JP2007311597A - 干渉計システム、ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微動ステージを高精度に移動する。
【解決手段】微動ステージＦＳが、Ｙ軸方向に長ストロークで駆動する粗動ステージＲＳに対して、少なくともＸ軸方向に微小に移動し、粗動ステージＲＳが、微動ステージＦＳのＸ軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際に微動ステージＦＳとは反対方向に移動する。したがって、微動ステージＦＳの移動により生じるＸ軸方向に関する反力がキャンセルされ、振動の発生が抑制されるので、高精度な微動ステージＦＳの移動を行うことが可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は干渉計システム、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、物体の位置計測を行う干渉計システム、マスクに形成されたパターンの像を、基板上に形成する露光装置及び該露光装置に用いて好適なステージ装置に関する。

近年、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程においては、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）とウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動しつつ、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが比較的多く用いられるようになってきた。

この走査型露光装置では、ウエハ側に加え、レチクル側にも、レチクルを駆動する駆動装置が必要である。最近の走査型露光装置では、レチクル側の駆動装置として、レチクル定盤上にエアベアリング等により浮上支持されたレチクルステージを、例えば一対のリニアモータによって走査方向に所定ストローク範囲で駆動するとともに、走査方向及び非走査方向に微小駆動するレチクルステージ装置が採用されている。また、レチクルステージ装置としては、走査方向に直交する非走査方向（非スキャン方向）の両側に配置された一対のリニアモータによって、走査方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対して、スキャン方向及び非スキャン方向及びヨーイング方向にボイスコイルモータ等によって微少駆動されるレチクル微動ステージとを有する粗微動構造のステージ装置も用いられている。

また、レチクルステージの駆動に応じてリニアモータの固定子に生じる反力がレチクル定盤の振動要因や姿勢変化の要因となるのを極力抑制するため、前記反力を受けて、運動量保存則に従って、レチクルステージとは反対方向に移動するカウンタマス（錘部材）を有するカウンタマス機構が設けられたレチクルステージ装置もある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、走査型露光装置が採用するレチクルステージ装置においては、カウンタマス機構を効果的に機能させるための構成・配置を採用するとともに、カウンタマス機構では抑制できない振動成分のレチクルへの伝達を極力抑制する必要があり、また、レチクルステージ装置の簡素化、小型化を図ることにより、露光装置全体のフットプリントを狭小化することも必要となっている。この装置の簡素化の観点からは、レチクルステージの位置を計測する位置計測装置（干渉計システムなど）の簡素化も重要である。

特開２００４−３０４０３４号公報

本発明は、上述した事情の下になされたもので、第１の観点からすると、第１軸方向に移動する物体の、前記第１軸に垂直な第２、第３軸方向の位置計測を行う干渉計システムであって、前記第１軸方向に伸び、前記第２軸に垂直な第１反射面と、前記第１軸方向に伸び、前記第３軸に垂直な第２反射面とを有する柱状の固定鏡部材と；前記物体に設けられ、前記固定鏡部材の前記第１反射面に向けて、前記物体の前記第２軸方向に関する位置を計測するための第１ビームをほぼ垂直に照射する第１光学部材と；前記物体に設けられ、前記固定鏡部材の前記第２反射面に向けて、前記物体の第３軸方向に関する位置を計測するための第２ビームをほぼ垂直に照射する第２光学部材と；前記固定鏡部材の各反射面で反射されたビームを受光する受光系と；を備える干渉計システムである。

これによれば、柱状の固定鏡部材の第１反射面（第１軸方向に伸び第２軸に垂直な反射面）に向けて、第１ビームをほぼ垂直に照射する第１部材と、固定鏡部材の第２反射面（第１軸方向に伸び第３軸に垂直な反射面）に向けて、第２ビームをほぼ垂直に照射する第２部材と、が物体に設けられているので、受光系において固定鏡部材の各反射面で反射したビームを受光することにより、物体の第２軸及び第３軸方向に関する位置を一つの固定鏡部材を基準として計測することができる。これにより、各反射面を別々の固定鏡部材に設ける場合と比べ部品点数を少なくすることが可能である。

本発明は、第２の観点からすると、水平面内の第１軸方向及び前記第１軸に前記水平面内で直交する第２軸方向に移動する粗動ステージと；前記粗動ステージに対して、少なくとも前記第２軸方向に微小に移動する微動ステージと；を備え、前記粗動ステージは、前記微動ステージの前記第２軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際、前記微動ステージとは反対方向に移動することを特徴とする第１のステージ装置である。

これによれば、微動ステージは、粗動ステージに対して、少なくとも第２軸方向に微小に移動し、粗動ステージは、微動ステージの第２軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際に前記微動ステージとは反対方向に移動することから、微動ステージの移動により生じる第２軸方向に関する反力がキャンセルされ、振動の発生が抑制される。

本発明は、第３の観点からすると、所定の支持部材上に配置され、パターン形成部材を駆動するステージ装置であって、前記支持部材上方に設けられた定盤と；前記定盤上で前記パターン形成部材を６自由度方向に駆動するステージ機構と；前記定盤と前記支持部材との間に設けられた防振機構と；を備える第２のステージ装置である。

これによれば、ステージ機構が支持部材上方に防振機構を介して設けられた定盤上でパターン形成部材を６自由度方向に移動することから、支持部材及び定盤を経由したステージ機構への振動の伝達を抑制することができ、高精度なステージ機構の移動を実現することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、所定方向に移動する粗動ステージと、前記粗動ステージと前記所定方向に関して間隙をもって配置されて前記粗動ステージに対して前記所定方向に微小に移動する微動ステージと、前記微動ステージの前記所定方向に関する位置を計測するために前記微動ステージから前記所定方向に沿って照射されたビームを反射する固定鏡部材と、を備えるステージ装置において、前記固定鏡部材は、前記粗動ステージ及び前記微動ステージとは機械的に分離した状態で、前記粗動ステージと前記微動ステージとの前記間隙に配置されていることを特徴とする第３のステージ装置である。

これによれば、微動ステージの所定方向に関する位置を計測するために微動ステージから照射されるビームを反射する固定鏡部材が、粗動ステージ及び微動ステージとは機械的に分離した状態で、粗動ステージと微動ステージとの間隙に配置されていることから、微動ステージの所定方向に関する位置を、微動ステージ近傍に設けられた固定鏡部材を用いて計測することで、周辺雰囲気の揺らぎ等による影響を極力抑制することができる。これにより、高精度な微動ステージの位置計測を実現することが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、マスクに形成されたパターンの像を、基板上に形成する露光装置であって、前記マスク及び前記基板のいずれかを微動ステージで保持する本発明の第１のステージ装置を具備することを特徴とする第１の露光装置である。

これによれば、マスク及び基板のいずれかを高精度に移動することが可能であるので、マスクに形成されたパターンの像を基板上に高精度に形成することが可能となる。

本発明は、第６の観点からすると、マスクに形成されたパターンの像を、パターン形成部材上に形成する露光装置であって、本発明の第２のステージ装置を具備することを特徴とする第２の露光装置である。

これによれば、高精度な移動が可能なステージ機構を具備しているので、パターン形成部材を高精度に移動することが可能であり、マスクに形成されたパターンの像を基板上に高精度に形成することが可能となる。

本発明は第７の観点からすると、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して基板上に投影する露光装置であって、本発明の第３のステージ装置を備え、前記固定鏡部材は、前記投影光学系に接続されていることを特徴とする第３の露光装置である。

これによれば、微動ステージによりマスク又は基板が移動され、固定鏡部材が投影光学系に接続されていることから、マスク又は基板の位置を投影光学系基準で高精度に計測することが可能である。したがって、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して基板上に高精度に投影することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略的な構成が示されている。この露光装置１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。

この露光装置１０は、照明ユニットＩＯＰ、レチクルＲ１及びＲ２を保持するレチクルステージＲＳＴを含むレチクルステージ装置２０、投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びにレチクルステージ装置２０及び投影光学系ＰＬを保持するコラム３４等を備えている。

前記照明ユニットＩＯＰは、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスクキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域にエネルギビームとしての照明光ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲ１（又はＲ２）を均一な照度で照明する。ここでは、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、又はＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）あるいはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光が用いられるものとする。ただし、それらに代えて、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（波長４３６ｎｍのｇ線、波長３６５ｎｍのｉ線等）を用いることとしても良い。

前記レチクルステージ装置２０は、照明ユニットＩＯＰの下方に配置され、２枚のレチクルＲ１、Ｒ２をＹ軸方向に並んだ状態で保持することが可能な前記レチクルステージＲＳＴを含んでいる。このレチクルステージＲＳＴは、図１に示されるように、コラム３４の天板部３２ａ上方に設けられた、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上方に配置されている。なお、レチクルステージ装置２０の具体的な構成等については後に更に詳述する。

前記投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４あるいは１／５）を有する。このため、照明ユニットＩＯＰからの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクル（Ｒ１又はＲ２）を通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の投影像）が、その第２面（像面）側に配置され、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される。

そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してレチクルを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では、照明ユニットＩＯＰ、レチクル及び投影光学系ＰＬによって、ウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

投影光学系ＰＬの鏡筒の高さ方向のほぼ中央部には、フランジＦＬＧが設けられている。

前記コラム３４は、床面Ｆにその下端部が固定された複数（ここでは、例えば３本）の脚部３２ｂ（紙面奥側の脚部は不図示）と、該脚部３２ｂにより床面Ｆ上方で支持された天板部３２ａとを備えている。天板部３２ａの中央部には、上下方向（Ｚ軸方向）に貫通した状態で平面視（上方から見て）矩形の開口３４ａが形成されている。

投影光学系ＰＬは、前記天板部３２ａの下面側に一端が固定された３つの吊り下げ支持機構３７（ただし紙面奥側の吊り下げ支持機構は不図示）を介して、そのフランジＦＬＧ部分にて吊り下げ支持されている。これら吊り下げ支持機構３７のそれぞれは、柔構造の連結部材であるコイルばね３６とワイヤ３５とを含む。前記コイルばね３６は、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ軸）に垂直な方向には振り子のように振動するため、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な方向の除振性能（床の振動が投影光学系ＰＬに伝達するのを防止する性能）を有している。また、光軸に平行な方向に関しても、高い除振性能を有している。

また、コラム３４の脚部３２ｂそれぞれのＺ軸方向に関する中央部近傍には凸部１３４ａが形成され、凸部１３４ａそれぞれと投影光学系ＰＬのフランジの外周部との間には、駆動機構４０が設けられている。この駆動機構は、投影光学系ＰＬを鏡筒の半径方向に駆動するボイスコイルモータと、投影光学系ＰＬを光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動するボイスコイルモータとを含んでいる。これら駆動機構により、投影光学系ＰＬを６自由度方向に移動できる構成となっている。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧには、投影光学系ＰＬの６自由度方向の加速度を検出するための加速度センサ２３４（図１では不図示、図１０参照）が設けられており、該加速度センサ２３４で検出される加速度情報に基づいて、主制御装置５０（図１では不図示、図１０参照）が、投影光学系ＰＬがコラム３４及び床面Ｆに対して静止した状態となるように駆動機構４０のボイスコイルモータの駆動を制御する。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧの下面からは、リング状の計測マウント５１が複数（ここでは例えば３本）の支持部材５３（ただし、紙面奥側の支持部材は不図示）を介して吊り下げ支持されている。３本の支持部材５３は、実際には、その両端部に支持部材５３の長手方向以外の５自由度の変位が可能なフレクシャー部を有するリンク部材を含んで構成され、計測マウント５１とフランジＦＬＧとの間に応力がほとんど生じることなく計測マウント５１を支持することができるようになっている。

計測マウント５１には、ウエハ干渉計５８や、アライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図１０参照）、不図示の多点焦点位置検出系などが保持されている。アライメント系としては、画像処理方式のセンサを用いることができ、この、画像処理方式のセンサは、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されている。また、多点焦点位置検出系としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示される多点焦点位置検出系を用いることができる。

前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に水平に配置されたステージ定盤ＢＳの上面に、その底面に設けられたエアベアリングなどを介して浮上支持されている。

ここで、ステージ定盤ＢＳは、直接的に床面Ｆ上に据え付けられており、その＋Ｚ側の面（上面）は、その平坦度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージＷＳＴの移動基準面（ガイド面）とされている。

ウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダ２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、主制御装置５０により、ウエハステージ駆動系１２２（図１では不図示、図１０参照）を介して、ステージ定盤ＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に自在に駆動されるようになっている。

次に、前記レチクルステージ装置２０について図２〜図９等に基づいて説明する。

図２にはレチクルステージ装置２０が斜視図にて示されている。この図２及び図１から分かるように、レチクルステージ装置２０は、コラム３４の天板部３２ａ上に設けられた平板状部材１２と、該平板状部材１２上に複数（ここでは、例えば３つ）の防振ユニット１４（図２では不図示、図１参照）を介して支持されたレチクルステージ定盤ＲＢＳと、レチクルステージ定盤ＲＢＳ上方に配置されたレチクルステージＲＳＴと、該レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に長ストロークで駆動するＹリニアモータＹＬＭ１、ＹＬＭ２（図１では不図示、図２参照）と、を含んでいる。

前記平板状部材１２は、図２からレチクルステージＲＳＴを取り除いた状態の斜視図である図８から分かるように、その中央部に上下方向（Ｚ軸方向）に貫通した矩形の開口１２ａが形成されている。この平板状部材１２は、図１に示されるように、コラム３４の天板部３２ａ上面に固定されており、開口１２ａが前述した天板部３２ａの開口３４ａと連通した状態となっている。

前記レチクルステージ定盤ＲＢＳは、平面視（上方から見て）略長方形の板状部材から成り、その中央部には、図１及び図８に示されるように、矩形の開口ＲＢＳａが形成されている。この矩形の開口ＲＢＳａは、前述した平板状部材１２の開口１２ａ及び天板部３２ａの開口３４ａとＺ軸方向に連通した状態となっている。また、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の、中心から＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に等距離離れた位置には、凸状部分ＲＢＳｂ、ＲＢＳｃがＹ軸方向に沿って延設されている。この凸状部分ＲＢＳｂ，ＲＢＳｃの上面（＋Ｚ側の面）は、平坦度が非常に高くなるように加工されている。

レチクルステージ定盤ＲＢＳと平板状部材１２との間に設けられた図１に示される複数（ここでは例えば３つ）の防振ユニット１４は、それぞれがエアダンパ又は油圧式のダンパ等の機械式のダンパとボイスコイルモータ等の電磁式のアクチュエータとを含んでいる。レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の投影光学系ＰＬを基準とする傾斜角が変位センサ５５（図１、図２では不図示、図１０参照）により検出されると、図１０の主制御装置５０は、その傾斜角が許容範囲内に収まるように、各防振ユニット１４を構成する電磁式ダンパを駆動し、必要に応じて機械式のダンパの空気圧又は油圧等を制御する。この防振ユニット１４では、エアダンパ又は油圧式のダンパによって比較的高周波の振動がレチクルステージＲＳＴへ伝達するのを回避することができるようになっている。なお、本実施形態では、変位センサに限らず、レチクルステージ定盤ＲＢＳの傾斜角以外の位置、速度、及び加速度の少なくとも一つを計測するセンサの検出結果に基づいて、防振ユニット１４を制御することとしても良い。

前記レチクルステージＲＳＴは、図２に示されるように、平面視（上方から見て）略台形状の微動ステージＦＳと、該微動ステージＦＳを取り囲む状態で設けられた平面視（上方から見て）矩形枠状の粗動ステージＲＳと、を含んでいる。

前記微動ステージＦＳの中央部には、平面視（上方から見て）長方形の凹部１１ａが形成され、該凹部１１ａの内部底面には、図３に平面図にて示されるように、照明光ＩＬの通路となる２つの矩形開口１９ａ，１９ｂがＹ軸方向に関して所定間隔あけた状態で形成されている。これら開口１９ａ，１９ｂそれぞれの周辺部には、レチクルＲ１、Ｒ２を下側から複数点（例えば３点）で支持する複数（例えば３つ）のレチクル支持部材５４が設けられている。このレチクル支持部材５４は、真空吸着あるいは静電吸着等により、レチクルＲ１又はレチクルＲ２を吸着保持する。また、凹部１１ａの内部底面の−Ｙ側端部近傍（レチクルＲ１の−Ｙ側の近傍）には、長方形状のレチクル基準板ＦＭ１が設けられ、凹部１１ａの内部底面の＋Ｙ側端部近傍（レチクルＲ２の＋Ｙ側の近傍）には、レチクル基準板ＦＭ１と同様のレチクル基準板ＦＭ２が設けられている。これらレチクル基準板ＦＭ１、ＦＭ２は、例えば、干渉計や焦点位置検出系などにより構成される光学式のセンサ５６（図１、図２等では不図示、図１０参照）からの計測ビームが照射されかつ反射するものであり、この光学式のセンサ５６によって、レチクル基準板ＦＭ１、ＦＭ２それぞれのＺ軸方向に関する位置情報が計測される。したがって、センサ５６によって反射されたビームを受光することにより、微動ステージＦＳ（ひいては、レチクルＲ１，Ｒ２）のＺ軸方向に関する位置情報、及びＸ軸回りの回転（θｘ）方向に関する情報を取得することが可能となっている。

図４には、レチクルステージＲＳＴの分解斜視図が示されている。この図４から分かるように、微動ステージＦＳの−Ｘ側端面には、微動ステージＦＳをＸ軸方向に微小駆動するためのＸボイスコイルモータ６６Ｘを構成する磁極ユニットから成る可動子６２Ｘが設けられ、−Ｙ側端面には、微動ステージＦＳをＹ軸方向及びＺ軸回りの回転方向（θｚ）に微小駆動するためのＹボイスコイルモータ６６Ｙを構成する磁極ユニットから成る可動子６２Ｙが設けられている。前記可動子６２Ｘは、ＸＺ断面略Ｔ字状の形状を有する本体部と、該本体部に設けられた複数の永久磁石とを有している。また、可動子６２Ｙは、Ｘ軸方向を長手方向とし、ＹＺ断面が略Ｔ字状とされた本体部と、該本体部に設けられた複数の永久磁石とを有している。

前記粗動ステージＲＳは、図４に示されるように、平面視（上方から見て）略Ｌ字状の第１部分５８ａと、直方体状の第２部分５８ｂと、Ｘボイスコイルモータ６６Ｘを構成する電機子ユニットから成る固定子６４Ｘと、Ｙボイスコイルモータ６６Ｙを構成する電機子ユニットから成る固定子６４Ｙとを有し、それぞれが組み合うことにより全体的に矩形枠状の形状をなしている。

前記固定子６４Ｘは、ＸＺ断面がＵ字状（コ字状）の筐体と、該筐体の内部に設けられた電機子コイルと、を有し、可動子６２Ｘの永久磁石が発生するＺ軸方向に関する磁界と固定子６４Ｘ内の電機子コイルに供給される電流との間の電磁相互作用により、微動ステージＦＳを粗動ステージＲＳに対してＸ軸方向に微小駆動することが可能である（図５の矢印Ａ参照）。また、固定子６４Ｙは、ＹＺ断面がＵ字状（コ字状）の筐体と該筐体の内部に設けられた複数の電機子コイルと、を有し、固定子６４Ｙの複数の電機子コイルそれぞれに供給される電流と可動子６２Ｙの発生する磁界との間の電磁相互作用により、例えば、図５に矢印Ｂ₁、Ｂ₂で示されるＹ軸方向の駆動力を微動ステージＦＳに作用させることが可能となっている。したがって、これら可動子６２Ｙと固定子６４Ｙとから構成されるＹボイスコイルモータ６６Ｙでは、矢印Ｂ₁、Ｂ₂で示される駆動力を同一にすることで、微動ステージＦＳを粗動ステージＲＳに対してＹ軸方向に微小駆動可能であり、また、矢印Ｂ₁、Ｂ₂で示される駆動力を異ならせることにより、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）に回転することが可能となっている。

図２に戻り、微動ステージＦＳと粗動ステージＲＳとの間には、３つの自重キャンセル機構６０が設けられている。この自重キャンセル機構６０によって、微動ステージＦＳが粗動ステージＲＳにより非接触で保持されるとともに、粗動ステージＲＳに対する微動ステージＦＳのＺ軸方向及びＸ軸回りの回転方向（θｘ方向）、Ｙ軸回りの回転方向（θｙ方向）の微小駆動が行われる。以下、この自重キャンセル機構６０の構成等について、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に基づいて説明する。

図６（Ａ）には、自重キャンセル機構６０（ここでは、図２における最も＋Ｙ側に位置する自重キャンセル機構６０）の縦断面図が示され、図６（Ｂ）には、図６（Ａ）の斜視図が示されている。

自重キャンセル機構６０は、図６（Ｂ）に示されるように、微動ステージＦＳの上側に設けられた固定子ユニット７２と、微動ステージＦＳの下側に設けられたパッド部材７４、ピストン部材７６、シリンダ部材７８、及び支持部材８２と、を含んでいる。

前記固定子ユニット７２は、平面視（上方から見て）半円と長方形とを組み合わせたような形状を有し（図２参照）、粗動ステージＲＳ上面にて片持ち支持されている。この固定子ユニット７２の−Ｙ側半部には、円形の開口７２ｂがＺ軸方向に貫通した状態で形成されており、該開口７２ｂの周壁部分は、下側に突出した状態の円環状の凸部７２ａとされている。この凸部７２ａ内に形成された断面矩形の内部空間内には、円形に巻回された電機子コイル８４ａが収容されている。

微動ステージＦＳの、固定子ユニット７２の円環状の凸部７２ａに対応した部分には、平面視（上方から見て）円形のＵ字溝ＦＳａが形成されている。このＵ字溝ＦＳａの内周面及び外周面には複数の永久磁石を含む磁極ユニット８４ｂが設けられている。このＵ字溝ＦＳａ内には、固定子ユニット７２の円環状の凸部７２ａ部分が挿入された状態となっており、凸部７２ａ内の電機子コイル８４ａと磁極ユニット８４ｂとによりＺ軸方向の駆動力を発生するＺボイスコイルモータ８６が構成されている。

前記パッド部材７４は、微動ステージＦＳの下面に近接した状態とされ、その上面が平面で、その下面が曲面（球面）とされた略半球状の形状を有している。このパッド部材７４の上面の中央部からはＺ軸方向に貫通する貫通孔７４ａが形成されている。

前記ピストン部材７６は、ＸＹ断面円形で、かつ所定深さの凹部７６ａを有する部材から成り、前記パッド部材７４の下側（−Ｚ側）に設けられている。このピストン部材７６の上面は、パッド部材７４の下面に対応して曲面加工（球面加工）されており、その中央部からは、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔７６ｂが形成されている。

前記シリンダ部材７８は、略円筒状の部材から成り、その周壁は、断面逆Ｕ字状で内側の足部分が外側の足部分よりも短く設定された形状を有している。シリンダ部材７８の内部空間に挿入されたピストン部材７６は、Ｚ軸方向に摺動自在とされている。

前記支持部材８２は、板状部材から成り、粗動ステージＲＳ下面にて片持ち支持されている。この支持部材８２は、その上面にてシリンダ部材７８を保持しており、該支持部材８２と、シリンダ部材７８と、ピストン部材７６とによって、囲まれた空間がほぼ密閉された空間（空気室９０）とされている。したがって、この空気室９０内に、気体供給装置９２（図６（Ａ），図６（Ｂ）では不図示、図１０参照）から気体が供給されることにより、空気室９０内がレチクルステージＲＳＴが設置される周辺雰囲気よりも高圧に設定されている。

ここで、空気室９０内の気体は、貫通孔７６ｂを通ってピストン部材７６の上面とパッド部材７４の下面との間に供給される。このため、ピストン部材７６の上面とパッド部材７４の下面との間に入り込んだ気体の静圧によりピストン部材７６とパッド部材７４との間に微小な隙間が形成されるようになっている。さらに、貫通孔７６ｂを通った気体の一部は、パッド部材７４に形成された貫通孔７４ａを通って、パッド部材７４の上面と微動ステージＦＳの下面との間に供給される。これにより、パッド部材７４の上面と微動ステージＦＳの下面との間に入り込んだ気体の静圧により、パッド部材７４と微動ステージＦＳとの間に微小な隙間が形成されるようになっている。

その他の自重キャンセル機構６０についても、同様に構成されている。

このように構成される、３つの自重キャンセル機構６０によると、空気室９０内の気体により微動ステージＦＳの自重が支持されるとともに、前述した防振ユニット１４が除振する比較的高周波な振動よりも低周波な振動の微動ステージＦＳへの伝達を極力抑制することができるようになっている。また、各自重キャンセル機構６０を構成するボイスコイルモータ８６それぞれにおいてＺ軸方向の駆動力を発生することが可能であるので（図５の矢印Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃参照）、各ボイスコイルモータの駆動力を同一にすることで、微動ステージＦＳを粗動ステージＲＳに対してＺ軸方向に駆動することが可能であるとともに、各ボイスコイルモータの駆動力を異ならせることにより、微動ステージＦＳをＸ軸回りの回転方向（θｘ）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ）に駆動することが可能となっている。

また、空気室９０内の気圧により、パッド部７４の上面と微動ステージＦＳの下面、パッド部７４の下面とピストン部材７６の上面とが非接触に維持されているので、微動ステージＦＳのＸＹ面内の微小移動及びＸＹ面に対する傾斜方向への傾きを許容した状態で自重を支持することが可能である。

本実施形態の自重キャンセル機構６０では、ボイスコイルモータ８６が上部に配置されているため、メンテナンス及び組立てを比較的容易に行うことが可能となっている。また、ボイスコイルモータを上部に配置することで、全体の大きさの割に空気室９０の容積を大きく取ることができるので、スペースの有効活用、ひいては装置の小型化を図ることが可能となる。更に、本実施形態では、ボイスコイルモータとして微動ステージＦＳ側に永久磁石が配置されるムービングマグネット型のボイスコイルモータを採用していることから、微動ステージＦＳ側への配線の接続が無い。したがって、微動ステージＦＳは、他の部材との間が完全に非接触とされているので、他の部材を経由した振動の伝達を排除することができるとともに、配線の引きずりがないので、高精度な微動ステージの移動を実現することが可能である。

図２に戻り、粗動ステージＲＳの下面の一部は、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面に設けられた凸状部分ＲＢＳｂ，ＲＢＳｃに対向しており、その対向部分には、エアベアリング１３６（図２等では不図示、図１０参照）が設けられている。このエアベアリング１３６により、粗動ステージＲＳが凸状部分ＲＢＳｂ、ＲＢＳｃに対して微小間隔あけた状態でＸＹ面内を二次元移動可能なように浮上支持されている。

更に、粗動ステージＲＳの＋Ｘ側の側面には、図４に示されるように、可動子９４ａ、９４ｂ、及び可動子９５が設けられている。また、−Ｘ側の側面には、可動子９４ｃ，９４ｄが設けられている。可動子９４ａ、９４ｂ、９４ｃ，９４ｄのそれぞれは、ＸＺ断面Ｔ字状の筐体と、該筐体内に設けられた電機子コイルと、を含む電機子ユニットであり、また、可動子９５は、ＸＺ断面Ｔ字状の筐体（可動子９４ａ〜９４ｄよりもＹ軸方向に関する長さが短く設定されている）と、該筐体内に設けられた電機子コイルと、を含む電機子ユニットである。

可動子９４ａ，９４ｂ及び可動子９５は、図２に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする固定子９８Ａと係合した状態となっており、可動子９４ｃ，９４ｄは、Ｙ軸方向を長手方向とする固定子９８Ｂと係合した状態となっている。

前記固定子９８Ａは、ＸＺ断面Ｕ字状（コ字状）の本体部材９９を含み、本体部材９９の内部の上下対向面には、図７に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする永久磁石１０９ａ，１０９ｂがＹ軸方向に複数配列されている。これら永久磁石１０９ａ，１０９ｂはＺ軸方向に対向する磁石同士及びＹ軸方向に隣接する磁石同士が逆極性とされている。また、Ｙ軸方向を長手方向とする永久磁石１１０ａ，１１０ｂが本体部材９９の内部上面及び下面に設けられている。永久磁石１１０ａと永久磁石１１０ｂとは逆極性とされている。

本実施形態では、複数の永久磁石１０９ａ，１０９ｂにより形成される磁界と可動子９４ａ，９４ｂ内の電機子コイルを流れる電流との間の電磁相互作用により、Ｙ軸方向の駆動力を発生させることが可能となっている（図５の矢印Ｄ₁，Ｄ₂参照）。すなわち、本実施形態では、固定子９８Ａ（永久磁石１０９ａ，１０９ｂ）と可動子９４ａ，９４ｂとにより、図２に示されるＹ軸リニアモータＹＬＭ１が構成されている。

更に、本実施形態では、永久磁石１１０ａ，１１０ｂにより形成される磁界と可動子９５内の電機子コイルを流れる電流との間の電磁相互作用により、Ｘ軸に沿った微小な駆動力を発生させることが可能となっている（図５の矢印Ｅ参照）。すなわち、本実施形態では、固定子９８Ａ（永久磁石１１０ａ、１１０ｂ）と可動子９５とにより、Ｘ軸ボイスコイルモータＸＶＭ（図１０参照）が構成されている。

ここで、固定子９８Ａについて更に詳述すると、図７及び図８に示されるように、本体部材９９には、該本体部材９９とＹ軸方向長さを同一とする、ＸＺ断面が略Ｌ字状のパッド支持部材１０１が固定されている。

このパッド支持部材１０１には、Ｙ軸方向に所定距離隔てた２箇所に、＋Ｘ方向に突出した状態でＬ字状部分１０８ａ，１０８ｂが形成されており、該Ｌ字状部分１０８ａ，１０８ｂのそれぞれには、エアパッド１０３Ａ，１０３Ｂが設けられている。また、図７に示されるように、パッド支持部材１０１の下面のＹ軸方向に所定距離隔てた２箇所（２つのＬ字状部分と対応したＹ位置）には、エアパッド１０５Ａ，１０５Ｂが設けられている。これらエアパッド１０３Ａ，１０３Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂからは所定圧力で気体が噴出される。

前記エアパッド１０３Ａ，１０３Ｂは、図７から分かるように、レチクルベースＲＢＳ上に固定されたＸＺ断面略Ｌ字状の固定部材１０７Ａ，１０７Ｂそれぞれの第１斜面２０７ａに対向した状態とされ、前記エアパッド１０５Ａ，１０５Ｂは、図７に示されるように、固定部材１０７Ａ，１０７Ｂの第２斜面２０７ｂに対向した状態とされている。この場合、エアパッド１０３Ａ（又は１０３Ｂ）の発生する力ＦａのＸ軸方向に関する分力Ｆａｘとエアパッド１０５Ａ（又は１０５Ｂ）の発生する力ＦｂのＸ軸方向に関する分力Ｆｂｘとが、逆向きかつ同一の大きさとなるように設定されており、エアパッド１０３Ａ（又は１０３Ｂ）の発生する力ＦａのＺ軸方向に関する分力Ｆａｚと、エアパッド１０５Ａ（又は１０５Ｂ）の発生する力ＦｂのＺ軸方向に関する分力Ｆｂｚの合計により、固定子９８Ａを固定部材１０７Ａ及び１０７Ｂに対して非接触で支持することができるように設定されている。

この場合、これらエアパッド１０３Ａ，１０３Ｂ，１０５Ａ，１０５Ｂにより、固定部材１０７Ａ，１０７Ｂに対する、固定子９８ＡのＸ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向の５自由度方向の動きが拘束されることとなるので、固定子９８Ａは、Ｙ軸方向にのみ動くことが可能となっている。

他方の固定子９８Ｂも左右対称ではあるが、固定子９８Ａとほぼ同様に構成されている（ただし、永久磁石１１０ａ，１１０ｂが設けられていない点が異なっている）。すなわち、本実施形態では、固定子９８Ｂと、これに係合する可動子９４ｃ，９４ｄとによりＹ軸リニアモータＹＬＭ２が構成されており、可動子９４ｃ，９４ｄ内の電機子コイルを流れる電流と、固定子９８Ｂを構成する永久磁石の形成する磁界との間の電磁相互作用により、Ｙ軸方向（図５の矢印Ｄ₃，Ｄ₄で示される方向）の駆動力を作用させることが可能となっている。

したがって、このＹ軸リニアモータＹＬＭ２と前述したＹ軸リニアモータＹＬＭ１とにより、粗動ステージＲＳがＹ軸方向に駆動されるとともに、各Ｙ軸リニアモータの駆動力を異ならせることにより、Ｚ軸周りの回転方向（θｚ方向）にも駆動することが可能となっている。また、固定子９８Ｂは、固定部材１０７Ｃ，１０７Ｄ（固定部材１０７Ｄについては、図８参照）に対して、固定子９８Ａと同様にエアパッドによって、Ｙ軸方向にのみ動くことが可能となっている。

ここで、固定子９８Ａ，９８Ｂは、粗動ステージＲＳがＹ軸リニアモータＹＬＭ１、ＹＬＭ２によりＹ軸方向に駆動され、その駆動によって生じる反力を受けた際にＹ軸方向（粗動ステージＲＳとは反対側）に移動する、反力キャンセル機構としての機能を果たしている。このため、固定子９８Ａ及び固定子９８ＢがＹ軸方向に所定範囲を超えて移動しないように、レチクルステージ定盤ＲＢＳと固定子９８Ａ，９８Ｂの間には、固定子９８Ａ，９８Ｂの位置を調整するためのトリムモータＴＭ１、ＴＭ２が設けられている。これらトリムモータＴＭ１，ＴＭ２は、固定子９８Ａ（９８Ｂ）に固定された可動子と、レチクルステージ定盤ＲＢＳ上に固定された固定子とを有するリニアモータから成り、主制御装置５０（図１０参照）の指示の下、Ｙ軸方向の駆動力を発生することにより、固定子９８Ａ，９８ＢのＹ軸方向に関する位置を調整する。

なお、トリムモータＴＭ１、ＴＭ２とあわせて、固定子９８Ａ、９８Ｂが所定範囲を超えるのを阻止するためのダンパ部材を、固定子９８Ａ、９８Ｂそれぞれの＋Ｙ端部から所定距離の位置及び−Ｙ端部から所定距離の位置に設けることとしても良い。

更に、本実施形態では、粗動ステージＲＳは、微動ステージＦＳのＸ軸方向への移動（図５の矢印Ａ方向への移動）によって生じる反力を受けた際に、微動ステージＦＳとは反対側に移動するようになっている。すなわち、粗動ステージＲＳは微動ステージＦＳのＸ軸方向への移動による反力をキャンセルする反力キャンセル機構としての機能も果たしている。

次に、微動ステージＦＳの位置を計測する干渉計システム１４０（図１０参照）について図９（Ａ），図９（Ｂ）等に基づいて説明する。

本実施形態の干渉計システム１４０としては、ダブルパス方式を採用しており、図２に示される干渉計２１Ａ及び干渉計２１Ｂと、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示される、微動ステージＦＳの＋Ｘ側の側面部分に設けられた４つの光学ユニット１１１，１１２，１１３，１１４と、微動ステージＦＳの＋Ｙ側側面に設けられた移動鏡１１５（図４参照）と、図９（Ａ）に示されるように、その一部が微動ステージＦＳと粗動ステージＲＳとの間の間隙に配置された柱状の固定鏡１１６とを含んでいる。干渉計２１Ａ，２１Ｂは、投影光学系ＰＬに不図示のフレーム（メトロロジーフレーム）を介して固定されている。

前記固定鏡１１６は、直方体状の部材から成り、その＋Ｚ側の面（１１６ｂ）及び−Ｘ側の面（１１６ａ）が鏡面加工されて反射面とされている（以下、これらの面を反射面１１６ｂ，反射面１１６ａと呼ぶものとする）。この固定鏡１１６は、図８に示されるように、板状部材１２に形成された開口１２ａおよびレチクルステージ定盤ＲＢＳに形成された開口ＲＢＳａに挿入された状態とされており、不図示ではあるが、その下端部が投影光学系ＰＬに対して不図示のフレーム（メトロロジーフレーム）を介して固定されている。なお、粗動ステージＲＳには、固定鏡１１６との機械的な干渉を避けるための切り欠き１５８ａが形成されている（図４等参照）。

前記干渉計２１Ａは、図２に示されるように、３本のビームを、粗動ステージＲＳに形成された丸穴２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃを介して粗動ステージＲＳと干渉することなく、微動ステージＦＳに設けられた光学ユニット１１１，１１２，１１３，１１４に向けて出射する。そのうちの一本のビームＩＺは、図９（Ｂ）に示されるように、光学ユニット１１１に入射し、内部に設けられた不図示のミラー等を介して固定鏡１１６の反射面１１６ｂに向けてほぼ垂直に照射される。そして、反射面１１６ｂで反射されたビームは、再度光学ユニット１１１に戻り、内部のビームスプリッタや四分の一波長板（λ／４板）などを介して、固定鏡１１６の上面に向けて再度出射し、再び反射面１１６ｂで反射された後、光学ユニット１１１を介して、干渉計２１Ａに戻る。

また、ビームＩＸ１は、光学ユニット１１２に入射し、内部に設けられた不図示のミラー等を介して反射面１１６ａに向けてほぼ垂直に照射される。そして、固定鏡１１６の反射面１１６ａで反射されたビームは、再度光学ユニット１１２に戻り、内部のビームスプリッタやλ／４板などを介して、固定鏡１１６の反射面１１６ａに向けて再度出射し、反射面１１６ａで反射された後、光学ユニット１１２を介して、干渉計２１Ａに戻る。

更に、ビームＩＸ２は、光学ユニット１１３に入射し、内部に設けられた不図示のミラー等を介して２本のビームＩＸ２₁、ＩＸ２₂に分岐されている。このうちの一方のビームＩＸ２₁は、光学ユニット１１３から反射面１１６ａに向けてほぼ垂直に出射され、該反射面１１６ａで反射されたビームＩＸ２₁は、再度光学ユニット１１３に戻り、内部のビームスプリッタやλ／４板などを介して、反射面１１６ａの上面に向けて再度出射しする。そして、反射面１１６ａで反射された後、光学ユニット１１３を介して、干渉計２１Ａに戻る。

一方、光学ユニット１１３内部で分岐した他方のビームＩＸ２₂は、光学ユニット１１４に入射し、その内部に設けられた不図示のミラー等を介して固定鏡１１６の反射面１１６ａに向けてほぼ垂直に照射される。そして、反射面１１６ａで反射されたビームは、再度光学ユニット１１４に戻り、内部のビームスプリッタやλ／４板などを介して、反射面１１６ａに向けて再度出射し、反射面１１６ａで反射された後、光学ユニット１１４に戻る。そして光学ユニット１１４及び１１２を経由して、干渉計２１Ａに戻る。

なお、干渉計２１Ａに戻る各ビームは、各光学ユニット内で得られた参照ビーム（不図示）と同軸に合成された状態で干渉計２１Ａ内に設けられた不図示の検光子を通過する。そして、その検光子から各ビームと各参照ビームとの干渉光が出力され、該干渉光が不図示の光電変換素子で受光され、固定鏡１１６を基準とした微動ステージＦＳの位置情報が主制御装置５０に送られる。ここで、ビームＩＺからは、微動ステージＦＳのＺ軸方向に関する位置情報を得ることができ、ビームＩＸ１、ＩＸ２₁、ＩＸ２₂からは、微動ステージＦＳのＸ軸方向に関する位置情報、及びＺ軸回りの回転情報（ヨーイング）、Ｙ軸回りの回転情報（ローリング）を計測することが可能である。

図２に戻り、干渉計２１Ｂからは、粗動ステージＲＳに形成された丸穴２０１ｄ、２０１ｅを介して微動ステージＦＳに設けられた移動鏡１１５にＺ軸方向に離間した２本のビームを照射している。したがって、干渉計２１Ｂでは、移動鏡１１５の反射面で反射したビームを受光することにより、微動ステージＦＳのＹ軸方向に関する位置情報及びＸ軸回りの回転情報（ピッチング）を計測することが可能となっている。

したがって、本実施形態では干渉計２１Ａ，２１Ｂを含む干渉計ユニット１４０により、微動ステージのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置情報及びＸ，Ｙ，Ｚ軸回りの回転情報を高精度に計測することが可能である。

なお、粗動ステージＲＳのＹ軸方向の位置等については、図１０に示されるエンコーダＥＮＣを用いて計測されるようになっている。

図１０には、本実施形態の露光装置１０の制御系がブロック図にて示されている。この図１０の制御系は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する主制御装置５０を中心として構成されている。

次に、上述のようにして構成された露光装置１０による露光動作の流れについて簡単に説明する。

まず、主制御装置５０の管理の下、不図示のレチクルローダによって、レチクルステージＲＳＴ上へのレチクルＲ１、Ｒ２のロード、及び不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロードが行なわれ、また、アライメント系ＡＬＧ（図１０参照）やウエハステージ上に設けられた空間像計測器（不図示）等を用いて、レチクルアライメント、ベースライン計測（アライメント系ＡＬＧの検出中心から投影光学系ＰＬの光軸までの距離の計測）等の準備作業が所定の手順で行なわれる。

その後、主制御装置５０により、アライメント検出系ＡＬＧを用いて例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測が実行され、アライメント計測の終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその説明は省略するものとする。

この露光動作にあたって、主制御装置５０の管理の下、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとがＹ軸方向に相対駆動されるが、その際には、主制御装置５０は、干渉計システム１４０やエンコーダＥＮＣによる計測結果に基づいて、上述したＹ軸リニアモータＹＬＭ１、ＹＬＭ２による粗動と、Ｘボイスコイルモータ６６Ｘ、Ｙボイスコイルモータ６６Ｙ、Ｚボイスコイルモータ８６、Ｘ軸ボイスコイルモータＸＶＭの微動と、により、レチクルステージＲＳＴを駆動する。この際、微動ステージＦＳのＸ軸方向の移動に応じて粗動ステージＲＳが微動ステージＦＳと逆方向に移動可能なように、主制御装置５０は、Ｘ軸ボイスコイルモータＸＶＭの発生推力を制御する。

なお、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲ１とレチクルＲ２とを同時に載置可能なので、主制御装置５０は、レチクルＲ１とレチクルＲ２とについて、レチクルアライメントを行っておくことで、レチクルステージＲＳＴに対するレチクル交換の動作を行うことなく、干渉計システム１４０の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴを移動させるだけで、レチクルＲ１とレチクルＲ２とを切り換えて、例えば特開平４−２７３２４５号公報に開示されているような、いわゆる二重露光を行うことができる。

以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、微動ステージＦＳが、Ｙ軸方向に長ストロークで駆動する粗動ステージＲＳに対して、少なくともＸ軸方向に微小に移動し、粗動ステージＲＳが、微動ステージＦＳのＸ軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際に微動ステージＦＳとは反対方向に移動することから、微動ステージＦＳの移動により生じるＸ軸方向に関する反力がキャンセルされ、振動の発生が抑制されるので、高精度な微動ステージＦＳの移動を行うことが可能である。なお、本実施形態では、粗動ステージＲＳが微動ステージＦＳのＸ軸方向の移動反力により移動可能なようにＸ軸ボイスコイルモータＸＶＭを制御することとしたが、これに限られず、微動ステージＦＳのＸ軸方向目標位置に応じて能動的に粗動ステージＲＳのＸ軸方向位置を制御しても良い。

また、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴ及びこれを駆動する駆動機構（ＹＬＭ１，ＹＬＭ２、ＸＶＭ，６６Ｘ，６６Ｙ，８６）が板状部材１２の上方に防振機構１４を介して設けられたレチクルステージ定盤ＲＢＳ上でレチクルＲ１、Ｒ２を６自由度方向に駆動することから、板状部材１２及びレチクルステージ定盤ＲＢＳを経由したレチクルステージＲＳＴへの振動の伝達を回避することができ、高精度なレチクルステージＲＳＴの移動ひいてはレチクルＲ１、Ｒ２の移動を実現することが可能である。

また、本実施形態の露光装置１０によると、上記のような高精度なレチクルの駆動が可能なレチクルステージ装置２０を備えていることから、レチクルを高精度に移動することが可能であり、レチクルＲ１（Ｒ２）に形成されたパターンの像をウエハＷ上に高精度に形成することが可能である。

また、本実施形態の干渉計システムによると、柱状の固定鏡１１６の反射面１１６ｂに向けて、測長ビームをほぼ垂直に照射するための光学ユニット１１１と、固定鏡１１６の反射面１１６ａに向けて、ビームをほぼ垂直に照射する光学ユニット１１２，１１３，１１４と、が微動ステージＦＳに設けられていることから、レーザ干渉計２１Ａにおいて固定鏡１１６の各反射面１１６ａ，１１６ｂで反射したビームを受光することにより、微動ステージＦＳのＸ軸及びＺ軸に関する位置を計測することができる。これにより、各反射面１１６ａ，１１６ｂを別々の固定鏡に設ける場合と比べ部品点数を少なくすることができ、干渉計システムの構成を簡素化することが可能である。

また、本実施形態の干渉計システムによると、微動ステージＦＳの位置を計測するために微動ステージＦＳに設けられた光学ユニット１１１〜１１４から照射されるビームを反射する固定鏡１１６が、粗動ステージＲＳ及び微動ステージＦＳとは機械的に分離した状態で、かつ、粗動ステージＲＳと微動ステージＦＳとの間隙に配置されていることから、微動ステージＦＳの位置を、微動ステージＦＳ近傍に設けられた固定鏡１１６を用いて計測することで、周辺雰囲気の揺らぎ等による影響を極力抑制することができる。これにより、高精度な微動ステージＦＳの位置計測を実現することが可能である。

また、本実施形態では、上記固定鏡１１６が投影光学系ＰＬに不図示のフレームを介して接続されていることから、レチクルの位置を投影光学系ＰＬ基準で高精度に計測することが可能である。したがって、レチクルに形成されたパターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に高精度に投影することが可能である。

なお、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴ（微動ステージＦＳ）上に２枚のレチクルＲ１，Ｒ２を載置する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、レチクルを１枚又は３枚以上載置することとしても良い。

なお、上記実施形態では、本発明のステージ装置をレチクルステージ装置２０に採用した場合について説明したが、これに代えて又はこれと併せて、本発明のステージ装置をウエハステージ装置に採用することとしても良い。

なお、上記実施形態では、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示される自重キャンセル機構６０のボイスコイルモータとして、断面円形のボイスコイルモータを採用した場合について説明したが、これに限られるものではない。すなわち、例えば、上記実施形態のように、レチクルステージＲＳ（粗動ステージＲＳ）の粗動方向（スキャン方向）がＹ軸方向である場合には、Ｙ軸方向に関する暴走や衝突に備えて、Ｙ軸方向に関して大きなストロークをとっておくことが望ましく、例えば、図１１に示されるようなボイスコイルモータＶＣＭを採用することが可能である。

図１１に示されるボイスコイルモータＶＣＭは、長方形枠状の固定子２５１と、該長方形枠状の固定子２５１が挿入される長方形状の溝２５３ａが形成された可動子２５３とを含んでいる。

このボイスコイルモータＶＣＭでは、可動子２５３の溝２５３ａについて、長方形のＸ軸方向に伸びる辺の幅Ｌｙを広く設定することにより、Ｙ軸方向に関する暴走や衝突を回避することが可能であるとともに、長方形のＸ軸方向に伸びる辺の幅Ｌｘを小さくすることにより、幅Ｌｙを広くしたことによるＺ軸方向に関する駆動力のロスを極力小さくすることが可能となっている。

なお、上記実施形態では、固定鏡の反射面１１６ａ，１１６ｂを用いて、微動ステージＦＳの位置を計測すること、固定鏡が微動ステージＦＳと粗動ステージＲＳとの間の間隙に配置されたこと、粗動ステージＲＳが微動ステージＦＳのＸ軸方向への移動によって生じる反力を受けた際に、微動ステージとは反対側に移動すること、レチクルステージが６自由度で、かつレチクルステージ定盤ＲＢＳが防振ユニット１４を介して板状部材１２上方で支持されること、の各特徴を含んだレチクルステージ装置について説明したが、これに限られるものではなく、そのうちの少なくとも１つの特徴を含んでいれば良い。

すなわち、例えば、その他の少なくとも１つの特徴を含んでいれば、固定鏡としては、ＸＹ面に平行な反射面を有する固定鏡部材と、ＹＺ面に平行な反射面を有する固定鏡部材を別々に設けることとしても良い。もちろん、固定鏡を用いる場合に限らず、従来と同様、微動ステージに固定され、該微動ステージとともに移動する移動鏡を設け、該移動鏡に対して干渉計からのビームを照射することにより、微動ステージのＸ軸方向に関する位置上方及びＺ軸方向に関する位置情報を検出することとしても良い。

また、その他の少なくとも１つの特徴を含んでいれば、固定鏡１１６を微動ステージＦＳと粗動ステージＲＳとの間の間隙に配置せずに、粗動ステージＲＳの更に外側に固定鏡１１６を設けることとしても良い。

また、その他の少なくとも１つの特徴を含んでいれば、粗動ステージＲＳがカウンタマスとしての機能を果たさなくても良いし、あるいは防振ユニット１４を設けなくても良い。

なお、上記実施形態では、粗動ステージＲＳが微動ステージを取り囲む矩形枠状の形状を有する場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、平面視（上方から見て）Ｕ字状（コ字状）であったり、Ｌ字状であったりしても良い。この場合でも粗動ステージＲＳと微動ステージＦＳとの間には間隙が形成されるので、該間隙に、固定鏡１１６を配置することが可能である。

なお、上記実施形態では、微動ステージＦＳと粗動ステージＲＳとを含む粗微動構造のレチクルステージＲＳＴを採用した場合について説明したが、必ずしも粗微動構造のレチクルステージを採用する場合に限られるものではない。

なお、上記実施形態では、＋Ｚ側の面と−Ｘ側の面とが反射面とされた柱状の固定鏡１１６が投影光学系ＰＬに不図示のフレームを介して接続されている場合について説明したが、これに限らず、＋Ｚ側の面と−Ｘ側の面とが反射面とされた柱状の固定鏡１１６を投影光学系に接続しないようにしても良いし、あるいは、従来と同様−Ｘ側の面のみが反射面とされた固定鏡を投影光学系ＰＬに不図示のフレームを介して接続することとしても良い。

また、上記実施形態では、微動ステージＦＳのＸ軸回りの回転情報をレチクル基準板ＦＭ１、ＦＭ２を用いて計測したが、これに限らず、例えば、多点焦点位置検出系などの計測装置（レチクルＡＦとも呼ばれる）を用いてレチクルのパターン面の傾きを計測することとしても良い。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴを１つのみ備える場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージを２つ備えるツインステージタイプのステージ装置を採用することも可能であるし、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットなどに開示されているようなウエハステージと計測ステージとを備えるステージ装置を採用することも可能である。

なお、国際公開第２００４／５３９５５号パンフレットに開示される液浸露光装置に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。

なお、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、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置を用いて、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用い、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の干渉計システムは、物体の位置を計測するのに適している。また、本発明の露光装置は、マスクに形成されたパターンの像を、基板上に形成するのに適している。また、本発明のステージ装置は、露光装置に用いるのに適している。

一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 図１のレチクルステージ装置の斜視図である。 図２の微動ステージの平面図である。 図２のレチクルステージの分解斜視図である。 レチクルステージ装置において発生する駆動力を模式的に示す図である。 図６（Ａ）は、レチクルステージ装置に設けられた自重キャンセル機構の縦断面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の斜視図である。 固定子９８Ａを＋Ｘ方向から見た状態を示す図である。 図２からレチクルステージを取り去った状態を示す斜視図である。 図９（Ａ），図９（Ｂ）は、干渉計システムを説明するための図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系を示す図である。 自重キャンセル機構を構成するボイスコイルモータの変形例を示す図である。

符号の説明

１０…露光装置、１２…板状部材（支持部材）、１４…防振機構、２０…レチクルステージ装置（ステージ装置）、２１Ａ…干渉計（受光系）、５６…光学式センサ（計測装置）、６０…自重キャンセル機構（支持機構）、６６Ｘ…Ｘボイスコイルモータ（第２の駆動装置）、６６Ｙ…Ｙボイスコイルモータ（第２の駆動装置）、７６…ピストン部材（ピストン）、７８…シリンダ部材（シリンダ）、８６…Ｚボイスコイルモータ（第２の駆動装置）、９４ａ〜９４ｄ…可動子、９０…空気室、９８Ａ，９８Ｂ…固定子、１１１…光学ユニット（第２光学部材）、１１２，１１３，１１４…光学ユニット（第１光学部材）、１１６…固定鏡（固定鏡部材）、１１６ａ…反射面（第１反射面）、１１６ｂ…反射面（第２反射面）、１４０…干渉計システム、ＦＭ１、ＦＭ２…レチクル基準板、ＦＳ…微動ステージ（物体）、ＰＬ…投影光学系、Ｒ１、Ｒ２…レチクル（マスク、パターン形成部材）、ＲＢＳ…レチクルステージ定盤（定盤）、ＲＳ…粗動ステージ、ＲＳＴ…レチクルステージ（ステージ機構）、ＴＭ１、ＴＭ２…トリムモータ（調整装置）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＹＬＭ１，ＹＬＭ２…Ｙ軸リニアモータ（第１の駆動装置）。

Claims (20)

1. 第１軸方向に移動する物体の、前記第１軸に垂直な第２、第３軸方向の位置計測を行う干渉計システムであって、
   前記第１軸方向に伸び、前記第２軸に垂直な第１反射面と、前記第１軸方向に伸び、前記第３軸に垂直な第２反射面とを有する柱状の固定鏡部材と；
   前記物体に設けられ、前記固定鏡部材の前記第１反射面に向けて、前記物体の前記第２軸方向に関する位置を計測するための第１ビームをほぼ垂直に照射する第１光学部材と；
   前記物体に設けられ、前記固定鏡部材の前記第２反射面に向けて、前記物体の第３軸方向に関する位置を計測するための第２ビームをほぼ垂直に照射する第２光学部材と；
   前記固定鏡部材の各反射面で反射されたビームを受光する受光系と；を備える干渉計システム。
2. 水平面内の第１軸方向及び前記第１軸に前記水平面内で直交する第２軸方向に移動する粗動ステージと；
   前記粗動ステージに対して、少なくとも前記第２軸方向に微小に移動する微動ステージと；を備え、
   前記粗動ステージは、前記微動ステージの前記第２軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際、前記微動ステージとは反対方向に移動することを特徴とするステージ装置。
3. 前記粗動ステージに接続された可動子と、該可動子との間の電磁相互作用により前記粗動ステージを前記第１軸方向に駆動する駆動力を発生する固定子とを有する第１の駆動装置を更に備え、
   前記固定子は、前記粗動ステージの前記第１軸方向への移動によって生じる反力を受けた際、前記粗動ステージとは反対方向に移動することを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
4. 前記微動ステージを前記粗動ステージに対して微小駆動する第２の駆動装置を更に備え、
   前記第２の駆動装置は、前記微動ステージを前記粗動ステージに対して６自由度で微小駆動することを特徴とする請求項２又は３に記載のステージ装置。
5. 前記微動ステージに、前記第１軸方向に所定間隔あけて設けられた２つの基準板と；
   前記２つの基準板の前記水平面に直交する第３軸方向に関する位置を計測する計測装置と；を更に備える請求項２〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
6. 請求項１に記載の干渉計システムを更に備え、
   該干渉計システムを用いて、前記微動ステージ又は前記粗動ステージの位置を計測することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のステージ装置。
7. 所定の支持部材上に配置され、パターン形成部材を駆動するステージ装置であって、
   前記支持部材上方に設けられた定盤と；
   前記定盤上で前記パターン形成部材を６自由度方向に駆動するステージ機構と；
   前記定盤と前記支持部材との間に設けられた防振機構と；を備えるステージ装置。
8. 前記ステージ機構は、
   前記定盤上面を移動ガイド面として第１軸方向に長ストロークで移動可能な粗動ステージと；
   前記粗動ステージ上に配置され、前記パターン形成部材を保持する微動ステージと；
   前記粗動ステージと前記微動ステージとの間に設けられ、前記微動ステージを前記移動ガイド面と直交する第３軸方向に沿って支持する支持機構と；を含むことを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
9. 前記粗動ステージは、前記微動ステージの、前記第１軸に前記移動ガイド面内で直交する第２軸方向への微小移動によって生じる反力を受けた際、前記微動ステージとは反対方向に移動することを特徴とする請求項８に記載のステージ装置。
10. 前記粗動ステージは、前記定盤上に移動可能に設けられた固定子と、前記粗動ステージに接続された可動子とを含む駆動装置により、前記第１軸方向に駆動され、
    前記固定子は、前記粗動ステージの前記第１軸方向への移動によって生じる反力を受けた際、前記粗動ステージとは反対方向に移動することを特徴とする請求項９に記載のステージ装置。
11. 前記固定子の、前記第１軸方向の位置を調整する調整装置を更に備え、
    該調整装置は、前記定盤上に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置。
12. 前記支持機構は、シリンダと、該シリンダとの間に空気室を形成するピストンとを含み、
    前記シリンダが前記粗動ステージに固定されていることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のステージ装置。
13. 前記微動ステージは、前記粗動ステージに対して６自由度で微小駆動されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載のステージ装置。
14. 前記防振機構は、前記定盤の位置、速度、加速度の少なくとも一つに基づいて防振を行うことを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載のステージ装置。
15. 前記ステージ機構に、前記定盤の表面と平行な面内の所定方向に所定間隔あけて設けられた２つの基準板と；
    前記２つの基準板の、前記定盤の表面に対して垂直な方向に関する位置を計測する計測装置と；を更に備える請求項７〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置。
16. 請求項１に記載の干渉計システムを更に備え、
    該干渉計システムを用いて、前記ステージ機構の少なくとも一部の位置を計測することを特徴とする請求項７〜１５のいずれか一項に記載のステージ装置。
17. 所定方向に移動する粗動ステージと、前記粗動ステージと前記所定方向に関して間隙をもって配置されて前記粗動ステージに対して前記所定方向に微小に移動する微動ステージと、前記微動ステージの前記所定方向に関する位置を計測するために前記微動ステージから前記所定方向に沿って照射されたビームを反射する固定鏡部材と、を備えるステージ装置において、
    前記固定鏡部材は、前記粗動ステージ及び前記微動ステージとは機械的に分離した状態で、前記粗動ステージと前記微動ステージとの前記間隙に配置されていることを特徴とするステージ装置。
18. マスクに形成されたパターンの像を、基板上に形成する露光装置であって、
    前記マスク及び前記基板のいずれかを微動ステージで保持する請求項２〜６のいずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露光装置。
19. マスクに形成されたパターンの像を、基板上に形成する露光装置であって、
    請求項７〜１５のいずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露光装置。
20. マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して基板上に投影する露光装置であって、
    請求項１６又は１７に記載のステージ装置を備え、
    前記固定鏡部材は、前記投影光学系に接続されていることを特徴とする露光装置。

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