(57)【要約】【課題】  定盤の変形状態を高精度に計測可能でパターンの転写精度を向上させる。【解決手段】  気体により定盤４を第１方向に延びる支持軸線Ｓに沿って支持する気体室７２と、第１方向に沿って延びる駆動軸線Ｋに沿って定盤４を電磁力により駆動する駆動装置７３と、第１方向に沿って延びる計測軸線Ｌに沿って定盤４の位置情報を計測する計測装置７６とを備える。支持軸線Ｓと駆動軸線Ｋと計測軸線Ｌとを略同軸線上に配置した。【選択図】      図３
2005203545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体を支持する定盤を備えたステージ装置であって、
所定圧力の気体が充填され、前記気体により前記定盤を第１方向に延びる支持軸線に沿って支持する気体室と、
前記第１方向に沿って延びる駆動軸線に沿って前記定盤を電磁力により駆動する駆動装置と、
前記第１方向に沿って延びる計測軸線に沿って前記定盤の位置情報を計測する計測装置とを備え、
前記支持軸線と前記駆動軸線と前記計測軸線とを略同軸線上に配置したことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
請求項１記載のステージ装置において、
前記気体室、前記駆動装置及び前記計測装置は、組をなして複数設けられ、
前記複数組のそれぞれの組で前記支持軸線と前記駆動軸線と前記計測軸線とを略同軸線上に配置したことを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
移動体を支持する定盤と、該定盤を第１方向に駆動する駆動装置と、前記定盤の前記第１方向の位置情報を計測する計測装置とを備えたステージ装置であって、
前記定盤は、前記駆動装置の駆動力が付与される第１部分と、該第１部分と分離して設けられ前記位置情報が計測される第２部分とを有することを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項３記載のステージ装置において、
前記第１部分と前記第２部分とは、互いに隙間をあけて前記第１方向に沿って配置されることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項３または４記載のステージ装置において、
前記第１部分及び前記第２部分は、定盤本体の端部から延出して設けられていることを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のステージ装置において、
前記第１方向は、前記移動体を支持する前記定盤の支持面と略直交する方向であることを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
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基板に投影光学系を介して露光す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一方のステージとして、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７記載の露光装置において、
前記投影光学系は、所定圧力の気体が充填された第２気体室と、当該投影光学系を前記第１方向に沿って駆動する第２駆動装置とを介して支持フレームに支持され、
該支持フレームは、前記第２気体室と連通する第３気体室を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項７または８記載の露光装置において、
前記計測装置は、前記第１方向の前記投影光学系と前記定盤との相対位置情報を計測することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、特に移動体を支持する定盤をエアマウント及びアクチュエータによって支持させる際に用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
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。
【０００３】
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、特許文献１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。
【０００４】
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。
【０００５】
例えばウエハステージにおける防振台においては、エアマウントとアクチュエータとを同軸で配置するためには、高さ方向のスペースが必要になるため、従来ではエアマウントとアクチュエータの推力軸は必ずしも同軸配置とはなっていない。
【０００６】
また、この種の露光装置においては、ステージ移動に伴う偏荷重で定盤に変形が発生しするため、定盤表面の露光光の光軸方向（Ｚ方向）の位置をＺ干渉計等により複数計測し、この計測結果から得られる平面に基づいて、予めコンピュータ等で計算されたパラメータを用いてエアマウントやアクチュエータの駆動を制御することで定盤の変形を防止している。
【特許文献１】特開平８−１６６０４３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、エアマウントに対するエアの供給遅れ等により応答が遅れた場合、実機と計算値とではパラメータに若干の差異が生じるため、特にエアマウントとアクチュエータとの推力軸とが同軸でない場合には定盤を捻ってしまうことになる。この結果、オートフォーカスの計測誤差要因となり、パターンの転写精度が低下するという問題を生じさせる。
【０００８】
定盤の捻れは、上述したように、Ｚ干渉系等による計測結果を用いアクチュエータを駆動することで補正可能であるが、定盤表面の計測箇所に制限がある場合には、最適な計測箇所を選択できないことがある。具体的には、例えばエアマウントやアクチュエータの推力軸上にウエハの搬送経路がある場合等では、Ｚ干渉計による計測箇所は推力軸から離れた位置に設定せざるを得ないため、計測箇所における計測結果が推力軸上の変形と必ずしも一致せず、計測精度（すなわち補正精度）の信頼性が不十分という問題が生じる。
【０００９】
同様に、例えばアクチュエータが定盤本体端部に（例えば３ヶ所）設けたブラケット部を介して推力を付与する場合、定盤本体に対して強度が劣るブラケット部は変形が大きくなるが、このブラケット部の表面をＺ方向の位置計測対象とすると、定盤本体表面との乖離が大きくなり、やはり計測精度（すなわち補正精度）の信頼性が不十分という問題を生じさせフォーカス精度に影響が及ぶことになる。
【００１０】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、定盤の変形状態を高精度に計測可能でパターンの転写精度を向上させることが可能なステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、移動体（ＰＳＴ）を支持する定盤（４）を備えたステージ装置（２）であって、所定圧力の気体が充填され、気体により定盤（４）を第１方向（Ｚ軸方向）に延びる支持軸線（Ｓ）に沿って支持する気体室（７２）と、第１方向に沿って延びる駆動軸線（Ｋ）に沿って定盤（４）を電磁力により駆動する駆動装置（７３）と、第１方向に沿って延びる計測軸線（Ｌ）に沿って定盤（４）の位置情報を計測する計測装置（７６）とを備え、支持軸線（Ｓ）と駆動軸線（Ｋ）と計測軸線（Ｌ）とを略同軸線上に配置したことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明のステージ装置では、気体室（７２）への気体供給が遅れても、支持軸線（Ｓ）と駆動軸線（Ｋ）とが同軸線上にあるので、駆動装置（７３）が駆動した場合でもモーメント力が発生せず、定盤（４）に捻れが生じることを防止できる。また、本発明では、定盤（４）の位置情報を計測する計測箇所と、この計測結果に基づき定盤（４）を駆動する駆動軸線（または支持軸線）とが同軸線上にあるので、計測装置（７６）による計測結果の信頼性を向上し、定盤（４）の変形状態等の位置情報を高精度に計測することができる。
【００１３】
また、本発明のステージ装置は、移動体（ＰＳＴ）を支持する定盤（４）と、定盤（４）を第１方向に駆動する駆動装置（７３）と、定盤（４）の第１方向の位置情報を計測する計測装置（７６）とを備えたステージ装置（２）であって、定盤（４）が駆動装置（７３）の駆動力が付与される第１部分（７１）と、第１部分（７１）と分離して設けられ位置情報が計測される第２部分（７４）とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
従って、本発明のステージ装置では、駆動力を付与することで第１部分（７１）が変形した場合でも、第１部分（７１）とは分離された第２部分（７４）により定盤（４）の位置情報を計測するので、第１部分（７１）の強度が定盤本体と異なる場合でも、定盤（４）の位置情報を高精度に計測することが可能になる。
【００１５】
そして、本発明の露光装置は、マスクステージ（ＭＳＴ）に保持されたマスク（Ｍ）のパターンを基板ステージ（ＰＳＴ）に保持された基板（Ｐ）に投影光学系（ＰＬ）を介して露光する露光装置（ＥＸ）において、マスクステージ（ＭＳＴ）と基板ステージ（ＰＳＴ）との少なくとも一方のステージとして、上記のステージ装置（２）が用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
従って、本発明の露光装置では、マスクステージ（ＭＳＴ）又は基板ステージ（ＰＳＴ）が移動した場合でも、移動に伴う定盤（４）の変形状態を高精度に計測して、定盤（４）に駆動力を付与することで定盤（４）の変形を抑えることができる。そのため、投影光学系（ＰＬ）に対するフォーカス精度も向上しパターンの転写精度を向上させることも可能になる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明では、推力軸上の定盤の変形が正確に反映された位置情報を計測することで、定盤の変形に応じた再現性のある適切な補正を行うことが可能になる。このため本発明を露光装置に適用した場合にはフォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
図１は本発明のステージ装置をウエハステージに適用した露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向を第１方向としてのＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向として説明する。また、ここでいう「感光基板」は半導体ウエハ上にレジストが塗布されたものを含み、「マスク」は感光基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。
【００１９】
図１において、露光装置ＥＸは、不図示の光源から射出された露光光ＥＬによりマスク（レチクル）Ｍ上の矩形状（あるいは円弧状）の照明領域を照明する照明光学系ＩＬと、マスク（レチクル）Ｍを保持して移動するマスクステージ（レチクルステージ）ＭＳＴ及びこのマスクステージＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するステージ装置１と、マスク（レチクル）Ｍを透過した露光光ＥＬを感光基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、感光基板Ｐを保持して移動する基板ステージＰＳＴ及びこの基板ステージＰＳＴを支持する基板定盤（定盤）４を有するステージ装置２と、照明光学系ＩＬ、ステージ装置１及び投影光学系ＰＬを支持するリアクションフレーム５と、露光装置ＥＸの動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００２０】
リアクションフレーム５は床面に水平に載置されたベースプレート６上に設置されており、このリアクションフレーム５の上部側及び下部側には内側に向けて突出する段部５ａ及び５ｂがそれぞれ形成されている。このリアクションフレーム５は、一体物で形成されても構わないが、製造上の簡便さから上部支持フレーム５ｃと下部支持フレーム（支持フレーム）５ｄとに分割して形成した後に一体化されている。
なお、投影光学系ＰＬは、フランジ部１０を介して鏡筒定盤１２に固定されており、段部５ｂは防振ユニット１１を介して鏡筒定盤１２を支持している。
【００２１】
フランジ部１０には、Ｚ干渉計４５ａが設けられており、図１に示してあるように、このＺ干渉計４５ａと対向するように基板ステージＰＳＴの上面にコーナーキューブ８５が設けられている。Ｚ干渉計４５ａは、コーナーキューブ８５からの反射光を受光することで投影光学系ＰＬとは分離している基板ステージＰＳＴとのＺ方向の位置情報を検出する。制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計４５ａの検出結果と、感光基板Ｐと投影光学系ＰＬとのＺ方向の位置及び姿勢を検出する不図示のフォーカスセンサの出力とに基づいて基板ホルダＰＨの姿勢を制御する。
また、鏡筒定盤１２の下面にも複数のＺ干渉計４５ｂが設けられている。このＺ干渉計４５ｂの詳細については後述する。
【００２２】
ステージ装置２は、移動体としての基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴをＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持する基板定盤４と、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に案内しつつ移動自在に支持するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５に設けられ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５をＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０とを有している。
【００２３】
基板ステージＰＳＴはウエハ等の感光基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージＰＳＴに支持される。また、基板ステージＰＳＴ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３７が設けられており、これらエアベアリング３７により基板ステージＰＳＴは基板定盤４に対して非接触で支持されている。また、基板定盤４はベースプレート６の上方に防振ユニット１３を介してほぼ水平に支持されている。
【００２４】
Ｘガイドステージ３５の＋Ｘ側には、Ｘトリムモータ３４の可動子３４ａが取り付けられている（図２参照）。また、Ｘトリムモータ３４の固定子（不図示）はリアクションフレーム５に設けられている。このため、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４及びリアクションフレーム５を介してベースプレート６に伝達される。
【００２５】
図２は基板ステージＰＳＴを有するステージ装置２の概略斜視図である。
図２に示すように、ステージ装置２は、Ｘ軸方向に沿った長尺形状を有するＸガイドステージ３５と、Ｘガイドステージ３５で案内しつつ基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に所定ストロークで移動可能なＸリニアモータ４０と、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられ、このＸガイドステージ３５を基板ステージＰＳＴとともにＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０とを備えている。
【００２６】
Ｙリニアモータ３０のそれぞれは、Ｘガイドステージ３５の長手方向両端に設けられた磁石ユニットからなる移動体としての可動子３２と、この可動子３２に対応して設けられコイルユニットからなる固定子３１とを備えている。ここで、固定子３１はベースプレート６に突設された支持部３６（図１参照）に設けられている。なお、図１では固定子３１及び可動子３２は簡略化して図示されている。これら固定子３１及び可動子３２によりムービングマグネット型のリニアモータ３０が構成されており、可動子３２が固定子３１との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸガイドステージ３５がＹ軸方向に移動する。また、一対のＹリニアモータ３０のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ３５はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ３０により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ３５とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。
【００２７】
Ｘリニアモータ４０は、Ｘガイドステージ３５にＸ軸方向に延びるように設けられたコイルユニットからなる固定子４１と、この固定子４１に対応して設けられ、基板ステージＰＳＴに固定された磁石ユニットからなる可動子４２とを備えている。これら固定子４１及び可動子４２によりムービングマグネット型のリニアモータ４０が構成されており、可動子４２が固定子４１との間の電磁気的相互作用により駆動することで基板ステージＰＳＴがＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ３５に非接触支持された状態でＸリニアモータ４０によりＸ軸方向に移動する。なお、磁気ガイドに代えてエアガイドを用いて非接触支持してもよい。
【００２８】
図３に示すように、防振ユニット１３は、基板定盤４の端部から水平方向に延出するブラケット部（第１部分）７１とベースプレート６との間に、Ｚ軸方向に沿って直列に配設されたエアマウント（気体室）７２とボイスコイルモータ（駆動装置）７３とから構成されている。なお、図１では、防止ユニット１３を簡略化して図示している。
【００２９】
エアマウント７２は、所定圧力のエア（気体）が充填され、このエア（の圧力）により基板定盤４をＺ軸方向に延びる支持軸線Ｓに沿って支持するものであって、ベースプレート６上に載置されたエア室６１、基板定盤４のブラケット部７１に垂設された架台４ａを介してブラケット部７１（基板定盤４）をＺ方向に沿って支持するピストン６２、エア室６１を覆い、且つピストン６２をＺ方向に移動自在に支持するダイヤフラム６３、制御装置ＣＯＮＴの制御下でエア室内のエア供給量を制御してエア圧を調整するエア圧調整装置６４から構成されている。
【００３０】
ボイスコイルモータ７３は、Ｚ軸方向に沿って延びる駆動軸線Ｋに沿って基板定盤４（ブラケット部７１）を電磁力により駆動するものであって、ベースプレート６上にエア室６１を跨ぐように設けられた固定子６５と、ブラケット部７１に当接して設けられ固定子６５に対してＺ軸方向に駆動される可動子６６とから構成されている。
上記支持軸線Ｓ及び駆動軸線Ｋは、略同軸線上に配置されている。
【００３１】
また、基板定盤４には、ブラケット部７１に対して＋Ｚ軸方向に分離して計測用のブラケット部（第２部分）７４が設けられている。ブラケット部７４には、前述のＺ干渉計４５ｂと対向してこのＺ干渉計４５ｂから照射された検知光を反射するコーナーキューブ７５が設置されている。Ｚ干渉計４５ｂは、コーナーキューブ７５からの反射光を受光することで、Ｚ軸方向に沿って延びる計測軸線Ｌに沿って基板定盤４表面の（Ｚ軸方向の）位置情報を計測する。これらＺ干渉計４５ｂ及びコーナーキューブ７５により計測装置７６が構成される。また、計測軸線Ｌは、支持軸線Ｓ及び駆動軸線Ｋと略同軸線上に配置されている。
【００３２】
図２に示すように、上記のブラケット部７１、７４、コーナーキューブ７５及び防振ユニット１３は、基板定盤４の−Ｙ側のＸ軸方向略中央と、基板定盤４の＋Ｙ側のＸ軸方向両端側の３ヶ所にそれぞれで組をなして、且つ各箇所で支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋ及び計測軸線Ｌが略同軸線上に位置するように配置されている（ただし、図２では防振ユニット及び＋Ｙ側のブラケット部７１は不図示）。各位置で計測された基板定盤４のＺ方向に関する位置情報は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、得られた基板定盤４のＺ方向に関する位置情報に基づいて平面を計算し、この計算結果に基づいて防振ユニット１３（エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３）の駆動を制御する。また、基板定盤４には、当該基板定盤４とベースプレート６との間の距離を検出する検出装置７８が各防振ユニット１３の近傍に設けられている。検出装置７８の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３３】
図１に戻って、基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の側縁にはＹ軸方向に沿って延設されたＸ移動鏡５１が設けられ、Ｘ移動鏡５１に対向する位置にはレーザ干渉計５０が設けられている。レーザ干渉計５０はＸ移動鏡５１の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡５２とのそれぞれに向けてレーザ光（検出光）を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＸ移動鏡５１と参照鏡５２との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＸ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。同様に、基板ステージＰＳＴ上の＋Ｙ側の側縁にはＸ軸方向に沿って延設されたＹ移動鏡５３（図１には不図示、図２参照）が設けられ、Ｙ移動鏡５３に対向する位置にはＹレーザ干渉計（不図示）が設けられており、Ｙレーザ干渉計はＹ移動鏡５３の反射面と投影光学系ＰＬの鏡筒下端に設けられた参照鏡（不図示）とのそれぞれに向けてレーザ光を照射するとともに、その反射光と入射光との干渉に基づいてＹ移動鏡と参照鏡との相対変位を計測することにより、基板ステージＰＳＴ、ひいては感光基板ＰのＹ軸方向における位置を所定の分解能でリアルタイムに検出する。レーザ干渉計の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の検出結果に基づいてリニアモータ３０、４０を介して基板ステージＰＳＴの位置制御（及び速度制御）を行う。
【００３４】
照明光学系ＩＬは、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びブラインド機構（設定装置）等を備えており、リアクションフレーム５の上面に固定された支持コラム７により支持される。ブラインド機構は、レチクルＲ上の照明領域を規定する所定形状の開口部が形成された固定ブラインドと、不要な部分の露光を防止するため、走査露光の開始時及び終了時に可動ブレードにより固定レチクルブラインドによって規定されるマスクＭ上の照明領域を更に制限する可動ブラインドとから構成される。
照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。
【００３５】
次に、ステージ装置１のうちマスク定盤３は各コーナーにおいてリアクションフレーム５の段部５ａに防振ユニット８を介してほぼ水平に支持されており、その中央部にマスクＭのパターン像が通過する開口３ａを備えている。防振ユニット８は、防振ユニット１３と同様の構成を有しているが、ここでは詳述を省略する。
マスクステージＭＳＴはマスク定盤３上に設けられており、その中央部にマスク定盤３の開口３ａと連通しマスクＭのパターン像が通過する開口Ｋを備えている。マスクステージＭＳＴ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９が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアベアリング９によりマスク定盤３に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
【００３６】
図４はマスクステージＭＳＴを有するステージ装置１の概略斜視図である。
図４に示すように、ステージ装置１（マスクステージＭＳＴ）は、マスク定盤３上に設けられたマスク粗動ステージ１６と、マスク粗動ステージ１６上に設けられたマスク微動ステージ１８と、マスク定盤３上において粗動ステージ１６をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ２０、２０と、マスク定盤３の中央部の上部突出部３ｂの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内する一対のＹガイド部２４、２４と、粗動ステージ１６上において微動ステージ１８をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能な一対のＸボイスコイルモータ１７Ｘ及び一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとを備えている。なお、図１では、粗動ステージ１６及び微動ステージ１８を簡略化して１つのステージとして図示している。
【００３７】
Ｙリニアモータ２０のそれぞれは、マスク定盤３上においてＹ軸方向に延びるように設けられたコイルユニット（電機子ユニット）からなる一対の固定子２１と、この固定子２１に対応して設けられ、連結部材２３を介して粗動ステージ１６に固定された磁石ユニットからなる可動子２２とを備えている。そして、これら固定子２１及び可動子２２によりムービングマグネット型のリニアモータ２０が構成されており、可動子２２が固定子２１との間の電磁気的相互作用により駆動することで粗動ステージ１６（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。固定子２１のそれぞれは非接触ベアリングである複数のエアベアリング１９によりマスク定盤３に対して浮上支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージ１６の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子２１が−Ｙ方向に移動する。この固定子２１の移動により粗動ステージ１６の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。なお、固定子２１は、マスク定盤３に変えてリアクションフレーム５に設けられてもよい。固定子２１をリアクションフレーム５に設ける場合にはエアベアリング１９を省略し、固定子２１をリアクションフレーム５に固定して粗動ステージ１６の移動により固定子２１に作用する反力をリアクションフレーム５を介して床に逃がしてもよい。
【００３８】
Ｙガイド部２４のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージ１６を案内するものであって、マスク定盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面においてＹ軸方向に延びるように固定されている。また、粗動ステージ１６とＹガイド部２４、２４との間には非接触ベアリングである不図示のエアベアリングが設けられており、粗動ステージ１６はＹガイド部２４に対して非接触で支持されている。
【００３９】
微動ステージ１８は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージ１８の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなる一対のＹ移動鏡２５ａ、２５ｂが固定され、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２６が固定されている。そして、これら移動鏡２５ａ、２５ｂ、２６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、マスクステージＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で検出される。制御装置ＣＯＮＴはこれらレーザ干渉計の検出結果に基づいて、Ｙリニアモータ２０、Ｘボイスコイルモータ１７Ｘ、及びＹボイスコイルモータ１７Ｙを含む各モータを駆動し、微動ステージ１８に支持されているマスクＭ（マスクステージＭＳＴ）の位置制御（及び／または速度制御）を行う。
【００４０】
図１に戻って、開口Ｋ及び開口３ａを通過したマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは複数の光学素子により構成され、これら光学素子は鏡筒で支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。
鏡筒定盤１２の下面には、上述したコーナーキューブ７５と対向する位置に３つのレーザ干渉計４５ｂが、基板定盤４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２つが代表的に示されている）。このため、上記３つのレーザ干渉計４５ｂによって基板定盤４の異なる３点のＺ位置が鏡筒定盤１２を基準としてそれぞれ計測される。
【００４１】
そして、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム５の段部５ｂに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤１２にフランジ部１０を係合している。防振ユニット１１は、防振ユニット１３と同様の構成を有し直列配置されたエアマウント（第２気体室）２６とボイスコイルモータ（第２駆動装置）２７とから構成されている。エアマウント２６の内部空間は、下部支持フレーム５ｄに設けられたエア室（第３気体室）２８と配管２９を介して連通している。
【００４２】
下部支持フレーム５ｄは、例えば鋳造による鋳物として、図５に示すように、枠部７７ａ及び脚部７７ｂからなる炬燵状に形成されたものであり、枠部７７ａ及び脚部７７ｂには軽量化を図るための肉抜き部（凹部）７７ｃが強度低下を招かない範囲でそれぞれ複数形成されている。下部支持フレーム５ｄの材料としては、インバーや、ねずみ鋳鉄（FC）、ダクタイル鋳鉄（FCD）等の鋳鉄、ステンレス等を用いることができる。そして、エア室２８は、これらの肉抜き部７７ｃの中、エアマウント２６の配置に応じたものが適宜選択される。
【００４３】
続いて上記の構成の露光装置ＥＸの中、ステージ装置２の動作について以下に説明する。基板ステージＰＳＴをＹ方向に移動させる際には、Ｙリニアモータ３０の可動子３２が固定子３１に沿って移動し、また基板ステージＰＳＴをＸ方向に移動させる際にはＸリニアモータ４０の可動子４２が固定子４１（Ｘガイドステージ３５）に沿って移動する。
【００４４】
このとき、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージの移動に伴う重心の変化による影響をキャンセルするためのカウンターフォースを防振ユニット１３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７２およびボイスコイルモータ７３を駆動する。また、基板ステージＰＳＴと基板定盤４との摩擦が零でない等の理由で、基板定盤４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７２およびボイスコイルモータ７３をフィードバック制御する。
【００４５】
具体的には、防振ユニット１３の負担すべき重量が増えたときには、エアマウント７２において、エア圧調整装置６４により所定圧力（例えば１０ｋＰａ）のエアがエア室６１の内部空間に充填され、ピストン６２及び架台４ａを介して基板定盤４のブラケット部７１を支持する際の支持力を増すことができる。
【００４６】
また、エアマウント７２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７３を駆動して基板定盤４のブラケット部７１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。このとき、制御装置ＣＯＮＴは、Ｚ干渉計４５ｂにより３ヶ所で計測された基板定盤４表面のＺ方向の位置で設定される平面を計算し、得られた平面に基づいてエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の駆動を制御する。ここで、本実施の形態では、エアマウント７２の支持軸Ｓ及びボイスコイルモータ７３の駆動軸Ｋが略同軸線上に配置されているため、エアマウント７２の推力とボイスコイルモータ７３の推力とが合力となり同軸でない場合のようなモーメント力を生じさせない。また、コーナーキューブ７５を用いたＺ干渉計４５ｂの計測軸Ｌもまた上記支持軸Ｓ及び駆動軸Ｋと略同軸線上に配置されているため、Ｚ干渉計４５ｂの計測結果には、推力軸上の定盤４の変形が正確に反映されることになる。
【００４７】
また、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力によりブラケット部７１が変形した場合でも、コーナーキューブ７５はブラケット部７１と分離して配置されたブラケット部７４に設置されているため、Ｚ干渉計４５ｂはブラケット部７１の変形の影響を受けることなく、主として基板ステージＰＳＴの移動（位置）に伴う基板定盤４表面の変形に応じた位置情報を計測して平面を設定することができる。
【００４８】
さらに、基板定盤４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７２及びボイスコイルモータ７３を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、基板定盤４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。そして、防振ユニット１３の負担すべき重量が減り、エアマウント７２内の圧力を減圧する際には、エア圧調整装置６４により内部空間８３からエアを排出すればよい。
このように、基板定盤４の変形を正確に計測し、この変形に応じた推力でエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３を駆動することで基板定盤４（すなわち感光基板Ｐ）のＺ方向の位置及び姿勢が所定の状態に維持される。
【００４９】
続いて、上記の構成の露光装置ＥＸにおける露光動作について説明する。
不図示のレチクル顕微鏡および不図示のオフアクシス・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感光基板Ｐ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、感光基板Ｐ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。そして、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計５０の計測値をモニタしつつ、リニアモータ３０、４０を制御して感光基板Ｐの第１ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージＰＳＴを移動する。そして、リニアモータ２０、３０を介してマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとのＹ方向の走査を開始し、両ステージＭＳＴ、ＰＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、ブラインド機構の駆動により設定された露光用照明光によってマスクＭのパターン領域が照明され、走査露光が開始される。
【００５０】
この走査露光時には、マスクステージＭＳＴのＹ方向の移動速度と、基板ステージＰＳＴ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２０、３０を介してマスクステージＭＳＴおよび基板ステージＰＳＴを同期制御する。基板ステージＰＳＴの移動に伴って基板定盤４に変形が生じる場合には、上述したように、防振ユニット１３を制御して定盤４の変形を補正することで、感光基板Ｐの表面位置を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置決めすることができる。
【００５１】
また、鏡筒定盤１２の残留振動に関しては、ステージ移動に伴う重心変化時と同様にエアマウント２６及びボイスコイルモータ２７を駆動することで残留振動をアクティブに制振し、下部支持フレーム５ｄを介して鏡筒定盤２５（投影光学系ＰＬ）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。
このとき、エアマウント２６の空気バネとしての容積に、エア室２８の容積が加わることでバネ定数が小さくなるため、低剛性の空気バネとして機能することになる。
そして、マスクＭのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、感光基板Ｐ上の第１ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクＭのパターンが投影光学系ＰＬを介して感光基板Ｐ上の第１ショット領域に縮小転写される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態では、エアマウント７２の支持軸線Ｓ、ボイスコイルモータ７３の駆動軸線Ｋ及び計測装置７６の計測軸線Ｌが略同軸線上に配置されているので、エアマウント７２の推力とボイスコイルモータ７３の推力とが合力となりモーメント力を生じさせず、コーナーキューブ７５を用いたＺ干渉計４５ｂの計測軸Ｌもまた上記支持軸Ｓ及び駆動軸Ｋと略同軸線上に配置されているため、推力軸上の定盤４の変形が正確に反映された位置情報を計測することができる。従って、基板定盤４の変形に応じた再現性のある適切な補正を行うことが可能になり、フォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。
【００５３】
加えて、本実施の形態では、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が加わるブラケット部７１と、コーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とが分離して設けられているので、付与された推力によりブラケット部７１が変形した場合でも、この変形の影響を受けることなく基板定盤４の位置情報を計測して基板定盤４の変形に応じた適切な補正を行うことが可能になり、フォーカス性能を悪化させることなくパターン転写精度を維持することができる。特に、本実施の形態では、ブラケット部７４を定盤４の端部から延出して設けているので、基板ステージＰＳＴの移動ストロークを減少させる等の悪影響を及ぼすことなく正確な位置計測が可能となる。
【００５４】
また、本実施の形態では、エアマウント２６の内部空間をエア室２８と連通させているので、エアマウント２６を低剛性の空気バネとして機能させることができる。さらに、エアマウント２６を下部支持フレーム５ｄに形成しているので、エア室形成用の部材を別途設ける必要がなくなり、装置の大型化を防止することができる。しかも、本実施の形態では、下部支持フレーム５ｄを上部支持フレーム５ｃと分離しているので、一体で製造する場合と比較してリアクションフレーム５の製造を容易にすることが可能となっている。
【００５５】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記実施の形態では、エアマウント７２の支持軸線Ｓ、ボイスコイルモータ７３の駆動軸線Ｋ及び計測装置７６の計測軸線Ｌを略同軸線上に配置し、且つエアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が付与されるブラケット部７１とコーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とを分離する構成としたが、これに限定されるものではなく、支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋ及び計測軸線Ｌを略同軸線上に配置した場合には、同一のブラケット部に推力を付与し、且つコーナーキューブ７５を設置してもよい。この場合、ブラケット部の強度によっては定盤本体に対して変形が大きくなるが、付与した推力に応じた再現性のある変形となるため、予め推力と変形との相関関係を求めておき、計測装置７６の計測結果を上記相関関係に基づいて補正すれば、定盤４の位置情報を正確に検出することができる。
【００５６】
同様に、エアマウント７２及びボイスコイルモータ７３の推力が付与されるブラケット部７１とコーナーキューブ７５が設置されるブラケット部７４とを分離した場合には、計測軸線Ｌは必ずしも支持軸線Ｓ、駆動軸線Ｋと略同軸線上に配置する必要はなく離間した位置にあってもよい。この場合も、離間した軸線間の距離と、この距離に起因して計測される定盤の位置情報との相関関係を予め求めておき、計測装置７６の計測結果を上記相関関係に基づいて補正すれば、定盤４の位置情報を正確に検出することができる。
【００５７】
また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置を基板ステージ側に適用する構成としたが、これに限られず、マスクステージ側や投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤に対して適用することも可能である。
【００５８】
なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、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。
【００５９】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐ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）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ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できる。
【００６０】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００６１】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐ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】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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。
【００６３】
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴ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ＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
【００６４】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP 5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（USP 5,874,820）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、特開平８−６３２３１号公報（USP 6,255,796）に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。
【００６５】
本願実施形態の露光装置ＥＸ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。
【００６６】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図６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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板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。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明のステージ装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同ステージ装置の概略的な斜視図である。
【図３】防振ユニットに支持され、コーナーキューブが設置された定盤の部分拡大図である。
【図４】マスクステージを有するステージ装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図５】リアクションフレームを構成する下部支持フレームの外観斜視図である。
【図６】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】
【００６８】
ＥＸ  露光装置
Ｋ  駆動軸線
Ｌ  計測軸線
Ｍ  マスク（レチクル）
ＭＳＴ  マスクステージ（レチクルステージ）
Ｐ  感光基板（基板、ウエハ）
ＰＬ  投影光学系
ＰＳＴ  基板ステージ（移動体）
Ｓ  支持軸線
２  ステージ装置
４  基板定盤（定盤）
５ｄ  下部支持フレーム（支持フレーム）
２８  エア室（第３気体室）
７１  ブラケット部（第１部分）
７２  エアマウント（気体室）
７３  ボイスコイルモータ（駆動装置）
７４  ブラケット部（第２部分）
７６  計測装置
【図１】
2005203545.tif 000003
【図２】
2005203545.tif 000004
【図３】
2005203545.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005203545.tif 000007
【図６】
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