JP2006140366A - 投影光学系及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い除振性能が得られる状態で、比較的簡単で軽量な機構で投影光学系を構成する光学部材を支持する。
【解決手段】 投影光学系を構成する複数の光学部材のうちの凹面鏡２４をレンズ枠２７内に収納し、レンズ枠２７を３本のワイヤ３０Ａ〜３０Ｃ及び３個の防振パッド３１Ａ〜３１Ｃを介して上部のフレームから吊り下げて支持する。レンズ枠２７の底面に配置された非接触型の３個のＺ軸アクチュエータ３３Ａ，３３Ｂ等、及びレンズ枠２７の側面に配置された非接触型の３個のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを用いて、そのフレームに対するレンズ枠２７の位置を目標とする位置に維持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、所定のパターンの像を投影する投影光学系に関する。さらに本発明は、例えば半導体デバイス、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に、マスクパターンを投影光学系を介して基板上に転写するために使用される露光装置に関する。

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（感応基板）としての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。

これらの露光装置において、レチクルやウエハの位置決めや移動を行うステージ、そのステージの支持機構、及び投影光学系の支持機構等の機構部の剛性は、除振性能や露光精度（重ね合わせ精度等）等の装置性能、機構部の重量、及び露光装置の製造コストに大きく影響する。一般に剛性の大きな機構部を持つ露光装置は、装置性能が高い一方で、機構部の重量が大きくなり、製造コストが高くなるという傾向がある。また、機構部の剛性は、装置性能の経時的な変化に対応する装置性能の安定性や装置性能の温度特性にも関係している。即ち、機構部の剛性の大きな露光装置は、装置性能の安定性が高く温度特性にも優れている傾向にあるが、機構部の構成によっては、その逆の挙動を示す場合もある。例えば、機構部において、高剛性の部材同士を高剛性の部材を介して連結しているような場合には、振動が伝わり易くなったり、温度変化時にバイメタル効果を生じて温度特性が悪化したりすることがある。

また、機構部の剛性を高めた結果、機構部の重量が大きくなると、露光装置が設置されるデバイス製造工場の建設コストの増大を招く恐れもある。そこで従来、必要な部分で高い剛性を維持した上で、機構部を全体として軽量化するための構成として、レチクルステージ及びウエハステージのベース等をそれぞれ伸縮可能な複数のロッドを有するパラレルリンク機構によって、互いに独立に支持するようにした露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第０１／０２２４８０号パンフレット

上述の如く従来より露光装置においては、除振性能等の装置性能を高く維持するために、支持機構等の機構部の剛性を高くする一方で、機構部を軽量化することが求められている。
また、最近は解像度をより高めるために、露光ビームとして波長が１〜１００ｎｍ程度の極端紫外光であるＥＵＶ（Extreme Ultraviolet)光を用いた露光装置が開発されている。このようなＥＵＶ光を用いる露光装置で使用される投影光学系は、複数の凹面鏡等のミラーを所定の位置関係で配置して構成される。しかしながら、従来の伸縮可能な複数のロッドを有するパラレルリンク機構を用いて、そのような複数のミラーを支持するものとすると、支持機構の構成が複雑化して、重量も大きくなる恐れがある。さらに、ＥＵＶ光を用いる露光装置では、高い解像度に対応して、特に投影光学系の除振性能を高める必要がある。

また、最近の露光装置では、周囲の温度や露光ビームの露光量による投影光学系の結像特性の変動量や機構部の熱変形量を予測し、この予測結果に応じてオンラインプロセスで結像特性の補正、及びレチクルやウエハの位置補正等を行うことも行われている。このような予測制御は、複数のミラーを含む投影光学系を用いる場合にも適用されることが望ましい。しかしながら、各ミラーの支持機構が複雑化すると、結像特性の変動量等の予測精度が低下して、露光精度が低下する恐れがある。

本発明は、斯かる点に鑑み、高い除振性能が得られる状態で、かつ簡単で軽量な機構で投影光学系を構成する光学部材を支持できる技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、簡単で軽量な構成の投影光学系を用いて高い装置性能の得られる露光技術を提供することを第２の目的とする。

本発明による投影光学系は、パターンの像を投影する投影光学系において、そのパターンからのビームを像面に導く複数の光学部材（２４，２５，２６）と、その複数の光学部材のうち少なくとも一つの光学部材（２４）を吊り下げて支持する連結部材（３０Ａ，３１Ａ）とを備えたものである。
斯かる本発明によれば、その投影光学系を構成する少なくとも一つの光学部材は、所定の部材からその連結部材を介して鉛直方向に吊り下げられるように支持される。従って、例えば剛性の高い部材を組み合わせた支持機構よりも簡単かつ軽量な機構でその光学部材が支持される。また、その連結部材を支持する部材からの振動はその光学部材に伝わりにくいとともに、その連結部材の固有振動数は少なくともその吊り下げる方向に直交する方向（水平方向）には低いため、高い除振性能が得られる。

この場合、その連結部材を支持する部材及びその光学部材をそれぞれ高い剛性を持つ剛構造とみなし、その連結部材を剛性の低い柔構造とみなすこともできる。本発明によれば、光学系内で剛構造の部材の占める割合が減って、柔構造が取り入れられる。本発明においては、装置性能に直接影響する部分に剛構造を用い、振動の伝達や熱変位の影響を遮断すべき部分や剛構造同士を結合する部分においては柔構造を用いることが可能となるため、除振性能等の装置性能を高く維持した状態で機構部を軽量化できる。

本発明において、一例としてその複数の光学部材は真空雰囲気に配置されており、その連結部材は、大気圧を用いてその少なくとも一つの光学部材を支持する支持装置（３１Ａ）を備えている。このように大気圧を用いることで、振動や熱の伝達を抑制できる。
この場合、一例としてその支持装置は、その大気圧が供給されるシリンダー部（４１）と、その大気圧によりそのシリンダー部中に浮上支持されるとともに、その少なくとも一つの光学部材に接続されるピストン部（４２）と、そのシリンダー部を包囲する包囲部を真空雰囲気に保つ排気部（４５Ａ，４５Ｂ）とを備えている。

また、その連結部材は、その投影光学系内でその少なくとも一つの光学部材を吊り下げ支持してもよい。これによって、その投影光学系を他の機構とは独立に組立調整することができる。
また、一例として、その連結部材は、その吊り下げて支持される各光学部材についてそれぞれ３本のワイヤ部材（３０Ａ〜３０Ｃ）又はロッド部材を含むものである。

また、別の例として、その連結部材は、３本のワイヤ部材（３０Ａ〜３０Ｃ）又は３本のロッド部材を含むものである。これによって、各光学部材又はその少なくとも一つの光学部材を安定に支持できる。
また、本発明において、その連結部材は、その少なくとも一つの光学部材の振動を減衰する減衰機構（３１Ａ）を含んでもよい。これによって、その光学部材の除振性能が向上する。

この場合、一例として、その減衰機構は、気体が供給されるシリンダー部（４１）と、そのシリンダー部中に収納されてその気体によって浮上支持されるとともに、その吊り下げて支持される光学部材に接続されるピストン部（４２）と、そのシリンダー部から漏れ出る気体を排気するための配管（４５Ａ，４５Ｂ）とを備えたものである。
また、一例として、その吊り下げて支持される光学部材は、そのビームを反射するミラー（反射部材）である。凹面鏡、凸面鏡、及び平面鏡等のミラーは、レンズ等の透過部材に比べて吊り下げて支持しやすい場合がある。

また、その連結部材を支持するフレーム機構（２２）と、その吊り下げて支持される各光学部材のそのフレーム機構に対する６自由度の変位をそれぞれ計測する変位センサ（５０Ａ〜５０Ｃ，２７ａ〜２７ｃ）とをさらに備えてもよい。
本発明において、その連結部材は柔構造であるため、それぞれ剛構造であるそのフレーム機構と対応する光学部材とが低周波数で相対変位する可能性がある。そこで、その変位センサでその相対変位を検出し、例えば検出結果が許容範囲内にあるときに投影を行うことで、その相対変位の影響を小さくできる。

この場合、一例としてその変位センサは、計測対象の光学部材に設けられる３個の移動鏡（２７ａ〜２７ｃ）と、そのフレーム機構に設けられる参照鏡（３８Ａ，３８Ｂ）と、その３個の移動鏡のその参照鏡に対するそれぞれ２自由度の変位を検出する干渉計部（３５，３９Ａ，３９Ｂ）とを備えたものである。
また、その吊り下げて支持される各光学部材をそのフレーム機構に対してそれぞれ６自由度で非接触に位置決めする位置調整機構（３２Ａ〜３２Ｃ，３３Ａ〜３３Ｃ）をさらに備えてもよい。その位置調整機構を用いてそのフレーム機構とその各光学部材との相対位置を目標位置に保つことによって、柔構造を持つことによる好ましい特性（機構部の軽量化及び振動や熱の遮断）を保ちつつ、投影像の位置の安定性等の装置性能の向上を図ることができる。

また、そのフレーム機構は、低膨張率の材料から形成されていてもよい。これによって、その投影光学系の結像特性の安定性が向上する。
次に、本発明による露光装置は、本発明の投影光学系を備えた露光装置であって、その投影光学系によるそのパターンの像を基板（Ｗ）上に転写するものである。本発明の投影光学系は、簡単で軽量な構成であり、除振性能に優れているため、露光精度等の装置性能が向上する。

この場合、一例としてそのビームは、波長が１〜１００ｎｍの極端紫外光であり、その投影光学系を構成するその複数の光学部材はそれぞれミラーである。その投影光学系は、凹面鏡、凸面鏡、平面鏡等の複数のミラーを所定の位置関係で配置して構成されるが、各ミラーを吊り下げて支持することによって、支持機構を軽量化できるとともに、各ミラーの位置関係の微調整や結像特性の制御等を容易に行うことができる。

本発明によれば、投影光学系中の光学部材を吊り下げて支持しているため、高い除振性能が得られる状態で、かつ簡単で軽量な機構で投影光学系中の光学部材を支持することができる。
また、剛構造としての光学部材を柔構造としての連結部材を介して吊り下げて支持することによって、剛構造と柔構造とをそれぞれの利点を活かして組み合わせることが可能となる。従って、剛構造の占める割合を小さくできるため、除振性能や投影像の位置の安定性等の装置性能を低下させることなく、機構部の軽量化及び低コスト化が可能となる。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、露光用のビーム（エネルギービーム）として波長が１〜１００ｎｍ程度の極端紫外光であるＥＵＶ（Extreme Ultraviolet)光を用いるとともに、反射型の投影光学系を備えた露光装置（ＥＵＶ露光装置）に本発明を適用したものである。
図１は、本例の露光装置の概略構成を示す一部を断面とした図であり、この図１において、露光装置は内部が真空のチャンバー内に収納されているが、そのチャンバーは省略されている。図１において、露光用のビームとして、例えばＳＯＲ（Synchrotron Orbital Radiation)リング装置又はレーザプラズマ光源等のＥＵＶ光源（不図示）から放射される軟Ｘ線から選択された波長が１３．５ｎｍ又は１１．５ｎｍ等のＥＵＶ光が使用されている。そのＥＵＶ光よりなる露光ビームＩＬは、凹面鏡、凸面鏡、又は平面鏡等の多数のミラー（反射部材）によって反射されて伝播するため、各ミラーの反射面にはそのＥＵＶ光を反射するための多層の反射膜が形成されている。

露光ビームＩＬは、先ず平面鏡１によって反射されて反射型の照明光学系２に入射する。照明光学系２は、ビーム整形光学系、照度分布均一化光学系、開口絞り、視野絞り、及びリレー光学系等を備えている。照明光学系２から射出された露光ビームＩＬは、転写対象の回路パターンが形成されたマスクＭのパターン面（反射面）の所定形状（例えば細長い矩形）の照明領域を均一な照度分布で照明する。マスクＭのパターン面で反射された露光ビームＩＬは、投影倍率βが縮小倍率（例えば１／４）の反射型の投影光学系ＰＬ内の複数の光学部材としての複数の凹面鏡２４，２５，２６（ミラー）で反射されて、基板（感応基板）としてのＸ線レジストが塗布されたウエハＷの露光面に照射される。なお、図１では投影光学系ＰＬは３枚の凹面鏡２４〜２６を備えているが、そのミラー（反射部材）としては凸面鏡や平面鏡を使用してもよく、その枚数は３枚以上であってもよい。

マスクＭに形成された回路パターン領域のうち、露光ビームＩＬによって照明された部分の像は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域上に結像投影される。マスクＭ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。本例ではマスクＭのパターン面及びウエハＷの露光面はそれぞれ水平面にほぼ平行であり、かつそれぞれ鉛直線に沿った下方を向いている。以下、鉛直線の方向に沿って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。投影光学系ＰＬの凹面鏡２４〜２６は、Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）に沿って順次上方向（＋Ｚ方向）、下方向（−Ｚ方向）、及び上方向を向いて配置されており、凹面鏡２４〜２６はそれぞれＸ方向に軸外しをした状態で配置されている。この構成では、マスクＭのパターン面上でＹ方向（非走査方向）に細長い照明領域内の像がウエハＷ上に投影されるため、マスクＭの全部の回路パターンをウエハＷ上の一つのショット領域に転写するためには、マスクＭ及びウエハＷを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＸ方向（走査方向）に走査する必要がある。

次に本例のステージ系につき説明する。先ず、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されるマスクＭは、マスクステージ３に静電吸着等によって保持されている。マスクステージ３は、ガイド４にＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に微動できるように連結され、ガイド４は、１対のＸ軸ガイド５にＸ方向に一定速度で移動できるように連結されている。マスクステージ３及びガイド４は磁気ベアリング等を介してガイド面に対して非接触状態で円滑に摺動する。マスクステージ３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、マスクステージ３に固定された移動鏡（不図示）と、投影光学系ＰＬの上部側面に固定された参照鏡９Ｍと、レーザビームを分割するビームスプリッタ８Ｍと、レーザ干渉計７Ｍとを含むマスク側干渉計システムで逐次計測される。マスク側干渉計システムは、実際には少なくともＸ方向に２軸及びＹ方向に１軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。

マスク側干渉計システムの計測情報はステージ制御系１１に供給され、ステージ制御系１１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１０からの制御情報（入力情報）に基づいて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（不図示）を介してマスクステージ３の動作を制御する。
一方、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるウエハＷは、ウエハステージ１３に静電吸着等によって保持されている。ウエハステージ１３は、ガイド１４にＹ方向にステップ移動できるように連結され、ガイド１４は、１対のＸ軸ガイド１５にＸ方向に一定速度で移動できるように、かつ必要に応じてＸ方向にステップ移動できるように連結されている。ウエハステージ１３及びガイド１４は磁気ベアリング等を介してガイド面に対して非接触状態で円滑に摺動する。ウエハステージ１３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の上部側面に固定された参照鏡９Ｗと、ウエハステージ１３に固定された移動鏡（不図示）と、レーザビームを分割するビームスプリッタ８Ｗと、レーザ干渉計７Ｗとを含むウエハ側干渉計システムで逐次計測される。ウエハ側干渉計システムは、実際には少なくともＸ方向に２軸及びＹ方向に１軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。

ウエハ側干渉計システムの計測情報はステージ制御系１１に供給され、ステージ制御系１１は、その計測情報及び主制御系１０からの制御情報（入力情報）に基づいて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（不図示）を介してウエハステージ１３の動作を制御する。また、ウエハステージ１３には、不図示のオートフォーカスセンサの計測結果に基づいてウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、Ｘ軸及びＹ軸の周りの傾斜角とを制御するＺレベリング機構も備えられている。

また、ステージ制御系１１は、マスク側干渉計システムによる計測情報に基づいてマスクステージ３を最適に制御するマスク側のコントロール回路と、ウエハ側干渉計システムによる計測情報に基づいてウエハステージ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んでいる。走査露光時にマスクＭ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マスクステージ３及びウエハステージ１３を協調制御する。また、主制御系１０は、ステージ制御系１１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１０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。

さらに、露光に際しては、予めマスクＭ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の露光装置には、マスクＭを所定位置に設定するためのレチクルアライメント系（不図示）と、ウエハＷ上のマークを検出するためのアライメント系（不図示）とが設けられている。
そして、図１の露光装置の露光時には、マスクＭへの露光ビームＩＬの照射を開始して、マスクＭ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、マスクステージ３とウエハステージ１３とを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＸ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マスクＭのパターン像が転写される。その後、露光ビームＩＬの照射を停止して、ウエハステージ１３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マスクＭのパターン像が転写される。

次に、本例の投影光学系ＰＬの光学部材である複数の凹面鏡２４〜２６（ミラー）を支持する機構について詳細に説明する。
図１において、投影光学系ＰＬは、上部が開いた箱状の第１フレーム２１と、この第１フレーム２１を覆うように配置された平板状の第２フレーム２２とを備えている。この場合、第１フレーム２１は不図示の床上に例えば３台以上の防振台を介して設置され、第１フレーム２１の−Ｘ方向及び＋Ｘ方向の側面にはそれぞれ露光ビームＩＬを通すための窓部２１ａ及び２１ｂが形成されている。また、第２フレーム２２は、第１フレーム２１上に３台以上の防振台２３Ａ，２３Ｂ（３台目以降の防振台は不図示）を介して設置されている。第２フレーム２２は、投影光学系ＰＬ内の凹面鏡２４〜２６の位置の基準となる基準フレーム（連結部材を支持するフレーム機構）として用いられるため、位置精度が安定するようにインバー等の低膨張率の材料から形成されている。第２フレーム２２には、マスク側レーザ干渉計システム及びウエハ側干渉計システムの参照鏡９Ｍ及び９Ｗも固定されている。

第１フレーム２１と第２フレーム２２とで囲まれた空間である真空雰囲気内にＸ方向に次第に横ずれした状態（軸外し状態）で凹面鏡２４〜２６が配置されている。本例では、両端の凹面鏡２４及び２６が第１フレーム２１の上面に近い位置に配置され、中間の凹面鏡２５が第２フレーム２２の底面に近い位置に配置されており、マスクＭからの露光ビームＩＬは、順次窓部２１ａ、凹面鏡２４、凹面鏡２５、凹面鏡２６、及び窓部２１ｂを経てウエハＷに入射している。凹面鏡２４〜２６は、それぞれ例えば円板状のガラス基板の凹面部にＥＵＶ光を反射する反射膜を形成したものである。

図２は、図１中の−Ｘ方向の凹面鏡２４の支持状態を示す斜視図であり、この図２において、凹面鏡２４は、金属製の円板状のレンズ枠２７の上面の凹部内に収納されて固定され、レンズ枠２７が３箇所で鋼製のワイヤ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（ワイヤ部材）に連結され、ワイヤ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃはそれぞれ防振パッド３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ（支持装置又は振動の減衰機構）を介して図１の第２フレーム２２に連結されている。ワイヤ３０Ａ〜３０Ｃは、レンズ枠２７の周縁部のほぼ正三角形の頂点となる位置で、かつ露光ビームの光路を遮らない位置に連結されている。ワイヤ３０Ａ〜３０Ｃ及び防振パッド３１Ａ〜３１Ｃからなる機構がそれぞれ連結部材に対応している。なお、図１では、ワイヤ３０Ｃ及び防振パッド３１Ｃは図示されていない。

図１に戻り、レンズ枠２７及び凹面鏡２４（高い剛性を持つ剛構造）は、第２フレーム２２（高い剛性を持つ剛構造）から３組の連結部材（剛性の低い柔構造）を用いて鉛直方向に吊り下げて支持されている。その連結部材によって、第２フレーム２２から凹面鏡２４に対する振動や熱の伝導が低減される。なお、ワイヤ３０Ａ〜３０Ｃの代わりに、例えば先端部及び下端部にフレクシャー（可撓性の高い部分）を備えたロッド部材を用いることも可能である。

この場合、一つの連結部材中のワイヤ３０Ａの固有振動数は、Ｚ方向（鉛直方向）よりもＺ軸に垂直な水平方向で低くなっている。そのワイヤ３０Ａは水平方向には振り子のように振動するため、そのワイヤ３０ＡのＺ方向の長さをＬ、重力定数をＧ（＝９．８ｍ／ｓ²)とすると、その水平方向の固有振動数ｆｇは、次のように長さＬが長い程小さい値になる。

ｆｇ＝｛１／（２π）｝（Ｇ／Ｌ）^1/2 …（１）
その固有振動数ｆｇが小さい程、水平方向の凹面鏡２４の除振性能（床の振動が凹面鏡２４に伝わるのを防止する能力）は向上するため、その除振性能を高めるためにはワイヤ３０Ａの長さＬは長い程良い。しかしながら、一方で投影光学系ＰＬの組立調整を容易に行うために、その連結部材を投影光学系ＰＬ内に収納するためには、ワイヤ３０Ａの長さＬは、その連結部材からレンズ枠２７までの部材が第１フレーム２１と第２フレーム２２との間に収まるように定める必要がある。仮にワイヤ３０Ａの長さＬを１ｍ以上に設定した場合には、（１）式から固有振動数ｆｇは次のように露光装置として十分に小さい０．５Ｈｚ程度以下となる。

ｆｇ≦０．５（Ｈｚ） …（２）
このように凹面鏡２４は、ワイヤ３０Ａによって水平方向には高い除振性能が得られる。ただし、ワイヤ３０ＡのＺ方向（鉛直方向）の固有振動数は、その水平方向の固有振動数ｆｇよりもかなり高くなるため、そのままでは凹面鏡２４の鉛直方向の除振性能が低くなる。そこで、その連結部材の鉛直方向の除振性能を高めるために、その連結部材中のワイヤ３０Ａ〜３０Ｃの上に防振パッド３１Ａ〜３１Ｃが設けられている。本例の防振パッド３１Ａ〜３１Ｃは、大気圧を用いて第２フレーム２２（フレーム機構）とワイヤ３０Ａ〜３０Ｃ、レンズ枠２７、及び凹面鏡２４とを剛性の低い状態で連結している。また、大気圧を用いて実質的に非接触に上下の部材を連結しているため、高い断熱効果も得られている。

以下、防振パッド３１Ａ（支持装置又は減衰機構）の構成につき説明する。他の防振パッド３１Ｂ，３１Ｃの構成も、防振パッド３１Ａと同様である。
図３は、図１中の防振パッド３１Ａを示す断面図であり、防振パッド３１Ａは真空雰囲気中に設置されている。図３において、第２フレーム２２の底面に、中央に円形開口が形成されるとともに両端部にスペーサ部が形成された支持部材４０が固定され、支持部材４０の底面にその円形開口を覆うように円筒状で底面が閉じたシリンダー４１（シリンダー部）が固定されている。また、シリンダー４１内にある程度の隙間をあけて円筒状のピストン４２（ピストン部）が上下（±Ｚ方向）に移動自在な状態で配置され、ピストン４２の上部が３箇所のそれぞれ外側で下方に折れ曲がったアーム４３ａ，４３ｂ，４３ｃ（図４参照）を介して、シリンダー４１の下方に配置された円板状部材４３に連結され、円板状部材４３の底面にワイヤ３０Ａが連結されている。

図４は、図３の支持部材４０を２点鎖線で表したときの防振パッド３１Ａを示す斜視図であり、この図４において、支持部材４０には中央の円形開口を囲むように３箇所に矩形の開口４０ａ，４０ｂ，４０ｃが形成され、これらの開口４０ａ〜４０ｃ内にそれぞれアーム４３ａ〜４３ｃが挿通されている。
図３に戻り、シリンダー４１の側面には開口４１ａが形成され、さらに開口４１ａをＺ方向に挟むように開口４１ｂ及び４１ｃが形成されている。そして、外部のエアーコンプレッサ（不図示）が給気管４４を介して開口４１ａに連結され、給気管４４からシリンダー４１とピストン４２との間の空間Ｂ１に高度に除塵された圧縮空気が供給されている。これによって、シリンダー４１とピストン４２とはエアーベアリングを介して非接触でＺ方向に摺動する。また、その圧縮空気はシリンダー４１内のピストン４２の底面側の空間Ｂ２に流入するため、この圧縮空気によってシリンダー４１に対してピストン４２及びワイヤ３０Ａが上方（＋Ｚ方向）に押し上げられて支持されている。この構成によって、第２フレーム２２とワイヤ３０Ａとは非接触に連結されている。

また、空間Ｂ２内の圧縮空気の圧力を安定に維持するために、開口４１ｂ及び４１ｃがそれぞれ排気管４５Ａ及び４５Ｂ（排気部又は配管）を介して所定の気体室（不図示）に連結され、この気体室は除塵フィルタを介して大気圧と同じ気圧の空間に連通している。実際には、図４に示すように、排気管４５Ａ及び４５Ｂは合成部４６及び排気管４７を介してその気体室に連結されている。図３において、シリンダー４１の開口４１ｂ及び４１ｃは排気管４５Ａ及び４５Ｂを介して内部の気圧が大気圧と同じ空間に連通している。さらに、シリンダー４１の内面の上部に、開口４１ｃに連なるように排気用の溝部４１ｄが形成されている。本実施の形態では、支持部材４０、シリンダー４１、ピストン４２、アーム４３ａ〜４３ｃ、円板状部材４３、給気管４４、及び排気管４５Ａ，４５Ｂを含んで防振パッド３１Ａが構成されているが、これに限定されることなく後述のように数々の構成を取ることができる。

この防振パッド３１Ａにおいて、シリンダー４１とピストン４２との間の空間を上方に抜ける圧縮空気は、溝部４１ｄ及び開口４１ｃから排気管４５Ｂを介して大気圧の空間に逃がされる。従って、シリンダー４１を包囲する空間（包囲部）は真空雰囲気に維持される。また、シリンダー４１内でピストン４２が押し下げられて空間Ｂ２の体積が変化しても、空間Ｂ２は排気管４５Ａを介して大気圧の空間に連通しているため、空間Ｂ２内の圧力は安定に維持される。従って、ピストン４２及びワイヤ３０Ａ、ひいては図１のレンズ枠２７及び凹面鏡２４は、常に実質的に一定の圧力で浮上するように支持される。そのため、第２フレーム２２がＺ方向に振動してもワイヤ３０Ａにその振動が伝わることがないため、鉛直方向にも高い除振性能が得られる。

なお、防振パッド３１Ａ（支持装置又は減衰機構）としては、本例のように大気圧を利用する機構の他に、コイルばねを用いる機械的な機構、ボイスコイルモータ等の非接触の電磁アクチュエータを用いる機構、又はそれらを組み合わせた機構等も用いることができる。
上述のように本例の剛構造の凹面鏡２４及びレンズ枠２７は、剛構造の第２フレーム２２に対して柔構造の連結部材としての防振パッド３１Ａ〜３１Ｃ及びワイヤ３０Ａ〜３０Ｃを介して吊り下げて支持されている。この構造では高い除振性能が得られるとともに機構部の大幅な軽量化が可能であるが、そのレンズ枠２７（及び凹面鏡２４）と第２フレーム２２（基準フレーム）との相対位置が比較的低い周波数で変化する恐れがある。そこで、レンズ枠２７と第２フレーム２２との相対位置を所定の状態に維持するために、非接触方式の６自由度の位置調整機構が設けられている。また、この位置調整機構を駆動する際のレンズ枠２７の位置を計測するために６自由度の変位センサが設けられている。その変位センサの計測情報は図１のミラー制御系１２に供給され、ミラー制御系１２は、その計測情報及び主制御系１０からの目標位置の情報に基づいて、レンズ枠２７、ひいては凹面鏡２４が目標位置に近づくようにその位置調整機構を駆動する。

図１において、その位置調整機構は、レンズ枠２７の底面と第１フレーム２１の上面との間に配置された３個のＺ方向に推力を発生する非接触型のＺ軸アクチュエータ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを備えている。Ｚ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃは、レンズ枠２７の底面のほぼ正三角形の頂点となる位置に配置されており、互いに独立にレンズ枠２７のＺ方向の位置を微調整することができる。また、Ｚ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃは、それぞれレンズ枠２７に固定された永久磁石を含む可動子と、第１フレーム２１に固定されたコイルを含む固定子とから構成されたムービングマグネット型のボイスコイルモータである。

即ち、図２に示すように、Ｚ軸アクチュエータ３３Ａ及び３３Ｂは、それぞれレンズ枠２７に固定された可動子３３Ａａ及び３３Ｂａと、図１の第１フレーム２１に固定された固定子３３Ａｂ及び３３Ｂｂとから構成されている。そして、可動子３３Ａａ及び３３Ｂａが所定ピッチで配置された永久磁石を含み、固定子３３Ａｂ及び３３Ｂｂがコイルを含み、このコイルの電流がミラー制御系１２によって制御されている。図１の３個のＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３ＣのＺ方向の推力を制御することによって、レンズ枠２７（及び凹面鏡２４）のＺ方向の位置、Ｘ軸の周りの傾斜角、及びＹ軸の周りの傾斜角を微調整することができる。

また、図２において、上記の位置調整機構は、レンズ枠２７の側面にほぼ等角度間隔で配置された３個の半径方向に推力を発生する非接触型のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃを備えている。ＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃは、互いに独立にレンズ枠２７の半径方向の位置を微調整できるムービングマグネット型のボイスコイルモータである。即ち、ＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃは、それぞれレンズ枠２７に固定された永久磁石を含む可動子３２Ａａ，３２Ｂａ，３２Ｃａと、図１の第１フレーム２１に固定されたコイルを含む固定子３２Ａｂ，３２Ｂｂ，３２Ｃｂとから構成され、そのコイルの電流がミラー制御系１２によって制御されている。また、固定子３２Ｂｂは図１に示すように、第１フレーム２１に取り付け部材３４Ａを介して固定され、同様に図２の固定子３２Ｃｂも取り付け部材（不図示）を介して第１フレーム２１に固定されている。ミラー制御系１２で３個のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃのコイルの電流を独立に制御することによって、レンズ枠２７のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角を微調整することができる。

このように合計で６軸のＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃ及びＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃを用いることで、レンズ枠２７及び凹面鏡２４の第１フレーム２１に対する（最終的には第２フレーム２２に対する）６自由度の変位が非接触に制御されている。本例のアクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃ，３２Ａ〜３２Ｃの応答周波数は１０Ｈｚ程度であり、その応答周波数までの振動に対しては、レンズ枠２７及び凹面鏡２４はアクティブ・サスペンション方式で支持されている。そして、それを超える周波数の振動に対しては、レンズ枠２７及び凹面鏡２４はパッシブ防振構造によって吊り下げて支持されている。

また、６軸のＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃ及びＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃはムービングマグネット方式であるため、レンズ枠２７には配線を引き回す必要がない。従って、レンズ枠２７及び凹面鏡２４の変位制御を高精度に行うことができる。さらに、レンズ枠２７は実質的にほぼ静止状態であるため、各アクチュエータのコイルの発熱量は少ないとともに、レンズ枠２７はコイルから離れているため、レンズ枠２７及び凹面鏡２４では高い温度安定性が得られる。また、そのコイルを冷却するための冷却液の配管を第１フレーム２１の内面に配置してもよい。この場合でも、レンズ枠２７には不要な負荷がかかることはない。これは他の凹面鏡２５，２６でも同様であり、本例の投影光学系ＰＬは各光学部材の除振性能及び温度安定性が高いため、結像特性も高く維持される。なお、それらのアクチュエータとしては、ボイスコイルモータの他に例えばＥＩコア方式等の非接触の電磁アクチュエータも使用できる。

図１に戻り、中央の凹面鏡２５も凹面鏡２４と同様に支持されている。ただし、凹面鏡２５は反射面が下方を向いている点が異なっている。即ち、凹面鏡２５（光学部材）は金属製のレンズ枠２８内に収納されて、押さえリング２８Ｃによって固定されており、レンズ枠２８が３箇所で鋼製のワイヤ３０Ｄ，３０Ｅ（３番目のワイヤは不図示）に連結され、３本のワイヤ３０Ｄ，３０Ｅはそれぞれ防振パッド３１Ｄ，３１Ｅ（支持装置又は減衰機構）を介して第２フレーム２２に連結されている。３個のワイヤ３０Ｄ，３０Ｅ及び対応する３個の防振パッド３１Ｄ，３１Ｅからなる機構（連結部材）によって、第２フレーム２２から凹面鏡２５に対する振動や熱の伝導が低減される。

この場合も、一つの連結部材（ワイヤ３０Ｄ及び防振パッド３１Ｄ）のＺ方向の長さをＬとすると、その連結部材のＺ軸に垂直な方向の固有振動数ｆｇは、（１）式で定まる。その長さＬが長い方が固有振動数ｆｇは小さくなるが、凹面鏡２５は第２フレーム２２に近い位置に配置されているため、その長さＬは凹面鏡２４の場合に比べて短くなる。本例では、できるだけその長さＬを長くするために、ワイヤ３０Ｄ，３０Ｅを支持する防振パッド３１Ｄ，３１Ｅは、第２フレーム２２の底面の凹部２２ａに連結されている。凹面鏡２５に連結された連結部材の長さＬを、一例として０．５ｍ程度に設定できるものとすると、（１）式から固有振動数ｆｇはほぼ０．７Ｈｚという通常の露光時には十分に小さい値になる。

また、レンズ枠２８及び凹面鏡２５と第２フレーム２２との相対位置を所定の状態に維持するために、非接触方式の６自由度の位置調整機構が設けられ、この位置調整機構を駆動する際のレンズ枠２８の位置を計測するために６自由度の変位センサが設けられている。これは凹面鏡２４の場合と同様であり、その変位センサの計測情報に基づいてミラー制御系１２は、レンズ枠２８、ひいては凹面鏡２５が目標位置に近づくようにその位置調整機構を駆動する。

その位置調整機構は、レンズ枠２８の底面と第２フレーム２２に固定された取り付け部材３４Ｂとの間に配置された３個のＺ方向に推力を発生する非接触型のＺ軸アクチュエータ３３Ｄ，３３Ｅ，３３Ｆを備えている。Ｚ軸アクチュエータ３３Ｄ〜３３Ｆは、ムービングマグネット型のボイスコイルモータである。また、その位置調整機構は、レンズ枠２８の側面にほぼ等角度間隔で配置された３個の半径方向に推力を発生する非接触型のＸＹ軸アクチュエータ３２Ｄ，３２Ｅ（３番目のＸＹ軸アクチュエータは不図示）を備えている。ＸＹ軸アクチュエータ３２Ｄ，３２Ｅは、ムービングマグネット型のボイスコイルモータであり、その固定子は不図示の取り付け部材を介して第２フレーム２２に固定されている。これらの６軸のＸＹ軸アクチュエータ３２Ｄ，３２Ｅ及びＺ軸アクチュエータ３３Ｄ〜３３Ｆを用いることで、レンズ枠２８及び凹面鏡２５の第２フレーム２２に対する６自由度の変位（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの傾斜角）が非接触に制御されている。

さらに、＋Ｘ方向の凹面鏡２６も凹面鏡２４と同様に支持されている。即ち、凹面鏡２６（光学部材）は金属製のレンズ枠２９内に収納されて固定され、レンズ枠２９が３箇所で鋼製のワイヤ３０Ｇ，３０Ｈ（３番目のワイヤは不図示）に連結され、３本のワイヤ３０Ｇ，３０Ｈはそれぞれ防振パッド３１Ｇ，３１Ｈ（支持装置又は減衰機構）を介して第２フレーム２２に連結されている。凹面鏡２６の連結部材の長さは凹面鏡２４の場合と同程度であるため、凹面鏡２６の水平方向の固有振動数は凹面鏡２４と同程度に低く押さえられている。

また、レンズ枠２９及び凹面鏡２６と第２フレーム２２との相対位置を所定の状態に維持するために、非接触方式の６自由度の位置調整機構が設けられ、この位置調整機構を駆動する際のレンズ枠２９の位置を計測するために６自由度の変位センサが設けられている。これは凹面鏡２４の場合と同様であり、その変位センサの計測情報に基づいてミラー制御系１２は、レンズ枠２９、ひいては凹面鏡２６が目標位置に近づくようにその位置調整機構を駆動する。

その位置調整機構は、レンズ枠２９の底面と第１フレーム２１との間に配置された３個のＺ方向に推力を発生する非接触型のＺ軸アクチュエータ３３Ｇ，３３Ｈ，３３Ｉを備えている。また、その位置調整機構は、レンズ枠２９の側面にほぼ等角度間隔で配置された３個の半径方向に推力を発生する非接触型のＸＹ軸アクチュエータ３２Ｇ，３２Ｈ（３番目のＸＹ軸アクチュエータは不図示）を備えている。Ｚ軸アクチュエータ３３Ｇ〜３３Ｉ及びＸＹ軸アクチュエータ３２Ｇ，３２Ｈは、ムービングマグネット型のボイスコイルモータであり、ＸＹ軸アクチュエータ３２Ｇの固定子は取り付け部材３４Ｃを介して第１フレーム２１に固定されている。

次に、図１のレンズ枠２７及び凹面鏡２４の６自由度の変位を計測するための変位センサとしてレーザ干渉計システムの構成につき図５及び図６を参照して説明する。
図５は、レンズ枠２７及び凹面鏡２４の変位計測用のレーザ干渉計システムを示し、この図５において、レンズ枠２７の周縁部の上面には等角度間隔で３箇所に互いに垂直な２つの反射面を持つコーナーミラー部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ（移動鏡）が形成されている。３個のコーナーミラー部２７ａ〜２７ｃの２つの反射面の交線を延長した直線（以下、「稜線」と呼ぶ。）は、或る平面上に１２０°間隔で配置され、それら３本の稜線は凹面鏡２４の中心を通りＺ軸に平行な直線の近傍で交差する。コーナーミラー部２７ａ〜２７ｃは、例えばレンズ枠２７の一部を鏡面加工して形成することも可能であるが、ガラス製の２つの反射面を持つコーナーミラーをレンズ枠２７の切り欠き部に埋め込んでもよい。

本例では、一例としてそれら３本の稜線の水平方向（横方向）の位置とＺ方向の位置（高さ）とを計測することによって、レンズ枠２７（凹面鏡２４）の６自由度の位置を一意的に決定する。例えば、図１の第２フレーム２２に固定されているレーザ干渉計から一つのコーナーミラー部２７ａに対し、互いに角度の異なる２本の計測ビームを当てる。それらの計測ビームを用いることで、２つの計測ビームを法線とする平面が定義され、それら２つの平面の交線が一つの稜線となるため、２つの平面までの距離を計測することができ、その稜線の水平方向及びＺ方向の位置を計測できる。

その計測を行うため、レンズ枠２７のコーナーミラー部２７ａ，２７ｂ，２７ｃの上方にそれぞれ２軸のレーザ干渉計５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃが配置されている。レーザ干渉計５０Ａ〜５０Ｃを構成する各部材は、実際には図１の第２フレーム２２（フレーム機構）の底面に直接に又は所定の取り付け部材を介して固定されている。
３個のレーザ干渉計５０Ａ〜５０Ｃの構成は互いに同一であるため、以下ではレーザ干渉計５０Ａの構成につき説明する。レーザ干渉計５０Ａにおいて、レーザ光源３５から射出された所定波長のレーザビームはビームスプリッタ３６で２分割され、一方のレーザビームＬ１は偏光ビームスプリッタ３７Ａでさらに計測ビームＬ１ｍ及び参照ビームＬ１ｒに分割される。一例として偏光ビームスプリッタ３７Ａには光合成用の偏光ビームスプリッタ３８Ａ（参照鏡）が固定されており、前者の偏光ビームスプリッタ３７Ａで反射された参照ビームＬ１ｒは偏光ビームスプリッタ３８Ａで再び反射される。一方、偏光ビームスプリッタ３７Ａを透過した計測ビームＬ１ｍはコーナーミラー部２７ａに入射して、入射方向と平行に逆方向に反射されて偏光ビームスプリッタ３８Ａを透過して参照ビームＬ１ｒと合成される。合成された計測ビームＬ１ｍ及び参照ビームＬ１ｒは不図示の偏光板を経て光電検出器３９Ａに入射し、光電検出器３９Ａの検出信号がミラー制御系１２の位置検出部に供給される。その位置検出部では、偏光ビームスプリッタ３８Ａの位置を基準としてコーナーミラー部２７ａの一方の反射面の位置を例えば分解能１ｎｍ程度で計測する。

また、ビームスプリッタ３６で分割された他方のレーザビームＬ２は、不図示の送光光学系を介して偏光ビームスプリッタ３７Ｂに入射して２分割される。一例として偏光ビームスプリッタ３７Ｂにも光合成用の偏光ビームスプリッタ３８Ｂ（参照鏡）が固定されており、前者の偏光ビームスプリッタ３７Ｂで反射された参照ビームＬ２ｒは偏光ビームスプリッタ３８Ｂで再び反射される。一方、偏光ビームスプリッタ３７Ｂを透過した計測ビームＬ２ｍはコーナーミラー部２７ａに入射して、入射方向と平行に逆方向に反射されて偏光ビームスプリッタ３８Ｂを透過して参照ビームＬ２ｒと合成される。合成された計測ビームＬ２ｍ及び参照ビームＬ２ｒは不図示の偏光板を経て光電検出器３９Ｂに入射し、光電検出器３９Ｂの検出信号がミラー制御系１２の位置検出部に供給される。その位置検出部では、偏光ビームスプリッタ３８Ｂの位置を基準としてコーナーミラー部２７ａの他方の反射面の位置を例えば分解能１ｎｍ程度で計測する。本実施の形態においては、レーザ光源３５、ビームスプリッタ３６、偏光ビームスプリッタ３７Ａ及び３７Ｂ、偏光ビームスプリッタ３８Ａ及び３８Ｂ、並びに光電検出器３９Ａ及び３９Ｂを含んでレーザ干渉計５０Ａが構成されているが、必ずしもこの構成に限定されるものではない。また、レーザ光源３５、光電検出器３９Ａ，３９Ｂが干渉計部に対応している。

図６は、図５中のコーナーミラー部２７ａを示す拡大図であり、この図６において、コーナーミラー部２７ａの２つの反射面Ａ１及びＡ２にそれぞれ計測ビームＬ１ｍ及びＬ２ｍがほぼ対称に、かつ入射面が反射面Ａ２及びＡ１にほぼ垂直になるように入射している。このとき、反射面Ａ１及びＡ２は互いに垂直であるため、反射面Ａ１に入射した計測ビームＬ１ｍは、次に反射面Ａ２で反射面Ａ１に対する入射方向にほぼ平行な逆方向に反射される。これと対称に、反射面Ａ２に入射した計測ビームＬ２ｍは次に、反射面Ａ１で反射面Ａ２に対する入射方向にほぼ平行な逆方向に反射される。このようにコーナーミラー部２７ａを用いることによって、その位置でレンズ枠２７の水平方向及びＺ方向の位置が変化しても、計測ビームＬ１ｍ，Ｌ２ｍを用いてコーナーミラー部２７ａの稜線の水平方向及びＺ方向の位置を高精度に計測できる。

図５に戻り、他のレーザ干渉計５０Ｂ及び５０Ｃも同様にコーナーミラー部２７ｂ及び２７ｃの２方向の位置情報を含む検出信号をミラー制御系１２の位置検出部に供給する。その位置検出部では、レーザ干渉計５０Ｂ及び５０Ｃ内の偏光ビームスプリッタの位置を基準としてそれぞれコーナーミラー部２７ｂ及び２７ｃの稜線の水平方向及びＺ方向の位置を例えば分解能１ｎｍ程度で計測する。このとき、レンズ枠２７が目標とする位置にあれば、それら３本の稜線の位置は所定の目標とする直線の位置と一致する。レンズ枠２７が微小変位するとき、コーナーミラー部２７ａ〜２７ｃの３個の稜線の位置からレンズ枠２７の位置及び姿勢が一意的に決定される。そこで一例として、その位置検出部では、その３個の稜線の位置をそれぞれ目標とする位置に戻すように、図１の６軸の非接触のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃ（図２参照）及びＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃの動作を制御する。これによって、レンズ枠２７及び凹面鏡２４の位置は第２フレーム２２に対して目標とする位置に維持される。

なお、別の処理方法として、その３箇所のコーナーミラー部２７ａ〜２７ｃのそれぞれ２方向の位置（全部で６自由度の位置情報）を処理することによって、レンズ枠２７及び凹面鏡２４の図１の第２フレーム２２に対するＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの傾斜角を求めてもよい。これらの位置及び傾斜角の情報を用いることによっても、図１の６軸のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃ及びＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃの動作を高精度に制御できる。

同様に、図１の凹面鏡２５（レンズ枠２８）及ぶ凹面鏡２６（レンズ枠２９）についてもそれぞれ６軸のレーザ干渉計システム（不図示）が配置されており、このレーザ干渉計システムによって凹面鏡２５及び２６の第２フレーム２２に対する６自由度の変位が計測されている。なお、凹面鏡２４〜２６（レンズ枠２７〜２９）の６自由度の変位を検出する変位センサとしては、加速度センサや位置センサを用いることも可能である。加速度センサとしては、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。また、位置センサとしては、例えば渦電流変位センサ、静電容量式変位センサ、又は光学式センサ等の非接触式のセンサを使用できる。

なお、図１の６軸のＸＹ軸アクチュエータ３２Ａ〜３２Ｃ及びＺ軸アクチュエータ３３Ａ〜３３Ｃ等の凹面鏡２４〜２６の位置調整機構は、投影光学系ＰＬの結像特性を補正する機構と兼用してもよい。本例では、凹面鏡２４〜２６の変位はかなり正確に予測可能であるため、結像特性の補正も高精度に行うことが可能である。
上述のように本例の露光装置の投影光学系ＰＬにおいては、剛構造の第２フレーム２２に対して柔構造の連結部材としての防振パッド３１Ａ〜３１Ｃ等及びワイヤ３０Ａ〜３０Ｃ等を介して、剛構造のレンズ枠２７等及び凹面鏡２４等がアクティブ・サスペンション方式で吊り下げて支持されている。このために以下のような利点がある。

１）投影光学系ＰＬは極めて単純な構造体の組み合わせからなり、機構部が軽量化でき、製造コストを低減できる。
２）レンズ枠２７〜２９（凹面鏡２４〜２６）が吊り下げて支持されており、連結部材の特に水平方向の振動の固有振動数は極めて小さいため、床面からの振動の影響は大幅に軽減される。従って、除振性能及び露光精度（重ね合わせ精度）等の装置性能が向上する。そして、仮に振動が問題化した場合にも、その伝達経路の特定が容易であり、例えば振動が伝わる部分に防振部材を追加する等の対策を容易に施すことができる。

３）露光装置の環境温度が変化した場合、構造体の熱変形の予測も容易になるため、温度センサを用いて構造体の各部の温度を計測することによって、その計測結果に基づいて位置決め誤差等を補正することもできる。
４）投影光学系ＰＬ内の光学部材の周囲に広い空間があるので、設計の自由度が大きくなるとともに、所謂モジュール設計に好適な構造と言える。

なお、上述の実施形態の露光装置は、複数のミラー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マスク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。

また、上記の実施形態の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。

なお、本発明は、投影用のビームとしてエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光等）、Ｆ₂ レーザ光（波長１５７ｎｍ）、又は固体レーザ（ＹＡＧレーザや半導体レーザ等）の高調波等の波長１００〜３００ｎｍ程度の紫外光を用いる露光装置の屈折型や反射屈折型等の投影光学系を支持する場合にも適用することができる。なお、支持する光学部材は、凹面鏡や平面鏡等のミラーのみならず、レンズ（屈折部材）であってもよいのは言うまでもない。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に装着された投影光学系を支持する場合にも適用することができる。

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。

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。

本発明の露光装置によれば、除振性能に優れるとともに、簡単で軽量な構成の投影光学系を用いているため、露光精度を高く維持した上で、機構部の軽量化及び低コスト化が可能となる。

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を断面とした図である。 図１中の凹面鏡２４及びレンズ枠２７の支持状態を示す斜視図である。 図１中の防振パッド３１Ａを示す一部を断面とした図である。 図３の支持部材４０を２点鎖線で表したときの防振パッド３１Ａを示す斜視図である。 図１中の凹面鏡２４及びレンズ枠２７の変位計測用のレーザ干渉計システムを示す斜視図である。 図５のコーナーミラー部２７ａを示す拡大図である。

符号の説明

Ｍ…マスク、３…マスクステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、１３…ウエハステージ、２１…第１フレーム、２２…第２フレーム、２４，２５，２６…凹面鏡、２７，２８，２９…レンズ枠、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…コーナーミラー部、３０Ａ〜３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ，３０Ｇ，３０Ｈ…ワイヤ、３１Ａ〜３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｇ，３１Ｈ…防振パッド、３２Ａ〜３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ，３２Ｇ，３２Ｈ…ＸＹ軸アクチュエータ、３３Ａ〜３３Ｃ，３３Ｄ〜３３Ｆ，３３Ｇ〜３３Ｉ…Ｚ軸アクチュエータ、４１…シリンダー、４２…ピストン、４５Ａ，４５Ｂ…排気管、５０Ａ〜５０Ｃ…レーザ干渉計

Claims (15)

1. パターンの像を投影する投影光学系において、
   前記パターンからのビームを像面に導く複数の光学部材と、
   前記複数の光学部材のうち少なくとも一つの光学部材を吊り下げて支持する連結部材とを備えたことを特徴とする投影光学系。
2. 前記複数の光学部材は真空雰囲気に配置されており、
   前記連結部材は、大気圧を用いて前記少なくとも一つの光学部材を支持する支持装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記支持装置は、
   前記大気圧が供給されるシリンダー部と、
   前記大気圧により前記シリンダー部中に浮上支持されるとともに、前記少なくとも一つの光学部材に接続されるピストン部と、
   前記シリンダー部を包囲する包囲部を真空雰囲気に保つ排気部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載の投影光学系。
4. 前記連結部材は、前記投影光学系内で前記少なくとも一つの光学部材を吊り下げ支持す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投影光学系。
5. 前記連結部材は、前記吊り下げて支持される各光学部材についてそれぞれ３本のワイヤ部材またはロッド部材を含む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投影光学系。
6. 前記連結部材は、３本のワイヤ部材または３本のロッド部材を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の投影光学系。
7. 前記連結部材は、前記少なくとも一つの光学部材の振動を減衰する減衰機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
8. 前記減衰機構は、
   気体が供給されるシリンダー部と、
   前記シリンダー部中に収納されて前記気体によって浮上支持されるとともに、前記吊り下げて支持される光学部材に接続されるピストン部と、
   前記シリンダー部から漏れ出る気体を排気するための配管とを備えたことを特徴とする請求項７に記載の投影光学系。
9. 前記吊り下げて支持される光学部材は、前記ビームを反射するミラーであることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の投影光学系。
10. 前記連結部材を支持するフレーム機構と、
    前記吊り下げて支持される各光学部材の前記フレーム機構に対する６自由度の変位をそれぞれ計測する変位センサとをさらに備えたことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の投影光学系。
11. 前記変位センサは、計測対象の光学部材に設けられる３個の移動鏡と、前記フレーム機構に設けられる参照鏡と、前記３個の移動鏡の前記参照鏡に対するそれぞれ２自由度の変位を検出する干渉計部とを備えたことを特徴とする請求項１０に記載の投影光学系。
12. 前記吊り下げて支持される各光学部材を前記フレーム機構に対してそれぞれ６自由度で非接触に位置決めする位置調整機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の投影光学系。
13. 前記フレーム機構は、低膨張率の材料から形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載の投影光学系。
14. 請求項１から１３のいずれか一項に記載の投影光学系を備えた露光装置であって、
    前記投影光学系による前記パターンの像を基板上に転写することを特徴とする露光装置。
15. 前記ビームは、波長が１〜１００ｎｍの極端紫外光であり、前記投影光学系を構成する前記複数の光学部材はそれぞれミラーであることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
    

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