(57)【要約】【課題】  メンテナンス等において位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、消費エネルギー量の変化が少ない位置決め装置を提供する。【解決手段】  位置決め装置は、基板Ｗを保持するテーブル４２と、テーブル４２の重力方向の位置を位置決めする支持装置３００とを備える。支持装置３００は、テーブル４２に対して重力方向とは逆向きの力を与える支持部３１０と、テーブル４２を移動させるアクチュエータを含む駆動部３３０と、テーブル４２の重量変化に応じてテーブル４２に作用する重力方向とは逆向きの力を調節する調節部３６０とを有する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持するテーブルと、
前記テーブルの重力方向の位置を位置決めする支持装置と、を備え、
前記支持装置は、前記テーブルに対して重力方向とは逆向きの力を与える支持部と、前記テーブルを移動させるアクチュエータを含む駆動部と、前記テーブルの重量変化に応じて前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節する調節部と、を有することを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記支持部は、流体の供給圧により前記テーブルに対して重力方向とは逆向きの力を与え、
前記調節部は、前記支持部における前記流体の供給圧を調節することを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記調節部は、前記支持部とは別に設けられ、前記テーブルに対して重力方向また重力方向とは逆向きに力を与える力付加機構を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記力付加機構は、流体圧、磁力、及び静電力のうちの少なくとも１つにより、前記テーブルに対して重力方向または重力方向とは逆向きに力を与えることを特徴とする請求項３に記載の位置決め装置。
【請求項５】
前記調節部は、前記テーブルに搭載される所定物体の有無を検出した結果に基づいて、前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項６】
前記テーブルに搭載される所定物体は、基板保持用のホルダであることを特徴とする請求項５に記載の位置決め装置。
【請求項７】
前記テーブルの重量変化に応じて該テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力は、前記重量変化によって生じる前記テーブルの前記重力方向における位置の変化が所定の範囲に収まるように調節されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の位置決め装置。
【請求項８】
パターンが形成されたマスクを位置決め可能なマスク位置決め装置と、前記パターンを投影露光する投影光学系と、前記パターンが転写される基板を位置決め可能な基板位置決め装置とを有する露光装置において、
前記マスク位置決め装置と前記基板位置決め装置との少なくとも一方が請求項１から請求項７のいずれかに記載の位置決め装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置を用いて所定のパターンを物体上に形成するリソグラフ工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１０】
基板を保持するテーブルと、該テーブルの重力方向の位置を位置決めする支持装置とを備えるステージ装置をメンテナンスする方法であって、
前記支持装置は、前記テーブルに対して重力方向とは逆向きの力を与える機構を含み、
前記テーブルの重量変化に応じて前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節することを特徴とするステージ装置のメンテナンス方法。
【請求項１１】
前記テーブルに搭載される所定物体の有無に応じて、前記調節を行うことを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置のメンテナンス方法。
【請求項１２】
前記テーブルに搭載される所定物体は、基板保持用のホルダであることを特徴とする請求項１１に記載のステージ装置のメンテナンス方法。
【請求項１３】
前記テーブルの重量変化に応じて該テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力は、前記重量変化によって生じる前記テーブルの前記重力方向における位置の変化が所定の範囲に収まるように調節されることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれかに記載のステージ装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の微細なデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置、及びその露光装置に好適に用いられる位置決め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デバイス製造のためのフォトリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、これらを総称する場合は、マスクという）に形成されたパターンをウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられる。
【０００３】
露光装置としては、マスクのパターンを基板上の複数のショット領域（露光領域）に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）や、マスクと基板とを一次元方向に同期移動してマスクのパターンを基板上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などがある。
【０００４】
この種の露光装置では、露光前及び露光中に焦点合わせが行われる。焦点合わせは、基板表面の高さ（投影光学系の光軸方向の位置）を検出し、その検出結果に基づいて、基板ステージに設けられた複数のアクチュエータを介して、基板を保持するテーブルの光軸方向の位置（Ｚ軸方向の位置）を制御して投影光学系の焦点に基板表面を合わせるものである。
【０００５】
基板ステージ装置では、テーブルはステージに対し、例えば３つの支持ユニットにより支持される。支持ユニットにより、テーブルがステージ上で水平面に対して微少に傾斜可能である。
【０００６】
支持ユニットとしては、ピストン・シリンダを含む自重支持部と、ボイスコイルモータ等からなる駆動部とを有し、自重支持部によりテーブルの自重を補償しつつ支持するとともに、駆動部によりテーブルを重力方向に微少移動させるものがある（例えば、特許文献１参照）。このような支持ユニットにおいては、テーブルの重量を駆動部とは異なる機構によって支持するので、ボイスコイルモータ等によりテーブルの重量を支持する必要がなく、消費エネルギー量が少ないという利点がある。
【特許文献１】特開２０００−５６４８３号公報（段落００３４−００３６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記支持ユニットを有するステージ装置では、メンテナンス時等において、テーブルの重量が大きく変化すると、駆動部における消費エネルギー量が増大する場合がある。
【０００８】
例えば、基板を保持するホルダなどの比較的荷重が大きい物体を、テーブルから一時的に取り外す場合、駆動部ではテーブルの位置を保持しようとして荷重変動分に応じて出力が増大する。
【０００９】
駆動部における消費エネルギー量の増大は、発熱量の増大を招き、その熱影響により露光精度の低下を招くおそれがある。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、メンテナンス等において位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、消費エネルギー量の変化が少ない位置決め装置、及びこれを備えた露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図１から図８に対応付けした以下の構成を採用している。（但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。）
【００１２】
本発明の位置決め装置は、基板（Ｗ）を保持するテーブル（４２）と、前記テーブルの重力方向の位置を位置決めする支持装置（３００）と、を備え、前記支持装置は、前記テーブルに対して重力方向とは逆向きの力を与える支持部（３１０）と、前記テーブルを移動させるアクチュエータを含む駆動部（３３０）と、前記テーブルの重量変化に応じて前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節する調節部（３６０）と、を有することを特徴とする。
【００１３】
この位置決め装置では、テーブルの重量が支持部によって支持されることから、テーブルを移動させる駆動部の消費エネルギー量が少なくて済む。
また、テーブルの重量変化に応じて、テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力が調節部によって調節されるから、テーブルの重量が大きく変化した場合にも、荷重変動に伴う駆動部の出力変動が抑制される。そのため、この位置決め装置では、メンテナンス等において位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、消費エネルギー量の変化が少なく、発熱量の変化が抑制される。
【００１４】
上記の位置決め装置において、前記支持部（３１０）は、流体の供給圧により前記テーブル（４２）に対して重力方向とは逆向きの力を与え、前記調節部（３６０）は、前記支持部における前記流体の供給圧を調節する構成とすることができる。
この構成によれば、調節部の構成が比較的簡単である。また、テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力が確実に調節される。
【００１５】
また、前記調節部は、前記支持部（３１０）とは別に設けられ、前記テーブル（４２）に対して重力方向または重力方向とは逆向きに力を与える力付加機構（３８０）を含む構成としてもよい。
この構成によれば、テーブルの重量変化に応じて、力付加機構によってテーブルに重力方向または重力方向とは逆向きに力を与えることで、テーブルの重量が大きく変化した場合にも、荷重変動に伴う駆動部の出力変動を抑制することができる。また、力付加機構が支持部とは別に設けられることから、上記出力変動の抑制に際して支持部による重力方向とは逆向きの力を一定に保ったままにしておくことができる。これは、メンテナンス後の元の状態への復帰作業が容易であるという利点がある。
【００１６】
この場合、前記力付加機構（３８０）は、流体圧、磁力、及び静電力のうちの少なくとも１つにより、前記テーブルに対して重力方向または重力方向とは逆向きに力を与える構成とすることができる。
この構成によれば、力付加機構によるテーブルへの力の付与を非接触で行うことができ、処理空間のクリーン度の維持やテーブルの位置制御に有利である。
【００１７】
また、上記の位置決め装置において、前記調節部（３６０）は、前記テーブル（４２）に搭載される所定物体（４１）の有無を検出した結果に基づいて、前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節する構成とすることができる。
この構成によれば、調節部による重力方向とは逆向きの力の調節の自動化が可能であり、メンテナンス作業の労力軽減化が図られる。
【００１８】
この場合、前記テーブル（４２）に搭載される所定物体は、例えば、基板保持用のホルダ（４１）である。
これにより、基板保持用のホルダの取り外しや交換に伴う駆動部の発熱量の変化が抑制される。
【００１９】
また、上記の位置決め装置において、前記テーブル（４２）の重量変化に応じて該テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力は、前記重量変化によって生じる前記テーブルの前記重力方向における位置の変化が所定の範囲に収まるように調節される構成とすることができる。
【００２０】
本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を位置決め可能なマスク位置決め装置（２０）と、前記パターンを投影露光する投影光学系（３０）と、前記パターンが転写される基板（Ｗ）を位置決め可能な基板位置決め装置（４０）とを有する露光装置（ＥＸ）において、前記マスク位置決め装置と前記基板位置決め装置との少なくとも一方が上記の位置決め装置を有することを特徴とする。
また、本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置（ＥＸ）を用いて所定のパターンを物体（Ｗ）上に形成するリソグラフ工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
この露光装置及びデバイス製造方法によれば、位置決め装置における駆動部の発熱量の変化が抑制されることから、熱変化の影響による露光精度の低下が防止される。
【００２２】
本発明のステージ装置のメンテナンス方法は、基板（Ｗ）を保持するテーブル（４２）と、該テーブルの重力方向の位置を位置決めする支持装置（３００）とを備えるステージ装置（４０）をメンテナンスする方法であって、前記支持装置は、前記テーブルに対して重力方向とは逆向きの力を与える機構（３１０）を含み、前記テーブルの重量変化に応じて前記テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節することを特徴とする。
上記のメンテナンス方法においては、例えば、前記テーブル（４２）に搭載される所定物体（４１）の有無に応じて、前記調節を行う。
この場合、前記テーブルに搭載される所定物体は、例えば、基板保持用のホルダ（４２）である。
また、前記テーブル（４２）の重量変化に応じて該テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力は、例えば、前記重量変化によって生じる前記テーブルの前記重力方向における位置の変化が所定の範囲に収まるように調節される。
【００２３】
このステージ装置のメンテナンス方法によれば、メンテナンス時に位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、テーブルに作用する重力方向とは逆向きの力を調節することにより、ステージ装置の発熱量の変化を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の位置決め装置によれば、メンテナンス等において位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、消費エネルギー量の変化が少ないから、駆動部の発熱量の変化を抑制することができる。
【００２５】
本発明の露光装置及びデバイ製造方法によれば、位置決め装置における駆動部の発熱量の変化が抑制されることから、微細なパターンを高精度で基板に露光転写することができ、品質の良好なマイクロデバイス等を製造することができる。
【００２６】
本発明のステージ装置のメンテナンス方法によれば、メンテナンス時に位置決め対象のテーブルの重量が大きく変化する際にも、ステージ装置の発熱量の変化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
まず、本発明が適用可能な露光装置の全体構成について図１を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。
露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンＰＡを投影光学系３０を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
そして、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージ２０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系３０、ウエハＷを保持するウエハステージ４０、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置５０等を備える。
これらの各装置は、本体フレーム１００或いは基礎フレーム２００上に防振ユニット６６，７０等を介して支持される。
なお、以下の説明において、投影光学系３０の光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。更に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００２９】
照明光学系１０は、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源５、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれ不図示）を有している。
照明光学系１０から射出される露光光ＥＬとしては、水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の紫外光が用いられる。
光源５から射出されたレーザビームは、照明光学系１０に入射され、レーザビームの断面形状がスリット状又は矩形状（多角形）に整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）ＥＬとなってレチクルＲ上に照射される。
この照明光学系１０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に固定された照明系支持部材１２によって支持される。
【００３０】
レチクルステージ（マスクステージ）２０は、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系３０の光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、レチクルＲを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微動ステージと一体に走査方向であるＹ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等（いずれも不図示）とを備える。レチクル微動ステージには、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクル吸着機構によりレチクルが真空吸着等により保持される。
レチクルステージ２０上には移動鏡２１が設けられ、また、移動鏡２１に対向する位置にはレーザ干渉計２２が設けられる。レチクルステージ２０上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計２２によりリアルタイムで計測され、その計測結果は制御装置５０に出力される。制御装置５０がレーザ干渉計２２の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、レチクルステージ２０に支持されているレチクルＲの位置決め等が行われる。
このレチクルステージ２０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に不図示の非接触ベアリング（例えば気体静圧軸受）を介して浮上支持される。
【００３１】
投影光学系３０は、レチクルＲのパターンＰＡを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものであって、ウエハＷ側の先端（下端）部に設けられた光学素子３２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒３１で支持される。本実施形態において、投影光学系３０は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系３０は等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
鏡筒３１の外壁にはフランジ３３が設けられ、フランジを有する円筒形のセンサ支持架台３５に挿入される。更に、鏡筒３１及びセンサ支持架台３５は、本体フレーム１００を構成する第１支持盤１１０に設けられた穴部１１３に挿入、支持される。そして、第１支持盤１１０は、防振ユニット６６を介して、基礎フレーム２００上にほぼ水平に支持される。
なお、センサ支持架台３５は、オートフォーカスセンサ等のセンサ類を支持する部材である。また、第１支持盤１１０とセンサ支持架台３５との間には、不図示のキネマティックマウントが設けられ、投影光学系３０のあおり角を調整することが可能である。
【００３２】
ウエハステージ（基板ステージ、ステージ装置）４０は、ウエハＷを支持しつつ、ＸＹ平面内の２次元移動及びθＺ方向の微小回転を行うものであって、ウエハＷを保持するウエハホルダ４１、ウエハＷのレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハホルダ４１をＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するＺテーブル４２、Ｚテーブル４２をＹ軸方向に連続移動するとともにＸ軸方向にステップ移動するＸＹテーブル４３、ＸＹテーブル４３をＸＹ平面内で移動可能に支持するウエハ定盤４４、Ｚテーブル４２及びＸＹテーブル４３とを一体として平行移動させるリニアモータ等からなる駆動部（不図示）等を備える。
また、Ｚテーブル４２上には移動鏡４７が設けられ、これに対向する位置にはレーザ干渉計４８が設けられる。ウエハステージ４０上のウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計４８によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置５０に出力される。そして、制御装置５０がレーザ干渉計４８の計測結果に基づいてリニアモータ等を駆動することでウエハステージ４０に支持されているウエハＷの位置決めを行う。
ＸＹテーブル４３の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド）４５が固定されており、これらのエアパッド４５によってＸＹテーブル４３がウエハ定盤４４上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。また、ウエハ定盤４４は、基礎フレーム２００の支持盤２１０上に、防振ユニット７０を介してほぼ水平に支持されている。
【００３３】
制御装置５０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。
そして、例えば、レーザ干渉計２２，４８の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
【００３４】
本体フレーム１００は、投影光学系３０を支持する第１支持盤１１０と、投影光学系３０の上方に配置されるレチクルステージ２０等を支持する第２支持盤１２０と、第１支持盤１１０と第２支持盤１２０との間に立設する複数の支柱１３０とから構成される。第１支持盤１１０は、上述したように、円筒状の投影光学系３０の外径よりもやや大きく形成された穴部１１３が形成される。なお、第１支持盤１１０或いは第２支持盤１２０と複数の支柱１３０とは、締結手段等で連結される構造としてもよいし、これらを一体に形成した構造としてもよい。
そして、上述したように、本体フレーム１００は、防振ユニット６６を介して基礎フレーム２００上に支持される。
【００３５】
基礎フレーム２００は、その上面に防振ユニット７０を介してウエハステージ４０を支持する支持盤２１０と、支持盤２１０上に立設するとともに防振ユニット６６を介して本体フレーム１００を支持する複数の支柱２２０とから構成される。支持盤２１０と支柱２２０とは、締結手段等で連結される構造であっても、一体に形成される構造であってもよい。
そして、基礎フレーム２００は、クリーンルーム等の床面Ｆ上に足部２１５を介して略水平に設置される。
【００３６】
図２は、ウエハステージ４０の拡大図である。
上述したように、ウエハステージ４０は、上面にウエハホルダ４１が配置されたＺテーブル４２と、Ｚテーブル４２と一体となってＸＹ方向に移動するＸＹテーブル４３とを有する。Ｚテーブル４２とＸＹテーブル４３との間には３つの支持装置３００が配置され、これによりＺテーブル４２がＸＹテーブル４３の上に三点支持される。支持装置３００は、自重支持部３１０と駆動部３３０とを含んで構成される。
【００３７】
なお、ウエハＷと投影光学系３０との合焦状態は、オートフォーカスセンサ３６ａ，３６ｂによって検出される。オートフォーカスセンサ３６ａ，３６ｂは、投影光学系３０の結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系３０の光軸に対して斜め方向から供給する送光光学系３６ａと、その結像光束のウエハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系３６ｂとを有する。Ｚテーブル４２上にウエハＷが搭載された状態において、オートフォーカスセンサ３６ａ，３６ｂの計測結果に基づいて、駆動部３３０を介してＺテーブル４２のＺ方向の位置や姿勢が制御される。
【００３８】
図３は、支持装置３００を示す断面図である。
自重支持部３１０は、ピストン３１２及びシリンダ３１１等を有する。シリンダ３１１は、一端にフランジ部３１１ｆを有する円筒部材からなり、フランジ部３１１ｆがＸＹテーブル４３の上に給気部円板３０２を挟んで固定される。ピストン３１２は、カップ形部材からなり、シリンダ３１１の内側に嵌合して重力方向（−Ｚ方向）及び重力方向とは逆向き（＋Ｚ方向）に移動可能に軸支される。そして、給気部円板３０２とシリンダ３１１とピストン３１２とにより、シリンダ３１１の内部に、後述するベローズ３１３が収容される内部空間が形成される。
また、ピストン３１２の上面３１２ａには、スイベル（中間部材）３１４が載置される。ピストン３１２の上面３１２ａは凹レンズ状に形成され、一方、スイベル３１４の下面３１４ｂは凸レンズ状に形成される。また、スイベル３１４の上面（支持面）３１４ａは、平坦に形成されてＺテーブル４２の下面４２ｂに対向する。
なお、シリンダ３１１、ピストン３１２及びスイベル３１４は、アルミナ等により形成されるが、これに限定されるものではない。
【００３９】
そして、シリンダ３１１の内周面（内壁）３１１ｃとピストン３１２の外周面（外壁）３１２ｄとの間、ピストン３１２の上面３１２ａとスイベル３１４の下面３１４ｂとの間、スイベル３１４の上面３１４ａとＺテーブル４２の下面４２ｂとの間には、後述する給気系３０１，３０５から、それぞれ圧縮ガス（流体，圧縮空気）Ｇ１，Ｇ２が供給されて、それぞれの部材間に気体静圧軸受３０３，３０４，３０７が形成される。これにより、ピストン３１２はシリンダ３１１に非接触に軸支（ＸＹ方向に拘束）される。また、スイベル３１４は、ピストン３１２に対して３自由度方向（θＸ、θＹ、θＺ）に非接触に回転自在に支持され、更に、Ｚテーブル４２は、スイベル３１４に対して非接触に平行移動自在に支持される。なお、スイベル３１４の上面３１４ａ及び下面３１４ｂには、表面絞り形の気体静圧軸受３０４を形成するための溝（不図示）が設けられる。
このように、支持装置３００は、圧縮ガスＧ１，Ｇ２を供給されることにより、Ｚテーブル４２を６自由度方向に移動自在に支持する。
【００４０】
シリンダ３１１の内部空間には、金属製（例えば、ステンレス製）のベローズ（外殻）３１３が収容される。ベローズ３１３はＺ方向に伸縮自在な袋状蛇腹部材であって、その内部空間（圧力室）３１３ｓに圧縮ガスＧ１が供給される。これにより、ベローズ３１３がＺ方向に伸張し、ピストン３１２を＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）に押し上げる。すなわち、内部空間３１３ｓに供給された圧縮ガスＧ１の圧力は、＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の付勢力に変換され、この付勢力によりピストン３１２とスイベル３１４を介してＺテーブル４２を重力方向に支持する。
したがって、支持装置３００を用いることにより、Ｚテーブル４２の自重と支持装置３００による支持力とが釣り合った状態、すなわち、Ｚテーブル４２の自重が補償（キャンセル）された状態となる。
なお、ベローズ３１３の下端はシリンダ３１１の底部に露出する給気部円板３０２に固定される。また、上端はピストン３１２の底面３１２ｂに固定される。
【００４１】
ベローズ３１３の底面が固定される給気部円板３０２には、その外周面から上面の中央部に通設された貫通孔３０２ｈが設けられている。また、ベローズ３１３の底面中央には、貫通孔３０２ｈと略同径の開口３１３ｇが設けられており、貫通孔３０２ｈと開口３１３ｇとが一致するように、給気部円板３０２とベローズ３１３とが密着固定されている。
これにより、外部の圧縮ガス供給装置（不図示）からの圧縮ガスＧ１は、ベローズ３１３の内部に導入される。
また、ベローズ３１３の上面にも開口３１３ｈが形成されており、ピストン３１２には底面３１２ｂから上面３１２ａに通設する貫通孔３１２ｈが開口３１３ｈと一致するように設けられている。更に、スイベル３１４にも上面３１４ａから下面３１４ｂに通設する貫通孔３１４ｈが設けられる。
したがって、ベローズ３１３の内部空間３１３ｓに供給された圧縮ガスＧ１は、貫通孔３１２ｈを介してピストン３１２とスイベル３１４との間隙に供給され、気体静圧軸受３０３を形成する。更に、ピストン３１２とスイベル３１４との間隙に供給された圧縮ガスＧ１の一部は、貫通孔３１４ｈを介してスイベル３１４とＺテーブル４２との隙間に供給され、気体静圧軸受３０４を形成する。
このように、支持装置３００は、ベローズ３１３の内部空間３１３ｓ、ピストン３１２とスイベル３１４の間隙、スイベル３１４とＺテーブル４２の隙間に、圧縮ガスＧ１を供給する給気系３０１が形成される。
なお、給気系３０１から供給された圧縮ガスＧ１は、ピストン３１２とスイベル３１４の間隙、又はスイベル３１４とＺテーブル４２の隙間を経由して、外部に放出される。
【００４２】
また、シリンダ３１１の内周面３１１ｃとピストン３１２の外周面３１２ｄとの間隙には、上述した給気系３０１とは異なる給気系３０５から、圧縮ガスＧ２が供給される。シリンダ３１１の内周面３１１ｃには円環形の多孔質体３０６が配置され、シリンダ３１１の外周面３１１ｄから内周面３１１ｃに向けて通設された複数の貫通孔３１１ｈを介して、多孔質体３０６に対して外部の給気系３０５からの圧縮ガスＧ２が供給される。
これにより、シリンダ３１１の内周面３１１ｃとピストン３１２の外周面３１２ｄとの間隙に、多孔質絞り型の気体静圧軸受（流体軸受）３０７を形成することができる。なお、円環形の多孔質体３０６を用いることにより、シリンダ３１１の内周面３１１ｃやピストン３１２の外周面３１２ｄに溝を形成する等の加工を施す必要がなくなるので、容易に気体静圧軸受３０７を形成することができる。多孔質体３０６は、図３に示すように、シリンダ３１１の内周面３１１ｃの上端部と下端部の２箇所に配置される場合に限らず、例えば、図３において上端部と下端部の間を全て多孔質体にして内周面３１１ｃの全面に配置されるようにしてもよい。
なお、空気静圧軸受（流体軸受）３０７は、図３に示すような円筒（円環）状の多孔質体３０６を用いたタイプに限定されるものではなく、他のタイプ、例えば、オリフィスと溝を組み合わせたタイプを用いてもよい。その場合は、例えば、アルミナ製のピストン３１２の表面（外周面３１２ｄ）に溝加工を施し、ピストン内側から流体を供給するようにしてもよい。
【００４３】
このように、自重支持部３１０は、ベローズ３１３等に圧縮ガスＧ１を供給する給気系３０１と、ピストン３１２とシリンダ３１１との間隙に圧縮ガスＧ２を供給する給気系３０５とを別個に有するので、それぞれの給気系３０１，３０５に異なる圧力の圧縮ガスＧ１，Ｇ２を供給することが可能となる。例えば、給気系３０５からの圧縮ガスＧ２の圧力のみを上昇させることにより、Ｚテーブル４２のＺ方向の支持位置を変化させることなく、ピストン３１２とシリンダ３１１の間隙に形成される気体静圧軸受３０７の剛性を向上させることができる。また、給気系３０１から供給される圧縮ガスＧ１は、直接にベローズ３１３の内部空間３１３ｓに供給されるので、給気系３０１から供給される圧縮ガスＧ１の圧力を変化させた際に、ベローズ３１３の伸縮（ピストン３１２及びＺテーブル４２のＺ方向の移動）の応答性が向上する。
【００４４】
次に、駆動部（アクチュエータ）３３０は、シリンダ３１１の上端外周面に配置されたコイル（固定子）３３１と、コイル３３１に対応してＺテーブル４２の下面４２ｂに配置された円環状の永久磁石（可動子）３３２とから構成されるボイスコイルモータである。なお、Ｚテーブル４２の下面４２ｂにコイル３３１を配置し、シリンダ３１１に永久磁石３３２を配置してもよい。
そして、駆動部３３０により、Ｚテーブル４２を、支持装置３００が固定されるＸＹテーブル４３に対して、＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）または−Ｚ方向（重力方向）に微少移動させることができる。駆動部３３０によってＺテーブル４２が上下すると、それに合わせてベローズ３１３も伸縮する。このとき圧力室３１３ｓ内の圧縮ガスＧ１は、ベローズ３１３の伸縮に伴う圧力室３１３ｓの容積変化に応じて増減するように給気系３０１によって制御される。そのため、圧力室３１３ｓで発生する＋Ｚ方向の力は、ピストン３１２のＺ方向の位置に関わらず略一定に保たれる。従って、Ｚテーブル４２が定常状態のときは、圧力室３１３ｓで発生する力のみでＺテーブル４２の自重を支えられるように設定しておけば、駆動部３３０で消費する電力を省くことができる。そして、Ｚテーブル４２は、支持装置３００により自重が補償（キャンセル）された状態で、６自由度方向に移動自在に支持されているので、駆動部３３０は少ない駆動力でＺテーブル４２をＺ方向方向に微少移動させることができる。したがって、駆動部３３０の消費電力を大幅に削減可能となっている。
【００４５】
さらに、図２に示すように、ウエハステージ４０は、３台の支持装置３００をＺテーブル４２とＸＹテーブル４３の間の異なる３箇所に並列に備えているので、Ｚテーブル４２をＺ方向に支持しつつ、微少移動させることができる。これにより、Ｚテーブル４２に保持されたウエハＷのＺ方向における位置（フォーカス位置）を少ない駆動電力で制御することができる。また、３台の支持装置３００を協調動作させることにより、ウエハＷの傾斜角（θＸ、θＹ方向）も少ない駆動電力で制御することができる。
このように、ウエハステージ４０は、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御して、ウエハＷの表面をオートフォーカス方式及びオートレベリング方式で投影光学系３０の像面に合わせ込むことができる。
【００４６】
図４は、上記支持装置３００におけるガス供給に関わる配管系統図である。
なお、図４では、先の図２に示す３台の支持装置３００のうち、中央の支持装置３００を代表的に示している。
【００４７】
図４において、支持装置３００は、前述したように、圧縮ガスの供給圧によりＺテーブル４２に対して＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力Ｆａを与える自重支持部３１０と、Ｚテーブル４２をＺ方向に移動させるためのボイスコイルモータ（コイル３３１、永久磁石３３２）を含む駆動部３３０とを有しており、Ｚテーブル４２の自重を自重支持部３１０によって補償（キャンセル）することで、駆動部３３０によるＺテーブル４２のＺ方向の位置決め制御を少ない駆動電力で行う。
【００４８】
ガス供給のための給気系３０１及び給気系３０５はそれぞれ、ガスの供給源であるガス供給装置３５０，３５１と、ガスの供給圧を調節するガス圧調節部３６０，３６１とを含む。ガス圧調節部３６０，３６１は、ガス供給圧を調節しかつその圧力を一定に保つ構成からなる。そして、ガス圧調節部３６０，３６１では、初期設定として、Ｚテーブル４２にウエハホルダ４１を搭載した状態において、Ｚテーブル４２の自重を支えられるようにガス供給圧が調整される。
【００４９】
ここで、メンテナンス時等において、Ｚテーブル４２上からウエハホルダ４１を取り外す場合がある。この場合、Ｚテーブル４２の重量は、ウエハホルダ４１の荷重分軽くなる。ウエハホルダ搭載時と非搭載時との間で圧力室３１３ｓの内圧（圧縮ガスＧ１の供給圧）が一定であると、ウエハホルダ非搭載時に、軽くなったＺテーブル４２が＋Ｚ方向に浮き上がろうとする。このとき、駆動部３３０は、ＸＹテーブル４３に対するＺテーブル４２のＺ方向（重力方向）の位置を一定に保つように制御装置５０によってサーボ制御されている。そのため、駆動部３３０は、＋Ｚ方向に移動しようとするＺテーブル４２の位置を保持するための駆動力が発生するように制御され、出力が増大する。すなわち、Ｚテーブル４２の位置保持のために、駆動部３３０においてＺテーブル４２の荷重変動分の出力を定常的に発生させる必要があり、これは発熱量の増加につながる。なお、ウエハホルダ４１を取り外す際に、駆動部３３０に対する前記サーボ制御を切って駆動部３３０の出力の増加を抑えることも考えられるが、メンテナンス終了後にサーボ制御を復活させるための作業が必要になってしまう。
【００５０】
本例の支持装置３００では、上記駆動部３３０の出力変化の抑制を目的として、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で、圧力室３１３ｓの内圧が調節される。具体的には、ウエハホルダ４１の非搭載時において、ウエハホルダ４１の荷重分だけＺテーブル４２に与える＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力が小さくなるように（Ｆａ→Ｆｂ）、自重支持部３１０における圧縮ガスＧ１の供給圧がガス圧調節部３６０によって調節される。すなわち、自重支持部３１０におけるガス圧の調節により、Ｚテーブル４２における荷重変動分がキャンセルされる。なお、このガス圧調節部３６０の制御は、自動で行ってもよく手動で行ってもよい。また、ガス圧調節部３６０に限らず、ガス圧調節部３６１による圧縮ガスＧ２の供給圧の調節を同時に行ってもよい。
【００５１】
ウエハホルダ４１の非搭載時において、Ｚテーブル４２に作用する＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力が小さく調節されることにより、荷重変動に伴う駆動部３３０の出力変動が抑制される。すなわち、ウエハホルダ４１が取り外されてＺテーブル４２が軽くなっても、Ｚテーブル４２に作用する＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力が小さくなるように圧力室３１３ｓの内圧が調節されるので、自重支持部３１０における＋Ｚ方向の力がＺテーブル４２の重量と釣り合い、駆動部３３０の出力が大きく変化することなくＺテーブル４２の位置が保持される。
【００５２】
その結果、本例の支持装置３００では、ウエハホルダ４１を取り外すメンテナンス等において、消費エネルギー量の変化が小さく、発熱量の変化、特に発熱量の増加が抑制される。そのため、ウエハステージ４０における発熱量の変動が小さく、微細なパターンの露光に有利である。また、本例の支持装置３００では、ウエハホルダ４１を取り外す際のＺテーブル４２の浮き上がりが確実に防止されるから、Ｚテーブル４２の位置決め用の基準位置が保持される。そのため、メンテナンスに伴うアクチュエータの基準位置の再設定が回避されるなど、労力の軽減化が図られる。
【００５３】
なお、ガス圧調節部３６０によるガス供給圧の調節は、Ｚテーブル４２における荷重変動分と完全に釣り合うものでなくてもよい。自重支持部３１０におけるガス圧の調節により、Ｚテーブル４２における荷重変動分の少なくとも一部がキャンセルされるだけでも、熱影響の軽減には効果的である。
【００５４】
本実施形態において、ガス供給圧の調節は、Ｚテーブル４２の荷重変化に応じてＺテーブル４２に作用する重力方向とは逆向きの力が、その荷重変化によって生じるＺテーブル４２のＺ方向の位置変化が所定の範囲（前述のサーボ制御が機能している場合は実質ゼロ）に収まるように行われるが、前述の方向に限定されるものではない。例えば、荷重変動分の一部がキャンセルされる分だけのガス供給圧の調節を行うとともに、キャンセルされなかった分でＺテーブル４２が＋Ｚ方向に移動しようとする距離分だけ、駆動部３００の前記サーボ制御の目標位置を＋Ｚ方向にシフトさせてもよい。これによっても駆動部３３０での発熱量を軽減させることができる。そして、ウエハホルダ４１をＺテーブル４２に戻す際は、ガス供給圧と前記目標位置を元の状態に戻せばよい。
【００５５】
また、ガス圧調節部３６０によるガス供給圧の調節は、ウエハホルダ４１の取り外し時に限らず、Ｚテーブル４２の重量が比較的大きく変化する他のタイミングで実施してもよい。この場合、自重支持部３１０における＋Ｚ方向の力がＺテーブル４２の重量に釣り合うように、Ｚテーブル４２の重量の変化量に応じてガス供給圧を調節することにより、荷重変動に伴う駆動部３３０の出力変動が確実に抑制される。
【００５６】
図５は、支持装置３００の変形例を示している。なお、既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５７】
図５に示すように、本例の支持装置３００は、Ｚテーブル４２に搭載されるウエハホルダ４１の有無を検出する検出器３７０を有している。検出器３７０としては、接触式の検知センサ、光学式の検知センサ、Ｚテーブル４２上でのウエハホルダ４１の重量を測定する荷重センサなどの様々な形態の検出器が適用可能である。検出器３７０の検出結果は、制御装置５０に送られる。制御装置５０は、検出器３７０の検出結果に基づいてガス圧調節部３６０を制御し、自重支持部３１０における圧縮ガスＧ１の供給圧を調節する。
【００５８】
すなわち、本例の支持装置３００では、制御装置５０が、Ｚテーブル４２に搭載されるウエハホルダ４１の有無を検出した結果に基づいて、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で、圧力室３１３ｓの内圧を調節する。そして、ウエハホルダ４１の非搭載時において、Ｚテーブル４２に作用する＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力を、ウエハホルダ４１の搭載時に比べて小さく調節することにより、荷重変動に伴う駆動部３３０の出力変動を抑制する。本例の支持装置３００では、重力方向とは逆向きの力の調節の自動化により、メンテナンス作業の労力軽減化が図られる。
【００５９】
図６は、支持装置３００の他の形態例を示している。なお、既に説明した構成要素と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００６０】
図６に示すように、本例の支持装置３００は、ウエハホルダ４１の有無を検出する検出器３７０と、Ｚテーブル４２に対して重力方向または重力方向とは逆向きに力を与える力付加機構３８０とを有している。力付加機構３８０は、本例では、磁力を利用して、Ｚテーブル４２に対して−Ｚ方向（重力方向）または＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力を与える構成からなる。制御装置５０は、検出器３７０の検出結果に基づいて力付加機構３８０を制御し、Ｚテーブル４２に対して、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で互いに異なる力を与える。
【００６１】
具体的には、力付加機構３８０は、Ｚテーブル４２に固設される永久磁石（第１磁石３８１）と、Ｚテーブル４２とは別の物体（本例ではＸＹテーブル４３）に回転自在に支持される回転板３８２と、回転板３８２上に固設される複数の永久磁石（第２磁石３８３、第３磁石３８４）と、回転板３８２を回転駆動するためのアクチュエータ３８５とを含んで構成されている。第１磁石３８１は、Ｚテーブル４２の下面に、Ｎ極を下向きにして固設されている。第２磁石３８３は、回転板３８２の上面にＮ極を上向きにして固設され、第３磁石３８４は、回転板３８２の上面にＳ極を上向きにして固設されている。なお、力付加機構３８０は、先の図２に示した３つの支持装置３００のそれぞれに対して合計３つ配設してもよく、３つの支持装置３００に対して１つまたは２つ配設してもよい。また、力付加機構３８０によるＺテーブル４２に対する力の付与位置は、位置制御用の駆動部３３０の近傍であるのが望ましいが、それに限定されるものではない。
【００６２】
ウエハホルダ４１の搭載時において、制御装置５０は、アクチュエータ３８５を介して回転板３８２の回転位置を制御し、Ｚテーブル４２側の第１磁石３８１の対向位置に第２磁石３８３を配置する。このとき、第１磁石３８１（Ｎ極）と第２磁石３８３（Ｎ極）との反発力により、Ｚテーブル４２に対して＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力Ｆｄが作用する。なお、支持装置３００では、初期設定として、この力付加機構３８０における磁石反発力による＋Ｚ方向の力Ｆｄと自重支持部３１０におけるガス圧による＋Ｚ方向の力Ｆｃとの合力が、ウエハホルダ４１搭載時におけるＺテーブル４２の自重と釣り合うように設定されている。
【００６３】
一方、ウエハホルダ４１の非搭載時において、制御装置５０は、アクチュエータ３８５を介して回転板３８２の回転位置を制御し、Ｚテーブル４２側の第１磁石３８１の対向位置に第３磁石３８４を配置する。このとき、第１磁石３８１（Ｎ極）と第３磁石３８４（Ｓ極）との吸引力により、Ｚテーブル４２に対して−Ｚ方向（重力方向）の力Ｆｅが作用する。なお、支持装置３００では、初期設定として、この力付加機構３８０における磁石吸引力による−Ｚ方向の力Ｆｅと自重支持部３１０におけるガス圧による＋Ｚ方向の力Ｆｃとの合力が、ウエハホルダ４１非搭載時におけるＺテーブル４２の自重と釣り合うように設定されている。
【００６４】
本例の支持装置３００では、Ｚテーブル４２に搭載されるウエハホルダ４１の有無を検出した結果に基づいて、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で、複数の磁石３８３，３８４が配設された回転板３８２の回転位置が変化し、磁石反発力あるいは磁石吸引力が選択的に発生する。そして、Ｚテーブル４２の重量が比較的大きいウエハホルダ４１の搭載時においては、Ｚテーブル４２に対して力付加機構３８０から磁石反発力による＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の力Ｆｄが与えられる。Ｚテーブル４２の重量が比較的小さいウエハホルダ４１の非搭載時においては、Ｚテーブル４２に対して力付加機構３８０から磁石吸引力による−Ｚ方向（重力方向）の力Ｆｅが与えられる。その結果、ウエハホルダ４１の搭載時及び非搭載時のいずれの場合も、自重支持部３１０と力付加機構３８０との合力がＺテーブル４２の重量と釣り合い、駆動部３３０の出力が大きく変化することなくＺテーブル４２の位置が保持される。
【００６５】
さらに、本例の支持装置３００では、自重支持部３１０とは別に設けられた力付加機構３８０によるＺテーブル４２への力の付与により、Ｚテーブル４２の重量変化に伴う駆動部３３０の出力変動を抑制するので、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で自重支持部３１０による＋Ｚ方向の力Ｆｃを一定に保つことができる。つまり、メンテナンスの前後において、自重支持部３１０におけるガス圧の調節状態を一定に維持できる。そのため、メンテナンス後の元の状態への復帰作業が容易である。
【００６６】
なお、力付加機構３８０による力付与は、ウエハホルダ４１の取り外し時に限らず、Ｚテーブル４２の重量が比較的大きく変化する他のタイミングで実施してもよい。
【００６７】
例えば、通常時には、Ｚテーブル４２側の第１磁石３８１の対向位置に、回転板３８２上における第２磁石３８３と第３磁石３８４との中間箇所を配置し、Ｚテーブル４２に対して磁力による力（Ｚ方向の力）がほとんど発生しないようにする。これは、駆動部３３０による位置制御性の向上に有利である。そして、Ｚテーブル４２が通常より重くなる場合は、Ｚテーブル４２側の第１磁石３８１の対向位置に回転板３８２上の第２磁石３８３を配置し、＋Ｚ方向（重力方向とは逆向き）の磁石反発力によりＺテーブル４２の荷重変動分をキャンセルする。また、Ｚテーブル４２が通常より軽くなる場合は、Ｚテーブル４２側の第１磁石３８１の対向位置に回転板３８２上の第３磁石３８４を配置し、−Ｚ方向（重力方向）の磁石吸引力によりＺテーブル４２の荷重変動分をキャンセルする。これにより、駆動部３３０における発熱量の変化が抑制される。力付加機構３８０による力付与は、Ｚテーブル４２における荷重変動分と完全に釣り合うものでなくてもよい。Ｚテーブル４２における荷重変動分の少なくとも一部がキャンセルされるだけでも、熱影響の軽減には効果的である。
【００６８】
また、この場合においても、荷重変動分の一部がキャンセルされる分だけ力付加機構３８０による力の付加を行うとともに、キャンセルされなかった分でＺテーブル４２が＋Ｚ方向に移動しようとする距離分だけ、駆動部３３０の前記サーボ制御の目標位置を＋Ｚ方向にシフトさせてもよい。これによっても駆動部３３０での発熱量を軽減させることができる。
【００６９】
また、本例では、磁力を発生させる手段として永久磁石を用いているが、電磁石を用いてもよい。また、永久磁石に代えて鉄などの磁性体を、Ｚテーブル４２側または回転板３８２側に配設してもよい。図６の例では、永久磁石を用いることで、電磁石を用いる場合に比べて発熱量の低減化が図られる。
さらに、回転板３８２の回転をアクチュエータ３８５で行う代わりに手動で行うようにしてもよい。
【００７０】
また、本例の支持装置３００では、ウエハホルダ４１の搭載時と非搭載時との間で、Ｚテーブル４２に対して付与する力付加機構３８０の力が互いに逆方向になっているが、磁石反発力または磁石吸引力に大小の差を設けることで力の方向が同一方向となるように構成してもよい。また、磁力が段階的に異なる複数の磁石を回転板３８２上に並べて配設し、Ｚテーブル４２に与える力を細かく制御可能な構成としてもよい。さらに、ウエハホルダ４１の搭載時及び非搭載時のいずれか一方のときだけに、力付加機構３８０からＺテーブル４２に力を与える構成としてもよい。
【００７１】
また、本例では、磁力を用いることで、力付加機構３８０によるテーブルへの力の付与を非接触で行うことができる。非接触による力付与は、処理空間のクリーン度の維持やテーブルの位置制御に有利である。非接触式の力付与手段としては、磁力に限らず、流体圧（ガス圧、液体圧）、静電力、あるいは超伝導現象を用いた形態など、様々な形態が適用可能である。また、自重支持部３１０のガス圧による力の調節と、力付加機構３８０の磁力による力の調節とを組み合わせた構成としてもよい。
【００７２】
ここで、本発明は、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている液浸法を用いた露光装置にも適用可能である。液浸法は、投影光学系の下面と基板表面（ウエハなど）との間を水（純水）や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【００７３】
液浸法を用いた露光装置では、例えば、ウエハホルダ表面の撥水性能が劣化した場合はそのウエハホルダを交換する必要があるなど、ウエハホルダの交換頻度が比較的高い可能性がある。そのため、上記の支持装置３００を用いることで、メンテナンス等においてＺテーブルの重量が大きく変化する際にも、ウエハステージの発熱量の変化が確実に抑制され、熱変化の影響による露光精度の低下が防止される。また、ウエハホルダ交換時におけるＺテーブルに与える力の制御の自動化により、メンテナンス作業の労力軽減化が図られる。
【００７４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７５】
本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００７６】
また、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、本実施形態の露光装置の照明光学系８０が備える光源は、超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、又はＦ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。
【００７７】
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００７８】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００７９】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウエハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００８０】
また、本発明のステージは、露光装置に設けられるレチクルステージ及びウエハステージのみならず、物体を載置した状態で移動させる（１次元的な移動又は２次元的な移動に制限されない）ステージ装置を制御する場合一般について適用することが可能である。
【００８１】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。尚、露光装置の製造は温度及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。
【００８２】
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図７は、マイクロデバイス（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）の製造例のフローチャートを示す図である。図７に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００８３】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８４】
図８は、半導体デバイスの場合における、図８のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図８において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８５】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８６】
以上説明したマイクロデバイス製造方法においては、露光ステップ（ステップＳ２６）において前述した信号処理方法を用いてマスク及びウエハの位置情報が高い精度をもって測定されるため、ウエハ上に既に形成されているパターンとウエハ上に転写するパターンとの重ね合わせ精度を向上させることができ、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】ウエハステージの拡大図である。
【図３】支持装置を示す断面図である。
【図４】支持装置におけるガス供給に関わる配管系統図である。
【図５】支持装置の変形例を示す図である。
【図６】支持装置の他の形態例を示す図である。
【図７】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図８】半導体デバイスの場合における、図７のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、Ｇ１，Ｇ２…圧縮ガス、２０…レチクルステージ（マスク位置決め装置）、３０…投影光学系、４０…ウエハステージ（基板位置決め装置）、４１…ウエハホルダ、４２…Ｚテーブル（テーブル）、３００…支持装置、３０１，３０５…給気系、３１０…自重支持部、３１１…シリンダ、３１３ｓ…内部空間（圧力室）、３３０…駆動部、３３１…コイル、３３２…永久磁石、３５０，３５１…ガス供給装置、３６０，３６１…ガス圧調節部、３７０…検出器、３８０…力付加機構、３８１…第１磁石、３８２…回転板、３８３…第２磁石、３８４…第３磁石、３８５…アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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