(57)【要約】【課題】  投影光学系、レチクルステージ、あるいは基板ステージ等の温度制御系に障害が発生した場合であっても、速やかに復旧できるようにする。【解決手段】  温調媒体の温度を所定の設定温度で粗調整する粗調整系７３と、粗調整系７３により冷却された温調媒体の温度を微調整して投影光学系ＰＬに対して循環させて、その温度を制御する第１微調整系Ｃ１と、粗調整系７３により温調された温調媒体の温度を微調整してレチクルステージ２、基板ステージ５に対して循環させて、ステージ２，５の温度を制御する第２微調整系Ｃ５，Ｃ６とを備えている。微調整系Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６に障害が発生したことを検出装置６９ａ，７６ａ，７９ａにより検出し、制御装置７７は障害が発生した微調整系の制御バルブ６７，８０，８４を停止し、粗調整系７３の設定温度を温度制御系全体の熱量収支に応じて低下させる。【選択図】  図４
2005136004.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、
温調媒体の温度を所定の設定温度に粗調整する粗調整系と、
前記粗調整系により温調された温調媒体の温度を微調整して前記投影光学系に対して循環させて、該投影光学系の温度を制御する第１微調整系と、
前記粗調整系により温調された温調媒体の温度を微調整して前記レチクルステージおよび前記基板ステージの少なくとも一方に対して循環させて、該ステージの温度を制御する第２微調整系と、
前記第１および前記第２微調整系内における障害の発生を検出する検出装置と、
前記検出装置により障害が検出された微調整系について前記温調媒体の循環を停止させるとともに、前記粗調整系の前記設定温度を変更する制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記粗調整系の前記設定温度を予め実験的又は理論的に求めた熱量収支情報に従って変更することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記粗調整系の前記設定温度の変更を徐々に実施することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記検出装置は、前記第１および前記第２微調整系内に設けられた前記温調媒体の温度、圧力、および流量のうちの少なくとも一つを検出するセンサを含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記検出装置が前記流量を検出する流量センサである場合において、
前記流量センサは、前記ステージを循環した後の前記温調媒体の流量を計測するよう配置されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記粗調整系が備えるインバータの周波数を変更することにより、前記粗調整系の前記設定温度を変更することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６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ことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の露光装置およびデバイス製造方法には、以下のような問題が存在する。
【０００８】
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、ウエハおよ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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
これを解決するため、本願出願人は、投影光学系、レチクルステージおよび基板ステージのそれぞれに対して、互いに独立した温度制御系を設置する構成の露光装置について、先に出願した（特願２００３−００２２８５号）。この露光装置は、温調流体の温度を温調対象としての投影光学系、レチクルステージおよび基板ステージの目標温度よりも低い温度に比較的に粗い精度で冷却する単一の粗調整系を設け、該粗調整系により冷却された温調流体を、それぞれ温調対象としての投影光学系、レチクルステージおよび基板ステージに供給・循環させる循環系（微調整系）を設け、各循環系内に、温調流体を加熱することにより微調整するヒータをそれぞれ設けて、各ヒータを制御することにより、温調対象としての投影光学系、レチクルステージおよび基板ステージの温度をそれぞれ個別に制御するようにしたものである。
【００１２】
これにより、投影光学系や基板ステージに対しては、例えば１／１００℃単位で温度を制御し、レチクルステージに対しては、例えば１／１０℃単位で温度を制御するなど、要求される温度範囲に応じて個別に、また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。
【００１３】
なお、各循環系（微調整系）の温調流体を粗い精度で冷却する粗調整系を各循環系について単一としたのは、各循環系毎に粗調整系を設けると、構成が複雑となり、コスト高となるので、これを避けるためである。
【００１４】
ところで、このような構成を採用した場合、配管の損傷（折れ、はずれ、穴あき等）、その他の障害（温度異常など）が各循環系に発生した場合には、当該循環系を停止する必要があるため、各循環系には圧力センサや流量センサや温度センサ等が設けられており、何らかの障害の発生が検出された場合には、当該する循環系を停止するような制御が実施されている。障害が発生した循環系以外の循環系においては、そのまま温調液体の循環が継続される。
【００１５】
何れかの循環系が停止すると、全体としての熱量収支が大きく変動し、粗調整系は、一定の冷却能力で運転されているため、循環系内の温度微調整用ヒータの制御能力を越えて温調流体の過冷却が生じ、障害の発生していない循環系の適切な温度制御ができなくなる場合があるという問題が生じた。
【００１６】
例えば、投影光学系は、その温度が一旦仕様外の温度になると、その復旧には数十時間から数日を要する場合があり、障害の発生した循環系の修理が完了したとしても、運転の再開にはさらに多くの待機時間が必要であり、生産性の観点からも問題である。
【００１７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、投影光学系、レチクルステージ、あるいは基板ステージ等の温度制御系に障害が発生した場合であっても、速やかに復旧できるようにし、高精度、高品質なデバイス等をより安定的に製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、レチクルステージ（２）上に保持されたレチクル（Ｒ）のパターン像を、基板ステージ（５）上に保持された基板（Ｗ）上に投影光学系（ＰＬ）を介して投影する露光装置であって、温調媒体の温度を所定の設定温度に粗調整する粗調整系（６６，７３）と、前記粗調整系により温調された温調媒体の温度を微調整して前記投影光学系に対して循環させて、該投影光学系の温度を制御する第１微調整系（Ｃ１）と、前記粗調整系により温調された温調媒体の温度を微調整して前記レチクルステージおよび前記基板ステージの少なくとも一方に対して循環させて、該ステージの温度を制御する第２微調整系（Ｃ５，Ｃ６）と、前記第１および前記第２微調整系内における障害の発生を検出する検出装置（６９ａ，６９ｂ，６９ｃ，７６ａ，７６ｂ，７６ｃ，７６ｄ，７６ｅ，７９ａ，７９ｂ，７９ｃ，７９ｄ，７９ｅ）と、前記検出装置により障害が検出された微調整系について前記温調媒体の循環を停止させるとともに、前記粗調整系の前記設定温度を変更する制御装置（７７）とを備えた露光装置が提供される。
【００２０】
本発明では、障害が発生た微調整系についての温調媒体の循環の停止に伴い、粗調整系の設定温度（設定能力）を変更するようにしたので、温調媒体の温度が、障害が発生していない微調整系による温調媒体の温度制御の能力範囲を逸脱してしまうことを防止することができ、したがって、障害が発生していない微調整系に係る温調対象の温度を適正に保つことができる。
【００２１】
この場合において、前記制御装置（７７）は、前記粗調整系（６６，７３）の前記設定温度を予め実験的又は理論的に求めた熱量収支情報に従って変更することができ、該設定温度の変更は、徐々に実施することが望ましい。粗調整系の設定温度を一気に変更することは、系の安定を乱し（系に対する外乱となり）、温度制御上（温度安定性上）好ましくないためである。
【００２２】
また、前記検出装置は、前記温調媒体の温度、圧力、および流量のうちの少なくとも一つについての障害の発生を検出するようにできる。なお。流量を検出する場合においては、冷却対象物を温調媒体が循環した後の位置（出口側）において、流量検出を行うようにすることが、冷却対象物（ステージのモータなど）に流れた流量を確実に検出できるようになる点で好ましい。さらに、前記制御装置（７７）は、前記粗調整系が備えるインバータ（６６）の周波数を変更することにより、前記粗調整系の前記設定温度を変更するようにできる。
【００２３】
本発明の第２の観点によると、上記本発明の第１の観点に係る露光装置を用いて、前記レチクル（Ｒ）上に形成されたパターンを前記基板（Ｗ）上に転写する工程を含むデバイス製造方法が提供される。高性能、高品質なデバイスを安定的に製造することができるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、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とともに、温度制御系に障害が発生した場合であっても、速やかに復旧できるようなり、高品質、高性能なデバイス等をより安定的に製造することができるようになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、図１乃至図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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。なお、冷媒としては、ＨＦＥに限らず、水（純水）を用いるものであっても良い。
【００４６】
この温度制御系は、温調媒体としての冷媒を用いて、投影光学系ＰＬ（アライメント系ＡＬを含む）、レチクルステージ２およびウエハステージ５を温度制御対象として、温度制御（管理）を実施する。この温度制御系においては、温度制御対象としての投影光学系ＰＬ（発熱量（温度変化量）が比較的に小さい）、レチクルステージ２（発熱量（温度変化量）が比較的に大きい）およびウエハステージ５（発熱量（温度変化量）が比較的に大きい）を、それぞれ個別的に温度制御することにより、それぞれの発熱量、制御目標温度、および許容誤差等に応じて適切に対応できるようにするとともに、兼用できる構成部分（例えば、冷凍機７３等）については、兼用することにより、その構成の簡略化を図っている。
【００４７】
まず、図４を参照する。この温度制御系は、露光装置本体と同一の階に設置される床上ユニットと、階下の機械室に設置される床下ユニットに大別される。床下ユニットは、蒸発器６５、冷凍機７３０等を備えて構成されている。冷凍機７３は、圧縮機、ノズル等を備えたヒートポンプであり、循環系Ｃ３を不図示のポンプにより循環される冷却水を冷却し、放熱系Ｃ４に供給される冷却水に熱量を放出する。冷凍機７３の冷凍能力は、コントローラ７７による制御の下、インバータ６６を介して圧縮機（モータ）に供給する電流の周波数を変更してその回転数を制御することにより変更調整できるようになっている。コントローラ７７は、通常運転時にはこの温度制御系の全体としての熱量収支に応じた一定出力で運転するようインバータ６６を介して冷凍機７３を制御している。
【００４８】
循環系Ｃ３の冷却水は、ポンプ６１および冷却水タンク６２を有する循環系Ｃ２の冷却水を蒸発器６５を介して冷却する。循環系Ｃ２の冷却水は、後述する床上ユニットの循環系の冷媒（ＨＦＥ）を熱交換機７０を介して冷却する。冷凍機７３等を露光装置本体が設置される階と異なる階に設置するのは、冷凍機７３による振動の影響が露光装置に及ばないようにするためである。但し、これらの床下ユニットは、露光装置本体が設置される階と同じ階に設置してもよく（この場合には、露光装置本体側に冷凍機７３の振動が伝わらないように防振対策を床と装置との間に施しておくことが好ましい）、あるいは階上に設置しても勿論よい。また、コントローラ７７は、図４では床下に表示しているが、床上にあっても構わない。
【００４９】
次に、この温度制御系の床上ユニットについて説明する。床上ユニットは、投影光学系ＰＬの温度を制御する循環系Ｃ１、レチクルステージ２の温度を制御する循環系Ｃ５およびウエハステージ５の温度を制御する循環系Ｃ６に大別される。
【００５０】
循環系Ｃ１において、熱交換機７０で冷却された冷媒は、分岐点６７ａ、ポンプ６４、ヒータ７１および制御バルブ６７を経た後に、投影光学系ＰＬ（図示省略するアライメント系ＡＬを含む）に至り、投影光学系ＰＬを冷却した冷媒は、タンク６３に回収され、さらに熱効果器７０を経て順次循環される。ヒータ７１による加熱および制御バルブ６７の開閉は、コントローラ７７により制御されるようになっている。また、循環系Ｃ１の配管の投影光学系ＰＬの直前（入口側）には、温度センサ６９ａ、流量センサ６９ｂおよび圧力センサ６９ｃが設けられている。なお、流量センサ６９ｂの近傍には、流量を調節するための流量調節器（不図示）が設けられている。これらのセンサ６９ａ、６９ｂ、６９ｃによる検出信号は、コントローラ７７に供給される。コントローラ７７は、温度センサ６９ａによる検出温度が投影光学系ＰＬの目標温度となるように、ヒータ７１を制御する。なお、図示していないが、循環系Ｃ１の投影光学系ＰＬの下流側（出口側）配管に温度センサを設けて、上流側温度センサ６９ａと下流側温度センサとによる検出値の平均をヒータ７１による温度制御に用いてもよい。また、図示していないが、循環系Ｃ１の投影光学系ＰＬの下流側（出口側）配管に流量センサを設けても良い。このようにすれば、投影光学系ＰＬ上の配管を冷媒が流れている過程において、流量異常が生じた場合（もし入口側のセンサ６９ｂだけだと検出できない場合）であっても、流量異常を確実に検出することが可能となる。
【００５１】
また、コントローラ７７は、温度センサ６９ａ、流量センサ６９ｂおよび圧力センサ６９ｃの検出値の何れかが予め決められた所定の範囲を逸脱した場合には、配管の破損、その他の障害が発生したものとして、制御バルブ６７を閉塞するとともに、ポンプ６４の作動を停止するよう制御する。
【００５２】
循環系Ｃ１において、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下から上へ循環されるように構成したが、これに限らず上から下へ螺旋状に冷媒を循環させるように構成してもよい。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を採用してもよい。
【００５３】
なお、投影光学系ＰＬの近傍に配置されるアライメント系ＡＬについても、図示は省略しているが、この循環系Ｃ１により冷却されるようになっている。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。
【００５４】
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。
【００５５】
次に、レチクルステージ２の温度制御を行う循環系Ｃ５において、床下ユニットの熱交換機７０で冷却された冷媒は、ポンプ７４、分岐点６７ｂ、ヒータ７５および制御バルブ８０を経た後に、レチクルステージ２に至り、レチクルステージ２を冷却した冷媒は、タンク６３に回収され、さらに熱効果器７０を経て順次循環される。ヒータ７５による加熱および制御バルブ８０の開閉は、コントローラ７７により制御されるようになっている。循環系Ｃ５の配管のレチクルステージ２の直前（入口側）には、温度センサ７６ａ、流量センサ７６ｃおよび圧力センサ７６ｅが設けられている。なお、流量センサ７６ｃの近傍には不図示の流量調節器が設けられている。また、循環系Ｃ５の配管のレチクルステージ２の直後（出口側）には、温度センサ７６ｂおよび流量センサ７６ｄが設けられている。これらのセンサ７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、７６ｄ、７６ｅによる検出信号は、コントローラ７７に供給される。コントローラ７７は、温度センサ７６ａおよび７６ｂによる検出温度の平均値がレチクルステージ２の目標温度となるように、ヒータ７５を制御する。また、コントローラ７７は、温度センサ７６ａ、７６ｂ、流量センサ７６ｃ、７６ｄ、圧力センサ７６ｅ、温度センサ７６ｄおよび流量センサ７６ｅの何れかが予め決められた所定の範囲を逸脱した場合には、配管の破損、その他の障害が発生したものとして、制御バルブ８０を閉塞する。
【００５６】
次に、ウエハステージ５の温度制御を行う循環系Ｃ６において、床下ユニットの熱交換機７０で冷却された冷媒は、ポンプ７４、分岐点６７ｂ、ヒータ７８および制御バルブ８４を経た後に、ウエハステージ５に至り、ウエハステージ５を冷却した冷媒は、タンク６３に回収され、さらに熱効果器７０を経て順次循環される。ヒータ７８による加熱および制御バルブ８４の開閉は、コントローラ７７により制御されるようになっている。循環系Ｃ６の配管のウエハステージ５の直前（入口側）には、温度センサ７９ａ、流量センサ７９ｃおよび圧力センサ７９ｅが設けられている。なお、流量センサ７９ｃの近傍には不図示の流量調節器が設けられている。また、循環系Ｃ６の配管のウエハステージ５の直後（出口側）には、温度センサ７９ｂおよび流量センサ７９ｄが設けられている。これらのセンサ７９ａ、７９ｂ、７９ｃ、７９ｄ、７９ｅによる検出信号は、コントローラ７７に供給される。コントローラ７７は、温度センサ７９ａおよび７９ｂによる検出温度の平均値がウエハステージ５の目標温度となるように、ヒータ７８を制御する。また、コントローラ７７は、温度センサ７９ａ、７９ｂ、流量センサ７９ｃ、７９ｄ、圧力センサ７９ｅの何れかが予め決められた所定の範囲を逸脱した場合には、配管の破損、その他の障害が発生したものとして、制御バルブ８４を閉塞する。なお、循環系Ｃ５、Ｃ６には、それぞれバイパス流路（配管）ＢＹ１、ＢＹ２が設けられている。これらのバイパス流路ＢＹ１、ＢＹ２にはそれぞれ電磁バルブ（電磁弁）２１０、２２０が設けられており、通常運転時（各系Ｃ５、Ｃ６に異常が生じていない時）には、これらのバルブ２１０、２２０は閉じられている。
【００５７】
なお、この実施形態では、コントローラ７７は、投影光学系ＰＬ（アライメント系ＡＬを含む）を温度制御する循環系Ｃ１のヒータ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を含む投影光学系ＰＬの温度を、例えば２３℃±０．０１℃に制御（管理）するようにしている。また、コントローラ７７は、レチクルステージ２を温度制御する循環系Ｃ５のヒータ７５の駆動を制御することで、冷媒を介してレチクルステージ２の温度を、例えば２３℃±０．１℃に制御（管理）するようにしている。同様に、コントローラ７７は、ウエハステージ２を温度制御する循環系Ｃ６のヒータ７８の駆動を制御することで、冷媒を介してウエハステージ５の温度を、例えば２３℃±０．１℃に制御（管理）するようにしている。
【００５８】
図４に示した構成では、冷凍機７３等の床下ユニットを各循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６について単一としており、その構成の簡略化が図られている。また、タンク６３から熱交換器７０を経て分岐６７ａに至る部分を、循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６で兼用しており、これによっても構成の簡略化が図られている。但し、各循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６のうちの１つと他の２つを互いに独立的に構成するように（すなわち何れか２つの系のみ上記部分が兼用されるように）してもよい。
【００５９】
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。
【００６０】
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７６ｂが設けられている。
【００６１】
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および可動子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。
【００６２】
なお、ウエハステージ５（試料台ＳＴ）のレベリング調整（およびフォーカス調整）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、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。
【００６３】
なお、上記温度センサ６９ａ、６９ｂ、７６ａ、７６ｂ、７９ａ、７９ｂとしては、本実施形態では±０．０１℃を検出できる精度のものを使用しているが、循環系Ｃ５およびＣ６では、レチクルステージ２およびウエハステージ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。
【００６４】
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。
【００６５】
次に、コントローラ７７による障害発生時の処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。上述したように、通常運転時においては、コントローラ７７は冷凍機７３がこの温度制御系全体としての熱量収支に応じた冷凍能力となるように、一定の出力で運転するよう制御している。しかし、循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６において、配管の損傷（破損、折れ、はずれ等）やポンプ６４、７４、ヒータ７１、７５、７８等に何らかの障害が発生した場合には、該障害が発生した循環系を停止させる必要が生じる。そこで、コントローラ７７は、以下のような処理を実施する。
【００６６】
即ち、コントローラ７７は、各循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６に設けられたセンサ（温度センサ、流量センサ、圧力センサ）の検出値をモニタしており（ステップ１０１）、それぞれについて予め決められた設定範囲から何れかが逸脱したか否かを判断する（ステップ１０２）。ステップ１０２で設定範囲内であると判断した場合には、ステップ１０１のモニタを継続する。ステップ１０２で設定範囲外であると判断した場合には、当該障害が検出されたセンサを有する循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６内の対応する制御バルブ６７、８０、８４を閉塞する（ステップ１０３）。
【００６７】
例えば、循環系Ｃ５（レチクルステージ２の温度制御系）に障害が発生したものとすると、制御バルブ８０を閉塞することになる。循環系Ｃ５が停止されると、冷凍機７３は一定出力で運転されているので、この温度制御系全体としての熱量収支が冷却過剰となり、運転を継続している循環系Ｃ１およびＣ６内の冷媒の温度が必要以上に低下する。このとき、継続運転中の循環系Ｃ１、Ｃ６のヒータ７１、７８の能力は、通常運転時を基準として最適化されたものを用いているのが通常なので、当該ヒータ７１、７８の能力範囲を越えて温度が低下すると、もはや温度制御対象としての投影光学系ＰＬ、ウエハステージ５を目標温度に制御することが困難となる。
【００６８】
そこで、この実施形態では、コントローラ７７は、ステップ１０３で制御バルブ８０を閉塞した後、インバータ６６を制御して冷凍機７３の圧縮機（モータ）に対する電流の周波数を低下、即ち圧縮機の回転数を低下させることにより、冷凍機７３の設定能力（冷凍機７３がターゲットとする設定温度）を低下させる（ステップ１０４）。このような制御により、この温度制御系全体としての熱量収支を均衡させるようにしている。冷凍機７３の設定能力（設定温度、目標温度）をどの程度低下させればよいかについては、理論的に計算で求めてもよいし、あるいは予め実験的に収集したデータに基づいて決定しておいてもよい。これにより、障害が発生し、何れかの循環系を停止した場合であっても、継続運転される残余の循環系において適正な温度制御能力を発揮することができるのである。なお、冷凍機７３の設定温度をどの程度下げるかについては、どの系が（循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６のうちの何れか）停止したかによって異なる値となり得るものである。冷凍機７３の設定温度は、個別の設定値を停止した系に応じて持っているものとする。
【００６９】
なお、冷凍機７３の設定能力（設定温度）を一気に低下させると、ヒータと温度センサによる制御系に対して外乱として作用し、安定的な制御が行えないおそれがあるので、冷凍機７３の設定能力（設定能力）の低下は、徐々に行うようにするとよい。この場合、上記の理論的あるいは予め実験的に求めた熱量収支の変化の目標値に対して、温度制御系の安定性を阻害しない程度の時間をかけて、直線的に、あるいは場合によっては曲線的に近づくよう徐々にその能力を低下させるとよい。また、循環系Ｃ５とＣ６は、共通のポンプ７４を使用しているため、一方の系（Ｃ５）が止まる（閉塞される）と、他方の系（Ｃ６）に通常以上の流量が流れ込む恐れがある。このため、そのような場合に備えて、バイパス流路（バイパス用配管）ＢＹ１、ＢＹ２が設けられている。今、系Ｃ５が止められたと仮定すると、バイパス流路ＢＹ２のバルブ２２０がコントローラ７７によって開放される。これにより、系Ｃ６に過大な流量が流れ込んできたとしても、超過分をバイパス流路ＢＹ２に流すことで、系Ｃ６に正常な流量を流し続けることが可能となる。
【００７０】
次に、障害が発生した循環系（ここではＣ５）のメンテナンスを実施し、その復旧がなされたと判断される場合には（ステップ１０５）、コントローラ７７は、制御バルブ８０を開放した後（ステップ１０６）、インバータ６６を制御して冷凍機７３の圧縮機（モータ）に対する電流の周波数を元の通常運転の状態に戻すために上昇、即ち圧縮機の回転数を上昇させることにより、冷凍機７３の設定能力（設定温度、目標温度）を上昇させる（ステップ１０７）。なお、この場合も、冷凍機７３の設定能力（設定温度）を一気に上昇させると、ヒータと温度センサによる制御系に対して外乱として作用し、安定的な制御が行えないおそれがあるので、冷凍機７３の設定能力（設定温度）の上昇は、徐々に行うようにするとよい。この場合、上記の理論的あるいは実験的に求めた熱量収支の変化の目標値に対して、温度制御系の安定性を阻害しない程度の時間をかけて、直線的に、あるいは場合によっては曲線的に近づくよう徐々にその能力（設定温度）を上昇させるとよい。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。循環系Ｃ１については、コントローラ７７が温度センサ６９ａ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、投影光学系ＰＬ（アライメント系ＡＬを含む）を±０．０１℃の範囲で温度制御する。また、循環系Ｃ５およびＣ６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、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およびウエハステージ５を±０．１℃の範囲でそれぞれ温度制御する。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
このように本実施の形態では、各循環系Ｃ１、Ｃ５、Ｃ６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。
【００７９】
また、本実施の形態では、レチクルステージ２およびウエハステージ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。
【００８０】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
尚、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態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】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】本発明の実施形態における露光装置全体に係る温度制御系を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における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】本発明の実施形態におけるウエハステージに係る温度制御系を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の温度制御系に障害が発生した場合の処理を示すフローチャートである。
【図８】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】
【００９１】
Ｃ１…循環系（第１微調整系）
Ｃ５…循環系（第２微調整系）
Ｃ６…循環系（第２微調整系）
Ｒ…レチクル（マスク）
Ｗ…ウエハ（基板）
ＰＬ…投影光学系
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）
６３…冷媒タンク
６４，７４…ポンプ
６６…インバータ
６７，８０，８４…制御バルブ
６９ａ，７６ａ，７６ｂ，７９ａ，７９ｂ…温度センサ（検出装置）
６９ｂ，７６ｃ，７６ｄ，７９ｃ，７９ｄ…流量センサ（検出装置）
６９ｃ，７６ｅ，７９ｅ…圧力センサ（検出装置）
７１，７５，７８…ヒータ
７３…冷凍機（粗調整系）
７７…コントローラ（制御装置）
【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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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月5日(2003.11.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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