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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein statisches Luftlager, das einer
Stufenvorrichtung, die das Luftlager verwendet, und einer optischen
Vorrichtung, die die Stufenvorrichtung verwendet, eine Gasschicht
zwischen zwei im Verhältnis
zueinander beweglichen Teilen (einem festen Teil und einem beweglichen
Teil) und ein vorherbestimmtes Spiel zwischen den beiden Teilen
bereitstellt.
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Stand der
Technik
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Bei
dem Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen wird eine
Maskenvorrichtung oder Maske (im Folgenden "Maske" genannt), die ein Schaltkreismuster
bildet, das darauf projiziert werden soll, verwendet, um das Schaltkreismuster
auf einen Wafer zu projizieren. Während des Herstellungsverfahrens
des geplanten Halbleiterwafers wird eine Prüfvorrichtung verwendet, um
zu prüfen,
ob das zu projizierende Schaltkreismuster in Übereinstimmung mit einem Schaltkreis-Design
exakt auf dem Wafer gebildet wurde.
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Die
Prüfvorrichtung
ist so konstruiert, dass sie die gesamte Fläche des zu prüfenden Wafers
prüfen
kann, indem sie den Wafer unter Verwendung einer Stufenvorrichtung
bewegt. Es wird ein statisches Luftlager in der Stufenvorrichtung,
die sich in der Prüfvorrichtung
befindet, verwendet, da eine große Positionierungsgenauigkeit
erforderlich ist.
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Unter
Bezugnahme auf 10 wird eine solche Stufenvorrichtung,
die ein statisches Luftlager verwendet, erläutert. 10 ist
ein Aufriss einer Stufenvorrichtung. In 10 sind
eine X-Achse und eine Y-Achse, die senkrecht zueinander verlaufen,
in einer Ebene angeordnet, die parallel zu einem Installationsboden
G verläuft;
und eine Z-Achse ist senkrecht zu dem Installationsboden G angeordet.
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Diese
Stufenworrichtung weist eine Stufe 102 auf, die einen darauf
zu prüfenden
Wafer 101 aufnimmt. Die Stufe 102 ist mit einem
beweglichen Teil 103 eines statischen Luftlagers 103, 104 verbunden.
Das bewegliche Teil 103 weist ein rechtwinkliges Querschnittsprofil
auf. Ein festes Teil 104 ist so angeordnet, dass die drei
Flächen
des Endabschnitts der -X-Seite des beweglichen Teils 103 und
des Endabschnitts der +X-Seite des beweglichen Teils 103 von
diesem festen Teil 104 umgeben sind. Des Weiteren ist das
feste Teil 104 mit Hilfe eines Befestigungsteils 105 auf
dem Installationsboden G befestigt.
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Lagerpolster 104a,
die Luft aus einer Luftzufuhr (nicht gezeigt) in den Raum zwischen
dem festen Teil 104 und dem beweglichen Teil 103 blasen, sind
an jeder Fläche
des festen Teils 104 angeordnet, die dem beweglichen Teil 103 zugewandt
ist. Des Weiteren sind Luftablassrillen 104b, die die Luft,
welche aus den Lagerpolstern 104a geblasen wird, vorübergehend
speichern, um die Lagerpolster 104a herum gebildet, um
die Luft abzulassen; und Luftablassöffnungen 104c, die
mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden sind, sind mit den
Luftablassrillen 104b ausgestattet.
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Bei
dem statischen Luftlager 103, 104 wird die Luft
fortwährend
in den Raum zwischen dem beweglichen Teil 103 und dem festen
Teil 104 geblasen und die hinaufgeblasene Luft wird vorübergehend
in den Luftablassrillen 104b gespeichert und daraufhin durch
die Luftablassöffnungen 104c abgelassen.
Daher wird eine Luftschicht mit einem etwa konstanten Druck in dem
Raum zwischen dem beweglichen Teil 103 und dem festen Teil 104 gebildet
und das bewegliche Teil 103 und das feste Teil 104 werden
um einen vorherbestimmten Abstand voneinander getrennt gehalten.
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Ein
bewegliches Teil 106 eines Linearmotors 106, 107 ist
mit dem beweglichen Teil 103 verbunden und das bewegliche
Teil 106 ist so angeordnet, dass das bewegliche Teil 106 einem
Stator 107 zugewandt ist, wobei ein Zwischenraum freigelassen
wird. Der Linearmotor 106, 107 kann das bewegliche
Teil 106 in der Y-Richtung den Stator 107 entlang
bewegen.
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Unter
Bezugnahme auf 11A wird nun weiterhin das statische
Luftlager der Stufenvorrichtung erläutert. 11A ist
ein Aufriss des beweglichen Teils 103 und des festen Teils 104,
welches in 10 veranschaulicht ist, genommen
an der Linie A-A aus 10, und ist mit einem ähnlichen
Koordinatensystem verbunden.
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Bei
diesem statischen Luftlager muss die Länge des beweglichen Teils 103 etwa
um den Bewegungshub länger
sein als die Länge
des festen Teils 104, da die Lagerpolster 104a an
dem festen Teil 104 und dem beweglichen Teil 103 während der Bewegung
des beweglichen Teils 103 einander zugewandt sein müssen. Das
bewegliche Teil 103 bewegt sich aufwärts in die Position, die durch
die gestrichelten Linien in der Figur angezeigt ist.
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Demnach
muss im Verhältnis
zu diesem statischen Luftlager etwa das Zweifache der Länge des Bewegungshubs über dem
festen Teil 104 sichergestellt werden, um die freie Bewegung
des beweglichen Teils 103 im Hinblick auf die Y-Richtung
zu ermöglichen,
was das Problem mit sich bringt, dass dieses Lager groß bemessen
wird.
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Dementsprechend
tritt das Problem auf, dass eine Stufenvorrichtung, die dieses statische Luftlager
verwendet, ebenfalls groß wird.
Zudem wird eine Prüfvorrichtung,
die diese Stufenvorrichtung aufnimmt, ebenfalls groß. Diese
Probleme treten nicht nur hinsichtlich der Prüfvorrichtung, sondern ebenfalls
hinsichtlich anderer optischer Vorrichtungen auf, die ähnliche
Stufenvorrichtungen aufnehmen, z.B. Belichtungsvorrichtungen, die
im Lithografieverfahren zur Herstellung von Halbleiter- oder LCD-Elementen
verwendet werden, Elektronenmikroskope oder Elektronenstrahlvorrichtungen,
die Schaltkreismuster auf Substrate übertragen oder darauf bilden,
indem Elektronenstrahlen auf Substrate abgestrahlt werden.
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Im
Gegensatz dazu brauchen sich bei solchen statischen Luftlagern,
wie sie in 11B gezeigt sind, bei denen
Lagerpolster und Luftablassöffnungen
auf einem beweglichen Teil angeordnet sind, die beweglichen Teile
nur bis zu der Position aufwärts zu
bewegen, die durch die gestrichelten Linien in 11B angezeigt ist, während dieses Luftlager so konfiguriert
ist, dass ein ähnlicher
Bewegungshub ausgeführt
wird, wie er von dem in der oben genannten 11A gezeigten
Luftlager ausgeführt
wird. Daher verkürzt
die Verwendung dieses Luftlagers die Länge, die hinsichtlich der Y-Richtung
sichergestellt sein muss.
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Jedoch
tritt bei dem statischen Luftlager, bei dem die Lagerpolster und
die Luftablassöffnungen auf
dem beweglichen Teil so angeordnet sind, wie in 11B gezeigt, das Problem auf, dass die Anordnung
der zu den Luftablassöffnungen
geleiteten Rohre sehr schwierig wird. Das heißt, die Rohre für den Luftablass
sind im Allgemeinen aus metallischen, elastischen Balgen hergestellt,
so dass die Rohre nicht aufgrund der Saugkraft abgeschnürt werden, die
von der Luftansaugung mit Hilfe einer Vakuumpumpe verursacht wird,
und der Bewegung des beweglichen Teils dennoch folgen. Während eine
gewisse Kraft notwendig ist, um den metallischen Balgen eine teleskopische
Bewegung zu verleihen, ist es schwierig, den metallischen Balgen
eine gleichmäßige teleskopische
Bewegung zu verleihen, die der Bewegung des beweglichen Teils folgt.
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Zum
Beispiel wird bei der Konfiguration, bei der Kraft, die auf das
bewegliche Teil ausgeübt
wird, auch den Balgen die teleskopische Bewegung verleiht, eine
Reaktionskraft von den Balgen auf das bewegliche Teil ausgeübt, so dass
ein korrekter Abstand zwischen dem festen Teil und dem beweglichen
Teil möglicherweise
nicht aufrecht erhalten wird oder eine exakte Bewegung des beweglichen
Teils möglicherweise
beeinflusst wird.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Folgendes zu schaffen:
ein statisches Luftlager, dessen Größe beschränkt werden kann und bei dem
eine einfache Rohranordnung möglich ist,
eine Stufenvorrichtung, die das Luftlager verwendet, und eine optische
Vorrichtung, die die Stufenvorrichtung verwendet.
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Offenbarung
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf und in Zusammenhang mit 1-9,
die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigen, wird die oben genannte Aufgabe
durch ein statisches Luftlager gelöst, das ein festes Teil 4, 32 und
ein bewegliches Teil 3, 31 umfasst, welches beweglich
entlang dem festen Teil 4, 32 angeordnet ist,
wobei das statische Luftlager mittels einer Luftschicht zwischen
dem festen Teil 4, 32 und dem beweglichen Teil 3, 31.
ein vorherbestimmtes Spiel zwischen dem ersten Teil 4, 32 und dem
beweglichen Teil 3, 3l aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet,
dass das bewegliche Teil 3, 31 Folgendes aufweist:
einen Luftblasabschnitt 3a, der Luft in die Luftschicht
zwischen dem festen Teil 4, 32 und dem beweglichen
Teil 3, 31 bläst,
sowie eine Luftablassrille 3c, 11a, 21a, 31a, 31b,
die die Luft ablässt, die
aus dem Luftblasabschnitt 3a heraus geblasen wird, und
dadurch gekennzeichnet, dass das feste Teil 4, 32 eine
Luftablassöffnung 4a, 32a, 32b aufweist,
die in einer Position angeordnet ist, die der Luftablassrille 3c, 11a, 21a, 3la, 31b zugewandt
ist.
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Des
Weiteren ist bei einer Ausführung
des statischen Luftlagers gemäß der vorliegenden
Erfindung die Luftablassrille 3c, 11a, 21a, 31a, 3lb dadurch
gekennzeichnet, dass sie so angeordnet ist, dass sie den Luftblasabschnitt 3a umgibt.
Zudem ist bei einer Ausführungsform
des statischen Luftlagers der vorliegenden Erfindung die Luftablassöffnung 4a, 32a, 32b dadurch
gekennzeichnet, dass sie im Verhältnis
zu der Bewegungsrichtung des beweglichen Teils 3, 31 etwa
auf der Mitte der Oberfläche
des festen Teils 4, 32, einem Bewegungsbereich
des beweglichen Teils 3, 3l entsprechend, angeordnet
ist. Zudem ist die Luftablassöffnung 4a, 32a, 32b bei
einer Ausführungsform
des statischen Luftlagers der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass eine Luftablassrille, die an dem beweglichen Teil 31 vorgesehen
ist, eine erste Luftablassrille 31a und eine zweite Luftablassrille 31b umfasst,
wobei das bewegliche Teil 31 die zweite Luftablassrille 31b um die
erste Luftablassrille 31a herum bereitstellt und das feste
Teil 32 Folgendes aufweist: eine erste Luftablassöffnung 32a,
die in einer Position angeordnet ist, die der ersten Luftablassrille 31a über dem
beweglichen Bereich des beweglichen Teils 31 zugewandt
ist, um die Luft in der ersten Luftablassrille 31a abzusaugen
und abzulassen, und eine zweite Luftablassöffnung 32b, die in
einer Position angeordnet ist, die der zweiten Luftablassrille 31b über dem
beweglichen Bereich des beweglichen Teils 31 zugewandt ist,
um die Luft in der zweiten Luftablassrille 31b abzusaugen
und abzulassen. Zudem ist bei einer Ausführungsform des statischen Luftlagers
der vorliegenden Erfindung das statische Luftlager dadurch gekennzeichnet,
dass das bewegliche Teil 31 und das feste Teil 32 einander
an einer Vielzahl von Flächen
zugewandt sind und die Luftablassrille 31a, 31b so
angeordnet ist, dass sie sich über
eine Vielzahl von Flächen
erstreckt.
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Des
Weiteren wird die oben genannte Aufgabe durch eine Stufenvorrichtung
erfüllt,
die ein statisches Luftlager aufweist, das Folgendes umfasst: ein bewegliches
Teil 3, 31, das beweglich entlang einem festen
Teil 4, 32 angeordnet ist, eine Stute 2,
die an dem beweglichen Teil 3, 3l befestigt ist,
sowie eine Stufenantriebseinheit 6, 7, die die
Stufe 2 bewegt, wobei die Stufenvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist,
dass das statische Luftlager ein statisches Luftlager gemäß der vorliegenden
Erfindung ist.
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Außerdem wird
die oben genannte Aufgabe durch eine optische Vorrichtung gelöst, die
Folgendes umfasst: eine Stufenvorrichtung (ST, WST), die ein Muster,
das darauf verarbeitet (W) werden soll, aufnimmt und bewegt, und
ein Bestrahlungssystem 41, 51, das einen Lichtstrahl
oder einen geladenen Teilchenstrahl auf das Muster (W), das an der
Stufenvorrichtung (ST, WST) angebracht ist, abstrahlt, wobei die
optische Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stufenvorrichtung
(ST, WST) eine Stufenvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Ansicht, die allgemein eine Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die teilweise eine Stufenvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel eines beweglichen
Teils gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die noch ein anderes Beispiel eines
beweglichen Teils gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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5 ist
eine Ansicht, die allgemein ein anderes Beispiel einer Stufenvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht, die teilweise ein anderes Beispiel
einer Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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7 ist
eine strukturelle Ansicht, die allgemein eine Prüfungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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8 ist
eine strukturelle Ansicht, die allgemein eine Belichtungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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9 ist
eine strukturelle Ansicht, die eine Elektronenstrahl-Belichtungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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10 ist
eine strukturelle Ansicht, die allgemein eine herkömmliche
Stufenvorrichtung zeigt.
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11 ist eine Ansicht zur Erläuterung
eines erforderlichen Raums für
ein herkömmliches
statisches Luftlager.
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Beste Ausführungsarten
der Erfindung
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 werden
ein statisches Luftlager gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und eine Stufenvorrichtung, die dasselbe
verwendet, erläutert. Zuerst
wird unter Bezugnahme auf 1 die allgemeine
Konstruktion der Stufenvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform
erläutert.
In 1 sind eine X-Achse und eine Y-Achse, die senkrecht
zueinander verlaufen, in einer Ebene angeordnet, die parallel zu einem
Installationsboden G verläuft,
und eine Z-Achse ist senkrecht zum Installationsboden angoerdnet.
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Diese
Stufenvorrichtung weist eine Stufe 2 auf, auf der ein Wafer 1,
der geprüft
werden soll, befestigt ist. Die Stufe 2 ist mit einem beweglichen
Teil 3, dessen Schnittprofil rechtwinklig ist, eines statischen
Luftlagers 3, 4 verbunden. Feste Teile 4 sind so
angeordnet, dass sie drei Oberflächen,
welche +X-, +Z- und -Z-Seitenflächen
umfassen, am Endabschnitt der +X-Seite des beweglichen Teils 3 zugewandt
sind, und drei Oberflächen,
welche --X-, +Z- und -Z-Seitenflächen umfassen,
am Endabschnitt der -X-Seite des beweglichen Teils 3 zugewandt
sind. Des Weiteren ist das feste Teil 4 mittels eines Befestigungsteils 5 am
Installationsboden G befestigt.
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Das
bewegliche Teil 3 und das feste Teil 4 werden
nun unter Bezugnahme auf 2 in Verbindung mit 1 erläutert. Ein ähnliches
Koordinatensystem wie das aus 1 ist in 2 dargestellt. 2 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Endabschnitte der +X-Seite
des beweglichen Teils 3 und des festen Teils 4 zeigen
und insbesondere einen Zustand zeigen, in dem das feste Teil 4,
das den +X- und +Z-Seitenflächen
des beweglichen Teils 3 zugewandt ist, auseinandergezogen
dargestellt ist.
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Auf
jeder Fläche
des beweglichen Teils 3, die dem festen Teil 4 zugewandt
ist, sind zwei Lagerpolster 3a aus einem porösen Material
angeordnet. Die Lagerpolster 3a sind mit einer Luftzufuhrquelle 8 verbunden,
die Luft über
einen Schlauch 3b zuführt.
Der Schlauch 3b besteht aus einem leichten, elastischen Material
(zum Beispiel einem Vinylmaterial) und folgt den Bewegungen des
beweglichen Teils 3, ohne die Bewegung des beweglichen
Teils 3 zu beeinträchtigen.
Dementsprechend kann die Anordnung des Schlauchs 3b leicht
verwirklicht werden.
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Des
Weiteren ist auf jeder Fläche
des beweglichen Teils 3, die dem festen Teil 4 zugewandt ist,
eine Luftablassrille 3c angeordnet, die aus zwei Linien,
die parallel zur Y-Achse verlaufen, und zwei auswärts konvexen
Halbkreisen gebildet ist und die beiden Lagerpolster 3a auf
der Fläche
umgibt.
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Wie
in 2 gezeigt, ist auf jeder Fläche des festen Teils 4,
die dem beweglichen Teil 3 zugewandt ist, eine Luftablassöffnung 4a in
einer Position gebildet, die über
den Bewegungsbereich des beweglichen Teils 3 hinweg stets
der Luftablassrille 3c zugewandt ist. Hier veranschaulicht
die in 2 gezeigte gestrichelte Linie 1 den Bereich
des festen Teils 4, der der Luftablassrille 3c zugewandt
ist, wenn sich das bewegliche Teil 3 in die Endposition
im Verhältnis zur
-Y-Richtung bewegt hat; die gestrichelte Linie m veranschaulicht
den Bereich des festen Teils 4, der der Luftablassrille 3c zugewandt
ist, wenn sich das bewegliche Teil 3 etwa in der Mitte
des Bewegungsbereichs des beweglichen Teils 3 befindet;
und die gestrichelte Linie n veranschaulicht den Bereich des festen
Teils 4, der der Luftablassrille 3c zugewandt ist,
wenn sich das bewegliche Teil 3 in die Endposition im Verhältnis zur
+Y-Richtung bewegt
hat.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist die Luftablassöffnung 4a in
einer Position gebildet, die etwa der Mitte des Bewegungsbereichs
des beweglichen Teils 3 entspricht. Während die Luftablassöffnung 4a und die
Luftablassrille 3c bei diesem statischen Luftlager einander über den
Bewegungsbereich des beweglichen Teils 3 hinweg zugewandt
sein müssen,
kann die notwendige Länge
in der Y-Richtung des beweglichen Teils 3 etwa auf den
Bewegungshub begrenzt sein, indem die Luftablassöffnung 4a in der Position gebildet
ist, die etwa der Mitte des Bewegungsbereichs des beweglichen Teils 3 entspricht,
wie oben beschrieben. Während
die notwendige Länge
in Y-Richtung des festen Teils 4 etwa das Zweifache der Breite
des Bewegungsbereichs des beweglichen Teils, d.h. des Bewegungshubs,
beträgt,
kann in diesem Fall die Gesamtlänge
in Y-Richtung dieses statischen Luftlagers auf etwa die Länge in Y-Richtung des festen
Teils 4, d.h. das Zweifache des Bewegungshubs, begrenzt
werden. Dadurch kann ein ähnlicher
Bewegungshub wie der des herkömmlichen statischen
Luftlagers, das in 11A gezeigt ist und bei dem
Lagerpolster und Luftablassöffnungen
auf einem festen Teil gebildet sind, realisiert werden, während die
Größe kleiner
ist als die des herkömmlichen statischen
Luftlagers.
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Die
Luftablassöffnung 4a des
festen Teils 4 ist über
Metallrohre 4b mit einer Rotationspumpe 9 verbunden.
Die Metallrohre 4b sind mit dem testen Teil 4 verbunden,
das sich nicht auf dem Installationsboden G bewegt, so dass kein
Bedarf besteht, die Rohranordnung zu berücksichtigen.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf 1 ist ein bewegliches Stück 6 eines
Linearmotors 6, 7 mit dem Mittelabschnitt der
Seitenfläche
der -Z-Richtung des beweglichen Teils 3 verbunden, und
das bewegliche Stück
G ist so angeordnet, dass das bewegliche Stück 6 einem Stator 7 zugewandt
ist, wobei ein Abstand gehalten wird. Der Linearmotor 6, 7 ist
so konfiguriert, dass er das bewegliche Stück 6 aufgrund der
Wechselwirkung zwischen dem beweglichen Stück 6 und dem Stator 7 in
der Y-Richtung den Stator 7 entlang bewegen kann.
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Als
nächstes
wird die Bewegung dieser Stufenvorrichtung erläutert.
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Bei
dieser Stufenvorrichtung wird den Lagerpolstern 3a des
beweglichen Teils 3 von der Luftzufuhrquelle 8 über das
Rohr 3b fortwährend
Luft zugeführt,
und diese Luft wird in den Raum zwischen dem festen Teil 4 und
dem beweglichen Teil 3 geblasen. Die hinaufgeblasene Luft
strömt
durch den Raum zwischen dem festen Teil 4 und dem beweglichen
Teil 3 und wird vorübergehend
in den Luftablassrillen 3c gespeichert, die so gebildet
sind, dass sie die Lagerpolster 3a umgeben. Als nächstes wird
die in den Luftablassrillen 3c gespeicherte Luft an den
Luftablassöffnungen 4a,
die den Luftablassrillen 3c zugewandt sind, mit Hilfe der
Rotationspumpe 9 über
die Ablassrohre 4b abgelassen. Dadurch wird eine Luftschicht
mit einem etwa konstanten Druck zwischen dem beweglichen Teil 3 und
dem festen Teil 4 gebildet und das bewegliche Teil 3 und
das feste Teil 4 werden in einem vorherbestimmten Abstand
(zum Beispiel einige Mikrometer) beabstandet gehalten.
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Des
Weiteren erfolgt die Bewegung der Stufe 2 unter Aufrechterhaltung
des Abstands zwischen dem beweglichen Teil 3 und dem festen
Teil 4, wie im Folgenden beschrieben. Und zwar bewegt der
Linearmotor 6, 7 das bewegliche Teil 6 durch
die Wechselwirkung zwischen dem beweglichen Teil 6 und dem
Stator 7 in der Y-Richtung den Stator 7 entlang. Dadurch
werden das bewegliche Teil 3, das mit dem beweglichen Teil 6 verbunden
ist, und die Stufe 2, die mit dem beweglichen Polster 3 verbunden
ist, in der Y-Richtung bewegt.
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Da
die Luftablassöffnungen 4a und
die Luftablassrillen 3c bei dieser Stufenvorrichtung so
konfiguriert sind, dass sie einander über den Bewegungsbereich des
beweglichen Teils 3 hinweg stets zugewandt sind, kann die
Luft, die aus den Lagerpolstern 3a herausgeblasen wird,
korrekt abgelassen werden, ohne dass Luft in die Umgebung entweicht,
selbst wenn sich die Stufe 2 bewegt.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 3 ein anderes
Beispiel des beweglichen Teils 3 eines statischen Luftlagers
einer Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Ein
bewegliches Teil 11, das in 3 gezeigt ist,
weist anstelle der auf dem in 2 gezeigten
beweglichen Teil gebildeten Luftablassrillen 3c rechtwinklig
geformte Luftablassrillen 11a auf, deren Seiten parallel
zur Y-Achse verlaufen. Da diese Luftablassrillen 11a des
beweglichen Teils 11, verglichen mit den zuvor erwähnten Luftablassrillen 3c des
beweglichen Teils 3, einen längeren Bereich parallel zur Y-Achse
ermöglichen,
können
diese Luftablassrillen 11a den Luftablassteilen 4a des
festen Teils 4 über
einen längeren
Bereich hinweg zugewandt sein. Daher kann ein größerer Bewegungshub erreicht
werden, ohne die Länge
in Y-Richtung des beweglichen Teils 3 zu verändern.
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Des
Weiteren wird unter Bezugnahme auf 4 noch ein
anderes Beispiel für
das bewegliche Polster 3 eines statischen Luftlagers einer
Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Ein
in 4 gezeigtes bewegliches Teil 21 weist
Luftablassrillen 21a auf, die hohl geformt sind und, anders
als die Luftablassrillen 3c, die auf dem in 2 gezeigten
beweglichen Teil gebildet sind, großflächig um die beiden Lagerpolster 3a herum
gebildet sind. Da dieses bewegliche Teil 21 die Länge des
Luftstromdurchgangs zwischen den Luftablassrillen 21a und
den Luftablassöffnungen 4a verkürzt, können die
Luftablassöffnungen 4a die
Luft in den Luftablassrillen 21a wirksam ablassen. Zudem
kann die Luftablasseffizienz weiter verbessert werden, da der Öffnungsbereich
der Luftablassöffnungen 4a,
die den Luftablassrillen 21a zugewandt sind, vergrößert werden
kann.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 ein
anderes Beispiel eines statischen Luftlagers einer Stufenvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert. 5 zeigt
allgemein eine Konstruktion eines anderen Beispiels für eine Stufenvorrichtung. 6 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Endabschnitte der +X-Seite des anderen
Beispiels für
ein statisches Luftlager einer Stufenvorrichtung zeigt, wobei insbesondere
ein Zustand gezeigt ist, in dem das feste Teil 4, das den
+X- und +Z-Seitenflächen des
beweglichen Teils 31 zugewandt ist, auseinandergezogen
dargestellt ist. Des Weiteren sind die Elemente, die gleiche Funktionen
wie die in 1 gezeigten haben, in 5 und 6 mit
denselben Ziffern bezeichnet und sich überlappende Beschreibungen sind
ausgelassen.
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An
den Endabschnitten der +X-Seite des beweglichen Teils 31 ist
eine hohl geformte Luftablassrille 3la über den drei +X-, +Z- und -Z-Seitenflächen gebildet,
die dem festen Teil 4 zugewandt sind, und sie ist großflächig um
die sechs Lagerpolster 3a herum gebildet, die auf den drei
Flächen
gebildet sind; des Weiteren ist eine andere Luftablassrille 31b so gebildet,
dass sie die Luftablassrille 31a umgibt. Weiterhin sind
entsprechende Luftablassrillen 31a und 31b ebenfalls
an den Endabschnitten der -X-Seite des beweglichen Teils 31 gebildet.
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Wie
in 6 gezeigt, ist auf einer Fläche des festen Teils 32,
die dem beweglichen Teil 31 zugewandt ist, eine Luftablassöffnung 32a in
einer Position gebildet, die über
den Bewegungsbereich des beweglichen Teils 31 hinweg stets
der Luftablassrille 31a zugewandt ist; und eine Luftablassöffnung 32b ist
in einer Position gebildet, die über
den Bewegungsbereich des beweglichen Teils 31 hinweg stets der
Luftablassrille 31b zugewandt ist.
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Die
Luftablassöffnung 32a ist über ein
Rohr 32c mit einer Rotationspumpe 9 verbunden
und die Luftablassöffnung 32b ist
mit einer Turbopumpe 33 verbunden, die die Luft stärker ansaugt.
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Bei
diesem statischen Luftlager wird Luft von der Luftzufuhrquelle 8 über das
Rohr 3b in die Lagerpolster 3a des beweglichen
Teils 31 geleitet und diese Luft wird in den Raum zwischen
dem festen Teil 32 und dem beweglichen Teil 31 geblasen.
Die hinauf geblasene Luft strömt
durch den Raum zwischen dem festen Teil 32 und dem beweglichen
Teil 31, wird vorübergehend
in der Luftablassrille 31a gespeichert, die so gebildet
ist, dass sie die Lagerpolster 3a umgibt, und die gespeicherte
Luft wird an der Luftablassöffnung 32a,
die der Luftablassrille 31a zugewandt ist, durch die Rotationspumpe 9 über das
Ablassrohr 32c abgelassen. Des Weiteren wird Luft, die
aus der Luftablassrille 3la entweicht, in der Luftablassrille 31b gespeichert,
die so gebildet ist, dass sie die Luftablassrille 31a umgibt,
und die gespeicherte Luft wird an der Luftablassöffnung 32c, die der
Luftablassrille 31b zugewandt ist, durch die Turbopumpe 33 über das
Ablassrohr 32d abgelassen. Dadurch wird eine Luftschicht
mit einem etwa konstanten Druck zwischen dem beweglichen Teil 31 und
dem festen Teil 32 gebildet und das bewegliche Teil 31 und
das feste Teil 32 werden um einen vorherbestimmten Abstand voneinander
getrennt gehalten.
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Da
die hinauf geblasene Luft aus den Lagerpolstern 3a von
den zweifachen Luftablassrillen 31a und 31b gespeichert
wird und durch die Rotationspumpe 9 und die Turbopumpe 33 aus
den Luftablassrillen 31a und 31b abgelassen wird,
kann zudem ein Entweichen von Luft in die Umgebung wirksamer verhindert
werden. Dementsprechend kann diese Stufenvorrichtung in einer solchen
Umgebung verwendet werden, in der ein großes Vakuum oder eine Spezialgasatmosphäre aufrecht
erhalten werden sollen.
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Obwohl
bei diesen Ausführungsformen
die Luftablassrillen so gebildet sind, dass sie die Lagerpolster 3a umgeben,
brauchen die Luftablassrillen alternativ in dem Fall, in dem ein
gewisses Entweichen von Luft nach außerhalb des statischen Luftlagers aus
den Lagerpolstern 3a erlaubt ist, nicht so gebildet zu
sein, dass sie die Lagerpolster umgeben. Obwohl bei diesen Ausführungsformen
Beispiele beschrieben wurden, bei denen die flachen Flächen von
beweglichen Teilen und festen Teilen einander zugewandt sind, können ebenfalls
alternativ die gekrümmten
Oberflächen
von beweglichen Teilen und festen Teilen einander zugewandt sein.
Obwohl bei diesen Ausführungsformen
Beispiele für
statische Luftlager beschrieben wurden, bei denen sich bewegliche
Teile linear bewegen, können
statische Luftlager, deren bewegliche Teile sich in einer Drehbewegung
bewegen, einbezogen werden.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 7 eine Prüfvorrichtung
als optische Vorrichtung erläutert,
die eine Stufenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet. 7 zeigt
eine allgemeine Konstruktion der Prüfvorrichtung. Die Prüfvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Prüfvorrichtung zum Prüfen, ob
das Schaltkreismuster, das projiziert werden soll, gemäß einer
Schaltkreiskonstruktion auf einem Wafer gebildet wurde. In 7 sind
eine X-Achse und eine Y-Achse senkrecht zueinander in einer Ebene
angeordnet, die parallel zu einem Installationsboden G angeordnet
ist; und eine Z-Achse ist senkrecht zum Installationsboden G angeordnet.
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Die
Prüfvorrichtung
weist eine Elektronenkanone 4l auf die einen Elektronenstrahl
EB abstrahlt. Der Elektronenstrahl EB, der von der Elektronenkanone 41 abgestrahlt
wird, wird von einer Elektronenlinse 42 konvergiert und
daraufhin von einer Ablenkspule 43 abgetastet und auf einen
Wafer W geleitet, auf dem er aufprallt.
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Der
Wafer W ist auf einer XY-Stufe ST befestigt, die aus einer Stufenvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet ist, und ist so konfiguriert, dass er sich in
der X-Richtung und in der Y-Richtung bewegt.
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Sekundäre Elektronen,
die durch den Aufprall des Elektronenstrahls EB auf den Wafer W
erzeugt werden, oder die Elektronen des Elektronenstrahls EB, die
durch eine Maske R reflektiert werden, werden von einem Erfassungssystem 44 erfasst.
Das Erfassungssystem 44 erfasst auf der Grundlage der erfassten
sekundären
oder reflektierten Elektronen ein Muster auf dem Wafer W und prüft, ob das
erfasste Muster einem konstruierten Muster entspricht, indem es
das erfasste Muster mit dem konstruierten Muster vergleicht.
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Die
oben erwähnte
Elektronenkanone 41, die Elektronenlinse 42, die
Ablenkspule 43, der Wafer W und die XY-Stufe ST sind in
einer Kammer 45 angeordnet. Die Kammer 45 ist
mit einer Vakuumpumpe 46 verbunden und das Innere der Kammer 45 ist
so konfiguriert, dass ein Vakuum aufrecht erhalten wird.
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Während bei
dieser Prüfvorrichtung
das Innere der Kammer 45 durch die Vakuumspumpe 46 in einem
Vakuumzustand gehalten wird, wird der Elektronenstrahl EB von der
Elektronenkanone 41 abgestrahlt und der abgestrahlte Elektronenstrahl
EB wird von der Elektronenlinse 42 konvergiert, von der
Ablenkspule 43 abgetastet und auf den Wafer W auf der XY-Stufe
ST geleitet, auf dem er aufprallt. Während dieses Vorgangs bewegt
die XY-Stufe ST
den Wafer W so, dass der Elektronenstrahl EB auf der gesamten Oberfläche des
Wafers W aufprallt.
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Im
Zusammenhang mit dem oben genannten Vorgang erfasst das Erfassungssystem 44 des
Weiteren die sekundären
oder reflektierten Elektronen von dem Wafer W und erfasst basierend
auf den erfassten Elektronen ein Muster, das auf dem Wafer W gebildet
ist, und prüft,
ob das erfasste Muster dem konstruierten Muster entspricht, indem
es das erfasste Muster mit dem konstruierten Muster vergleicht.
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Da
diese Prüfvorrichtung
wie oben beschrieben eine Stufenvorrichtung gemäß einer Ausführungform
der vorliegenden Erfindung als XY-Stufe ST verwendet, kann die Rohranordnung
leicht verwirklicht werden und die Größe der XY-Stufe ST kann ebenfalls
klein gehalten werden. Ebenso kann die Größe der Vorrichtung klein gehalten
werden, da die Größe der XY-Stufe
ST klein gehalten werden kann. Da des Weiteren bei dem statischen
Luftlager, das in der Stufe verwendet wird, keine Luft in die Umgebung
entweicht, kann eine derartige nachteilige Wirkung, die den Grad
des Vakuums in der Kammer 45 verschlechtert, vermieden
werden.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 8 eine Belichtungsvorrichtung
als ein anderes Beispiel für
eine optische Vorrichtung, die eine Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsformn
der vorliegenden Erfindung verwendet, erläutert. 8 zeigt
eine allgemeine Konstruktion der Belichtungsvorrichtung gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine Beschreibung
unter beispielhafter Verwendung einer Projektionsbelichtungsvorrichtung,
die einen Schritt-und-Wiederholungsbelichtungsbetrieb
verwendet. In 8 ist eine Z-Achse parallel
zu einer Achse AX eines optischen Projektionssystems PL angeordnet;
und eine X-Achse und eine Y-Achse,
die senkrecht zueinander verlaufen, sind in einer Ebene angeordnet,
die senkrecht zur Z-Achse verläuft.
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Ein
Beleuchtungssystem 51 ist so konfiguriert, dass Licht von
einer Lichtquelle, wie beispielsweise einer Quecksilberlampe, einem
KrF-Excimer-Maser oder einem ArF-Excimer-Laser, eine Maske R, die auf einer Maskenstufe
RST befestigt ist, mit Hilfe einer Fliegenaugenlinse und einer Kondenserlinse
usw. gleichmäßig beleuchtet.
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Ein
Muster, das auf der Maske R gebildet ist, wird durch das optische
Projektionssystem PL auf einem Wafer W abgebildet, wobei es um den
Faktor vier verkleinert wird. Der Wafer W wird durch einen Haltemechanismus
(nicht gezeigt) auf einer Wafer-Stufe WST gehalten. Die Wafer-Stufe
WST umfasst eine X-Stufe, die sich in der X-Richtung bewegt, und
eine Y-Stufe, die
sich in der Y-Richtung bewegt.
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Die
X- und Y-Stufe werden jeweils von einer Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gebildet. Die Waferstufe WST ist so konfiguriert,
dass sie sich unter der Steuerung eines Steuerungssystems 52 in
der X-Richtung und der Y-Richtung bewegt.
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Bei
dieser Projektionsbelichtungsausführungsform erfasst ein Ausrichtungssystem
(nicht gezeigt) das Positionsverhältnis zwischen der Maske R und
dem Wafer W basierend auf einer Ausrichtungsmarkierung, die auf
der Maske R gebildet ist, und einer Ausrichtungsmarkierung, die
auf dem Wafer W gebildet ist; und das Muster auf der Maske und einem zuvor
bestimmten Belichtungsbereich auf dem Wafer W werden ausgerichtet,
indem der Wafer von der Waferstufe WST bewegt wird.
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Die
Maske R wird daraufhin von dem Beleuchtungslicht von dem Beleuchtungssystem 51 beleuchtet
und das Muster auf der Maske R wird und auf den Fotolack auf der
Oberfläche
des Wafers W projiziert und übertragen.
Als nächstes
wird in ähnlicher
Weise, wie oben beschrieben, das Bild des Musters auf der Maske
R stufenweise auf andere Belichtungsbereiche auf dem Wafer W übertragen.
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Da
diese Belichtungsvorrichtung eine Stufenvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung als Waferstufe WST verwendet, kann daher
die Rohranordnung leicht verwirklicht werden und die Größe der Waferstufe
WST kann ebenfalls klein gehalten werden. Zudem kann die Größe der Belichtungsvorrichtung
klein gehalten werden, da die Größe der Waferstufe
WST klein gehalten werden kann. Des Weiteren kann, wie in dem Fall,
in dem die Verschlechterung des Vakuumgrads vermieden werden kann,
wenn das statische Luftlager gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem in 7 gezeigten Vakuum verwendet
wird, eine nachteilige Wirkung auf die Umgebungsatmosphäre durch die
Luft, die dem statischen Luftlager zugeführt wird, vermieden werden,
wenn das statische Luftlager gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer hochreinen Atmosphäre oder in einer Spezialgasatmosphäre einer
Projektionsbelichtungsvorrichtung usw. verwendet wird.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf 9 eine Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung als
noch ein weiteres Beispiel einer optischen Vorrichtung, die eine
Stufenvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet, erläutert.
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9 zeigt
schematisch eine Konstruktion der Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführung
von der vorliegenden Erfindung. Die Elektronenstrahlbelichtungsvorrichtung 60 weist eine
Elektronenkanone 61 als Strahlungsquelle für geladene
Partikel auf. Ein Elektronenstrahl 62, der abwärts von
der Elektronenkanone 61 ausgestrahlt wird, wird von einer
Kondenserlinse 63 konvergiert und auf einer Maske M fokussiert.
Die Maske M wird auf einem Spannfutter 64 gehalten, das
auf einer Stute 65 befestigt ist. Die Stufe 65 ist
so konfiguriert, dass sie von einer Antriebseinheit 67 exakt
betrieben und in der XY-Ebene (horizontal) positioniert wird. Die
Antriebseinheit 67 wird von Befehlen gesteuert und angetrieben,
die von einer Steuereinheit 70 auf der Grundlage exakter
Positionsdaten der Stufe 65, die von einem Laserinterferometer 66 gemessen werden,
zu einem Treiber 68 übertragen
werden.
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Ein
Elektronenstrahl 72, der durch die Maske M verläuft, setzt
sich weiter abwärts
fort, wobei er ausgedehnt und daraufhin konvergiert, abgelenkt und
von einer zweiten Kondenserlinse 73 auf die Oberfläche eines
Wafers W fokussiert wird. Der Wafer W wird auf einem Spannfutter 74 gehalten,
das auf einer Stufe 75 befestigt ist. Die Stufe 75 ist
so konfiguriert, dass sie von einer Antriebseinheit 77 exakt
betrieben und in der XY-Ebene (horizontal) positioniert wird. Die
Treibereinheit 77 wird von Befehlen gesteuert und angetrieben,
die von einer Steuereinheit 70 auf der Grundlage exakter
Positionsdaten der Stufe 75, die von einem Laserinterferometer 76 gemessen
werden, zu einem Treiber 78 übertragen werden.
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Die
Stufe 65 wird gemäß der Konstruktionskonfiguration
eines statischen Luftlagers einer Ausiführungsform der vorliegenden
Erfindung von einem Kontakt mit dem Hauptkörper der Belichtungsvorrichtung
ferngehalten und wird auf der Grundlage der Positionskoordinaten
von dem Interferometer 66, das die Position der Stufe 65 misst,
von einer Antriebswelle, die von der Antriebseinheit 67 vorsteht,
gedrückt.
Gelegentlich wird beispielsweise ein Linearmotor als Antriebseinheit 67 verwendet.
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Die
Stufe 75, die wie die Stufe 65 konfiguriert ist,
wird von dem Kontakt mit dem Hauptkörper der Belichtungsvorrichtung
ferngehalten und wird auf der Grundlage der Positionskoordinaten
von dem Interferometer 76, das die Position der Stufe 75 misst,
von einer Antriebswelle, die von der Antriebseinheit 77 vorsteht,
gedrückt.
Gelegentlich wird beispielsweise ein Linearmotor als Antriebseinheit 77 verwendet.
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Jede
Position der Stufen 65 und 75 wird jeweils von
dem Interferometer 66 und 76 gemessen, die Antriebsbefehle
werden basierend auf den gemessenen Positionskoordinaten von der
Steuereinheit 70 zu den Treibern 68 und 78 der
entsprechenden Antriebseinheiten 67 und 77 übertragen,
die den entsprechenden Stufen 65 und 75 entsprechen,
und daraufhin wird jede Position der Stufen 65 und 75 gesteuert.
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Obwohl
die für
Luft- und Vakuumsysteme erforderliche Verrohrung in der Figur nicht
speziell veranschaulicht ist, kann die Verrohrung des Weiteren in der
in der Figur gezeigten Antriebswelle entweder zusätzlich angeordnet
oder so angebracht werden, dass sie aus der Kammer heraus geführt wird.
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Obwohl
die Antriebswelle, die die Stufe 65 und die Antriebseinheit 67 verbindet,
so veranschaulicht ist, dass sie durch die Grenze zwischen der Seite
mit dem hohen Vakuum und der Außenseite
des hohen Vakuums in der Figur verläuft, kann zudem eine Kammer
mit niedrigem Vakuum zur Aufnahme der Antriebseinheit 67 darin
benachbart zu der Kammer mit dem hohen Vakuum angeordnet werden.
Alternativ können
die Antriebseinheiten 60 und 77 jeweils in der
Nähe der
Stufen 65 und 75 angeordnet werden, so dass sie
in der Kammer mit dem hohen Vakuum hermetisch abgedichtet sind,
und sie können die
Stufen 65 und 75 ohne die Antriebswellen direkt antreiben.
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Die
Spannfutter 64 und 74 können so konstruiert sein, dass
sie die Maske oder den Wafer jeweils entweder elektrostatisch oder
mechanisch halten.
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Obwohl
Belichtungsvorrichtungen und eine Prüfvorrichtung in den oben genannten
Ausführungsformen
beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese
Vorrichtungen beschränkt, sondern
kann beispielsweise ebenfalls auf ein Elektronenmikroskop oder eine
Elektronenstrahlvorrichtung angewendet werden.
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Obwohl
in den oben genannten Ausführungsformen
ein Wafer als zu verarbeitende Probe beschrieben wurde, ist die
vorliegende Erfindung nicht auf den Wafer beschränkt, sondern kann ebenfalls
auf Vorrichtungen angewendet werden, die Glassubstrate verarbeiten,
wie beispielsweise eine Maske oder ein Flüssigkristallsubstrat.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Belichtungs- oder Prüfvorrichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt werden können,
indem ein Beleuchtungssystem und ein optisches Projektionssystem,
die jeweils eine Vielzahl von Linsen umfassen, in den Körper der
optischen Vorrichtung integriert werden, woraufhin diese optisch
justiert werden, indem eine Maskenstufe und eine Waferstufe, die
jeweils eine Anzahl mechanischer Komponenten umfassen, in den Körper der
optischen Vorrichtung integriert werden, gefolgt von einer Verdrahtung
und Verrohrung, und indem des Weiteren Gesamtjustierungen (elektrische
Justierungen, Betriebsbestätigung
usw.) vorgenommen werden. Die Herstellung dieser Vorrichtungen sollte
vorzugsweise in einem Reinraum erfolgen, in dem die Temperatur,
der Reinheitspegel usw. gesteuert werden.
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Es
sollte ebenfalls daraufhingewiesen werden, dass Halbleitervorrichtungen
durch das Verfahren hergestellt werden, das einen Schritt zur Konstruktion
ihrer Funktionen und Leistung, einen Schritt zur Herstellung einer
Maske gemäß dem Konstruktionsschritt,
einen Schritt zur Herstellung eines Wafers aus einem Siliziummaterial,
einen Schritt zur Belichtung des Wafers mit einem Muster auf der
Maske durch die Verwendung einer oben genannten Ausführungsform
einer Belichtungsvorrichtung, einen Schritt zur Prüfung der
Wafer-Chips durch die Verwendung einer anderen oben genannten Prüfvorrichtungsausführungsform,
Schritte zur Montage von Vorrichtungen (einschließlich eines
Schneidverfahrens, eines Bindeverfahrens, eines Verpackungsverfahrens),
einen Schritt zum Testen usw. umfasst.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Wie
oben beschrieben, kann die vorliegende Erfindung ein statisches
Luftlager, eine Stufenvorrichtung und eine optische Vorrichtung
schaffen, deren Größe jeweils
begrenzt werden können
und die die Rohranordnung vereinfachen können.