(57)【要約】平坦な支持表面３ｂを有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤を提供する。支持表面３ｂを有する定盤３であって、セラミックスからなる主物質ａと、金属からなる補助物質ｂとの複合物質Ａによって形成される。
2005027206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持表面を有する定盤であって、
セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された定盤。
【請求項２】
前記主物質は、炭化珪素を含んでいる請求項１に記載の定盤。
【請求項３】
前記補助物質は、アルミニウムまたはマグネシウムを含んでいる請求項１に記載の定盤。
【請求項４】
ステージ本体と、該ステージ本体を移動可能に支持する支持表面を有する定盤とを備えたステージ装置であって、
前記定盤は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の定盤であるステージ装置。
【請求項５】
前記ステージ本体は、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成される請求項４に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記ステージ本体は、前記ステージ本体を前記定盤に対して非接触支持する流体軸受を備えている請求項４に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記支持表面と交差する方向に前記定盤を駆動するアクチュエータを備えた請求項４に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記定盤を支持する気体ばねを備えた請求項４に記載のステージ装置。
【請求項９】
マスクを移動可能に支持するマスクステージ装置と、基板を移動可能に支持する基板ステージ装置とを備え、前記マスクのパターンを前記基板上に露光する露光装置であって、
前記マスクステージ装置と前記基板ステージ装置との少なくとも一方は、請求項４〜８のいずれか一項に記載のステージ装置からなる露光装置。
【請求項１０】
パターンをステージに保持された基板に露光する露光方法であって、
セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された定盤により前記ステージを移動可能に支持し、
前記ステージの移動中に前記パターンを露光する露光方法。
【請求項１１】
前記ステージが、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成されている請求項１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された流体軸受けにより前記ステージを前記定盤に対して移動可能に支持する請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
支持表面を有する定盤であって、
セラミックスからなる主物質と、該セラミックスとは異なるセラミックスからなる補助物質との複合物質によって形成された定盤。
【請求項１４】
前記主物質は炭化硼素を含んでおり、前記補助物質は炭化珪素を含んでいる請求項１３に記載の定盤。
【請求項１５】
支持表面を有する定盤であって、
炭素繊維からなる主物質と、カーボンからなる補助物質との複合物質によって形成された定盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、定盤、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】  従来より、半導体素子（集積回路）または液晶表示素子等を基板上にリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。
この種の投影露光装置は、露光光でマスク上のパターンを感光性の基板に転写することによって、基板上に半導体素子または液晶表示素子等のパターンを形成している。この基板を露光位置に移動させるために、この種の投影露光装置は、Ｘ、Ｙ２次元方向に移動可能な基板ステージ装置を備えている。また、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置においては、マスクをＹ方向に移動可能なマスクステージ装置を備えている。
これらのステージ装置は、基板あるいはマスクを支持するステージ本体と、このステージ本体を支持する支持表面を有する定盤と、この定盤と定盤の設置面との間に設けられこの設置面の振動（外部振動）を遮断するための防振装置とを備えている。そして、このステージ本体には、ステージ本体を定盤の支持表面に対して非接触で支持する流体軸受が備えられており、ステージ本体は、定盤の外部あるいは定盤上に配置された駆動機構によって、定盤に対して非接触で移動可能とされている。
近年、このステージ装置の操作性を向上するべく、従来、鉄等の鋳物製であった定盤をセラミックス製とする技術が特開平９−５４６３号公報に提案されている。このように、定盤をセラミックス製とすることによって、ステージ装置全体の機械的共振周波数が高くなり、ステージ装置の操作性が向上する。この文献では、定盤を構成するセラミックスの具体的な材料は、アルミナセラミックスを除いては開示されていない。
また、定盤をセラミックス製とすることによって、定盤の支持表面の平坦性が向上する。一般的に流体軸受としては、エアベアリングが用いられており、このエアベアリングから噴出されるエアによって、ステージ本体は、定盤の支持表面に対して浮遊支持されている。このため、定盤の支持表面が粗い場合には、エアが定盤の支持表面に対して噴射された際に生じる反力が安定せず、特にステージ本体の移動時においてステージ本体が安定されないという不具合が生じる。したがって、定盤をセラミックス製とすることによって、ステージ本体の安定性をも向上させることができる。
しかしながら、セラミックスは、熱収縮率が大きく、大型化しようとすると、その焼成過程において割れてしまう。このため、大型化が困難とされている。近年は、単一の定盤の支持表面において、２つのステージ本体を非接触支持するような露光装置も提案されており、今後、ますます定盤の大型化（例えば、数メートル四方）が進むことが想定される。このように、定盤の大型化が進むと、定盤の重量が増加するばかりでなく定盤をセラミックス製とすることが困難となる。
また、定盤をセラミックス製とすると、その破壊靭性に問題が生じる。一般的に露光装置は、当該露光装置を構成する各部材をクリーンルームに各々搬送し、クリーンルームにおいて組立てられる。定盤の破壊靭性が低いと、この搬送過程において受ける外力によって、定盤が破壊される恐れが生じる。
【発明の開示】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、平坦な支持表面を有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤、当該定盤が備えられるステージ装置及び当該ステージ装置が備えられる露光装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に従えば、支持表面（３ｂ，４ａ）を有する定盤（３，４）であって、セラミックスからなる主物質（ａ）と金属からなる補助物質（ｂ）との複合物質（Ａ）によって形成された定盤が提供される。
このような構成を採用する本発明に係る定盤によれば、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって定盤が形成されるので、セラミックスの特性である支持表面の平坦性を有すると共に金属の特性である高い破壊靭性を有する定盤とすることができる。また、このようにセラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質は、焼成時における熱収縮が極めて小さいため、定盤を容易に大型化することができる。
本発明の第２の態様に従えば、支持表面（３ｂ，４ａ）を有する定盤（３，４）であって、セラミックスからなる主物質（ａ）と、該セラミックスとは異なるセラミックスからなる補助物質（ｂ）との複合物質（Ａ）によって形成された定盤が提供される。
本発明の第３の態様に従えば、支持表面（３ｂ，４ａ）を有する定盤（３，４）であって、炭素繊維からなる主物質（ａ）と、カーボンからなる補助物質（ｂ）との複合物質（Ａ）によって形成された定盤が提供される。
本発明の第２及び第３の態様においては、第１の態様と同様に、支持表面の平坦性と高い破壊靭性を備え、大型化が容易な定盤を提供できる。
本発明の第４の態様に従えば、パターンをステージに保持された基板に露光する露光方法であって、セラミックスからなる主物質と、金属からなる補助物質との複合物質によって形成された定盤により前記ステージを移動可能に支持し、前記ステージの移動中に前記パターンを露光する露光方法が提供される。
本発明の露光方法においては、定盤として本発明に従う定盤を用いているので、露光中のステージ移動が安定化され、一層正確なパターン露光が実現される。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す図である。
図２は、本発明の一実施形態に係るマスク定盤３の断面を模式的に示した図である。
図３は、本発明の一実施形態に係るマスクステージ装置１の外観斜視図である。
図４は、本発明の一実施形態に係る基板定盤４の断面を模式的に示した図である。
図５は、本発明の一実施形態に係る基板ステージ装置２の外観斜視図である。
図６は、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。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して、本発明に係る定盤、ステージ装置及び露光装置を実施するための最良の形態（以下、実施形態と称する）について説明する。
図１は、本発明に係るステージ装置をマスクステージ装置１及び基板ステージ装置２として備える露光装置ＥＸの概略構成図である。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を介して基板Ｐ上に転写するいわゆるスキャニング・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軸方向とする。更に、Ｘ軸周り、Ｙ軸周り、及びＺ軸周りの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。また、ここでいう「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。
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（あるいは円弧上）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本体ＭＳＴ及びこのマスクステージ本体ＭＳＴを支持するマスク定盤３を有するマスクステージ装置１とを備えている。また、露光装置ＥＸは、マスク（レチクル）Ｍを透過した露光光ＥＬを基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、基板Ｐを保持して移動する基板ステージ本体ＰＳＴと、この基板ステージ本体ＰＳＴを支持する基板定盤４を有する基板ステージ装置２とを備えている。更に、露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬ、マスクステージ装置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。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。
マスクステージ装置１のうちマスク定盤３は、本発明に係る定盤として構成されており、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いる。また、マスク定盤３の中央部には、マスクＭのパターン像が通過する開口３ａを備えている。マスクステージ本体ＭＳＴはマスク定盤３の支持表面３ｂ上に設けられており、マスクステージ本体ＭＳＴ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。マスクステージ本体ＭＳＴの底面にはマスクステージ本体ＭＳＴをマスク定盤３に対して非接触支持する流体軸受である複数のエアベアリング９が設けられており、マスクステージ本体ＭＳＴはエアベアリング９から噴出されるエアによりマスク定盤３の支持表面３ｂ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。
防振ユニット８は、内圧が調整可能なエアマウント８ａ（気体ばね）と、マスク定盤３の支持表面３ｂと交差する方向にマスク定盤３を駆動するボイスコイルモータ８ｂ（アクチュエータ）とが段部５ａ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８によって、ベースプレート６及びリアクションフレーム５を介してマスク定盤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）。
図２は、上記マスク定盤３の断面を模式的に示した図である。この図２に示すように、マスク定盤３は、セラミックスからなる主物質ａ、金属からなる補助物質ｂを含む複合物質Ａ（Ｍｅｔａｌ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）から形成されている。主物質ａとは、定盤を構成する成分のうち主な成分、例えば、重量で５０％以上を占める成分を意味し、補助物質ｂとは、定盤を構成する成分のうち補助的な成分、例えば、重量で５０％未満を占める成分を意味する。主物質を構成するセラミックスとしては、例えば、炭化珪素、炭化硼素（Ｂ４Ｃ等）、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を挙げることができる。また、補助物質ｂを構成する金属としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、チタン、ジルコニア、銅が挙げられる。金属は一種のみならず二種以上を同時に含んでも良い。また、金属は合金の形態で含まれていてもよい。なお、主物質として、炭素繊維を用いても良く、補助物質としてシリコン（Ｓｉ）、カーボンまたは炭化珪素を用いても良い。さらに、主物質と補助物質をそれぞれ異なるセラミックスから構成しても良い。例えば、主物質に炭化硼素を用い、補助物質に炭化珪素を用いることができる。
より具体的には、本実施形態において複合物質Ａは、主物質ａとして炭化珪素（ＳｉＣ）を７０％含んでおり、補助物質ｂとしてのアルミニウム（Ａｌ）を３０％含んでいる。このような複合物質Ａは、その剛性（ヤング率）が３５０ＧＰａ、熱伝導率が２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、比重が３．００、破壊靭性が５．５ＭＰａ・ｍ０．５となっている。
前述の特開平９−５４６３号公報に開示されているように、鉄は、比重が７．８、ヤング率が２１０ＧＰａである。このため、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３は、鉄によって形成される定盤よりも軽量化されかつ剛性が向上する。また、アルミナ（セラミックス）は、比重が３．８、ヤング率が３８０ＧＰａである。このため、マスク定盤３は、アルミナによって形成される定盤よりも軽量化される。このため、防振ユニット８を構成するエアマウント８ａとボイスコイルモータ８ｂとをそれぞれ小型化することができる。更にボイスコイルモータ８ｂの発熱を抑えることができるので高精度な露光を実現することができる。なお、マスク定盤３は、上記したヤング率を比較することで分かるように、アルミナによって形成される定盤よりも剛性が低下する。しかしながら、鉄によって形成される定盤と比較すれば、十分に剛性が向上される。
また、アルミナの破壊靭性が３．５ＭＰａ・ｍ０．５であるのに対して、複合物質Ａの破壊靭性は５．５ＭＰａ・ｍ０．５である。このため、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３は、アルミナによって形成される定盤と比較して高い破壊靭性を得ることができる。このように、マスク定盤３に対して高い破壊靭性を与えることによって、例えばマスク定盤３が搬送中に外力を受けた場合やマスクステージ装置１の不慮の事故時であっても、マスク定盤３の破壊を抑止することができる。この他にも、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３は、アルミナや鉄によって形成される定盤よりも高い熱伝導率を有している（アルミナの熱伝導率２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、鉄の熱伝導率８０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ））。このため、マスク定盤３の温度が均一化される。
また、複合物質Ａが炭化珪素を主物質ａとして形成されているため、この複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３の支持表面３ｂの平坦性は、アルミナによって形成される定盤の支持表面と同様に確保される。
このようなマスク定盤３は、炭化珪素（ＳｉＣ）を炭素（Ｃ）化してＡｌ−Ｓｉに浸透させる方法、炭化珪素（ＳｉＣ）にアルミニウム（Ａｌ）を高温プレスで押し込む方法（溶湯鍛造法）、炭化珪素（ＳｉＣ）にＡｌ−Ｓｉを浸透させる方法（非加圧浸透法）などによって形成される。このような方法を用いることにより、今後、露光装置ＥＸやマスクステージ装置１が大型化した場合であっても、容易にマスク定盤３の大型化に対応することができる。
図３は、本実施形態に係る露光装置ＥＸに設けられるマスク定盤３を備えるマスクステージ装置１の外観斜視図である。図３に示すように、マスクステージ本体ＭＳＴは、Ｌ字型に成型された粗動ステージ部７０と矩形フレーム状に成型された微動ステージ部７１を含んで構成され、これらが１ｍ×２ｍ程度の大きさを有したマスク定盤３の支持表面３ｂ上にエアベアリング９をそれぞれ介して並置されている。粗動ステージ部７０と微動ステージ部７１との間には、３個の微動用のリニアモータ７２〜７４が設けられる。これらの内、２個のリニアモータ７２，７３は、ステップ＆スキャン露光時の走査方向（Ｙ方向）の微動とθ方向の微動のために推力を発生させ、１個のリニアモータ７４は非走査方向（Ｘ方向）の微動のために推力を発生させるためのものである。
粗動ステージ部７０と微動ステージ部７１とから構成されるマスクステージ本体ＭＳＴにおいては、微動用のリニアモータ（アクチュエータ）は非走査方向に比べて走査方向について極めて大きな推力（トルク）を発生するものが必要とされる。このため、本実施形態では走査方向に推力を発生する２個のリニアモータ７２，７３を非走査方向に適当に離間して設けることで、粗動ステージ部７０が加減速している間であっても、その加速度に抗して十分な応答速度で微動ステージ部７１をＹ方向とθ方向とに微動できるようにした。
なお、３個の微動用リニアモータ７２〜７４は、何れも永久磁石ユニットが微動ステージ部７１側に固定され、コイルユニットが粗動ステージ部７０側に固定されるＭＭ型（ムービングマグネット型）で構成されるが、これは必ずしも必須の構成ではなく、場合によっては３個の全て又は一部について磁石ユニットとコイルユニットの配置を逆にしたＭＣ（ムービングコイル）型にしてもよい。
また、粗動ステージ部７０を大きく移動させるリニアモータとして、円筒状のケース内に円板状又はドーナツ状の強力な永久磁石の多数個をＹ方向に積層した円柱型の固定子７５ｂ，７６ｂと、その固定子の周りを環状に包むようなコイル巻き線を収納した可動子７５ａ，７６ａとを組み合わせたシャフト型リニアモータ７５，７６（駆動機構）を用いている。なお、シャフト型リニアモータに代え通常のリニアモータを用いても良いことは言うまでもない。
そして本実施形態では、シャフト型リニアモータ７５，７６の固定子７５ｂ，７６ｂの各々を、リニアスライダー方式のエアベアリング部材７７ａ，７７ｂ及びエアベアリング部材７８ａ，７８ｂにそれぞれ固定し、マスク定盤３の両側に形成されたガイド３ｃ，３ｄの表面に沿ってＹ方向に直線移動可能に構成している。つまり、エアベアリング部材７７ａ，７７ｂは固定子７５ｂの長手方向の両端に固定され、エアベアリング部材７８ａ，７８ｂは固定子７６ｂの長手方向の両端に固定される。これにより、固定子７５ｂとエアベアリング部材７７ａ，７７ｂは第１のカウンタマス７９ａとしてマスク定盤３上を一体にＹ方向に移動可能に構成され、固定子７６ｂとエアベアリング部材７８ａ，７８ｂは第２のカウンタマス７９ｂとしてマスク定盤３上を一体にＹ方向に移動可能に構成される。
第１，第２のカウンタマス７９ａ，７９ｂは、運動量保存の法則に基づいてマスクステージ本体ＭＳＴが＋Ｙ方向に移動した際の反力により−Ｙ方向（反対方向）に移動する。第１，第２のカウンタマス７９ａ，７９ｂの重量をマスクステージ本体ＭＳＴの重量よりも重くすることにより、第１，第２のカウンタマス７９ａ，７９ｂの移動量を小さくでき、その結果、露光装置ＥＸを小型化することができる。このため、マスク定盤３が軽量になった分第１，第２のカウンタマス７９ａ，７９ｂの重量を例えば金属の重りを用いて重くすれば、露光装置ＥＸをより小型化することができる。更に防振ユニット８を大型化することもない。
また、微動ステージ部７１の上面部には、位置計測部の一部をなすレーザ干渉計による測長のために、直線状の移動鏡（不図示）の載置部８３と２つのコーナーミラー（不図示）の載置部８４，８５とが形成されている。
また、マスクステージ装置１には、カウンタマス７９ａのＹ方向の移動位置を計測するために、カウンタマス７９ａの一部をなすエアベアリング部材７７ａにリニアエンコーダセット８８ａが取り付けられるとともに、カウンタマス７９ｂの一部をなすエアベアリング部材７８ａにリニアエンコーダセット８８ｂが取り付けられている。リニアエンコーダセット８８ａは読み取りヘッド部８６ａ及びスケール部８７ａを含んで構成され、読み取りヘッド部８６ａがエアベアリング部材７７ａに固定され、スケール部８７ａがマスク定盤３に固定されている。また、リニアエンコーダセット８８ｂは読み取りヘッド部８６ｂ及びスケール部８７ｂを含んで構成され、読み取りヘッド部８６ｂがエアベアリング部材７８ａに固定され、スケール部８７ｂがマスク定盤３に固定されている。
更に、カウンタマス７９ａ，７９ｂを単独でＹ方向に移動させるリニアモータとして、リニアモータセット９１ａ，９１ｂがエアベアリング部材７７ｂ，７８ｂにそれぞれ取り付けられている。リニアモータセット９１ａは、固定子８９ａと可動子９０ａとを含んで構成され、可動子９０ａがエアベアリング部材７７ｂに固定され、固定子８９ａがマスク定盤３の側部に固定されている。また、リニアモータセット９１ｂは、固定子８９ｂと可動子９０ｂとを含んで構成され、可動子９０ｂがエアベアリング部材７８ｂに固定され、固定子８９ｂがマスク定盤３の側部に固定されている。
これらのリニアモータセット９１ａ，９１ｂは、ローレンツ力を推力とするＶＣＭ（ボイスコイルモータ）型、リアクタンス力を推力（駆動力）とする電磁石型（ソーヤモータ等）の何れであってもよく、固定子８９ａと可動子９０ａとをどちらに取り付けるか及び固定子４９ｂと可動子９０ｂとをどちらに取り付けるかも任意である。しかしながら、固定子８９ａ，８９ｂと可動子９０ａ，９０ｂとのうち、重量の大きい方をカウンタマス７９ａ，７９ｂの質量の一部とすべくエアベアリング部材７８ａ，７８ｂ側に設けるのがよい。
そして、露光装置ＥＸは、移動鏡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）で各移動鏡との距離を計測することにより、マスクステージ本体ＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置を高精度で検出する。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、シャフト型リニアモータ７５，７６、微動用リニアモータ７２〜７４を介して、微動ステージ７１に支持されているマスクＭ（マスクステージ本体ＭＳＴ）の位置制御を行う。
このように構成されたマスクステージ装置１は、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３を備えているため、マスクステージ装置１の不慮の事故時にマスク定盤３とマスクステージ本体ＭＳＴが接触した場合であっても、マスク定盤３の破損が抑止される。また、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３は、アルミナによって形成される定盤よりも３割程度軽量化されるため、防振ユニット８に対するマスク定盤３の応答性が向上される。これに加え、複合物質Ａによって形成されるマスク定盤３は、高い熱伝導率を有しているため、例えば、微動用リニアモータ７２〜７４やシャフト型リニアモータ７５，７６において発生する熱を効率的に吸収する。このため、マスクステージ装置１の周辺に空気揺らぎが発生する可能性が低くなり、レーザ干渉計によって、より正確にマスクステージ本体ＭＳＴの位置を計測することが可能となる。
なお、マスクステージ本体ＭＳＴやエアベアリング９も複合物質Ａによって形成することが好ましい。マスクステージ本体ＭＳＴやエアベアリング９を複合物質Ａによって形成することによって、マスクステージ本体ＭＳＴが軽量化されるためマスクステージ本体ＭＳＴの操作性を向上させることができ、また、マスクステージ本体ＭＳＴに高い熱伝導率を与えることができるためマスクステージ装置１周辺において空気揺らぎが発生する可能性がさらに低くなる。なお、マスクステージ本体ＭＳＴやエアベアリング９を複合物質Ａによって形成する場合に、マスク定盤３、マスクステージ本体ＭＳＴ及びエアベアリング９を形成する各複合物質Ａの各成分（主物質ａ、補助物質ｂ）の比率は同一である必要はない。
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。投影光学系ＰＬの鏡筒の外周にはこの鏡筒に一体化されたフランジ部１０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。なお、防振ユニット１１の構成は、防振ユニット８の構成と基本的に同じである。
基板ステージ装置２は、基板ステージ本体ＰＳＴと、基板ステージ本体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、基板ステージ本体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、基板ステージ本体ＰＳＴをＸ軸方向に移動可能なＸリニアモータ４０（駆動機構）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、３０（駆動機構）とを有している。基板ステージ本体ＰＳＴは基板Ｐを真空吸着保持する基板ホルダＰＨを有しており、基板Ｐは基板ホルダＰＨを介して基板ステージ本体ＰＳＴに支持される。また、基板ステージ本体ＰＳＴの底面には基板ステージ本体ＰＳＴを基板定盤４に対して非接触支持する流体軸受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から噴出されるエアにより基板ステージＰＳＴは基板定盤４の支持表面４ａ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。
また、基板定盤４は１ｍ×１ｍ程度の大きさを有し、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。防振ユニット１３は、内圧が調整可能なエアマウント１３ａ（気体ばね）と、基板定盤４の支持表面４ａと交差する方向に基板定盤４を駆動するボイスコイルモータ１３ｂ（アクチュエータ）とがベースプレート６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１３によって、ベースプレート６を介して基板定盤４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。
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５参照）。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、基板ステージ本体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。なお、基板ステージ本体ＰＳＴを駆動した際の反力を前述の運動量保存の法則を用いて処理しても良い。
図４は、上記基板定盤４の断面を模式的に示した図である。この図４に示すように、基板定盤４は、セラミックスからなる主物質ａ、金属からなる補助物質ｂを含む複合物質Ａから形成されている。このため、基板定盤４に対して、マスク定盤３同様、支持表面４ａの平坦性を確保しつつ高い破壊靭性、熱伝導率及び剛性を与えることができる。また、今後、露光装置ＥＸや基板ステージ装置２が大型化された場合であっても、容易に基板定盤４の大型化に対応することができる。
図５は、基板定盤４を有する基板ステージ装置２の概略斜視図である。
図５に示すように、基板ステージ装置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本体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を基板ステージ本体ＰＳＴと共にＹ軸方向に移動可能な一対のＹリニアモータ３０、３０とを備えている。
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、基板ステージ本体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本体ＰＳＴがＸ軸方向に移動する。ここで、基板ステージ本体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。基板ステージ本体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。
一対の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、Ｙリニアモータ３０、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、３０により基板ステージ本体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。
このように構成された基板ステージ装置２は、複合物質Ａによって形成される基板定盤４を備えているため、基板ステージ装置２の不慮の事故時に基板定盤３と基板ステージ本体ＰＳＴが接触した場合であっても、基板定盤４の破損が抑止される。また、複合物質Ａによって形成される基板定盤４は、アルミナによって形成される定盤よりも３割程度軽量化されるため、防振ユニット１３（図１参照）に対する基板定盤４の応答性が向上される。
なお、基板ステージ本体ＰＳＴやエアベアリング３７（図１参照）も複合物質Ａによって形成することが好ましい。基板ステージ本体ＰＳＴやエアベアリング３７を複合物質Ａによって形成することによって、基板ステージ本体ＰＳＴが軽量化されるため基板ステージ本体ＰＳＴの操作性を向上させることができる。なお、基板ステージ本体ＰＳＴやエアベアリング３７を複合物質Ａによって形成する場合に、基板定盤４、基板ステージ本体ＰＳＴ及びエアベアリング３７を形成する各複合物質Ａの各成分（主物質ａ、補助物質ｂ）の比率は同一である必要はない。また、上述したマスク定盤３と基板定盤４を形成する各複合物質Ａの各成分も比率も同一である必要はない。マスク定盤３や基板定盤４のように１ｍ２を超える定盤に複合物質Ａを用いることは有効である。
図１に戻って、基板ステージ本体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、基板ステージ本体ＰＳＴ、ひいては基板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、基板ステージ本体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５参照）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、基板ステージ本体ＰＳＴ、ひいては基板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本体ＰＳＴの位置制御を行う。
ここで、複合物質Ａによって形成される基板定盤４は、高い熱伝導率を有している。このため、基板定盤４は、例えばリニアモータ３０、４０において発生する熱を効率的に吸収し、基盤ステージ装置２の周辺に空気揺らぎが発生する可能性を低くする。したがって、レーザ干渉計によって、より正確に基板ステージ本体ＰＳＴの位置を計測することが可能となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る露光装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態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思想の範囲内において、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、上記実施形態において、補助物質ｂがアルミニウムを含んでいた。しかしながら、本発明に係る定盤はこれに限定されるものではなく、補助物質ｂがマグネシウムを含んでも良い。
また、上記実施形態において、Ｙリニアモータ３０、３０を支持部３６、３６を介してベースプレート６によって支持する構成を採用した。しかしながら、本発明に係るステージ装置は、これに限定されるものではなく、支持部３６、３６を介さず、基板定盤４によってＹリニアモータ３０、３０を直接支持する構成を採用しても良い。また、基板ステージ装置２の基板定盤４上に、Ｙリニアモータ３０、３０が移動する際に生じる反力を吸収するカウンタマスを設置しても良い。
このように、基板定盤４上にＹリニアモータ３０、３０やカウンタマスが設置された場合であっても、本発明に係る定盤は、複合物質Ａによって形成されることで十分な剛性を有しているため、Ｙリニアモータ３０、３０やカウンタマスの重量によって歪む恐れがない。
また、基板ステージ装置２は、単一の基板ステージ本体ＰＳＴを有するものに限らず、２つの基板ステージ本体を有する、いわゆるツインステージ装置であっても良い。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０，６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
また、上記実施形態において、マスク定盤３及び基板定盤４の両方を複合物質Ａによって形成したが、いずれか一方のみを複合物質Ａによって形成しても良い。また、マスク定盤３及び基板定盤４の全てを複合物質Ａによって形成しなくとも良く、例えば、支持表面３ｂ，４ａに対応する箇所のみを複合物質Ａによって形成しても良い。
また、上記実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、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。
また、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にも適用することができる。
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐ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、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する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。
また、露光光ＥＬ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、マスクＭを用いる構成としてもよいし、マスクＭを用いずに直接基板Ｐ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。
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（マスクＭ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及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、マスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭ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。
以上のような本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、この組立ての前後には、各種光学系については電気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の露光装置への組立て工程は、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、気圧回路の配線接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置ＥＸへの組立て工程の前、各サブシステム個々の組立て工程があることは言うまでもない。各種サブシステムの露光装置ＥＸへの組立てが終了したら、総合調整が行われ、露光装置ＥＸ全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置ＥＸ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われることが望ましい。
そして、半導体素子等のデバイスは、図６に示すように、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てマスク（レチクル）を作成するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、本発明に係る露光装置によってレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ２０４、デバイス組立てステップ（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。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、平坦な支持表面を有すると共に容易に大型化できかつ破壊靭性を向上させた定盤を提供することが可能となる。
【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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【国際調査報告】
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