体流通配管４０が装置内部の
低真空排気配管内を通って外部に配管された状態をさら
に図６乃至図８を用いて説明する。図６は、定盤１上の
Ｙステージ２及びその上に配置されるＸステージ４、及
び静圧軸受装置１０、１１、１２、１３の分解斜視図で
ある。図７は図６におけるＡ−Ａ線で切断した静圧軸受
装置１０の部分断面を示し、図８は静圧軸受装置１０近
傍の拡大斜視図である。以下、これら図６乃至図８を参
照しつつ、本流体流通配管４０の配管引き回しについて
説明する。なお、静圧軸受装置１０の構成において、静
圧軸受装置１３と同様の機能作用を奏する構成要素につ
いては同一の添え字（ａ〜ｌ）を付してその説明は省略
する。

【００３９】図６乃至図８に示すように、静圧軸受装置
１３の固定部１３ａの低真空排気口１３ｈに導入された
流体流通配管４０は、Ｙステージ２内の低真空排気配管
４２（図７参照）内を通り、Ｙステージ２の静圧軸受装
置１０の可動部１０ｂの凹部空間１０ｊで可動部１０ｂ
のＹ方向への最大移動距離に対応できる管長を持って凹
部空間１０ｊ内に収納され、その他端は固定部１０ａの
低真空排気口１０ｈを通って外部の空気供給源（図示せ
ず）まで配管されている。

【００４０】なお、図８において破線で示しているが、
静圧軸受装置１０の軸受パッド１０ｃに空気を供給する
ための流体流通配管４４も凹部空間１０ｊ内の空気供給
口１０ｅと接続され、その他端は固定部１０ａの低真空
排気口１０ｈを通って外部の空気供給源（図示せず）ま
で配管されている。また、図示は省略しているが静圧軸
受装置１１にも上述と同様の流体流通配管が配設されて
いる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施の形態による静
圧軸受装置を図９乃至図１２を用いて説明する。なお、
第１の実施の形態と同一の機能作用を有する構成要素に
は、同一の符号又は添え字（ａ〜ｌ）を付してその説明
は省略する。本実施の形態は、ステージ装置の駆動系で
用いられるリニアモータを静圧軸受装置に組み込んだ場
合における、リニアモータの発熱を抑える冷却用の流体
流通配管の配管引き回しに特徴を有している。

【００４２】図９は、Ｙステージ２上面及びその上に配
置されるＸステージ４、及び静圧軸受装置１２、１３の
分解斜視図である。図１０は図９におけるＡ−Ａ線で切
断した静圧軸受装置１３の部分断面を示し、図１１は図
９におけるＢ−Ｂ線で切断した静圧軸受装置１３の部分
断面を示している。また、図１２は静圧軸受装置１３近
傍の拡大斜視図である。以下、これら図９乃至図１２を
参照しつつ、主として静圧軸受装置１３を例にとって説
明する。なお、Ｘステージ４において静圧軸受装置１３
とＹ方向の反対側に設けられた静圧軸受装置１２の構造
も静圧軸受装置１３と同様である。

【００４３】静圧軸受装置１３に設けられたリニアモー
タ５０は構造が簡易で部品点数が少なく済み、駆動にお
ける摩擦抵抗が少ないために動作精度が高く、また、直
接的に直線駆動するので移動動作を迅速に行うことがで
きるという利点を有している。

【００４４】リニアモータ５０は、大別すると、界磁磁
石を有する磁極ユニットと、コイルを有する電機子ユニ
ットとから構成される。磁極ユニットと電機子ユニット
のいずれか一方が所定の部材に固定されて固定子として
機能し、他方が可動子として機能する。本実施の形態で
は、静圧軸受装置１３のＸステージ４側の可動部１３ｂ
の凹部空間１３ｊにリニアモータ５０の磁極ユニットが
可動子５０ａとして固定されている。また、静圧軸受装
置１３の固定部１３ａの可動子５０ａと対向する位置に
はリニアモータ５０の電機子ユニットが固定子５０ｂと
して配置されている。なお、これらが逆の配置であって
ももちろんよい。可動子５０ａは固定子５０ｂと所定の
空隙を介して支持され、固定子５０ｂに沿って移動でき
るようになっている。

【００４５】磁極ユニットである可動子５０ａは、断面
コ字状の磁極ベースを有している。磁極ベースの対向す
る内壁部には、界磁磁石が対向して設けられている。固
定子５０ｂの電機子ユニットは、ＳＵＳ（ステンレス）
等の金属で形成された巻線ホルダにコイルが装着されて
いる。コイルによって発生する熱を外部へ排出させるた
めに冷却循環系が用意され冷媒が循環するようになって
いる。この冷媒循環系に流体流通配管４６ａ、４６ｂが
接続されている。流体流通配管４６ａ、４６ｂは、固定
部１３ａの低真空排気口１３ｈを通って外部の冷却用冷
媒供給源（図示せず）まで配管されている。

【００４６】なお、可動子５０ａに電機子ユニットが配
置される場合には、ビニールを初めとする樹脂製素材等
を用いた軽量且つ柔軟な素材で形成された流体流通配管
４６ａ、４６ｂを可動子５０ａ側に接続する。そして、
可動部１３ｂのＸ方向への最大移動距離に対応できる管
長で流体流通配管４６ａ、４６ｂを凹部空間１３ｊ内に
収納し、その他端を固定部１３ａの低真空排気口１３ｈ
を通って外部の冷却用冷媒供給源まで配管すればよい。

【００４７】こうすることにより、リニアモータ５０の
冷却用の冷媒を循環させる流体流通配管４６ａ、４６ｂ
は、装置内部の低真空の排気配管内を通って外部に配管
されるため高真空雰囲気中に曝されることがなく、従っ
てアウトガスや透過ガスの高真空雰囲気中への漏洩を確
実に防止することができる。

【００４８】次に、本発明の第３の実施の形態による静
圧軸受装置を図１３乃至図１５を用いて説明する。な
お、第１及び第２の実施の形態と同一の機能作用を有す
る構成要素には、同一の符号又は添え字（ａ〜ｌ）を付
してその説明は省略する。本実施の形態は、ウェハホル
ダ６内に組み込まれ、ウェハＷを冷却する冷却液（フロ
リナート等）が循環するにウェハ冷却配管３０ｃと接続
される流体流通配管３０ａ、３０ｂの配管引き回しに特
徴を有している。

【００４９】図１３は、ウェハホルダ６及びその近傍の
構成要素を示す斜視図である。図１４は、定盤１上のＹ
ステージ２及びその上に配置されるＸステージ４、及び
静圧軸受装置１０、１１、１２、１３の分解斜視図であ
る。図１５（ａ）は、図１４におけるＡ−Ａ線及びＢ−
Ｂ線で切断したウェハホルダ６及びその近傍と静圧軸受
装置１３の部分断面を示している。図１５（ｂ）は、図
１５（ａ）の変形例を示している。以下、これら図１３
乃至図１５を参照しつつ、本実施形態における流体流通
配管の配管例について説明する。

【００５０】図１３に示すように、流体流通配管３０
ａ、３０ｂ接続端部は、ウェハホルダ６の側面からウェ
ハ冷却配管３０ｃと接続されている。流体流通配管３０
ａ、３０ｂの接続端部には、レベリング機構２０により
微小に姿勢を変えるウェハホルダ６に配管が追従できる
ように金属製のベローズ（蛇腹）機構５４が設けられて
いる。このベローズ機構５４内にビニール等の樹脂製素
材で形成された流体流通配管３０ａ、３０ｂが通ってい
る。ベローズ機構５４は金属製であるため、内部の流体
流通配管３０ａ、３０ｂから万一アウトガスや透過ガス
が発生しても高真空雰囲気中へそれらを放出することを
確実に防止できるようになっている。

【００５１】図１４及び図１５（ａ）に示すように、流
体流通配管３０ａ、３０ｂは、Ｘステージ４内に形成さ
れた通路５２を通って静圧軸受装置１３の移動部１３ｂ
に設けられた凹部空間１３ｊ内に至り、可動部１３ｂの
Ｘ方向への最大移動距離に対応できる管長を持って凹部
空間１３ｊ内に収納されており、その他端は固定部１３
ａの低真空排気口１３ｈを通って外部の冷却用冷媒供給
源（図示せず）まで配管されている。

【００５２】図１５（ｂ）は、流体流通配管３０ａ、３
０ｂ接続端部Ｂの変形例を示している。図１５（ａ）で
は、ベローズ機構５４内にビニール等の樹脂製素材で形
成された流体流通配管３０ａ、３０ｂを通しているが、
本変形例では、金属製のベローズ機構５４自体を流体流
通配管３０ａ、３０ｂの一部として用いている。ベロー
ズ機構５４は金属製であるため高真空雰囲気中へアウト
ガスや透過ガスを放出することはない。

【００５３】こうすることにより、冷却水が中を通る流
体流通配管３０ａ、３０ｂは、金属製ベローズ機構５４
で保護された領域以外は低真空領域内にあり高真空雰囲
気中に曝されることがないので、装置全体が置かれてい
る高真空雰囲気中にアウトガスや冷却剤の透過ガスが漏
れ出すことを防止できる。なお、同様の構成で、ウェハ
Ｗが光や電子ビームで暖められて膨張するのを抑えるた
めに、ウェハホルダ６上面に溝を掘って、溝中にヘリウ
ムガスを流すような場合の配管にも本実施の形態は適用
可能である。

【００５４】図１６は、図１に示したステージ装置の変
形例を示している。図１に示したステージ装置と同一の
機能作用を有する構成要素には、同一の符号又は添え字
（ａ〜ｌ）を付してその説明は省略する。図１６に示す
ステージ装置は、Ｘステージ４を移動可能な静圧気体軸
受装置１７、１８が定盤１上に設置されて高真空のチャ
ンバ内に配置されている点が図１のステージ装置と異な
っている。図１６に示す構成にすることにより外部の系
からの振動に対する防振効果をより高めることができ
る。なお、Ｘステージ４を駆動する不図示のリニアモー
タが、静圧気体軸受装置と平行に取り付けられているか
又は内蔵されている。

【００５５】次に、上記実施の形態によるステージ装置
を用いた光学装置の一例としての検査装置を図１７を参
照して説明する。図１７は、検査装置の概略の構成を示
している。本実施の形態による検査装置は、ウェハ上に
設計に基づいたパターンが形成されているか否かを検査
する検査装置である。図１７では、設置面Ｇに平行な平
面で互いに垂直なＸ軸およびＹ軸をとり、設置面Ｇに垂
直にＺ軸をとるものとする。

【００５６】検査装置は、電子ビームＥＢを照射する電
子銃１４１を有している。電子銃１４１から照射された
電子ビームＥＢは、電子レンズ１４２によって収束され
た後、偏向コイル１４３によって走査されてウェハＷに
照射される。ウェハＷは、本実施の形態によるステージ
装置によって形成されているＸＹステージＳＴに載置さ
れており、Ｘ方向およびＹ方向に移動するようになって
いる。

【００５７】ウェハＷに電子ビームＥＢが照射されるこ
とによって発生する２次電子や、レチクルＲによって反
射される電子ビームＥＢの電子は、検出系１４４によっ
て検出される。検出系１４４は、検出した２次電子ある
いは反射された電子に基づいて、ウェハＷ上のパターン
を検出し、当該検出したパターンを設計パターンと比較
して、設計通りに形成されているか否かを検査する。電
子銃１４１、電子レンズ１４２、偏向コイル１４３、ウ
ェハＷ、ＸＹステージＳＴは、チャンバ１４５内に収容
されている。チャンバ１４５は真空ポンプ１４６に接続
されており、チャンバ１４５内部が真空に維持されるよ
うになっている。

【００５８】この検査装置では、真空ポンプ１４６によ
ってチャンバ１４５内部を真空に維持した状態で、電子
銃１４１によって電子ビームＥＢが照射され、照射され
た電子ビームＥＢは、電子レンズ１４２によって収束さ
れ、偏向コイル１４３によって走査され、ＸＹステージ
ＳＴ上のウェハＷに照射される。このような動作と共
に、ＸＹステージＳＴがウェハＷを移動させて、ウェハ
Ｗ全面に電子ビームＥＢが照射されるようにする。さら
に、上記の動作と共に、検査系１４４がウェハＷからの
２次電子や反射された電子を検出し、検出した電子に基
づいてウェハＷに形成されているパターンを検出し、設
計パターンと比較して設計通りであるか否かを検査す
る。

【００５９】このように本検査装置は、ＸＹステージＳ
Ｔに本実施の形態によるステージ装置を用いているの
で、配管の引き回しが容易であると共に、各種の流体流
通配管は、装置内部の低真空の排気配管内を通って外部
に配管されるため高真空雰囲気中に曝されることがな
く、従ってアウトガスや透過ガスの高真空雰囲気中への
漏洩を確実に防止することができる。

【００６０】次に、上記実施の形態によるステージ装置
を用いた光学装置の他の例としての露光装置を図１８を
参照して説明する。図１８は、本実施の形態による露光
装置の概略の構成を示している。本実施の形態では、ス
テップ・アンド・リピート方式の露光動作を採用した投
影露光装置を例にとって説明する。図１８では、投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な
面内で互いに垂直なＸ軸およびＹ軸をとるものとする。
照明系１５１は、水銀ランプ、あるいはＫｒＦエキシマ
レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等の光源からの照明光
を、フライアイレンズ、コンデンサーレンズ等を介して
レチクルステージＲＳＴに載置されたレチクルＲ上に照
度均一に照射するようになっている。

【００６１】レチクルＲに形成されたパターンの像は投
影光学系ＰＬによって例えば１／４に縮小されてウェハ
Ｗ上に結像される。ウェハＷはウェハステージＷＳＴ上
に図示しない保持機構により保持されている。ウェハス
テージＷＳＴは、Ｘ方向に移動するＸステージおよびＹ
方向に移動するＹステージによって構成されている。Ｘ
ステージおよびＹステージは、上記の本実施の形態によ
るステージ装置によって構成されている。ウェハステー
ジＷＳＴは、制御系１５２の制御に従ってＸ方向あるい
はＹ方向に移動するようになっている。

【００６２】本実施の形態による投影露光装置では、図
示しないアライメント系が、レチクルＲ上に形成されて
いるアライメントマークおよびウェハＷ上に形成されて
いるアライメントマークに基づいて、レチクルＲおよび
ウェハＷとの位置関係を検出し、ウェハステージＷＳＴ
によりウェハＷを移動させて、レチクルＲのパターンと
ウェハＷの所定のショット領域との位置合わせを行う。

【００６３】この後、照明系１５１からの照明光により
レチクルＲが照明され、レチクルＲのパターンが投影光
学系ＰＬを介してウェハＷ表面のレジスト上に投影さ
れ、パターンの像が転写される。そして、上記同様にし
てウェハＷ上の他のショット領域に対してレチクルＲの
パターンの像を順次転写する。

【００６４】このように本露光装置は、ウェハステージ
ＷＳＴに本実施の形態によるステージ装置を用いている
ので、配管の引き回しが容易にできるとともに、各種の
流体流通配管は、装置内部の低真空の排気配管内を通っ
て外部に配管されるため高真空雰囲気中に曝されること
がなく、従ってアウトガスや透過ガスの高真空雰囲気中
への漏洩を確実に防止することができる。また、流体流
通配管を例に実施の形態について説明したが、ステージ
装置の温度を制御するヒータに電流を供給する配線、リ
ニアモータの配線やステージ装置上に設けたセンサやア
ンプの配線などを排気配管内を通すようにしてもよい。
このときも配線からのアウトガスの高真空雰囲気中への
漏洩を防止できる。また、特殊な雰囲気中で配管または
配線を用いた場合でもアウトガスや透過ガスで雰囲気を
汚染することを防止することができる。

【００６５】上記実施の形態では、露光装置、検査装置
について説明したが、本発明はこれに限られず、例え
ば、電子顕微鏡や、エレクトロンビーム装置等の他の光
学装置にも適用することができる。上記実施の形態で
は、処理対象の試料としてウェハについて説明したが、
本発明はこれに限られず、マスクや液晶基板などのガラ
ス基板を処理する装置にも適用することができる。

【００６６】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系を光学装置本体に組み込み光学調整を
するとともに、多数の機械部品からなるレチクルステー
ジやウェハステージを光学装置本体に取り付けて配線や
配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認
等）をすることにより本実施の形態の露光装置や検査装
置などの光学装置を製造することができる。この光学装
置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリー
ンルームで行うことが望ましい。

【００６７】なお、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
たレチクルを制作するステップ、シリコン材料からウェ
ハを制作するステップ、前述した実施の形態の露光装置
によりレチクルのパターンをウェハに露光するステッ
プ、前述した別の実施の形態の検査装置によりウェハチ
ップの検査ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイ
シング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含
む）、検査ステップ等を経て製造される。

【００６８】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、高真空雰
囲気中に流体流通配管を配置させることがないので、高
真空雰囲気中に流体流通配管からのアウトガスや透過ガ
スを放出させないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による静圧軸受装置
を搭載したステージ装置の概略を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるステージ装置
のＹステージ２上面及びその上に配置されるＸステージ
４、及び静圧軸受装置１２、１３の分解斜視図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ線で切断した静圧軸受装置
１３の部分断面を示す図である。

【図４】図２におけるＢ−Ｂ線で切断した静圧軸受装置
１３の部分断面を示す図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態によるステージ装置
の静圧軸受装置１３近傍の拡大斜視図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態によるステージ装置
の定盤１上のＹステージ２及びその上に配置されるＸス
テージ４、及び静圧軸受装置１０、１１、１２、１３の
分解斜視図である。

【図７】図６におけるＡ−Ａ線で切断した静圧軸受装置
１０の部分断面を示す図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態によるステージ装置
の静圧軸受装置１０近傍の拡大斜視図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態によるステージ装置
のＹステージ２上面及びその上に配置されるＸステージ
４、及び静圧軸受装置１２、１３の分解斜視図である。

【図１０】図９におけるＡ−Ａ線で切断した静圧軸受装
置１３の部分断面を示す図である。

【図１１】図９におけるＢ−Ｂ線で切断した静圧軸受装
置１３の部分断面を示す図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態によるステージ装
置の静圧軸受装置１３近傍の拡大斜視図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態におけるウェハホ
ルダ６及びその近傍の構成要素を示す斜視図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態におけるステージ
装置の定盤１上のＹステージ２及びその上に配置される
Ｘステージ４、及び静圧軸受装置１０、１１、１２、１
３の分解斜視図である。

【図１５】図１４におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線で切断
したウェハホルダ６及びその近傍と静圧軸受装置１３の
部分断面を示す図である。

【図１６】本発明の第１の実施の形態によるステージ装
置の変形例を示す図である。

【図１７】本発明の第１乃至第３の実施の形態によるス
テージ装置を用いた検査装置の概略の構成を示す図であ
る。

【図１８】本発明の第１乃至第３の実施の形態によるス
テージ装置を用いた露光装置の概略の構成を示す図であ
る。

【図１９】従来のステージ装置の概略の構成を示す図で
ある。

【図２０】従来の静圧軸受装置に必要な大きさを説明す
る図である。

【符号の説明】

１定盤２Ｙステージ４Ｘステージ５試料台６ウェハホルダ１０、１１、１２、１３、１７、１８静圧軸受装置１５ガイドバー２０レベリング機構２２、２４平面鏡３０ａ、３０ｂ、４０、４４、４６ａ、４６ｂ流体流
通配管５０リニアモータ５４ベローズ機構１４１電子銃１４２電子レンズ１４３偏向コイル１４４検出系１４５チャンバ１４６真空ポンプ１５１照明系１５２制御系Ｇ設置面ＷウェハＥＢ電子ビームＳＴＸＹステージＰＬ投影光学系ＲＳＴレチクルステージＷＳＴウェハステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定部と、前記固定部に対し微小隙間を介
して対向し前記固定部に沿って移動可能に設けられた可
動部と、前記微小隙間に気体を供給する気体供給部と、
前記気体供給部を囲むように位置し前記微小隙間に供給
した気体を回収するための気体回収部とを備えた静圧軸
受装置において、前記気体回収部は、前記可動部に設けられ、前記固定部は、前記気体回収部に対向する位置に前記気
体を排気するための排気口を備え、外部から前記可動部に流体若しくは電気信号を供給する
ために、少なくとも一部が前記気体回収部の内部を通る
ように配置された配管若しくは配線を備えたことを特徴
とする静圧軸受装置。
【請求項２】請求項１記載の静圧軸受装置において、前記配管若しくは配線は、可撓性を有することを特徴と
する静圧軸受装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の静圧軸受装置にお
いて、前記配管若しくは配線は、樹脂製チューブであることを
特徴とする静圧軸受装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の静
圧軸受装置において、前記配管若しくは配線は、前記排気口の内側を通り、外
部に接続されることを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載の静
圧軸受装置において、前記気体供給部は、前記可動部に設けられており、前記配管は、前記気体供給部に接続され、前記気体を流
通させることを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項に記載の静
圧軸受装置において、前記配管は、前記可動部に供給される温調用流体を流通
させることを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項７】請求項６記載の静圧軸受装置において、前記可動部は、基板を載置する基板載置部を備え、前記温調用流体は、前記基板載置部に供給され前記基板
を温調することを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項８】請求項６又は７に記載の静圧軸受装置にお
いて、前記可動部は、前記固定部に対して相対的に移動するた
めの駆動部を備え、前記温調用流体は、前記駆動部に供給され前記駆動部の
温調を行うことを特徴とする静圧軸受装置。
【請求項９】試料を載置するステージ装置と、前記ステ
ージ装置に載置された試料に光線又は荷電粒子線を照射
する照明系とを備えた光学装置において、前記ステージ装置は、可動体に設けられ、前記可動体は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
静圧軸受装置を用いて固定体と非接触で移動可能である
ことを特徴とする光学装置。