(57)【要約】【課題】装置の大型化や露光精度の低下を招くことなくデバイスの微細化に対応する。【解決手段】物体６を支持する支持面６８ａを有する。所定圧力の気体が充填され、物体６を気体により支持面６８ａと直交する第１方向に支持する気体室３０と、気体室３０に配設され、電磁力により物体６を第１方向に駆動する駆動装置３１とを備えた。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を支持する支持面を有した支持装置であって、
所定圧力の気体が充填され、前記物体を前記気体により前記支持面と直交する第１方向に支持する気体室と、
前記気体室に配設され、電磁力により前記物体を前記第１方向に駆動する駆動装置と、を備えたことを特徴とする支持装置。
【請求項２】
請求項１記載の支持装置において、
前記気体室は、前記支持面を有した本体部と、該本体部から取り外し可能な壁部材とを有し、
前記駆動装置は、前記壁部材に設けられた固定子と、該固定子に対して移動する可動子とを有することを特徴とする支持装置。
【請求項３】
請求項２記載の支持装置において、
前記本体部と前記壁部材との間にはシール部材が介装されることを特徴とする支持装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載の支持装置において、
前記駆動装置の温度を調整する温度調整装置を備えたことを特徴とする支持装置。
【請求項５】
請求項２または３記載の支持装置において、
前記壁部材には、温度調整用媒体を流す流路が形成されていることを特徴とする支持装置。
【請求項６】
請求項２、３、５のいずれか一項記載の支持装置において、
前記壁部材には、前記駆動装置に用力を供給する用力供給路が形成されていることを特徴とする支持装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載の支持装置において、
前記駆動装置の可動子は、前記支持面と一体的に形成されていることを特徴とする支持装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項記載の支持装置において、
前記支持面を前記第１方向に移動可能に支持する支持部材を備えたことを特徴とする支持装置。
【請求項９】
定盤上をステージ本体が移動するステージ装置であって、
前記定盤を請求項１から８のいずれか一項記載の支持装置により支持することを特徴とするステージ装置。
【請求項１０】
マスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージに保持された感光基板に投影光学系により露光する露光装置において、
前記マスクステージと、前記投影光学系と、前記基板ステージとの少なくとも一つを、請求項１から８のいずれか一項記載の支持装置により支持することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体により物体を支持するとともに電磁力により物体を駆動する支持装置およびステージ装置並びに半導体集積回路や液晶ディスプレイ等の製造に用いられる露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体デバイスの製造工程の１つであるリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、レチクルと称する）に形成された回路パターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置が用いられている。
【０００３】
例えば、半導体デバイス用の露光装置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じて、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられている。
【０００４】
この縮小投影露光装置としては、レチクルのパターンをウエハ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・リピート方式の静止露光型の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパを改良したもので、特開平８−１６６０４３号公報等に開示されるようなレチクルとウエハとを一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ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露光型の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）が知られている。
【０００５】
これらの縮小投影露光装置においては、ステージ装置として、床面に先ず装置の基準になるベースプレートが設置され、その上に床振動を遮断するための防振台を介してレチクルステージ、ウエハステージおよび投影光学系（投影レンズ）等を支持する本体コラムが載置されたものが多く用いられている。最近のステージ装置では、前記防振台として、内圧が制御可能なエアマウントやボイスコイルモータ等のアクチュエータ（推力付与装置）を備え、本体コラム（メインフレーム）に取り付けられた、例えば６個の加速度計の計測値に基づいて前記ボイスコイルモータ等の推力を制御することにより本体コラムの振動を制御するアクティブ防振台が採用されている。
【０００６】
これらエアマウント及びアクチュエータからなる支持装置は、支持対象となる物体に対する（主にエアマウントによる）支持方向と、（主にアクチュエータによる）駆動方向とが同軸となるように機構的には直列で配置され、また各機器が独立して駆動可能なように機能上は並列に構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の支持装置およびステージ装置並びに露光装置には、以下のような問題が存在する。
近年においては、半導体デバイスの微細化や露光処理の高速化の要請が益々高まってきており、この要請に応えることができるステージ装置および露光装置が強く要望されている。ところが、この種の装置は、微細化が進むと更なるレンズの高ＮＡ化が進み、結果として装置全体が大型化する傾向にある。
【０００８】
そのため、支持装置を構成するエアマウントとアクチュエータとを直列に配置すると、装置高さ（支持対象物体に対する支持方向の高さ）に与える影響が非常に大きくなってしまう。そこで、エアマウントとアクチュエータとを直列ではなく並列に配置する構成も採用されているが、多くの場合、この構成では支持対象物体に対する支持方向と駆動方向とが同軸でなくなるため支持対象物体に捻りが加わることになり、支持対象物体が変形して露光精度が低下する虞がある。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、装置の大型化や露光精度の低下を招くことなくデバイスの微細化に対応できる支持装置およびステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の支持装置は、物体（６）を支持する支持面（６８ａ）を有した支持装置（２９）であって、所定圧力の気体が充填され、物体（６）を気体により支持面（６８ａ）と直交する第１方向に支持する気体室（３０）と、気体室（３０）に配設され、電磁力により物体（６）を第１方向に駆動する駆動装置（３１）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、本発明の支持装置では、駆動装置（３１）が気体室（３０）に配設されることで、装置の大型化を防ぐことが可能になる。また、気体室（３０）により物体（６）を支持する方向と駆動装置（３１）により物体（６）を駆動する方向とを同軸にすることが可能になり、物体（６）に捻りが加わらず変形等が生じることも防ぐことが可能になる。
【００１２】
また、本発明のステージ装置は、定盤（６）上をステージ本体（５）が移動するステージ装置（７）であって、定盤（６）を請求項１から８のいずれか一項記載の支持装置（２９）により支持することを特徴とするものである。
【００１３】
従って、本発明のステージ装置では、ステージ本体（５）の移動による定盤（６）の荷重変動を気体室（３０）及び駆動装置（３１）により支持したり、床振動を遮断する場合でも、装置の大型化を防ぐことが可能になるとともに、定盤（６）に捻りが加わらず変形等が生じることも防ぐことが可能になる。
【００１４】
そして、本発明の露光装置は、マスクステージ（２）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ステージ（５）に保持された感光基板（Ｗ）に投影光学系（ＰＬ）により露光する露光装置（１）において、マスクステージ（２）と、投影光学系（ＰＬ）と、基板ステージ（５）との少なくとも一つを、請求項１から８のいずれか一項記載の支持装置（２９）により支持することを特徴とするものである。
【００１５】
従って、本発明の露光装置では、マスクステージ（２）や基板ステージ（５）を移動させる場合でも、マスクステージ（２）や基板ステージ（５）、投影光学系（ＰＬ）に捻りが加わらず変形等が生じることも防ぐことが可能になる。そのため、装置を大型化させることなく露光精度の低下を防ぐことが可能になり、デバイスの微細化にも容易に対応できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の支持装置およびステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、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、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。また、この露光装置においては、本発明のステージ装置をウエハステージに適用し、また本発明の支持装置をウエハステージの定盤を支持する防振ユニットに適用するものとする。
【００１７】
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、感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、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、ステージ本体）５および該ウエハステージ５を保持する物体としてのウエハ定盤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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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１７Ｘと一対のＹボイスコイルモータ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）。
【００２３】
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−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。
【００２４】
なお、固定子２０は、レチクル定盤３上に代えて、リアクションフレーム８に設けてもよい。固定子２０をリアクションフレーム８に設ける場合には、エアベアリング１９を省略し、固定子２０をリアクションフレーム８に固定して、レチクル粗動ステージ１６の移動により固定子２０に作用する反力をリアクションフレーム８を介して床に逃がしてもよいし、前述の運動量保存の法則を用いた反力処理を実施してもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
レチクル微動ステージ１８には、バキュームチャック１８ａ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。なお、レチクル微動ステージ１８の材質として金属やコージェライトまたはＳｉＣからなるセラミックスを用いることができる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。
【００２９】
フランジ２３の素材としては、低熱膨張の材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネマティック支持マウントを構成している。このようなキネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという利点がある。
【００３０】
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（Ｇは重力加速度）レベルで絶縁されるようになっている。
【００３１】
ステージ装置７は、図１から明らかなように、ステージ装置４と投影光学系ＰＬとから分離してベースプレート１０上に設けられている。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。
【００３２】
ウエハステージ５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）。また、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４８（図３参照）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。
【００３３】
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（図３では１つのみ図示）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に突設されたサイド定盤３２、３２上にエアパッド５４を介して設けられている。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、以下単にウエハステージ５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。なお、ウエハステージ５は、Ｙ方向の移動にはガイド部材を有さないガイドレスステージとなっているが、ウエハステージ５のＸ方向の移動に関しても適宜ガイドレスステージとすることができる。
【００３４】
固定子３７、３７は、ウエハ定盤６のＸ方向両側にウエハ定盤６とは（振動的に）独立して設けられたサイド定盤３２、３２上に、Ｙ方向へのガイド機構を有するエアパッド５４を介してそれぞれＹ方向に移動自在にそれぞれ浮揚支持されている。このため、運動量保存の法則により、ウエハステージ５の例えば＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子３７は−Ｙ方向に移動する。換言すると、固定子３７は、カウンタマスとして機能しており、その移動によりウエハステージ５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。
【００３５】
なお、＋Ｘ側（図３中、左側）に配置される固定子３７には、ＸガイドバーＸＧや可動子３６に接続されるエア用配管、冷媒用配管、電力配線、信号供給用のシステム配線等の各種用力供給ケーブル等に応力集中を発生させずに（緩和して）導くための傾斜面が形成されている（但し、図１では便宜上同形状に図示）。
【００３６】
ウエハステージ５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３５ａを有するＸリニアモータ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。
【００３７】
また、図４に示すように、ＸガイドバーＸＧの−Ｘ方向側には、ボイスコイルモータで構成されたＸトリムモータ３４の可動子３４ａが取り付けられている。Ｘトリムモータ３４は、Ｘリニアモータ３５の固定子としてのＸガイドバーＸＧとリアクションフレーム８との間に介装されており、その固定子３４ｂ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、Ｘトリムモータ３４によりリアクションフレーム８に伝達され、さらにリアクションフレーム８を介してベースプレート１０に伝達されることで、ウエハ定盤６に振動が伝わることを防げる。なお、実際にはＸトリムモータ３４は、リニアモータ３３を挟んだＺ方向両側に配置されているが、図４では便宜上＋Ｚ側のＸトリムモータ３４のみ図示している。
【００３８】
なお、固定子３７には、ウエハステージ５の移動時の運動量に基づいて当該固定子の運動量を補正するトリムモータ（不図示）が備えられている。このトリムモータは、例えば固定子３７のＹ側端部にＹ方向に沿って延設された円柱状の移動子と、移動子をＹ方向に駆動する固定子とからなるシャフトモータで構成される。そして、図５に示すように、ウエハステージ５がＸ方向及びＹ方向の双方に移動する場合や、ＸガイドバーＸＧの中央部から偏心した位置から移動する場合に左右の固定子３７が、その推力配分によってそれぞれ異なる変位が生じたり、可動子３６と固定子３７とのカップリングにより、これらが相対移動した際に元の位置に止まろうとする力が作用した場合は、固定子３７が移動すべき位置とは異なる位置に移動する。そのため、ウエハステージ５の移動時の運動量に基づいてトリムモータを駆動することで、固定子３７が所定の位置に到達するようにその移動量（運動量）を補正することができる構成になっている。
【００３９】
ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上方に、三角形の頂点に配置された３つの防振ユニット（支持装置）２９を介してほぼ水平に支持されている。図６に、防振ユニットの概略構成図を示す。防振ユニット２９は、所定圧力のエア（気体）が充填され、このエアによりウエハ定盤６を支持するエアマウント（気体室）３０と、当該エアマウント３０内に配設されたボイスコイルモータ（駆動装置）３１とを主体に構成されている。
【００４０】
エアマウント３０は、ベースプレート１０上に設置されアルミニウム、ステンレス等のケミカルクリーン対応材で形成されたベース（壁部材）６１と、取付ネジ等によりベース６１に取り外し可能に固定され、且つベース６１との間にＯリング（シール部材）６５が介装されて内部空間６６を気密に保持する本体部６２と、内部空間６６のエア圧を検出する圧力センサ６３と、内部空間６６を加圧・減圧する不図示のエア圧調整装置に接続され、その加圧・減圧を切り替えるサーボバルブ６４と、圧力センサ６３の検出結果に基づいてサーボバルブ６４を制御する制御装置８０とから概略構成される。本体部６２は、ベース６１上に立設された外壁６７と、ウエハ定盤６を支持する支持面６８ａを有し、当該支持面６８ａと直交するＺ方向（第１方向）にウエハ定盤６を支持する可動子６８と、外壁６７と可動子６８との間に介装され可動子６８を外壁６７に対してＺ方向に移動自在に支持するダイヤフラム（支持部材）６９とから構成されている。
【００４１】
ボイスコイルモータ３１は、電磁力によりウエハ定盤６をＺ方向に駆動するものであって、ベース６１に突設された固定子７０と、固定子７０に対してＺ方向に移動するステンレス等で形成された可動子７１とから構成されている。この可動子７１は、エアマウント３０の可動子６８と取付ネジ等の締結手段７２によって一体的に構成（形成）されている。なお、締結手段７２の頭部は可動子７１に係合し、ネジ部は可動子６８に螺着するが、可動子６８においてネジ部と螺着する雌ねじ部は、内部空間６６のエアが溢出しないように上部側（ウエハ定盤６側）に貫通せずに形成されている。また、内部空間６６の容積は、ボイスコイルモータ３１を内装するために、当該ボイスコイルモータ３１の体積を考慮して設定されている。
【００４２】
また、ボイスコイルモータ３１は駆動により発熱するため、温度調整用に冷媒（温度調整用媒体）の流動によりボイスコイルモータ３１の温度を調整する温度調整装置７３が付設されている。そして、ベース６１には、冷媒を流動させるための流路７４が設けられており、この冷媒は外壁６７と離間したベース６１の側面６１ａから流路７４に導入・排出される。なお、冷却媒体としては、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であるが、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。
【００４３】
また、ベース６１には、ボイスコイルモータ３１に電力、駆動信号等の用力を供給するための用力供給線（用力供給路）７５が設けられている。そして、ベース６１の側面６１ａには、これら用力供給線７５を外部線と接続させるための端子台７６が取り付けられている。
【００４４】
図１に戻り、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、ウエハ定盤６とのＺ方向の相対位置を検出するための検出装置として固定されている（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（図１においては、測長ビームがウエハステージ５の手前を通過する状態を示している）。なお、ウエハステージ５の上面に反射面を形成して、この反射面上の異なる３点のＺ方向位置を投影光学系ＰＬまたはフランジ２３を基準として計測する干渉計を設けてもよい。
【００４５】
また、上記レチクル定盤３、ウエハ定盤６、鏡筒定盤２５には、各定盤のＺ方向の振動を計測する３つの振動センサ（例えば加速度計；不図示）と、ＸＹ面内方向の振動を計測する３つの振動センサ（例えば加速度計；不図示）とがそれぞれ取り付けられている。後者の振動センサのうち２つは、各定盤のＹ方向の振動を計測し、残りの振動センサはＸ方向の振動を計測するものである（以下、便宜上これらの振動センサを振動センサ群と称する）。そして、これらの振動センサ群の計測値に基づいてレチクル定盤３、ウエハ定盤６、鏡筒定盤２５の６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θＸ、θＹ、θＺ）の振動をそれぞれ求めることができる。
【００４６】
次に、上記のように構成された露光装置の中、まずステージ装置７の動作について説明する。
リニアモータ３３、３５の駆動によりウエハステージ５が移動した際には、レーザ干渉計４４等の計測値に基づいて、ウエハステージ５の移動に伴う重心の変化による影響をキャンセルするカウンターフォースを防振ユニット２９に対してフィードフォワードで与え、この力を発生するようにエアマウント３０およびボイスコイルモータ３１を駆動する。また、ウエハステージ５とウエハ定盤６との摩擦が零でない等の理由で、ウエハ定盤６の６自由度方向の微少な振動が残留した場合にも、上記残留振動を除去すべく、エアマウント３０およびボイスコイルモータ３１をフィードバック制御する。
【００４７】
具体的には、ウエハステージ５の移動により防振ユニット２９の負担すべき重量が増えたときには、エアマウント３０においては、制御装置８０が圧力センサ６３の検出結果をモニタしながらサーボバルブ６４をエア供給側に切り替える。これにより、エア圧調整装置から所定圧力（例えば１０ｋＰａ）のエアがサーボバルブ６４を介して内部空間６６に充填され、可動子６８を介してウエハ定盤６を支持する際の支持力を増すことができる。また、エアマウント３０の支持力で不足する重量増加についてはボイスコイルモータ３１を駆動し、可動子７１（及び可動子６８）を介してウエハ定盤６に推力を付与することで、不足する支持力を負担することになる。また、ウエハ定盤６の残留振動に関しては、振動センサ群の検出結果に基づいて、重心変化時と同様にエアマウント３０及びボイスコイルモータ３１を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、ベースプレートＢＰを介してウエハ定盤６に伝わる微振動をマイクロＧ（Ｇは重力加速度）レベルで絶縁する。
【００４８】
なお、エアマウント３０の駆動及びボイスコイルモータ３１の駆動によりウエハ定盤６に付与される力は、一体的に形成された可動子６８及び可動子７１から付与されるため、複数カ所に跨ってウエハ定盤６に力を付与する場合に比べて安定した推力付与及び支持を実施できるとともに、制御性能の向上も実現可能である。
【００４９】
また、上記ボイスコイルモータ３１を駆動した際には熱が生じるが、温度調整装置７３により温度調整された冷媒が固定子７０の流路７４を流動することで、熱交換により熱が吸収される。また、ボイスコイルモータ３１で生じた熱は、内部空間６６に封止されるため、防振ユニット２９からの発熱としては小さくすることができる。そして、ウエハステージ５の移動により防振ユニット２９の負担すべき重量が減り、エアマウント３０内の圧力を減圧する際には、サーボバルブ６４をエア排出側に切り替えて内部空間６６からエアを排出するが、これはボイスコイルモータ３１の駆動で生じた熱で温度上昇したエアを排出することになり、ボイスコイルモータ３１の冷却の一翼を担うことになる。
【００５０】
なお、冷媒流動用の流路７４は、エアマウント本体部６２の外壁６７と離間した側面６１ａに開口するので、外壁６７にシール処理を施す必要がなくなる。同様に、用力供給線７６も側面６１ａからベース６１に導入されるため、外壁６７を貫通させる場合のように、エア溢出防止用のシール処理が不要になる。さらに、用力供給線７６と接続させるための端子台７６も側面６１ａに外部に露出させて取り付けることで、メンテナンスや用力供給線７６と外部装置との接続作業を容易に実施できる。
【００５１】
続いて、露光装置１における露光動作について説明する。
ここでは、予め、ウエハＷ上のショット領域を適正露光量（目標露光量）で走査露光するための各種の露光条件が設定されているものとする。そして、いずれも不図示のレチクル顕微鏡およびオフアクシス・アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後アライメントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント（ＥＧＡ；エンハンスト・グローバル・アライメント等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
【００５２】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が完了すると、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計４４の計測値をモニタしつつ、リニアモータ３３、３５を制御してウエハＷの第１ショットの露光のための走査開始位置にウエハステージ５を移動する。そして、リニアモータ１５、３３を介してレチクルステージ２とウエハステージ５とのＹ方向の走査を開始し、両ステージ２、５がそれぞれの目標走査速度に達すると、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。
【００５３】
そして、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１／５倍あるいは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。この走査露光時には、レチクルステージ２のＹ方向の移動速度と、ウエハステージ５のＹ方向の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率（１／５倍あるいは１／４倍）に応じた速度比に維持されるように、リニアモータ１５、３３を介してレチクルステージ２およびウエハステージ５が同期制御される。
【００５４】
レチクルステージ２の走査方向の加減速時の反力は、固定子２０の移動により吸収され、ステージ装置４における重心の位置がＹ方向において実質的に固定される。また、レチクルステージ２と固定子２０とレチクル定盤３との３者間の摩擦が零でなかったり、レチクルステージ２と固定子２０との移動方向が僅かに異なる等の理由で、レチクル定盤３の６自由度方向の微少な振動が残留した場合には、上記残留振動を除去すべく、エアマウント１２およびボイスコイルモータ１３をフィードバック制御する。また、鏡筒定盤２５においては、レチクルステージ２、ウエハステージ５の移動による微振動が発生しても、６自由度方向の振動を求め、エアマウント２６およびボイスコイルモータ２７をフィードバック制御することによりこの微振動をキャンセルして、鏡筒定盤２５を定常的に安定した位置に維持することができる。
【００５５】
このように、本実施の形態では、ボイスコイルモータ３１がエアマウント３０内に配設されているので、ウエハ定盤６に対する支持方向及び駆動方向を同軸にして、ウエハ定盤６に捻りを加えず変形させない状態を維持しながら、露光装置の大型化を防ぐことができる。そのため、本実施の形態では、装置の大型化を回避しつつ、露光精度の低下も防止してデバイスの微細化に対応することが可能である。また、本実施の形態では、ボイスコイルモータ３１をエアマウント３０内に配設することで、ボイスコイルモータ３１で生じた熱を内部空間６６に封止するので、防振ユニット２９の外部に与える熱の悪影響を抑制できるとともに、内部空間６６のエアを排出したときに、ボイスコイルモータ３１の駆動で生じた熱も併せて排出することができ、冷却効率の向上も実現している。
【００５６】
そして、本実施の形態では、ウエハ定盤６を支持する可動子６８と推力を付与する可動子７１とが一体的に形成されているので、外乱等の要因になることなく安定した支持及び推力付与が実現できるとともに、制御性の向上も実現している。
【００５７】
また、本実施の形態では、エアマウント本体部６２がベース６１に対して取り外しが自在であるので、メンテナンスや部品交換等を容易に実施することができ、作業効率を向上させることができる。しかも、エアマウント本体部６２とベース６１との間にＯリング６５を介装することで、これらの間からエアが溢出することも防ぐことができる。加えて、本実施の形態では、ボイスコイルモータ３１（及び内部空間６６のエア）を温度調整するための冷媒用流路７４や用力供給線７６をベース６１に設けることで、エアマウント本体部６２に設ける場合に必要なシール処理が不要になり、シール不備に起因する障害を回避できるとともに、装置のコスト低減に寄与できる。さらに、端子台７６をベース６１の側面６１ａに露出して取り付けることで、メンテナンスや用力供給線７６と外部装置との接続作業も容易化できる。
【００５８】
なお、上記実施の形態において、ウエハ定盤６を介してウエハステージ５を支持・駆動する防振ユニット２９に本発明の支持装置を適用する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えばレチクル定盤３を介してレチクルステージ２を支持・駆動する防振ユニット１１や、鏡筒定盤２５を介して投影光学系ＰＬを支持・駆動する防振ユニット２４にも適用可能である。また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を露光装置のステージ装置７に適用した構成としたが、露光装置以外にも転写マスクの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置等の精密測定機器にも適用可能である。
【００５９】
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。
【００６０】
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。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用可能である。
【００６１】
露光装置１の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスク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。
【００６２】
また、不図示の露光用光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、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）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビーム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。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波などを用いてもよい。
【００６３】
例えば、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、かつ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露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ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、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００６４】
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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マスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光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。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、装置の大型化を回避しつつ、露光精度の低下も防止してデバイスの微細化に対応できるとともに、制御性の向上及びコスト低減も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の概略構成図である。
【図２】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】本発明に係るウエハステージの外観斜視図である。
【図４】同ウエハステージの概略正面図である。
【図５】同ウエハステージの概略平面図である。
【図６】本発明の実施の形態を示す図であって、防振ユニットの概略構成図である。
【図７】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。
【符号の説明】
ＰＬ　投影光学系
Ｒ　レチクル（マスク）
Ｗ　ウエハ（基板、感光基板）
１　露光装置
２　レチクルステージ（マスクステージ）
５　ウエハステージ（基板ステージ、ステージ本体）
６　ウエハ定盤（物体）
７　ステージ装置
２９　防振ユニット（支持装置）
３０　エアマウント（気体室）
３１　ボイスコイルモータ（駆動装置）
６１　ベース（壁部材）
６２　本体部
６５　Ｏリング（シール部材）
６８ａ　支持面
６９　ダイヤフラム（支持部材）
【図１】
2004071818.tif 000003
【図２】
2004071818.tif 000004
【図３】
2004071818.tif 000005
【図４】
2004071818.tif 000006
【図５】
2004071818.tif 000007
【図６】
2004071818.tif 000008
【図７】
2004071818.tif 000009