(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に基準面を有する定盤と、前記定盤の基準面上で第１の方向に移動可能に案内された第１の移動体と、前記第１の移動体を前記第１の方向に駆動する第１の移動手段と、前記第１の移動体に対し前記定盤の基準面上で前記第１の方向と直角な第２の方向に移動可能に装着されかつ物体を搭載する第２の移動体と、前記第２の移動体を前記第２の方向に駆動する第２の移動手段と、前記第２の移動手段が前記第１の移動体とは独立に前記定盤の基準面に平行に前記第１の方向にのみ移動できるように前記第２の移動手段を前記第２の方向に支持する支持手段と、前記第２の移動手段を前記第１の方向に駆動する制御手段と、前記第１の移動手段および前記支持手段を支持する基台と、前記基台と定盤間に介装された振動除去手段とを具備したことを特徴とする送り装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１の方向において前記第１の移動体の運動にほぼ追従するように、前記第２の移動手段を駆動することを特徴とする請求項１に記載の送り装置。
【請求項３】
前記第１および第２の移動体は、静圧軸受けを介して前記定盤上に支持されたことを特徴とする請求項１または２に記載の送り装置。
【請求項４】
前記第１の移動体は、前記定盤に固定された第１の固定ガイドの側面により静圧軸受けを介して前記第１の方向に案内されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送り装置。
【請求項５】
前記第２の移動体は、静圧軸受けを介して前記第１の移動体の側面に装着されたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送り装置。
【請求項６】
前記第１の移動手段が電磁力により推力を発生するリニアモータであり、その可動部を前記第１の移動体に、固定部を前記基台に結合したことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の送り装置。
【請求項７】
前記第２の移動手段が電磁力により推力を発生するリニアモータであり、その可動部を前記第２の移動体に結合し、固定部を前記第１の移動体とは独立に前記定盤の基準面上で前記第１の方向にのみ移動できるように前記支持手段によって支持したことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の送り装置。
【請求項８】
前記支持手段は、前記基台に固定された第２の固定ガイドおよびその案内面を軸受面とする静圧軸受けを有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の送り装置。
【請求項９】
前記定盤が露光用光学系を支持し、前記物体が被露光体であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の送り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種測定器及び半導体リソグラフィ工程で用いる投影露光装置などにおいて高速、高精度で物体の移動、位置決めをする送り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の送り装置の構成例を示す模式図である。同図において、５１はステージ基盤であり、ステージ基盤５１上にＹ方向（紙面垂直方向）への移動機構としてのＹステージ５２が設けられている。５３はボールねじにより回転運動を直線運動に変換しＹステージ５２を駆動するＤＣサーボモータであり、ステージ基盤５１に固定されている。５４はＹステージ５２上に設けられているＸステージ、５５ばボールねじ５６により回転運動を直線運動に変換しＸステージ５４を駆動するＤＣサーボモータであり、Ｙステージ５２に固定されている。１はステージ基盤５１を保持する定盤である。
【０００３】
９ａ，９ｂはレーザ測長器用の反射ミラーであり、Ｘステージ５４に固定されている。８ａはＸステージ５４のＸ方向の位置を検出するレーザ測長器の干渉計であり、取り付け台１０を介して定盤１に固定されている。１３は定盤１を支持し、装置を設置する床からの振動伝達を遮断するところのマウント部材である。上記構成において、Ｙステージ５２及びＸステージ５４を駆動すると加減速に伴う慣性力の反力が定盤１に伝わる。
【０００４】
また、特開平０５−０７７１２６号公報には、剛性の低い定盤支持手段によって支持された定盤と、この定盤に設けられた案内手段と、定盤と案内手段とによって支持された可動ステージと、この可動ステージに推力を与える、定盤上に設けられた駆動手段とを含む移動ステージにおいて、可動ステージに推力を与える駆動手段と、駆動手段を支持する、定盤とは独立した支持手段を設ける構成が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上記図１２の従来例では、移動体の加減速に伴う支持反力が定盤１に伝わるとマウント部材１３に支持された機構系の固有振動が励起され、Ｘステージ５４、Ｙステージ５２、レーザ干渉計８ａ等に外乱振動が伝わり、高速、高精度な送りを妨げる傾向がある。
【０００６】
また、特開平０５−０７７１２６号公報のものでは、移動体の加減速に伴う支持反力を移動体を搭載する定盤に伝えない構成となっているが、ステージ構成が限定されている。
【０００７】
本発明の目的は、上記公知（特開平０５−０７７１２６号公報）の装置を改善し、構成の自由度の高い送り装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記目的を達成するために、本発明は、上面に基準面を有する定盤と、前記定盤の基準面上で第１の方向に移動可能に案内された第１の移動体と、前記第１の移動体を前記第１の方向に駆動する第１の移動手段と、前記第１の移動体に対し前記定盤の基準面上で前記第１の方向と直角な第２の方向に移動可能に装着されかつ物体を搭載する第２の移動体と、前記第２の移動体を前記第２の方向に駆動する第２の移動手段と、前記第２の移動手段が前記第１の移動体とは独立に前記定盤の基準面に平行に前記第１の方向にのみ移動できるように前記第２の移動手段を前記第２の方向に支持する支持手段と、前記第２の移動手段を前記第１の方向に駆動する制御手段と、前記第１の移動手段および前記支持手段を支持する基台と、前記基台と定盤間に介装された振動除去手段とを具備したことを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によって、移動体の加減速に伴う慣性力を定盤に伝えず、移動体の高速、高精度な送りを実現している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る半導体露光装置に使用される送り装置を示す平面図、図２は図１のＡ−Ｂ断面図、そして図３は図１の可動ステージ上部を取り除いて示した平面図である。
【００１１】
これらの図において、１は上面が案内面１ｆを有する定盤であり、露光用光学系を支持している。２は定盤１の案内面１ｆに直行しかつＹ方向に平行な案内面を有する固定ガイドであり、定盤１に固定されている。３は定盤１の案内面１ｆに直交しかつＸ方向に平行な案内面ｇ１、ｇ２を有する可動ガイドであり、静圧軸受パッド４ａ，４ｂが設けられており、定盤１および固定ガイド２の案内面により非接触で支持案内されている。３２は図示しない被露光体を真空吸着などの手段により固定するチャック、５はチャック３２を保持する可動ステージであり、定盤１の案内面１ｆに対向して静圧軸受パッド４ｃ、可動ガイド３の案内面ｇ１，ｇ２に対向して静圧軸受パッド４ｄが設けられ、非接触で支持案内されている。静圧軸受パッド４ａ，４ｃには磁石吸引もしくは真空吸着などの手段（不図示）により与圧が付与されている。９ａ，９ｂはレーザ測長器用の反射ミラーであり、可動ステージ５に固定されている。８ａ，８ｂは可動ステージ５の位置を検出するレーサ測長器の干渉計であり、取付け台１０、および取付け基盤３１を介して定盤１に固定されている。１１は振動伝達を遮断するところのマウント部材１３を介して定盤１を支持する基台である。６は可動ガイド３を非接触でＹ方向に駆動する２本のＹリニアモータであり、Ｙ可動子６ａが取付け板１４を介して可動ガイド３の両端に結合され、Ｙ固定子６ｂはフレーム１２を介して基台１１に固定されている。７は可動ステージ５を非接触でＸ方向に駆動するＸリニアモータであり、Ｘ可動子７ａが可動ステージ５に結合されている。Ｘ固定子７ｂは連結器１０６ａ、１０６ｂ、および駆動板１０５と一体となって駆動ステージ９９を構成している。連結器１０６ａ，１０６ｂには３個の静圧軸受パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃが、可動ガイド３を貫通するロッド１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを介して取り付けられている。なお各静圧軸受パッドへの空気の供給部分は図示していない。この３個の静圧軸受パッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを介して駆動ステージ９９は定盤１の案内面１ｆにより非接触に支持案内される。また駆動板１０５には２つの静圧軸受パッド１０１および磁石吸引もしくは真空吸着などの手段１０４が取り付けられており、これらを介して駆動ステージ９９は第２の固定ガイド１００によりＹ方向に非接触で案内されかつＸ方向に支持される。また駆動板１０５には駆動機構１１１が設けられており、駆動ステージ９９をフレーム１２を基準にＹ方向に駆動する。駆動機構１１１には例えばボールねじを用いてもよい。１１０は駆動ステージ９９のＹ方向の位置を検出するための位置検出装置であり、例えばエンコーダを用いてもよい。上記の構成によって、駆動ステージ９９は可動ガイド３の貫通穴１０７ａ，１０７ｂの範囲内（±δ）において、可動ガイド３および可動ステージ５に対して独立にＹ方向に動くことができる。また駆動ステージ９９が動くことによって可動ガイド３および可動ステージ５に影響を与えることはない。
【００１２】
図４はＹリニアモータ６の部分的な拡大図であり、図５は図４のＣ−Ｄ断面図である。Ｙ可動子６ａは磁性体材料からなり、Ｎ極とＳ極が対向する１組の永久磁石６ｃが複数組接着等の手段で取り付けられており、矢印Ｈで示す磁束が形成されるような磁気回路となっている。Ｙ固定子６ｂには複数個のコイル６ｄが固着されており、永久磁石６ｃが対向する空間にコイル６ｄが位置するように配置される。Ｘリニアモータ７も同様な構成となっている。これらのリニアモータは特開平０１−１８５１５７号公報および特開平０１−１８５１５８号公報に示されている多極型リニアモータである。
【００１３】
図６は可動ステージ５および駆動ステージ９９をＹ方向に駆動するための制御手段を示すブロック図である。５０は可動ステージ５および可動ガイド３をＹ方向に駆動するためのコントローラ、５２はＹリニアモータコイル６ｄに電流を供給するドライバである。ドライバ５２から供給される電流量に応じた電磁力が可動ステージ５および可動ガイド３をＹ方向に駆動し、さらにはその反力がＹ固定子６ｂを介して、フレーム１２に加わる。この時、Ｙ固定子６ｂが振動し、Ｙ可動子６ａとの相対速度が生じるとコイル６ｄに誘導電圧が生じるが、ドライバ５２が、コイル６ｄに流れる電流を指令信号に応じた値に保つため、Ｙ固定子６ｂの振動はＹ可動子６ａには伝わらない。ドライバ５２からの電流量は、Ｙ方向位置を計測するレーザ測長器の出力信号であるＹ位置をコントローラ５０ａにフィードバックすることにより、そのＹ位置と可動ステージ５のＹ目標位置との偏差に応じた値となる。このようにして、可動ステージ５および可動ガイド３のＹ方向への駆動が制御される。
【００１４】
また、駆動ステージ９９を可動ガイド３に追従させるために、可動ステージ５と共通のＹ目標値を用い、かつ駆動ステージ９９のフィードバック信号として位置検出装置１１０であるエンコーダの出力信号を用いて、駆動ステージ９９の駆動を制御する。５１はこのＹ目標値とフィードバック信号との偏差に基づいてボールネジを用いた駆動機構１１１を制御するコントローラである。駆動ステージ９９は、可動ガイド３におおむね、例えば前記貫通穴１０７ａ，１０７ｂの範囲内±δの１／３から１／４程度の誤差で追従すれば問題ない。
【００１５】
上記構成において、所定のＹ目標値もしくは目標パターンを入力すると、可動ステージ５および可動ガイド３はＹ方向に所定の運動をする。また、この時、駆動ステージ９９も可動ガイド３にほぼ追従して所定の運動をする。可動ステージ５および可動ガイド３をＹ方向に駆動した時の加減速に伴う慣性力は、Ｙ方向の反力としてリニアモータの固定子６ｂを介してフレーム１２に伝わり、基台１１に支持され、定盤１に伝わらない。また可動ステージ５をＸ方向に駆動した時の加減速に伴う慣性力は、Ｘ方向の反力としてリニアモータのＸ固定子７ｂを含む駆動ステージ９９に伝わり、静圧軸受けパッド１０１、第２の固定ガイド１００を介してフレーム１２に伝わり、基台１１に支持され、定盤１に反力は伝わらない。したがって、マウント部材１３に支持された機構系の固有振動が励起されることはなく、可動ステージ５やレーザ干渉系８ａ，８ｂに外乱振動が伝わらない。
【００１６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、駆動ステージ９９をガイドするために、定盤１の案内面１ｆを基準とし、これに対向させて３個の静圧軸受けパッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃを配置するとともに、第２の固定ガイド１００を基準とし、これに対向させて２個の静圧軸受けパッド１０１を配置した。しかし、この代わりに、図７、図８に示すように第２の固定ガイド１００に全拘束円筒型の静圧軸受け１２１を設け、これと定盤１の案内面１ｆに対向した１個の静圧軸受けパッド１０２ｂによるガイド構成を用いてもよい。
【００１７】
（第３の実施形態）
さらには定盤１の案内面１ｆを基準とする代わりに、図９に示すように、可動ガイド３の上面３ｆを基準とし、これに対向する１個の静圧軸受けパッド１０２ｂ´により駆動ステージ９９を案内するようにしてもよい。それによって可動ガイド３に貫通穴１０７を設ける必要がなくなり、組立ても容易となる。
【００１８】
（第４の実施形態）
また図１０に示すように矩形型の静圧軸受け機構１３１を用いて、駆動ステージ９９をガイド１００上で支持し案内してもよい。これによれば、１ユニットの矩形型の静圧軸受け機構１３１だけで駆動ステージ９９のＹ方向以外の自由度（Ｘ、Ｚ、Ｘ軸回転、Ｙ軸回転、Ｚ軸回転）をすべて規制することができて、第２、第３の実施形態で用いた静圧軸受けパッド１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｂ’を無くすことができる。
【００１９】
（第５の実施形態）
また図１１に示すように、第２の固定ガイド１００，１００´を定盤１の両側に配置して、これらに設けた全拘束円筒型の静圧軸受け１２１，１２１´で駆動ステージ９９を支持してもよい。これによれば、第４の実施形態と同様に静圧軸受けパッドを無くすことができる。
【００２０】
（第６の実施形態）
第１の実施形態においては、駆動ステージ９９の駆動機構１１１としてポールねじを用いたが、さらに清浄度が要求される場合には非接触なアクチュエータとして例えば第１の実施形態で用いられた多極型のリニアモータを用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の移動手段例えばＹ方向駆動用のリニアモータの固定子を、第２の移動体例えば可動ステージやレーザ干渉計を支持する定盤と振動除去手段（マウント部材）で分離された基台で支持固定し、さらに第２の移動手段例えばＸ方向駆動用のリニアモータの固定子を、第１の移動体例えば可動ガイドとは独立に第１方向（Ｙ方向）に移動可能となるように例えば第２の固定ガイドで第２方向（Ｘ方向）に支持するようにしたため、さらには第１の移動体の第１方向への運動にほぼ追従するように第２の移動手段を駆動するようにしたため、第１の移動体や第２の移動体の加減速に伴う慣性力を定盤に伝えることがない。このため、外乱振動よなる各種固有振動を励起せずに高速、高精度な送りを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に関わる送り装置の平面図である。
【図２】  図１のＡ−Ｂ断面図である。
【図３】  図１の部分的な平面図である。
【図４】  図１の装置のＹリニアモータの部分的な拡大図である。
【図５】  図４のＣ−Ｄ断面図である。
【図６】  図１の装置の可動ステージおよび駆動ステージをＹ方向に駆動するための制御手段のブロック図である。
【図７】  本発明の第２の実施形態に関わる送り装置の断面図である。
【図８】  図７の装置の部分的な平面図である。
【図９】  本発明の第３の実施形態に関わる送り装置の断面図である。
【図１０】  本発明の第４の実施形態に関わる送り装置の断面図である。
【図１１】  本発明の第５の実施形態に関わる送り装置の断面図である。
【図１２】  従来の送り装置の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ｆ：基準面、１：定盤、２：固定ガイド、３：可動ガイド、４ａ，４ｂ，４ｃ，１０１，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｂ’：静圧軸受けパッド、５：可動ステージ、６，７：リニアモータ、８ａ，８ｂ：レーザ干渉計、１１：基台、１２：フレーム、１３：マウント部材、３２：チャック、９９：駆動ステージ、１００：第２の固定ガイド、１１０：位置検出装置、１１１：駆動機構、１２１，１２１’：全拘束円筒型静圧軸受け、１３１：矩形型静圧軸受け機構。
【図１】
0003635600.tif 000002
【図２】
0003635600.tif 000003
【図３】
0003635600.tif 000004
【図４】
0003635600.tif 000005
【図５】
0003635600.tif 000006
【図６】
0003635600.tif 000007
【図７】
0003635600.tif 000008
【図８】
0003635600.tif 000009
【図９】
0003635600.tif 000010
【図１０】
0003635600.tif 000011
【図１１】
0003635600.tif 000012
【図１２】
0003635600.tif 000013