(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、このベースに対してＸアクチュエータによってＸ方向に平行な第１案内に沿って移動可能な移動自在ユニットとを設けた位置決め装置であって、
前記Ｘアクチュエータは、Ｘ方向に互いに相対移動することができかつ動作中に他方に対してＸ方向の駆動力を発生する第１部分及び第２部分を有し、Ｘアクチュエータの作動によりＸアクチュエータの第１部分とともに移動自在ユニットがＸ方向に移動されるようにＸアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに連結し、Ｘアクチュエータの作動によりＸアクチュエータの第２部分とともにバランシングユニットがＸ方向に移動されるようにＸアクチュエータの第２部分をバランシングユニットに連結し、このバランシングユニットを前記ベースに対してこのベースに固定しかつＸ方向に平行に延在する第２案内に沿って移動自在にした位置決め装置において、
前記移動自在ユニットを前記ベースに対してＹアクチュエータによってＹ方向に平行な前記第１案内に沿って移動可能にし、前記第１案内には、Ｘ方向及びＹ方向に平行な第１表面を設け、
前記ＹアクチュエータにはＹ方向に互いに相対移動することができかつ動作中に他方に対してＹ方向の駆動力を発生する第１部分及び第２部分を設けるとともに、Ｙアクチュエータの作動によりＹアクチュエータの第１部分とともに移動自在ユニットがＹ方向に移動されるようにＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに連結し、Ｙアクチュエータの作動によりＹアクチュエータの第２部分とともにバランシングユニットがＹ方向に移動されるようにＹアクチュエータの第２部分を前記バランシングユニットに連結し、前記第２案内にはＸ方向及びＹ方向に平行な第２表面を設け、
前記バランシングユニットはＸ方向及びＹ方向における駆動力の反作用力の下で移動自在ユニットの移動方向とは逆方向に前記第２案内に沿って移動することにより駆動力の反作用力を実質的に吸収し、
移動自在ユニットの重心及びバランシングユニットの重心をＸ方向及びＹ方向に直交する方向に見て同一レベルの位置に配置したことを特徴とする位置決め装置。
【請求項２】
前記バランシングユニットを前記第１表面を有する支持体により構成した請求項１記載の位置決め装置。
【請求項３】
前記支持体は前記第１表面を区画する少なくとも１個の隆起した壁を有するものとして構成した請求項２に記載の位置決め装置。
【請求項４】
前記バランシングユニットをスタティックガス軸受により第２案内に沿って案内した請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項５】
バランシングユニットは、第１バランシング部分及び第２バランシング部分を有し、第１バランシング部分をＸアクチュエータの第２部分に固定し、前記第２バランシング部分を前記第１バランシング部分に対してＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りに回転モータによって回転自在にし、前記回転モータには、互いに相対回転することができかつ動作中他方に対して駆動トルクを発生する第１部分及び第２部分を設け、前記回転モータの第１部分を第１バランシング部分に固定し、前記回転モータの第２部分を第２バランシング部分に固定した請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項６】
Ｘアクチュエータの第２部分をバランシングユニットに固定し、Ｙアクチュエータの第２部分をＸアクチュエータの第１部分に固定し、Ｘ方向及びＹ方向に平行に見てＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに連結した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項７】
位置決め装置に他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの第１部分及び他のＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに固定するとともに、他のＸアクチュエータの第２部分及び他のＹアクチュエータの第２部分をＹアクチュエータの第１部分に固定した請求項６記載の位置決め装置。
【請求項８】
前記Ｘアクチュエータの第２部分を前記バランシングユニットに固定した請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の位置決め装置。
【請求項９】
位置決め装置に他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの第１部分及び他のＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに固定し、他のＸアクチュエータの第２部分及び他のＹアクチュエータの第２部分を、Ｘ方向に平行に見てＸアクチュエータの第１部分に連結し、Ｙ方向に平行に見てＹアクチュエータの第１部分に連結した請求項６記載の位置決め装置。
【請求項１０】
放射源、マスクホルダ、合焦ユニット、及び位置決め装置を固定するフレームを設けたリソグラフ装置であって、前記合焦ユニットは主軸を有し、前記位置決め装置に前記合焦ユニットに対して前記主軸に直交するＸ方向に平行に、またＸ方向及び主軸に直交するＹ方向に平行に移動自在のサブストレートホルダを設けたリソグラフ装置において、前記位置決め装置を請求項１乃至９のうちのいずれか一項に記載の位置決め装置とし、前記位置決め装置の移動自在ユニットをサブストレートホルダを設け、前記位置決め装置のベースを前記フレームに固定したことを特徴とするリソグラフ装置。
【請求項１１】
前記マスクホルダを前記合焦ユニットに対してＸ方向に平行に他の位置決め装置によって移動可能にした請求項１０記載のリソグラフ装置。
【請求項１２】
前記他の位置決め装置は、互いに相対移動可能でありかつ動作中に駆動力を発生する第１部分及び第２部分を有する他のＸアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの前記第１部分をＸ方向に平行に見てマスクホルダに連結し、前記他のＸアクチュエータの前記第２部分をＸ方向に平行に見て他のバランシングユニットに連結し、前記他のバランシングユニットを前記フレームに固定しかつＸ方向に平行な他の案内に沿ってフレームに対して移動自在にした請求項１１記載のリソグラフ装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ベースと、このベースに対してＸアクチュエータによってＸ方向に平行な第１案内に沿って移動可能な移動自在ユニットとを設けた位置決め装置であって、前記Ｘアクチュエータは、互いに相対移動することができかつ動作中に互いに駆動力を発生する第１部分及び第２部分を有し、Ｘ方向に平行に見てＸアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに連結し、またＸ方向に平行に見てアクチュエータの第２部分をバランシングユニットに連結し、このバランシングユニットを前記ベースに対してこのベースに固定しかつＸ方向に平行に延在する第２案内に沿って移動自在にした位置決め装置に関するものである。
本発明は、更に、放射源、マスクホルダ、合焦ユニット、及び位置決め装置を固定するフレームを設けたリソグラフ装置であって、前記合焦ユニットは主軸を有し、前記位置決め装置に前記合焦ユニットに対して前記主軸に直交するＸ方向に平行に、またＸ方向及び主軸に直交するＹ方向に平行に移動自在のサブストレートホルダを設けたリソグラフ装置に関するものである。
冒頭に述べた種類の位置決め装置は、米国特許第５，２０８，４９７号に記載されている。この既知の位置決め装置は写真複写機に使用するのに好適であり、位置決め装置の移動自在ユニットが写真複写機のフレームに対して一方向の走査（スキャン）方向に平行に移動自在の光学ユニットを有する。動作中、位置決め装置の移動自在ユニットは、Ｘアクチュエータの第２部分によってＸアクチュエータの第１部分に加わる駆動力の作用の下に移動する。このとき、Ｘアクチュエータの第１部分はＸアクチュエータの第２部分に対して、駆動力の値に等しい値であり、また駆動力の向きが逆の反作用力を発生する。Ｘアクチュエータの第２部分をバランシング（釣り合い）ユニットに連結し、このバランシングユニットは第２案内に沿って移動自在であるため、バランシングユニットは、駆動力の作用の下で移動自在ユニットが移動する方向とは逆向きの方向の反作用力の作用の下で第２案内に沿って移動する。従って、反作用力は写真複写機のフレームに伝達されるのを防止し、これにより、反作用力から生ずる写真複写機の振動が阻止される。バランシングユニットの移動は、反作用力の値及びバランシングユニットの質量の関数であるため、いわゆる慣性反作用力補償を既知の位置決め装置に利用できる。このような慣性反作用力補償の利点は、慣性反作用力補償が移動ユニットの質量の値に無関係であるという点である。この慣性反作用力補償の他に、運動学的反作用力補償が他の周知の通常の位置決め装置からも知られており、この場合、バランシング（釣り合い）質量の移動を移動自在ユニットの移動に運動学的に連結している。このような運動学的反作用補償は、しかし、移動自在ユニットの質量がほぼ一定の所定圧力を有する場合しか満足に機能しない。
既知の位置決め装置の欠点は、移動自在ユニットは一方向にしか平行に移動することができない点にある。米国特許第５，２０８，４９７号には、２つの異なる方向に平行に移動自在の移動自在ユニットを有する位置決め装置に対してどのように慣性反作用力補償を発生させるかについては記載はない。米国特許第５，２０８，４９７号から既知の２個のリニア位置決め装置を構造的に積層させ、この２個のリニア位置決め装置のうちの第１のリニア位置決め装置をこの第１のリニア位置決め装置の移動方向とは異なる方向に平行な第２のリニア位置決め装置によって全体的に移動することができるようにした積層構造は、構造が実用的ではなく、いわゆる積層エラーによって生ずる位置決め誤差を生ずることになる。更に、リニア位置決め装置の駆動力がリニア位置決め装置の移動方向に完全に平行ではないためこのような積層構造におけるベースに残存振動を生ずる。
従って、本発明の目的は、移動自在ユニットが２個の異なる方向に平行に移動自在である冒頭に述べた種類の位置決め装置を得るにあり、慣性反作用力補償が実用的な構造によって得られ、また残留振動を最大限防止することができる位置決め装置を得るにある。
この目的を達成するため、本発明位置決め装置は、前記移動自在ユニットを前記ベースに対してＹアクチュエータによってＹ方向に平行な前記第１案内に沿って移動可能にし、前記第１案内には、Ｘ方向及びＹ方向に平行な第１表面を設け、前記Ｙアクチュエータには互いに相対移動して動作中に互いに駆動力を発生する第１部分及び第２部分を設けるとともに、Ｙアクチュエータの第２部分をＹ方向に平行に見て前記バランシングユニットに連結し、前記第２案内にはＸ方向及びＹ方向に平行な第２表面を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バランシングユニットはＸアクチュエータ及びＹアクチュエータに共通のバランシングユニットである。第２案内はＸ方向及びＹ方向に平行な第２表面を有し、バランシングユニットはＸアクチュエータ及びＹアクチュエータの反作用力の下でＸ方向及びＹ方向で規定される平面上に存在する任意の方向に平行に移動することができる。更に、バランシングユニットはＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りに回転することもできる。このようにして、慣性反作用力補償は、Ｘ方向及びＹ方向に平行な反作用力ばかりでなく、Ｘ方向及びＹ方向によって規定される平面に平行なすべての反作用力に対しても慣性反作用力補償が得られる。更に、慣性反作用力補償はＸアクチュエータ及びＹアクチュエータによりバランシングユニットに対して加わるバランシングユニットの回転軸線の周りの反作用モーメントに対しても得られる。バランシングユニットは共通バランシングユニットであり、第１案内及び第２案内の双方が平坦な平面であるため、位置決め装置の構造が簡単になる。
本発明位置決め装置の好適な実施例においては、前記バランシングユニットを前記第１表面を有する支持体により構成する。支持体は、例えば、移動自在ユニットが移動可能に案内されるみかげ石のスラブとする。この実施例における支持体は二重の機能を有する即ち、移動自在ユニットのための支持及び案内する機能、及びＸアクチュエータ及びＹアクチュエータのためのバランシングユニットとしての機能を有する。
本発明による位置決め装置の他の好適な実施例においては、移動自在ユニットの重心及びバランシングユニットの重心をＸ方向及びＹ方向に直交する方向に見て同一レベルの位置に配置する。この実施例においては、駆動力が移動自在ユニットに加わるポイント及び反作用力がバランシングユニットに加わるポイントが、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向に見て、移動自在ユニット及びバランシングユニットの重心の位置に対応する場合、バランシングユニットの重心を通過しかつＸ方向及びＹ方向によって規定される平面に平なすべての軸線の周りの好ましくない反作用モーメントは阻止される。
バランシングユニットを第１表面を有する支持体により構成した本発明位置決め装置の更に他の実施例においては、前記支持体は前記第１表面を区画する少なくとも１個の隆起した壁を有するものとして構成する。隆起した壁を使用することにより、移動自在ユニットの重心及びバランシングユニットの重心がＸ方向及びＹ方向に直交する方向に見て一致させることが簡単かつ有効に得られる。
更に、本発明位置決め装置の好適な実施例においては、前記バランシングユニットをスタティック（静力学的又は静圧）ガス軸受により第２案内に沿って案内する。スタティックガス軸受を使用することによって、第２案内に沿うバランシングユニットのほぼ摩擦のない案内が得られ、反作用力の作用の下にバランシングユニットの移動はバランシングユニットと第２案内との間に生ずる摩擦力によって乱されることがなくなる。バランシングユニットの移動に乱れがあると、反作用力補償の好ましくない乱れを生ずる。
更に、本発明の他の好適な実施例においては、バランシングユニットは、第１バランシング部分及び第２バランシング部分を有し、第１バランシング部分をＸアクチュエータの第２部分及びＹアクチュエータの第２部分に固定し、前記第２バランシング部分を前記第１バランシング部分に対してＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りに回転モータによって回転自在にし、前記回転モータには、互いに相対回転して動作中互いに駆動トルクを発生する第１部分及び第２部分を設け、前記回転モータの第１部分を第１バランシング部分に固定し、前記回転モータの第２部分を第２バランシング部分に固定する。移動自在ユニットが第１案内に沿う経路上をスタート位置から移動し、経路の端部でスタート位置に向けて復帰するとき、バランシングユニットは、Ｘ方向及びＹ方向に平行に見て、バランシングユニットが経路のスタートにあるスタート位置にほぼ対応する経路の端部の端部位置をとる。バランシングユニットのスタート位置と端部位置との間の僅かな変位はいわゆるドリフト（漂動）防止アクチュエータによって補正され、このドリフト防止アクチュエータはベースに固定し、比較的小さいドリフト阻止力をバランシングユニットに加える。このようなドリフト防止アクチュエータを使用することは米国特許第５，２０８，４９７号に記載されている。しかし、バランシングユニットに加わる反作用力はバランシングユニットの重心のＸ方向及びＹ方向に平行な移動を生ずるばかりでなく、バランシングユニットのＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りの回転も生ずる。バランシングユニットのこのような回転はドリフト防止アクチュエータの比較的小さいドリフト阻止力によっては補償することができない。第１バランシング部分、第２バランシング部分及び回転モータを使用することにより、回転モータの駆動モーメントの作用の下に、反作用力によって生ずる第１バランシング部分の回転を補償する程度に第１バランシング部分を回転させることができるようになる。回転モータの反作用モーメントが第２バランシング部分に加わり、この反作用モーメントによって第２バランシング部分が回転させられるため、回転モータの反作用モーメントはベースには伝わらない。第２バランシング部分は例えば、フライホイールとして構成するとよい。
更に、本発明の他の好適な実施例においては、Ｘアクチュエータの第２部分をバランシングユニットに固定し、Ｙアクチュエータの第２部分をＸアクチュエータの第１部分に固定し、Ｘ方向及びＹ方向に平行に見てＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに連結する。この実施例においては、Ｙアクチュエータは全体的にＸ方向に平行にＸアクチュエータによって移動することができる。Ｘアクチュエータ及びＹアクチュエータに共通のバランシングユニットはＸアクチュエータの第２部分に固定するとともに、Ｙアクチュエータの反作用力はＸアクチュエータを介して共通のバランシングユニットに伝達される。
本発明による位置決め装置の他の好適な実施例においては、位置決め装置に他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの第１部分及び他のＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに固定するとともに、他のＸアクチュエータの第２部分及び他のＹアクチュエータの第２部分をＹアクチュエータの第１部分に固定する。この実施例においては、移動自在ユニットはＸアクチュエータ及びＹアクチュエータによって比較的大きな距離にわたり比較的低い精度で移動することができ、また他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータによって比較的小さい距離にわたり比較的高い精度で移動することができる。他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータの反作用力はＹアクチュエータ及びＸアクチュエータを介して共通のバランシングユニットに伝達される。
更に、本発明位置決め装置の他の好適な実施例においては、前記Ｘアクチュエータの第２部分及びＹアクチュエータの第２部分を前記バランシングユニットに固定する。この実施例においては、Ｘアクチュエータの第２部分及びＹアクチュエータの第２部分をバランシングユニットに直接固定し、Ｘアクチュエータの反作用力及びＹアクチュエータの反作用力が直接バランシングユニットに伝達される。移動自在ユニットを、Ｘ方向に平行に見て、Ｘアクチュエータの第１部分に連結し、またＹ方向に平行に見て、Ｙアクチュエータの第１部分に連結する。
更に、他の本発明位置決め装置の好適な実施例においては、位置決め装置に他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの第１部分及び他のＹアクチュエータの第１部分を移動自在ユニットに固定し、他のＸアクチュエータの第２部分及び他のＹアクチュエータの第２部分を、Ｘ方向に平行に見てＸアクチュエータの第１部分に連結し、Ｙ方向に平行に見てＹアクチュエータの第１部分に連結する。この実施例においては、移動自在ユニットが、Ｘアクチュエータ及びＹアクチュエータによって比較的大きい距離にわたり比較的低い精度で移動することができるとともに、他のＸアクチュエータ及び他のＹアクチュエータによって比較的小さい距離にわたり比較的高い精度で移動することができる。他のＸアクチュエータの反作用力はＸアクチュエータを介して共通のバランシングユニットに伝達され、Ｙアクチュエータの反作用力はＹアクチュエータを介して共通のバランシングユニットに伝達される。
冒頭に述べた種類のリソグラフ装置はヨーロッパ特許公開第０，４９８，４９６号に記載されている。この既知のリソグラフ装置は光学的リソグラフプロセスによって集積半導体回路を製造するのに使用される。この既知のリソグラフ装置の放射源は光源であり、合焦ユニットは集積半導体回路のサブパターンを縮尺して半導体サブストレート上に結像する光学レンズ系であり、この半導体サブストレートを位置決め装置のサブストレートホルダ上に配置し、リソグラフ装置のマスクホルダに配置することができるマスクはサブパターンを有する。
このような半導体サブストレートは多数のフィールドを有し、このフィールド毎に同一の半導体回路を設ける。この目的のため半導体サブストレートの個別のフィールドを順次露光し、この個別フィールドの露光中マスク及び合焦ユニットに対して半導体サブストレートを一定位置に配置するとともに、２個の順次の露光ステップ間で半導体サブストレートの次のフィールドを位置決め装置によって合焦ユニットに対して所定位置に送る。このプロセスを多数回繰り返し、各回毎に異なるパターンを設けた異なるサブマスクで行い、比較的複雑な構造の集積半導体回路を製造することができる。このような集積半導体回路の構造はサブミクロンのレンジの精細寸法を有する。順次のマスク上に存在するサブパターンは半導体サブストレートのフィールド上に互いにサブミクロンレンジの精度で結像される。従って、半導体サブストレートは、やはりサブミクロンレンジの精度で位置決め装置によりマスク及び合焦ユニットに対して位置決めさなければならない。半導体回路を製造するのに必要とされる時間を減少するため、半導体サブストレートを２個の順次の露光ステップ間で比較的高速に移動しなければならず、また所要の精度でマスク及び合焦ユニットに対して位置決めしなければならない。
本発明リソグラフ装置によれば、位置決め装置を本発明による位置決め装置とし、位置決め装置の移動自在ユニットをサブストレートホルダにより構成し、位置決め装置のベースをフレームに固定する。本発明による位置決め装置を使用することにより、２回の露光ステップ間における比較的高速移動中にサブストレートホルダによって位置決め装置に加わる相当大きな反作用力がリソグラフ装置のフレームに伝わらず、位置決め装置のバランシングユニットの移動に変換されることになる。マスクホルダ、合焦ユニット、及びサブストレートホルダを支持するリソグラフ装置のフレームは、反作用力によって発生する機械的振動からほぼ免れることができるようになる。サブストレートホルダがマスクホルダ及び合焦ユニット対して位置決めする精度、及びサブストレートホルダを所要の精度で位置決めするに必要な時間をこのような機械的振動によって悪影響を受けないようになる。
本発明によるリソグラフ装置の好適な実施例においては、前記マスクホルダを前記合焦ユニットに対してＸ方向に平行に他の位置決め装置によって移動可能にする。この実施例においては、製造すべき半導体サブストレートは個別のフィールドの露光中にマスク及び合焦ユニットに対する一定の位置をとらず、半導体サブストレート及びマスクが、サブストレートホルダの位置決め装置及びマスクホルダの他の位置決め装置により合焦ユニットに対してそれぞれ露光中にＸ方向に平行に同期して移動する。マスク上のパターンも同様に同期させてＸ方向に平行に走査し、半導体サブストレート上に結像する。これにより、合焦ユニットを経て半導体サブストレート上に結像することができるマスクの最大表面積は、合焦ユニットの開孔寸法程度のより小さいものに制限することができる。
更に、本発明によるリソグラフ装置においては、前記他の位置決め装置は、互いに相対移動可能でありかつ動作中に駆動力を発生する第１部分及び第２部分を有する他のＸアクチュエータを設け、この他のＸアクチュエータの前記第１部分をＸ方向に平行に見てマスクホルダに連結し、前記他のＸアクチュエータの前記第２部分をＸ方向に平行に見て他のバランシングユニットに連結し、前記他のバランシングユニットを前記フレームに固定しかつＸ方向に平行な他の案内に沿ってフレームに対して移動自在にする。サブミクリンのレンジで製造すべき集積半導体回路の精細寸法、半導体サブストレート及びマスクは、露光中合焦ユニットに対してやはりサブミクロンのレンジの精度で移動させなければならない。半導体回路の製造に必要な時間を短縮するため、半導体サブストレート及びマスクを露光中に比較的高速で相対移動及び相対位置決めしなければならない。マスク上に存在するパターンは縮尺スケールで半導体サブストレート上に結像するため、マスクが移動する速度及び距離は、半導体サブストレートが移動する速度及び距離よりも大きく、速度間の比及び距離間の比は、合焦ユニットによって得られる縮尺率に等しい。マスクホルダの他の位置決め装置にもバランシングユニットを設けてあることから、半導体サブストレートの露光中のマスクホルダの比較的高速な速度及び加速度の結果マスクホルダによってマスクホルダの他の位置決め装置に対して加わる比較的大きな反作用力はリソグラフ装置のフレームには伝達されず、マスクホルダの他の位置決め装置のバランシングユニットの移動に変換される。この結果、マスクホルダ、合焦ユニット及びサブストレートホルダを支持するリソグラフ装置のフレームは、他の位置決め装置の反作用力から生ずる機械的振動からほとんど免れることができる。半導体サブストレートの露光中、サブストレートホルダ及びマスクホルダを合焦ユニットに対して移動することができる精度はこのような機械的振動によって悪影響を受けない。
以下に、図面につき本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明によるリソグラフ装置の説明図、
図２は、図１のリソグラフ装置に使用するのに好適な本発明による位置決め装置の第１の実施例の平面図、
図３は、図２のIII-III線上の線図的断面図、
図４は、図２の位置決め装置のアンチドリフトアクチュエータの説明図、
図５は、図１のリソグラフ装置に使用するのに好適な本発明による位置決め装置の第２の実施例の平面図、
図６は、図１のリソグラフ装置に使用するのに好適な本発明による位置決め装置の第３の実施例の平面図、
図７は、「ステップアンドスキャン」原理によって動作するリング装置グラフ装置におけるマスクホルダの移動のために好適な他の位置決め装置の線図的平面図である。
図１に示す本発明によるリソグラフ装置は光学的リソグラフプロセスにより及びいわゆる「ステップ及びリピート」原理に従うイメージング（結像）方法により集積半導体回路を製造するのに使用する。図１に示すように、リソグラフ装置にはフレーム１を設け、このフレーム１には、垂直のＺ方向に平行に見て以下の順序で、サブストレートホルダ５を有する位置決め装置３、合焦ユニット７、マスクホルダ９及び放射源１１を支持する。図１に示すリソグラフ装置は光学的リソグラフ装置であり、放射源１１は、光源１３、ダイヤフラム１５、及びミラー１７，１９を有する。サブストレートホルダ５は、支持面２１を有し、この支持面２１はＺ方向に直交し、この支持面２１に半導体サブストレート２３を配置することができる。サブストレートホルダ５は、合焦ユニット７に対してＺ方向に直交するＸ方向に平行に、またＸ方向及びＺ方向に直交するＹ方向に平行に位置決め装置３によって移動自在とする。合焦ユニット７は、イメージング（結像）系又は投影系であり、Ｚ方向に平行に指向する主光軸２７を有し、光学的縮小率が例えば４又は５の光学レンズ系２５を設ける。マスクホルダ９はＺ方向に直交する支持面２９を有し、この支持面２９上にマスク３１を配置することができる。マスク３１は集積半導体回路のパターン又はサブパターンを有する。作動中、光源１３から発生する光ビーム３３をダイヤフラム１５及びミラー１７，１９を介してマスク３１に導入し、レンズ系２５により半導体サブストレート２３上に合焦し、マスク３１に存在するパターンを縮尺して半導体サブストレート２３上に結像する。半導体サブストレート２３は多数の個別フィールドを有し、これらの個別フィールドに同一の半導体回路を設けるようにする。半導体サブストレート２３のフィールドは、この目的のためマスク３１を介して順次に露光する。マスク３１及び半導体サブストレート２３は、半導体サブストレート２３の個別フィールドの露光中、その都度、合焦ユニット７に対する固定位置をとり、個別フィールドの露光後に次のフィールドを合焦ユニット７に対する所定位置に送り、このときサブストレートホルダ５はＸ方向又はＹ方向に平行に位置決め装置３によって移動する。このプロセスは多数回繰り返し、この度毎に異なるマスクを使用し、積層構造の複雑な集積半導体回路を製造する。リソグラフ装置によって製造した集積半導体回路はサブミクロン範囲の微細寸法の構体である。半導体サブストレート２３は多数の異なる順次のマスクにより露光するため、マスクに存在するパターンは半導体サブストレート２３上に互いにサブミクロンのレンジの精度で結合しなければならない。従って、半導体サブストレート２３はマスク３１及び合焦ユニットに対して２つの順次の露光ステップ間において同様の精度で位置決めしなければならず、このことは位置決め装置３の位置決め精度に極めて高い要求が課せられる。
図２に詳細に示すように、位置決め装置３のサブストレートホルダ５は位置決め装置３の第１表面４１上にわたり案内し、この第１表面４１はＸ方向及びＹ方向に平行にスタティックガス軸受を設けたいわゆる空気静力学的支持の脚３９によって延在させる。第１表面４１は位置決め装置３の第１案内をなしており、みかげ石スラブの形式の支持体４３の上側面である。サブストレートホルダ５は、第１表面４１上を２個のＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９により移動自在にし、これらのアクチュエータはそれぞれリニア電動モータとして構成する。２個のＸアクチュエータ４５，４７の各々は第１部分５１，５３及び第２部分５５，５７を有する。第２部分５５，５７は支持体４３に固定し、それぞれＸ方向に平行に延在しかつ電気コイル装置を設けたステータとして構成する。第１部分５１，５３はそれぞれ一組の永久磁石を設けたトランスレータ（並進装置）として構成し、関連する第２部分５５，５７に沿って移動自在に案内する。Ｙアクチュエータ４９は第１部分５９及び第２部分６１を有する。第２部分６１は、Ｙ方向にほぼ平行に延在しかつ電気コイル装置を設けたステータを有する。第２部分６１の第１端部６３の近傍でＸアクチュエータ４５の第１部分５１に固着するとともに、第２端部６５の近傍でＸアクチュエータ４７の第１部分５３に固着する。第１部分５９をサブストレートホルダ５に固着し、一組の永久磁石を設けかつ第２部分６１に沿って移動自在に案内するトランスレータ（並進装置）として構成する。サブストレートホルダ５は、２個のＸアクチュエータ４５，４７を同一に動作させることによりＸ方向に平行に移動自在となるとともに、Ｙアクチュエータ４９を動作させることによりＹ方向に平行にサブストレートホルダ５を移動することができる。特別な実施例ではＹアクチュエータ４９の第２部分６１は、Ｚ方向に平行な回転軸線の周りに限定角度内でＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３に対して回転可能にＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３に固定する。この特別な実施例におけるサブストレートホルダ５は更に、Ｘアクチュエータ４５，４７を互いに逆方向に動作させることによってＺ方向に平行な回転軸線の周りに僅かな角度にわたり回転できるようにする。
図１及び図２に示すように、リソグラフ装置のフレーム１は、支持体４３を支持するキャリヤ６７を有する。このキャリヤ６７は、Ｚ方向に直交しかつＺ方向に直交する上側面６９を設けたプレートを有する。図２に線図的に示すように、支持体４３の下側面の近傍に３個のスタティック（静力学的）ガス軸受７１を設け、これらのスタティック（静力学的）ガス軸受７１により支持体４３がキャリヤ６７の上側面６９に沿ってＸ方向及びＹ方向に平行に移動自在に案内されるようにする。キャリヤ６７は位置決め装置３のベースを構成するとともに、支持体４３は位置決め装置３のバランシングユニットをも構成し、このバランシングユニットの機能を以下に詳細に説明する。キャリヤ６７の上側面６９は位置決め装置３の第２案内をも構成し、この第２案内は位置決め装置３のＸ方向及びＹ方向に平行な第２表面を有する。
サブストレートホルダ５は位置決め装置３の移動自在のユニットを構成し、このユニットは位置決め装置３のベースに対して第１表面上を２個のＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９により移動自在となる。この目的のため、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３及び第２部分５５，５７は動作中にほぼＸ方向に平行な方向の駆動力を互いに発生し、Ｙアクチュエータ４９の第１部分５９及び第２部分６１はＹ方向にほぼ平行な方向の駆動力を互いに発生する。この結果、Ｘアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７は、支持体４３に対してＸ方向にほぼ平行であって、Ｘアクチュエータ４５，４７の駆動力の値にほぼ等しくＸアクチュエータ４５，４７の駆動力の方向とは逆向きの反作用力を発生する。Ｙアクチュエータ４９の第２部分６１は、Ｘアクチュエータ４５，４７に対してＹ方向にほぼ平行であって、Ｙアクチュエータ４９の駆動力の値にほぼ等しくＹアクチュエータ４９の駆動力の方向とは逆向きの方向の反作用力を発生する。Ｙアクチュエータの反作用力は、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３及び第２部分５５，５７を介して支持体４３に伝達される。支持体４３は位置決め装置３のバランシング（釣り合い）ユニットであって、キャリヤ６７の上側表面６９に沿ってＸ方向及びＹ方向に平行に移動自在に案内され、Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の反作用力はリソグラフ装置のキャリヤ６７及びフレーム１には伝わらず、キャリヤ６７に対して上側表面６９に沿って支持体４３を相対移動させるのに使用される。このようにして生じた支持体４３の移動は、サブストレートホルダ５が移動する方向とは逆の方向性を持つ。このような反作用力補償は慣性反作用力補償と称されるものであり、バランシングユニットの移動量は、反作用力の値の関数であり、またバランシングユニットの移動可能な質量の値の関数である。このように反作用力はリソグラフ装置のフレーム１に伝達されず、バランシングユニットの移動にほぼ完全に変換されるため、フレーム１はこのような反作用力で生ずるはずの機械的振動をほとんど受けないようになる。従って、サブストレートホルダ５を合焦ユニット７及びマスクホルダ９に対して位置決めすることができる精度はこのような機械的振動に悪影響を受けない。上述の慣性反作用補償効果は位置決め装置３の移動自在ユニットの移動可能な質量の値に無関係である。この結果、処理する半導体サブストレート２３の質量変動も反作用補償効果に影響せず、反作用補償効果は処理すべき半導体サブストレート２３毎及び半導体サブストレートタイプ毎に最適となる。
上述したように、支持体４３は２個のＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９のための共通のバランシング（釣り合い）ユニットを構成する。支持体４３はキャリヤ６７の上側表面６９上にスタティック（静力学的）ガス軸受７１によって案内され、共通のバランシングユニットは上側表面６９に沿ってＸアクチュエータ４５，４７の反作用力の下にＸ方向平行に移動可能となり、また上側表面６９に沿ってＹアクチュエータ４９の反作用力の下にＹ方向平行に移動可能となる。２個の異なる方向の慣性反作用力補償はこのように簡単の構造によって得られる。更に、支持体４３はＺ方向に平行に指向する回転軸線の周りに上側表面６９上で回転自在にし、これにより、２個のＸアクチュエータ４５，４７が互いに逆向きに作用し、サブストレートホルダ５をＺ軸線に平行な回転軸線の周りに回転させるときに生ずる反作用モーメントにも補償することができるようになる。しかし、以下に説明するように、起こりうる支持体４３の回転は以下に説明するように利用しない。更に、上述の簡単な構造は支持体４３が二重の機能を持つということからも得られる。実際、支持体４３はサブストレートホルダ５を移動自在に案内する支持体をなす。更に、支持体４３は位置決め装置３の慣性反作用力補償を得るためのバランシングユニットをもなす。
上述したように、支持体４３はキャリヤ６７の上側表面６９上をスタティックガス軸受７１によって案内される。これにより、上側表面６９上の支持体４３のほぼ摩擦のない案内が得られ、反作用力及び位置決め装置３の慣性反作用力補償の下での支持体４３の移動は支持体４３及び上側表面６９巻に生ずる摩擦力によって干渉されない。重力は別として他の外力はサブストレートホルダ５及び支持体４３を有する位置決め装置３にはほとんど作用しないため、位置決め装置３には３個のいわゆるドリフト（漂動）防止アクチュエータ７３，７４及び７７を設け、これらドリフト（漂動）防止アクチュエータ７３，７４及び７７を図２でのみ線図的に示し、図４で詳細に説明する。ドリフト（漂動）防止アクチュエータ７３，７４及び７７をキャリヤ６７に取り付け、ドリフト防止アクチュエータ７３，７５が支持体４３に対してＸ方向に平行なドリフト阻止力を発生するようにし、またドリフト防止アクチュエータ７７がＹ方向に平行なドリフト阻止力を支持体４３に対して発生するようにする。ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７は図示しない制御ユニットにより制御し、この制御ユニットにはやはり図示しない位置センサを設け、このセンサによってＸ方向及びＹ方向に平行な支持体４３の平均位置を測定するようにする。ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７は、支持体４３がＸ方向及びＹ方向に平行なほぼ一定の平均位置をとるよう制御する。ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７を使用することによって、支持体４３がキャリヤ６７の端縁に向かってドリフト（漂動）するのを阻止し、この端縁においては支持体４３は外部干渉力の作用の下に移動の自由度が制限される。例えば、キャリヤ６７の上側表面６９が完全に水平に位置決めされていない場合にこのような外部干渉力は発生し、この結果、上側表面６９に平行な重力の僅かな成分が支持体４３に作用する。
図４に詳細に示すように、ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７の各々はＺ方向に平行な駆動軸８１を有する電動サーボモータ７９により構成する。偏心ピース８５を駆動軸８１の端部８３に固定し、駆動軸８１に対して偏心した位置に軸受ピン８７を設ける。２個のローラ８９，９１を軸受ピン８７の周りに回転自在に支持する。Ｘ方向のためのドリフト防止アクチュエータ７３，７５の偏心ローラ８９，９１をＹ方向に平行であり、支持体４３に固定した２個の案内レール９３，９５間に案内するとともに、Ｙ方向のためのドリフト防止アクチュエータ７７の偏心ローラ８９′，９１′をＸ方向に平行であり、やはり支持体４３に固定した２個の案内レール９３′，９５′間に案内する。偏心ローラ８９，９１及び８９′，９１′が回転すると、ドリフト防止アクチュエータ７３，７５及びドリフト防止アクチュエータ７７は、それぞれ案内レール９３，９５に対してＸ方向に平行なドリフト阻止力及び案内レール９３′，９５′に対してＹ方向に平行なドリフト阻止力を発生する。作動中支持体４３のドリフト運動を生ぜしめる外部干渉力は比較的小さく、上述のドリフト阻止力も比較的小さく、従って、ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７はリソグラフ装置のフレーム１に対して僅かな反作用力を発生するのみである。このような僅かな反作用力は作動中にフレーム１を認知できる機械的振動を発生することにはならない。
Ｘアクチュエータ４５，４７又はＹアクチュエータ４９によりサブストレートホルダ５が移動する場合、Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９は支持体４３に反作用力だけげなく、反作用モーメントをも発生する。支持体４３の重心は反作用力の下に移動する一方、支持体４３は反作用モーメントの下にＺ方向に平行であり、支持体４３の重心を通過する回転軸線の周りに回転する。サブストレートホルダ５をスタート位置から所定経路にわたり移動し、この経路の端部でスタート位置に再び復帰する場合、支持体４３の重心もサブストレートホルダ５の経路の端部で支持体４３の重心がサブストレートホルダ５の経路の起点における初期位置に復帰する。支持体４３のスタート位置と端部位置との間の僅かな変位は、上述したようにドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７を使用することによって防止される。しかし、他の手段を講じない場合、サブストレートホルダ５の経路の端部において、支持体４３の重心を通過する回転軸線の周りにの支持体４３の回転角度を経路のスタート（起点）における回転軸線の周りの支持体４３の回転角度に対応しない。Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の反作用モーメントの作用の下に支持体４３のこのような回転は好ましいものではなく、ドリフト防止アクチュエータ７３，７５，７７の比較的小さいドリフト阻止力では補償することができない。図３に示すように、支持体４３には支持体４３の好ましくない回転を防止するための第１バランシング部分９７及び第２バランシング部分９９を設ける。Ｘアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７を第１表面４１を有する第１バランシング部分９７に固定する。第２バランシング部分９９を、第１バランシング部分９７の下側面に設けた窪み１０３に配置したフライホイール１０１により構成する。第２バランシング部分９９は、第１バランシング部分９７に対してＺ方向に平行な回転軸線の周りに回転モータ１０５により回転可能にする。回転モータ１０５は、第１バランシング部分９７に固定した第１部分１０９と、第２バランシング部分９９に固定した第２部分１１１により構成する。第２バランシング部分９９が回転モータ１０５によって第１バランシング部分９７に対して回転する場合、回転モータ１０５の第２部分１１１は第２バランシング部分９９に駆動モーメントを発生するとともに、回転モータと１０５の第１部分１０９は第１バランシング部分９７に反作用モーメントを発生する。回転モータ１０５は図示しないまたＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９をも制御するリソグラフ装置の制御ユニットによって制御する。サブストレートホルダ５がＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９によって移動する場合、制御ユニットは、サブストレートホルダ５の移動中支持体４３の第１バランシング部分９７に対してＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９によって生ずる反作用モーメントの値を計算する。このようにして、回転モータ１０５は制御ユニットによって制御され、回転モータ１０５の第１部分１０９は第１バランシング部分９７に反作用モーメントを発生し、この反作用モーメントの値はＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の反作用モーメントの値に対応しかつＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の反作用モーメントの方向とは逆向きの向きを有する。Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の反作用モーメントはこのようにして回転モータ１０５の反作用モーメントによって補償される。回転モータ１０５によって第２バランシング部分９９に発生する駆動モーメントは第２バランシング部分９９の回転軸線１０７の周りの回転に変換されてこの駆動モーメントはリソグラフ装置のフレーム１には伝達されず、従って、フレーム１の好ましくない振動を生じない。
図２及び図３に示すように、支持体４３の第１表面４１は支持体４３の４個の隆起した壁１１３，１１５，１１７及び１１９により区画される。壁１１３，１１７のみが図３の断面で見える。隆起した壁１１３，１１５，１１７及び１１９を使用することにより、位置決め装置３の移動可能ユニットの重心Ｚ1及び位置決め装置３のバランシングユニットの重心Ｚ2は、Z方向に平行な方向に見たときほぼ同一のレベルの位置をとる。更に、Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９の駆動力ＦX，ＦY及び反作用力ＲX，ＲYは移動可能ユニットの重心Ｚ1及びＸ方向及びＹ方向に平行なバランシングユニットの重心Ｚ2を通過する平面上に存在する。駆動力ＦY及び反作用力ＲYのみを図３で示す。このようにして、移動可能ユニット及びバランシングユニットには、それぞれ移動可能ユニットの重心Ｚ1を通過しかつＺ方向に直交する軸線の周りの及びバランシングユニットの重心Ｚ2を通過しかつＺ方向に直交する軸線の周りの力のモーメントは加わらない。このようなモーメントは好ましくない。即ち、このようなモーメントはバランシングユニットの移動には変換されず、第１表面４１及び第２表面（上側表面６９）を介してリソグラフ装置のフレーム１に伝達され、フレーム１に振動を発生することになるからである。隆起した壁１１３，１１５，１１７及び１１９を使用することにより、Ｚ方向に平行に見てバランシングユニットの重心Ｚ2の所要の位置を簡単かつ効果的に得ることができる。
上述の位置決め装置３において、２個のＸアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７をバランシングユニット（支持体４３）に固定し、Ｙアクチュエータ４９の第１部分５９を移動自在ユニット（サブストレートホルダ５）に固定する。更に、Ｙアクチュエータ４９の第２部分６１をＸアクチュエータ４５，４７の２個の第１部分５１，５３に固定する。このようにして、Ｙアクチュエータ４９はＸ方向に平行にＸアクチュエータ４５，４７によって全体的に移動可能になる。Ｙアクチュエータ４９の反作用はＸアクチュエータ４５，４７を介して、Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９に共通のバランシングユニットをなす支持体４３に伝達される。しかし、本発明によれば、異なるタイプのＸアクチュエータ及び異なるタイプのＹアクチュエータを使用する、若しくはＸアクチュエータ及びＹアクチュエータを異なる方法で位置決めする位置決め装置にも適用できる。図５には本発明による第２の実施例の位置決め装置であり、上述の位置決め装置３の代わりにリソグラフ装置に適用できる位置決め装置１２１を示す。この位置決め装置１２１はヨーロッパ特許公開第０４２１５２７号に記載されており、この特許公開公報には位置決め装置１２１の詳細及び動作が記載されている。位置決め装置３のコンポーネントに対応する位置決め装置１２１のコンポーネントには図５において同一の参照符号を付して説明する。位置決め装置１２１はやはり、リニアスピンドルモータとして構成した２個のＸアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９を有する。Ｘアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７を支持体４３に固定するとともに、Ｙアクチュエータ４９の第２部分６１をＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３に固定スル。位置決め装置３と同様に、位置決め装置１２１には他の２個のＸアクチュエータ１２３，１２５と他のＹアクチュエータ１２７を設け、これらの他のアクチュエータは電磁ローレンツ力モータとして構成する。他のＸアクチュエータ１２３，１２５は、それぞれサブストレートホルダ５に固定した第１部分１２９，１３１、及びＹアクチュエータ４９の第１部分５９に固定した第２部分１３３，１３５を有する。他のＹアクチュエータ１２７は、サブストレートホルダ５に固定した第１部分１３７、及びＹアクチュエータ４９の第１部分５９に固定した第２部分１３９を有する。サブストレートホルダ５はＸ方向及びＹ方向に平行に比較的大きな距離にわたり移動可能であり、この移動中他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７のローレンツ力によってホルダ５はＹアクチュエータ４９の第１部分５９と一緒に移動する。更に、サブストレートホルダ５は、他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７によってＹアクチュエータ４９の第１部分５９に対してＸ方向及びＹ方向に平行に比較的僅かな距離にわたり比較的低い精度で移動し、またＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りに小さい角度にわたり回転することができる。サブストレートホルダ５の位置は、このようにして、位置決め装置１２１によって第１の粗いステップ及び第２の微細ステップで得ることができる。他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７の反作用力はＹアクチュエータ４９及び２個のＸアクチュエータ４５，４７を介して支持体４３に伝達され、この支持体は２個のＸアクチュエータ４５，４７、Ｙアクチュエータ４９、２個の他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７の共通バランシングユニットを構成する。
図６には本発明による第３の実施例の上述の位置決め装置３の代わりにリソグラフ装置に適用可能な位置決め装置１４１を示す。このような位置決め装置１４１はヨーロッパ特許公開第０４２１５２７号に記載されており、この特許公開公報には位置決め装置１４１の詳細及び動作が記載されている。上述の位置決め装置１２１のコンポーネントに対応する位置決め装置１４１のコンポーネントは図６において、同一の参照符号を付して説明する。位置決め装置１４１は、位置決め装置１２１と同様に、リニアスピンドルモータとして構成した２個のＸアクチュエータ４５，４７を有する。位置決め装置１２１とは異なり、位置決め装置１４１は、やはりリニアスピンドルモータとして構成した２個のＹアクチュエータ４９，４９′を設ける。２個のＸアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７及び２個のＹアクチュエータの第２部分６１，６１′を支持体４３に固定する。Ｘアクチュエータ４５，４７の各々には対応の第２部分５５，５７に対してＸ方向に平行に移動自在の第１部分５１，５３を設ける。Ｙアクチュエータ４９，４９′には対応の第２部分６１，６１′に対してＹ方向に平行に移動自在の第１部分５９，５９′を設ける。Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３をＹ方向に平行な２個の案内１４３，１４３′によって相互連結するとともに、Ｙアクチュエータ４９，４９′の第１部分５９，５９′をＸ方向に平行な２個の案内１４５，１４５′によって相互連結する。位置決め装置１４１は、位置決め装置１２１と同様に、電磁ローレンツ力モータとして構成した２個の他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７を有する。他のＸアクチュエータ１２３、１２５の第１部分１２９，１３１及び他のＹアクチュエータ１２７の第１部分１３７をサブストレートホルダ５に固定する（図６には図面をわかり易くするため図示しない）。他のＸアクチュエータ１２３，１２５の第２部分１３３，１３５及び他のＹアクチュエータ１２７の第２部分１３９を共通のキャリヤ１４７に固定し、このキャリヤ１４７をＸアクチュエータ４５，４７の案内１４３，１４３′に沿ってホイール１４９によって案内し、またＹアクチュエータ４９，４９′の案内１４５，１４５′に沿ってホイール１５１により案内する。他のＸアクチュエータ１２３，１２５の第２部分１３３，１３５及び他のＹアクチュエータ１２７の第２部分１３９を、Ｘ方向に平行に見てＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３にホイール１４９及び案内１４３，１４３′によって連結し、またＹ方向に平行に見てＹアクチュエータ４９，４９′の第１部分５９，５９′にホイール１５１及び案内１４５，１４５′によって連結する。サブストレートホルダ５は、Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９によってＸ方向及びＹ方向に平行に比較的大きい距離にわたりまた比較的低い精度で移動することができ、またＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３及びＹアクチュエータ４９，４９′の第１部分５９，５９′に対して、他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７のローレンツ力によって一緒に移動する。更に、サブストレートホルダ５は、他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７によってＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３及びＹアクチュエータ４９，４９′の第１部分５９，５９′に対してＸ方向及びＹ方向に平行に比較的小さい距離にわたりまた比較的高い精度で移動することができ、またＸ方向及びＹ方向に直交する回転軸線の周りに小さい角度にわたり回転することができる。位置決め装置１２１と同様に、位置決め装置１４１によれば、サブストレートホルダ５を２段階で位置決めする即ち、第１の粗いステップと第２の微細なステップとにより位置決めする。Ｘアクチュエータ４５，４７及びＹアクチュエータ４９，４９′の反作用力は支持体４３に直接伝達される。Ｘ方向に平行な他のＸアクチュエータ１２３，１２５の反作用力は支持体４３に案内１４３，１４３′を介して伝達されるとともに、Ｙ方向に平行な他のＹアクチュエータ１２７の反作用力は支持体４３に案内１４５，１４５′及びＹアクチュエータ４９，４９′を介して伝達される。このようにして、支持体４３は、位置決め装置１４１において、２個のＸアクチュエータ４５，４７、Ｙアクチュエータ４９、２個の他のＸアクチュエータ１２３，１２５及び他のＹアクチュエータ１２７のための共通のバランシングユニットを構成する。
上述したように、位置決め装置２，１２１，１４１のＸアクチュエータ４５，４７の第２部分５５，５７はバランシングユニット（支持体４３）に直接固定する。しかし、位置装置３，１２１，１４１において、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３は移動自在ユニット（サブストレートホルダ５）には直接連結しない。位置決め装置３におけるＸアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３に加わる駆動力はＹアクチュエータ４９の第２部分６１及び第１部分５９を介してサブストレートホルダ５に伝達され、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３はＸ方向に平行にＹアクチュエータ４９を介して移動自在ユニットに連結される。従って、請求の範囲に使用する「Ｘ方向に平行に見て…連結した」及び「Ｙ方向に平行に見て…連結した」の表現は、一方の部分を他方の部分に直接固定した構造、並びに一方の部分を他方の部分に直接ではないが両者間に機械的又は他の何らかの物理的結合を生じ、関連の方向に平行な両者間の力の結合を生ずる構造を意味するものとする。従って、例えば、位置決め装置３におけるＹアクチュエータ４９の第２部分６１は、Ｙ方向に見て即ち、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３及び第２部分５５，５７を介してバランシングユニット（支持体４３）に結合されており、Ｙ方向に平行なＹアクチュエータ４９の反作用力をバランシングユニットに伝達することができる。位置決め装置１４１においては、例えば、Ｘアクチュエータ４５，４７の第１部分５１，５３はＸ方向に平行に見て即ち、案内１４３，１４３′、ホイール１４９、共通キャリヤ１４７及び他のＸアクチュエータ１２３、１２５のローレンツ力を介して移動自在ユニット（サブストレートホルダ５）に連結され、Ｘ方向に平行なＸアクチュエータ４５，４７の駆動力が移動自在ユニットに伝達される。
本発明による位置決め装置は単に製造中の半導体サブストレートを「ステップアンドリピート」原理で露光するリソグラフ装置例えば、図１に示すリソグラフ装置に使用することができるだけでなく、製造中の半導体サブストレートをいわゆる「ステップアンドスキャン」原理で露光するリソグラフ装置にも使用することができる。「ステップアンドスキャン」原理で動作するリソグラフ装置において、マスクホルダは例えば、Ｘ方向に他の位置決め装置によって合焦ユニットに対して移動することができる。露光ステップ中に、露光すべき半導体サブストレート及びマスクは合焦ユニットに対してＸ方向に平行に同期して移動し、マスクをＸ方向に平行にスキャン（走査）し、スキャン移動において、半導体サブストレートの個別のフィールド上にマスクパターンを結像する。マスク及び半導体サブストレートの一回のスキャン移動後に、半導体サブストレートの次のフィールドは合焦ユニットに対する所定位置に送られ、次のスキャン移動を行う際にマスク及び半導体サブストレートは露光される。マスク上のパターンは半導体サブストレート上に縮尺で結像されるため、露光中半導体サブストレートよりも合焦ユニットに対して高速で移動すべきであり、マスクの速度と半導体サブストレートの速度の比は合焦ユニットの縮尺率に対応する。この結果、リソグラフ装置において、サブストレートホルダを移動可能にする位置決めユニットの駆動力よりもマスクホルダを移動可能にする他の位置決めユニットの駆動力を相当大きくするのが一般的である。
図７には「ステップアンドスキャン」原理で動作するリソグラフ装置のマスクホルダを移動するに好適な他の位置決め装置１５３を線図的に示す。このようなリソグラフ装置は、例えば、図１に示すリソグラフ装置のマスクホルダ９の代わりに以下に説明する他の位置決め装置１５３を使用する。図７に示すように、他の位置決め装置１５３には２個のリニアＸアクチュエータ１５５，１５７を設け、それぞれＸ方向に平行な対応の第２部分１６３，１６５に対してＸ方向に平行な駆動力の作用の下に移動自在の第１部分１５９，１６１を設ける。第１部分１５９，１６１をマスクホルダ１６７に固定し、このマスクホルダ１６７にはマスクのための支持面１６９及び中心光路１７１を設け、またスタティックガス軸受によりＸ方向に平行な第１案内１７３に沿って案内される。第２部分１６３，１６５はソリッド対向質量（カウンタマス）として構成した他の共通バランシングユニット１７５に固定する。バランシングユニット１７５及びＸアクチュエータ１５５，１５７の第２部分１６３，１６５は、Ｘ方向に平行でありかつリソグラフ装置のフレーム１にスタティックガス軸受１７７（図７には線図的にのみ示す）によって固定された２個の他の案内１７９，１７９′に沿ってほぼ摩擦なしに案内される。動作中マスクホルダ１６７をＸ方向に平行にリニアＸアクチュエータ１５５，１５７により移動するとき、第２部分１６３，１６５に加わるＸアクチュエータ１５５，１５７の反作用力は他のバランシング装置１７５に伝達され、この他のバランシングユニット１７５の他の案内１７９，１７９′に沿う移動に変換される。このようにして、サブストレートホルダ５の位置決め装置３，１２１，１４１と同様にして、Ｘアクチュエータ１５５，１５７の反作用力がリソグラフ装置のフレーム１に伝達されるのを防止する。この他の位置決め装置１５３には、位置決め装置１２１、１４１と同様に、マスクホルダ１６７に固定した第１部分及びＸアクチュエータ１５５，１５７の第１部分１５９，１６１に固定した第２部分を有する他のＸアクチュエータを設けることができる。この場合、マスクホルダ１６７の２段階の位置決め即ち、第１の粗いステップ及び第２の微細なステップの位置決めはこのようにして他の位置決め装置１５３でも得ることができる。
上述の本発明によるリソグラフ装置は集積電子半導体回路の製造における半導体サブストレート露光に使用することができる。このようなリソグラフ装置はサブミクロンのレンジの微細寸法を有する構体を設けた製品の製造にも使用でき、このリソグラフ装置によってマスクパターンをサブストレート上に結像する。この製品例としては集積光学系の構体、又は磁気ドメインメモリの伝導及び検出パターン、又は液晶ディスプレイパターンの構体がある。
本発明による位置決め装置はリソグラフ装置のみならず、物体又はサブストレートを正確に位置決めする必要がある他の装置にも使用することができる。このような例としては、測定装置又は走査装置に対して物体又は材料を正確に位置決め又は移動すべき物体又は材料分析又は測定装置がある。本発明による位置決め装置の他の用途としては、ワークピース例えば、レンズをサブミクロンのレンジの精度で加工することができる精密工作機械がある。この場合、本発明による位置決め装置は、回転するツールに対してワークピースを位置決めしたり、回転するワークピースに対してツールを位置決めするのに使用する。
上述の本発明による位置決め装置２，１２１，１４１においては、バランシングユニットは第１表面４１を設けた支持体４３をにより構成し、移動自在ユニット（サブストレートホルダ５）は第１表面上を案内する。最後に、本発明によれば、バランシングユニット及び第１表面を有する支持体を位置決め装置の個別の構成部材とすることもできる。上述したように、支持体４３の支持及びバランシング（釣り合い）の組み合わせ機能のため、位置決め装置３，１２１，１４１において簡単かつ効果的な構造が得られる。
【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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【図７】
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