JP2002015985A - リソグラフィ投影装置に使うための平衡位置決めシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リソグラフィ投影装置の精度を損う振動の主
な原因である、マスクまたは基板テーブルを駆動する際
の反力を吸収するための、容易に多自由度へ拡張でき、
種々の異なる駆動機構に使えるような平衡システムを提
供すること。 【解決手段】 この投影装置のベース上の案内面４上に
無摩擦軸受３によって平衡フレーム２をＸ、Ｙ方向の並
進およびＺ方向に平行な軸周りの回転が自由に支持す
る。Ｈ形駆動装置である、基板テーブルＷＴの位置決め
システム１０をこの平衡フレーム上に配置し、それに基
板テーブルの位置決め動作の反力が直接、間接伝達され
るようにする。この平衡フレームの質量は、テーブルと
位置決めシステムの組合わせた質量より遙かに大きいの
で位置決めの反力を容易に吸収する。基板テーブルが平
衡フレームの中央開口の中にあるので、両者の質量中心
の高さの差を縮めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも３自由
度で可動物体を位置決めするために使えるような、平衡
位置決めシステムに関する。更に詳しくは、この発明
は、リソグラフィ投影装置であって：放射線の投影ビー
ムを供給するための照明システム；所望のパターンに従
ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパ
ターニング手段を保持するための第１物体テーブル；基
板を保持するるための第２物体テーブル；第２パターニ
ング手段または第２基板を保持するための第３可動物体
テーブル；およびこのパターン化したビームをこの基板
の目標部分上に結像するための投影システム；を含む投
影装置でそのような平衡位置決めシステムを使用するこ
とに関する。

【０００２】

【従来の技術】“パターニング”という用語は、入射放
射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパター
ンに対応する、パターン化した断面を与えるために使う
ことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光
バルブ”という用語もこの様な関係に使ってある。一般
的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイ
ス（以下参照）のような、この目標部分に作るデバイス
の特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニ
ング手段の例には次のようなものがある； − 上記第１物体テーブルが保持するマスク。マスク
の概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相
シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並び
に種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマス
クを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターン
に従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透
過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場
合）を生ずる。この第１物体テーブルは、このマスクを
入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、
およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせ
ることを保証する。 − 第１物体テーブルと呼ぶ構造体が保持するプログ
ラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性
制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能
面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例え
ば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回
折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入
射光を未回折光として反射するということである。適当
なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾
過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この
様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面の
アドレス指定パターンに従ってパターン化されるように
なる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って
行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報
は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵ
Ｓ５，５２３，１９３から収集することができ、これら
特許も本発明を説明するうえで参考とする。 − 第１物体テーブルと呼ぶ構造体が保持するプログ
ラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特
許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、この特許も説明
のうえで参考とする。 簡単のために、この明細書の以下の説明で、それ自体を
マスクを伴う例に具体的に向けるかも知れないが；しか
し、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すよ
うなパターニング手段の広い定義で解釈すべきである。

【０００３】簡単のために、この投影システムを、以後
“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例え
ば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折
性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含す
るように広く解釈すべきである。この照明システムも放
射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御する
ためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品
を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または
単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。その上、この第
１および第２物体テーブルを、それぞれ、“マスクテー
ブル”および“基板テーブル”と呼ぶかも知れない。

【０００４】リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回
路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場
合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する
回路パターンを創成してもよく、このパターンを、エネ
ルギー感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シ
リコンウエハ）の目標部分（一つ以上のダイを含む）上
に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接
するダイの全ネットワークを含み、それらをこの投影シ
ステムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マス
クテーブル上のマスクによるパターニングを使う、現在
の装置では、二つの異なる型式の機械を区別することが
できる。一つの型式のリソグラフィ投影装置では、全マ
スクパターンをこの目標部分上に一度に露出することに
よって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエ
ハステッパと呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップ・アンド
・スキャン装置と呼ぶ ― では、このマスクパターンを
投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）
に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍
率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査
する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する
速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行ま
たは逆平行に同期して走査することによって各目標部分
を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に
関する更なる情報は、例えば、ＵＳ６，０４６，７９２
から収集することができ、この特許を本発明を説明する
うえで参考にする。

【０００５】一般的に、この種の装置は、単一第１物体
（マスク）テーブルおよび単一第２物体（基板）テーブ
ルを含んだ。しかし、少なくとも二つの独立に可動の基
板テーブルがある機械が利用可能になった；例えば、Ｕ
Ｓ５，９６９，４４１および１９９８年２月２７日提出
の米国特許出願０９／１８０，００１（ＷＯ９８／４０
７９１）に多段装置が記載されている。これらも本発明
を説明するうえで参考にする。そのような多段装置の背
景たる基本動作原理は、第１基板テーブルがその上にあ
る第１基板を露出するために投影システムの下にある間
に、第２基板テーブルが載荷位置へ移動でき、すでに露
出した基板を排出し、新しい基板を取上げ、この新しい
基板に幾つかの初期測定を行い、および次に第１基板の
露出が完了するとすぐ、この新しい基板を投影システム
の下の露出位置へ移送するために待機し；そこでこのサ
イクルを繰返すことであり；この様にして、機械のスル
ープットをかなり向上することが可能であり、それが次
にこの機械の所有コストを改善する。

【０００６】既知のリソグラフィ装置で、基板テーブル
用位置決め装置の駆動ユニットは、二つのリニアＹモー
タを含み、その各々が、Ｙ方向に平行に伸び且つこの位
置決め装置のベースに固着したステータ、およびこのス
テータに沿って動き得る並進器（Ｙスライダ）を含む。
このベースは、このリソグラフィ装置のフレームに固着
してある。この駆動ユニットは、更に、Ｘ方向に平行に
伸びるステータ、およびこのステータに沿って動き得る
並進器（Ｘスライダ）を含むリニアＸモータを含む。こ
のＸモータのステータは、その両端附近でリニアＹモー
タの並進器（Ｙスライダ）に固着したＸビームに取付け
てある。従って、この装置はＨ形で、二つのＹモータが
縦材を、Ｘモータが横材を構成し、それでこの装置を屡
々Ｈ駆動装置と称する。

【０００７】被駆動物体、この場合基板テーブルは、所
謂空気足を備えることができる。この空気足は、ガス軸
受を含み、それによって基板テーブルを、Ｚ方向に直角
に伸びるベースの案内面上を動けるように案内する。

【０００８】リソグラフィ装置では、マスク（レチク
ル）および基板（ウエハ）をナノメータ精度に位置決め
するために使う加速力に対する機械フレーム上の反力
が、この装置の精度を損う振動の主な原因である。振動
の影響を最小にするために、絶縁した測定フレームを設
けて、その上に全ての位置検知装置を取付け、全ての反
力を、この装置の残りから隔離した、所謂力または反力
フレームへ伝えることが可能である。

【０００９】代替装置では、この駆動力に対する反力を
平衡質量に伝え、それは通常被駆動質量より重く、この
装置の残りに対して自由に動く。この反力を平衡質量の
加速に使い、この装置の残りにそれ程影響しない。平面
内で３自由度で動き得る平衡質量は、ＵＳ５、８１５、
３４６は勿論、ＷＯ９８／４０７９１およびＷＯ９８／
２８６６５（上記）に記載してある。

【００１０】ＥＰ−Ａ−０，５５７，１００は、反力が
等しく且つ反対であり、それで相殺するように、二つの
質量を反対方向に能動的に駆動することに頼るシステム
を記述する。記載してあるこのシステムは、２次元で動
作するが、この平衡質量の能動的位置決めが主物体を駆
動するものと同じ品質および性能の第２の位置決めシス
テムを必要とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、容易
に多自由度へ拡張でき、種々の異なる駆動機構に使える
平衡システムを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
れば、リソグラフィ投影装置であって：放射線の投影ビ
ームを供給するための照明システム；所望のパターンに
従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来る
パターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するための第２物体テーブル；このパターン
化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための
投影システム；および上記物体テーブルの少なくとも一
つを３を超える自由度で位置決めできる平衡位置決めシ
ステム；を含み、この位置決めシステムが：少なくとも
一つの平衡質量；上記平衡質量を可動に支持するための
軸受手段；上記物体テーブルを第１ないし第３自由度で
位置決めするための粗位置決め手段で、上記３自由度が
第１および第２方向の並進並びに第３方向周りの回転で
あり、上記第１、第２および第３方向が実質的に相互に
直交する手段；および上記物体テーブルを上記第１、第
２および第３と実質的に直交する少なくとも第４自由度
で位置決めするための微細位置決め手段と、を含み上記
粗および微細位置決め手段は、上記粗および微細位置決
め手段からの反力を上記平衡質量へ伝えるように配置し
てあり：上記平衡質量を上記軸受手段によって少なくと
も上記第４自由度で実質的に自由に動けるように支持す
ることを特徴とする投影装置が提供される。

【００１３】リソグラフィ装置の長ストローク（粗）位
置決めシステムは、通常、この装置をＸ、ＹおよびＲｚ
自由度に位置決めするために配置し、一方短ストローク
（微細）位置決めシステムは、６自由度全て（即ち、
Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｚ、Ｒｙ、およびＲｘ）に亘る高精密位
置決めをもたらす。この短ストローク位置決めシステム
の位置決め運動がこの装置で望ましくない振動の原因で
あることがある。これらの運動は、屡々長ストローク位
置決めシステムの運動より遙かに高振動数であり、高加
速度を伴うことがあり、それで、移動する質量が小さく
ても、反力が大きい。この微細位置決め手段の反力を、
少なくとも一つの追加の自由度で自由に動ける、平衡質
量へ、直接またはこの粗位置決め手段を介して、伝える
ように手配することによって、本発明は、全ての反力を
平衡位置決めシステムに閉込めて、この装置の残りの振
動を最小にすることを保証する。

【００１４】この平衡質量は、少なくとも４自由度で動
き得る単一物体でもよく、または一つ以上の自由度で別
々に動き得る幾つかの部品で作ってもよい。例えば、こ
の発明の実施例では、この平衡質量の第１部分が第１な
いし第３自由度（例えばＸ、ＹおよびＲｚ、）で動き得
るこの物体テーブルを囲むフレームであり、一方この平
衡質量の第２部分が物体テーブルの下に配置してあり、
少なくとも第４自由度（例えば、Ｚ）で動き得る。

【００１５】本発明の更なる態様によれば、リソグラフ
ィ投影装置であって：放射線の投影ビームを供給するた
めの照明システム；所望のパターンに従ってこの投影ビ
ームをパターニングすることが出来るパターニング手段
を保持するための第１物体テーブル；基板を保持するる
ための第２物体テーブル；このパターン化したビームを
この基板の目標部分上に結像するための投影システム；
および上記物体テーブルの少なくとも一つを少なくとも
３自由度で位置決めできる平衡位置決めシステム；を含
み、この位置決めシステムが：少なくとも一つの平衡質
量；上記平衡質量を上記３自由度で実質的に自由に動け
るように支持するための軸受手段；および上記物体テー
ブルを上記３自由度で配置するために上記物体テーブル
と上記平衡質量の間に直接作用するための駆動手段を含
み：上記平衡質量が、上記第１および第２方向と一般的
に平行な側辺、および中に上記物体テーブルが少なくと
も部分的に配置してある中央開口を有する、全体として
矩形のフレームを含むことを特徴とする投影装置が提供
される。

【００１６】矩形フレームの形の平衡質量で、所謂Ｈ駆
動装置の縦材を形成する駆動装置をこのフレームの側部
に容易に組込むことができ、反力が全て平衡質量と被駆
動物体テーブルの間に直接作用することを保証する。ま
た、この被駆動物体テーブルが平衡フレームの中央開口
内に位置するので、この平衡フレームと被駆動質量の質
量中心間のＺ方向の距離が縮まる。

【００１７】この平衡質量の往復運動行程、従ってこの
装置の全体の設置面積を減らすために、この平衡質量
が、位置決めした物体よりかなり大きく、好ましくは少
なくとも５倍であるのが好ましい。これに関して、この
平衡質量と共に動く質量は全てその一部と考え、位置決
めした物体と共に動く質量は全てその一部と考える。

【００１８】上記の何れかの態様によるこの発明の実施
例では、複数の物体（マスクまたは基板）テーブルを設
けてもよく、二つ以上のテーブルの駆動力に対する反力
を共通の平衡質量に向けてもよいことに気付くべきであ
る。

【００１９】本発明のその上更なる態様によれば、リソ
グラフィ投影装置であって：放射線の投影ビームを供給
するための照明システム；所望のパターンに従ってこの
投影ビームをパターニングすることが出来るパターニン
グ手段を保持するための第１物体テーブル；基板を保持
するるための第２物体テーブル；このパターン化したビ
ームをこの基板の目標部分上に結像するための投影シス
テム；および上記物体テーブルの少なくとも一つを少な
くとも２自由度で位置決めできる平衡位置決めシステ
ム；を含み、この位置決めシステムが：少なくとも一つ
の平衡質量；上記平衡質量を可動に支持するための軸受
手段；並びに上記物体テーブルを少なくとも第１および
第２自由度で位置決めするための位置決め手段で、上記
第１および第２自由度が実質的に直交する第１および第
２方向の並進であり、上記位置決め手段が粗および微細
位置決め手段を含み、および上記位置決め手段からの反
力を上記平衡質量へ伝えるように配置してある手段を含
み：上記粗位置決め手段が、上記物体テーブルに取付け
た並進器および上記第１および第２方向に平行に伸び且
つ上記平衡質量に取付けたステータを有する平面電気モ
ータを含むことを特徴とする投影装置が提供される。

【００２０】平面モータが働かせる力は、Ｈ駆動装置と
違って、第１および第２方向に平衡質量へ直接伝える。
Ｈ駆動装置では、物体テーブルをＸスライダによってＸ
ビーム上をＸ方向に駆動し、このＸビームと物体テーブ
ルをＹ方向に、Ｘビームの両端に取付けた対応するスラ
イダを備えるＹ方向リニアモータによって駆動するの
で、力を間接的に平衡質量へ伝える。Ｙリニアモータの
ビームだけを平衡質量に取付ける。ＸモータがＸ方向に
加える力は、ＸビームおよびＹ方向リニアモータを介し
て平衡質量へ伝える。平面モータを使うとき、Ｘ方向お
よびＹ方向両方の反力を平衡質量に直設伝える。更に、
ステータ（例えば、磁石アレイ）を平衡質量に取付け
て、この平衡質量の質量を望ましく増し、その運動範囲
を減らす。

【００２１】真空環境では、物体テーブルを真空環境で
空中に浮揚させるためにガス軸受を使うことは困難であ
るので、物体テーブルを空中に浮揚させるためにも平面
モータを使うことが有利かも知れない。この平面モータ
は、物体テーブルを上記第１および第２方向と相互に直
交する第３方向周りに回転するためにも使ってよい。

【００２２】平面モータの磁気浮上は、無摩擦軸受を提
供し、平衡質量に自由に第１および第２方向に動かし、
および第３方向周りに回転させる。この平衡質量は、第
３方向にも動けおよび／または第１および第２方向の一
つまたは両方の周りに回転できて、それが３以上の自由
度で平衡をとってもよい。このために、この平衡質量を
第３方向に低剛性の支持体によって支持してもよい。こ
の平衡質量は、その質量中心を第３方向に物体テーブル
の質量中心と同じレベルまで上げるために直立壁を備え
てもよい。

【００２３】この発明の更なる態様によれば、：放射線
の投影ビームを供給するための照明システム；所望のパ
ターンに従ってこの投影ビームをパターニングすること
が出来るパターニング手段を保持するための第１物体テ
ーブル；基板を保持するるための第２物体テーブル；お
よびこのパターン化したビームをこの基板の目標部分上
に結像するための投影システム；を含むリソグラフィ投
影装置を使うデバイスの製造方法であって：放射線感応
層を備える基板を上記第２物体テーブルに設ける工程；
照明システムを使って放射線の投影ビームを用意する工
程；この投影ビームにその断面にパターンを与えるため
にこのパターニング手段を使う工程；放射線のこのパタ
ーン化したビームを上記基板の目標部分上に投影する工
程を含む方法に於いて：上記投影工程中またはその前
に、上記物体テーブルの少なくとも一つを粗位置決め手
段によって第１ないし第３自由度で、および微細位置決
め手段によって少なくとも第４自由度で動かし、そのよ
うな運動中、上記第１ないし第３自由度での反力を平衡
質量に加える方法において、上記第４自由度での反力を
上記平衡質量へ伝える、更なる工程を有することを特徴
とする方法が提供される。

【００２４】この発明によるリソグラフィ投影装置を使
う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中
の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジス
ト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の
前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およ
びソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れ
ない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥ
Ｂ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査
のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の
処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化
するための基礎として使用する。そのようにパターン化
した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピン
グ）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のよ
うな、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受
けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全
処理またはその変形を各新しい層に反復しなければなら
ないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）
上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまた
は鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから
個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続するこ
と等ができる。そのようなプロセスに関する更なる情報
は、例えば、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップ
の製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウ
ヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から
得ることができる。

【００２５】この明細書でＩＣの製造に於けるこの発明
による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのよ
うな装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に
理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、
磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネ
ル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者
は、そのような代替用途の関係では、この明細書で使う
“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語の
どれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基
板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきで
ある。

【００２６】本文書では、照明放射線および照明ビーム
という用語を紫外放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８
ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長
の）、ＥＵＶ、Ｘ線、電子およびイオンを含むあらゆる
種類の電磁放射線または粒子フラックスを包含するため
に使用しているが、それらに限定されるものでない。

【００２７】この発明を以下にＸ、ＹおよびＺ軸に基づ
く直交基準方式を参照して説明する。このＺ方向は、垂
直と呼んでもよいが、文脈が要求するのでなければ、こ
の装置の必要な方位を意味すると取るべきでない。本発
明を以下に実施例および添付の概略図を参照して説明す
る。これらの図面で、類似の参照文字は、類似の部品を
指す。

【００２８】

【実施例１】図１は、この発明によるリソグラフィ投影
装置を概略的に示す。この装置は： − 放射線（例えば、ＵＶ若しくはＥＵＶ線、ｘ線、
電子またはイオン）の投影ビームＰＢを供給するための
放射線システムＬＡ、ＩＬ； − マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するため
のマスクホルダを備え、このマスクを部材ＰＬに関して
正確に位置決めするための第１位置決め手段に結合され
た第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ； − 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウ
エハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を
部材ＰＬに関して正確に位置決めするための第２位置決
め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）
ＷＴ； − このマスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分
Ｃ上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ
（例えば、屈折若しくは反射屈折性のシステム、ミラー
グループまたは視界偏向器アレイ）；を含む。 ここでの説明では、この装置は、透過型である（即ち、
透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それ
は、例えば、反射型でもよい。

【００２９】この放射線システムは、放射線のビームを
作る放射源ＬＡ（例えば、Ｈｇランプ、エキシマレー
ザ、放電プラズマ源、レーザ励起プラズマ源、貯蔵リン
グ若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに
設けたアンジュレータ、または電子若しくはイオンビー
ム源）を含む。このビームをこの照明システムＩＬに含
まれる種々の光学部品、−例えば、ビーム成形光学系Ｅ
ｘ、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯ−に通して、出来
たビームが所望の形状および強度分布を有するようにす
る。

【００３０】ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ
上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マ
スクＭＡを通過してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを
通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集
束する。干渉計変位測定手段ＩＦおよびこの第２位置決
め手段の助けをかりて、基板テーブルＷＴは、例えば、
異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するよう
に、正確に動くことができる。同様に、例えば、マスク
ＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、こ
の第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの
経路に関して正確に配置することができる。一般的に、
物体テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１に明示しない
が、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ス
トロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実
現する。

【００３１】図示する装置は、二つの異なるモードで使
うことができる： １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的
に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に
（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テ
ーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる
目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする； ２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フ
ラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じ
シナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴ
が与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、Ｙ方
向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマス
ク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴが
それと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かさ
れ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／
４または１／５）である。この様にして、比較的大きい
目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出
できる。

【００３２】この装置は、この装置の部品を支持するた
めのベースフレームＢＰ（ベースプレートまたは機械フ
レームとも呼ぶ）、および投影システムＰＬおよび干渉
計式変位測定手段ＩＦのような位置センサを支持するた
めこのベースフレームＢＰから機械的に絶縁した基準フ
レームＲＦも含む。

【００３３】図２は、３自由度での平衡をもたらすため
にこのリソグラフィ装置の、基板テーブルを含む、ウエ
ハステージで使う、この発明の第１実施例による平衡シ
ステムを示す。以下に説明するこの構成は、適当に修正
して、リソグラフィ装置の、マスクテーブルを含む、レ
チクルステージで使ってもよい。

【００３４】この第１実施例の平衡システムは、この機
械のベースフレーム上に設けた案内面４上を動けるよう
に実質的に無摩擦の軸受３によって支持した平衡フレー
ム２（平衡質量）を含む。これらの無摩擦軸受３は、例
えば、空気静圧軸受または液静圧軸受または磁気軸受で
もよい。その代りに、もし、必要な移動範囲が比較的小
さければ、屈曲部材または平行板ばねのような弾性案内
システムを使うことが出来る。この構成は、反対に構成
しても良く、即ち、機械フレームに設けた軸受が平衡フ
レームの下側の案内面に作用するようにしてもよい。案
内面４は、この装置のために形成するＸＹ平面に平行で
あり、平衡フレーム２は、ＸおよびＹ方向に自由に並進
し、並びにＺ方向に平行な軸周り（Ｒｚ）に自由に回転
する。

【００３５】図３に示す位置決めシステム１０は、平衡
フレーム２内またはその上に置き、ＸおよびＹ方向の運
動範囲が比較的大きい。位置決めシステム１０の質量中
心がＺ方向で平衡フレームの質量中心と出来るだけ近い
ことが重要である。特に、二つの質量中心の垂直離隔距
離が実質的に１００ｍｍ未満で、理想的にはゼロである
のが好ましい。弾性支柱または緩衝器５が平衡フレーム
２の移動を制限し、それが案内面４を離れるのを防ぐ。

【００３６】この位置決めシステムは、被駆動物体に加
える駆動力に抗して作用する反力が機械的または電磁的
連結部を介して平衡フレームへ伝えられるように構成す
る。これらの連結部は、平衡フレーム２と位置決めシス
テム１０の組合わせたシステムの質量中心を含むＸＹ平
面内またはそれに近く配置する。これらの連結部は、例
えば、軸受面がＸＹ平面に垂直な空気静圧軸受または、
例えば、平衡フレーム２に取付けた磁石と位置決めシス
テムに取付けたコイルまたはアーマチュアを備え、これ
らの電磁力の作用線がこの組合わせた質量中心と同じＸ
Ｙ平面にあるような電磁式リニヤアクチュエータでもよ
い。

【００３７】図３は、位置決めシステム１０が所謂Ｈ形
駆動装置であるそのような構成を示す。このＨ形駆動装
置１０は、その端またはその近くをそれぞれのスライダ
１２ａ、１２ｂに取付けたＸビーム１１を含む。スライ
ダ１２ａ、１２ｂは、矩形平衡フレーム２の長辺２ａ、
２ｂに取付けた、細長い磁石軌道１３ａ、１３ｂと協同
して作用するリニアモータのアーマチュアを坦持し、Ｘ
ビーム１１をＹ方向に並進させる。位置決めすべき物
体、この場合ウエハテーブルＷＴを、Ｘビーム１１に取
付けた更なるスライダ１４によってＸＹ平面で駆動す
る。スライダ１４は、スライダ１２ａ、１２ｂ同様、Ｘ
ビーム１１に取付けた磁石軌道１５に作用するためのリ
ニアモータのアーマチュアを坦持し、スライダ１４をこ
のＸビームに沿って並進させ、従ってウエハテーブルＷ
ＴをＸ方向に位置決めする。スライダ１２ａ、１２ｂの
位置の独立制御がＸビーム１１とこの平衡フレームの間
の角度を変えられるようにし、従って、この平行フレー
ムの偏揺れ運動を補償するためにウエハテーブルＷＴの
Ｒｚ（Ｚ軸周りの回転）位置をある範囲で制御できるよ
うにする。このためおよびこの平衡フレームに働く合力
の剪断成分によって生ずる平衡フレームの歪みのため
に、これらの駆動装置が力を加えるＸおよびＹ方向が必
ずしも正確に直交でない。この構成によって、Ｙおよび
Ｒｚ方向の反力が直接平衡フレーム２に伝えられる。ス
ライダ１２ａ、１２ｂは、Ｘ方向の反力を平衡フレーム
２へ伝えるために、平衡フレーム２に設けた直立壁２１
ａ、２１ｂに対して作用する空気軸受１６ａ、１６ｂも
坦持する。Ｘ方向の力を伝達するための１対のスラスト
軸受１６ａ、１６ｂの代りに、例えば、単一の予荷重を
掛けた軸受または対向するパッド軸受を二つのスライダ
の一つに使ってもよく、それは、Ｘビームが平衡フレー
ム２と垂直でないとき、コサイン短縮による障害を避け
るので屡々好まれる。

【００３８】図示するように、この位置決めシステムを
平衡フレームによってＺ方向におよびＲｘ、Ｒｙ回転に
抗して支持する。この機能は、この位置決めシステム
（例えば、ウエハテーブルＷＴ）の全部または一部に対
する案内面４により、別の面またはベースフレームに対
して固定した面により、または上記の組合せによっても
実行できる。もし、所謂平面モータを使うなら、Ｘおよ
びＹ方向の反力は、ＸＹ平面で磁石（またはコイル）板
を介して平衡フレームに伝えられる。この磁石（または
コイル）板は、ＸＹ平面でこの平衡フレームの一部を形
成してもよく、そうすればその質量が望ましく増加し
て、その運動範囲が減る。再び、この磁石（またはコイ
ル）板を第２平衡質量によってまたは無摩擦軸受のよう
な別の手段によってこの機械ベース上でＺ、Ｒｘおよび
Ｒｙ方向に支持してもよい。

【００３９】被駆動物体、この場合ウエハテーブルＷＴ
に加えられる駆動力は、同等で反対の反力を生じ、それ
が、この発明によれば、この平衡フレーム（平衡質量）
に加わる。ニュートンの法則から、この被駆動物体と平
衡質量の変位の比は、それらの質量に逆比例する。即
ち：

【００４０】

【数１】

【００４１】但し、ｘiは、共通の質量中心に対する質
点ｉの変位であり、ｍiは、質点ｉの質量である。この
関係で、この平衡質量比は、変位が起る方向に従って変
るかも知れないことに気付くべきである。本実施例で
は、Ｘビーム１１とＹスライダ１２ａ、１２ｂがＹ方向
に変位するためにウエハテーブルＷＴと共に動き、一方
このウエハテーブルは、Ｘ方向に変位するためにＸビー
ム１１に対して動く。それで、Ｙ方向の変位の被駆動質
量は、ウエハテーブルＷＴ、Ｘスライダ１４、Ｘビーム
１１およびＹスライダ１２ａ、１２ｂの質量の組合せで
ある。他方、Ｘ方向の変位に関しては、被駆動質量がウ
エハテーブルＷＴとＸスライダ１４の質量だけであり、
ＸビームとＹスライダがその代りに平衡質量の一部を形
成する。ＸビームおよびＹスライダがウエハテーブルＷ
ＴおよびＸスライダ１４と類似の質量を有するので、こ
れはこの平衡質量比とかなりの差を生ずることがある。

【００４２】この平衡フレームを位置決めシステムの組
合わせた移動質量より５ないし２０倍重くすることによ
って、平衡フレームの運動範囲を抑制し、この平衡シス
テムの全体の設置面積を望む通りに制限することができ
る。

【００４３】もし、位置決め中、この平衡フレームの質
量中心がＸまたはＹ方向でこの位置決め装置の一つの質
量中心と一致しなければ、その方向の反力がこの平衡フ
レームの偏揺れ運動を生ずるかも知れない。ある場合、
例えば、被駆動物体の平衡フレームの質量中心からずれ
た点周りの円運動の場合、偏揺れ運動が相殺するのでは
なく時の経つにつれ積重なるようになることがある。過
度の偏揺れ運動を防ぐため、負帰還サーボシステムを設
ける。この制御システムも、位置決め装置へのケーブル
配線、位置決め駆動装置の整列不良、軸受３の微小摩擦
等のような要因から発生することがある、平衡フレーム
の長期累積並進（ドリフト）を補正するようにされてい
る。以下に説明する能動的ドリフト制御システムの代替
案として、例えば、低剛性ばねに基づく、受動的システ
ムを使ってもよい。

【００４４】図４は、上で言及したサーボシステム３０
の制御ループを示す。この機械フレームに関する平衡質
量のＸ、ＹおよびＲｚ設定点を減算器３１の正入力に供
給し、その出力をサーボ制御器３２へ送る。このサーボ
制御器は、３自由度アクチュエータシステム３３を制御
し、それが平衡フレーム２への必要な補正を加える。減
算器３１の負入力への帰還は、平衡フレームおよび被駆
動質量の位置を測定する、多自由度測定システム３４に
よって与える。平衡フレームと被駆動質量の両方の位置
を固定基準フレームに対して測定してもよい。その代り
に、一つ、例えば、平衡質量の位置をこの基準フレーム
に対して測定し、被駆動質量の位置をこの平衡質量に対
して測定してもよい。後者の場合、この相対位置データ
をソフトウェアかハードウェアによって絶対位置データ
に変換することができる。

【００４５】サーボシステム３０の設定点は、位置決め
装置と平衡フレーム２の組合せ質量中心がＸＹ平面で変
らないままであることを保証するように決める。これ
は、次の条件を定める：

【００４６】

【数２】

【００４７】但し、 は、固定基準点に対する時間ｔでのＸＹ平面に於ける質
点ｉのベクトル変位である。計算した（式［２］を使っ
て）位置と測定した位置の間の誤差信号を作動システム
３３に与え、それが平衡フレーム２への適当な補正力を
加える。この平衡フレームおよび／または機械ベースの
最低共振モードは、このドリフト制御システムのサーボ
帯域幅より少なくとも５倍高い。

【００４８】この平衡フレームの累積偏揺れ運動を最小
にするために、この制御モードを、サーボ帯域域幅は低
いが固定設定点（例えば、偏揺れゼロ）に構成する。受
動的（例えば、ばね）ドリフト制御と同様に、この偏揺
れ用サーボ帯域幅がこの偏揺れ軸周りのこの機械ベース
上の過渡モーメントを最小にするために低域通過フィル
タの役をする。換言すれば、長期（低振動数）運動を補
正するための反力だけがベースフレームへ伝えられる。

【００４９】図５は、この第１実施例の第１変形による
ドリフト制御作動システム３３ａを示す。このシステム
は、三つのローレンツ（力）型リニアモータ（例えば、
ボイスコイルモータ、鉄なし多相リニアモータ等）３３
１、３３２、３３３を含む。三つのモータの二つ３３
１、３３２は、一方向、例えば、Ｘ方向に作用し、他の
方向、例えば、Ｙ方向に広く離間している。第３のモー
タ３３３は、他の、例えばＹ方向に、この平衡フレーム
の組合せ質量中心またはその近くを通って作用する。こ
れらの駆動装置は、それらが作用する方向と垂直方向に
細長い磁石板またはコイルを有するローレンツ力モータ
で、それらが平衡フレーム２のこの垂直方向の位置に関
係なく与えられた方向に力を加えられるのが好ましい。

【００５０】三つの駆動装置を使う上記構成は、可能な
最も簡単な構成であるが、もし、平衡フレーム２が剪断
に対する抵抗が限られた開いた矩形でも、各々このフレ
ームの一つの側部材の中立軸に沿ってまたはそれに近く
作用する、四つのモータを使うことができ、それによっ
てこのフレーム部材の曲げを最小にするので有利であ
る。そのような構成を図６に示す。ここでは、四つの駆
動装置３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄを使い
−各角に一つずつ配置して、四つのビーム２ａ、２ｂ、
２ｃ、２ｄのそれぞれの一つに平行且つ一致する力を働
かせる。四つの駆動装置の各々は、前のように、ローレ
ンツ型リニアモータでもよい。更なる代替案は、各々Ｘ
およびＹ方向に力を働かせる二つの平面モータを使い、
Ｘ、ＹおよびＲｚに組合せ制御をもたらすことである。

【００５１】駆動装置３３４の代替形を、側面図である
図７、および図７の線Ｉ−Ｉによる断面図である図８に
示す。駆動装置３３４は、ベースまたは機械フレームＢ
Ｐに取付けおよび回転−直線運動変換器３３６によって
平衡フレーム２に結合した回転ローレンツモータ３３５
（鉄なし可動コイルモータ、直流または交流ブラシレス
モータ等のような）から成る。この回転−直線運動変換
器３３６は、モータ３３５の駆動軸３３５ａにしっかり
と取付け且つ偏心して取付けたピン３３６ｂを有する円
板３３６ａを含む。ピン３３６ｂは、平衡フレーム２に
取付けた連結フレーム３３６ｅと係合する二つの車輪３
３６ｃ、３３６ｄの車軸を成す。連結フレーム３３６ｅ
は、細長く、この平衡フレームに加えるべき力の作用方
向に垂直で、一般的に断面がＣ形である。それは、車輪
３３６ｃ、３３６ｄを囲み、各々対向する軸受面３３６
ｇ、３３６ｆのそれぞれの一つと係合する。軸受面３３
６ｆは、平衡フレーム２の方を向き、軸受面３３６ｇ
は、外を向く。それによって、もし、モータ３３５が作
動して円板３３６ａを図８で時計方向に回転すると、車
輪３３６ｃは、面３３６ｇを圧迫させられ、平衡フレー
ム２に左方押圧力を加える。同様に、円板３３６ａの反
時計方向回転は、平衡フレーム２に引張り力を右方に加
える。

【００５２】回転−直線運動変換器３３６は、実質的に
無摩擦で且つ遊びなしに逆転可能であるように構成さ
れ、それでドリフト作動制御を位置モードではなく力モ
ードで実行できる。平衡フレーム２の位置は、円板３３
６ａに設けた回転エンコーダ（図示せず）を介して付加
的に測定できる。

【００５３】更なる代替ドリフト制御システムを、平衡
フレーム２の平面図である図９、およびこの代替案で使
う駆動機構３３７の一つの拡大図である図１０に示す。
駆動機構３３７は、共通のピボットピンに結合した二つ
のクランク−コンロッド機構から成る、所謂“二重scar
a機構”である。各クランク−コンロッド機構は、ロー
レンツ型トルクモータ３３７ｂによってによって駆動さ
れるクランク３３７ａおよびこのクランク３３７ａの端
を共通のピボットピン３３７ｂに結合するコンロッド３
３７ｃから成る。トルクモータ３３７ｂは、ベースフレ
ームＢＰに取付け、且つその駆動軸を並進に抗して固定
して反力がベースフレームＢＰに伝えられるようにす
る。

【００５４】図９および図１０のドリフト作動システム
は、３自由度の平衡フレームを制御するためには三つの
駆動装置だけで十分であるが、追加のモータにより図６
の構成と同じ利益をもたらすので、限定的なものであ
る。

【００５５】平衡フレーム２の位置および方向は、モー
タ３３７ｂの駆動軸に設けた回転エンコーダによって測
定してもよい、クランク角から決めることができる。こ
のサーボ制御システムでは、二つの座標変換：一つは、
クランク３３７ａの角度位置の情報を平衡質量２の位置
のＸ、Ｙ、Ｒｚ座標に変換するため；およびもう一つは
制御装置３２によって決めた力を駆動モータ３３７ｂ用
のトルクに変換するために設ける。

【００５６】上記のように、上に説明したドリフト制御
装置は、直線または回転駆動機構に組込んだ直線または
回転位置センサを含んでもよい。その代りに、独立の位
置測定システム、例えば、グリッドエンコーダまたは２
次元位置感知検出器を使ってもよい。そのようなシステ
ムは、Ｘ、Ｙ、Ｒｚ座標に変換できる多重出力を有する
かも知れず、または平衡フレーム上の２点、好ましくは
対角線的に対向する角のＸＹ位置の独立の測定値を提供
するかも知れない。そのような位置決め機構は、ベース
フレームに対する、または超精密機械で、振動絶縁測定
フレームに対する平衡フレーム２の位置を測定するかも
知れない。

【００５７】例えば、エラー状態の場合に、平衡フレー
ム２が範囲外へドリフトするのを防ぐために、ストロー
ク制限装置をこの平衡フレームとベースフレームの間に
設けてもよい。そのような装置の例を、平衡フレーム２
の下部を通る断面を示す図である図１１に示す。この装
置では、３本のピン４０がベースフレームＢＰの軸受面
４から上方に突出し、この平衡フレーム２の開端スロッ
ト４１と係合する。これらのスロット４１およびピン４
０は、平衡フレーム２の運動をＸ、ＹおよびＲｚで予め
定めた包絡面に制限するような大きさおよび配置とす
る。これらのピン４０は、衝突の場合に、この平衡フレ
ーム２への衝撃を緩和するために弾性的またはばねが掛
けてあってもよい。このストローク制限装置は、平衡フ
レーム２から突出するピンがベースフレームＢＰのスロ
ットと係合するような、運動学的に逆の構成としてもよ
い。

【００５８】もし、種々のアクチュエータの駆動力は勿
論、この位置決め装置および平衡フレーム２の質量中心
が同じＸＹ平面内にあるように配置することが可能でな
ければ、このオフセットで作用する駆動力は、傾動モー
メントＴｘ、Ｔｙ、即ち、この平衡フレーム２および位
置決め装置をＸおよびＹ軸の周りに回転させるモーメン
トを生ずるだろう。もし、平衡フレーム２を比較的高剛
性でＺ、ＲｘおよびＲｙ方向に支持するならば、傾動モ
ーメントＴｘ、Ｔｙは、ベースフレームＢＰに伝えら
れ、そこに振動を生ずるだろう。また、粗位置決めは、
通常Ｘ、ＹおよびＲｚ方向に行うだけであるが、可動物
体用基板テーブルＷＴに含まれる微細位置決めアクチュ
エータは、普通６自由度全てに位置決めすることができ
る。他の自由度は勿論、この微細位置決めシステムの運
動からの反力も、もしベースフレームＢＰに伝えられる
と、振動を起すことがある。

【００５９】従って、平衡フレーム２を軸受３に含まれ
る低剛性支持体でＺ、ＲｘおよびＲｙ方向に支持する。
そのような支持体は、低剛性無摩擦軸受または無摩擦軸
受と組合わせた弾性若しくはガスばねでもよい。大間隙
空気軸受も使うことができる。Ｘ、ＹおよびＲｚ方向の
ドリフトを制御するために受動的部品を使うとき同様、
これらのばね定数は、この平衡フレーム質量−ばねシス
テムの固有振動数がこの位置決め装置の運動の最低基本
振動数より実質的に、例えば、５ないし１０倍、低いよ
うに選択する。もし、ウエハテーブルＷＴを平衡フレー
ム上ではなくベースフレーム上に案内面４によってＺ、
Ｒｘ、Ｒｙに支持するならば、案内面４を提供するベー
スフレーム部材をＺ、ＲｘおよびＲｙ用の第２平衡フレ
ームとして扱い、説明したように受動的に支持すること
ができる。

【００６０】

【実施例２】以下に説明することを除いて、第１実施例
と同じでもよい、この発明の第２実施例の、基板テーブ
ルＷＴを含む、基板ステージを図１２に示す。この第２
実施例では、平衡質量４０６が開放箱の形を採り、平坦
な内部ベース４０７がウエハテーブルＷＴ用案内面を形
成し、直立側壁４０８が平衡質量４０６の質量中心を上
げる役に立つ。この基板テーブルＷＴは、この基板Ｗ用
に６自由度で動作する微細位置決め機構４１７を含み、
実質的に無摩擦軸受を形成する所謂空気足がこの基板テ
ーブルＷＴを案内面４０７上を動けるようにする。

【００６１】この基板テーブルＷＴの運動は、粗位置決
め機構によって行われる。これは、Ｘビーム４１５を含
み、それに対して基板テーブルＷＴが、このＸビーム、
従って基板テーブルＷＴをＹ方向に駆動するためのＹ方
向リニアモータの並進器を含むスライダ４１１を両端に
有するＸ駆動装置（図示せず）によって、およびこのＸ
ビームの対向する端にＲｚで異なる力を加えることによ
って駆動される。これらのＹ方向リニアモータのステー
タ４０９が平衡質量４０６の肩に設けてある。この基板
テーブルの運動からのＹ方向およびＲ反力は、この様に
して直接平衡質量４０６に加えられる。Ｘ方向反力は、
スライダ４１１と平衡質量４０６の側壁４０８の間の軸
受を介して平衡質量４０６へ伝えられる。

【００６２】基板テーブルＷＴが平衡質量４０６のベー
ス４０７上を案内されるので、微細位置決め機構４１７
による基板ＷＴの対応する運動からのＺ、Ｒｙ、Ｒｘ反
力も直接平衡質量４０６へ伝えられる。ＸおよびＹ駆動
装置によって加えられる力線は勿論、基板テーブルＷＴ
および平衡質量４０６の質量中心の不完全な調整から生
ずる傾斜運動Ｔｘ、Ｔｙも空気ポット４１９およびＹリ
ニアモータの剛性を介して平衡質量４０６へ伝えられ
る。

【００６３】平衡質量４０６が６自由度全てでこれらの
反力を吸収できるようにするためには、それが６自由度
全てに自由に動けねばならない。これは、それをベース
フレームＢＰから、Ｚ方向に低剛性を有する複数の支持
体４０３、および平衡質量４０６の下面で受けられる実
質的に無摩擦の軸受４０５によって支持することによっ
て達成する。この平衡質量４０６の下面は、平坦である
か、または平衡質量４０６の運動の最大期待若しくは許
容範囲に対応するに十分な大きさの平坦領域を有する。
平衡質量４０６は、基板テーブルＷＴより遙かに、例え
ば、５ないし１０倍、重いので、平衡質量４０６の運動
範囲は、基板テーブルＷＴの運動範囲より遙かに小さい
だろう。

【００６４】

【実施例３】図１３は、上に説明した第１または第２実
施例と同じでもよい、この発明の第３実施例の、基板テ
ーブルＷＴを含む、基板ステージを描く。

【００６５】この第３実施例では、平衡質量を二つの部
分５０６、５０７に分割する。この第１平衡質量部５０
６は、基板テーブルＷＴを囲む矩形フレームを含む。こ
の第１平衡質量部５０６の対向する側面は、その上にＹ
方向リニアモータのステータ、例えば、磁石軌道が取付
けてある。このＹ方向リニアモータの並進器、例えば、
コイルがＸビーム５１５の両端でスライダ５１１に取付
けてある。このＸビームは、Ｘリニアモータのステータ
を含み、この並進器が基板テーブルＷＴに取付けてあ
る。このＸリニアモータと共に粗位置決め機構を形成す
る、ＹリニアモータからのＹおよびＲｚ反力は、直接第
１平衡質量部５０６へ伝えられ、Ｘ反力は、スラスト軸
受（図示せず）を介して伝えられる。このＸおよびＹ反
力を吸収するために、第１平衡質量部５０６を実質的に
無摩擦の軸受５０５、例えば、空気軸受によって支持
し、それがＸ、ＹおよびＲｚに動くようにする。

【００６６】第２平衡質量部５０７は、板の形を採り、
基板テーブルＷＴの下に配置してある。その上面５０８
は、平坦で案内面を形成し、その上を基板テーブルＷＴ
が空気足で受けられる。この様にして、微細位置決め機
構５１７によるウエハＷの運動からのＺ、ＲｘおよびＲ
ｙの反力は、この第２平衡質量部５０７へ伝えられ、こ
の第２平衡質量部５０７は、Ｚ方向に低剛性を有する複
数の支持体５０３によってベースフレームＢＰから支持
してある。これらの支持体は、例えば、機械的またはガ
スのばねでもよい。

【００６７】

【実施例４】この発明の第４実施例は、真空で使うため
の、第２実施例の修正形である。基板テーブルＷＴを含
む、この基板ステージを図１４に示す。第２実施例同
様、平衡質量６０６が開放箱の形を採る。この実施例で
は、この箱のベースが平面モータのステータ６２７、例
えば、磁石アレイを含み、その並進器６３５は、ウエハ
テーブルＷＴに取付けてある。平面モータについての更
なる情報は、米国特許第５，８８６，４３２号で収集で
き、この特許を本発明を説明するうえで参考とする。前
と同様、直立壁６２５が平衡質量６０６の質量中心を基
板テーブルＷＴのそれと同じ水平面まで高くするのに役
に立つ。この平面モータ６２７、６３５は、この基板テ
ーブルを並進は勿論、空中に浮揚させるように構成して
もよく、または付加的軸受を設けることもできる。この
平面モータのＸ、Ｙおよび事によるとＲｚ並進からの反
力をこの平衡質量６０６に伝える。

【００６８】

【実施例５】この発明の第５実施例は、図１５に示すよ
うに第４実施例の修正形である。第４実施例同様、基板
テーブルＷＴは、平面モータのステータ６２７の平面
（即ち、ＸおよびＹ方向）で動き得る。この粗位置決め
機構（平面モータ）のＸ、ＹおよびＲｚ運動からの反力
を直接平衡質量６０６に伝える。微細位置決め機構６１
７のための全ての自由度の反力をこの平面モータの剛性
またはこの基板テーブル用に設けた追加の軸受を介して
衡質量６０６に伝える。この平衡質量は、第２実施例と
同じ方法で軸受６０５および低剛性支持体６０３の上に
取付けてある。

【００６９】上にこの発明の特定の実施例を説明した
が、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよい
ことが判るだろう。この説明は、この発明を制限するこ
とを意図しない。特に、この発明をリソグラフィ装置の
レチクルまたはマスクステージに、および平面での物体
の迅速且つ正確な位置決めが望ましい、あらゆる他の型
式の装置に使ってもよいことが判るだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例によるリソグラフィ投影
装置を描く。

【図２】図１の装置の基板ステージにある、本発明の平
衡質量の平面図である。

【図３】図２に類似する図であるが、基板テーブル用駆
動装置を付加的に示す。

【図４】図２の平衡システムのサーボシステムの線図で
ある。

【図５】この第１実施例の平衡システムの第１変形によ
るドリフト制御装置の平面図である。

【図６】この第１実施例の平衡システムの第２変形によ
るドリフト制御装置の平面図である。

【図７】図６のドリフト制御装置の駆動装置の拡大側面
図である。

【図８】図７の線Ｉ−Ｉによるこの駆動装置の断面図で
ある。

【図９】この第１実施例の平衡システムの第３変形によ
るドリフト制御装置の平面図である。

【図１０】図９のドリフト制御装置の駆動装置の拡大平
面図である。

【図１１】この第１実施例の第４変形の平面図で、スト
ローク制限装置を示す。

【図１２】この発明の第２実施例の基板ステージの断面
図である。

【図１３】この発明の第３実施例の基板ステージの断面
図である。

【図１４】この発明の第４実施例の基板ステージの断面
図である。

【図１５】この発明の第５実施例の基板ステージの断面
図である。

【符号の説明】

２ 平衡質量、フレーム ２ａ フレーム側辺 ２ｂ フレーム側辺 ２ｃ フレーム側辺 ２ｄ フレーム側辺 ３ 軸受手段 ４ 案内面 １０ 平衡位置決めシステム １１ ビーム １２ａ 第２駆動手段 １２ｂ 第３駆動手段 １４ 第１駆動手段 ５０３ 支持体 ５０６ 第１平衡質量部 ５０７ 第２平衡質量部 ５０８ 案内面 ＢＰ ベース板 Ｃ 基板の目標部分 ＩＬ 照明システム ＭＡ パターニング手段 ＭＴ 第１物体テーブル ＰＢ 投影ビーム ＰＬ 投影システム Ｒｚ 第３方向周りの回転 Ｗ 基板 ＷＴ 第２物体テーブル Ｘ 第１方向 Ｙ 第２方向 Ｚ 第３方向

フロントページの続き (72)発明者 ヴィルヘルムス ヤコブス テオドルス ペトルス、ファン デ ヴィエル オランダ国 エイントホーフェン、 ペリ ゴルトラーン 51 Ｆターム(参考） 2F078 CA01 CA08 CB02 CB05 CB09 CB12 CC07 5F046 AA23 BA04 BA05 CC01 CC02 CC19

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リソグラフィ投影装置であって：放射線
   の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための照明システム
   （ＩＬ）；所望のパターンに従ってこの投影ビームをパ
   ターニングすることが出来るパターニング手段（ＭＡ）
   を保持するための第１物体テーブル（ＭＴ）；基板
   （Ｗ）を保持するるための第２物体テーブル（ＷＴ）；
   このパターン化したビームをこの基板の目標部分（Ｃ）
   上に結像するための投影システム（ＰＬ）；および上記
   物体テーブルの少なくとも一つを３を超える自由度で位
   置決めできる平衡位置決めシステム（１０）；を含み、
   この位置決めシステムが：少なくとも一つの平衡質量
   （２）；上記平衡質量を可動に支持するための軸受手段
   （３）；上記物体テーブルを第１ないし第３自由度で位
   置決めするための粗位置決め手段で、上記３自由度が第
   １および第２方向（Ｘ、Ｙ）の並進並びに第３方向
   （Ｚ）周りの回転（Ｒｚ）であり、上記第１、第２およ
   び第３方向が実質的に相互に直交する手段；および上記
   物体テーブルを上記第１、第２および第３と実質的に直
   交する少なくとも第４自由度（Ｚ）で位置決めするため
   の微細位置決め手段で、上記粗および微細位置決め手段
   は、上記粗および微細位置決め手段からの反力を上記平
   衡質量へ伝えるように配置してある手段を含み：上記平
   衡質量を上記軸受手段によって少なくとも上記第４自由
   度で実質的に自由に動けるように支持することを特徴と
   する投影装置。
2. 【請求項２】 請求項１による装置であって、更に、上
   記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）に平行に拡がる案内面
   を有するベース板（ＢＰ）を含み、上記軸受手段は、上
   記案内面に載り且つ上記第３方向に低剛性を有する支持
   体によって上記平衡質量（２）に結合された、複数の実
   質的に無摩擦の軸受（３）を含む装置。
3. 【請求項３】 請求項２による装置に於いて、上記軸受
   （３）を、空気静圧軸受、液静圧軸受および磁気軸受を
   含むグループから選択した装置。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３による装置に於
   いて、上記支持体を、弾性ばねおよびガスばねを含むグ
   ループから選択した装置。
5. 【請求項５】 請求項１による装置であって、更に、上
   記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）に平行に拡がる案内面
   （４）を有するベース板（ＢＰ）を含み、上記軸受手段
   が上記案内面上に複数の低剛性の実質的無摩擦軸受
   （３）を含むを装置。
6. 【請求項６】 請求項２または請求項５による装置に於
   いて、上記平衡質量は、その側辺（２ａ、２ｂ、２ｃ、
   ２ｄ）が上記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）と一般的に
   平行な全体として矩形のフレーム（２）を含む装置。
7. 【請求項７】 請求項６による装置に於いて、上記全体
   として矩形のフレーム（２）が中央開口を有し、上記物
   体テーブル（ＷＴ）が少なくとも部分的に上記中央開口
   内に配置してある装置。
8. 【請求項８】 請求項７による装置に於いて、上記物体
   テーブル（ＷＴ）が上記案内面上（４）に上記物体テー
   ブルを支持するための低剛性軸受を有する装置。
9. 【請求項９】 請求項１による装置に於いて、上記平衡
   質量（２）が上記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）に平行
   に拡がる案内面を有し、上記装置が、更に、上記案内面
   に載る実質的に無摩擦の軸受（３）を有するベース（Ｂ
   Ｐ）を含み、上記軸受を上記ベースから上記第３方向
   （Ｚ）に低剛性を有する支持体によって支持してある装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項９による装置に於いて、上記平
    衡質量（２）が上記案内面と実質的に平行な更なる案内
    面を有し、上記物体テーブル（ＷＴ）が上記更なる案内
    面に載る実質的に無摩擦の軸受を備える装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０による装置に於いて、上記
    粗位置決め手段（１０）が上記第１方向（Ｘ）に一般的
    に平行に伸びるビーム（１１）、および上記物体テーブ
    ル（ＷＴ）を上記ビームに関して上記第１方向に駆動す
    るための第１駆動手段（１４）、並びに上記ビームを上
    記平衡質量（２）に関して上記第２方向（Ｙ）に駆動す
    るために上記ビームのそれぞれの端に結合された第２お
    よび第３駆動手段（１２ａ、１２ｂ）を含む装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０による装置に於いて、上記
    粗位置決め手段（１０）が、上記平衡質量（２）の更な
    る案内面に取付けたステータおよび上記物体テーブルに
    取付けた並進器を有する平面電気モータを含む装置。
13. 【請求項１３】 請求項１による装置に於いて、上記平
    衡質量が第１および第２平衡質量部（５０６、５０７）
    を含み、上記第１平衡質量部（５０６）が上記第１ない
    し第３自由度（Ｘ、Ｙ、Ｒｚ）で動き得て、および上記
    第２平衡質量部（５０７）が上記第４自由度（Ｚ）で動
    き得る装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３による装置に於いて：上記
    装置がベース（ＢＰ）を含み；上記第１平衡質量部（５
    ０６）が上記物体テーブル（ＷＴ）を囲む全体として矩
    形のフレームを含み、上記第１平衡質量部が上記ベース
    から実質的に無摩擦の軸受（５０５）によって支持され
    および上記粗位置決め手段が上記第１平衡質量部と上記
    物体テーブルの間に作用し；並びに上記第２平衡質量部
    （５０７）が上記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）に実質
    的に平行に拡がる案内面（５０８）を有し且つ上記第３
    方向（Ｚ）に低剛性を有する支持体（５０３）によって
    上記ベースから支持され、上記物体テーブルが実質的に
    無摩擦の軸受によって上記案内面上に支持されている装
    置。
15. 【請求項１５】 リソグラフィ投影装置であって：放射
    線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための照明システム
    （ＩＬ）；所望のパターンに従ってこの投影ビームをパ
    ターニングすることが出来るパターニング手段（ＭＡ）
    を保持するための第１物体テーブル（ＭＴ）；基板
    （Ｗ）を保持するるための第２物体テーブル（ＷＴ）；
    このパターン化したビームをこの基板の目標部分（Ｃ）
    上に結像するための投影システム（ＰＬ）；および上記
    物体テーブルの少なくとも一つを少なくとも３自由度
    （Ｘ、Ｙ、Ｒｚ）で位置決めできる平衡位置決めシステ
    ム（１０）；を含み、この位置決めシステムが：少なく
    とも一つの平衡質量（２）；上記平衡質量を上記３自由
    度で実質的に自由に動けるように支持するための軸受手
    段（３）；および上記物体テーブルを上記３自由度で配
    置するために上記物体テーブルと上記平衡質量の間に直
    接作用するための駆動手段を含む装置において、 上記平衡質量が、上記第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）と
    ほぼ平行な側辺（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、および中
    に上記物体テーブルが少なくとも部分的に配置してある
    中央開口を有する、全体として矩形のフレーム（２）を
    含むことを特徴とする投影装置。
16. 【請求項１６】 リソグラフィ投影装置であって：放射
    線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための照明システム
    （ＩＬ）；所望のパターンに従ってこの投影ビームをパ
    ターニングすることが出来るパターニング手段（ＭＡ）
    を保持するための第１物体テーブル（ＭＴ）；基板
    （Ｗ）を保持するるための第２物体テーブル（ＷＴ）；
    このパターン化したビームをこの基板の目標部分（Ｃ）
    上に結像するための投影システム（ＰＬ）；および上記
    物体テーブルの少なくとも一つを少なくとも２自由度
    （Ｘ、Ｙ）で位置決めできる平衡位置決めシステム（１
    ０）；を含み、この位置決めシステムが：少なくとも一
    つの平衡質量（２）；上記平衡質量を可動に支持するた
    めの軸受手段（３）；並びに上記物体テーブルを少なく
    とも第１および第２自由度で位置決めするための位置決
    め手段で、上記第１および第２自由度が実質的に直交す
    る第１および第２方向（Ｘ、Ｙ）の並進であり、上記位
    置決め手段が粗および微細位置決め手段を含み、および
    上記位置決め手段からの反力を上記平衡質量へ伝えるよ
    うに配置してある手段を含む装置において：上記粗位置
    決め手段が、上記物体テーブルに取付けた並進器および
    上記第１および第２方向に平行に伸び且つ上記平衡質量
    に取付けたステータを有する平面電気モータを含むこと
    を特徴とする投影装置。
17. 【請求項１７】 二つ以上の第１物体テーブル（ＭＴ）
    および／または二つ以上の第２物体テーブル（ＷＴ）を
    有する、請求項１ないし請求項１６の何れか一つによる
    装置に於いて、複数の物体テーブルを位置決めするため
    の駆動力への反力を共通の平衡質量（２）へ向ける装
    置。
18. 【請求項１８】 放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給す
    るための照明システム（ＩＬ）；所望のパターンに従っ
    てこの投影ビームをパターニングすることが出来るパタ
    ーニング手段（ＭＡ）を保持するための第１物体テーブ
    ル（ＭＴ）；基板（Ｗ）を保持するるための第２物体テ
    ーブル（ＷＴ）；およびこのパターン化したビームをこ
    の基板の目標部分（Ｃ）上に結像するための投影システ
    ム（ＰＬ）；を含むリソグラフィ投影装置を使うデバイ
    スの製造方法であって：放射線感応層を備える基板
    （Ｗ）を上記第２物体テーブルに設ける工程；照明シス
    テムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；この
    投影ビームにその断面にパターンを与えるためにこのパ
    ターニング手段を使う工程；放射線のこのパターン化し
    たビームを上記基板の目標部分上に投影する工程を含む
    方法にして：上記投影工程中またはその前に、上記物体
    テーブルの少なくとも一つを粗位置決め手段によって第
    １ないし第３自由度（Ｘ、Ｙ、Ｒｚ）で、および微細位
    置決め手段によって少なくとも第４自由度（Ｚ）で動か
    し、そのような運動中、上記第１ないし第３自由度での
    反力を平衡質量（２）に加える方法において；上記第４
    自由度での反力を上記平衡質量へ伝える、更なる工程を
    有することを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８の方法によって製造したデ
    バイス。