JP2006253572A - ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステージ装置の制御精度の低下を防止することができるステージ装置、当該ステージ装置上の基板にマスクのパターンを露光精度の悪化を招かずに転写することができる露光装置、並びに当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】 ウェハステージＷＳＴは、ウェハステージ本体２６と自重キャンセラ５６とを含んで構成されており、ウェハステージ本体２６は自重キャンセラ５６の支持によりベース盤２１上で移動可能に構成されている。同様に、計測ステージＷＳＴは、自重キャンセラ５７の支持によってベース盤２１上で移動可能に構成されている。自重キャンセラ５６，５７は、ウェハステージＷＳＴの重心の位置を調整するためのアダプタ６０を介してウェハステージ本体２６及び計測ステージ本体４６にそれぞれ取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物体を載置して移動可能に構成されたステージ装置、当該ステージ装置を備える露光装置、及び当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）等）、薄膜磁気ヘッド等の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のパターンを、投影光学系を介して基板としてのフォトレジストが塗布されたウェハ（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。この露光装置としては、マスクを保持するマスクステージと基板を保持する基板ステージとを所定の位置関係に位置決めした状態で露光を行うステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置、又はマスクステージと基板ステージとを相対的に同期移動（走査）させながら露光を行う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）等が使用されている。

露光装置が備える基板ステージは、基板を保持するテーブルと、このテーブルを保持して平坦度の高いベース部材上を２次元移動する基板ステージ本体と、基板ステージ本体をベース部材上に支持する支持機構と、基板ステージ本体を駆動する駆動機構とを含んで構成されている。上記の駆動機構は、リニアモータを駆動源とするリニアモータ方式のものが主流となっている。また、上記のテーブルは、基板ステージ本体に対し、例えば３つのボイスコイルモータ又は３つのＥＩコア等の微動機構を介して接続されており、この微動機構によりテーブルの傾斜及び高さ位置の微調整が可能になっている。

また、上記の支持機構は、基板ステージ本体に取り付けられたピストン部と、ピストン部を重力方向下方に付勢するシリンダ部内部とを含んで構成されており、シリンダ部内部に所定圧の気圧を供給してベース部材上に基板ステージを支持している。この支持機構は低剛性に設定されているため、ベース部材からの振動を基板ステージ本体に伝えないよう基板ステージ本体を支持している。尚、かかる構成の基板ステージの詳細については、以下の特許文献１を参照されたい。
特開２００４−３１１４５９号公報

ところで、近年、特に半導体素子の製造においては、スループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）の向上が望まれており、この要望に応えるために基板ステージの最高加速度及び最高速度が引き上げられている。基板ステージの高速化・高加速度化に伴って、基板ステージには極めて高い制御精度が求められるようになっている。上述した通り、基板ステージはリニアモータによって駆動されるが、リニアモータの永久磁石が可動子として基板ステージ本体に取り付けられている構成では、上記の支持機構の取り付け位置が基板ステージ本体に取り付けられた永久磁石の重心位置からずれていると、基板ステージを駆動した際にモーメントが生じて基板ステージの制御精度が低下してしまうという問題があった。

また、上述した通り、支持機構はシリンダ部の内部に所定圧の気体を供給して重力方向（シリンダ部の軸方向）に基板ステージ本体を支持しており、ベース部材からの振動を基板ステージに伝えないためには支持機構の剛性を低くする必要があった。このため、シリンダ部の容積を大きくしなければならず装置が大型化するという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ステージ装置の制御精度の低下を防止することができるステージ装置、当該ステージ装置上の基板にマスクのパターンを露光精度の悪化を招かずに転写することができる露光装置、並びに当該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によるステージ装置は、所定の基準面（２１ａ）上で移動可能に構成されたステージ本体（２６）と、当該ステージ本体に取り付けられ前記ステージ本体を前記所定の基準面上に支持する支持機構（５６）とを備えるステージ装置（ＷＳＴ）において、前記支持機構を含む前記ステージ本体の重心の位置を調整する調整部材（６０）を設けたことを特徴としている。
この発明によると、支持機構を含むステージ本体の重心の位置が調整部材により調整される。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によるステージ装置は、所定の基準面（２１ａ）上で移動可能に構成されたステージ本体（２６）と、当該ステージ本体に取り付けられ前記ステージ本体を前記所定の基準面上に支持する支持機構（５６）とを備えるステージ装置（ＷＳＴ）において、前記支持機構は、第１供給路（７１ｂ）からの第１気体が供給される第１空間（ＲＭ１）と、少なくとも一部が前記第１空間に配置され前記第１空間と連通した第２空間（ＲＭ２）とを有し、前記ステージ本体に設けられたシリンダ部（７０ａ）と；前記第２空間に挿入されて前記シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部（７０ｂ）と；を有し、前記第２空間に供給される前記第１気体により前記ステージ本体部の自重を支持することを特徴としている。
この発明によると、シリンダ部に設けられた第１空間に供給される第１気体が、第１空間に連通する第２空間に供給されて第２空間に挿入されたピストン部を押すことにより、ステージ本体の自重が支持される。
本発明の露光装置は、基板（Ｗ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、前記基板を保持するステージとして上記のステージ装置を備えることを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴としている。

本発明によれば、調整部材によって支持機構を含むステージ本体の重心の位置が調整されるため、ステージ装置の制御精度の低下を防止することができるという効果がある。
また、本発明によれば、ピストン部が挿入される第２空間以外に、第２空間に連通して第１気体が供給される第１空間を備えているため、第１気体が供給される空間の容積を大きくして自重キャンセラの剛性を低くすることができる。これにより、基準面からステージ本体部への振動の伝わりが防止され、ステージ装置の制御精度の低下を防止することができるという効果がある。
また、本発明によれば、高い制御精度を有するステージ装置を備えているため、ステージ装置上の基板にマスクのパターンを露光精度の悪化を招かずに転写することができるという効果がある。
更に、本発明によれば、露光精度の悪化を招かずにマスクのパターンを基板上に転写することができるため、微細なパターンを有するデバイスを効率よく製造することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷの移動面に平行な面に含まれるよう設定され、Ｚ軸が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに沿う方向に設定されている。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを同期移動させる方向（走査方向）をＹ方向に設定している。

図１に示す通り、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬＳ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを有するステージ装置ＳＴ、及びこれらの制御系を含んで構成される。照明光学系ＩＬＳは、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を露光光ＩＬによってほぼ均一な照度で照明する。ここで、露光光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴ上には、パターン面（図１における−Ｚ側の面）にパターンが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により保持されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部（図示省略）によって、照明光学系ＩＬＳの光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能に構成されている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸周りの回転を含む）は、レーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１２によって、移動鏡１３（実際にはＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１２の計測値は主制御装置（図示省略）に出力されており、主制御装置は、このレチクル干渉計１２の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

レチクルステージＲＳＴの上方には、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂがＸ方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂは、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと、これらに対応する計測ステージＭＳＴ上の一対の基準マークの投影光学系ＰＬを介した共役像とを同時に観察するものである。これらのレチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）等に開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

投影ユニットＰＵは、鏡筒１５と、鏡筒１５内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウェハＷ側）のレンズ（以下、先玉ともいう）ＧＬの近傍には、液浸装置１７を構成する液体供給ノズル１８ａと、液体回収ノズル１８ｂとが設けられている。液体供給ノズル１８ａは液体供給管を介して液体供給装置（何れも図示省略）に接続されており、液体回収ノズル１８ｂは液体回収管を介して液体回収装置（何れも図示省略）に接続されている。

上記の液体としては、ここではＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウェハＷ上に塗布されたフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響を及ぼさないという利点がある。ここで、水の屈折率ｎはほぼ１．４４であり、この水の中では露光光ＩＬの波長は１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

上記の液体供給装置は、主制御装置からの指示に応じて液体供給管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給ノズル１８ａを介して先玉ＧＬとウェハＷとの間に水を供給する。また、上記の液体回収装置は、主制御装置からの指示に応じて液体回収管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体回収ノズル１８ｂを介して先玉ＧＬとウェハＷとの間から液体回収装置（液体のタンク）の内部に水を回収する。このとき、主制御装置は、先玉ＧＬとウェハＷとの間に液体供給ノズル１８ａから供給される水の量と、液体回収ノズル１８ｂを介して回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置及び液体回収装置に対して指令を与える。従って、先玉ＧＬとウェハＷとの間に一定量の水Ｌｑ（図１参照）が保持される。尚、先玉ＧＬとウェハＷとの間に保持される水Ｌｑは、常に入れ替わることになる。

以上説明した通り、本実施形態の露光装置が備える液浸装置１７は、液体供給装置、液体回収装置、供給管、回収管、液体供給ノズル１８ａ、及び液体回収ノズル１８ｂ等を含んで構成された局所液浸装置である。尚、投影ユニットＰＵの下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと先玉ＧＬとの間に水を満たすことが可能である。

ステージ装置ＳＴは、例えば半導体工場の床面ＦＬ上に配置されたフレームキャスタＦＣ、フレームキャスタＦＣ上に設けられたベース盤（定盤）２１、ベース盤２１の上方に配置されベース盤２１の上面（所定の基準面）２１ａに沿って移動するウェハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置を検出する干渉計２２，２３、並びにステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動部（図示省略）を含んで構成される。

上記のウェハステージＷＳＴは、ベース盤２１上に配置されたウェハステージ本体２６とウェハステージ本体２６上に搭載されたウェハテーブルＷＴＢとを含んで構成されており、レチクルＲのパターンをウェハＷに露光転写するためにウェハＷを保持して移動するものである。ウェハステージ本体２６は、断面矩形枠状でＸ方向に延びる中空部材によって構成されている。このウェハステージ本体２６の下面には、ウェハステージ本体２６をベース盤２１上に支持する支持機構としての自重キャンセラ５６が設けられている。

一方、計測ステージＭＳＴは、計測ステージ本体４６と、計測ステージ本体４６上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んで構成されており、ウェハステージＷＳＴがウェハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間に投影光学系ＰＬの下方に位置して各種の計測を行うものである。計測ステージ本体４６はウェハステージ本体２６と同様の構成であり、またその下面には計測ステージ本体４６をベース盤２１上に支持する支持機構としての自重キャンセラ機構５７が設けられている。尚、ウェハステージ本体２６に対して設けられている自重キャンセラ５６及び計測ステージ本体４６に対して設けられている自重キャンセラ機構５７の詳細については後述する。

次に、ステージ装置ＳＴの構成について詳細に説明する。図２は、ステージ装置ＳＴの構成を示す斜視図である。図２に示す通り、フレームキャスタＦＣは、Ｘ方向の一側と他側との端部近傍にＹ方向を長手方向として上方に突出した突部ＦＣａ，ＦＣｂが一体的に形成された概略平板状からなるものである。ベース盤（定盤）２１は、フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂに挟まれた領域上に配置されている。ベース盤２１の上面２１ａは平坦度が極めて高く仕上げられ、ウェハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＸＹ平面に沿った移動の際のガイド面とされている。

ウェハステージＷＳＴは、ウェハステージ本体２６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ（Ｘ軸周りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸周りの回転方向）、θｚ（Ｚ軸周りの回転方向）に微小駆動する第１駆動系２７と、ウェハステージ本体２６及び第１駆動系２７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系２８ａ，２８ｂとを備えている。更に、ウェハステージＷＳＴは、Ｘ方向に等速運動をするチューブキャリア２９と、真空又はエア等の用力をチューブキャリア２９からウェハステージ本体２６に非接触で伝達する不図示の６自由度パイプを備えている。ここで、チューブキャリア２９がＸ方向に等速運動するのは、チューブキャリア２９の駆動により発生する反力がウェハステージ本体２６に及ぼす影響を少なくするためである。

ウェハステージ本体２６の＋Ｘ側の側面及び−Ｘ側の側面には、それぞれ３つの開口が形成されている。これらの開口のうちの各々の側面のほぼ中央部に形成された開口を介してウェハステージ本体２６を貫通するように、複数のコイルを備えるＹ軸用固定子３３が設けられている。また、各々の側面に形成された３つの開口のうち、Ｙ軸用固定子３３が貫通している開口をＹ方向に挟むように形成された２つの開口の各々を介してウェハステージ本体２６を貫通するように、２つのＸ軸用固定子３４ａ，３４ｂが設けられている。更に、Ｙ軸用固定子３３が貫通している開口には永久磁石３５が設けられており、Ｘ軸用固定子３４ａ，３４ｂが貫通している開口には永久磁石３６ａ，３６ｂがそれぞれ設けられている。これらの永久磁石３３及び永久磁石３６ａ，３６ｂは、ウェハステージ本体２６の重心に対して対称に配置されている。

上記のＹ軸用固定子３３は、それが貫通している開口に設けられた永久磁石３５と協働してウェハステージ本体２６をＹ方向に微小駆動する。また、上記の２つのＸ軸用固定子３４ａ，３４ｂは、それぞれが貫通している開口に設けられた永久磁石３６ａ，３６ｂとそれぞれ協働してウェハステージ本体２６をＸ方向に長いストロークで駆動する。ここで、各々のＸ軸用固定子３４ａ，３４ｂの駆動量を異ならせることにより、ウェハステージ本体２６をθｚ方向に回転させることができる。

即ち、第１駆動系２７は、Ｙ軸用固定子３３と永久磁石３５とからなるムービングマグネット型のリニアモータと、Ｘ軸用固定子３４ａ，３４ｂと永久磁石３６ａ，３６ｂとからなるムービングマグネット型のリニアモータとを備えている。尚、ここではムービングマグネット型のリニアモータを備える場合を例に挙げて説明するが、ムービングコイル型のリニアモータを備えていても良い。また、以上の通り、ウェハステージＷＳＴは、Ｘ方向の移動に関して、その移動をガイドするガイド部材を有さないガイドレスステージである。

また、ウェハステージ本体２６の下方にはＸ方向に延びる２つのＺ軸固定子（図示省略）が設けられており、これらのＺ軸固定子に対応してウェハステージ本体２６の底面にはＺ軸用の可動子として４つの永久磁石３７ａ〜３７ｄ（図３参照）が設けられている。一方のＺ軸固定子には２つの永久磁石３７ａ，３７ｂが対応して設けられており、他方のＺ軸固定子には残りの２つの永久磁石３７ｃ，３７ｄが対応して設けられている。これらの永久磁石３７ａ〜３７ｄもウェハステージ本体２６の重心に対して対称に配置されている。

２つのＺ軸固定子の各々にはコイルが設けられており、これらのコイルに供給する電流を制御することにより、対応する永久磁石３７ａ〜３７ｄとの間で発生するＺ方向の推力を変化させることができるため、ウェハステージ本体２６をＺ方向、θｘ、θｙ方向に駆動することができる。また、チューブキャリア２９をＸ方向に駆動するために、図１に示す通り、Ｘ方向に延びる固定子ＴＸも設けられている。尚、上記のＹ軸用固定子３３、Ｘ軸用固定子３４ａ，３４ｂ、不図示の２つのＺ軸固定子、及び固定子ＴＸの各々は両端が第２駆動系２８ａ，２８ｂを構成する可動子３９ａ，３９ｂにそれぞれ固定されている。

フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂの上方には、第２駆動系２８ａ，２８ｂを構成するＹ方向に延びるＹ軸用の固定子３８ａ，３８ｂがそれぞれ配設されている。これらのＹ軸用の固定子３８ａ，３８ｂは、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって突部ＦＣａ，ＦＣｂの上方において所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これはウェハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子３８ａ，３８ｂがＹ方向のＹカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。

これらの固定子３８ａ，３８ｂの間には上述したウェハステージ本体２６等が配置されており、Ｙ軸用固定子３３、Ｘ軸用固定子３４ａ，３４ｂ、Ｚ軸固定子、及び固定子ＴＸの各々の両端に固定された可動子３９ａ，３９ｂが固定子３８ａ，３８ｂの内側からそれぞれ挿入されている。固定子３８ａ，３８ｂはＹ方向に沿って配列された永久磁石を備えており、可動子３９ａ，３９ｂはＹ方向に沿って配列されたコイルを備えている。即ち、第２駆動系２８ａ，２８ｂは、ウェハステージＷＳＴをＹ方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータを備えている。尚、ここではムービングコイル型のリニアモータを備える場合を例に挙げて説明するが、ムービングマグネット型のリニアモータを備えていても良い。

ウェハステージＷＳＴは、Ｙ方向の移動に関して、固定子３８ａと可動子３９ａとの電磁的結合、及び固定子３８ｂと可動子３９ｂとの電磁的結合を除いて、その移動をガイドするガイド部材を有さないガイドレスステージである。尚、ウェハステージＷＳＴをＸ方向に駆動した際の反力は、第２駆動系２８ａ，２８ｂに設けられる固定子３８ａ，３８ｂと可動子３９ａ，３９ｂとの間の電磁的な結合を介して不図示のＸカウンタマスに伝わる。このＸカウンタマスは、フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ，ＦＣｂと固定子３８ａ，３８ｂとの間に設けられており、Ｙ方向のカウンタマスとして用いられる固定子３８ａ，３８ｂを支持してＸ方向に移動可能に構成され、ウェハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴのＸ方向の移動とは逆方向に移動してウェハステージＷＳＴをＸ方向に駆動した際の反力を相殺する。

ウェハテーブルＷＴＢ上には、ウェハＷを保持するウェハホルダ４０が設けられている。ウェハホルダ４０は、板状の本体部と、この本体部の上面に固定されその中央にウェハＷの直径よりも大きな円形開口が形成された撥液性（撥水性）を有する補助プレートとを備えている。この補助プレートの円形開口内部の本体部の領域には、多数（複数）のピンが配置されており、その多数のピンによってウェハＷが支持された状態で真空吸着されている。この場合、ウェハＷが真空吸着された状態では、そのウェハＷの表面と補助プレートの表面との高さがほぼ同一の高さとなるように形成されている。尚、補助プレートを設けずに、ウェハテーブルＷＴＢの表面に撥液性を付与してもよい。

また、図２に示す通り、ウェハテーブルＷＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面４１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面４１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。これらの反射面４１Ｘ，４１Ｙには、Ｘ軸干渉計４２、Ｙ軸干渉計４４からの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射される。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計４４は、図１においてはまとめて干渉計２３として図示している。

Ｘ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計４４が反射面４１Ｘ，４１Ｙからの反射光をそれぞれ受光することで、各反射面４１Ｘ，４１Ｙの基準位置（一般的には投影ユニットＰＵ側面や、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向側に配置されたオフアクシス型のアライメント系４５（図１参照）の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの計測方向の変位を検出する。尚、反射面４１Ｘ，４１Ｙとしては、ウェハテーブルＷＴＢの端面に形成する構成に代えて、ウェハテーブルＷＴＢの上面に、Ｘ方向に延在する反射面を有するＹ移動鏡及びＹ方向に延在する反射面を有するＸ移動鏡をそれぞれ設ける構成としてもよい。

Ｘ軸干渉計４２は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）を通りＸ軸に平行な測長軸と、アライメント系４５の計測視野中心を通りＸ軸に平行な測長軸とを有し、露光時には投影光学系ＰＬの投影中心位置を通る測長軸でウェハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を検出し、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）の際にはアライメント系４５の計測視野中心を通る測長軸でウェハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を測定する。また、Ｘ軸干渉計４２は、ベースライン量の計測や計測ステージＭＳＴに設けられた各種計測器の計測内容に応じて２つの測長軸を適宜用いて計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を測定する。

つまり、Ｘ軸干渉計４２は、ウェハテーブルＷＴＢ又は計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を、Ｙ方向の投影中心位置及びアライメント中心位置のそれぞれで計測可能となっている。尚、ベースライン量とは、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの投影像に対するウェハステージＷＳＴの位置関係を示す量であり、具体的には投影光学系ＰＬの投影中心とアライメント系４５の計測視野中心との距離である。Ｙ軸干渉計４４は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）及びアライメント系４５の計測視野中心を結ぶＹ軸に平行な測長軸を有し、ウェハテーブルＷＴＢのＹ方向の位置を主として検出する。

計測ステージＭＳＴは、チューブキャリア２９及び不図示の６自由度パイプを除いてほぼウェハステージＷＳＴと同様の構成である。つまり、図２に示す通り、ベース盤２１上に配置された計測ステージ本体４６と、計測ステージ本体４６上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを備えている。また、計測ステージ本体４６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ、θｙ、θｚに微小駆動する第１駆動系４７と、計測ステージ本体４６及び第１駆動系４７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系４８ａ，４８ｂとを備えている。

第１駆動系４７は、ウェハステージＷＳＴに対して設けられた第１駆動系２７と同様に、計測ステージ本体４６の±Ｘ方向の端面に設けられた３つの開口の各々に配置された対をなす永久磁石と、開口の各々を介して計測ステージ本体４６をＸ方向に貫通するように複数のコイルを備える１つのＹ軸用固定子及び２つのＸ軸用固定子とを含んで構成される。尚、計測ステージ本体４６に設けられる永久磁石は、計測ステージ本体４６の重心に対して対称に配置されている。

これらの永久磁石並びにＸ軸用固定子及びＹ軸用固定子は計測ステージ本体４６をＸ方向に長いストロークで駆動するとともにＹ方向に微少駆動し、更にはθｚ方向に回転させる。また、第１駆動系４７は、計測ステージ本体４６の底面に設けられた永久磁石と、これら永久磁石と協働して推力を発生するＺ軸固定子とを備えている。この永久磁石も計測ステージ本体４６の重心に対して対称に配置されている。これらの永久磁石及びＺ軸固定子によって、計測ステージ本体４６をＺ方向、θｘ、θｙ方向に駆動することができる。尚、ここでは第１駆動系４７がムービングマグネット型のリニアモータを備える場合を例に挙げて説明するが、ムービングコイル型のリニアモータを備えていても良い。

第２駆動系４８ａ，４８ｂは、固定子３８ａ，３８ｂと、計測ステージ本体４６をＸ方向に貫通するＸ軸用固定子及びＹ軸用固定子並びに計測ステージ本体４６の下方（−Ｚ方向）に配置されたＺ軸用固定子の両端に固定された可動子４９ａ，４９ｂとを含んで構成されており、可動子４９ａ，４９ｂは固定子３８ａ，３８ｂの内側からそれぞれ挿入されている。可動子４９ａ，４９ｂはＹ方向に沿って配列されたコイルを備えており、Ｙ方向に沿って配列された永久磁石を備える固定子３８ａ，３８ｂと協働してＹ方向への推力を発生させる。即ち、第２駆動系４８ａ，４８ｂは、計測ステージＭＳＴをＹ方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータを備えている。尚、ここではムービングコイル型のリニアモータを備える場合を例に挙げて説明するが、ムービングマグネット型のリニアモータを備えていても良い。

以上説明したウェハステージＷＳＴを駆動する第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂ、並びに計測ステージＭＳＴを駆動する第１駆動系４７及び第２駆動系４８ａ，４８ｂによってステージ装置ＳＴの駆動系が構成されている。この駆動系は、前述した主制御装置によって制御され、例えばウェハＷの露光前における計測ステージＭＳＴの移動、及び露光時におけるウェハステージＷＳＴの移動が制御される。

計測テーブルＭＴＢは、例えばショット日本株式会社製のゼロデュア（登録商標）等の低熱膨張材料から形成されており、その上面は撥液性（撥水性）を有している。この計測テーブルＭＴＢは、例えば真空吸着によって計測ステージ本体４６上に保持されており、交換可能に構成されている。計測テーブルＭＴＢの表面の高さは、ウェハテーブルＷＴＢ上に設けられたウェハホルダ４０の表面の高さとほぼ同一となるように設定されている。この計測テーブルＭＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面５１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面５１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。

これら反射面５１Ｘ，５１Ｙには、Ｘ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計５２からの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射される。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計５２は、図１においてはまとめて干渉計２２として図示している。Ｘ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計５２が反射面５１Ｘ，５１Ｙからの反射光をそれぞれ受光することで、各反射面５１Ｘ，５１Ｙの基準位置（一般的には投影ユニットＰＵ側面や、オフアクシス型のアライメント系４５（図１参照）の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの計測方向の変位を検出する。

尚、反射面５１Ｘ，５１Ｙとしては、計測テーブルＭＴＢの端面に形成する構成に代えて、計測テーブルＭＴＢの上面に、Ｘ方向に延在する反射面を有するＹ移動鏡及びＹ方向に延在する反射面を有するＸ移動鏡をそれぞれ設ける構成としてもよい。上記のＹ軸干渉計５２は、Ｙ軸干渉計４４と同様に、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）及びアライメント系４５の計測視野中心を結ぶＹ軸に平行な測長軸を有しており、ウェハステージＷＳＴがウェハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間以外は、計測テーブルＭＴＢのＹ方向の位置を検出する。

また、計測ステージＭＳＴは、露光に関する各種計測を行うための計測器群を備えている。この計測器群としては、例えば空間像計測装置、波面収差測定装置、及び露光検出装置等がある。空間像計測装置は、投影光学系ＰＬにより水を介して計測テーブルＭＴＢ上に投影される空間像を計測するものである。また、上記の波面収差測定装置としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応する欧州特許第１，０７９，２２３号明細書）等に開示される波面収差測定装置を用いることができる。

また、上記の露光検出装置は、投影光学系ＰＬを介して計測テーブルＭＴＢ上に照射される露光光の露光エネルギーに関する情報（光量、照度、照度むら等）を検出する検出装置であり、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報（対応する米国特許第４，４６５，３６８号）等に開示される照度むら計測器、及び、例えば特開平１１−１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）等に開示される照度モニタを用いることができる。

計測テーブルＭＴＢ上面の所定位置には、これらの計測器群又はアライメント系４５（図１参照）で用いられる各種のマークが形成された計測パターン部としての基準板５３が設けられている。この基準板５３は、低熱膨張材料から形成されているとともに、上面が撥液性（撥水性）を有しており、計測テーブルＭＴＢに対して交換可能に構成されている。

図１に戻り、投影ユニットＰＵを保持する保持部材に設けられたオフアクシス型のアライメント系４５は、対象マーク（ウェハＷに形成されたアライメントマーク、基準板５３に形成された基準マーク等）の位置を計測する。このアライメント系４５は、ウェハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント系４５内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサである。アライメント系４５からの撮像信号は前述した主制御装置に供給される。

更に、本実施形態の露光装置ＥＸは、図示を省略しているが、照射系及び受光系からなる焦点位置検出系が設けられている。この焦点位置検出系は、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものであり、照射系から露光領域（投影光学系ＰＬの投影領域）内に設定された複数の検出点の各々に斜め方向から検知光を照射して、その反射光を受光系で受光することにより、例えばウェハＷのＺ方向の位置及び姿勢（Ｘ軸及びＹ軸周りの回転）を検出する。

次に、ウェハステージ本体２６に対して設けられている自重キャンセラ５６及び計測ステージ本体４６に対して設けられている自重キャンセラ機構５７の詳細について説明する。図３は、ウェハステージ本体２６の底面斜視図である。尚、ウェハステージ本体２６に対して設けられている自重キャンセラ５６と計測ステージ本体４６に対して設けられている自重キャンセラ機構５７とはほぼ同様の構成であるため、以下の説明ではウェハステージ本体２６に対して設けられている自重キャンセラ５６のみについて説明を行い、計測ステージＭＳＴに対して設けられている自重キャンセラ機構５７の説明は省略する。

図３に示す通り、前述した永久磁石３７ａ〜３７ｄがウェハステージ本体２６底面の四隅にそれぞれ設けられているのに対し、自重キャンセラ５６はウェハステージ本体２６底面の中央部に取り付けられている。この自重キャンセラ５６は、ウェハステージ本体２６に直に取り付けられている訳ではなく、調整部材としてのアダプタ６０を介してウェハステージ本体２６に取り付けられている。このアダプタ６０は、自重キャンセラ５６を含むウェハステージ本体２６の重心の位置を調整するためにウェハステージ本体２６と自重キャンセラ５６との間に取り付けられており、このアダプタ６０を設けることによりウェハステージ本体２６に対する自重キャンセラ５６のＸ方向及びＹ方向の位置が調整可能になっている。

図４はウェハステージ本体２６にアダプタ６０及び自重キャンセラ５６の取り付けられた状態を示す底面図であり、図５はウェハステージ本体２６からアダプタ６０及び自重キャンセラ５６を分離した状態を示す斜視図である。図４，図５に示す通り、アダプタ６０は、例えばアルミニウムによって形成された厚みが５〜１０ｍｍ程度の平板状の部材であり、その中心部には円形の孔６１が形成されている。尚、アダプタ６０の厚みは、自重キャンセラ５６の高さとウェハステージ本体２６の底面の高さ位置との差に応じて適宜設定することができる。図４に示す通り、アダプタ６０の四隅には孔部６２ａ〜６２ｄが形成されており、これらの孔部６２ａ〜６２ｄの各々を介したボルトＢ１によってアダプタ６０はウェハステージ本体２６に締結固定される。

アダプタ６０に形成された孔部６２ａ〜６２ｄは長さが１ｃｍ程度の長手孔である。孔部６２ａ〜６２ｄのうち、一方の対角線上に形成された孔部６２ａ，６２ｃはその対角線に直交する方向に延びる長手孔であり、他方の対角線上に形成された孔部６２ｂ，６２ｄはその対角線の方向に延びる長手孔である。図４に示す通り、アダプタ６０は、一方の対角線がＸ軸に沿い、他方の対角線がＹ軸に沿う向きでウェハステージ本体２６に取り付けられるため、孔部６２ａ〜６２ｄの長手方向は全てＹ方向に沿うことになる。これにより、ウェハステージ本体２６に対するアダプタ６０のＹ方向の位置を±５ｍｍ程度の範囲で調整することが可能になる。尚、図５に示す通り、アダプタ６０には、その対角線に対して４５°をなす４方向の位置に自重キャンセラ５６をアダプタ６０に対して取り付けるためのネジ孔６３ａ〜６３ｄが形成されている。

また、自重キャンセラ５６の上端部に設けられた外形形状が矩形平板状の取り付け部６５の四隅には孔部６６ａ〜６６ｄが形成されており、これらの孔部６６ａ〜６６ｄの各々を介したボルトＢ２がアダプタ６０に形成されたネジ孔６３ａ〜６３ｄの各々に締結されることにより、自重キャンセラ５６はアダプタ６０に固定される。自重キャンセラ５６の取り付け部６５に形成された孔部６６ａ〜６６ｄは、取り付け部６５の２対の辺うちの何れか一方の対をなす辺に沿う方向に延びる長手孔であり、その長さは１ｃｍ程度である。図４に示す例では、孔部６６ａ〜６６ｄの長手方向は、Ｘ方向に延びる一対の辺に沿う方向に設定されている。自重キャンセラ５６は、取り付け部６５に形成された孔部６６ａ〜６６ｄの長手方向が、アダプタ６０に形成された孔部６２ａ〜６２ｄの長手方向と直交する向きでアダプタ６０に取り付けられる。このため、孔部６６ａ〜６６ｄの長手方向はＸ方向に沿うことになる。これにより、アダプタ６０に対する自重キャンセラ５６のＸ方向の位置を±５ｍｍ程度の範囲で調整することが可能になる。

このため、アダプタ２６を介して自重キャンセラ５６をウェハステージ本体２６に取り付けることで、ウェハステージ本体２６に対する自重キャンセラ５６のＸ方向の位置及びＹ方向の位置の両方向の位置を調整することができる。この結果として、ベース盤２１上における自重キャンセラ５６を含むウェハステージ本体２６の重心の位置を調整することが可能になる。このため、ウェハステージＷＳＴが高速化・高加速度化しても高い精度での制御が可能となる

次に、自重キャンセラ５６の構成について詳細に説明する。図６〜図８は、自重キャンセラ５６の構成を示す断面図であって、これらの図の関係は以下の通りである。即ち、図６中のＡ−Ａ線に沿う断面透視図が図７であり、図７中のＢ−Ｂ線に沿う断面矢視図が図６であり、図７中のＣ−Ｃ線に沿う断面矢視図が図８である。図６に示す通り、自重キャンセラ５６は、大別すると、アダプタ６０を介してウェハステージ本体５６に取り付けられるシリンダ部７０ａと、シリンダ部７０ａに対して相対的に移動可能なピストン部７０ｂとを含んで構成される。

シリンダ部７０ａは、ハウジング部材７１、シリンダ部材７２、及び天板部材７３を含んで構成される。ハウジング部材７１は、内部が中空であって上方が解放された略円柱形状の部材であって、その上端縁部には図４及び図５を用いて説明した取り付け部６５が形成されており、その底面の中央部には円形の開口７１ａが形成されている。また、ハウジング部材７１の＋Ｙ方向側の壁面には、内部空間と外部とを連通する貫通孔７１ｂが形成されている。

この貫通孔７１ｂには、不図示の給気管の一端が接続されており、この給気管の他端は不図示の気体供給装置に接続されている。この気体供給装置は、例えばヘリウム等の希ガス若しくは窒素等の不活性ガス又は空気等の気体（第１気体）を供給する装置であり、供給された気体が不図示の給気管を介して貫通孔７１ｂに供給される。尚、貫通孔７１ｂに供給される気体の圧力は、０．３Ｍｐａ程度に設定される。

シリンダ部材７２は、外周面の一部に外周面の全周に亘って固定部材７２ａが形成された略円筒形状の部材である。このシリンダ部材７２は、外周面の一部に形成された固定部材７２ａがハウジング部材７１の底面に当接するまでハウジング部材７１に形成された開口７１ａに介挿され、不図示のボルト等によってハウジング部材７２に固定される。尚、シリンダ部材７２の外周面における固定部材７２ａの形成位置は、ベース盤２１とウェハステージ本体２６との間隔、ハウジング部材７２のＺ方向の長さ等によって適宜設定される。

また、図７に示す通り、シリンダ部材７２内には、中心角４５°の間隔で８つの給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８が形成されている。これらの給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８はシリンダ部材７２の下端近傍から上端まで延びており、シリンダ部材７２の上端において開口している。給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８各々の下端近傍にはシリンダ部材７２の内周面に連通する噴出孔Ｎ１１〜Ｎ１８が形成されており、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８各々の上端近傍にはシリンダ部材７２の内周面に連通する噴出孔Ｎ２１〜Ｎ２８（但し、図６では噴出孔Ｎ２１，Ｎ２５のみを図示しており、噴出孔Ｎ２２〜Ｎ２４，Ｎ２６〜Ｎ２８については不図示）が形成されている。

シリンダ部材７２の下端近傍であって−Ｙ方向側の壁面には、給気管路Ｈ１１とシリンダ部材７２の外周面とを連通する給気口７２ｂが形成されている。この給気口７２ｂによって、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８のうちの給気管路Ｈ１１のみがシリンダ部材７２の外周面と連通しており、他の給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８に対しては給気口７２ｂに相当する貫通孔が形成されていないため、給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８はシリンダ部材７２の外周面とは連通してはいない。

上記の給気口７２ｂには、不図示の給気管の一端が接続されており、この給気管の他端は不図示の気体供給装置に接続されている。この気体供給装置は、例えばヘリウム等の希ガス若しくは窒素等の不活性ガス又は空気等の気体（第２気体）を供給する装置であり、供給された気体が不図示の給気管を介して給気口７２ｂに供給される。尚、給気口７２ｂに供給される気体の圧力は、一例として上述したハウジング部材７１に形成された貫通孔７１ｂに供給される気体の圧力よりも高い圧力、例えば０．３〜０．４Ｍｐａ程度に設定される。

また、シリンダ部材７２内には、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８の形成位置とは異なる位置に中心角１８０°の間隔で２つの回収管路Ｈ２１，Ｈ２２が形成されている。図７に示す例では、回収管路Ｈ２１は給気管路Ｈ１２，Ｈ１３の各々と中心角２２．５°をなす位置に形成され、回収管路Ｈ２２は給気管路Ｈ１６，Ｈ１７の各々と中心角２２．５°をなす位置に形成されている。回収管路Ｈ２１，Ｈ２２は、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８とは異なり、シリンダ部材７２の上端近傍から下端まで延びており、シリンダ部材７２の下端において開口している。

回収管路Ｈ２１の上端部にはシリンダ部材７２の内周面に連通する回収口７２ｃが形成されており、回収管路Ｈ２２の上端部にはシリンダ部材７２の内周面に連通する回収口７２ｄが形成されている（図８参照）。尚、回収管路Ｈ２１，Ｈ２２には、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８に形成されたシリンダ部材７２の内周面に連通する噴出孔Ｎ１１〜Ｎ１８，Ｎ２１〜Ｎ２８に相当するものは形成されていない。

シリンダ部材７２の上端部には、シリンダ部材７２の外径及び内径とほぼ同一の外径及び内径を有し、第１空間ＲＭ１と連通する開口を有した円環形状のキャップ部材７４が取り付けられている。このキャップ部材７４の一方の側面には、周方向に沿って溝部７４ａが形成されており、キャップ部材７４は溝部７４ａ形成された側面をシリンダ部材７２に向けた状態でシリンダ部材７２の上端部に取り付けられている。前述した通り、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８はシリンダ部材７２の上端において開口しているが、回収管路Ｈ２１，Ｈ２２はシリンダ部材７２の下端において開口しており上端部においては開口していない。このため、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８及び回収管路Ｈ２１，Ｈ２２のうちの給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８のみが、キャップ部材７４に形成された溝部７４ａを介して互いに連通した状態にある。

天板部材７３は、ハウジング部材７１の解放された上方を塞ぐようにハウジング部材７１の上端に取り付けられている。以上の構成によってシリンダ部７０ａは、ハウジング部材７１と天板部材７３とによって形成される第１空間ＲＭ１と、シリンダ部材７２によって形成される第２空間（シリンダ部材７２の内部空間）ＲＭ２とを有している。シリンダ部材７２は略円筒形状であり、キャップ部材７４は円環形状であるため第２空間ＲＭ２は第１空間ＲＭ１と連通しており、またシリンダ部材７２はその一部が第１空間ＲＭ１内に配置されているため、第２空間ＲＭ２の少なくとも一部が第１空間ＲＭ１に配置される。これら第１空間ＲＭ１及び第２空間ＲＭ２には、ハウジング部材７１に形成された貫通孔７１ｂを介して供給される気体（第１気体）が満たされることになる。

ピストン部７０ｂは、ピストン部材７５、台座部材７６、及び球座部材７７を含んで構成される。ピストン部材７５は、外径がシリンダ部材７２の内径よりも僅かに小さく形成された円筒形状の部材であり、シリンダ部材７２の内周面との間に所定のクリアランスが形成された状態で、シリンダ部材７２によって形成される第２空間ＲＭ２内に挿入されている。このシリンダ部材７２は、台座部材７６の上面に固定して取り付けられている。尚、ピストン部材７５の軸方向の長さは、シリンダ部材７２の軸方向の長さと同程度の長さに設定されている。

台座部材７６はピストン部材７５と一体となってシリンダ部７０ａに対して相対的に移動する略円柱形状の部材である。この台座部材７６の上面の中央部にはピストン部材７５の内径と同程度の径を有する平面形状が円形状の凸部が形成されており、ピストン部材７５はその下端部が台座部材７６の上面に形成された凸部に嵌合した状態で固定して取り付けられている。また、台座部材７６の底面は球座部材７７の球面形状に合わせて凹面形状に形成されている。台座部材７６の中心部には、その上面と底面を連通する噴出孔７６ａが形成されている。

球座部材７７は、底面が平坦であって上面が凸面形状の部材である。この球座部材７７は、上方に配置される台座部材７６の凹面形状の底面との間に所定のクリアランスが形成された状態で、台座部材７６の底面に嵌合している。球座部材７７の中央部には、その上面から底面まで達するＺ方向の通気管路７７ａが形成されている。この通気管路７７ａは、球座部材７７の上面に形成された溝７７ｂと底面に形成された溝７７ｃとの両方に連通している。尚、溝７７ｂは球座部材７７の上面中央部で直交する十字形状であり、溝７７ｃは球座部材７７の底面中央部で直交する十字形状である。尚、球座部材７７は、軽量化のために内部が中空とされている。また、球座部材７７の中央部に形成される通気管路７７ａは、その中央部近辺では幅が広く設定されているが、上面及び底面の近傍においては幅が狭くなるよう設定されている。

次に、以上説明した構成の自重キャンセラ５６の動作について説明する。図９及び図１０は、自重キャンセラ５６の動作を説明するための断面図である。尚、図９は、図６と同様の図７中のＢ−Ｂ線に沿う断面矢視図であり、図１０は、図８と同様の図７中のＣ−Ｃ線に沿う断面矢視図である。自重キャンセラ５６には、不図示の気体供給装置からシリンダ部７０ａのハウジング部材７１に形成された貫通孔７１ｂを介して第１空間ＲＭ１に気体（第１気体）が供給されている。同時に、不図示の気体供給装置からシリンダ部７０ａのシリンダ部材７２に形成された給気口７２ｂを介して給気管路Ｈ１１に上記の第１気体よりも圧力の高い気体（第２気体）が供給されている。

図７，図８に示す通り、第１空間ＲＭ１に供給された第１気体は、第１空間ＲＭ１に連通している第２空間ＲＭ２にも供給される。尚、シリンダ部材７２によって形成される第２空間ＲＭ２内には円筒形状のピストン部材７５が挿入されているため、第１空間ＲＭ１から第２空間ＲＭ２に供給される第１気体はピストン部材７５の内部に流入する。ピストン部材７５の下端部が固定される台座部材７６の中央部には噴出孔７６ａが形成されているため、ピストン部材７５の内部に流入した第１気体には、図中の矢印Ａ１で示す−Ｚ方向の流れが生ずる。この矢印Ａ１で示す流れを有する第１気体が噴出孔７６ａに流入すると、この噴出孔７６ａの下端部から球座部材７７の上面に向けて噴出される。

第１気体が球座部材７７の上面に向けて噴出されると、球座部材７７の上面に形成された溝７７ｂに沿う向きの流れ（矢印Ａ２で示す流れ）と、球座部材７７の中央部に形成された通気管路７７ａに流入して−Ｚ方向に向かう流れ（矢印Ａ３で示す流れ）とが生ずる。矢印Ａ２で示す流れを有する第１気体は、溝７７ｂの全体に行き渡り、溝７７ｂの全体から球座部材７７の上面に沿って噴出される。これにより、台座部材７６の底面と球座部材７７の上面との間の第１気体の静圧（隙間内圧力）により、台座部材７６の底面と球座部材７７の上面との間に所定のクリアランスΔＬ１が形成されるようになっている。即ち、台座部材７６の底面には実質的に一種の気体静圧軸受が形成されており、台座部材７６は球座部材７７の上面に沿う方向の移動が可能な状態で球座部材７７の上方に非接触で浮上支持されている。以下、この気体静圧軸受を「θ軸受」とも呼ぶものとする。

矢印Ａ３で示す流れを有する第１気体は、通気管路７７ａを介してベース盤２１の上面２１ａに向けて噴出されて球座部材７７の底面に形成された溝７７ｃに沿う向きの流れ（矢印Ａ４で示す流れ）が生ずる。矢印Ａ４で示す流れを有する第１気体は、溝７７ｃの全体に行き渡り、溝７７ｂｃ全体からベース盤２１の上面２１ａに沿って噴出される。これにより、球座部材７７の底面とベース盤２１の上面２１ａとの間の第１気体の静圧（隙間内圧力）により、球座部材７７の底面とベース盤２１の上面２１ａとの間に所定のクリアランスΔＬ２が形成されるようになっている。即ち、球座部材７７の底面には実質的に一種の気体静圧軸受が形成されており、球座部材７７はベース盤２１の上面２１ａに沿う方向の移動が可能な状態でベース盤２１の上方に非接触で浮上支持されている。以下、この気体静圧軸受を「スラスト軸受」とも呼ぶものとする。

一方、第２気体は、シリンダ部７０ａのシリンダ部材７２に形成された給気口７２ｂを介して給気管路Ｈ１１に供給される。ここで、給気口７２ｂは供給管路Ｈ１１の下端部に形成されているため、第２気体には図中の矢印Ｂ１で示す＋Ｚ方向の流れが生じ、給気管路Ｈ１１内に充填される。給気管路Ｈ１１に充填された第２気体は、給気管路Ｈ１１に形成された噴出孔Ｎ１１，Ｎ２１からピストン部材７５の外周面に向けて噴出される。また、給気管路Ｈ１１に充填された第２気体は、キャップ部材７４に形成された溝７４ａに沿う向きの流れが生じて溝７４ａを介して給気管路Ｈ１１に連通する給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８にそれぞれ供給される。

キャップ部材１４に形成された溝７４ａを介して給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８に供給された第２気体には−Ｚ方向の流れが生じ、給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８各々の内部に充填される。尚、図９においては、給気管路Ｈ１５に供給された第２気体の流れを図中の矢印Ｂ２で示している。給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８に充填された第２気体は、給気管路Ｈ１２〜Ｈ１８に形成された噴出孔Ｎ１２〜Ｎ１８，Ｎ２２〜Ｎ２８の各々からピストン部材７５の外周面に向けて噴出される。尚、図９においては、給気管路Ｈ１５に供給された噴出孔Ｎ１５，Ｎ２５を介してピストン部材７５の外周面に向けて噴出される第２気体の流れのみを図示している。

給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８の噴出孔Ｎ１１〜Ｎ１８，Ｎ２１〜Ｎ２８の各々からピストン部材７５の外周面に向けて第２気体が噴出されることにより、シリンダ部材７２とピストン部材７５との間の第２気体の静圧（隙間内圧力）により、シリンダ部材７２の内周面とピストン部材７５の外周面との間に所定のクリアランスΔＬ３が形成されるようになっている。即ち、シリンダ部材７２の内壁には実質的に一種の気体静圧軸受が形成されており、シリンダ部材７２とピストン部材７５との間は非接触とされている。以下、この気体静圧軸受を「ラジアル軸受」とも呼ぶものとする。

図１０に示す通り、給気管路Ｈ１１〜Ｈ１８の噴出孔Ｎ１１〜Ｎ１８，Ｎ２１〜Ｎ２８の各々からピストン部材７５の外周面に向けて噴出された第２気体は、シリンダ部材７２の内周面とピストン部材７５の外周面との間の隙間全体に広がる。この隙間にある第２気体は、シリンダ部材７２の内周面に形成された回収口７２ｃ，７２ｄから回収管路Ｈ２１，Ｈ２２に流れ込む。回収管路Ｈ２１，Ｈ２２に流れ込んだ第２気体には図中の矢印Ｃ１で示す−Ｚ方向の流れが生じ、シリンダ部材７２の下端縁において開口している回収管路Ｈ２１，Ｈ２２の下端部から外部に排出される。

以上説明した自重キャンセラ５６によると、その上端部でウェハステージ本体２６を支持した際に、その自重が第１空間ＲＭ１及び第２空間ＲＭ２からなる空間の陽圧により支持される。尚、自重キャンセラ５６の剛性を低くしてベース盤２１からウェハステージ本体２６への振動の伝わりを防止ためには、第１空間ＲＭ１及び第２空間ＲＭ２からなる空間の容積が極力大きくすることが望ましい。また、台座部材７６と球座部材７７との間にはθ軸受の作用により常にクリアランスΔＬ１が維持され、且つ球座部材７７とベース盤２１の上面２１ａとの間にはスラスト軸受の作用により常にクリアランスΔＬ２が維持される。

更に、ウェハステージ本体２６に傾斜方向（θｘ，θｙ方向）に傾こうとする力が生じた場合には、ラジアル軸受の作用によってクリアランスΔＬ３が維持されるとともに、θ軸受の作用によってクリアランスＬ１が維持されたまま、台座部材７６が球座部材７７の上面に沿って移動する。このため、ウェハステージ本体２６の姿勢を傾斜させることが極めて容易になる。本実施形態の自重キャンセラ５６は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向、θｙ方向、及びθｚ方向の６自由度でウェハステージ本体２６を支持している。

本実施形態の自重キャンセラ５６は、シリンダ部７０ａのシリンダ部材７２とピストン部７０ｂのピストン部材７５とのぶつかりを防止するための軸受（ラジアル軸受）に供給する第２気体の圧力を、ウェハステージ本体２６を支持するための軸受（スラスト軸受及びθ軸受）に用いる第１気体の圧力よりも高く設定している。このため、自重キャンセラ５６の剛性を低くしてベース盤２１からウェハステージ本体２６への振動の伝わりを防止することができると同時に、ウェハステージＷＳＴが高速化・高加速度化してもシリンダ部材７２とピストン部材７５とのぶつかりを防止することができる。

以上説明した自重キャンセラ５６は、アダプタ６０を介してウェハステージ本体２６に取り付けられており、アダプタ６０によって自重キャンセラ２６を含めたウェハステージ本体２６のＸＹ面内における重心位置の調整が可能になっている。Ｚ方向における重心位置の調整は、自重キャンセラ５６を錘を取り付けることによって実現することができる。図１１は、Ｚ方向の重心位置の調整を行うための錘を取り付けた自重キャンセラ５６の側面図である。

自重キャンセラ２６を含めたウェハステージ本体２６のＺ方向の重心位置を調整するためには、例えば図１１（ａ）に示す通り、シリンダ部７０ａの一部をなすハウジング部材７１の底面に錘８０を取り付ける。この錘８０は、図１１（ｂ）に示す通り、内径がシリンダ部材７２の外径又はシリンダ部材７２に設けられる固定部材７２ａの外径よりも大きく形成された円環形状の部材である。この錘８０には、中心角９０°をなす位置に孔部８０ａが形成されており、この孔部８０ａを介して例えばボルトを用いてハウジング部材７１の底面に取り付ける。

この錘８０を取り付けることにより、自重キャンセラ２６を含めたウェハステージ本体２６のＺ方向の重心位置を−Ｚ方向に下げることができ、これによって重心位置をベース盤２１の上面２１ａに近づけることができる。尚、ハウジング部材７１の底面に錘８０を直接取り付けてもよいが、スペーサを介して取り付けることにより、Ｚ方向における重心位置をより下げることができる。このように、自重キャンセラ２６を含めたウェハステージ本体２６のＺ方向の重心位置を調整することができるため、ウェハステージＷＳＴが高速化・高加速度化しても高い精度での制御が可能となる

次に、露光装置ＥＸの動作について簡単に説明する。露光処理が開始されると、ウェハステージＷＳＴが所定のローディングポジションに移動し、露光処理を行うべきウェハＷがロードされてウェハホルダ４０上に保持される。ウェハＷのロードを行っている最中に、計測ステージＭＳＴは投影光学系ＰＬ又はアライメント系４５の下方（−Ｚ方向）に移動して各種計測を行う。この計測としては、例えばレチクルステージＲＳＴ上のレチクル交換後に行われるアライメント系４５のベースライン量の計測が一例として挙げられる。

ウェハＷのロード及び計測ステージＭＳＴの各種計測器を用いた計測が終了すると、計測ステージＭＳＴはベース盤２１上に設定された所定の退避位置に移動するとともに、ウェハステージＷＳＴがアライメント系４５の下方（−Ｚ方向）に移動して、ＥＧＡ計測が行われる。このＥＧＡ計測では、ウェハＷに形成された代表的な数個のアライメントマークの計測が行われ、統計演算によりウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列が求められる。

ＥＧＡ計測が終了すると、ウェハＷ上に設定された各ショット領域に対する露光が行われる。この処理では、まず不図示の制御装置によってウェハステージＷＳＴに設けられている第１駆動系２７及び第２駆動系２８ａ，２８ｂが駆動され、最初に露光すべきショット領域が移動開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。これと同時にレチクルステージＲＳＴも移動開始に配置される。以上の配置が完了すると、主制御装置はレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動を開始させ、レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴが所定の速度に達してから整定時間（レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速により生じた振動を収めるために設けられる時間）経過後に露光光ＩＬがレチクルＲに照射されてショット領域の露光が開始される。１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置はウェハステージＷＳＴをＸ方向にステップ移動させ、次に露光すべきショット領域を移動開始位置に配置する。以下、同様にしてウェハＷ上のショット領域の全てに対する露光が行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、液浸法を適用しない露光装置にも用いることができる。また、上記実施形態ではＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合を例に挙げて説明したが、これ以外に、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、又はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ光、若しくは半導体レーザの高周波を用いることができる。更に、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。

また、本発明は、ウェハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。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号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウェハステージに適用してもよい。

尚、上記各実施形態で移動ステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハのみならず、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ェハ、或いは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウェハ）等が適用される。露光装置ＥＸとしては、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルＲとウェハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウェハ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）にも適用することができる。また、本発明はウェハＷ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。露光装置ＥＸの種類としては、ウェハＷ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）或いはレチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。

以上のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、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。尚、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。

図１２は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１２に示す通り、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップＳ１１、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Ｓ１２、デバイスの基材である基板（ウェハ）を製造するステップＳ１３、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転写する露光処理ステップＳ１４、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）Ｓ１５、検査ステップＳ１６等を経て製造される。

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。 ステージ装置ＳＴの構成を示す斜視図である。 ウェハステージ本体２６の底面斜視図である。 ウェハステージ本体２６にアダプタ６０及び自重キャンセラ５６の取り付けられた状態を示す底面図である。 ウェハステージ本体２６からアダプタ６０及び自重キャンセラ５６を分離した状態を示す斜視図である。 自重キャンセラ５６の構成を示す断面図である。 自重キャンセラ５６の構成を示す断面図である。 自重キャンセラ５６の構成を示す断面図である。 自重キャンセラ５６の動作を説明するための断面図である。 自重キャンセラ５６の動作を説明するための断面図である。 Ｚ方向の重心位置の調整を行うための錘を取り付けた自重キャンセラ５６の側面図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

２１ａ ベース盤の上面（所定の基準面）
２６ ウェハステージ本体（ステージ本体）
３４ａ，３４ｂ Ｘ軸用固定子（固定子）
３６ａ，３６ｂ 永久磁石（可動子）
４６ 計測ステージ本体（ステージ本体）
５６，５７ 自重キャンセラ（支持機構）
６０ アダプタ（調整部材）
７０ａ シリンダ部
７０ｂ ピストン部
７１ ハウジング部材（シリンダ部）
７１ｂ 貫通孔（第１供給路）
７２ シリンダ部材（シリンダ部）
７２ｂ 給気口（第２供給路）
７３ 天板部材（シリンダ部）
７５ ピストン部材（ピストン部）
７６ 台座部材（ピストン部）
７７ 球座部材（ピストン部）
ＥＸ 露光装置
Ｈ１１〜Ｈ１８ 給気管路（第１供給路）
Ｈ２１，Ｈ２２ 回収管路（共通回収路）
ＭＳＴ 計測ステージ（ステージ装置）
ＲＭ１ 第１空間
ＲＭ２ 第２空間
ＳＴ ステージ装置
Ｗ ウェハ（基板）
ＷＳＴ ウェハステージ（ステージ装置）

Claims (12)

1. 所定の基準面上で移動可能に構成されたステージ本体と、当該ステージ本体に取り付けられ前記ステージ本体を前記所定の基準面上に支持する支持機構とを備えるステージ装置において、
   前記支持機構を含む前記ステージ本体の重心の位置を調整する調整部材を設けたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記調整部材は前記ステージ本体と前記支持機構との間に設けられていることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 前記調整部材は、前記所定の基準面における前記支持機構を含む前記ステージ本体の重心の位置を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のステージ装置。
4. 前記ステージ本体に設けられた複数の可動子と、該複数の可動子と協働する複数の固定子とを備えたリニアモータを有し、
   前記複数の可動子は、前記支持機構を含む前記ステージ本体の重心に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のステージ装置。
5. 所定の基準面上で移動可能に構成されたステージ本体と、当該ステージ本体に取り付けられ前記ステージ本体を前記所定の基準面上に支持する支持機構とを備えるステージ装置において、
   前記支持機構は、第１供給路からの第１気体が供給される第１空間と、少なくとも一部が前記第１空間に配置され前記第１空間と連通した第２空間とを有し、前記ステージ本体に設けられたシリンダ部と；前記第２空間に挿入されて前記シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部と；を有し、
   前記第２空間に供給される前記第１気体により前記ステージ本体部の自重を支持することを特徴とするステージ装置。
6. 前記支持機構は、前記ステージ本体を６自由度で支持する複数の軸受部を備えたことを特徴とする請求項５記載のステージ装置。
7. 前記複数の軸受部の一部は前記第１気体を用いて前記ステージ本体を支持することを特徴とする請求項６記載のステージ装置。
8. 前記複数の軸受部のうち前記ステージ本体を前記所定の基準面とは直交する方向に沿って支持する軸受部は、前記第１供給路とは異なる第２供給路からの第２気体を用いていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載のステージ装置。
9. 前記第２気体の圧力は前記第１気体の圧力よりも高いことを特徴とする請求項８記載のステージ装置。
10. 前記複数の軸受部は流体軸受であり、前記複数の軸受部に供給される流体を回収する共通回収路を備えたことを特徴とする請求項６から請求項９の何れか一項に記載のステージ装置。
11. 基板を露光する露光装置において、
    前記基板を保持するステージとして請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。
12. 請求項１１記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
    

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