(57)【要約】各構成機器に必要な温度制御を行い、ベースライン変動を抑制する。第１液体の温度を設定するとともに、温度設定した第１液体を投影光学系と基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して循環させて、物体の温度を制御する第１制御系と、第２液体の温度を第１制御系とは独立に設定し、温度設定した第２液体をレチクルステージに対して循環させて、レチクルステージの温度を制御する第２制御系とを有する。液体の温度を設定する際の温度範囲の大きさの点において、第１、第２制御系は互いに異なる設定能力を持つ。
2003079418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
第１液体の温度を設定するとともに、該温度設定した前記第１液体を前記投影光学系と前記基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して循環させて、前記物体の温度を制御する第１制御系と、
第２液体の温度を前記第１制御系とは独立に設定し、該温度設定した前記第２液体を前記レチクルステージに対して循環させて、前記レチクルステージの温度を制御する第２制御系とを有し、
前記液体の温度を設定する際の温度範囲の大きさの点において、前記第１、第２制御系は互いに異なる設定能力を持つ。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置であって、
前記物体は、前記基板ステージであり、
前記第１制御系は、前記基板ステージの駆動に伴い発生する熱量を算出するとともに、該算出した熱量に基づいて前記第１液体の温度を設定し、
前記第２制御系は、前記レチクルステージの駆動に伴い発生する熱量を算出するとともに、該算出した熱量に基づいて前記第２液体の温度を設定する。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置であって、
前記物体に循環させる前の前記第１液体の温度と、前記物体を循環させた後の前記第１液体の温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、
前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の温度とをそれぞれ検出する第２検出手段と、を有し、
前記第１制御系は、前記第１検出手段の検出結果に基づいて前記第１液体の温度を設定し、
前記第２制御系は、前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第２液体の温度を設定する。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記レチクルステージは複数の駆動源を備えており、
前記第２制御系は、前記レチクルステージ上の複数の駆動源のうち、発熱量の最も大きな所定の駆動源における発熱量に関する情報に基づいて、前記第２液体の温度を設定する。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記温度設定した第２液体を、前記複数の駆動源の各々に対して循環させる複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路上の、前記第２液体が前記複数の駆動源の各々に供給される前の位置に設置されるとともに、前記各駆動源に供給される前記第２液体の流量を調節する複数の調節手段と、を含む。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記複数の駆動源の間における発熱量の比を算出する算出手段を更に有し、
前記複数の調節手段は、前記算出された発熱量の比に応じて、前記複数の駆動源に対してそれぞれ循環させる前記第２液体の流量をそれぞれ調節する。
【請求項７】
請求項４から６の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させる前の前記第２液体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源を循環した後の前記第２液体の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、
前記第２制御系は、前記第１及び第２温度検出手段の検出結果に基づいて、前記第２液体の温度を設定する。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第１制御系は、少なくとも前記投影光学系を制御対象としており、
第３液体の温度を前記第１、第２制御系とは独立に設定し、該温度設定した前記第３液体を前記基板ステージに対して循環させて、前記基板ステージの温度を制御する第３制御系を更に有する。
【請求項９】
請求項１から７の何れか一項に記載の露光装置であって、前記第１制御系は、前記投影光学系と前記基板ステージとの両方を制御対象とする。
【請求項１０】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
前記投影光学系と前記基板ステージとのうちの少なくとも一方の物体に対して第１液体を循環させる際の第１循環条件を設定するとともに、前記第１循環条件の下で前記第１液体を循環させて、前記物体の温度を制御する第１制御系と、
前記レチクルステージに対して第２の液体を循環させる際の第２循環条件を、前記第１循環条件とは独立して設定するとともに、前記第２循環条件の下で前記第２の液体を循環させて、前記レチクルステージの温度を制御する第２制御系と、
前記物体に循環させる前の前記第１液体の温度と、前記物体を循環させた後の前記第１液体の温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、
前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の温度とをそれぞれ検出する第２検出手段とを有し、
前記第１制御系は、前記第１検出手段の検出結果に基づいて前記第１循環条件を設定し、
前記第２制御系は、前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第２循環条件を設定する。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置であって、
前記第１循環条件は、前記物体に前記第１液体を循環させる前に設定される前記第１液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含み、
前記第２循環条件は、前記レチクルステージに前記第２液体を循環させる前に設定される前記第２液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含む。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の露光装置であって、
前記レチクルステージは複数の駆動源を備えており、
前記第２検出手段は、前記レチクルステージ上の複数の駆動源のうち、発熱量の最も大きな所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させる前の前記第２液体の温度を検出する第１センサと、前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させた後の前記第２液体の温度を検出する第２センサと、を含む。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記温度設定した第２液体を前記複数の駆動源の各々に対して循環させる複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路上の、前記第２液体が前記複数の駆動源の各々に供給される前の位置に設置されるとともに、前記各駆動源に供給される前記第２液体の流量を調節する複数の調節手段と、を含む。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記複数の駆動源の間における発熱量の比を算出する算出手段を更に有し、
前記複数の調節手段は、前記算出された発熱量の比に応じて、前記複数の駆動源に対してそれぞれ循環させる前記第２液体の流量をそれぞれ調節する。
【請求項１５】
請求項１０から１４の何れか一項に記載の露光装置であって、前記第１制御系は、少なくとも前記基板ステージを制御対象とし、
前記投影光学系に対して第３液体を循環させる際の第３循環条件を、前記第１及び第２制御系とは独立して設定するとともに、前記第３循環条件の下で前記第３液体を循環させて、前記投影光学系の温度を制御する第３制御系と、
前記投影光学系に循環させる前記第３液体の温度を検出する第３検出手段と、を更に有し、
前記第３制御系は、前記第３検出手段の検出結果に基づいて前記第３循環条件を設定する。
【請求項１６】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
前記レチクルステージ及び前記基板ステージは、それぞれ複数の駆動源を備え、
前記複数の駆動源及び前記投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量以内のものを第１制御対象として温度制御する第１制御系と、
前記複数の駆動源及び前記投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量より大きいものを第２制御対象として、前記第１制御系とは独立して温度制御する第２制御系と、を有する。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光装置であって、
前記第１制御系は、前記第１制御対象に対して第１液体を循環させる際の第１循環条件を設定するとともに、前記第１循環条件の下で前記第１液体を循環させて前記第１制御対象の温度を制御し、
前記第２制御系は、前記第２制御対象に対して第２液体を循環させる際の第２循環条件を設定するとともに、前記第２循環条件の下で前記第２液体を循環させて前記第２制御対象の温度を制御する。
【請求項１８】
請求項１７に記載の露光装置であって、
前記第１循環条件は、前記物体に前記第１液体を循環させる前に設定される前記第１液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含み、
前記第２循環条件は、前記レチクルステージに前記第２液体を循環させる前に設定される前記第２液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含む。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の露光装置であって、
前記第１制御対象に含まれる複数の制御対象のうち、前記発熱量又は前記温度変化量の最も大きな制御対象の近傍に設けられ、前記第１液体の温度を測定する第１検出手段と、
前記第２制御対象に含まれる複数の制御対象のうち、前記発熱量又は前記温度変化量の最も大きな制御対象の近傍に設けられ、前記第２液体の温度を測定する第２検出手段とを更に有し、
前記第１、第２制御系はそれぞれ、前記第１、第２検出手段による検出結果に基づいて、前記第１、第２循環条件を設定する。
【請求項２０】
請求項１６から１９の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第１制御対象は、前記投影光学系と、前記基板ステージに設けられた一部の駆動源とを含み、
前記第２制御対象は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源を含む。
【請求項２１】
請求項１６から２０の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第２制御対象は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源と、前記基板ステージに設けられた複数の駆動源とを含み、
前記第２制御系は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源の温度を管理する第１温度管理部と、
前記基板ステージに設けられた前記複数の駆動源の温度を、前記第１温度管理部とは独立して管理する第２温度管理部と、を含む。
【請求項２２】
請求項４又は１０〜１５又は１９の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第１制御系は、前記制御対象に循環させる前の前記第１液体の温度と、前記制御対象を循環させた後の前記第１液体の温度との平均温度に基づいて前記設定を行い、
前記第２制御系は、前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の温度との平均温度に基づいて前記設定を行う。
【請求項２３】
請求項１から２２の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記第２液体の温度を所定温度よりも過冷却または過加熱する第１調節器と、
前記第１調節器よりも前記レチクルステージの近傍に設置され、前記第１調節器により温度設定された前記第２液体の温度を前記所定温度に調節する第２調節器と、を含む。
【請求項２４】
請求項１から２３の何れか一項に記載の露光装置であって、前記温度制御に使用される各液体は、同一種類の液体である。
【請求項２５】
請求項１から２４の何れか一項に記載の露光装置であって、前記第１制御系と前記第２制御系との少なくとも一方は、１つの制御対象に対して前記液体を循環させる際の循環経路を複数有する。
【請求項２６】
請求項２５に記載の露光装置であって、
前記複数の循環経路をそれぞれ循環する冷媒の、前記制御対象に対する循環方向は、前記循環経路毎に互いに異なる。
【請求項２７】
デバイス製造方法であって、
請求項１から２６の何れか一項に記載の露光装置を用いて、前記レチクル上に形成されたパターンを前記基板上に転写する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体素子や液晶表示素子等のデバイス製造工程において、マスクのパターン像をウエハ等の基板上に投影露光する露光装置および基板にデバイスパターンを転写するデバイス製造方法に関するものである。
本出願は、日本国特許出願２００２−７２６４０号及び２００３−２２８５号を基礎としており、その内容を本明細書に組み込む。
背景技術
半導体デバイスまたは液晶表示デバイス等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使用されている。近年、この種の投影露光装置としては、感光基板を２次元的に移動自在なステージ上に載置し、このステージにより感光基板をステップ移動させて、レチクルのパターン像をウエハ等の感光基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光装置、例えば縮小投影型の露光装置（ステッパー）が多用されている。また、近年では、ウエハの露光中に、レチクルとウエハとを同期移動させることにより、ウエハ上の各ショット領域を順次露光していく、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も使用されている。
例えば半導体デバイスなどのマイクロデバイスは、感光基板として、感光材が塗布されたウエハ上に多数層の回路パターンを重ねて形成されるので、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショット領域とこれから露光するレチクルのパターン像との位置合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメント）を精確に行う必要がある。例えば、回路パターンが露光されるショット領域をマトリックス状に配置した一枚のウエハに対して、重ね合わせ露光を行う際にウエハをアライメントする方式としては、例えば特許文献１に開示されている、いわゆるエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている。
ＥＧＡ方式とは、ウエハ（物体）上に形成された複数のショット領域のうち、少なくとも三つの領域（以下ＥＧＡショットと称する）を指定し、各ショット領域に付随したアライメントマーク（マーク）の座標位置をアライメントセンサにて計測する。その後、計測値と設計値とに基づいてウエハ上のショット領域の配列特性（位置情報）に関する誤差パラメータ（オフセット、スケール、回転、直交度）を最小二乗法等により統計演算処理して決定する。そして、この決定されたパラメータの値に基づいて、ウエハ上の全てのショット領域に対してその設計上の座標値を補正し、この補正された座標値に従ってウエハステージをステッピングさせてウエハを位置決めする方式である。この結果、レチクルパターンの投影像とウエハ上の複数のショット領域のそれぞれとが、ショット領域内に設定された加工点（座標値が計測、又は算出される基準点であり、例えばショット領域の中心）において正確に重ね合わされて露光されることになる。
従来、ウエハ上のアライメントマークを計測するアライメントセンサとしては、投影光学系近傍に配設されたオフアクシス方式のアライメント系を用いる方法が知られている。この方法は、オフアクシス方式のアライメント系を用いてアライメントマーク位置を計測した後、投影光学系とオフアクシスアライメント系との間の距離であるベースライン量に関する一定量だけウエハステージを送り込むだけで、直ちにレチクルのパターンをウエハ上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することができるものである。このように、ベースライン量は、フォトリソグラフィ工程において極めて重要な操作量であるため、厳密に正確な計測値が要求されている。
ところが、上記のベースライン量は、各種処理に伴って発生する熱でアライメント系等に熱膨張や熱変形が生じることで、露光中に変動（ベースラインドリフト）する虞がある。この場合、ウエハの位置決めに誤差が生じ、重ね合わせ精度に悪影響を及ぼす可能性があるため、従来ではウエハを所定枚数露光する毎にベースラインチェックを実施することで、重ね合わせ精度が悪化してしまうことを防いでいた（特開昭６１−４４４２９号公報）。
しかしながら、上述したような従来の露光装置及びデバイス製造方法には、以下のような問題が存在する。
近年では、パターンの更なる微細化に伴って、ステップ・アンド・リピート方式からステップ・アンド・スキャン方式（以下、スキャン方式）の露光装置が主流と成りつつある。スキャン方式は、ウエハ及びレチクルの双方が露光中（パターン転写中）に走査するため、ウエハステージのみならずレチクルステージもモータ等の影響で熱を持ちやすくなり、ステージやその周辺部が徐々に変形を起こす。
ステージの位置は、干渉系を用いて計測されるが、ステージの変形により移動鏡とレチクル間の距離が変化するとベースラインが変動してしまい、重ね合わせ精度が悪化してしまう。また、ステージの発熱によりステージ周辺の雰囲気の温度が上昇してしまい、干渉計光路の揺らぎなどの影響でステージの位置決め精度が悪化するという問題も生じる。
そこで、従来では温度調節器によって冷媒温度を制御しながら発熱部位に冷媒を送って（循環させて）冷却を行っている。ところが、１／１０℃単位で激しく発熱するウエハステージやレチクルステージと、１／１００℃単位で温度を制御しなければならない投影光学系やアライメント系とを一つの温度調節器で冷却を行う場合、投影光学系の温度を基準にして冷媒温度を制御すると、温度変化が大きいウエハステージやレチクルステージの冷却能力が充分でなくなり、逆にウエハステージやレチクルステージの温度を基準にして冷媒温度を制御すると、投影光学系やアライメント系に必要な精密（微細）な温度制御ができなくなる。特に、レチクルステージは、ウエハステージに対して投影倍率に応じた距離、速度で移動するため、発熱量が非常に大きく、投影光学系やアライメント系と同一の制御系で温度を管理することは困難である。このように、温度管理が充分にされないと、結果として、ベースライン変動が大きくなり重ね合わせ精度が悪化するという問題が生じてしまう。
発明の開示
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、各構成機器に必要な温度制御が可能で、ベースライン変動を抑制できる露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
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ないし図１０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、第１液体の温度を設定するとともに、温度設定した第１液体を投影光学系と基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して循環させて、物体の温度を制御する第１制御系と、第２液体の温度を第１制御系とは独立に設定し、温度設定した第２液体をレチクルステージに対して循環させて、レチクルステージの温度を制御する第２制御系とを有し、液体の温度を設定する際の温度範囲の大きさの点において、第１、第２制御系は互いに異なる設定能力を持つことを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、第１制御系において第１液体を循環させることで投影光学系や基板ステージを例えば１／１００℃単位で制御し、第２制御系において第２液体を循環させることでレチクルステージを例えば１／１０℃単位でそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、投影光学系やレチクルステージに要求される温度範囲に応じて第１、第２制御系を個別に設定することで、各機器に求められる精度での温度制御が可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制することができる。
また、本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、投影光学系と基板ステージとのうちの少なくとも一方の物体に対して第１液体を循環させる際の第１循環条件を設定するとともに、第１循環条件の下で第１液体を循環させて、物体の温度を制御する第１制御系と、レチクルステージに対して第２の液体を循環させる際の第２循環条件を、第１循環条件とは独立して設定するとともに、第２循環条件の下で第２の液体を循環させて、レチクルステージの温度を制御する第２制御系と、物体に循環させる前の第１液体の温度と、物体を循環させた後の第１液体の温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、レチクルステージに循環させる前の第２液体の温度と、レチクルステージを循環させた後の第２液体の温度とをそれぞれ検出する第２検出手段とを有し、第１制御系は、第１検出手段の検出結果に基づいて第１循環条件を設定し、第２制御系は、第２検出手段の検出結果に基づいて第２循環条件を設定することを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、第１循環条件で第１液体を循環させることで投影光学系や基板ステージを例えば１／１００℃単位で制御し、第２制御系において第２液体を循環させることでレチクルステージを例えば１／１０℃単位でそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、投影光学系やレチクルステージに要求される温度範囲に応じて第１、第２制御系を個別に設定することで、各機器に求められる精度での温度制御が可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制することができる。このとき、第１、第２循環条件は、各機器に循環させる前と後とで検出した第１、第２液体の温度に基づいて設定するので、各機器を循環することで生じた第１、第２液体の温度変化に基づいて高精度な温度制御を実施できる。
そして、本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、レチクルステージ及び基板ステージは、それぞれ複数の駆動源を備え、複数の駆動源及び投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量以内のものを第１制御対象として温度制御する第１制御系と、複数の駆動源及び投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量より大きいものを第２制御対象として、第１制御系とは独立して温度制御する第２制御系と、を有することを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、発熱量又は温度変化量が小さい基板ステージの駆動源や投影光学系を第１制御対象として第１制御系で制御し、発熱量又は温度変化量が比較的大きいレチクルステージの駆動源を第２制御対象として第２制御系でそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、投影光学系やステージの駆動源の発熱量又は温度変化量に応じて制御対象とすることで、各機器に求められる精度での温度制御が可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制することができる。
また、本発明のデバイス製造方法は、請求項１から２６の何れか一項に記載の露光装置を用いて、レチクル上に形成されたパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするものである。
従って、本発明のデバイス製造方法では、必要な温度制御が実施された状態でパターンを基板上に転写することが可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制して重ね合わせ精度に優れたデバイスを得ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法の第１の実施形態を、図１ないし図７を参照して説明する。ここでは、例えば露光装置として、露光中（パターン転写中）にレチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパを使用する場合の例を用いて説明する。
図１に示す露光装置１は、光源（不図示）からの露光用照明光によりレチクル（マスク）Ｒ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージ（マスクステージ）２および該レチクルステージ２を支持するレチクル定盤３を含むステージ装置４と、レチクルＲから射出される照明光をウエハ（基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、試料であるウエハＷを保持して移動するウエハステージ（基板ステージ）５および該ウエハステージ５を保持するウエハ定盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ装置４および投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム８とから概略構成されている。なお、ここで投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する方向でレチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方向とし、非同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞれの軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。
照明光学系ＩＵは、リアクションフレーム８の上面に固定された支持コラム９によって支持される。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）およびＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。
リアクションフレーム８は、床面に水平に載置されたベースプレート１０上に設置されており、その上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。
ステージ装置４の中、レチクル定盤３は、各コーナーにおいてリアクションフレーム８の段部８ａに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されており（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチクル定盤３の材料として金属やセラミックスを用いることができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可能なエアマウント１２とボイスコイルモータ１３とが段部８ａ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット１１によって、ベースプレート１０およびリアクションフレーム８を介してレチクル定盤３に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている（Ｇは重力加速度）。
レチクル定盤３上には、レチクルステージ２が該レチクル定盤３に沿って２次元的に移動可能に支持されている。レチクルステージ２の底面には、複数のエアベアリング（エアパッド）１４が固定されており、これらのエアベアリング１４によってレチクルステージ２がレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。また、レチクルステージ２の中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連通し、レチクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形成されている。
レチクルステージ２について詳述すると、図２に示すように、レチクルステージ２は、レチクル定盤３上を一対のＹリニアモータ（駆動源）１５、１５によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるレチクル粗動ステージ１６と、このレチクル粗動ステージ１６上を一対のＸボイスコイルモータ（駆動源）１７Ｘと一対のＹボイスコイルモータ（駆動源）１７ＹとによってＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動されるレチクル微動ステージ１８とを備えた構成になっている（なお、図１では、これらを１つのステージとして図示している）。
各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤３上に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）１９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連結部材２２を介してレチクル粗動ステージ１６に固定された可動子２１とから構成されている。このため、運動量保存の法則により、レチクル粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子２０はカウンターマスとして−Ｙ方向に移動する。この固定子２０の移動によりレチクル粗動ステージ１６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。なお、Ｙリニアモータ１５における移動子２１と固定子２０とはカップリングされているため、これらが相対移動した際には、元の位置に止まろうとする力が作用する。そのため、本実施の形態では、固定子２０が所定の位置に到達するようにその移動量を補正するトリムモータ７２（駆動源；図２では図示せず、図５参照）が設けられている。
レチクル粗動ステージ１６は、レチクル定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１によってＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチクル粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に対して不図示のエアベアリングによって非接触で支持されている。
レチクル微動ステージ１８には、不図示のバキュームチャックを介してレチクルＲが吸着保持されるようになっている。レチクル微動ステージ１８の−Ｙ方向の端部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動鏡５２ａ、５２ｂが固定され、また、レチクル微動ステージ１８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡５３が固定されている。そして、これら移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３に対して測長ビームを照射する３つのレーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、レチクルステージ２のＸ、Ｙ、θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高精度に計測される。
図１に戻り、投影光学系ＰＬとして、ここでは物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子）からなる１／４（または１／５）縮小倍率の屈折光学系が使用されている。このため、レチクルＲに照明光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターンのうち、照明光で照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうち、１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そして、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム８の段部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持された鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が係合している。
防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２４によって、ベースプレート１０およびリアクションフレーム８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
ステージ装置７は、ウエハステージ５、このウエハステージ５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤６、ウエハステージ５と一体的に設けられウエハＷを吸着保持する試料台ＳＴ、これらウエハステージ５および試料台ＳＴを相対移動自在に支持するＸガイドバーＸＧを主体に構成されている。ウエハステージ５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）２８が固定されており、これらのエアベアリング２８によってウエハステージ５がウエハ定盤６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ている。
ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されている。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とボイスコイルモータ３１とがベースプレート１０上に並列に配置された構成になっている。これら防振ユニット２９によって、ベースプレート１０を介してウエハ定盤６に伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。
図３に示すように、ＸガイドバーＸＧは、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子３６，３６がそれぞれ設けられている。これらの可動子３６，３６に対応する磁石ユニットを有する固定子３７，３７は、ベースプレート１０に突設された支持部３２、３２に設けられている（図１参照、なお図１では可動子３６および固定子３７を簡略して図示している）。そして、これら可動子３６および固定子３７によってムービングコイル型のリニアモータ（駆動源）３３、３３が構成されており、可動子３６が固定子３７との間の電磁気的相互作用により駆動されることで、ＸガイドバーＸＧはＹ方向に移動するとともに、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３３によってＸガイドバーＸＧとほぼ一体的にウエハステージ５（および試料台ＳＴ、以下単に試料台ＳＴと称する）がＹ方向およびθＺ方向に駆動されるようになっている。
また、ＸガイドバーＸＧの−Ｘ方向側には、Ｘトリムモータ３４の可動子が取り付けられている。Ｘトリムモータ３４は、Ｘ方向に推力を発生することでＸガイドバーＸＧのＸ方向の位置を調整するものであって、その固定子（不図示）はリアクションフレーム８に設けられている。このため、ウエハステージ５をＸ方向に駆動する際の反力は、リアクションフレーム８を介してベースプレート１０に伝達される。
試料台ＳＴは、ＸガイドバーＸＧとの間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石およびアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ＸガイドバーＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ウエハステージ５は、ＸガイドバーＸＧに埋設された固定子を有するＸリニアモータ（駆動源）３５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。なお、Ｘリニアモータの可動子は図示していないが、ウエハステージ５に取り付けられている。試料台ＳＴの上面には、ウエハホルダ４１を介してウエハＷが真空吸着等によって固定される（図１参照、図３では図示略）。
ウエハステージ５のＸ方向の位置は、投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡４２を基準として、ウエハステージ５の一部に固定された移動鏡４３の位置変化を計測するレーザ干渉計４４によって所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。なお、上記参照鏡４２、移動鏡４３、レーザ干渉計４４とほぼ直交するように配置された不図示の参照鏡、レーザ干渉計および移動鏡によってウエハステージ５のＹ方向の位置が計測される。なお、これらレーザ干渉計の中、少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウエハステージ５（ひいてはウエハＷ）のＸＹ位置のみならず、θ回転量あるいはこれらに加え、レベリング量をも求めることができるようになっている。
さらに、投影光学系ＰＬのフランジ２３には、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が固定されている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計のうち１つが代表的に示されている）。各レーザ干渉計４５に対向する鏡筒定盤２５の部分には、開口２５ａがそれぞれ形成されており、これらの開口２５ａを介して各レーザ干渉計４５からＺ方向のレーザビーム（測長ビーム）がウエハ定盤６に向けて照射される。ウエハ定盤６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉計４５によってウエハ定盤６の異なる３点のＺ位置がフランジ２３を基準としてそれぞれ計測される。
次に、露光装置１における温度制御系を図４乃至図６を用いて説明する。
図４に露光装置全体に係る温度制御系を示し、図５にレチクルステージ２に係る温度制御系を示し、図６にウエハステージ５に係る温度制御系を示す。なお、温度調節用の媒体（冷媒）としては、ＨＦＥ（ハイドロ・フルオロ・エーテル）やフロリナートを用いることが可能だが、本実施の形態では地球温暖化係数が低く、オゾン破壊係数がゼロであるため、地球環境保護の観点からＨＦＥを用いている。
この温度制御系は、第１液体としての冷媒を用いて投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬを第１温度制御対象として温度制御・管理する第１制御系６１と、第２液体としての冷媒を用いてレチクルステージ２及びウエハステージ５を第２制御対象として、第１制御系６１とは独立して温度制御・管理する第２制御系６２とに大別される。なお、この温度制御系では、発熱量（温度変化量）が所定量（第１所定量）以内である投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬを第１温度制御対象とし、発熱量が前記所定量より大きいレチクルステージ２及びウエハステージ５を第２温度制御対象としている。
第１制御系６１において温度調節が施されたタンク６３内の冷媒は、ポンプ６４を経た後にアライメント系ＡＬ及び投影光学系ＰＬを順次循環する循環系Ｃ１と、蒸発器６５で冷却される冷却系Ｃ２とに分岐される。ポンプ６４から吐出された直後の冷媒温度はセンサ６６で検出されコントローラ６７に出力される。
循環系Ｃ１に関して、投影光学系ＰＬは、鏡筒６８の周りを螺旋状に配管されることで冷媒による温度調節範囲が広く設定されている。本実施形態では、図４において、冷媒が鏡筒６８の周りを螺旋状に配された配管を介して上から下へ循環されるように構成したが、これに限らず下から上へ螺旋状に冷媒を循環させるように構成してもよい。また、この循環系Ｃ１では、投影光学系ＰＬを循環する前の冷媒温度を検出するセンサ６９が設けられており、その検出結果はコントローラ６７に出力される。なお、本実施の形態では、上述の如く鏡筒６８の周りをほぼ全面に亘って螺旋状に配管を配することで投影光学系ＰＬの温調を行っているが、本発明はこれに限らず、投影光学系ＰＬを保持する部材（フランジ２３）の部分に配管を配して温調を行う、いわゆるフランジ温調方式採用するようにしてもよい。
オフアクシス系のアライメント系ＡＬとしては、Ｈｅ−Ｎｅ等のレーザ光をウエハＷ上のドット列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折または散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式や、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明し、ＣＣＤカメラなどで撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ウエハＷ上の回折格子状のアライメントマークにピッチ方向に対照的に傾斜した２つのコヒーレントビーム（半導体レーザ等）を照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を計測するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等を採用可能であるが、ここではＬＳＡ方式を用いており、循環系Ｃ１ではアライメント系ＡＬの中、アライメント光源に対して冷媒を循環させて温度調節を行っている。循環方式としては、例えば投影光学系ＰＬと同様に、光源を収納する筺体に螺旋状に配管することが可能である。
なお、アライメント系ＡＬにおいて、アライメント光源のみならず、アライメント用光学系を収納する筺体に対しても冷媒を循環させて温度調節を実施する構成としてもよい。また、オフアクシス系ではなく、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のマークを検出するＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）方式やＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）方式においても同様に、アライメント光源や筺体に対して冷媒を循環させて温度調節を行うことができる。
循環系Ｃ１でアライメント系ＡＬ及び投影光学系ＰＬを循環した冷媒は、上下２段に連通して仕切られたタンク６３の上側チャンバに還流する。
一方、冷却系Ｃ２の冷媒は、蒸発器６５で冷却された後にタンク６３の上側チャンバに還流する経路Ｃ３と、熱交換器７０に向かう経路Ｃ４とに分岐される。なお、蒸発器６５は、気体冷媒を循環させる冷凍機７３により冷却されている。冷却された冷媒は、経路Ｃ４で熱交換器７０で熱交換に使用された後に、タンク６３の上側チャンバに還流し改めて冷却される。
タンク６３の下側チャンバにはコントローラ６７に制御されたヒータ７１が配設されており、コントローラ６７は、センサ６６、６９の検出結果に基づいてヒータ７１の駆動を制御することで、冷媒を介してアライメント系ＡＬ及び投影光学系ＰＬの温度を、例えば２３℃±０．０１℃に制御（管理）する。なお、第１制御系６１は、上記ヒータ７１で温調された冷媒を各温度制御対象に対して同じ流量ずつ循環させるようになっている。
第２制御系６２では、熱交換器７０で冷却された第２液体としての冷媒は、ポンプ７４を経た後に、レチクルステージ２を循環する循環系Ｃ５と、ウエハステージ５を循環する循環系Ｃ６とに分岐される。なお、第２制御系６２における冷媒は、タンク６３に還流せずに閉じた系で循環する構成になっている。
循環系Ｃ５には、ポンプ７４の下流に位置してヒータ７５が設けられるとともに、レチクルステージ２に循環させる前の冷媒温度及びレチクルステージ２を循環させた後の冷媒温度をそれぞれ検出するセンサ（第２検出手段）７６ａ、７６ｂが設けられており、センサ７６ａ、７６ｂの検出結果はコントローラ７７に出力される。コントローラ７７は、入力したセンサ７６ａ、７６ｂの検出結果を単純平均し、得られた冷媒温度に基づいてヒータ７５の駆動を制御することで、レチクルステージ２の温度を例えば２３℃±０．１℃に制御（管理）する。
なお、本実施形態では、熱交換器７０で冷却した冷媒をポンプ７４へ循環させるに構成したが、熱交換器７０の圧力損失が大きい場合には、ポンプ７４を熱交換器７０よりも上流に配置し、そして循環系Ｃ５、Ｃ６への戻り冷媒（各ステージ２、５を循環した後の冷媒）の合流地点をそのポンプ７４よりも上流の位置とするように構成すればよい。
上記温度センサ７６ａ、７６ｂの配置位置としては、何れのセンサにおいても、出来る限り温度制御対象（レチクルステージ２、更に正確に言えば後述するレチクルステージ２を駆動するモータ）のなるべく近くに配置することが望ましい。しかしながら配置上の制約あるいはモータの磁力の影響などで温度制御対象の間近におけない場合には、外部からの熱の影響を受けない範囲内（場所）であれば、温度制御対象からある程度離れた位置に設けておくことも可能である。
また各センサと温度制御対象との間の配置間隔としては、両センサ間でほぼ同程度の配置間隔とする（センサ７６ａとレチクルステージ２との間隔、センサ７７ｂとレチクルステージとの間隔をほぼ同一間隔とする）ことが望ましいが、上述した範囲内（外部からの熱の影響を受けない範囲内）であれば各センサの配置はこれに限られるものではない。
以下、レチクルステージ２に対する温度制御系についてさらに詳述する。
図５に示すように、循環系Ｃ５は、Ｙリニアモータ１５の可動子２１、２１をそれぞれ循環して温度制御する循環系Ｃ７、Ｃ７と、トリムモータ７２、７２をそれぞれ循環して温度制御する循環系Ｃ８、Ｃ８と、Ｙボイスコイルモータ１７Ｙを循環して温度制御する循環系Ｃ９と、Ｘボイスコイルモータ１７Ｘを循環して温度制御する循環系Ｃ１０との複数の分岐流路に分岐される。
各循環系Ｃ７〜Ｃ１０には、各モータの上流に位置して冷媒の流量を調節するバルブ（調節手段）８０がそれぞれ設けられている。また、循環系Ｃ７の一方には、可動子２１の近傍に設けられ、可動子２１に循環させる前の冷媒温度を検出する温度センサ（第１温度検出手段）７６ａと、可動子２１を循環させた後の冷媒温度を検出する温度センサ（第２温度検出手段）７６ｂが設けられている。
循環系Ｃ６には、ポンプ７４の下流に位置してヒータ７８が設けられるとともに、ウエハステージ５に循環させる前の冷媒温度及びウエハステージ５を循環させた後の冷媒温度をそれぞれ検出する温度センサ（第１検出手段）７９ａ、７９ｂが設けられており、温度センサ７９ａ、７９ｂの検出結果はコントローラ７７に出力される。コントローラ７７は、入力した温度センサ７９ａ、７９ｂの検出結果を平均し、得られた冷媒温度に基づいてヒータ７８の駆動を制御することで、ウエハステージ５の温度を例えば２３℃±０．１℃に制御（管理）する。循環系Ｃ５、Ｃ６においてステージ２、５を循環した冷媒は、熱交換器７０で冷却された後に合流する。
上記温度センサ７９ａ、７９ｂの配置位置としては、上述したセンサ７６ａ、７６ｂの場合と同様に、何れのセンサにおいても、出来る限り温度制御対象（ウェハステージ５、更に正確に言えば後述するウェハステージ５を駆動するモータ）のなるべく近くに配置することが望ましい。しかしながら配置上の制約あるいはモータの磁力の影響などで温度制御対象の間近におけない場合には、外部からの熱の影響を受けない範囲内（場所）であれば、温度制御対象からある程度離れた位置に設けておくことも可能である。
センサ７９ａ、７９ｂの配置位置については、センサ７６ａ、７６ｂの配置に関して既述したことと同等のことが言えるので、ここでの記載は省略する。
続いて、ウエハステージ５に対する温度制御系について詳述する。
図６に示すように、循環系Ｃ６は、リニアモータ３３の可動子３６、３６をそれぞれ循環して温度制御する循環系Ｃ１１、Ｃ１１と、Ｘリニアモータ３５を循環して温度制御する循環系Ｃ１２とに分岐される。各循環系Ｃ１１〜Ｃ１２には、各モータの上流に位置して冷媒の流量を調節するバルブ８４がそれぞれ設けられている。また、循環系Ｃ１１の一方には、可動子３６に循環させる前の冷媒温度及び可動子３６を循環させた後の冷媒温度をそれぞれ検出するための、上述したセンサ７９ａ、７９ｂが設けられている。
なお、ウエハステージ５（試料台ＳＴ）のレベリング調整（及びフォーカス調整）を実施するための３つのボイスコイルモータ８１〜８３に対しても、循環系Ｃ１３〜Ｃ１５が配管され、各循環系には、モータの上流に位置して冷媒の流量を調節するバルブ８５がそれぞれ設けられるが、ボイスコイルモータ８１〜８３の駆動頻度がリニアモータ３３、３５に比較して少なく、また駆動時の発熱量も小さいことから、これら循環系Ｃ１３〜Ｃ１５は第１制御系６１の循環系Ｃ１を分岐した冷媒にて温度制御される。このボイスコイルモータ８１〜８３に限らず、駆動時の発熱量の小さいモータ（例えば上述のトリムモータ７２やＸボイスコイルモータ１７Ｘなど）の温度管理を行う循環系は、第１制御系６１の循環系Ｃ１を分岐した冷媒にて温度制御を行うようにしてもよい。
なお、上記温度センサ６６、６９、７６ａ、７６ｂ、７９ａ、７９ｂとしては、本実施形態では±０．１℃を検出できる精度のものを使用しているが、第２制御系６２では、レチクルステージ２及びウエハステージ５に必要とされる温度制御精度が±０．１℃なので、温度センサ７６ａ、７６ｂ、７９ａ、７９ｂに関してはこの精度に応じた検出能力をもつ温度センサを使用することも可能である。また、温度センサによる温度計測サンプリング間隔に関しても、例えば、制御精度が厳しい場合や温度変化量が大きい場合にはサンプリング間隔を短くする等、要求される温度制御精度や、制御対象となる投影光学系ＰＬ、ステージ２、５の温度変化量（発熱量）に応じて変更することも好ましい。
また、各温度センサの配置としては、本実施形態では、直接冷媒温度を計測できるように流路（配管）の内部に設置しているが、その他にも、温度センサの検知部が管の壁面から離間した位置（管の断面の中央付近に検知部が中吊りされた状態）に配置する構成とすることができる。この場合、センサの検知部が管壁に非接触となるので、管壁面を介して外部環境の悪影響を受けづらくなる。また、温度センサは交換可能とする構成としてもよい。この場合、管に挿入口を設け、この挿入口を介して着脱可能とする構成や、溶接等により温度センサを管に固定しておき、温度センサを含む管の一部を交換可能とする構成を採用可能である。さらに、管の外表面に温度センサを設置して、管を介して冷媒温度を計測する構成とすることも可能である。
上記の構成の露光装置１では、露光時に照明光学系ＩＵからの露光用照明光により、レチクルＲ上の所定の矩形状の照明領域が均一な照度で照明される。この照明領域に対してレチクルＲがＹ方向に走査されるのに同期して、この照明領域と投影光学系ＰＬに関して共役な露光領域に対してウエハＷを走査する。これにより、レチクルＲのパターン領域を透過した照明光が投影光学系ＰＬにより１／４倍に縮小され、レジストが塗布されたウエハＷ上に照射される。そして、ウエハＷ上の露光領域には、レチクルＲのパターンが逐次転写され、１回の走査でレチクルＲ上のパターン領域の全面がウエハＷ上のショット領域に転写される。
レチクル粗動ステージ１６が、例えば＋Ｙ方向に移動した場合には固定子２０が−Ｙ方向に移動することで、運動量が保存され、レチクル粗動ステージ１６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。また、このときトリムモータ７２が作動することで、移動子２１と固定子２０とのカップリングに抗して、固定子２０を所定の位置に到達させることができる。
これらの一連の露光処理に関しては、照明光により投影光学系ＰＬに熱が生じ（照明光照射による投影光学系ＰＬでの熱吸収）、アライメント光によりアライメント系ＡＬに熱が生じる（アライメント光照射によるアライメント光学系での熱吸収）とともに、ステージ２、５の駆動に伴い各モータから熱が生じる。第１制御系６１については、コントローラ６７が温度センサ６６、６９の検出結果に基づいて、冷媒を循環させる際の条件（第１循環条件）を設定し、ヒータ７１の駆動を制御することで、投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬを±０．０１℃の範囲で温度制御する。また、第２制御系６２については、コントローラ７７が温度センサ７６ａ、７６ｂ、７９ａ、７９ｂの検出結果に基づいて、冷媒を循環させる際の条件（第２循環条件）を設定し、ヒータ７５、７８の駆動を制御することで、レチクルステージ２及びウエハステージ５を±０．１℃の範囲でそれぞれ温度制御する。
これを詳述すると、まずレチクルステージ２については、コントローラ７７は、温度センサ７６ａ、７６ｂが検出した冷媒温度を単純平均し、得られた冷媒温度に基づいて第１温度管理部としてヒータ７５の駆動を調節、管理する。ここで、温度センサ７６ａ、７６ｂは最も駆動量が多く、発熱量が最も大きいＹリニアモータ１５の可動子２１を循環する循環系Ｃ７に設けられており、他の循環系Ｃ８〜Ｃ１０については循環系Ｃ７を基準にして温度制御される。そのため、本実施の形態では、プロセスと最適な冷媒流量との相関関係を実験やシミュレーション等により予め求めて記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、プロセス毎に各循環系Ｃ７〜Ｃ１０のバルブ８０を調整する。
ここで、プロセスにより考慮すべき発熱要因としては、各モータ１５、１７Ｘ、１７Ｙ、７２における種々の駆動状態、すなわち各モータの駆動量や速度、回転数、さらには他のモータと組み合わされて駆動した場合の状態等が挙げられる。従って、プロセスにおける発熱量（あるいは駆動量）が小さいボイスコイルモータ１７Ｘ、１７Ｙに対しては冷媒流量を少なくし、発熱量（あるいは駆動量）が大きいＹリニアモータ１５やトリムモータ７２に対しては冷媒流量を多くするようにバルブ８０を調整することで、各モータの出力（発熱）に応じた適正な温度制御が可能になる。なお、バルブ８０の調整方法としては、記憶された情報に基づいてプロセス毎に作業者が調整する方法や、バルブ８０の駆動機構を設けておき、記憶された情報に基づいてプロセス毎にコントローラ７７がこの駆動機構を調整する方法等が採用可能である。なお、このプロセス毎に調整する対象としては、流量に限られるものではなく、冷媒の温度（ヒータにより設定する温度）もプロセス毎に設定値を変えるようにしてもよい。
同様に、ウエハステージ５については、コントローラ７７は、温度センサ７９ａ、７９ｂが検出した冷媒温度を単純平均し、得られた冷媒温度に基づいて第２温度管理部としてヒータ７８の駆動を調節、管理する。ここで、温度センサ７９ａ、７９ｂは最も駆動量が多く、発熱量が大きいリニアモータ３３の可動子３６を循環する循環系Ｃ１１に設けられており、他の循環系Ｃ１２については循環系Ｃ１１を基準にして温度制御される。そのため、本実施の形態では、プロセスと最適な冷媒流量との相関関係を実験やシミュンーション等により予め求めて記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、プロセス毎に各循環系Ｃ１１、Ｃ１２のバルブ８５を調整する。バルブ８５の調整方法としては、レチクルステージ２の場合と同様に、手動や自動による方法を採用できる。
なお、ウエハステージ５に設けられたボイスコイルモータ８１〜８３の温度は、発熱量が微小なので第１制御系６１の循環系Ｃ１３〜Ｃ１５で制御されるが、この場合も、プロセスと最適な冷媒流量との相関関係を実験やシミュレーション等により予め求めて記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、プロセス毎に各循環系Ｃ１３〜Ｃ１５のバルブ８５を作業者による手動調整またはコントローラ６７による自動調整で流量調整する。
このように本実施の形態では、第１制御系６１と第２制御系６２とが冷媒温度を設定する際の温度範囲において異なる設定能力を有しているので、要求される温度制御精度が異なる投影光学系ＰＬとステージ２、５に対しても、それぞれ独立して温度を制御・管理することが可能であり各機器の発熱量に応じた最適な冷却条件を設定できる。そのため、充分に温度制御がされない場合に生じるベースライン変動を抑制して重ね合わせ精度の悪化を抑えることが可能になる。
また、本実施の形態では、レチクルステージ２及びウエハステージ５において、全てのモータにではなく、最も発熱量の大きいモータに対して冷媒温度を計測し、その冷媒温度を基準にして、他のモータに対する循環系の温度を制御しているので、各モータ毎に温度温度センサを設ける必要がなくなり、装置の小型化、低価格化を実現することができる。
ところで、レチクルステージ２及びウエハステージ５にそれぞれ設けられた上述の各モータを流れる冷媒は、同一の第２制御系６２で温度制御・管理されているため、各モータに対する冷媒の入口側温度（各モータを循環する前の冷媒温度）はモータによらずに同一温度となるが、各モータに対する冷媒の出口側温度（各モータを流れた後の冷媒温度）はモータ個々の発熱の度合いに応じてモータ毎に異なるものとなる。このため、各モータを循環する冷媒の平均温度（モータの入口側と出口側における冷媒の平均温度）を、どのモータに対しても一定の所望値とするためには、各モータの出口側での冷媒温度をどのモータに対しても一定の値となるように制御する必要がある。そこで、より高精度な温度制御を行うために、各モータの少なくとも出口側における冷媒温度を測定する温度センサ（出口側温度センサ）を設けておき（入口側の温度を測定する温度センサは、代表的に発熱量の最も大きなモータに対してのみ１つだけ設けておく）、各モータにおける冷媒の出口温度が一定値となるように、各モータに循環させる冷媒の流量を、個々のモータ毎に対応するバルブで調整するように構成してもよい。この流量設定の際には、予めなるべく厳しい露光条件（例えば露光ショット数が多く、ステージの動きが多くなる条件）においてステージを駆動（ランニング）させた時の状態下で、あるいは、使用される典型的な露光条件（ステージ駆動状態）においてステージを駆動させた時の状態下で、上述の出口温度が一定値となるように、各モータを循環させる冷媒の流量を設定するようにすることが望ましい。
なお、スペースや価格的に許されるのであれば、モータの入口側の冷媒温度を測定する温度センサも各モータ毎に設置するようにしてもよい。
なお、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたレチクルＲを製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハＷを製造するステップ２０３、前述した実施形態の投影露光装置１によりレチクルＲのパターンをウエハＷに投影露光し、そのウエハＷを現像する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
また、上記実施の形態では、プロセスと最適な冷媒流量との相関関係を予め求めて記憶しておき、その記憶された情報に基づいて、プロセス毎に各循環系のバルブを調整する構成としたが、この方法以外にも、例えば複数のモータ毎に温度センサを設けるとともに、複数のモータ間における発熱量の比を算出する算出手段を設け、検出された冷媒温度に基づき算出された発熱量の比に応じてモータを循環させる冷媒の流量を調節することも可能である。
図８は、本発明の露光装置の第２の実施形態を示す図である。この図において、図１乃至図７に示す第１の実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明及び図示を簡略化する。
この図に示すように、本実施形態では、第１制御系６１による循環系Ｃ１が投影光学系とアライメント系（及び既述したウエハステージ５のレベリング調整系）とを温度制御対象とし、第２制御系６２による循環系Ｃ５がレチクルステージ２を温度制御対象とし、第１、第２制御系６１、６２とは独立して設けられた第３制御系８６による循環系Ｃ６がウエハステージ５を温度制御対象としている。なお、図８では、図４で示した蒸発器６５、ヒータ７１と同等の機能を有するものを温度調節器８７として簡略化してある。同様に、図４で示した熱交換器７０、ヒータ７５、７８と同等の機能を有するものを温度調節器８８、８９として簡略的に図示している。また、図４ではステージ２、５に対してそれぞれ２つの温度センサ７６ａ、７６ｂ及び７９ａ、７９ｂを配置したが、図８では代表的に温度センサ７６、７９として図示している。
この温度センサ７６、７９に関しては、上記第１の実施形態のように、第２制御系６２、第３制御系８６それぞれが制御する複数のモータのうち、最も発熱量の大きいモータを各制御系毎にそれぞれ選定し、その選定された各モータに対して温度センサをそれぞれ設置（各モータの入口側と出口側の２カ所に）し、この温度センサに基づいて上記第１の実施形態で述べたのと同様な冷媒の温度制御を行うようにしてもよい。
また、上記第１の実施形態の変形例として記載したように、第２制御系６２が温度制御する複数のモータ、及び第３制御系８６が温度制御する複数のモータのそれぞれに対して、出口側に温度センサを設置し（入口側温度センサは、各制御系ともに代表的なモータ１つに対してのみ設置）、この出口側温度を一定値に制御するように（第２制御系はレチクルステージ２に設けられた各モータを循環する冷媒の出口側温度を一定値にするように、第３制御系８６はウエハステージ５に設けられた各モータを循環する冷媒の出口側温度を一定値にするように、）各モータに流す冷媒の流量をそれぞれのバルブで調整するようにしてもよい。
本実施の形態では、第１制御系６１において、投影光学系ＰＬを循環する冷媒温度を第３検出手段である温度センサ６９が検出し、コントローラ６７がこの検出結果に基づいて冷媒の循環条件（第３循環条件）を設定し、温度調節器８７の駆動を制御することで、投影光学系ＰＬの温度を±０．０１℃の範囲で管理する。また、第２制御系６２において、レチクルステージ２を循環する冷媒温度を温度センサ７６が検出し、コントローラ７７がこの検出結果に基づいて温度調節器８８の駆動を制御することで、レチクルステージ２の温度を±０．１℃の範囲で管理する。同様に、第３制御系８６において、ウエハステージ５を循環する冷媒温度を温度センサ７９が検出し、コントローラ９０がこの検出結果に基づいて温度調節器８９の駆動を制御することで、ウエハステージ５の温度を±０．１℃の範囲で管理する。
このように、本実施の形態では、上記第１の実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、制御系６１、６２、８６でそれぞれ独立して投影光学系ＰＬ、レチクルステージ２、ウエハステージ５を温度制御するので、各制御対象毎の発熱量に応じてより高精度な温度管理を実施することが可能になる。
図９に、本発明に係る露光装置の第３の実施形態を示す。
本実施の形態では、第１制御系６１が投影光学系ＰＬとウエハステージ５とを温度制御対象とし、第２制御系６２がレチクルステージ２を温度制御対象としている。第１制御系６１では、投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬを循環する循環系Ｃ１とウエハステージ５を循環する循環系Ｃ６とが一基の温度調節器８７で温度制御される。この温度制御は、投影光学系ＰＬを循環する冷媒温度を温度センサ６９で検出し、検出した結果に基づいてコントローラ６７が温度調節器８７の駆動を制御することで実施される。この場合、ウエハステージ５は、投影光学系ＰＬと同様に、±０．０１℃の範囲で温度制御されることになる。なお、第２制御系６２では、レチクルステージ２が第１制御系６１と独立して単体で、±０．１℃の範囲で温度制御されることになる。
本実施の形態でも、発熱量が最も大きいレチクルステージ２を発熱量が比較的小さい投影光学系ＰＬ、ウエハステージ５と独立して個別に温度制御することが可能であり、各機器の発熱量に応じた最適な冷却条件を設定できる。しかも、第２の実施形態と比較して、第１制御系６１で２つの循環系Ｃ１、Ｃ６の冷媒温度を制御できるので、装置構成を簡素化することができる。
図１０は、本発明の露光装置の第４の実施形態を示す図である。なお、この図では、レチクルステージ２に係る温度制御系のみを図示している。
この図に示すように、第２制御系６２には、図８、図９に示した温度センサ７６、コントローラ７７、温度調節器８８を含む実施形態に対して、温度センサ９１、９２と第２調節器としてのペルチェ素子９３とが付設されている。ペルチェ素子９３は、温度調節器８８よりもレチクルステージ２の近傍に配置されており、コントローラ７７によりその駆動を制御される。温度センサ９１はペルチェ素子９３の上流側に、温度センサ９２はペルチェ素子９３の下流側にそれぞれ配置されており、各温度センサ９１、９２が検出した冷媒温度はコントローラ７７に出力される。コントローラ７７は、温度センサ７６の温度検出結果に基づいて温度調節器８８の駆動を制御するとともに、温度センサ９１、９２の温度検出結果に基づいてペルチェ素子９３の駆動を制御する。他の構成は、上記第２、第３の実施形態と同様である。
上記の構成では、コントローラ７７は、温度調節器８８を制御することにより、循環系Ｃ５の冷媒温度を所定温度よりも低い温度に過冷却する。そして、コントローラ７７は、温度センサ９１、９２が検出した冷媒温度に基づいてペルチェ素子９３に通電することで、冷媒を所定温度に上昇させる。
本実施の形態では、レチクルステージ２を駆動する際に急激な温度上昇が生じでも、過冷却された冷媒を循環させることで所定温度に温度制御することが可能であり、機器の急激な温度変化に対しても容易に対応することができる。なお、冷媒を温度調節器８８で過冷却し、ペルチェ素子９３で加熱する構成に限られず、温度調節器８８で過加熱し、ペルチェ素子９３で冷却する構成としてもよい。また、過冷却された冷媒を加熱する場合には、ペルチェ素子９３の代わりにヒータを用いてもよい。
続いて、本発明の露光装置の第５の実施形態について説明する。
例えば図９に示した第３の実施形態では、第１制御系６１において温度センサ６９の検出結果に基づきコントローラ６７が温度調節器８７の駆動を制御し、第２制御系６２において温度センサ７６の検出結果に基づきコントローラ７７が温度調節器８８の駆動を制御する構成としたが、本実施形態では、これらの温度センサ６９、７６を設けずに、露光処理に係るデータ（露光レシピ）に基づいて、コントローラ６７がウエハステージ５の駆動に伴い発生する熱量を算出し、算出した熱量に基づいて冷媒温度を設定することで温度調節器８７の駆動を制御する。同様に、第２制御系６２では、露光データに基づいて、コントローラ７７がレチクルステージ２の駆動に伴い発生する熱量を算出し、算出した熱量に基づいて冷媒温度を設定することで温度調節器８８の駆動を制御する。
具体的な制御方法としては、例えばオペレータ（ユーザー）がＯＡパネル上でプロセスプログラムを選択し、選択したプロセス情報と露光データに登録されている情報とから、計算回路上でモータ駆動に掛かる電力量及び発熱量を算出し、温度調節器８７、８８の駆動を制御する。
本実施の形態では、温度センサ等の温度検出手段を設ける必要がなくなるので、装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。なお、各モータ毎にモータに付与される駆動電圧と発熱量（温度変化量）との比を求め、駆動電圧との比に応じた流量調節を行うものとしてもよい。
なお、上記各実施の形態では、冷媒流量を調整することで制御対象の温度制御を行う構成としたが、これに限定されるものではなく、冷媒の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含めばよい。また、上記実施の形態では、温度調節器や冷媒駆動用のポンプを一部共用する構成としたが、制御対象（循環系）毎にそれぞれ分離したり、全ての循環系で共用する等、種々の構成を採用可能である。例えば冷却器とヒータとが双方設けられる場合は、ヒータを共用にして冷却器を制御対象毎に設けてもよい。この場合、最終的な温度調節は冷却器で行われることになる。
また、上記各実施の形態では、ステージ２、５を循環させる前の冷媒温度と循環させた後の冷媒温度とを単純平均する構成としたが、重み付け平均としてもよい。重み付け平均する方法としては以下の方式を採用可能である。（１）モータ等の熱源から入口側温度センサの設置位置までの距離と、熱源から出口側温度センサの設置位置までの距離とが異なる場合には、距離が近い温度センサほどその検出結果の重みが大きくなる等、距離に応じた重み付けを行う。（２）モータ等の熱源の入口近傍を構成する材料が出口近傍を構成する材料と異なる場合には、熱伝導率等、その材料の材質に応じて重み付けする（吸熱される割合が大きい（熱伝導率が大きい）材料ほど重みを大きくする）。（３）入口近傍または出口近傍に別の熱源が存在する場合には、その別熱源の有無や発熱量に応じた重み付けを行う。例えば、流路上に別熱源が存在する場合には、別熱源に近い側の温度センサ出力の重みを大きくする。また、流路外に別熱源が存在する場合には、別熱源の発熱が空気を介して温度センサに伝達されるため、別熱源に近い側の温度センサ出力の重みを大きくする。（４）ベースライン計測時に、入口側温度センサの検出温度、出口側温度センサの検出温度、冷媒の制御温度（単純平均で算出された制御温度）と計測されたベースライン量（またはベースライン量の変動量）とを組で記憶し、この記憶動作をベースライン計測毎に繰り返す。そして、蓄積された複数のデータ組に基づいて、入口側温度と出口側温度とのいずれに、どの程度重みを持たせればベースライン変動が小さくなるかを推定演算する。そして、推定された重みに基づいて重み付け平均を行う。
また、上記各実施の形態では、同一種類の冷媒（ＨＦＥ）を用いる構成としたが、各循環系に要求される温度制御精度や設置環境に応じて、各循環系毎に異なる冷媒を用いてもよい。
なお、上記各実施の形態では、１つの温度制御対象（モータ等）に対して１方向に循環する冷媒で温度制御するように構成したが、本発明はこれに限られず、複数の方向に循環する冷媒を用いて温調するように構成してもよい。
例えば、図１１（Ａ）に示すように、制御対象２１（ここでは一例としてＹリニアモータ１５の可動子２１を用いて説明する）に対して、２つの循環方向の異なる循環系Ｃ７ａ、Ｃ７ｂを配管し、その各循環系Ｃ７ａ、Ｃ７ｂに互いに逆方向から冷媒を循環させるようにする（２つの循環系間での、冷媒の入口側と出口側とを逆にする）。このように構成することで、循環系が１つしか設けられていない場合に制御対象２１に生じる（１つの循環系の入口側と出口側との間で生じる）虞のある温度勾配をなくすことができ、より高精度、且つ正確な温調を行うことができる。
また、図１１（Ｂ）や図１１（Ｃ）に示すように、温調部（流路、配管）を細分化して、制御対象を温調することで、制御対象上での温度勾配が無い状態とすることもできる。図１１（Ｂ）では、図示の如く制御対象２１に対して３つの異なる循環系（流路、配管）Ｃ７ｃ、Ｃ７ｄ、Ｃ７ｅを配設し、それぞれの循環系に図中の矢印の方向に冷媒を循環させている。また、図１１（Ｃ）では、図示の如く、制御対象２１に対して４つの異なる循環系（流路、配管）Ｃ７ｆ、Ｃ７ｇ、Ｃ７ｈ、Ｃ７ｉを配設し、それぞれの循環系に図中の矢印の方向に冷媒を循環させている。このように細分化した温調を行う構成とすることでも、制御対象上の温度勾配を無くすことができる。
なお、図１１（Ｂ）の循環系Ｃ７ｃとＣ７ｅ、或いは図１１（Ｃ）の循環系Ｃ７ｆとＣ７ｈ、或いはＣ７ｇとＣ７ｉのように、対向配置された循環系においては、冷媒の循環方向を図示の如く逆方向にすることが、温度勾配を無くす観点から望ましい。
なお、この図１１（Ａ）〜（Ｃ）の例では、各循環系Ｃ７ａ〜Ｃ７ｉのそれぞれの入口側と出口側に温度センサ７６ａ、７６ｂを設ける構成としたが、ある１つの循環系のみに対して温度センサを設けるようにしてもよいし、或いは各循環系の出口側だけに温度センサを設けるようにしてもよい。これら温度センサの使用方法は、上述の各実施の形態と同様である。
この図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示した構成は、制御対象が大きい（長い）場合や、制御対象の発熱量（駆動量）が大きい場合に、特に有効である。このような制御対象としては、一例として、レチクル粗動ステージ１６のＹリニアモータ１５（スキャン方向に駆動するモータ）の可動子２１や、Ｙ方向に長く延在する固定子２０、或いはウエハステージのリニアモータ３３の可動子３６や固定子３７などが考えられる。また、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示した構成は、特に温度勾配が無い状態が要求される箇所の制御対象に対しても有効である。このような制御対象としては、一例としてウエハやレチクルの近くに配置されている駆動源（例えばボイスコイルモータ８１〜８３や、レチクル微動ステージのＹボイスコイルモータ１７Ｙなど）が考えられる。図１１の構成の適用箇所としては、ここに記載した箇所に限られるものではなく、温度勾配の無い状況が望まれる箇所に、図１１に示した構成を採用すればよい。
なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
露光装置１としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。
露光装置１の種類としては、ウエハＷに半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、露光用照明光の光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、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。さらに、電子線を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよいし、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。
投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用可能である。
ウエハステージ５やレチクルステージ２にリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ２、５は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージ２、５の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ２、５を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ２、５に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ２、５の移動面側（ベース）に設ければよい。
以上のように、本願実施形態の露光装置１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。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明では、要求される温度制御精度が異なる機器に対しても、それぞれ独立して温度を制御・管理することが可能であり、各機器の発熱量に応じた最適な冷却条件を設定できるため、温度制御がされないことに起因するベースライン変動を抑制して重ね合わせ精度の悪化を抑えることが可能になる。また、本発明では、装置の小型化及び低価格化に寄与できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の露光装置の概略構成図である。
図２は同露光装置を構成するレチクルステージの外観斜視図である。
図３は同露光装置を構成するウエハステージの外観斜視図である
図４は第１の実施形態において露光装置全体に係る温度制御系を示す図である。
図５はレチクルステージに係る温度制御系を示す図である。
図６はウエハステージに係る温度制御系を示す図である。
図７は半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
図８は第２の実施形態において露光装置全体に係る温度制御系を簡略的に示す図である。
図９は第３の実施形態において露光装置全体に係る温度制御系を簡略的に示す図である。
図１０は第４の実施形態においてレチクルステージに係る温度制御系を簡略的に示す図である。
図１１Ａ〜Ｃは本発明の変形例を示す図である。
【図１】
2003079418.tif 000003
【図２】
2003079418.tif 000004
【図３】
2003079418.tif 000005
【図４】
2003079418.tif 000006
【図５】
2003079418.tif 000007
【図６】
2003079418.tif 000008
【図７】
2003079418.tif 000009
【図８】
2003079418.tif 000010
【図９】
2003079418.tif 000011
【図１０】
2003079418.tif 000012
【図１１Ａ】
2003079418.tif 000013
【図１１Ｂ】
2003079418.tif 000014
【図１１Ｃ】
2003079418.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月14日(2004.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の駆動源を備えたレチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
第１液体の温度を設定するとともに、該温度設定した前記第１液体を前記投影光学系と前記基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して循環させて、前記第２物体の温度を制御する第１制御系と、
第２液体の温度を前記第１制御系とは独立に設定し、該温度設定した前記第２液体を前記レチクルステージに対して循環させて、前記レチクルステージの温度を制御する第２制御系とを有し、
前記液体の温度を設定する際の温度範囲の大きさの点において、前記第１、第２制御系は互いに異なる設定能力を持ち、
前記第２制御系は、前記レチクルステージに設けられている前記複数の駆動源のうちの、発熱量の最も大きな駆動源の駆動に伴い発生する熱量を算出するとともに、該算出した熱量に基づいて前記第２液体の温度を設定する。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置であって、
前記物体は、前記基板ステージであり、
前記第１制御系は、前記基板ステージの駆動に伴い発生する熱量を算出するとともに、該算出した熱量に基づいて前記第１液体の温度を設定する。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置であって、
前記物体に循環させる前の前記第１液体の温度と、前記物体を循環させた後の前記第１液体の温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、
前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の温度とをそれぞれ検出する第２検出手段と、を有し、
前記第１制御系は、前記第１検出手段の検出結果に基づいて前記第１液体の温度を設定し、
前記第２制御計は、前記第２検出手段の検出結果に基づいて前記第２液体の温度を設定する。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記温度設定した第２液体を、前記複数の駆動源の各々に対して循環させる複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路上の、前記第２液体が前記複数の駆動源の各々に供給される前の位置に設置されるとともに、前記各駆動源に供給される前記第２液体の流量を調節する複数の調節手段と、を含む。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記複数の駆動源の間における発熱量の比を算出する算出手段を更に有し、
前記複数の調節手段は、前記算出された発熱量の比に応じて、前記複数の駆動源に対してそれぞれ循環させる前記第２液体の流量をそれぞれ調節する。
【請求項７】
請求項１に記載の露光装置であって、
前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させる前の前記第２液体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源を循環した後の前記第２液体の温度を検出する第２温度検出手段とを有し、
前記第２制御系は、前記第１及び第２温度検出手段の検出結果に基づいて、前記第２液体の温度を設定する。
【請求項８】
請求項１に記載の露光装置であって、
前記第１制御系は、少なくとも前記投影光学系を制御対象としており、
第３液体の温度を前記第１、第２制御系とは独立に設定し、該温度設定した前記第３液体を前記基板ステージに対して循環させて、前記基板ステージの温度を制御する第３制御系を更に有する。
【請求項９】
請求項１に記載の露光装置であって、前記第１制御系は、前記投影光学系と前記基板ステージとの両方を制御対象とする。
【請求項１０】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
前記投影光学系と前記基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して第１液体を循環させる際の第１循環条件を設定するとともに、前記第１循環条件の下で前記第１液体を循環させて、前記物体の温度を制御する第１制御系と、
前記レチクルステージに対して第２の液体を循環させる際の第２循環条件を、前記第１循環条件とは独立して設定するとともに、前記第２循環条件の下で前記第２液体を循環させて、前記レチクルステージの温度を制御する第２制御系と、
前記物体に循環させる前の前記第１液体の第１温度と、前記物体を循環させた後の前記第１液体の第２温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、
前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の第３温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の第４温度とをそれぞれ検出する第２検出手段とを有し、
前記第１制御系は、前記第１温度と前記第２温度にそれぞれ所定の重みを与えた重み付け平均演算を行い、該重み付け平均演算で算出された温度に基づいて前記第１循環条件を設定し、
前記第２制御系は、前記第３温度と前記第４温度にそれぞれ所定の重みを与えた重み付け平均演算を行い、該重み付け平均演算で算出された温度に基づいて前記第２循環条件を設定する。
【請求項１１】
請求項１０に記載の露光装置であって、
前記第１循環条件は、前記物体に前記第１液体を循環させる前に設定される前記第１液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含み、
前記第２循環条件は、前記レチクルステージに前記第２液体を循環させる前に設定される前記第２液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含む。
【請求項１２】
請求項１０に記載の露光装置であって、
前記レチクルステージは複数の駆動源を備えており、
前記第２検出手段は、前記レチクルステージ上の複数の駆動源のうち、発熱量の最も大きな所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させる前の前記第２液体の温度を検出する第１センサと、前記所定の駆動源の近傍に設けられ、前記所定の駆動源に対して循環させた後の前記第２液体の温度を検出する第２センサと、を含む。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記温度設定した第２液体を前記複数の駆動源の各々に対して循環させる複数の分岐流路と、
前記複数の分岐流路上の、前記第２液体が前記複数の駆動源の各々に供給される前の位置に設置されるとともに、前記各駆動源に供給される前記第２液体の流量を調節する複数の調節手段と、を含む。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記複数の駆動源の間における発熱量の比を算出する算出手段を更に有し、
前記複数の調節手段は、前記算出された発熱量の比に応じて、前記複数の駆動源に対してそれぞれ循環させる前記第２液体の流量をそれぞれ調節する。
【請求項１５】
請求項１０に記載の露光装置であって、前記第１制御系は、少なくとも前記基板ステージを制御対象とし、
前記投影光学系に対して第３液体を循環させる際の第３循環条件を、前記第１及び第２制御系とは独立して設定するとともに、前記第３循環条件の下で前記第３液体を循環させて、前記投影光学系の温度を制御する第３制御系と、
前記投影光学系に循環させる前記第３液体の温度を検出する第３検出手段と、を更に有し、
前記第３制御系は、前記第３検出手段の検出結果に基づいて前記第３循環条件を設定する。
【請求項１６】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
前記レチクルステージ及び前記基板ステージは、それぞれ複数の駆動源を備え、
前記複数の駆動源及び前記投影光学系を含む複数の制御対象のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量以内の複数の制御対象を第１制御対象とするとともに、該第１制御対象に対して第１循環条件の下で第１液体を循環させて、該第１制御対象を温度制御する第１制御系と、
前記第１制御対象の中で、前記発熱量又は温度変化量の最も大きな制御対象の近傍に設けられ、前記第１液体の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記複数の駆動源及び前記投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量よりも大きいものを第２制御対象とするとともに、該第２制御対象に対して第２循環条件の下で第２液体を循環させて、該第２制御対象を温度制御する第２制御系と、
前記第２制御対象の中で、前記発熱量又は温度変化量の最も大きな制御対象の近傍に設けられ、前記第２液体の温度を検出する第２温度検出手段と、を有し、
前記第１、第２制御系はそれぞれ、前記第１、第２温度検出手段による検出結果に基づいて、前記第１、第２循環条件を設定する。
【請求項１７】
（削除）
【請求項１８】
請求項１６に記載の露光装置であって、
前記第１循環条件は、前記物体に前記第１液体を循環させる前に設定される前記第１液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含み、
前記第２循環条件は、前記レチクルステージに前記第２液体を循環させる前に設定される前記第２液体の温度、流速、流量のうちの少なくとも１つを含む。
【請求項１９】
（削除）
【請求項２０】
請求項１６に記載の露光装置であって、
前記第１制御対象は、前記投影光学系と、前記基板ステージに設けられた一部の駆動源とを含み、
前記第２制御対象は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源を含む。
【請求項２１】
請求項１６に記載の露光装置であって、
前記第２制御対象は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源と、前記基板ステージに設けられた複数の駆動源とを含み、
前記第２制御系は、前記レチクルステージに設けられた複数の駆動源の温度を管理する第１温度管理部と、
前記基板ステージに設けられた前記複数の駆動源の温度を、前記第１温度管理部とは独立して管理する第２温度管理部と、を含む。
【請求項２２】
請求項１〜３、５〜９、２０、２１の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第１制御系は、前記制御対象に循環させる前の前記第１液体の温度と、前記制御対象を循環させた後の前記第１液体の温度との平均温度に基づいて前記設定を行い、
前記第２制御系は、前記レチクルステージに循環させる前の前記第２液体の温度と、前記レチクルステージを循環させた後の前記第２液体の温度との平均温度に基づいて前記設定を行う。
【請求項２３】
請求項１〜３、５〜９、２０、２１の何れか一項に記載の露光装置であって、
前記第２制御系は、前記第２液体の温度を所定温度よりも過冷却または過加熱する第１調節器と、
前記第１調節器よりも前記レチクルステージの近傍に設置され、前記第１調節器により温度設定された前記第２液体の温度を前記所定温度に調節する第２調節器と、を含む。
【請求項２４】
請求項１〜３、５〜１６、１８、２０〜２１の何れか一項に記載の露光装置であって、前記温度制御に使用される各液体は、同一種類の液体である。
【請求項２５】
請求項１〜３、５〜１６、１８、２０〜２１の何れか一項に記載の露光装置であって、前記第１制御系と前記第２制御系との少なくとも一方は、１つの制御対象に対して前記液体を循環させる際の循環経路を複数有する。
【請求項２６】
請求項２５に記載の露光装置であって、
前記複数の循環経路をそれぞれ循環する冷媒の、前記制御対象に対する循環方向は、前記循環経路毎に互いに異なる。
【請求項２７】
レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、
前記レチクルステージ及び前記基板ステージは、それぞれ駆動源を備え、
前記複数の駆動源及び前記投影光学系のうちの何れかを制御対象とするとともに、該制御対象の駆動に伴って生じる該制御対象の温度変動を抑制するために、該制御対象に液体を循環させることにより、該制御対象を温度制御する制御系と、
前記制御対象に循環させる前の前記液体の第１温度と、前記制御対象に循環させた後の前記液体の第２温度とをそれぞれ検出する検出手段とを有し、
前記制御系は、前記第１温度と前記第２温度とに所定の重みを与えた重み付け平均演算を行い、該重み付け平均演算で算出された温度に基づいて前記制御対象に循環させる液体の温度を制御することを特徴とする。
【請求項２８】
請求項２７に記載の露光装置であって、
前記重み付け平均演算の際に付与される重みは、前記温度検出手段に各温度が測定される場所と前記制御対象との間の距離に基づいて与えられることを特徴とする。
【請求項２９】
請求項２７に記載の露光装置であって、
前記重み付け平均演算の際に付与される重みは、前記温度検出手段に各温度が測定される場所近傍の材質に基づいて与えられることを特徴とする。
【請求項３０】
請求項２７に記載の露光装置であって、
前記重み付け平均演算の際に付与される重みは、前記温度検出手段に各温度が測定される場所近傍に他の熱源が存在するか否かに基づいて与えられることを特徴とする。
【請求項３１】
請求項２７に記載の露光装置であって、
前記重み付け平均演算の際に付与される重みは、ベースライン変動が抑制されるように推定演算した結果得られる重みに基づくことを特徴とする。
【請求項３２】
デバイス製造方法であって、
請求項１、１０、１６、２７の何れか一項に記載の露光装置を用いて、前記レチクル上に形成されたパターンを前記基板上に転写する工程を含む。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
発明の開示
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、各構成機器に必要な温度制御が可能で、ベースライン変動を抑制できる露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
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ないし図１０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、第１液体の温度を設定するとともに、温度設定した第１液体を投影光学系と基板ステージとの少なくとも一方の物体に対して循環させて、物体の温度を制御する第１制御系と、第２液体の温度を第１制御系とは独立に設定し、温度設定した第２液体をレチクルステージに対して循環させて、レチクルステージの温度を制御する第２制御系とを有し、液体の温度を設定する際の温度範囲の大きさの点において、第１、第２制御系は互いに異なる設定能力を持ち、第２制御系は、前記レチクルステージの駆動に伴い発生する熱量を算出するとともに、算出した熱量に基づいて前記第２液体の温度を設定することを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、第１制御系において第１液体を循環させることで投影光学系や基板ステージを例えば１／１００℃単位で制御し、第２制御系において第２液体を循環させることでレチクルステージを例えば１／１０℃単位でそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、投影光学系やレチクルステージに要求される温度範囲に応じて第１、第２制御系を個別に設定することで、各機器に求められる精度での温度制御が可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制することができる。
また、本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、投影光学系と基板ステージとのうちの少なくとも一方の物体に対して第１液体を循環させる際の第１循環条件を設定するとともに、第１循環条
【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
件の下で第１液体を循環させて、物体の温度を制御する第１制御系と、レチクルステージに対して第２の液体を循環させる際の第２循環条件を、第１循環条件とは独立して設定するとともに、第２循環条件の下で第２の液体を循環させて、レチクルステージの温度を制御する第２制御系と、物体に循環させる前の第１液体の温度と、物体を循環させた後の第１液体の温度とをそれぞれ検出する第１検出手段と、レチクルステージに循環させる前の第２液体の温度と、レチクルステージを循環させた後の第２液体の温度とをそれぞれ検出する第２検出手段とを有し、第１制御系は、第１検出手段の検出結果に基づいて第１循環条件を設定し、第２制御系は、レクチルステージの駆動に伴って生じるレクチルステージの温度変動を抑制するために、第２検出手段の検出結果に基づいて第２循環条件を設定することを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、第１循環条件で第１液体を循環させることで投影光学系や基板ステージを例えば１／１００℃単位で制御し、第２制御系において第２液体を循環させることでレチクルステージを例えば１／１０℃単位でそれぞれ独立して制御することが可能になる。すなわち、投影光学系やレチクルステージに要求される温度範囲に応じて第１、第２制御系を個別に設定することで、各機器に求められる精度での温度制御が可能になり、温度変動に起因するベースライン変動を抑制することができる。このとき、第１、第２循環条件は、各機器に循環させる前と後とで検出した第１、第２液体の温度に基づいて設定するので、各機器を循環することで生じた第１、第２液体の温度変化に基づいて高精度な温度制御を実施できる。
そして、本発明の露光装置は、レチクルステージ上に保持されたレチクルのパターン像を、基板ステージ上に保持された基板上に投影光学系を介して投影する露光装置であって、レチクルステージ及び基板ステージは、それぞれ複数の駆動源を備え、複数の駆動源及び投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量以内のものを第１制御対象とすると共に、第１制御対象の駆動に伴って生じる第１制御対象の温度変動を抑制するために第１制御対象を温度制御する第１制御系と、複数の駆動源及び投影光学系のうち、発熱量又は温度変化量が第１所定量より大きいものを第２制御対象とすると共に、第２制御対象の駆動に伴って生じる第２制御対象の温度変動を抑制するために第２制御対象を、第１制御系とは独立して温度制御する第２制御系と、を有することを特徴とするものである。




【国際調査報告】
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