(57)【要約】【課題】  気体ダンパを用いて除振性能を向上できる能動型の防振装置を提供する。【解決手段】  設置面１５上にエアダンパ４５を介して構造物１６を支持する防振装置において、位置センサ２９を用いて構造物１６の位置を計測するとともに、圧力センサ２８を用いてエアダンパ４５内の圧力を計測する。位置センサ２９の計測値からエアダンパ４５の構造物１６の支持方向の位置（高さ）を求め、この高さとエアダンパ４５に要求される剛性とを用いてエアダンパ４５内の圧力の目標値を計算する。エアダンパ４５内の圧力がその目標値になるようにサーボバルブ５６における空気の流量を制御する。【選択図】        図９
2005308145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に気体が供給されて設置面上に構造物を支持する気体ダンパを有する防振装置において、
前記気体ダンパを保持する保持機構と、
前記構造物を支持する支持方向の前記気体ダンパの位置を計測する計測センサと、
前記計測センサの計測結果に基づいて前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部とを備えたことを特徴とする防振装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記構造物の前記気体ダンパからの有効受圧面積に基づいて前記気体の圧力を制御することを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記気体ダンパ内の気体の圧力と、前記気体ダンパに要求される剛性とに基づいて前記気体の圧力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の防振装置。
【請求項４】
前記保持機構は、前記設置面上で前記気体ダンパを収納する収納部材と、前記気体ダンパと前記構造物との間に配置されるとともに、前記収納部材の上部開口内に前記構造物の方向に変位自在に配置される可動部材とを有し、
前記可動部材の外面は、前記構造物側に向かって次第に断面積が小さくなる逆テーパ構造であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の防振装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御するためのサーボバルブを備え、前記サーボバルブの応答周波数は実質的に１０Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の防振装置。
【請求項６】
内部に気体が供給される気体ダンパを介して設置面上に構造物を支持する防振装置において、
前記設置面の振動情報を計測する振動センサと、
前記振動センサで計測される振動情報に基づいて前記気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部とを有することを特徴とする防振装置。
【請求項７】
前記振動センサで計測される振動情報を前記制御部にフィードフォワードすることを特徴とする請求項６に記載の防振装置。
【請求項８】
前記振動センサで計測される振動情報から前記構造物に基づいて定められる周波数域の情報を選択するフィルタ部をさらに有することを特徴とする請求項６又は７に記載の防振装置。
【請求項９】
パターン及び投影光学系を介して基板ステージに保持された基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系及び前記基板のうちの少なくとも一方を請求項１から８のいずれか一項に記載の防振装置を介して支持することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記パターンが形成されたマスクを支持するマスクステージを備え、
前記マスクステージを前記防振装置を介して支持することを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物を支持する際に振動を抑制するために使用される防振技術に関し、例えば半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に使用される露光装置等を支持するために使用して好適なものである。さらに本発明は、その防振技術を用いる露光技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）に形成されているパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、露光装置が使用されている。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置やスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）などが使用されている。
【０００３】
露光装置において、レチクルステージやウエハステージの位置決め精度や重ね合わせ精度等の露光精度を向上するためには、振動の影響をできるだけ排除する必要がある。しかしながら、上記の各ステージが移動するときには、その加速時の反力が床に伝わって床が振動することがある。また、露光装置が設置されているデバイス製造工場内の周囲の関連機器の稼働時にも様々な力によって床が振動するため、床は恒常的に或る程度は振動している。そこで、その床の振動が露光装置に伝わって、露光精度が低下するのを防止するため、従来より露光装置と床（設置面）との間には防振台が配置されている。
【０００４】
従来の防振台としては、内部の圧力がほぼ一定に維持されるように空気が供給されるエアダンパでステージ等を支持する機構が広く用いられている。また、ステージ等に配置した加速度センサで検出される振動を抑制する電磁アクチュエータ（電磁ダンパ）をエアダンパに組み合わせて用いる能動型の防振装置も使用されるようになって来ている。さらに防振性能を向上するために、その電磁アクチュエータに情報をフィードバックするセンサの種類を増加させるとともに、エアダンパにおいても、ステージに設けた運動センサの検出結果を用いて圧力を制御するようにした能動型の防振装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、従来より、ほぼ水平に配置されたＸＹステージの水平方向の振動を抑制するために、ＸＹステージを水平方向に付勢する３個の空気ばねアクチュエータと、床面の振動を検出する振動センサとを備えた能動型のアクチュエータ機構も提案されている。このアクチュエータ機構では、振動センサの検出結果をその空気ばねアクチュエータの駆動部にフィードフォワードして、そのＸＹステージの水平方向の振動を抑制している（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７５１２２号公報
【特許文献２】特開平１１−８７２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
最近は、半導体デバイス等のパターンが一層微細化しており、それに伴って必要な露光精度も高くなっているため、露光装置においては振動の影響をさらに抑制する必要がある。また、走査型露光装置において、露光精度を低下させることなくスループットを高めるためには、振動を大きくすることなく走査速度を高める必要がある。そのため、能動型の防振装置においも、床の振動が露光装置に伝わる割合である除振率を広い周波数域で低くして、除振性能を高める必要がある。
【０００７】
なお、ＸＹステージの水平方向の振動を抑制するために空気ばねアクチュエータを用いる従来のアクチュエータ機構は、比較的大きい荷重に耐えられるエアダンパと推力を高速に制御できる電磁アクチュエータとを組み合わせた防振装置とは異なっている。即ち、前者のアクチュエータ機構は、電磁アクチュエータの代わりに空気ばねアクチュエータを使用したものであり、特に例えば比較的大きい荷重を支持できる等のエアダンパの特性を用いるものではない。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、気体ダンパを用いたときに除振性能を向上できる能動型の防振技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、除振性能を高めることによって、露光精度又はスループットを向上できる露光技術を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による第１の防振装置は、内部に気体が供給されて設置面（３３）上に構造物（３６）を支持する気体ダンパ（４５）を有する防振装置において、その気体ダンパを保持する保持機構（４４，４７）と、その構造物を支持する支持方向のその気体ダンパの位置を計測する計測センサ（２９）と、その計測センサの計測結果に基づいてその気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部（８０，８１）とを備えたものである。
【００１０】
斯かる本発明において、その計測センサで計測されるその気体ダンパの位置（その設置面に対してその構造物を支持する方向の位置）に基づいて、例えばその気体ダンパとその構造物とを含む系の固有振動数を小さくするように、その気体ダンパ内の気体の圧力を制御することによって、除振率が改善されて、除振性能が向上する。
本発明において、その制御部は、その構造物のその気体ダンパからの有効受圧面積に基づいてその気体の圧力を制御してもよい。その計測センサで計測されるその気体ダンパの位置によって、その有効受圧面積が変化する場合には、その構造物に対する力も変化する。そこで、一例としてその有効受圧面積に基づいて、その気体の圧力を制御することで、その構造物に対する力を目標とする範囲内に高精度に維持できるため、その気体ダンパの位置変動、ひいてはその構造物の振動を低減できる。
【００１１】
また、その制御部は、その気体ダンパ内の気体の圧力と、その気体ダンパに要求される剛性とに基づいてその気体の圧力を制御してもよい。これに関して、本発明において、その気体ダンパの粘性摩擦係数（Ｄ）、その気体ダンパのばね定数（Ｋ）、及びその構造物の質量（Ｍ）によって、その防振装置の除振率が実質的に規定されるとともに、そのばね定数（Ｋ）（その気体ダンパの剛性に対応している）を減少させることによって、その気体ダンパとその構造物とを含む系の固有振動数が低下する。そこで、例えばその剛性が小さくなるようにその気体ダンパ内の気体の圧力を制御することで、除振率が改善されて、除振性能が向上する。
【００１２】
この場合、その保持機構は、その設置面上でその気体ダンパを収納する収納部材（４４）と、その気体ダンパとその構造物との間に配置されるとともに、その収納部材の上部開口内にその構造物の方向に変位自在に配置される可動部材（４７）とを有し、その可動部材の外面は、その構造物側に向かって次第に断面積が小さくなる逆テーパ構造であってもよい。
【００１３】
この逆テーパ構造では、その可動部材が収納部材側に押し下げられると、有効受圧面積が小さくなってその気体ダンパによるその構造物に対する力が小さくなるため、実質的に剛性が小さくなる。この結果、その気体ダンパのばね定数（Ｋ）が小さくなって、除振率が改善される。
また、一例として、その制御部は、その気体ダンパ内の気体の圧力を制御するためのサーボバルブ（５６）を備え、そのサーボバルブの応答周波数は実質的に１０Ｈｚ以上である。これによって、より広い周波数域で除振率を改善できる。
【００１４】
また、本発明による第２の防振装置は、内部に気体が供給される気体ダンパ（４５）を介して設置面（３３）上に構造物（３６）を支持する防振装置において、その設置面の振動情報を計測する振動センサ（５７）と、その振動センサで計測される振動情報に基づいてその気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部（８０，８１）とを有するものである。
【００１５】
本発明によれば、設置面の振動情報に基づいて、実質的にその構造物が振動する前から、その構造物の振動が小さくなるようにその気体ダンパ内の気体の圧力を制御できる。従って、除振率が改善されて、除振性能が向上する。
この場合、その振動センサで計測される振動情報をその制御部にフィードフォワードしてもよい。これによって、その気体ダンパ内の圧力をより早いタイミングで制御できるため、さらに除振性能が向上する。
【００１６】
また、その振動センサで計測される振動情報からその構造物に基づいて定められる周波数域の情報を選択するフィルタ部（８２）をさらに有することができる。例えば、そのフィルタ部でその構造物の固有振動数を含む周波数域の振動情報を抽出することによって、さらに除振性能が向上する場合がある。
次に、本発明による露光装置は、パターン及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板ステージ（ＷＳＴ）に保持された基板（Ｗ）を露光する露光装置において、その投影光学系及びその基板ステージのうちの少なくとも一方を本発明のいずれかの防振装置（３５，４１）を介して支持するものである。
【００１７】
本発明の防振装置を用いることで除振性能が向上するため、重ね合わせ精度等の露光精度が向上する。また、走査型露光装置の場合には、振動を低減した状態で走査速度を速くできるため、スループットを向上できる。
この場合、そのパターンが形成されたマスク（Ｒ）を支持するマスクステージ（ＲＳＴ）を備え、そのマスクステージをその防振装置を介して支持してもよい。これによって、除振性能がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明において、気体ダンパの位置の計測結果に基づいて、その気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部を有する場合には、例えばその気体ダンパとその構造物とを含む系の固有振動数を低下させるようにその気体の圧力を制御することによって、能動型で除振を行う場合の除振性能を向上できる。
また、本発明において、設置面の振動情報に基づいて気体ダンパ内の気体の圧力を制御する制御部を有する場合には、その構造物が振動する前から予めその気体ダンパ内の圧力を制御できるため、能動型で除振を行う場合の除振性能を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施形態］
以下、本発明の好ましい第１の実施形態につき図１〜図９を参照して説明する。本例は、スキャニングステッパーよりなる走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）の除振を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置を構成する各機能ユニットをブロック化して表した図であり、この図１において、投影露光装置を収納するチャンバーは省略されている。図１において、露光用の光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）よりなるレーザ光源１が使用されている。その露光用の光源としては、その他のＦ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源（ＹＡＧ又は半導体レーザ等）からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られる真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、或いはこの種の露光装置でよく使われている水銀放電ランプ等も使用できる。
【００２０】
レーザ光源１からの露光ビームとしての露光用の照明光（露光光）ＩＬは、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成される均一化光学系２、ビームスプリッタ３、光量調整用の可変減光器４、ミラー５、及びリレーレンズ系６を介してレチクルブラインド機構７を均一な照度分布で照射する。レチクルブラインド７でスリット状又は矩形状に制限された照明光ＩＬは、結像レンズ系８を介してマスクとしてのレチクルＲ上に照射され、レチクルＲ上にはレチクルブラインド７の開口の像が結像される。均一化光学系２、ビームスプリッタ３、光量調整用の可変減光器４、ミラー５、リレーレンズ系６、レチクルブラインド機構７、及び結像レンズ系８を含んで照明光学系９が構成されている。
【００２１】
レチクルＲに形成された回路パターン領域のうち、照明光によって照射される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率βが縮小倍率の投影光学系ＰＬを介して基板（感応基板）としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの投影倍率βは１／４又は１／５等、像側開口数ＮＡは０．７、視野直径は２７〜３０ｍｍ程度である。投影光学系ＰＬは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体とみなすこともできる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｙ軸に沿った方向（Ｙ方向）が、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向であり、レチクルＲ上の照明領域は、非走査方向であるＸ軸に沿った方向（Ｘ方向）に細長い形状である。
【００２２】
先ず、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されるレチクルＲは、走査露光時にレチクルベース（不図示）上をエアベアリングを介して少なくともＹ方向に定速移動するレチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）に保持されている。レチクルステージＲＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡Ｍｒと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム１０とで逐次計測され、その移動はリニアモータや微動アクチュエータ等で構成される駆動系１１によって行われる。なお、移動鏡Ｍｒ、レーザ干渉計システム１０は、実際には少なくともＸ方向に１軸及びＹ方向に２軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。レーザ干渉計システム１０の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１１の動作を制御する。
【００２３】
一方、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）上に保持され、ウエハステージＷＳＴは、走査露光時に少なくともＹ方向に定速移動できるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように、エアベアリングを介して不図示のウエハベース上に載置されている。また、ウエハステージＷＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、投影光学系ＰＬの下部に固定された基準鏡Ｍｆと、ウエハステージＷＳＴに固定された移動鏡Ｍｗと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム１２とで逐次計測され、その移動はリニアモータ及びボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等のアクチュエータで構成される駆動系１３によって行われる。なお、移動鏡Ｍｗ及びレーザ干渉計システム１２は、実際には少なくともＸ方向に１軸及びＹ方向に２軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム１２は、実際には更にＸ軸及びＹ軸の周りの回転角計測用の２軸のレーザ干渉計も備えている。レーザ干渉計システム１２の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１３の動作を制御する。
【００２４】
また、ウエハステージＷＳＴには、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、Ｘ軸及びＹ軸の周りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も備えられている。そして、投影光学系ＰＬの下部側面に、ウエハＷの表面の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系２３Ａと、その表面からの反射光を受光してそれらのスリット像の再結像された像の横ずれ量の情報を検出して、ステージ制御ユニット１４に供給する受光光学系２３Ｂとから構成される斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）が配置されている。ステージ制御ユニット１４は、そのスリット像の横ずれ量の情報を用いてそれら複数の計測点における投影光学系ＰＬの像面からのデフォーカス量を算出し、走査露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように、オートフォーカス方式でウエハステージＷＳＴ内のＺレベリング機構を駆動する。なお、斜入射方式の多点オートフォーカスセンサの詳細な構成については、例えば特開平１−２５３６０３号公報に開示されている。
【００２５】
また、ステージ制御ユニット１４は、レーザ干渉計システム１０による計測情報に基づいて駆動系１１を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レーザ干渉計システム１２による計測情報に基づいて駆動系１３を最適に制御するウエハ側のコントロール回路とを含み、走査露光時にレチクルＲとウエハＷとを同期走査するときは、その両方のコントロール回路が各駆動系１１，１３を協調制御する。また、主制御系２０は、ステージ制御ユニット１４内の各コントロール回路と相互にコマンドやパラメータをやり取りして、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのために、オペレータと主制御系２０とのインターフェイスを成す不図示の操作パネルユニット（入力デバイスと表示デバイスとを含む）が設けられている。
【００２６】
更に、レーザ光源１がエキシマレーザ光源であるときは、主制御系２０の制御のもとにあるレーザ制御ユニット２５が設けられ、この制御ユニット２５は、レーザ光源１のパルス発振のモード（ワンパルスモード、バーストモード、待機モード等）を制御するとともに、放射されるパルスレーザ光の平均光量を調整するためにレーザ光源１の放電用高電圧を制御する。また、光量制御ユニット２７は、ビームスプリッタ３で分割された一部の照明光を受光する光電検出器２６（インテグレータセンサ）からの信号に基づいて、適正な露光量が得られるように可変減光器４を制御するとともに、パルス照明光の強度（光量）情報をレーザ制御ユニット２５及び主制御系２０に送る。
【００２７】
そして、図１において、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷ上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、照明光ＩＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００２８】
この露光に際しては、予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておく必要がある。そこで、図１の投影露光装置には、レチクルＲを所定位置に設定するためのレチクルアライメント系（ＲＡ系）２１と、ウエハＷ上のマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系２２とが設けられている。
次に、例えば半導体デバイスの製造工場内での本例の投影露光装置の設置状態の一例につき説明する。図２は、その投影露光装置の設置状態の一例を示し、この図２において、その製造工場の床ＦＬ上に例えばＨ型鋼よりなる複数（例えば４箇所以上）の支柱３１を介して、投影露光装置を設置する際の基礎部材としての厚い平板状のペデスタル３２が設置され、ペデスタル３２上に投影露光装置を設置するための長方形の薄い平板状のベースプレート３３が固定されている。
【００２９】
ベースプレート３３上（設置面）に３箇所又は４箇所の能動型の防振台３５を介して第１コラム３６（構造物）が載置され、第１コラム３６の中央の開口部に投影光学系ＰＬが保持されている。防振台３５は、後述のようにエアダンパ（気体ダンパ）と、ボイスコイルモータ等からなる電磁ダンパとを含み、第１コラム３６に設置されている１組の加速度センサ４０と１組の位置センサ（不図示）との検出情報に基づいてそのエアダンパ内の圧力及び電磁ダンパの推力を制御することで、第１コラム３６（及びこれによって支持されている部材）の除振が能動的に行われている。この場合、そのエアダンパによって比較的低周波数域の除振が行われ、その電磁ダンパによって比較的高周波数域の除振が行われる。
【００３０】
加速度センサ４０としては、圧電素子（ピエゾ素子等）で発生する電圧を検出する圧電型の加速度センサや、例えば歪みの大きさに応じてＣＭＯＳコンバータの論理閾値電圧が変化することを利用する半導体式の加速度センサ等を使用できる。位置センサ（又は変位センサ）としては、例えば渦電流変位センサを使用できる。この渦電流変位センサは、例えば絶縁体に巻いたコイルに交流電流を加えておき、そのコイルを導電体からなる測定対象に近付けると、そのコイルによって作られた交流磁界によって導電体に渦電流が発生することを利用する。即ち、その渦電流による磁界は、そのコイルの電流による磁界と逆方向であり、これら２つの磁界が重なり合って、そのコイルに流れる電流の強さ及び位相が変化する。この変化は、測定対象がコイルに近いほど大きくなるので、そのコイルに流れる電流に応じた信号を検出することにより、測定対象の位置又は変位を非接触で検出することができる。この他の位置センサとして、静電容量がセンサの電極と測定対象との距離に反比例することを利用して、非接触で距離を検出する静電容量式非接触変位センサや、測定対象からの光ビームの位置をＰＳＤ（半導体式位置検出装置）を用いて検出するようにした光学式センサ等も使用できる。なお、加速度センサの代わりに速度センサを用いることも可能である。
【００３１】
また、第１コラム３６の上部にレチクルベース３７が固定され、レチクルベース３７を覆うように第２コラム３８が固定され、第２コラム３８の中央部に図１の照明光学系９が収納された照明系サブチャンバ３９が固定されている。この場合、図１のレーザ光源１は一例として図２のペデスタル３２の外側の床ＦＬ上に設置され、レーザ光源１から射出される照明光ＩＬは、不図示のビーム送光系を介して照明光学系９に導かれる。そして、レチクルベース３７上にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴが載置されている。図２において、第１コラム３６、レチクルベース３７、及び第２コラム３８よりコラム構造体ＣＬが構成されている。コラム構造体ＣＬは、ベースプレート３３の上面に複数の能動型の防振台３５を介して支持された状態で、投影光学系ＰＬ、レチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）、及び照明光学系９を保持している。なお、照明光学系９の一部はコラム構造体ＣＬから分離して配置しても良い。
【００３２】
上述の１組の加速度センサ４０は、例えばほぼＸＹ平面内の同一直線上にない３箇所でＺ方向の加速度を計測する３個のＺ軸加速度センサと、Ｙ方向に離れた２箇所でＸ方向の加速度を計測する２個のＸ軸加速度センサと、Ｘ方向に離れた２箇所でＹ方向の加速度を計測する２個のＹ軸加速度センサとから構成されている。その１組の加速度センサ４０によって、コラム構造体ＣＬのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の加速度と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転加速度［ｒａｄ／ｓ2 ］とが計測される。同様に、上記の１組の位置センサ（不図示）によって、コラム構造体ＣＬのＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置と、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角とが計測される。これらの計測値に基づいて、複数の防振台３５内のエアダンパ及び電磁ダンパは、それぞれコラム構造体ＣＬの振動が小さく維持されるように、かつコラム構造体ＣＬの傾斜角及びＺ方向の高さが一定に維持されるように作用する。
【００３３】
また、ペデスタル３２上のベースプレート３３上の複数の支持部材３４及び能動型の防振台３５で囲まれた領域上に、３個又は４個の能動型の防振台４１を介してウエハベース４２が支持されている。ウエハベース４２上にはウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴが移動自在に載置されている。防振台４１は、防振台３５と同様の構成の小型のエアダンパ及び電磁ダンパを備えており、防振台４１がベースプレート３３の上面（設置面）にウエハステージＷＳＴ（基板ステージ）を支持している。防振台４１は、ウエハベース４２上の加速度センサ及び位置センサ（不図示）の計測情報に基づいて能動的にウエハベース４２及びウエハステージＷＳＴの振動を抑制する。
【００３４】
本例の防振台３５及び４１とこれらの制御系（後述）とがそれぞれ防振装置に対応している。防振台３５及び４１とこれらの制御系とを含むシステムは、それぞれ能動型振動分離システムであるＡＶＩＳ(Active Vibration Isolation System) とも呼ぶことができる。なお、防振台３５は、コラム構造体ＣＬを介してレチクルステージＲＳＴ及び投影光学系ＰＬを支持しているとともに、走査露光時のレチクルステージＲＳＴの走査速度はウエハステージＷＳＴの走査速度に対して投影倍率βの逆数倍（例えば４倍）速くなっている。一方、防振台４１はウエハベース４２を介してウエハステージＷＳＴのみを支持しているため、コラム構造体ＣＬの方がウエハベース４２よりも振動が発生し易くなっている。従って、防振台３５の除振性能を防振台４１の除振性能よりも高く設定することも可能である。この場合、一例として、防振台４１においては、エアダンパは例えばウエハベース４２のＺ方向の位置がほぼ一定になるように圧力を制御するだけでもよい。
【００３５】
なお、図２において、例えば投影光学系ＰＬを保持する第１コラム３６の底面にウエハベース４２及びウエハステージＷＳＴを吊り下げるように支持してもよい。この場合には、複数の防振台３５によってレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴが全て支持される。この際に、投影光学系ＰＬ及びウエハステージＷＳＴを支持するコラムと、レチクルステージＲＳＴを支持するコラムとを分離して、これらをそれぞれ防振台３５と同様の防振台を介して支持してもよい。また、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴを互いに独立に防振台３５と同様の防振台を介して支持してもよい。
【００３６】
上述のように、図２の能動型の防振台３５及び４１はほぼ同様に構成することができる。以下では、代表的に防振台３５及びその制御系の構成、並びにその作用につき説明する。また、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向であるＺ方向の振動を抑制する機構について説明するが、これはＸ方向及びＹ方向の振動を抑制する機構、さらにはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転方向の振動を抑制する機構にも同様に適用できる。
【００３７】
図３は、図２中の１箇所の防振台３５及びその制御系を示し、この図３において、ペデスタル３２上のベースプレート３３（設置面）上に、Ｚ軸にほぼ垂直な平板状のマウント部４３ａと、このマウント部４３ａをベースプレート３３上に所定間隔を開けて支持する脚部４３ｂとからなる第１フレーム４３が固定されている。そのマウント部４３ａの上面に、底面が閉じたほぼ円筒状の収納部材４４が載置され、収納部材４４中に気体ダンパとしてのエアダンパ４５が収納され、エアダンパ４５の上部にほぼ円柱状の可動部材４７がＺ方向に変位できるように載置され、可動部材４７の上部は第１コラム３６（構造物）の底面に固定されている。この構成において、収納部材４４と可動部材４７とが、エアダンパ４５の保持機構に対応している。そして、マウント部４３ａに対してエアダンパ４５内の気体の圧力によって、可動部材４７及び第１コラム３６がＺ方向（第１コラム３６を支持する支持方向）に変位できるように支持されている。なお、収納部材４４とエアダンパ４５とを一体的に気体ダンパとみなすことも可能であり、可動部材４７を第１コラム３６と一体化することも可能である。
【００３８】
エアダンパ４５は、ゴム等からなる可撓性を有する中空の袋（又はゴム等からなる中空のダイアフラム）内に空気を圧力が制御できる状態で封入したものである。即ち、エアダンパ４５には、収納部材４４の側面の開口（不図示）を通して、空気の流量を制御できるサーボバルブ５６が装着された可撓性を有する配管５５を介して、所定圧力以上で所定量以上の空気が蓄積されている空気源５４が連結されている。空気源５４、配管５５の一部、及びサーボバルブ５６を含んで気体供給装置５２が構成されている。空気源５４には外部からの空気を取り込むための吸気管５３が備えられ、空気源５４としては、例えばエアコンプレッサと、このエアコンプレッサで加圧された空気が充填されるエアボンベとを組み合わせた装置などが使用できる。また、エアダンパ４５の側面には、収納部材４４の側面の開口（不図示）を通る中空のパイプを介してエアダンパ４５内の空気の圧力を計測するための圧力センサ２８が設けられ、圧力センサ２８の計測値（圧力情報に対応する信号）が防振台制御系５１に供給されている。圧力センサ２８としては、薄い金属のダイアフラムに歪みゲージを固定したセンサやシリコン基板の変形を利用するセンサ等が使用できる。
【００３９】
また、可動部材４７をＸ方向に挟むようにＺ方向に伸びた平板状の１対の連結部材４８Ａ及び４８Ｂが固定され、連結部材４８Ａ及び４８Ｂの下端部にＺ軸にほぼ垂直な平板状の連動部材４９が固定されている。可動部材４７、連結部材４８Ａ，４８Ｂ、及び連動部材４９から第２フレーム４６が構成されている。
図４は、図３の可動部材４７側から第１フレーム４３を見た平面図であり、この図４において、第１フレーム４３の上部（図３のマウント部４３ａ）に２箇所の開口４３ｃ及び４３ｄが形成され、開口４３ｃ及び４３ｄ内にそれぞれ連結部材４８Ａ及び４８Ｂが挿通されている。この構成によって、第２フレーム４６の連動部材４９は、第１フレーム４３とベースプレート３３とで囲まれた空間内に、第１フレーム４３に接触しない状態でＺ方向に変位自在に支持されている。
【００４０】
図３に戻り、第２フレーム４６は、第１コラム３６と連動してＺ方向に変位する。そして、第２フレーム４６とベースプレート３３との間に、電磁ダンパとしてのボイスコイルモータ５０が設置されている。ボイスコイルモータ５０は、ベースプレート３３の上面に固定されて永久磁石がＺ方向に所定ピッチで配列された固定子５０ｂと、第２フレーム４６の連動部材４９の底面に固定されてコイルが装着された可動子５０ａとから構成されている。このように本例の防振台３５は、第１フレーム４３、収納部材４４、エアダンパ４５、第２フレーム４６、及びボイスコイルモータ５０を含んで構成されている。
【００４１】
この構成では、エアダンパ４５とボイスコイルモータ５０とはＺ方向（第１コラム３６の変位方向）に直列に配置されているため、防振台３５を小型化することができる。さらに、エアダンパ４５による力（圧力）とボイスコイルモータ５０による推力とはほぼＺ軸に平行な同一直線上で作用するため、エアダンパ４５とボイスコイルモータ５０とを同時に作用させても、第１コラム３６にモーメント等の不要な力が作用することがない。また、エアダンパ４５（気体ダンパ）とボイスコイルモータ５０（電磁ダンパ）とは、ベースプレート３３から第１コラム３６に対して実質的に並列に力を付与する。従って、第１コラム３６の重量の大部分をエアダンパ４５によって支持し、ボイスコイルモータ５０のＺ方向の推力は、主に第１コラム３６のＺ方向への高周波数域の振動を抑制するために使用できるため、第１コラム３６（構造物）にかかる重量が大きい場合にも広い周波数域で振動を抑制できる。
【００４２】
また、第１コラム３６に加速度センサ４０が固定され、加速度センサ４０によって一例として第１コラム３６のＺ方向への加速度の情報が計測されている。さらに、第１コラム３６と一体的に変位する連結部材４８Ａに位置センサ２９（計測センサ）が固定され、位置センサ２９によって第１フレーム４３及びベースプレート３３（設置面）を基準とした第１コラム３６のＺ方向の相対的な位置、又はＺ方向への相対的な変位の情報が計測されている。一例として、加速度センサ４０は圧電型の加速度センサであり、位置センサ２９は渦電流変位センサである。
【００４３】
加速度センサ４０及び位置センサ２９の計測値（加速度及び位置に対応する信号）は防振台制御系５１に供給されている。防振台３５、加速度センサ４０、位置センサ２９、気体供給装置５２、及び防振台制御系５１を含む構成が防振装置に対応している。防振台制御系５１は、圧力センサ２８、加速度センサ４０、及び位置センサ２９の計測値に基づいて、気体供給装置５２内のサーボバルブ５６内を通過する空気の流量を制御して、エアダンパ４５内の空気の圧力を制御する。この動作と並行して防振台制御系５１は、加速度センサ４０及び位置センサ２９の計測値に基づいて、ボイスコイルモータ５０の可動子５０ａのコイルに流れる電流を制御することによって、第１コラム３６のＺ方向の位置が予め定められている目標位置になるようにボイスコイルモータ５０によるＺ方向への推力を制御する。
【００４４】
さらに、本例では気体供給装置５２内のサーボバルブ５６の応答周波数は１０Ｈｚ以上に設定されている。これによって、エアダンパ４５内の圧力を１０Ｈｚ以上の応答周波数で制御できるため、より広い周波数域で除振率を改善できる。
次に、図３の防振台制御系５１によってエアダンパ４５内の圧力を制御するための制御方法につき説明する。図５は、図３の防振台３５内のエアダンパ４５の力学モデルであり、この図５において、設置面１５は図３のベースプレート３３の上面に対応しており、構造物１６は図３の第１コラム３６に対応している。より正確には、構造物１６には、第１コラム３６とともに図２のレチクルベース３７、レチクルステージＲＳＴ、第２コラム３８、照明系サブチャンバ３９、照明光学系９、及び投影光学系ＰＬ等も含まれている。そして、構造物１６中でエアダンパ４５によって支持される部分の質量をＭ、エアダンパ４５の粘性摩擦係数をＤ、ばね定数をＫとする。このとき、質量Ｍは構造物１６の加速度に応じた抵抗力（慣性）の係数であり、粘性摩擦係数Ｄは構造物１６の速度に応じた抵抗力の係数であり、ばね定数Ｋは構造物１６の位置（即ち、エアダンパ４５の高さ）に応じた抵抗力の係数であるとみなすことができる。言い換えると、ばね定数Ｋは、エアダンパ４５の剛性にも対応している。そして、設置面１５がＺ方向にｘ0 だけ変位した場合の構造物１６のＺ方向への変位をｘとすると、図５の力学モデルの除振率（ｘ／ｘ0 ）は次のようになる。なお、変数ｓはラプラス変換の変数であり、周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、定常状態ではｓ＝ｉ２πｆである。
【００４５】
【数１】
2005308145.tif 000003
この場合、エアダンパ４５の内圧の制御によって見かけ上で質量Ｍ及び粘性摩擦係数Ｄを増加させて、ばね定数Ｋを減少させることで、そのエアダンパ４５と構造物１６とを含む系の固有振動数を下げることができる。例えば、質量Ｍ、粘性摩擦係数Ｄ、及びばね定数ＫをそれぞれΔＭ、ΔＤ、及び−ΔＫだけ変化させると、除振率（ｘ／ｘ0 ）は次のように変化する。
【００４６】
【数２】
2005308145.tif 000004
図６の点線の曲線１７Ａ及び実線の曲線１７Ｂは、それぞれ（１）式及び（２）式の除振率を示し、図６において、横軸は周波数ｆ（Ｈｚ）、縦軸は除振率のゲイン（ｄＢ）である。図６より分かるように、見かけ上で質量Ｍ及び粘性摩擦係数Ｄを増加させて、ばね定数Ｋを小さくすることで、固有振動数が低域に移動するため、斜線を施した高周波数域の除振率が改善される。
【００４７】
本例では、エアダンパ４５のばね定数Ｋ（剛性）を小さくすることで、その固有振動数を下げるものとする。そのばね定数Ｋは、主に次の３つの剛性Ｋａ、Ｋｍ、Ｋｆの和で表すことができる。
（ａ）エアダンパ４５内の気体である空気の圧縮性による剛性Ｋａ
図３の可動部材４７のエアダンパ４５からの有効受圧面積をＡ、エアダンパ４５内の空気の圧力（絶対圧）をＰ、エアダンパ４５の容積をＶ、空気の剛性の係数（ポリトロープ指数）をγとすると、剛性Ｋａは次のようになる。
【００４８】
Ｋａ＝（γ・Ａ2 ・Ｐ）／Ｖ    …（３）
ここで、エアダンパ４５の高さ（収納部材４４と可動部材４７との間隔）をＨとすると、（Ｖ＝Ａ・Ｈ）であるため、（３）式は次のようになる。なお、その高さＨが、構造物の支持方向のエアダンパ４５（気体ダンパ）の位置に対応している。
Ｋａ＝（γ・Ａ・Ｐ）／Ｈ      …（４）
その高さＨは、位置センサ２９で計測される連結部材４８Ａ（第１コラム３６）のＺ方向の相対的な位置（変位）に、その計測される相対的な位置が０のときのエアダンパ４５の高さ（予め計測されて防振台制御系５１内の記憶部に記憶されている）を加算することで求められる。その（４）式を書き換えると圧力Ｐは次のようになる。
【００４９】
Ｐ＝（Ｋａ・Ｈ）／（γ・Ａ）  …（５）
そこで、エアダンパ４５内の圧力の第１の制御方法としては、従来よりも小さい剛性Ｋａの値、及び位置センサ２９の計測値から求められるエアダンパ４５の高さＨをそれぞれ（５）式に代入して圧力Ｐを計算し、この圧力Ｐがエアダンパ４５内の圧力となるように防振台制御系５１がサーボバルブ５６の流量を制御すればよい。これによって、剛性Ｋａが小さくなり、エアダンパ４５のばね定数Ｋも小さくなるため、固有振動数が低下して除振性能が向上する。例えばエアダンパ４５の高さＨが低くなった場合には、エアダンパ４５内のエアを抜くことによりエアダンパ４５内の圧力を下げることにより除振性能を向上することができる。
【００５０】
（ｂ）エアダンパ４５を構成するゴム等の材料の剛性Ｋｆ
エアダンパ４５を構成する材料をゴムとすると、その剛性は一例として次のようになる。なお、実際には、剛性Ｋｆは実際のエアダンパ４５を用いて測定しておいてもよい。
Ｋｆ＝約９０（Ｎ／ｍｍ）      …（６）
そこで、エアダンパ４５の材料として、できるだけ剛性Ｋｆの小さいものを使用することによって、エアダンパ４５のばね定数Ｋを小さくでき、除振性能を向上できる。
【００５１】
（ｃ）エアダンパ４５の保持機構の構造に依存する剛性Ｋｍ
具体的に剛性Ｋｍを計算するために、図３のエアダンパ４５の保持機構の構造を図７の断面図に示す。
図７において、底が閉じたほぼ円筒状の収納部材４４の内部に可撓性を持つエアダンパ４５が収納され、エアダンパ４５上にほぼ円柱状の可動部材４７を介して第１コラム３６が載置されている。この場合、収納部材４４と可動部材４７とはそれぞれＺ軸に平行な対称軸ＳＸに関して軸対称であり、収納部材４４の上部の開口４４ａ内に非接触で第１コラム３６の方向に（図３のＺ方向に沿って）変位自在に可動部材４７の下端部４７ａが配置されている。そして、収納部材４４の開口４４ａ（内面）は、第１コラム３６に向かって次第に半径が大きくなる円錐の側面状であり、それに対向する可動部材４７の下端部４７ａの外面は、第１コラム３６に向かって次第に半径が小さくなる円錐の側面状であり、その下端部４７ａは逆テーパ構造である。その開口４４ａの円筒面に対する外側への傾斜角（テーパ角）をθとして、下端部４７ａの外面の円筒面に対する内側への傾斜角（テーパ角）を同じくθとする。
【００５２】
また、図７の実線で示すように、収納部材４４の開口４４ａと可動部材４７の下端部４７ａとが上下にずれることなく対向する状態を基準状態とする。収納部材４４と可動部材４７との位置関係がその基準状態にあるときの図３の第１コラム３６のＺ方向の位置が、第１コラム３６の設計上の目標位置となる。また、その基準状態において、図３の位置センサ２９で計測される第１コラム３６のＺ方向の相対的な位置が０となるように、位置センサ２９のオフセットが調整されている。
【００５３】
図７において、収納部材４４の開口４４ａと可動部材４７の下端部４７ａとの間には隙間があり、エアダンパ４５には可撓性があるため、そのエアダンパ４５の一部（はみ出し部４５ａ）がその隙間にはみ出ている。さらに、可動部材４７の下端部４７ａは逆テーパ構造であるため、エアダンパ４５から可動部材４７に対する有効受圧面積Ａが、エアダンパ４５の高さＨ、即ち可動部材４７（第１コラム３６）のＺ方向の位置によって変化する。本例では、その有効受圧面積Ａは、エアダンパ４５のはみ出し部４５ａの中心を通る円周の内部の面積であるとする。また、図７の実線で示す基準状態でのはみ出し部４５ａの中心Ｃ0 までの対称軸ＳＸからの半径をＲ0 として、２点鎖線で示すようにその基準状態から可動部材４７がｚだけ収納部材４４側に変位した場合のはみ出し部４５ａＡの中心Ｃまでの対称軸ＳＸからの半径をＲとする。このとき、開口４４ａの内面及び下端部４７ａの外面のテーパ角はθであるため、はみ出し部４５ａ及び４５ａＡの曲率半径を等しいと仮定すると、中心Ｃ0 から中心Ｃまでの対称軸ＳＸに平行な方向の間隔δｚは、次のようになる。
【００５４】
δｚ＝ｚ／２    …（７）
その間隔δｚを用いると、半径Ｒは次のようになる。
Ｒ＝Ｒ0 −δｚ・ｔａｎθ＝Ｒ0 −（ｚ／２）ｔａｎθ  …（８）
このとき、変位ｚが小さいとすると、有効受圧面積Ａは次のように近似できる。
Ａ＝πＲ2 ＝π｛Ｒ02−Ｒ0 ・ｚ・ｔａｎθ＋（ｚ／２）2 ｔａｎ2 θ｝
≒π（Ｒ02−Ｒ0 ・ｚ・ｔａｎθ）                  …（９）
また、エアダンパ４５内の空気の圧力Ｐを用いると、第１コラム３６に作用するエアダンパ４５の力ＦはＰ・Ａとなり、エアダンパ４５の保持機構の構造に依存する剛性Ｋｍは、その力Ｆの変位ｚによる微分である。従って、（９）式から、その剛性Ｋｍは次のようになる。
【００５５】
Ｋｍ＝ｄＦ／ｄｚ≒−Ｐ・π・Ｒ0 ・ｔａｎθ          …（１０）
即ち、図７に示すように、可動部材４７の変位ｚの符号を収納部材４４の方向に向かって正とすると、剛性Ｋｍの符号は負になる。これは、図７のような逆テーパ構造を採用することによって、可動部材４７には収納部材４４側に引き込まれる力が作用して、剛性が小さくなることを意味している。なお、実際には、エアダンパ４５のばね定数Ｋ（剛性）は、上記の（４）式の空気の圧縮性による剛性Ｋａと、エアダンパ４５の材料の剛性Ｋｆと、（１０）式の保持機構の構造に依存する剛性Ｋｍとの和であるため、全体として負の値になることはない。
【００５６】
その（１０）式を書き換えると、圧力Ｐは次のようになる。
Ｐ＝−Ｋｍ／（π・Ｒ0 ・ｔａｎθ）                  …（１１）
そこで、エアダンパ４５内の圧力の第２の制御方法としては、所望の負の剛性Ｋｍの値、基準状態での有効受圧面積Ａを定める半径Ｒ0 の値、及び保持機構のテーパ角θをそれぞれ（１１）式に代入して圧力Ｐ（正の値）を計算し、この圧力Ｐがエアダンパ４５内の圧力となるように防振台制御系５１がサーボバルブ５６の流量を制御すればよい。これによって、保持機構の構造に依存する剛性Ｋｍが負の値で小さくなり、エアダンパ４５のばね定数Ｋも小さくなるため、固有振動数が低下して除振性能が向上する。
【００５７】
なお、上記の第１の制御方法と第２の制御方法とを併用してもよい。このためには、（１５）式の空気の圧縮性による剛性Ｋａに基づく圧力Ｐの目標値と、（１１）式のエアダンパ４５の構造に依存する剛性Ｋｍに基づく圧力Ｐの目標値とをほぼ等しくして、エアダンパ４５内の圧力がその目標値（又は両者の平均値）になるように制御すればよい。
なお、図７において、収納部材４４の開口４４ａは傾斜しているが、その開口４４ａ（内面）を円筒面としてもよい。また、本例では図７に示すように可動部材４７の下端部を逆テーパ構造としているが、その下端部の傾斜角を第１コラム３６側に次第に広がる角度とする正テーパ構造を採用することも可能である。
【００５８】
図８は、正テーパ構造を採用したときのエアダンパ４５の保持機構を示す断面図であり、この図８において、収納部材４４の開口４４ｂ（内面）は、第１コラム３６に向かって次第に半径が小さくなる円錐の側面状であり、それに対向する可動部材４７の下端部４７ｂの外面は、第１コラム３６に向かって次第に半径が大きくなる円錐の側面状であり、その下端部４７ｂは正テーパ構造である。その開口４４ｂの円筒面に対する内側への傾斜角（テーパ角）をθとして、下端部４７ｂの外面の円筒面に対する外側への傾斜角（テーパ角）を同じくθとする。
【００５９】
図８においても、収納部材４４の開口４４ｂと可動部材４７の下端部４７ｂとの隙間に、エアダンパ４５の一部（はみ出し部４５ｂ）がはみ出ている。また、図８の実線で示す基準状態でのはみ出し部４５ｂの中心Ｃ0 までの対称軸ＳＸからの半径をＲ0 として、２点鎖線で示すようにその基準状態から可動部材４７がｚだけ収納部材４４側に変位した場合のはみ出し部４５ｂＡの中心Ｃまでの対称軸ＳＸからの半径をＲとする。このとき、中心Ｃ0 から中心Ｃまでの対称軸ＳＸに平行な方向の間隔δｚは（７）式と同じである。その間隔δｚを用いると、半径Ｒは次のようになる。
【００６０】
Ｒ＝Ｒ0 ＋δｚ・ｔａｎθ＝Ｒ0 ＋（ｚ／２）ｔａｎθ  …（１２）
また、エアダンパ４５内の空気の圧力Ｐを用いると、第１コラム３６に作用するエアダンパ４５の力ＦはＰ・Ａ＝Ｐ・π・Ｒ2 となるため、変位ｚが小さいとすると、（１２）式からエアダンパ４５の保持機構に依存する剛性Ｋｍは次のように近似できる。
Ｋｍ＝ｄＦ／ｄｚ≒Ｐ・π・Ｒ0 ・ｔａｎθ            …（１３）
即ち、図８の正テーパ構造では、図７のような逆テーパ構造に比べて剛性Ｋｍの符号が反転して剛性Ｋｍが大きくなる。言い換えると、正テーパ構造では、可動部材４７が低下すると有効受圧面積Ａが大きくなって可動部材４７を押し戻す力が作用するため、可動部材４７の位置の安定性は高まる。しかしながら、圧力Ｐが従来例と同じ場合には、剛性Ｋｍが大きいために固有振動数は小さくならない。
【００６１】
そこで、エアダンパ４５の支持機構として図８のような正テーパ構造を採用する場合には、（１３）式の剛性Ｋｍが小さくなるように、圧力Ｐを小さく設定してもよい。これによって、固有振動数が低下して、除振性能が向上する。
次に、図３の防振台制御系５１の構成例につき図９を参照して説明する。
図９において、ブロック化されている防振台３５は図５の力学モデルを表している。即ち、図９の防振台３５において、構造物１６に設置面１５上のエアダンパ４５からの力及びボイスコイルモータ５０からの推力が加わると、構造物１６には１／Ｍに比例する加速度が生じる。その加速度の情報は加速度センサ４０で計測される。また、その加速度を仮想的な２個の積分器３５ｂ，３５ｃ（伝達関数は１／ｓ）で積分して得られる構造物１６のＺ方向の位置（変位）ｘ2 の情報が位置センサ２９によって計測される。さらに、圧力センサ２８によってエアダンパ４５内の空気の圧力Ｐの情報が計測されている。加速度センサ４０、位置センサ２９、及び圧力センサ２８からは、一例として計測値に対応する電圧等のアナログ信号が出力される。位置センサ２９及び圧力センサ２８の出力は演算制御部８０に供給されて、その内部で所定のサンプリングレートでデジタルデータに変換される。
【００６２】
また、図９において、目標値設定部７１から減算器７２に構造物１６のＺ方向の目標位置ｘ1 に対応する信号（通常は一定値）が入力され、加速度センサ４０の出力を積分器７８及び７９（伝達関数は１／ｓ）で２回積分して得られる構造物１６の実際の位置ｘ2'に対応する信号が減算器７２にフィードバックされている。減算器７２はそれらの差分（＝ｘ1 −ｘ2'）に対応する信号をゲインｋ１の可変増幅器７３を介してＰＩ補償器７４に供給する。ＰＩ補償器７４は、入力された信号に所定係数を乗じて得られる第１信号と、その入力された信号を積分した信号に所定係数を乗じて得られる第２信号とを加重平均して得られる目標速度信号を減算器７５に入力する。また、加速度センサ４０の出力を積分器７８によって積分して得られる構造物１６の実際の速度に対応する信号が減算器７５にフィードバックされており、減算器７５は、それらの速度の差分（＝目標速度−実際の速度）に対応する信号をゲインｋ２の増幅器７６を介してドライバ７７に供給する。ドライバ７７は、減算器７５から出力される速度の差分に対応する推力が得られるようにボイスコイルモータ５０を駆動する。これによって、構造物１６（第１コラム３６）にはそのＺ方向の位置が目標位置に維持されるように推力が作用する。
【００６３】
そして、演算制御部８０が、圧力センサ２８及び位置センサ２９で計測される情報に基づいてドライバ８１を介してサーボバルブ５６内の空気の流量を制御する。演算制御部８０及びドライバ８１がエアダンパ４５の制御部に対応している。図９において、防振台３５、圧力センサ２８、位置センサ２９、及び加速度センサ４０を除く部分が防振台制御系５１を構成している。なお、防振台制御系５１は、マイクロコンピュータを含むデジタル回路で構成されているが、アナログ回路で構成してもよい。この構成における演算制御部８０の動作につき説明する。
【００６４】
即ち、演算制御部８０内の記憶部には、図３において位置センサ２９で計測される相対的な位置が０であるときのエアダンパ４５の高さＨ0 の情報が記憶されている。その記憶部には、（５）式及び（１１）式の圧力Ｐを計算するのに必要な剛性Ｋａ，Ｋｍ、図７の半径Ｒ0 、係数γ、テーパ角θの情報も記憶されている。演算制御部８０内の演算部は、位置センサ２９の計測情報から図７の可動部材４７の基準状態からのＺ方向への変位ｚを求め、この変位ｚを高さＨ0 から差し引いてエアダンパ４５の高さＨを求めるとともに、その変位ｚを（９）式に代入して有効受圧面積Ａを算出する。
【００６５】
次に、一例として、その演算部は、（５）式にその高さＨ及び有効受圧面積Ａを代入して圧力Ｐの目標値を計算し、この目標値から圧力センサ２８によって計測されるエアダンパ４５の内部の圧力を差し引いて圧力の誤差を求める。さらに、その演算部は、その圧力の誤差に応じてドライバ８１を介してサーボバルブ５６内の空気の流量を制御する。演算制御部８０及びドライバ８１がエアダンパ４５の制御部に対応している。本例によれば、エアダンパ４５内の圧力は、（５）式で計算された圧力Ｐに維持される。これは、（５）式内の空気の圧縮性による剛性Ｋａが目標とする小さい値に維持されることを意味するため、図３の防振台３５を含む系の固有振動数が低くなり、除振性能が向上する。これによって、重ね合わせ精度等の露光精度が向上する。また、走査露光時に振動を抑制した状態で、図２のレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの走査速度を高めることができるため、露光工程のスループットを向上できる。
【００６６】
なお、演算制御部８０では、エアダンパ４５内の圧力を（１１）式で計算される圧力Ｐに設定してもよい。この場合にも、エアダンパ４５の保持機構の構造に依存する剛性Ｋｍが小さくなり、除振性能が向上する。また、図９において、減算器７２にフィードバックする構造物１６の位置として、位置センサ２９の計測値を用いてもよい。また、加速度センサ４０の代わりに速度センサを用いることも可能である。
【００６７】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図３及び図１０を参照して説明する。本例でも投影露光装置としては、図１及び図２に示す走査型露光装置を使用し、防振台としても基本的に図３の防振台３５を使用する。ただし、本例においては、設置面としてのベースプレート３３の上面の振動情報を計測するために、図３に２点鎖線で示すように、ベースプレート３３上に振動センサとしての加速度センサ５７を設置している。加速度センサ５７の構成は、第１コラム３６上に設置された加速度センサ４０と同様である。また、加速度センサ５７は、ベースプレート３３のＺ方向の加速度（振動情報）を計測しているが、Ｘ方向又はＹ方向の加速度を計測してもよい。
【００６８】
本例では、防振台制御系５１の代わりに、その加速度センサ５７の出力をも用いてエアダンパ４５及びボイスコイルモータ５０の動作を制御する防振台制御系５１Ａが使用される。
図１０は、本例の防振台制御系５１Ａの構成を示し、この図１０において、図９に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。図１０において、設置面１５（図３のベースプレート３３の上面）の加速度の情報が加速度センサ５７で計測され、加速度センサ５７の出力がバンドパスフィルタ８２（フィルタ部）を介して演算制御部８０に供給されている。バンドパスフィルタ８２は、その加速度センサ５７からの出力のうちで、図３の防振台３５と第１コラム３６（構造物）とを含む系の固有振動数を中心とする所定幅の周波数の信号を選択して演算制御部８０に供給する。これ以外の防振台制御系５１Ａの構成は図９の防振台制御系５１と同様であり、防振台制御系５１Ａには圧力センサ２８及び位置センサ２９の出力も供給されており、演算制御部８０及びドライバ８１（制御部）はサーボバルブ５６における空気の流量を制御する。
【００６９】
演算制御部８０内の演算部は、一例として第１の実施形態と同様に位置センサ２９の出力を用いてエアダンパ４５の高さＨ及び有効受圧面積Ａを計算し、これらの値を（５）式に代入して、空気の圧縮性に依存する剛性Ｋａを小さい値にするような圧力Ｐを計算する。そして、その演算部は、圧力センサ２８で計測されるエアダンパ４５内の圧力をその圧力Ｐにするためのサーボバルブ５６における空気の流量を計算する。本例では、さらに加速度センサ５７からバンドパスフィルタ８２を介して供給される加速度情報から、構造物１６による振動が加速度センサ４０で検出される前に、演算制御部８０内の演算部は設置面１５の振動を検出できる。その演算部では、その検出された設置面１５の振動の影響が構造物１６に伝わりにくくなるように、サーボバルブ５６における流量を調整する。例えば、設置面１５が下方に変位している場合には、その流量を増加してエアダンパ４５内の気圧を（５）式の値よりも大きくし、逆に設置面１５が上方に変位している場合には、エアダンパ４５内の気圧を小さくすればよい。これによって、フィードフォワード方式でエアダンパ４５内の圧力が制御されて、設置面１５の振動が構造物１６側に伝わりにくくなるため、除振率が改善されて除振性能が向上する。
【００７０】
この際に、本例ではバンドパスフィルタ８２を用いて防振台３５と構造物１６とを含む系の固有振動数を含む周波数の振動情報を計測しているため、その固有振動数付近の振動を重点的に抑制することができる。なお、図１０において、バンドパスフィルタ８２の代わりに、上記の固有振動数よりも高い周波数をカットオフ周波数とするローパスフィルタを使用してもよい。さらに、バンドパスフィルタ８２は省略することも可能であり、この場合にも設置面１５の振動の影響は軽減されている。
【００７１】
なお、上述の実施形態の投影露光装置は、防振台３５，４１を介してコラム構造体ＣＬ等を設置した後、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その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。
【００７２】
また、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００７３】
なお、本発明は、走査型露光装置のみならず、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置で能動的に防振を行う場合にも同様に適用できる。また、本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置で能動的に防振を行う場合にも適用することができる。また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとして用いる投影露光装置、及び投影光学系を使用しないプロキシミティ方式やコンタクト方式の露光装置等で防振を行う際にも適用できる。
【００７４】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００７５】
さらに本発明は、露光装置以外の機器、例えば欠陥検査装置、感光材料のコータ・デベロッパ等の防振を行う場合にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明を露光装置に適用した場合には、設置面に対する露光装置の除振性能を向上させることができるため、重ね合わせ精度等の露光精度を向上できる。また、走査型露光装置の場合には、振動を抑制した状態で走査速度を向上できるため、スループットを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の投影露光装置を床上に設置した状態を示す一部を切り欠いた図である。
【図３】図２中の一つの防振台３５及びその制御系を示す一部を切り欠いた図である。
【図４】図３の第１フレーム４３を可動部材４７側から見た平面図である。
【図５】図３の防振台３５の力学モデルを示す図である。
【図６】図５の力学モデルの除振率の変化の一例を示す図である。
【図７】図３のエアダンパ４５の保持機構を示す断面図である。
【図８】図３のエアダンパ４５の保持機構の別の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態の防振台制御系５１を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の防振台制御系５１Ａを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、２８…圧力センサ、位置センサ２９、３２…ペデスタル、３５…防振台、３６…第１コラム、４０，５７…加速度センサ、４３…第１フレーム、４４…収納部材、４５…エアダンパ（気体ダンパ）、４６…第２フレーム、４７…可動部材、５０…ボイスコイルモータ（電磁ダンパ）、５１，５１Ａ…防振台制御系、５６…サーボバルブ
【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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【図９】
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【図１０】
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