(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の部分と、第二の部分と、前記第二の部分を前記第一の部分に対して支持方向に平行に支持するための、圧力チャンバーを有するガス式ばねと、前記第一の部分から前記第二の部分への振動の伝達を防ぐ手段とを設けた支持装置において、前記圧力チャンバーが当該支持装置の中間部分の円筒状の内壁およびピストンによって仕切られ、前記ピストンは前記中間部分内を前記支持方向に平行に変位可能であり、かつ、前記中間部分の内壁と当該ピストンの外壁との間に設けた静圧ガス軸受によって、前記支持方向に垂直な方向に前記中間部分に対して支持され、前記中間部分は前記支持方向に平行に前記第一の部分によって支持され、一方前記ピストンは前記第二の部分に締結されることを特徴とする支持装置。
【請求項２】
前記静圧ガス軸受に前記圧力チャンバーと連通するガス供給管を設けたことを特徴とする請求項１記載の支持装置。
【請求項３】
前記中間部分が第二の静圧ガス軸受により前記第一の部分に対して前記支持方向に平行に支持され、この第二の静圧ガス軸受によって前記中間部分が、前記第一の部分の支持面の上を、前記支持方向に垂直な変位が可能となるように案内されることを特徴とする請求項１または２記載の支持装置。
【請求項４】
前記第二の静圧ガス軸受を、前記第一の部分の支持面と、前記圧力チャンバーを仕切る中間部分の底壁との間に配置したことを特徴とする請求項３記載の支持装置。
【請求項５】
前記第二の静圧ガス軸受に前記圧力チャンバーと連通するガス供給管を設けたことを特徴とする請求項３または４記載の支持装置。
【請求項６】
前記中間部分が流路を具え、この流路によって前記圧力チャンバーが前記第一の部分に設けたガス式ばねの主チャンバーと連通することを特徴とする請求項3,4または５記載の支持装置。
【請求項７】
前記流路が前記中間部分の底壁に設けられ、かつ、前記第一の部分の支持面に設けられ、前記主チャンバーと連通する第二の流路と併合することを特徴とする請求項６記載の支持装置。
【請求項８】
前記第二の静圧ガス軸受のガス供給管が前記中間部材の底壁内に流路を具えることを特徴とする請求項4,5および７記載の支持装置。
【請求項９】
前記ピストンが連結部材により前記第二の部分に締結され、この連結部材は前記支持方向に平行には曲げがほとんど不可能であり、また、前記支持方向に垂直な、互いに直交する二つの曲げ軸線に対しては曲げ可能であることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7または８記載の支持装置。
【請求項１０】
前記連結部材がゴム製リングを具えることを特徴とする請求項９記載の支持装置。
【請求項１１】
放射源、マスクホルダー、主軸を有する焦点合わせユニット、前記焦点合わせユニットに対して、前記主軸に垂直なＸ軸に平行な方向および前記Ｘ軸に垂直かつ前記主軸に垂直なＹ軸に平行な方向に変位可能な、基板ホルダーを有する位置決め装置、少なくとも前記焦点合わせユニットを前記支持方向に平行に支持するフレームおよび、前記フレームを少なくとも三個の支持装置によって、前記支持方向に平行な方向に前記フレームに対して支持力を加えてこれを支持する基部を設けたリソグラフィ装置において、前記各支持装置が請求項1,2,3,4,5,6,7,8,9または10記載の支持装置であることを特徴とするリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、第一の部分、第二の部分、前記第二の部分を前記第一の部分に対して支持方向に平行に支持するための圧力チャンバーを有するガス式ばね（gas spring）および、第一の部分から第二の部分への振動の伝達を防ぐための手段を設けた支持装置に関するものである。
本発明または、放射源（radiaion source）、マスクホルダー、主軸を有する焦点合わせユニット、前記焦点合わせユニットに対して、前記主軸に垂直なＸ軸に平行な方向および前記Ｘ軸に垂直かつ前記主軸に垂直なＹ軸に平行な方向に変位可能な、基板ホルダーを有する位置決め装置、少なくとも前記焦点合わせユニットを前記支持方向に平行に支持するフレームおよび、前記フレームを少なくとも三個の支持装置によって、前記支持方向に平行な方向に前記フレームに対して支持力を加えてこれを支持する基部を設けたリソグラフィ装置に関するものである。
冒頭のパラグラフで述べたような支持装置およびリソグラフィ装置は、国際特許出願公開第96/38766号より公知である。公知のリソグラフィ装置は、リソグラフィ工程による集積化半導体回路の製造に用いられる。公知のリソグラフィ装置における放射源は光源であり、一方焦点合わせユニットは、光学レンズ系であり、それによって、マスクホルダー上に配置可能なマスクに設けた集積化半導体回路の部分的なパターンを、基板ホルダー上に配置可能な半導体基板上に縮小して焼き付ける。このような半導体基板は、独立した半導体回路を設けた非常に多数のフィールドを具える。この目的のために、個々のフィールドはマスクを通して連続的に露光され、半導体基板上の次のフィールドが、二つ露光工程の間、毎回、位置決め装置によって焦点合わせユニットに対して位置決め誘導される。この工程は、毎回、異なる部分的なパターンを具える異なるマスクにより多数回繰り返され、それによって比較的複雑な構造を有する集積化半導体回路を製造することができる。このような構造は、サブミクロン領域内に属する細かい構造を有するため、一連のマスクに設けた部分的なパターンは、サブミクロン領域に属する精度で基板上のフィールドに焼き付けられなければならない。基板ホルダーおよびマスクホルダーも、それによって、装置の動作中には焦点合わせユニットに対して正確な位置を占めなければならない。
公知のリソグラフィ装置のフレームは、三個の公知の支持装置により垂直方向に支持される。支持装置の第一の部分はリソグラフィ装置の基部に締結され、支持装置の第二の部分はフレームに締結される。公知のリソグラフィ装置のフレームは焦点合わせユニットを支持するのみならず、マスクホルダーおよび基板ホルダーを垂直方向に支持し、一方基部は床上に設置可能である。基板ホルダーおよびマスクホルダーは、装置の動作中は、焦点合わせユニットに対して正確な位置を占めなければならず、フレームの振動を、装置の動作中にはできるだけ防がなければならない。こうしたフレームの振動は、例えば床の振動により生じる基部の振動によって起こり得るものである。公知のリソグラフィ装置において、基部の振動は、基板ホルダーの位置決め装置の反力およびマスクホルダーを焦点合わせユニットに対して変位可能とする他の位置決め装置の反力によってもさらに生じる。したがって三個の支持装置はフレームを垂直方向に支持するためのみならず、基部からフレームへの振動の伝達を防ぐためにも働くこととなる。
公知の支持装置であるガス式ばねの圧力チャンバーは、円筒形の容器および環状の膜によって仕切られ、それによって前記容器はガス式ばねの圧力チャンバー内で吊り下げられる。容器は三本の比較的細いテンションロッドによって第二の部分に締結され、これらロッドは容器中に配置され、かつ支持方向に平行に延在する。基部からフレームへの振動の伝達をできるだけ防ぐために、支持装置およびフレームにより形成され、それによってリソグラフィ装置の部品を支持する質量ばね系（mass spring system）は、支持方向に平行な方向、および支持方向に垂直な方向にできるだけ低い固有振動数を有しなければならない。公知の支持装置のガス式ばねの圧力チャンバーは、上述した質量ばね系が支持方向に平行な方向に取り得る固有振動数を最小のものとするために、比較的大きな体積を有する。上述したテンションロッドは、前記質量ばね系が支持方向に垂直な方向に取り得る固有振動数を最小のものとするために、比較的大きな長さを有する。
公知の支持装置の不利な点は、これに用いられる、ガス式ばねの圧力チャンバーを仕切る膜が比較的大きな剛性を有し、そのため前記質量ばね系の支持方向に平行な方向の固有振動数が上昇し、また支持方向に平行な方向の第一の部分の振動が、第二の部分へ部分的に伝達されることである。加えて、この膜は装置の動作中に第二の部分に対して減衰力を与え、それによって第一の部分から第二の部分への比較的高い周波数を有する振動を伝達することである。さらに、公知の支持装置に用いられるテンションロッドの許容し得る長さが、支持装置が支持方向に平行な方向に有する、構造上の許容し得る長さによって制限されることである。前記質量ばね系の、支持方向に垂直な方向の固有振動数の最小限達成し得る値もまた、それによって制限され、そのため支持方向に垂直な方向への第一の部分の振動もまた第二の部分へ部分的に伝達される。
本発明の目的は、冒頭のパラグラフで述べたような支持装置を提案するものであり、この装置の剛性の値は、支持方向に平行な方向および支持方向に垂直な方向において、できるだけ低いものである。また本発明の目的は、二番目のパラグラフで述べたようなリソグラフィ装置を提案するものであり、本装置の質量ばね系は、支持装置およびそれによって支持されるリソグラフィ装置の部品によって形成され、この質量ばね系は支持方向に平行な方向および支持方向に垂直な方向において、できるだけ低い固有振動数を有し、そのため支持装置の第一の部分から第二の部分への振動の伝達およびリソグラフィ装置の基部からフレームへの振動の伝達をできるだけ防止する。
この目的のために、本発明による支持装置は、圧力チャンバーが当該支持装置の中間部分の円筒状の内壁およびビストンによって仕切られ、前記ピストンは前記中間部分内を前記支持方向に平行に変位可能であり、かつ、前記中間部分の内壁と当該ピストンの外壁との間に設けた静圧ガス軸受によって、前記支持方向に垂直な方向に前記中間部分に対して支持され、前記中間部分は前記支持方向に平行に前記第一の部分によって支持され、一方前記ピストンは前記第二の部分に締結されることを特徴とする。
この目的のために、本発明によるリソグラフィ装置は、本発明による支持装置を、当該装置の支持装置として用いることを特徴とする。
「円筒形の内壁」という表現は、支持方向に垂直なあらゆる仮想的な平面において等しい断面積を有する内壁を意味すると理解されるべきであることに注意されたい。したがって、このことは円形の断面のみならず、例えば等辺形、多角形の断面をも含むものである。
上述した静圧ガス軸受は、ピストンに対して支持方向に平行には実質的に力を与えない。加えてピストンは、当該ピストンの外壁とガス式ばねの圧力チャンバーを密閉するための中間部分の内壁との間の隙間シール装置に用いるのに適したものである。こうした隙間シールもまた、ピストンに対して支持方向に平行な力を実質的に加えない。それゆえ本発明による支持装置は剛性を有し、この剛性は、支持方向に平行に見て、ガス式ばねの剛性によってほぼ排他的に規定され、そのため支持装置の剛性を、ガス式ばねを適切に設計することにより、支持方向に平行な方向にできるだけ低くすることを達成できる。その結果として、本発明によるリソグラフィ装置の質量ばね系は、同装置に用いる本発明による支持装置により、また本支持装置で支持されるリソグラフィ装置の部品を有するフレームにより形成され、この質量ばね系は支持方向に平行に見て、取り得る最低の固有振動数を有し、それによって基部からフレームへの、支持方向に平行に向かう振動の伝達をできるだけ防ぐものとなる。
本発明による支持装置の特別な実施形態は、静圧ガス軸受に、前記圧力チャンバーと連通するガス供給管を設けたことを特徴とする。この静圧ガス軸受は、前記ガス供給管の使用のための他のガス供給管を必要とせず、そのため、本支持装置において、これに用いるピストンおよび静圧ガス軸受の、特に単純な構成が設けられることとなる。
本発明の他の実施形態は、中間部分が第二の静圧ガス軸受により前記第一の部分に対して前記支持方向に平行に支持され、この第二の静圧ガス軸受によって前記中間部分が、前記第一の部分の支持面の上を、前記支持方向に垂直な変位が可能となるように案内されることを特徴とする。第二の静圧ガス軸受は、支持方向に平行に見て非常に高い剛性を有し、そのため、この第二の静圧ガス軸受の存在は、支持装置が支持方向に平行な方向に有する剛性に実質的に影響せず、またこの支持装置の剛性は、ガス式ばねの剛性によってほぼ排他的に決定される。第二の静圧ガス軸受は中間部分に、支持方向に垂直な方向には実質的に力を加えず、そのため中間部分は、第一の部分に対して、支持方向に垂直な方向へ、ほぼ摩擦無しに変位可能である。その結果として、この支持装置の第二の実施形態はその剛性が支持方向に垂直な方向にはほぼ０である。質量ばね系、すなわち本発明の他の実施形態による、これに用いられる支持装置によって、かつリソグラフィ装置の部品を有する、これに支持されるフレームによって形成される質量ばね系の固有振動数は、それゆえ、本発明によるリソグラフィ装置においては、支持方向に垂直な方向にはほぼ０であり、そのため基部からフレームへの、支持方向に垂直な方向での振動の伝達をほぼ完全に防ぐ。
本発明による支持装置のさらに他の実施形態は、前記第二の静圧ガス軸受を、前記第一の部分の支持面と、前記圧力チャンバーを仕切る中間部分の底壁との間に配置したことを特徴とする。それゆえ第二の静圧ガス軸受は、装置の動作中、圧力チャンバーに満たされるガス圧によって、支持方向に平行に初荷重を与えられ、そのため第二の静圧ガス軸受は、他の初荷重を与える手段を必要とせず、また、この第二の静圧ガス軸受の単純な構成が得られる。
本発明による支持装置の特別な実施形態は、前記第二の静圧ガス軸受に前記圧力チャンバーと連通するガス供給管を設けたことを特徴とする。この第二の静圧ガス軸受は、前記ガス供給管を用いるための他のガス供給管を必要とせず、そのため、この第二の静圧ガス軸受の特に単純な構成が得られる。
本発明による支持装置の他の実施形態は、中間部分が流路を具え、この流路によって前記圧力チャンバーが前記第一の部分に設けたガス式ばねの主チャンバーと連通することを特徴とする。主チャンバーの使用はガス式ばねの体積を実質的に増加させ、そのためガス式ばねの支持方向に平行な方向の剛性が減少する。主チャンバーの使用はさらに、中間部分内に配置した圧力チャンバーの体積の減少を可能とすることを達成し、そのため変位可能な中間部分には、制限された大きさを有することのみが必要となる。
本発明による支持装置のさらに他の実施形態は、前記流路が前記中間部分の底壁に設けられ、かつ、前記第一の部分の支持面に設けられ、前記主チャンバーと連通する第二の流路と併合することを特徴とする。底壁の前記流路および支持面の前記第二の流路の使用は、圧力チャンバーと主チャンバーとの間の単純かつ実用的な接続をもたらし、このことは、中間部分に、支持方向に垂直に見て干渉する力をほとんど生じさせない。
本発明による支持装置の特別な実施形態は、第一の部分と、圧力チャンバーを仕切る中間部分の底壁との間に第二の静圧ガス軸受を設け、この第二の静圧ガス軸受には圧力チャンバーと連通するガス供給管が設けられ、この第二の静圧ガス軸受のガス供給管が、中間部材の底壁内に流路を具えることを特徴とする。それゆえ底壁中の流路は二つの機能を有し、それによって第二の静圧ガス軸受およびそこで使用されるガス供給管の特に単純かつ実用的な構成が達成される。
本発明による装置の他の実施形態は、前記ピストンが連結部材により前記第二の部分に締結され、この連結部材は前記支持方向に平行には曲げがほとんど不可能であり、また、前記支持方向に垂直な、互いに直交する二つの曲げ軸線に対しては曲げ可能であることを特徴とする。前記連結部材の使用は、第一の部分の、支持方向に垂直な回転軸線周りの回転振動の第二の部分への伝達をできるだけ防ぐ。このような第一の部分の回転振動は、装置の動作中は比較的小さいため、前記第二の部分の回転振動は、もし前記連結部材が前記曲げ軸周りに制限された曲げ剛性を有していれば、常に十分防げる。連結部材は支持方向に平行にほとんど曲げることができないため、この連結部材の存在は、支持方向に平行な支持部材の剛性には、ほとんど影響しない。
本発明による支持部材のさらに他の実施形態は、前記連結部材がゴム製リングを具えることを特徴とする。このゴム製リングの使用は、ほとんどの適用分野への十分制限された連結部材の曲げ剛性に付随する、連結部材の特に単純な構成をもたらす。
本発明を、図面を参照して以下に詳細に説明する。
図１は、本発明によるリソグラフィ装置を示すものである。
図２は、図１のリソグラフィ装置を概略示すものである。
図３は、本発明による、図１のリソグラフィ装置での使用に適した支持装置の断面図である。
図１および２に示す、本発明によるリソグラフィ装置は、リソグラフィ工程による集積化半導体回路の製造への使用に適したものである。図１および２に示すように、本リソグラフィ装置には垂直なＺ軸に平行に、基板ホルダー３を有する位置決め装置１、焦点合わせユニット5,マスクホルダー９を有する第二の位置決め装置７および放射源11が、この順で設けられている。本リソグラフィ装置は光リソグラフィ装置であり、放射源11は光源13、ダイアフラム15およびミラー17,19を具え、一方焦点合わせユニット５は、Ｚ軸に平行な光の主軸23を有する光学レンズ系21および、光絞り込み要素、例えば４または５を設けた映写または投射システムである。基板ホルダー３はＺ軸に垂直に延在する、半導体基板27を配置することができる支持面25を具え、この支持面25は、位置決め装置１によって、焦点合わせユニット５に対して、Ｚ軸に垂直なＸ軸に平行に、またＺ軸およびＸ軸に共に垂直なＹ軸に平行に変位可能である。マスクホルダー９は、Ｚ軸に垂直に延在し、マスク31を配置することができる支持面29を具え、この支持面29は、第二の位置決め装置７によって、焦点合わせユニット５に対して、Ｘ軸に平行に変位可能である。
半導体基板27は、独立した半導体回路を設ける非常に多数のフィールド33を具え、一方マスク31は、単一の集積化半導体回路のパターンまたはサブパターンを具える。装置の動作時において、半導体基板27上の個々のフィールド33は連続的にマスク31を通して露光される。光源９より発する光線35は、露光工程の間、ダイアフラム15およびミラー17,19を経てマスク31に案内され、かつ焦点合わせユニット５によって半導体基板上の個々のフィールド33上に焦点合わせされる。それによってマスク31上にあるパターンは半導体基板27の前記フィールド33上に大きさを縮小されて焼き付けされる。いわゆる「ステップ＆スキャン」と呼ばれる焼き付け方法の原理は、図示のリソグラフィ装置において用いられ、半導体基板27およびマスク31は、露光工程中、位置決め装置１および第二の位置決め装置７によって、それぞれＸ軸に平行に、焦点合わせユニット５に対して同期して変位し、一つのフィールド33が露光された後、半導体基板27上のフィールド33が、焦点合わせユニット５に対する位置に毎回案内される。このとき基板ホルダー３は位置決め装置１によってＸ軸に平行および／またはＹ軸に平行にステップ式に変位する。したがって、マスク31上に設けたパターンは、Ｘ軸に平行に走査され、半導体基板27の連続的なフィールド33上に焼き付けられる。この工程は、多数回、毎回異なるパターンまたはサブパターンを具える異なるマスクにより繰り返し行われ、それによって複雑な積層構造を有する集積化半導体回路を製造することができる。こうした構造はサブミクロン領域に属する緻密な大きさを有する。したがって、マスク上に設けたパターンまたはサブパターンもまた、サブミクロン領域の精度で半導体基板上に焼き付けされなければならない。すなわち、基板ホルダー３およびマスクホルダー９が、位置決め装置１および第二の位置決め装置７によってそれぞれ焦点合わせユニット５に対して位置決めできるようにするため、精度上の非常に厳密な要求が課せられる。
図１にも示すように、本リソグラフィ装置は水平な床面に配置可能な基部37を具える。本リソグラフィ装置はさらにフレーム39を具え、フレーム39は基板ホルダー３、焦点合わせユニット５およびマスクホルダー９を、Ｚ軸に平行に延在する、垂直支持方向に平行に支持する。フレーム39には、三角形の、比較的剛性の高い金属製の主板41が設けられ、主板41は焦点合わせユニット５の光主軸23と交差して延在し、また図１では見えていないが中央に光伝達開口部が設けられている。基板ホルダー３はフレーム39のキャリア43上を変位可能に案内され、キャリア43はＺ軸に垂直に延在し、三個の垂直吊り下げ板45によって主板41の下側から吊り下げられている。三個の吊り下げ板45の内、二個だけが図１で部分的に見えていることに注意されたい。焦点合わせユニット５は、取り付けリング47により主板41に固定され、リング47は焦点合わせユニット５に隣接して下側に固定される。マスクホルダー９は、Ｘ軸に平行に延在するフレーム39の第二のキャリア49上を変位可能に案内される。第二のキャリア49はフレーム39の、垂直な、比較的剛性の高い金属製のコラム51に固定され、コラム51は主板41に固定される。基部37は、本発明による三個の支持装置53によって垂直な支持方向に平行にフレーム39を支持し、支持装置39は、互いに三角形形状に配置され、フレーム39の主板41に、支持方向に平行な支持力を与える。この目的のために、主板41は、支持装置53上に主板41を載せるための三個の角部55を有する。三個の支持装置53の内、二個だけが図１で部分的に見えていることに注意されたい。
図１に示すと同様に、図２に概略示すように、位置決め装置１は第一の部分57および第二の部分59を具え、一方第二の位置決め装置７は第一の部分61および第二の部分63を具える。第一の部分57および61は、それぞれ基板ホルダー３およびマスクホルダー９に固定され、一方、第二の部分59および63は基部37に固定される。第二の部分59および63は、動作中にそれぞれ第一の部分57および61に駆動力を与え、そこから第一の部分57および61は、それぞれ第二の部分59および63に反力を与える。図１で見えているように、位置決め装置１の第二の部分59は、基部37に固定されている比較的剛性の高い金属製アーム56に固定され、位置決め装置７の第二の部分63は、同様に基部37に固定されている、第二の比較的剛性の高い金属製コラム67に固定される。したがって、位置決め装置１および第二の位置決め装置７の反力は基部37に伝達する。この反力の影響により、基部37に振動が発生する。基部37は床上に配置されているため、床で生じた振動の影響により基部37に振動が発生することにもなる。基部37で生じた振動が支持装置53を通してフレーム39へ伝達されることを、装置の動作中には、できるだけ防がなければならない。なぜならばフレーム39は基板ホルダー３、マスクホルダー９および焦点合わせユニット５を垂直な支持方向に平行に支持するためであり、また基板ホルダー３およびマスクホルダー９が、それぞれ位置決め装置１および第二の位置決め装置７によって焦点合わせ装置５に相対的に高精度で位置決めできるようにするための厳格な要求が課されているからである。この目的のために、支持装置53には、基部37からフレーム39への振動の伝達を防ぐための、以下により詳細に述べる手段が設けられている。
図３に示すように、本発明による支持装置53は、本発明によるリソグラフィ装置に用いられ、本リソグラフィ装置は、当該装置の基部37に固定可能な第一の部分69、当該装置のフレーム39に固定可能な第二の部分71および、第二の部分71を第一の部分69に相対的に、垂直な支持方向に平行に働く支持力によって支持するガス式ばね73を具える。ガス式ばね73は圧力チャンバー75を具え、圧力チャンバー75は、動作中には比較的高いガス圧を有する。圧力チャンバー75は支持装置53のビーカー型の中間部分79および、この中間部分79内を支持方向に平行に変位可能なピストン81によって閉鎖されている。ピストン81はスリーブ83を具え、スリーブ83は中間部分79に対して静圧ガス軸受85によって支持方向に垂直に支持され、軸受85は、中間部分79の円筒形の内壁77とスリーブ83の円筒形の外壁87との間にある。静圧ガス軸受85は円錐形の隙間軸受（conical gap bearing）で、これ自体は一般的かつ公知のものであり、スリーブ83に設けた、圧力チャンバー75と連通するガス供給管89が設けられている。スリーブ83に設けたガス供給管89の使用は、特に静圧ガス軸受85への単純かつ実用的なガス供給を達成するものであり、そのため静圧ガス軸受85およびピストン81は単純かつ実用的な構成を有する。スリーブ83の下側部91に隣接して、隙間シール（sealing gap device）93が中間部分79の内壁77とスリーブ83の外壁87との間に存在し、それによって圧力チャンバー75からのピストン81に沿ったガス漏れをできるだけ防ぐことができる。隙間シール93に沿ったガス漏れと、静圧ガス軸受85からのガス流のためのトラップ溝（trapping groove）95が、スリーブ83の外壁87にある隙間シール93と静圧ガス軸受85との間に設けられる。トラップ溝95は、トラップ溝95内にあるガスを除去するために中間部分79に設けた多数の排気路97と連通する。トラップ溝95および排気路97の使用は、隙間シール93に沿って漏れるガスにより誘起される静圧ガス軸受の作動を防ぐこととなる。したがって、垂直な支持方向に平行な支持装置53により与えられる支持力は、スリーブ83の管状の下側部91および支持方向と交差して延在するピストン81の内壁99上の圧力チャンバー75内のガスによって加えられるガス力となる。
図３に示すように、ピストン81は、以下により詳細に述べる連結部材101を通して第二の部分71に固定されており、一方ビーカー型の中間部分79は、第二の静圧ガス軸受103によって、第一の部分69に対して、垂直な支持方向に平行に支持されている。第二の静圧ガス軸受103もまた円錐形の隙間軸受であり、これ自体は一般的かつ公知のものである。軸受103は、垂直な支持方向に直角に延在する第一の部分69の支持面105と、中間部分79の底壁107との間にあり、底壁107は圧力チャンバー75を閉鎖するが、この底壁107もまた垂直な支持方向に直角に延在する。ビーカー型の中間部分79は、第二の静圧ガス軸受103によって第一の部分69の支持面105上をほぼ摩擦無しで案内され、したがって垂直な支持方向に直角な方向に第一の部分69に対して摩擦無しに変位可能である。ガス式ばね73の流路109が中間部分79の底壁107の中心に設けられている。流路109はガス式ばね73の第二の流路111に対向して設けられ、第二の流路111は第一の部分69の支持面105に設けられ、また第一の部分69内に配置したガス式ばね73の主チャンバー113と連通する。したがって、中間部分79に設けたガス式ばね73の圧力チャンバー75は、流路109および第二の流路111を通して、第一の部分69に設けたガス式ばね73の主チャンバー113と連通する。図３に示すように、第二の静圧ガス軸受103の円錐形の軸受ギャップは、中間部分79の底壁に設けた流路109へと次第に変化し、そのため、流路109は同時に第二の静圧ガス軸受103のために圧力チャンバー75と連通するガス供給管を形成する。それゆえ、中間部分79の底壁107中の流路109は二つの機能を有することとなるので、特に第二の静圧ガス軸受103およびそこで用いられるガス供給の単純かつ実用的な構成が得られる。第二の静圧ガス軸受103を第一の部分69の支持面105と中間部分79の底壁との間に設けたという事実は、動作中の、圧力チャンバー75内のガス圧力による、垂直な支持方向に平行な、第二の静圧ガス軸受103への単純かつ実用的な初荷重（pretensioning）をもたらし、第二の静圧ガス軸受の円錐形の軸受ギャップ中でガスによって支持方向に平行な方向で、かつ中間部分79に作用する支持力は、底壁107上に作用する力によって大部分が補償される。底壁107に作用する力は、圧力チャンバー75内のガスによるものであり、前記支持力の作用する方向とは逆の方向に作用する。第二の静圧ガス軸受103の円錐形の軸受ギャップ中のガスが、平均して圧力チャンバー75内のガスよりも低い圧力であるという事実にもかかわらず、こうした補償が可能である。なぜならば、軸受ギャップに隣接する底壁107の表面領域は、圧力チャンバー75に隣接する底壁の表面領域よりも大きいからである。
本発明によるリソグラフィ装置に、フレーム39およびフレーム39により支持される当該装置の構成部品と共に用いられる、本発明による支持装置のガス式ばね73は質量ばね系を構成し、ここでフレーム39は基部37に対して、垂直な支持方向に平行および垂直な支持方向に直角に変位可能であり、また、垂直な支持方向に直角な、二つの相互に直角な回転軸に対して軸回転可能である。フレーム39の基部37に対する、支持方向に平行な変位は、支持装置53のピストン81が中間部分79内を支持方向に平行に変位することができることにより可能であり、一方、フレーム39の基部37に対する支持方向に直角な変位は、支持装置53の中間部分79が第一の部分69に対して支持方向に直角に変位することができることにより可能である。支持方向に平行な方向の回転軸周りのフレーム39の回転は、支持装置53の中間部分79が第一の部分69に対して第二の静圧ガス軸受103の使用を通しての支持方向に平行な回転軸周りの回転ができることにより可能である。支持方向に直角な回転軸周りのフレーム39の軸回転運動は、支持装置53のピストン81が上述した連結部材101によって第二の部分71に固定されることにより可能である。図３に示すように、連結部材101はそれぞれ簡単なゴム製リング115を具え、このゴム製リング115は支持方向に平行にはほぼ変形が不可能であり、また支持方向に直角な、二つの直交する曲げ軸に対して曲げ可能である。リソグラフィ装置の基部37からフレーム39への、および支持装置53の第一の部分69から第二の部分71への振動の伝達をできるだけ防ぐために、前記質量ばね系は固有振動数を有し、この固有振動数は支持方向に平行に見ても、支持方向に直角に見ても、支持方向に平行な回転軸線から見ても、さらには支持方向に直角な回転軸線から見てもできるだけ低いものである。すなわち、支持装置53は、支持方向に平行な方向、支持方向に垂直な方向、支持方向に平行な回転軸線周りおよび支持方向に垂直な回転軸線周りにできるだけ低い剛性を有する。
支持装置53の、支持方向に平行な方向で最低の値を取り得る剛性は、できるだけ大きな体積を有するガス式ばね73によって達成される。ガス式ばね73には、この目的のために、圧力チャンバー75に加えて上述した主チャンバー113が設けられ、この主チャンバーは圧力チャンバー75と連通している。主チャンバー113の使用は圧力チャンバーの体積の減少を可能とすることをもたらし、そのため変位可能な中間部分79の大きさおよび重量の制限を維持することができる。さらに、ガス式ばね73の、その内部の平均ガス圧を一定に保つガス供給チャンネル（図示せず）は、主チャンバー113に接続可能である。本発明による圧力チャンバー75は、静圧ガス軸受85によって中間部分内を変位可能に案内されるピストン81で仕切られているため、支持装置53の、支持方向に平行な方向の剛性は、ガス式ばね73によってほぼ排他的に決定される。静的ガス軸受85および隙間シール93は、事実、ピストン81に、支持方向に平行な方向から見て実質的に摩擦力を与えない。支持方向に平行な支持装置53の剛性は、支持方向に平行に実質的に曲げることができない連結部材101の存在によって実質的に影響を受けなければ、支持方向に平行に見て非常に高い剛性を有する第二の静圧ガス軸受の存在によっても影響を受けない。支持方向に平行な支持装置53の剛性は、ガス式ばね73の剛性によってほぼ完全に決定されるため、圧力チャンバー75および主チャンバー113の適切な設計により、ガス式ばね73の十分低い剛性が達成され、そのため、支持装置53の第一の部分69から第二の部分71への支持方向に平行な方向への振動の伝達を、できるだけ防ぐ。
支持装置53の中間部分79が、第二の静圧ガス軸受103によって第一の部分69の支持面105の上をほぼ摩擦無しに変位可能であるという事実は、支持装置53が支持方向に直角な方向にはほぼ剛性が０であり、一方上述したリソグラフィ装置の質量ばね系の固有振動数が支持方向に垂直な方向にはほぼ０であることを暗示する。基部37および第一の部分69からフレーム39および第二の部分71への支持方向に垂直な方向への振動の伝達を、それによってほぼ完全に防ぐ。
支持装置53の剛性は、繰り返し述べるように、支持方向に平行に延在する回転軸線周りにはほぼ０である。なぜならば、支持装置53の中間部分79が、第二の静圧ガス軸受103の使用によって第一の部分69の支持面105の上をほぼ摩擦無しに回転可能だからであり、そのため支持方向に平行に延在する回転軸線周りの第一の部分69の支持装置53の第二の部分71への回転振動の伝達をもまた、ほぼ完全に防ぐ。
連結部材101に用いられるゴム製リング105は、支持方向に直角な前記曲げ軸線周りの、制限された曲げ剛性を有する。装置の動作中、支持方向に垂直な回転軸線周りの第一の部分69の回転振動は、ほとんど無いか、または比較的小さいため、支持装置53の第一の部分69から第二の部分71へのこうした回転振動の伝達は、制限された曲げ剛性を有する前記ゴム製リング115の使用を通して、もはや十分に防ぐことができる。しかしながら、もし、連結部材のより小さい曲げ剛性が必要であったり、あるいは連結部材の制限された曲げ剛性を望まない場合には、ゴム製リング115を有する連結部材101の代わりに、他の連結部材を使用しても良いことに注意されたい。それゆえ、例えばボールジョイントを使用しても良く、例えばゴム製リング115の代わりに静圧ガス軸受を設けても良い。
上で議論したように、支持装置53の第二の部分71は、第一の部分69に対して、支持方向に平行な方向および垂直な方向に変位可能であり、また支持方向に平行に延在する回転軸線周りに回転可能であり、さらに支持方向に垂直な互いに直交する二つの回転軸線周りにも軸回転可能である。本発明による支持装置53またはリソグラフィ装置には、こうした変位、回転および軸回転運動を防ぐ、あるいは制限する手段を設けても良いことに注意されたい。それゆえ、例えば、モーションダンパーのシステムを第一の部分69と第二の部分71との間に設けることができる。ローレンツ力アクチュエータ（Lorenz force acutuators）は、それ自体一般的かつ公知であるが、これを第一の部分69と第二の部分71との間に用いる場合、有利な構成が得られる。こうしたローレンツ力アクチュエータは非接触式であるため、こうしたローレンツ力アクチュエータは第一の部分69から第二の部分71へ何ら振動を伝達しない。本発明によるリソグラフィ装置の三個の支持装置53には、例えば、それぞれ一対のローレンツ力アクチュエータを設けても良く、この場合、三個の支持装置の三対のローレンツ力アクチュエータの組が、フレーム39の基部37に対する前記変位、回転および軸回転運動を防止または制限する。図３に概略示した符号117で示すものは、こうしたローレンツ力アクチュエータであり、符号119は、第二の部分71の加速度を測定するための、ローレンツ力アクチュエータと結合した加速度センサである。
いわゆる連続的な「ステップ＆スキャン」式の焼き付け方法の原理は、上述したように本発明によるリソグラフィ装置に使用されている。本発明はまた、連続的な「ステップ＆リピート」式の焼き付け方法の原理を用いたリソグラフィ装置に関するものでもあることに注意されたい。この「ステップ＆リピート」方式では、マスクと半導体基板は、半導体基板への露光の間、焦点合わせユニットに対して一定の位置に保持される。
フレーム39は、上述したように、本発明によるリソグラフィ装置の焦点合わせユニット５のみならず、基板ホルダー３およびマスクホルダー９をも支持する。本発明はまた、基板ホルダーおよびマスクホルダーを、装置の別の支持部分で支持するリソグラフィ装置に関するものであることに注意されたい。少なくとも焦点合わせユニットがこうしたリソグラフィ装置の正確に規定した位置を占めなければならないため、本発明は、本発明による支持装置により支持されるフレームが、少なくとも焦点合わせユニットを支持するリソグラフィ装置に関するものとなる。
さらに、本発明による支持装置がリソグラフィ装置のみならず、例えば、仕上げ装置、加工工具および、ある要素がこれを支持する支持装置から伝達される振動をできる限り防ぐべきである他の装置や機器にも使用できることにも注意されたい。
最後に、本発明は、中間部分が第一の部分に対して固定された位置に締結される支持装置をもカバーすることにも注意されたい。こうした支持装置においては、第一の部分から第二の部分へ、支持方向に垂直な方向への振動の伝達は避けられない。しかし、こうした振動の伝達は、例えば、支持装置のある種の適用分野において、支持方向に垂直な方向への振動が無視できる程度に小さい場合には、許容できるものとなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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