(57)【要約】      （修正有）【課題】周辺温度が変化しても構造物を構成する部材に歪みを生じない組立構造体、周辺温度が変化しても光学部材に歪みを生じず位置決め精度を高度に維持することができるステージ装置、位置決め精度を高度に維持し高い位置合わせ精度を有する露光装置を提供する。【解決手段】非金属材料で形成された第１部材（１４、１５、ＦＭ、ＷＨ）と、非金属材料で構成され光学部材が固定される第２部材（１３）と、金属材料で形成され第１部材と第２部材とを結合する結合手段とを有する組立構造体において、第１部材と第２部材と結合手段とを、熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成する。第１部材および第２部材を形成する非金属材料はセラミックス材料とし、第１部材、第２部材、および結合手段のそれぞれの熱膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非金属材料で形成された第１部材と、非金属材料で形成され前記第１部材が固定される第２部材と、金属材料で形成され前記第１部材と前記第２部材とを結合する結合手段とを有する組立構造体おいて、
前記第１部材と前記第２部材と前記結合手段とは、熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成されることを特徴とする組立構造体。
【請求項２】
前記結合手段は、ネジ部材と、前記ネジ部材と係合する係合部材とを有することを特徴とする請求項１記載の組立構造体。
【請求項３】
前記係合部材は、前記第２部材に埋設されていることを特徴とする請求項２記載の組立構造体。
【請求項４】
前記非金属材料はセラミックス材料であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の組立構造体。
【請求項５】
前記熱膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項記載の組立構造体。
【請求項６】
前記第１部材は光を反射または透過する光学部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の組立構造体。
【請求項７】
試料を保持する試料台と、前記試料台上に設けられた光学部材と、前記試料台と前記光学部材とを結合する結合手段とを有するステージ装置において、
前記試料台と前記光学部材と前記結合手段とは熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成されることを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
前記光学部材と前記試料台とは非金属材料で形成され、前記結合手段は金属材料で形成されることを特徴とする請求項７記載のステージ装置。
【請求項９】
前記光学部材と前記試料台とは少なくとも３箇所で前記結合手段により結合されていることを特徴とする請求項７または８記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記ステージ装置は、前記試料台上で試料を保持する保持部材を備え、
前記保持部材は熱膨張係数が前記試料台と略等しい非金属材料で形成されていることを特徴とする請求項８または９記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記非金属材料はセラミックス材料であることを特徴とする請求項８から１０の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記熱膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする請求項７から１１の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項１３】
前記光学部材は、計測光を用いて位置計測を行なう光学的位置計測手段から発せられた前記計測光を反射する反射面を有することを特徴とする請求項７から１２の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項１４】
前記試料台を駆動するリニアモータを有し、
前記リニアモータは、該リニアモータを冷却する冷却装置を有することを特徴とする請求項７から１３の何れか一項記載のステージ装置。
【請求項１５】
パターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージと、前記パターンが転写される基板を保持して移動可能な基板ステージとを備える露光装置において、
前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも何れか一方は請求項７から１４の何れか一項記載のステージ装置であることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記マスクステージと前記基板ステージとは、それぞれ独立に温度が制御された互いに異なる温調空間内に収められていることを特徴とする請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記マスクステージと前記基板ステージとのそれぞれを収める前記温調空間の少なくとも一方はダウンフローにより温調され、かつ前記温調空間と異なる外部空間より高い気圧が維持されていることを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
【請求項１８】
パターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージの位置を計測するマスクステージ位置計測手段と、前記パターンが転写される基板を保持して移動可能な基板ステージの位置を計測する基板ステージ位置計測手段とを有し、前記パターンを前記基板上に露光する露光装置において、
前記マスクステージ位置計測手段と、前記基板ステージ位置計測手段との少なくとも何れか一方は請求項７記載の組立構造体を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
前記マスクステージ位置計測手段と前記基板ステージ位置計測手段とはレーザー干渉計であることを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、組立構造体、ステージ装置、露光装置に関し、特に半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程に用いて好適な組立構造体、マスクまたは基板を保持して移動するステージ装置、露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子は、マスクまたはレチクル（以下レチクルと称する）に紫外光を照射して、レチクル上に形成されたパターンをレジスト（感光剤）が塗布された半導体ウェハまたはガラスの基板（以下ウェハと称する）上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造され、このフォトリソグラフィ工程には露光装置が用いられる。
【０００３】
該露光装置はパターンを有するレチクルを載置して２次元移動するレチクルステージと、パターンが転写されるウェハを載置して２次元移動するウェハステージ（以下、適宜ウェハステージとレチクルステージを総称してステージという）とを有しており、ウェハステージおよびレチクルステージの位置はそれぞれレーザー干渉計によって計測される。露光装置はレーザー干渉計で計測されたレチクルステージおよびウェハステージの位置に基づいてウェハステージとレチクルステージとの位置合わせ、つまりはウェハとレチクルとの位置合わせを行い、ウェハステージを逐次移動させながらウェハ上の所定のショット領域にレチクルのパターンを転写していく。露光装置の種類としては、転写すべきレチクルのパターン全体を露光光で一括照射してウェハ上に所定のパターンを露光・転写する一括型露光装置と、レチクルのパターンの一部を露光光で照射しつつレチクルとウェハとを同期走査させて所定のパターンの全体を露光・転写する走査型露光装置とがあるが、いずれのタイプの露光装置であってもレーザー干渉計によるレチクルステージおよびウェハステージの位置計測結果に基づいて露光が行なわれるのは同様である。
【０００４】
ウェハステージは、基準面上を移動可能な可動部と、可動部上に支持されウェハを吸着保持する試料台とから概略構成される。可動部は基準面を有する定盤上に摺動自在に支持され、ＸリニアモータとＹリニアモータとにより基準面上をＸＹ方向に自由に移動することができる。試料台はＺ方向移動可能に可動部上に支持され、転写されるレチクルパターン像に対してウェハ面を正確に位置合わせすることができる。試料台にはレーザー干渉計のＸ計測ビームを反射するＸ移動鏡と、Ｙ計測ビームを反射するＹ移動鏡、および基準マークが形成された基準板とが固定されるとともに、ウェハを保持するためのウェハホルダが固定されている。
【０００５】
上記の通り、試料台はレーザー干渉計による位置計測の対象である移動鏡と位置決めすべき対象であるウェハとを保持している。したがって試料台に保持されたウェハを移動鏡の位置計測値に基づいて目標位置に正確に位置決めするためには、試料台上に保持されたウェハと移動鏡との相対的な位置関係が、露光処理中、安定的に維持されなければならない。そのため試料台と移動鏡とには熱的、機械的な安定性が要求される。このような要求を満たすために、試料台の材料として熱膨張率が低く剛性の高い、非金属材料であるセラミックスが用いられることが多い。一方、移動鏡は試料台上に固定して使用されるため、移動鏡と試料台との熱膨張率が互いに異なる場合、周辺温度が変化すると温度の変化に対するそれぞれの膨張量が異なると互いに応力を発生し変形する、いわゆるバイメタル現象が発生して互いに歪を与えてしまう。そのため移動鏡は、試料台と同様の熱的安定性を有するとともに試料台と同一の熱膨張率を有する非金属材料で形成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、試料台および移動鏡そのものの変形だけでなく、試料台上の移動鏡の位置がウェハ処理中に変動するとその変動分はウェハの位置計測誤差となるため、移動鏡は試料台に対して動かないように試料台上に固定されている。たとえば、移動鏡と試料台とはネジ締結によって固定される（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。ここで締結に用いられるネジは鉄系金属製、たとえばステンレス製の汎用品が用いられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０８−１１５３３２号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−４７９１４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技術には次のような問題があった。すなわち、ステージ周辺の温度が変化すると、移動鏡と試料台とを締結しているネジも伸縮する。この場合、ステンレス製のネジの伸縮量はセラミックス製の被締結物である移動鏡および試料台よりも大きいため、ネジによる締結力（軸力）が変化する。たとえば、締結時の温度よりも周囲温度が下がった場合には締結力は大きくなり、周囲温度が上がった場合には締結力が小さくなる。このような締結力の変化は移動鏡と試料台との間の応力状態を変化させ、それによって移動鏡と試料台とに歪を生じてしまう。このようにして発生した移動鏡と試料台との歪量は周辺の温度変化に応じて変わるため、歪量を数値化して管理、補正することも非常に困難である。
【００１０】
試料台および移動鏡が歪むと、レーザー干渉計によるウェハステージの位置計測結果が誤差を含むことになり、ウェハ上に露光されるショット領域の配列が不規則になるとともに、レチクルとウェハとの位置合わせも正確に行なうことが出来なくなる。特に、近年の半導体素子の高集積化に伴って露光装置にはより高い露光精度、特にステージにはより高い位置決め精度が要求されており、試料台および移動鏡の歪みによる位置決め精度の低下は重大な問題となる。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、周辺温度が変化しても構造物を構成する部材に歪みを生じない組立構造体を提供することを第１の目的とする。また、周辺温度が変化しても光学部材および試料台に歪みを生じず、位置決め精度を高度に維持することができるステージ装置を提供することを第２の目的とする。更に、位置決め精度を高度に維持し、高い位置合わせ精度を有する露光装置を提供することを第３の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明は、本発明の実施の形態を示した図１ないし図６に対応付けした以下の構成を有している。本発明の組立構造体は、非金属材料で形成された第１部材（１４、１５、ＦＭ、ＷＨ）と、非金属材料で形成され第１部材が固定される第２部材（１３）と、金属材料で形成され第１部材と第２部材とを結合する結合手段（１７、１８、１９）とを有する組立構造体において、第１部材と第２部材と結合手段とは、熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成されることを特徴とするものである。結合手段は、ネジ部材（１７、１８）と、ネジ部材と係合する係合部材（１９）とを有するものとすることができ、係合部材は、第２部材に埋設されるように構成してもよい。ここで、本発明に係る組立構造体の第１部材および第２部材を形成する非金属材料はセラミックス材料とすることが好ましく、第１部材、第２部材、および結合手段のそれぞれの熱膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。また、第１部材は光を反射または透過する光学部材とすることができる。
【００１３】
本発明のステージ装置は、試料（Ｒ、Ｗ）を保持する試料台（１３、ＲＳ）と、反射面を有し試料台上に設けられた光学部材（４、１４、１５、ＦＭ）と、試料台と光学部材とを結合する結合手段（１７、１８、１９）とを有するステージ装置において、試料台と光学部材と結合手段とは熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成されることを特徴とするものである。ここで、光学部材と試料台とは非金属材料で形成され、前記結合手段は金属材料で形成されるようにすることができる。また、光学部材と試料台とは少なくとも３箇所で結合手段により結合されているのが望ましい。また、本発明のステージ装置は、試料台上で試料を保持する保持部材（ＷＨ）を備え、保持部材は熱膨張係数が試料台と略等しい非金属材料で形成されているものとすることができる。
【００１４】
本発明のステージ装置の有する光学部材、試料台、保持部材に用いられる非金属材料はセラミックス材料であることが望ましく、光学部材、試料台、結合手段、保持部材のそれぞれの熱膨張係数は、３ｐｐｍ／℃以下であることが望ましい。ここで、光学部材の反射面は、計測光を用いて位置計測を行なう光学的位置計測手段（３、２１、２９）から発せられた計測光を反射するものである。
【００１５】
また、本発明のステージ装置は、試料台を駆動するリニアモータ（１０、１１）を有し、リニアモータは、該リニアモータを冷却する冷却装置を有するものとすることが望ましい。
【００１６】
本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を保持して移動可能なマスクステージ（ＲＳ）と、パターンが転写される基板（Ｗ）を保持して移動可能な基板ステージ（ＷＳ）とを備える露光装置において、マスクステージと基板ステージとの少なくとも何れか一方は本発明に係るステージ装置であることを特徴とするものである。この場合において、マスクステージと基板ステージとは、それぞれ独立に温度が制御された互いに異なる温調空間（２６）内に収められているものとすることができる。ここで、マスクステージと基板ステージとのそれぞれを収める温調空間の少なくとも一方はダウンフローにより温調され、かつ温調空間と異なる外部空間より高い気圧が維持されていることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の露光装置は、パターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージの位置を計測するマスクステージ位置計測手段（３）と、パターンが転写される基板を保持して移動可能な基板ステージの位置を計測する基板ステージ位置計測手段（２１）とを有し、パターンを基板上に露光する露光装置において、マスクステージ位置計測手段と、基板ステージ位置計測手段との少なくとも何れか一方は本発明の組立構造体を含むことを特徴とするものである。この場合において、マスクステージ位置計測手段と基板ステージ位置計測手段とはレーザー干渉計であることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は一実施例に係る露光装置の概略を示した図である。本実施例に係る露光装置は、露光光を照射しレチクルＲを照明する照明系ＩＵと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳと、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷ上に投影する投影光学系ＰＬと、パターンが投影されるウェハＷを保持して移動するウェハステージＷＳとから概略構成された走査型露光装置である。なお、図１紙面に直交し紙面奥側へ向かう方向を＋Ｙ方向とし、Ｙ方向に直交し紙面と平行に紙面右側へ向かう方向を＋Ｘ方向とし、Ｘ方向とＹ方向とのいずれにも直交し紙面上側へ向かう方向を＋Ｚ方向と定義する。またそれぞれの軸を中心に回転する方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向と定め、以降の説明を進めることにする。
【００１９】
照明系ＩＵは不図示の光源から発せられた露光に用いられる露光光を所定の形状、たとえば矩形に整形してパターンが形成されたレチクルＲの所定領域を均一な照度で照射する。露光光としては紫外域のｇ線（波長４３６ｎｍ）やｉ線（波長３６５ｎｍ）を用いることができるが、近年の加工寸法の微細化により、更に短波長のＫｒＦエキシマレーザー光（波長２４８ｎｍ）や、ＡｒＦエキシマレーザー光（波長１９３ｎｍ）が広く用いられている。
【００２０】
レチクル（試料）Ｒには転写すべきパターンが形成されており、レチクルステージ（第２部材、試料台）ＲＳ上に吸着保持されている。レチクルステージＲＳは、第２コラム１上に設けられたレチクル定盤２上を、レチクルＲを保持して移動可能である。本実施例に係る走査型露光装置においてはＹ方向を走査方向とするため、レチクルステージＲＳは走査方向であるＹ方向に大ストロークで走査移動可能であるとともにＸ方向にも微動可能である。また、スループット（処理能力）向上の要請によりレチクルステージＲＳは高速走査を行なうため、レチクルステージＲＳは非接触のエアベアリング（不図示）によりレチクル定盤２に支持され、リニアモータ（不図示）によって非接触で駆動される。レチクルステージＲＳはＸ移動鏡（第１部材、光学部材）４とＹ移動鏡（不図示）とを備え、該Ｘ移動鏡およびＹ移動鏡は、光学的にレチクルステージＲＳの位置を計測するレチクル干渉計３（後述）の計測光を反射する。Ｘ移動鏡４は走査方向（Ｙ方向）に延在する長尺のミラーであり、レチクルステージＲＳのＸ方向端部に固定されている。また、Ｙ移動鏡はコーナーキューブで構成され、レチクルステージＲＳのＹ方向端部に固定されている。
【００２１】
レチクルステージＲＳの位置は光学的位置計測手段（マスクステージ位置計測手段）であるレチクル干渉計３によって計測される。レチクル干渉計３はレチクルステージＲＳ上に設けられたＸ移動鏡４およびＹ移動鏡（不図示）に向かって計測光を照射し、移動鏡からの反射光と基準面からの反射光とを干渉させてビート信号を生成して、これを電気信号として検出することによってレチクルステージＲＳの位置を計測する。レチクル干渉計３は、レチクルステージＲＳのＸ方向位置を計測するＲＸ軸と、レチクルステージＲＳのＹ方向位置を計測するＲＹＬ軸、ＲＹＲ軸との３軸の計測軸を有し、それぞれ０．５ｎｍ程度の分解能でレチクルステージ位置を計測する。なお、図１では作図の都合上、ＲＸ軸のみ示している。
【００２２】
レチクル干渉計３のＲＸ軸、ＲＹＬ軸、ＲＹＲ軸で計測されたそれぞれの計測値はステージ制御系５に送られ、レチクルステージＲＳのＸ方向、Ｙ方向およびθＺ方向の位置情報、あるいは速度情報に変換される。ステージ制御系５はレチクルステージ位置情報または速度情報を主制御系ＭＰに送る。主制御系ＭＰは送られてきたレチクルステージ位置情報あるいは速度情報に基づいてレチクルステージＲＳの駆動に関する指令をステージ制御系５に出し、ステージ制御系５は当該指令に基づいてレチクルステージＲＳを制御する。
【００２３】
レチクルステージＲＳに保持されたレチクルＲにはパターンが形成されており、該パターンは、投影光学系ＰＬによって所定の倍率でウェハＷ上に反転投影される。投影光学系ＰＬは第１コラム６上にフランジ部７によって支持され、Ｚ軸方向に平行で照明系光軸と連続する光軸ＡＸを有する。投影光学系ＰＬの投影倍率としては１／４倍、１／５倍等の縮小倍率のほか、等倍とすることもできる。ウェハＷ上に投影されたレチクルパターン像はウェハＷ上に結像し、レジスト（感光剤）を反応させてウェハＷ上にレジストパターンを形成する。
【００２４】
ウェハステージＷＳはウェハＷを保持してウェハ定盤８上を移動可能であり、第１コラム６の下方に設けられたウェハ定盤８上に不図示のエアベアリングを介して非接触で支持されている。ウェハステージＷＳはレチクルステージＲＳと同様にリニアモータ１０、１１により非接触で駆動される。
【００２５】
ウェハステージＷＳについて、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２はウェハステージＷＳの詳細を示す斜視図である。ウェハステージＷＳはウェハ定盤８上を２次元移動可能な可動部１２と、可動部１２に支持される試料台（第２部材）１３とから概略構成され、可動部１２はリニアモータ１０，１１によって非接触で駆動される。試料台１３は可動部１２上に不図示のＺＴ駆動部により支持されており、ウェハホルダ（第１部材）ＷＨを介してウェハ（試料）Ｗを吸着保持する。また、試料台１３にはウェハ干渉計２１（後述）のＸ計測ビームを反射するＸ移動鏡（第１部材、光学部材）１４と、Ｙ計測ビームを反射するＹ移動鏡（第１部材、光学部材）１５、および基準マークが形成された基準板（第１部材、光学部材）ＦＭとが固定されている。可動部１２はＸリニアモータ１０の可動子１０ａと連結されるとともに不図示のエアベアリングを介してウェハ定盤８上に摺動自在に支持されている。Ｘリニアモータ１０の固定子１０ｂの両端にはＹリニアモータ１１の可動子１１ａが固定されている。Ｙリニアモータ可動子１１ａがＹ方向に駆動されることによりＸリニアモータの固定子１０ｂおよび可動部１２がＹ方向に駆動され、Ｘリニアモータ１０の可動子１０ａがＸ方向に駆動されることにより可動部１２がＸ方向に駆動される。したがって、Ｘリニアモータ１０およびＹリニアモータ１１により、可動部１２および試料台１３はウェハ定盤８上をＸＹ方向に自由に移動することができる。Ｙリニアモータ１１の固定子１１ｂはベースフレーム１６（図２には不図示、図１参照）上に支持されており、可動部の移動によって発生するＸ方向およびＹ方向の反力を、ベースフレーム１６を経由して床ＦＬ（図２には不図示、図１参照）に逃がしている。また、試料台１３は、可動部１２上の３カ所で試料台１３を支持する不図示のＺＴ駆動部によりＺ方向およびＸ軸周り（θＸ方向）、Ｙ軸周り（θＹ方向）にも移動することができる構成となっている。
【００２６】
Ｘ方向およびＹ方向の駆動に用いられるリニアモータ１０，１１は、通電により磁界を発生するコイルユニットと、一定の磁界を常時発生している磁石ユニットとから構成されている。リニアモータの形式としてはコイルユニットが可動子となるムービングコイル型（ＭＣ型）リニアモータと磁石ユニットが可動子となるムービングマグネット型（ＭＭ型）リニアモータとの２種類があるが、コイルユニットは駆動に際して通電され熱を発生するので、試料台１３の熱変形を防止するためには試料台１３に近接する可動部１２に固定される可動子１０ａは発熱のない磁石ユニットとすることが望ましい。したがって本実施例においては、Ｘリニアモータ１０およびＹリニアモータ１１にムービングマグネット型リニアモータを用いている。また、より積極的にコイルユニットの発熱による影響を除去するため、各リニアモータは温度制御された冷媒をそれぞれのコイルユニットに供給することにより冷却をおこなう冷却装置（不図示）を有している。
【００２７】
ここで、試料台１３および移動鏡１４，１５の構成について更に詳細に説明する。図３は試料台１３の斜視図である。Ｘ移動鏡１４は３本のネジ（ネジ部材）１７によって反射面と垂直な方向（Ｘ方向）から試料台側面に固定されている。図示していないがＹ移動鏡１５もＸ移動鏡１４と同様に３本のネジ１７によって反射面と垂直な方向から試料台側面に固定されている。また、試料台上には、試料たるウェハＷを吸着保持するウェハホルダＷＨが載置されている。ウェハホルダＷＨは試料台１３上に吸着により保持されているが、ネジにより締結しても構わない。また、試料台１３上にはウェハアライメントおよびレチクルアライメントの基準となる基準マークが形成された基準板ＦＭがネジ１８により固設されている。
【００２８】
図４は試料台１３と移動鏡１４，１５との締結部の断面を示した図である。試料台１３は軽量化のため中抜きの構造がとられており、移動鏡を固定するネジ１７に対応する部分にネジ１７と螺合するブッシュ（係合部材）１９（詳細は後述）が埋め込まれている。そして、試料台１３と移動鏡１４，１５とは、ネジ１７の片当たりを防止する球面座金２０を介してネジ１７により締結されている。
【００２９】
試料台１３および移動鏡１４，１５はいずれも同一のセラミックス材料であるサイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）によって構成されている。サイアロンは窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミックス材料であり、熱膨張係数がステンレスの１／４と小さく（約２〜３ｐｐｍ／Ｋ）、機械的強度も高く（例えばヤング率は約３００ＧＰａでステンレスの約１．５倍）、更に比重も約３と軽いため、軽量かつ高剛性であり熱変形が小さいことが必要とされる試料台１３および移動鏡１４，１５を構成するのに適している。
【００３０】
また、本実施形態においては試料台１３と移動鏡１４，１５とを結合する結合手段として、低膨張合金であるインバー製のネジ１７を用いている。インバーは主に鉄とニッケルとから構成されその他にマンガンや炭素等の元素を含む低熱膨張性の合金であり、熱膨張係数が１〜２ｐｐｍ／Ｋと非常に小さい。なお、試料台１３はセラミックス材料（サイアロン）で構成されているため、試料台１３に直接雌ネジを形成することは困難である。そこで、試料台１３側のネジ締結部には金属製のブッシュ１９が埋め込まれており、該ブッシュ１９にネジ１７に対応した雌ネジが形成されている。このブッシュ１９もネジ１７と同じインバーで構成されている。更にネジ１７と移動鏡との間に介在する球面座金２０もインバーで構成されている。
【００３１】
上記の通り試料台１３および移動鏡１４，１５を同じセラミックス材料であるサイアロンで構成することにより、試料台１３周辺の温度が変化しても両者の熱伸縮量は等しく、バイメタル現象による変形は生じない。更に、両者の締結に熱膨張係数が略等しい低膨張合金であるインバー製のネジ１７を用いることにより、周囲温度の変化による軸力変化を低減し試料台１３および移動鏡１４、１５の歪みを抑制している。すなわち、ネジ締結による軸力の変化は締結物と被締結物との熱膨張係数の差で生じるため、現実に軸力変化に影響するのは移動鏡１４，１５および試料台１３とネジ１７との熱膨張係数の差である。本実施例においては試料台１３、移動鏡１４，１５、およびネジ１７を熱膨張係数が３ｐｐｍ／℃以下のサイアロンおよびインバーで構成したことにより、熱膨張係数の差は１ｐｐｍ／Ｋ程度となり移動鏡１４、１５および試料台１３に生ずる軸力変化による歪みを実質上問題のない程度に抑えることができる。
【００３２】
また、試料台１３上に吸着により固定されているウェハホルダＷＨも試料台１３と略等しい熱膨張係数を有する材料で構成するのが望ましい。これによりウェハステージＷＳ周辺の温度が変化した場合であっても試料台１３とウェハホルダＷＨとの熱伸縮の量に大差はなく、互いに歪みを生じることはない。ウェハホルダＷＨをネジにより試料台１３に固定する場合には、移動鏡１４を固定するネジ１７と同様にインバー製のネジを用いることにより、試料台１３およびウェハホルダＷＨの歪みを抑えることができる。
【００３３】
更に、試料台１３上に設けられている基準板ＦＭの材質も試料台１３と略等しい熱膨張係数を有する材料、例えばゼロデュアで構成し、基準板ＦＭを試料台１３上に固定するネジ１７も試料台１３および基準板ＦＭの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を有する材料、例えばインバーで構成されている。これによりウェハステージＷＳ周辺の温度が変化した場合であっても試料台１３および基準板ＦＭに歪みを生じることはなく、またネジ１７の軸力が変化して基準板ＦＭが歪み、基準板ＦＭの試料台１３に対する位置ずれや、基準板ＦＭ表面のうねりを生じることもない。
【００３４】
図１に戻って本体構成の説明を続ける。光学的位置計測手段（基板ステージ位置計測手段）であるウェハ干渉計２１は、試料台１３上に設けられた移動鏡１４，１５に計測光を照射し、移動鏡１４，１５からの反射光と投影光学系ＰＬに固設された固定鏡２２からの反射光とを干渉させてビート信号を生成し、これを電気信号として検出することによってウェハステージＷＳの位置を計測する。ウェハ干渉計２１は、ウェハステージのＸ方向位置を計測するＷＸＢ軸とＷＸＭ軸とＷＸＦ軸との３軸と、Ｙ方向位置を計測するＷＹＬ軸とＷＹＲ軸との２軸とを有しており、ウェハステージＷＳの位置は計５軸の計測軸により計測される。それぞれの計測軸は、０．５ｎｍ程度の分解能で常時ウェハステージ位置を計測する。なお、作図の都合上、図１にはウェハ干渉計２１のうちＸ方向計測用のうちの１軸のみを代表的に示している。
【００３５】
ウェハ干渉計２１の各軸で計測された計測値はステージ制御系５に送られ、ウェハステージのＸ方向、Ｙ方向、θＺ方向の位置情報、あるいは速度情報に変換される。ステージ制御系５はウェハステージ位置情報または速度情報を主制御系ＭＰに送る。主制御系ＭＰは送られてきたウェハステージ位置情報あるいは速度情報に基づいてウェハステージＷＳの駆動に関する指令をステージ制御系５に出し、ステージ制御系５は当該指令に基づいてウェハステージＷＳを制御する。
【００３６】
ウェハステージＷＳを支持するウェハ定盤８はエアマウント２３を介してベースフレーム１６上に支持されている。エアマウント２３はベースフレーム１６上に３つ設けられ、同一直線上にない３箇所でウェハ定盤８を支持する（図１には装置前方に配置された２つのエアマウント２３のみが示されている）。これにより床振動を遮断し、床振動がウェハステージＷＳに伝わって位置決め精度および露光精度を悪化させるのを防ぐことができる。また、ウェハ定盤８はエアマウント２３と並列に設けられた３つのＶＣＭ（ボイスコイルモータ）２４により所定の位置に位置決めされ、ＶＣＭ２４はウェハ定盤８と第１コラム６との相対位置関係、ひいてはウェハ定盤８と投影光学系ＰＬとの相対位置関係が最適となるように制御されている。ＶＣＭ２４によるウェハ定盤８の位置決め制御はステージ制御系５が行なう。
【００３７】
ベースフレーム１６はまた、少なくとも３つのエアマウント２５を介して第１コラム６を支持する（図１には装置前方に配置された２つのエアマウント２５のみが示されている）。これにより床振動が投影レンズＰＬおよびレチクルステージＲＳに伝わって位置決め精度および露光精度を悪化させるのを防ぐことができる。第１コラム６はエアマウント２５と並列に設けられた不図示のＶＣＭにより所定の位置に位置決め制御されている。ＶＣＭによる第１コラム６の位置決め制御もウェハ定盤８の位置決め制御と同様にステージ制御系５が行ない、これにより装置全体の姿勢が適正に保たれる。
【００３８】
ウェハステージＷＳとウェハ定盤８とは第１コラム６とベースフレーム１６とで囲まれたウェハステージ空間（温調空間）２６に収納されている。ウェハステージ空間２６には空調装置２７によって温調された空気が第１コラム下面に設けられた吹き出し口２８よりダウンフローで供給され、ウェハステージ駆動範囲内における温度ムラの発生を抑制している。これによりウェハステージＷＳ周りの温度変化により試料台１３および移動鏡１４，１５に歪みを生じるのを抑えるとともに、干渉計光路の空気揺らぎを抑え、ウェハ干渉計２１による計測精度の維持を図っている。また、空調装置２７はウェハステージ空間内をウェハステージ空間外よりも高い気圧に維持しているため、ウェハステージ空間外の温度の異なる空気や異物がウェハステージ空間内に侵入することがない。更に、空調装置は集塵フィルターおよびケミカルフィルター（いずれも不図示）を有し、供給する空気からパーティクルおよび光学部品のくもりの原因となる有機物を除去している。
【００３９】
ウェハステージ空間２６内の投影光学系ＰＬ周辺にはウェハＷ上に形成されたウェハアライメントマークの位置をオフアクシスで検出するウェハアライメント系（不図示）と、試料台１３のＺ方向位置を複数の計測点で検出する多点オートフォーカス系２９とが設けられている。ウェハアライメント系は、予め投影光学系光軸ＡＸ中心に対する位置が求められている指標とウェハアライメントマークとを光電変換素子（たとえばＣＣＤカメラ）によって検出し、指標の信号とウェハアライメントマークの信号との相対的な位置ずれを計測するものである。これにより投影光学系ＰＬに対するウェハステージＷＳ又はウェハＷのＸＹ平面上の位置を計測することができ、ウェハＷ上の所定の露光領域に正確にパターンを露光することができる。また、多点オートフォーカス系２９は、スリット状に整形された複数の計測光を投影光学系光軸ＡＸに対して斜めからウェハ面上に向かって照射する送光系２９ａと、ウェハ面上で反射した当該計測光を受光する受光系２９ｂとからなり、ウェハ面上で反射した計測光の位置ずれを受光系２９ｂで検出することによってウェハ面のＺ方向位置を計測する光学的位置計測手段である。複数の計測光はそれぞれ独立の計測点をウェハ面上に形成し、投影光学系ＰＬが照射する露光領域に応じて配列されている。この複数の計測点の中から適当な計測点を少なくとも３箇所選択することにより、Ｚ方向位置に加えて傾斜量（θＸ方向およびθＹ方向）も計測することができる。これにより投影光学系ＰＬの像面位置および傾斜に対するウェハ面のＺ方向位置および傾斜量を計測することができる。多点オートフォーカス系２９の複数の計測点のそれぞれは、試料台１３上に設けられた基準板ＦＭを基準平面としてキャリブレーションされており、各計測点における計測値の基準点（ゼロ点）は基準板ＦＭと平行な平面を形成する。
【００４０】
主制御系ＭＰは、アライメント制御系（不図示）、およびステージ制御系５を介して送られてくるウェハアライメント系によるウェハアライメントマーク位置検出結果、および多点オートフォーカス系２９によるウェハ面のＺ方向位置および傾斜量の計測結果に基づいて、ウェハステージＷＳおよびレチクルステージＲＳの制御をステージ制御系５に指示する。また、主制御系ＭＰは、上記したステージ制御系５およびアライメント制御系のほか、露光装置を構成するその他の制御系、例えばレチクル搬送制御系やウェハ搬送制御系、露光制御系等を統括して制御する。
【００４１】
以上説明してきた装置構成のうち、ベースフレーム１６と第１コラム６と第２コラム１と照明系ＩＵとで概略構成される露光装置本体は、内部空間が温調された本体チャンバ３０内に収納される。本体チャンバ３０は前述したウェハステージ空間２６を温調する空調装置２７とは別の空調装置（不図示）によって独立に内部空間を空調し、露光装置が設置されるクリーンルーム内の環境変化による影響を排除している。
【００４２】
次に、上記した本実施形態の露光装置の露光動作について説明する。
まず、レチクルＲがレチクルローダ（不図示）によりレチクルステージＲＳ上に載置される。レチクルステージＲＳがレチクルＲを吸着保持すると主制御系ＭＰはレチクルアライメントおよびベースライン計測を実行する。
【００４３】
レチクルアライメントはウェハステージＷＳ上に設けられた基準板ＦＭ上の基準マークとレチクルＲに設けられたレチクルアライメントマークとの相対的な位置ずれを検出することにより行なう。したがって主制御系ＭＰは、ステージ制御系５を介してウェハ干渉計２１の計測値に基づいてリニアモータ１０，１１を制御し、オートフォーカス系２９の計測値に基づいてＺＴ駆動部を制御して、基準板ＦＭ上の所定の基準マークが所定のレチクルアライメント位置にくるようにウェハステージＷＳを位置決めするとともにレチクルステージＲＳを所定の位置に位置決めする。位置決め終了後、主制御系ＭＰはアライメント制御系に指令を出し、レチクルアライメントマークと基準マークとをレチクルアライメント系（不図示）により同時に観察させて、両者の相対的な位置ずれを算出する。主制御系ＭＰは、算出されたレチクルアライメントマークの位置ずれ量と、ウェハ干渉計２１によるウェハステージＷＳの位置計測結果と、ウェハステージＷＳ上における基準マーク位置（マークレイアウトにより既知）とからレチクル中心の位置を算出する。
【００４４】
ベースライン計測は、基準板ＦＭ上の別の基準マーク（ベースライン計測用基準マーク）を用いて、ウェハアライメント系の計測中心位置とレチクル中心位置との相対位置関係を計測するものである。そのために主制御系ＭＰは、ステージ制御系５を介してベースライン計測用基準マークが所定のベースライン計測位置に位置するようにウェハステージＷＳを位置決めした後、アライメント制御系を介してウェハアライメント系により基準マーク位置を計測し、その計測結果とウェハステージＷＳの位置とからウェハアライメント系の計測中心位置を算出する。ウェハアライメント系の計測中心位置が計測されると、主制御系ＭＰは先のレチクルアライメントによって算出されたレチクル中心位置との相対関係を算出し、レチクル中心に対するウェハアライメント系の計測中心の位置、すなわちベースラインを求める。なお、基準板ＦＭ上の各基準マークをレチクルアライメント系とウェハアライメント系との相対位置関係に合わせて配置し、レチクルアライメント系とウェハアライメント系とがそれぞれの基準マークを同時に観察できるようにすることにより、レチクルアライメントマークとウェハアライメントマークとを同時に検出する、いわゆる同時ベースライン計測を行なうことができる。
【００４５】
レチクルアライメントおよびベースライン計測の終了後、ウェハＷがウェハステージＷＳ上に搬送され、ウェハホルダＷＨ上に吸着保持される。ウェハＷには先の工程で形成された複数のパターン領域がマトリックス状に配列されている。半導体素子の製造においては、先に形成されたパターンに対して次に形成すべきパターンを精密に重ね合わせる必要があるので、露光に先だってウェハ上に既に形成されている各々のパターン領域の位置を精密に計測する必要がある。そこで、ウェハアライメント系によりウェハＷ上に形成されている各パターン領域内のウェハアライメントマークを計測し、この計測結果よりウェハＷ上の各パターン領域の位置を求める（ウェハアライメント）。そして、この検出結果に基づいて主制御系ＭＰはウェハＷ上の各パターン領域に対する目標露光座標を算出する。なお、未処理のウェハＷを最初に露光処理する場合にはパターン領域が未形成であるため、ウェハアライメントを行なう必要はないことは言うまでもない。
【００４６】
ステージ制御系５は、レチクルアライメントおよびウェハアライメントの計測結果に基づいて主制御系ＭＰにより算出され指令された目標露光座標に従い、ウェハ干渉計２１およびレチクル干渉計３の計測値に基づいてウェハステージＷＳおよびレチクルステージＲＳを走査開始位置に位置決めする。そしてステージ制御系５は、多点オートフォーカス系２９の計測値に基づいてウェハ面を投影光学系ＰＬの像面に合致させて、ウェハステージＷＳとレチクルステージＲＳとの同期走査を開始させる。走査開始後ウェハステージ位置とレチクルステージ位置との同期が完了し、相対位置ずれが許容値以下となった後、照明系ＩＵによるレチクルパターンの照射が開始されレチクルパターンがウェハＷ上に転写露光される。ウェハステージＷＳとレチクルステージＲＳとの走査速度の比は投影光学系ＰＬの倍率に応じて決定され、例えば投影光学系倍率が１／４倍の縮小倍率であった場合、ウェハステージＷＳとレチクルステージＲＳとの走査速度比は１：４となる。このようにして１ショットの走査露光が終了すると、ウェハＷ上の次の被露光領域が走査開始位置に来るようにウェハ干渉計２１の計測値に基づいてウェハステージＷＳを順次ステップ移動し、同様の手順で走査露光を行なっていく。そして、ウェハＷ上の全ての被露光領域の露光が終了するとウェハＷを交換し、新たなウェハＷに対して上述したウェハアライメントから走査露光までのシーケンスを繰り返し行なう。
【００４７】
本実施の形態の露光装置によれば、試料台１３と移動鏡１４、１５とは同じ材質でありかつ熱膨張係数の小さいサイアロンで構成され、試料台１３と移動鏡１４、１５とを締結するネジ１７は熱膨張係数がサイアロンと略等しいインバーによって構成されているため、周囲温度が変化した場合であっても熱伸縮量が互いにほぼ同等なので試料台１３および移動鏡１４，１５に歪みが発生することはない。したがってウェハ干渉計２１で計測したウェハステージＷＳの位置やウェハアライメント系による計測結果、ベースライン計測結果に試料台１３および移動鏡１４，１５の歪みに起因する誤差が含まれることはなく、高精度な計測を行なうことができ、高精度な位置決め精度やパターン領域の配列精度、および重ね合わせ精度を達成することができる。また、試料台１３上に設けられた基準板ＦＭも試料台１３と略等しい熱膨張係数を有する材料で形成され、インバー製のネジ１８で固定されているので、周囲温度が変化した場合であっても熱伸縮に起因する位置ずれ、うねり等を抑制することができ、レチクルアライメント精度やベースライン計測精度を損なうことはなく、多点オートフォーカス系２９のキャリブレーション結果に誤差を生じることもない。また、ウェハステージ空間２６は空調装置２７により最適に温調されており、ウェハステージＷＳの位置による温度ムラが最小限に抑えられているので、熱伸縮量そのものを最小限に抑えることができ、同時にウェハ干渉計２１の空気揺らぎを抑制することができるので、高精度な位置決め精度および配列精度を維持することができる。
【００４８】
次に本発明に係る第２の実施例について説明する。なお、第１の実施例と同等の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
図５は第２の実施例に係る試料台１３の斜視図であり、図６は試料台１３と移動鏡１４、１５との締結部分の断面図である。第２の実施例においては、試料台１３と移動鏡１４、１５とは移動鏡固定部材（第１部材）３１によって締結される。移動鏡固定部材３１は互いに直交する２つの面を有し、一方の面は移動鏡と接合され、一方の面は試料台１３と当接して試料台１３に締結される。本実施例において移動鏡固定部材３１と移動鏡１４，１５とは接着により接合されている。一方、移動鏡固定部材３１と試料台１３とは＋Ｚ方向から結合部材としてのネジ３２によって締結されている。また、移動鏡固定部材３１は試料台１３および移動鏡１４，１５の材料と同一のセラミックス材料であるサイアロンによって構成されている。更に、本実施例においては、試料台と移動鏡固定部材とを結合するネジ３２、ワッシャ３３およびブッシュ３４はインバー製のものを使用している。
【００４９】
本実施例において、試料台１３と移動鏡１４、１５と移動鏡固定部材３１とはすべて同一部材であるサイアロンで構成されているため、周囲温度の変化によって試料台１３と移動鏡固定部材３１との間、および移動鏡１４、１５と移動鏡固定部材３１との間にいわゆるバイメタル現象による歪みが発生するのを抑えることができる。またサイアロンは熱膨張係数が金属材料、たとえばステンレスの約１／４と小さいため、周囲温度の変化による熱伸縮そのものが小さく、熱変形を生じにくい。更に移動鏡固定部材３１を移動鏡１４、１５に固定するネジ３２およびブッシュ３４を熱膨張係数がサイアロンと同程度であるインバーで構成しているため、周囲温度の変化によってネジ３２が伸縮しても軸力（締結力）は変化せず、試料台１３および移動鏡１４、１５を歪ませることはない。
【００５０】
なお、本実施例において、移動鏡固定部材３１と移動鏡１４、１５とを接着により接合するものとしたが、インバー製のネジによる締結としても構わない。これによれば、温度変化による熱伸縮量がネジと移動鏡１４、１５と移動鏡固定部材３１とでほぼ等しいので、周囲温度が変化しても互いに歪みを生じることはない。また、本実施形態においては移動鏡固定部材３１を移動鏡１４、１５とは別部材として構成したが、移動鏡１４、１５と移動鏡固定部材３１とを同一材料で一体的に形成するものとしても構わない。これによれば、より安定的に移動鏡１４、１５を試料台１３に固定することができる。
【００５１】
上記第１および第２の実施例においては、本発明をウェハステージＷＳに適用した構成について説明したが、本発明をレチクルステージＲＳに適用し、レチクルステージＲＳとレチクル移動鏡４と締結部材とを熱膨張係数の略等しい材料で形成しても構わない。具体的にはレチクルステージＲＳを低熱膨張セラミックスで形成し、移動鏡４をゼロデュアで形成し、レチクルステージＲＳと移動鏡４とを締結するネジをインバー製とした構成とすることができる。この場合において、低熱膨張セラミックスとしてはコージュライト系セラミックスを用いることができる。コージュライト系セラミックスは熱膨張係数が１ｐｐｍ／Ｋ以下であるので、ゼロデュアの熱膨張係数（ほぼ０ｐｐｍ／Ｋ）と略等しく、レチクルステージＲＳの周囲温度の変化によるレチクルステージＲＳおよび移動鏡４の歪みを抑えることができる。
【００５２】
上記各実施の形態においては、本発明を試料台１３と移動鏡１４、１５とに適用した構成、および試料台１３とウェハホルダＷＨとに適用した構成について説明したが、それ以外の組立構造体、たとえば可動部１２の内部構造に適用してもかまわない。これによれば周囲温度に対する組立構造体の形状安定性を向上することができる。
【００５３】
また、上記各実施の形態においては、本発明を露光装置におけるウェハステージＷＳおよびレチクルステージＲＳに適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば露光装置やウェハ検査装置に用いられる干渉計光学系、アライメント光学系、オートフォーカス光学系にも適用することができる。これによれば光学系内のプリズムやミラー等の光学部材を周囲の温度変化に関わらずベース部材（第２部材）に対して安定して保持することができ、歪み等が生じるのを抑え、光学性能や装置性能を高度に維持することができる。
【００５４】
また上記各実施の形態においては非金属材料としてセラミック材料であるサイアロンを用いたが、これに限定されるものではなく、その他の非金属材料、例えばゼロデュアのような熱膨張係数の小さいガラス系の材料を用いることもできるし、サイアロン以外のセラミックス材料、たとえば上述したコージュライト系セラミックスを用いることもできる。
【００５５】
また上記各実施の形態においてはウェハステージＷＳのみ個別のウェハステージ空間（温調空間）２６内に設置する構成としたが、レチクルステージＲＳについても個別の空調空間に収納する構成とすることができる。これによりレチクルステージＲＳ周囲の温度安定性を向上することができ、周囲温度の変化によるレチクルステージＲＳおよび移動鏡４の歪みを抑制し、ひいてはレチクルステージＲＳの位置決め精度、露光精度を高度に維持することができる。
【００５６】
本実施の形態に係る露光装置を用いて半導体素子を製造する場合、この半導体素子は、素子の機能・性能設計を行うステップ、前ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、ウェハを製作するステップ、ウェハに感光剤（レジスト）を塗布するステップ、ウェハを露光し現像するステップ、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）、デバイスを検査するステップ等を経て製造される。本製造方法によれば半導体素子を歩留まり良く高効率に製造することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態に係る露光装置の用途は、半導体素子製造用に限定されることなく、例えば撮像素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等の製造用にも使用することができる。
【００５８】
本実施の形態に係る露光装置は、照明光学系ＩＵ、投影光学系ＰＬ、不図示のウェハアライメント系、レチクルステージＲＳ、ウェハステージＷＳ等の各ユニットごとに複数の光学部品、機械部品および電気部品を組み立てて調整した後、以上の各ユニットをドッキングし、配線・配管等を行い、更に総合調整、動作確認を行うことで製造することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では走査型露光装置について説明したが、本発明はステップアンドリピート方式の露光装置（一括露光型露光装置）にも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に係る組立構造体は、非金属材料で形成された第１部材と、非金属材料で形成され第１部材が固定される第２部材と、金属材料で形成され第１部材と第２部材とを結合する結合手段とを、熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成しているので、組立構造体周辺の温度が変化した場合に生じる熱伸縮量は互いに同程度となる。そのため、第１部材および第２部材に歪みを生じることはない。この場合において、結合手段はネジ部材と、ネジ部材と係合する係合部材とを有するものとすることができるので、第１部材と第２部材とは必要に応じて着脱可能でありそれぞれの形状を簡単な形状にすることができる。また、係合部材を第２部材に埋設することができるので、第２部材の材質によりネジと係合する係合部を第２部材に形成できない場合であっても温度変化に依存しない固定構造を構成することができる。
【００６１】
また、第１部材と第２部材とを形成する非金属材料はセラミックス材料とすることができる。セラミックス材料は多様な特性を有する多くの種類があり、特に軽量かつ高剛性で熱膨張係数の小さな材料が多く存在するので設計上の選択肢を広げることができる。更に鏡面加工が可能であるため、反射面を有する光学部材を構成することもできる。
【００６２】
これらの組立構造体において、第１部材と、第１部材が固定される第２部材と、第１部材と第２部材とを結合する結合手段とは、熱膨張係数が３ｐｐｍ／℃以下であるように構成する。これによれば、組立構造体周辺の温度が変化した場合であっても実質的に歪みを生じない程度の熱伸縮量に抑えることができる。
【００６３】
また、第１部材は光を反射または透過する光学部材とすることができる。これによれば、組立構造体周辺の温度が変化した場合であっても光学部材に歪みを生じることはなく、所望の光学性能を維持することができる。
【００６４】
本発明に係るステージ装置は、移動可能な試料台と、試料台上に設けられた光学部材と、試料台と光学部材とを結合する結合手段とを有し、その試料台とその光学部材とその結合手段とは熱膨張係数が互いに略等しい材料で形成されているので、ステージ装置周囲の温度が変化しても試料台および光学部材に歪みが生じることはなく、光学部材の光学性能を低下させることはない。この場合において、光学部材と試料台とを非金属材料で形成し、結合手段は金属材料で形成すれば、光学部材と試料台とを加工が容易な金属材料を用いて結合することができる。
【００６５】
また、光学部材と試料台とは少なくとも３箇所で結合手段により結合する構成を採れば、光学部材をより安定的にかつ歪みを生じることなく固定することができる。
【００６６】
また、本発明に係るステージ装置は、試料台上で試料を保持する保持部材を備え、その保持部材は熱膨張係数が試料台と略等しい非金属材料で形成されているので、ステージ装置の周囲温度が変化した場合であっても試料台と保持部材との熱伸縮量はほぼ等しくなり、歪みが発生することはない。これにより試料台に固定された光学部材の光学性能を維持することができる。
【００６７】
また、本発明に係るステージ装置において、非金属材料はセラミックス材料で構成することができる。これによれば、軽量かつ高剛性で熱膨張係数の小さな材料を試料台または光学部材として選択することができ、ステージ装置の制御性能を向上することができる。
【００６８】
これらのステージ装置において、光学部材と、光学部材が固定される試料台と、光学部材とベースとを結合する結合手段とは、熱膨張係数が３ｐｐｍ／℃以下であるように構成する。これによれば、ステージ装置周辺の温度が変化した場合であっても、光学部材および試料台に生ずる熱伸縮量は実質的に歪みを生じない程度の量に抑えることができる。
【００６９】
また、本発明に係るステージ装置の備えた光学部材は、計測光を用いて位置計測を行なう光学的位置計測手段から発せられた前記計測光を反射する反射面を有するものとすることができるので、周囲温度の変化に依存することなく光学的位置計測手段の計測光を安定的に反射でき、これによる試料台位置検出結果に誤差を生じることはなく、ひいてはステージ装置の位置決め精度を高精度に維持することができる。
【００７０】
また、本発明に係るステージ装置は、試料台を駆動するリニアモータを有し、そのリニアモータは、該リニアモータを冷却する冷却装置を有するものとすることができるので、ステージ装置周囲の温度上昇を抑制し、周囲温度の変化による試料台の歪みを抑えることができる。
【００７１】
また、本発明に係る露光装置は、パターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージと、パターンが転写される基板を保持して移動可能な基板ステージとを備え、マスクステージと基板ステージとの少なくとも何れか一方は上記した本発明に係るステージ装置であるので、ステージ装置周囲の温度変化によって生じる試料台および光学部材の歪みを小さく抑え、ステージ装置の位置決め精度を高度に維持することができ、ウェハ上に配列するショット領域の配列精度、およびパターンの重ね合わせ精度を高度に維持することができる。この場合において、マスクステージと基板ステージとの少なくとも何れか一方を、内部空間の温度が制御された温調チャンバ内に収めることができ、これによりステージ装置周囲の温度変化を小さくし、試料台および光学部材に生じる歪みを更に小さくすることができる。また、その温調チャンバは、内部空間をダウンフローにより温調し、かつ内部空間と異なる外部空間より高い気圧を維持するものである。これにより、温調された内部空間に異なる温度の気体が流入することがなく、内部空間の温度を一定に保つことができ、温度変化による試料台および移動鏡の歪みの発生を抑えることができる。
【００７２】
また、本発明に係る露光装置は、パターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージの位置を計測するマスクステージ位置計測手段と、パターンが転写される基板を保持して移動可能な基板ステージの位置を計測する基板ステージ位置計測手段とを有し、そのマスクステージ位置計測手段と、その基板ステージ位置計測手段との少なくとも何れか一方は上記した本発明に係る組立構造体を含むので、マスクステージ位置計測手段または基板ステージ位置計測手段の周囲の温度が変化した場合であっても、位置計測結果に誤差を生じず高精度な位置計測を行なうことができる。この場合において、マスクステージ位置計測手段と基板ステージ位置計測手段とはレーザー干渉計とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す露光装置の構成図である。
【図２】ウェハステージの外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例である試料台の詳細を示す斜視図である。
【図４】図３における移動鏡固定部分の詳細を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例である試料台の詳細を示す斜視図である。
【図６】図５における移動鏡固定部分の詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
ＩＵ…照明光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＳ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウェハ（基板）、ＷＳ…ウェハステージ、ＭＰ…主制御系、１０…Ｘリニアモータ、１１…Ｙリニアモータ、１３…試料台、１４、１５…移動鏡、１７、１８…ネジ、１９…ブッシュ、２０…球面座金、２１…ウェハ干渉計、２６…ウェハステージ空間（温調空間）、２９…多点オートフォーカス系
【図１】
2004241670.tif 000003
【図２】
2004241670.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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