JP2002217082A

JP2002217082A - ステージ装置及び露光装置

Info

Publication number: JP2002217082A
Application number: JP2001005667A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Horikawa; 浩人堀川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】気体軸受によって作用される気体に起因する
ステージの変形を抑えることができるステージ装置、及
びこのステージ装置を備えて精度良い露光処理を行うこ
とができる露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】レチクルステージ２は、レチクル微動ス
テージ１８と、レチクル微動ステージ１８の下面１８ａ
に対向する上面１６ａを有するレチクル粗動ステージ１
６と、下面１８ａの複数の位置に設けられ、上面１６ａ
に対して気体を吹き出す吹出部６２をそれぞれ備えた複
数のエアベアリング６０と、複数のエアベアリング６０
どうしの間に設けられ、下面１８ａと上面１６ａとの間
の空間の気体を排気するバキューム部６６とを備えてい
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、気体軸受を備えた
ステージ装置、及びこのステージ装置に保持されたマス
クと基板とを用いてマスクのパターンを基板に露光する
露光装置に関し、特に液晶表示素子や半導体素子等のデ
バイスを製造する際に、リソグラフィ工程で用いて好適
なステージ装置及び露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイスの製造工程の
１つであ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」と称する）に形成された回
路パターンをレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又
はガラスプレート等の基板上に転写する種々の露光装置
が用いられている。例えば、半導体デバイス用の露光装
置としては、近年における集積回路の高集積化に伴うパ
ターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化に応じ
て、レチクルのパターンを投影光学系を用いてウエハ上
に縮小転写する縮小投影露光装置が主として用いられて
いる。

【０００３】この縮小投影露光装置としては、レチクル
のパターンをウエハ上の複数のショット領域（露光領
域）に順次転写するステップ・アンド・リピート方式の
静止露光型の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）
や、このステッパを改良したもので、特開平８−１６６
０４３号公報等に開示されるようなレチクルとウエハと
を一次元方向に同期移動してレチクルパターンをウエハ
上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキ
ャン方式の走査露光型の露光装置（いわゆるスキャニン
グ・ステッパ）が知られている。

【０００４】このようなステッパやスキャニング・ステ
ッパでは、例えばウエハを所定の露光位置に移動させる
手段として、直交するＸ軸及びＹ軸に平行な方向に移動
可能なＸ軸ステージ及びＹ軸ステージからなるウエハス
テージが用いられており、特に高速及び高精度の位置決
めを実現するためのウエハステージとして、非接触ベア
リングである気体軸受（エアベアリング）を用いた静圧
空気案内式のステージ装置が用いられている。同様に、
レチクルを吸着保持するレチクルステージ側でも気体軸
受を用いたステージ装置が用いられている。このような
ステージ装置に使用される気体軸受は、可動部と固定部
との間に一定の静圧を保持することで、可動部と固定部
との間に一定の隙間を保つように工夫したものであり、
これによって可動部を高速且つ円滑に移動できるように
なっている。

【０００５】このようなステージ装置の従来例として、
図８に示すようなものがある。図８はレチクルを保持す
るレチクルステージを示す図であって、図８（ａ）は斜
視図、図８（ｂ）はステージ本体８１を裏側（−Ｚ側）
から見た図である。この図に示すように、レチクルステ
ージは、可動部としてのステージ本体８１と、ステージ
本体８１の下面（軸受面）８２に対向する面（案内面）
８３を有する固定部としてのベース８４と、ステージ本
体８１の軸受面８２の複数位置（４箇所）に設けられた
気体軸受８５とを有している。気体軸受８５のそれぞれ
は、ベース８４の案内面８３に対して気体（エア）を吹
き出す吹出部８６と、この吹出部８６の周囲を囲むよう
に設けられ、気体を吸引する吸引部８７とを備えてお
り、吹出部８６からの気体の吹き出しによる反発力と吸
引部８７による吸引力との釣り合いにより、軸受面８２
と案内面８３との間に一定の隙間を保持するようになっ
ている。そして、ステージ本体８１は、気体軸受８５に
よりベース８４に対して浮上した状態で、不図示の駆動
装置（リニアモータ等）によって移動するようになって
いる。なお、気体軸受に吸引部を設けない場合もあり、
この場合は、吹出部からの気体の吹き出しによる反発力
と重力との釣り合いによって、軸受面と案内面との間に
一定の隙間を保持するようになっている。

【０００６】ところで、ステージ装置（ステージ本体）
においては、移動速度向上や振動低減の観点から軽量化
が求められているとともに、露光精度向上の観点から高
剛性化が求められている。したがって、ステージ本体を
構成する材料としては金属材料（ステンレス鋼等）に代
わって、低比重・高剛性なアルミナセラミックス材料が
用いられるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステー
ジ本体にアルミナセラミックス材料を用いた場合、軽量
化・高剛性化を実現できるため有効である一方、アルミ
ナセラミックス材料の熱膨張係数は例えば７ｐｐｍ程度
と高く、ステージ駆動装置としての各種アクチュエータ
等から発する熱によってステージ本体が膨張し、近年の
パターンの最小線幅（デバイスルール）の微細化の要求
を十分に満足できるような精度良い露光処理を行えない
といった問題が生じるようになってきている。そこで、
最近では、セラミックスの中でも熱膨張率が殆ど無いコ
ージェライト系の材料が用いられるようになってきた。

【０００８】しかしながら、コージェライト系は剛性が
低いため、気体軸受の吹出部からの気体の吹き出しによ
る力や吸引部による吸引力に起因してステージ本体が変
形してしまうといった問題が生じる。この場合、図８
（ａ）の破線８１’で示すように、ステージ本体８１
は、長手方向中央部が＋Ｚ方向に盛り上がるように変形
する場合が多い。これは、吹出部８６から吹き出した気
体がステージ本体８１の長手方向中央部に集まることが
一因である。ステージ本体８１が変形すると、このステ
ージ本体８１に保持されるレチクルも歪んでしまった
り、ステージ本体８１のレチクルに対する吸着保持力の
低下を引き起こしてしまったりして、精度良い露光処理
が行えなくなる。

【０００９】特に、レチクルステージにおいては、図８
に示すように、レチクルに形成されたパターン像が通過
可能なように中央部に開口８８が形成されているため剛
性はますます低下し、破線８１’で示したような変形が
顕著となる。

【００１０】さらに、ステージ本体８１にはこのステー
ジ本体８１の位置計測の際に用いられる移動鏡８９が一
体で形成されているが、ステージ本体８１の変形に伴っ
て移動鏡８９も中央部が＋Ｚ方向に盛り上がるように変
形してしまい、この移動鏡８９の端部がベース８４に当
たってしまってステージ本体８１の移動を妨げるといっ
た問題も生じる。

【００１１】一方、ウエハステージを構成する材料にも
コージェライト系が用いられているため、レチクルステ
ージと同様、気体軸受の吹出部からの気体の吹き出しに
よる力、あるいは吸引部による吸引力に起因してステー
ジ本体が変形してしまうといった問題が生じている。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、気体軸受を用いた場合に、この気体軸受によ
って作用される気体に起因するステージの変形を抑える
ことができるステージ装置、及びこのステージ装置を備
えて精度良い露光処理を行うことができる露光装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図６に対応付けし
た以下の構成を採用している。本発明のステージ装置
（２、４、５、７）は、第１面（１８ａ）を有する第１
部材（１８）と、第１面（１８ａ）に対向する第２面
（１６ａ）を有する第２部材（１６）と、第１面（１８
ａ）の複数の位置に設けられ、第２面（１６ａ）に対し
て気体を吹き出す気体吹出部（６２）をそれぞれ備えた
複数の気体軸受（６０）とを有するステージ装置におい
て、複数の気体軸受（６０）どうしの間に、第１面（１
８ａ）と第２面（１６ａ）との間の空間の気体を排気す
る排気部（６６、７０）を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、複数の気体軸受（６０）
どうしの間に、第１面（１８ａ）と第２面（１６ａ）と
の間の空間の気体を排気する排気部（６６、７０）を備
えたことにより、気体軸受（６０）どうしの間に集まる
気体吹出部（６２）からの余分な気体を排気することが
できる。したがって、この気体軸受（６０）によって作
用される気体に起因する第１部材（１８）の変形を抑え
ることができる。

【００１５】本発明の露光装置（１）は、マスクステー
ジ（２）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ス
テージ（５）に保持された基板（Ｗ）に露光する露光装
置において、マスクステージ（２）と基板ステージ
（５）との少なくとも一方には、請求項１〜請求項７の
いずれか一項に記載されたステージ装置（２、４、５、
７）が用いられていることを特徴とする。

【００１６】本発明によれば、気体軸受（６０）によっ
て作用される気体に起因するステージ装置の変形を抑え
た状態で露光処理を行うことができるので、精度良い露
光処理を実現することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のステージ装置及び
露光装置の一実施形態について図１〜図４を参照しなが
ら説明する。図１は露光装置の全体概略構成図であり、
図２は露光装置を構成するレチクルステージ（ステージ
装置）の外観斜視図である。また、図３はレチクルステ
ージの要部拡大図であって、図３（ａ）は斜視図であ
り、図３（ｂ）はレチクル微動ステージ（ステージ本
体）を裏側（−Ｚ側）から見た図である。さらに、図４
はレチクルステージの側方断面図であって、図３のＡ−
Ａ矢視断面図である。

【００１８】図１に示す露光装置１は、光源（不図示）
からの露光用照明光によりレチクル（マスク）Ｒ上の矩
形状（あるいは円弧状）の照明領域を均一な照度で照明
する照明光学系ＩＵと、レチクルＲを保持して移動する
レチクルステージ（マスクステージ）２および該レチク
ルステージ２を支持するレチクル定盤３を含むステージ
装置４と、レチクルＲから射出される照明光をウエハ
（基板、感光基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＬと、
試料であるウエハＷを保持して移動するウエハステージ
（基板ステージ）５および該ウエハステージ５を保持す
るウエハ定盤６を含むステージ装置７と、上記ステージ
装置４および投影光学系ＰＬを支持するリアクションフ
レーム８とから概略構成されている。なお、ここで投影
光学系ＰＬの光軸方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交
する方向でレチクルＲとウエハＷの同期移動方向をＹ方
向とし、非同期移動方向をＸ方向とする。また、それぞ
れの軸周りの回転方向をθＺ、θＹ、θＸとする。

【００１９】照明光学系ＩＵは、リアクションフレーム
８の上面に固定された支持コラム９によって支持され
る。なお、露光用照明光としては、例えば超高圧水銀ラ
ンプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）
およびＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の
遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波
長１９３ｎｍ）およびＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）
等の真空紫外光（ＶＵＶ）などが用いられる。

【００２０】リアクションフレーム８は、床面に水平に
載置されたベースプレート１０上に設置されており、そ
の上部側および下部側には、内側に向けて突出する段部
８ａおよび８ｂがそれぞれ形成されている。

【００２１】ステージ装置４のうち、レチクル定盤３
は、各コーナーにおいてリアクションフレーム８の段部
８ａに防振ユニット１１を介してほぼ水平に支持されて
おり（なお、紙面奥側の防振ユニットについては図示せ
ず）、その中央部にはレチクルＲに形成されたパターン
像が通過する開口３ａが形成されている。なお、レチク
ル定盤３の材料として金属やアルミナセラミックスを用
いることができる。防振ユニット１１は、内圧が調整可
能なエアマウント１２とボイスコイルモータ１３とが段
部８ａ上に直列に配置された構成になっている。これら
防振ユニット１１によって、ベースプレート１０および
リアクションフレーム８を介してレチクル定盤３に伝わ
る微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようになって
いる（Ｇは重力加速度）。

【００２２】レチクル定盤３上には、レチクルステージ
２が該レチクル定盤３に沿って２次元的に移動可能に支
持されている。レチクルステージ２の底面には、複数の
エアベアリング（気体軸受）１４が固定されており、こ
れらのエアベアリング１４によってレチクルステージ２
がレチクル定盤３上に数ミクロン程度のクリアランスを
介して浮上支持されている。また、レチクルステージ２
の中央部には、レチクル定盤３の開口３ａと連通し、レ
チクルＲのパターン像が通過する開口２ａが形成されて
いる。

【００２３】開口２ａ、３ａを通過したレチクルＲのパ
ターン像は投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬ
として、ここでは物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエ
ハＷ）側との両方がテレセントリックで円形の投影視野
を有し、石英や蛍石を光学硝材とした屈折光学素子（レ
ンズ素子）からなる１／４（または１／５）縮小倍率の
屈折光学系が使用されている。このため、レチクルＲに
照明光が照射されると、レチクルＲ上の回路パターンの
うち、照明光で照明された部分からの結像光束が投影光
学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投
影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に
制限されて結像される。これにより、投影された回路パ
ターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置
されたウエハＷ上の複数のショット領域のうち、１つの
ショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。

【００２４】投影光学系ＰＬの鏡筒部の外周には、該鏡
筒部に一体化されたフランジ２３が設けられている。そ
して、投影光学系ＰＬは、リアクションフレーム８の段
部８ｂに防振ユニット２４を介してほぼ水平に支持され
た鋳物等で構成された鏡筒定盤２５に、光軸方向をＺ方
向として上方から挿入されるとともに、フランジ２３が
係合している。なお、鏡筒定盤２５として、高剛性・低
熱膨張のセラミックス材を用いてもよい。

【００２５】フランジ２３の素材としては、低熱膨張の
材質、例えばインバー（Ｉｎｖｅｒ；ニッケル３６％、
マンガン０．２５％、および微量の炭素と他の元素を含
む鉄からなる低膨張の合金）が用いられている。このフ
ランジ２３は、投影光学系ＰＬを鏡筒定盤２５に対して
点と面とＶ溝とを介して３点で支持する、いわゆるキネ
マティック支持マウントを構成している。このようなキ
ネマティック支持構造を採用すると、投影光学系ＰＬの
鏡筒定盤２５に対する組み付けが容易で、しかも組み付
け後の鏡筒定盤２５および投影光学系ＰＬの振動、温度
変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという
利点がある。

【００２６】防振ユニット２４は、鏡筒定盤２５の各コ
ーナーに配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットにつ
いては図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント２６
とボイスコイルモータ２７とが段部８ｂ上に直列に配置
された構成になっている。これら防振ユニット２４によ
って、ベースプレート１０およびリアクションフレーム
８を介して鏡筒定盤２５（ひいては投影光学系ＰＬ）に
伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようにな
っている。

【００２７】ステージ装置７は、ウエハステージ５、こ
のウエハステージ５をＸＹ平面に沿った２次元方向に移
動可能に支持するウエハ定盤６、ウエハステージ５と一
体的に設けられウエハＷを吸着保持する試料台ＳＴ、こ
れらウエハステージ５及び試料台ＳＴを相対移動自在に
支持するＸガイドステージＸＧ、ＸガイドステージＸＧ
と同期移動する同期ステージ装置を主体に構成されてい
る。ウエハステージ５の底面には、非接触ベアリングで
ある複数のエアベアリング（気体軸受）２８が固定され
ており、これらのエアベアリング２８によってウエハス
テージ５がウエハ定盤６上に、例えば数ミクロン程度の
クリアランスを介して浮上支持されている。

【００２８】ウエハ定盤６は、ベースプレート１０の上
方に、防振ユニット２９を介してほぼ水平に支持されて
いる。防振ユニット２９は、ウエハ定盤６の各コーナー
に配置され（なお、紙面奥側の防振ユニットについては
図示せず）、内圧が調整可能なエアマウント３０とボイ
スコイルモータ３１とがベースプレート１０上に並列に
配置された構成になっている。これら防振ユニット２９
によって、ベースプレート１０を介してウエハ定盤６に
伝わる微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるようにな
っている。

【００２９】ＸガイドステージＸＧは、Ｘ方向に沿った
長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユ
ニットからなる可動子３６，３６がそれぞれ設けられて
いる。これらの可動子３６，３６に対応する磁石ユニッ
トを有する固定子３７，３７は、ベースプレート１０に
突設された支持部３２、３２に設けられている。そし
て、これら可動子３６および固定子３７によってムービ
ングコイル型のリニアモータ３３、３３が構成されてお
り、可動子３６が固定子３７との間の電磁気的相互作用
により駆動されることで、ＸガイドステージＸＧはＹ方
向に移動するとともに、リニアモータ３３、３３の駆動
を調整することでθＺ方向に回転移動する。すなわち、
このリニアモータ３３によってＸガイドステージＸＧと
ほぼ一体的にウエハステージ５（および試料台ＳＴ、以
下単にウエハステージ５と称する）がＹ方向およびθＺ
方向に駆動されるようになっている。

【００３０】また、ＸガイドステージＸＧの−Ｘ方向側
には、Ｘトリムモータの可動子３４ａが取り付けられて
いる。Ｘトリムモータの固定子３４ｂはリアクションフ
レーム８に設けられている。このため、ウエハステージ
５をＸ方向に駆動する際の反力は、Ｘトリムモータ３４
およびリアクションフレーム８を介してベースプレート
１０に伝達される。

【００３１】ウエハステージ５は、ＸガイドステージＸ
Ｇとの間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石お
よびアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガ
イドステージＸＧにＸ方向に相対移動自在に非接触で支
持・保持されている。また、ウエハステージ５は、Ｘガ
イドステージＸＧに埋設されたＸリニアモータ３５によ
る電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。なお、
ウエハステージ５の上面には、ウエハホルダ４１を介し
てウエハＷが真空吸着等によって固定される。

【００３２】ステージ装置７には、試料台ＳＴの位置情
報を検出するための試料台検出装置が配設されている。
このうち、試料台検出装置は、試料台ＳＴ上の側縁にＹ
方向に沿って延設されたＸ移動鏡４３と、Ｘ移動鏡４３
に対向配置されたレーザ干渉計（干渉計）４４とを備え
ている。レーザ干渉計４４は、Ｘ移動鏡４３の反射面と
投影光学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡４２とに
向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するととも
に、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｘ移動鏡
４３と参照鏡４２との相対変位を計測することにより、
試料台ＳＴ（ひいてはウエハＷ）のＸ方向の位置を所定
の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアル
タイムに検出する。同様に、図１には図示されていない
が、試料台ＳＴ上の側縁にＸ方向に沿って延設されたＹ
移動鏡と、このＹ移動鏡に対してＸ方向に間隔をあけて
対向配置されたＹレーザ干渉計（干渉計）とが設けられ
ており、Ｙレーザ干渉計は、Ｙ移動鏡の反射面と投影光
学系ＰＬの鏡筒下端に固定された参照鏡（不図示）とに
向けてそれぞれレーザ光（検知光）を照射するととも
に、その反射光と入射光との干渉に基づいて、Ｙ移動鏡
と参照鏡との相対変位を計測することにより、試料台Ｓ
Ｔ（ひいてはウエハＷ）のＹ方向の位置、およびθＺ方
向（相対移動方向と直交する軸線回り）の位置（Ｚ軸回
りの回転）を所定の分解能、例えば０．５〜１ｎｍ程度
の分解能でリアルタイムに検出する。

【００３３】さらに、投影光学系ＰＬのフランジ２３に
は、異なる３カ所に３つのレーザ干渉計４５が固定され
ている（ただし、図１においてはこれらのレーザ干渉計
のうち１つが代表的に示されている）。各レーザ干渉計
４５に対向する鏡筒定盤２５の部分には、開口２５ａが
それぞれ形成されており、これらの開口２５ａを介して
各レーザ干渉計４５からＺ方向のレーザビーム（測長ビ
ーム）がウエハ定盤６に向けて照射される。ウエハ定盤
６の上面の各測長ビームの対向位置には、反射面がそれ
ぞれ形成されている。このため、上記３つのレーザ干渉
計４５によってウエハ定盤６の異なる３点のＺ位置がフ
ランジ２３を基準としてそれぞれ計測される（ただし、
図１においては、ウエハステージ５上のウエハＷの中央
のショット領域が投影光学系ＰＬの光軸の直下にある状
態が示されているため、測長ビームがウエハステージ５
で遮られた状態になっている）。なお、試料台ＳＴの上
面に反射面を形成して、この反射面上の異なる３点のＺ
方向位置を投影光学系ＰＬまたはフランジ２３を基準と
して計測する干渉計を設けてもよい。

【００３４】次に、図２〜図４を参照しながらレチクル
ステージ２について詳述する。図２、図３、図４に示す
ように、レチクルステージ２は、レチクル粗動ステージ
（第２部材）１６と、このレチクル粗動ステージ１６上
に設けられたレチクル微動ステージ（第１部材）１８と
を備えている（なお、図１では、これらを１つのステー
ジとして図示している）。そして、レチクル粗動ステー
ジ１６の上面（案内面、第２面）１６ａと対向する面で
あるレチクル微動ステージ１８の下面（軸受面、第１
面）１８ａには複数のエアベアリング（気体軸受）６０
が設けられている。

【００３５】レチクルＲは、レチクル微動ステージ１８
に設けられたバキュームチャック（不図示）を介してこ
のレチクル微動ステージ１８に吸着保持されるようにな
っている。そして、前述したように、レチクル微動ステ
ージ１８の中央部には開口２ａが形成されており、レチ
クルのパターン像を通過可能としている。同様に、レチ
クル粗動ステージ１６の中央部にも開口２ａが形成され
ている。

【００３６】図２に示すように、レチクル粗動ステージ
１６には一対のＹリニアモータ（ステージ駆動装置）１
５，１５が接続されており、レチクル粗動ステージ１６
はレチクル定盤３上をこれらＹリニアモータ１５、１５
によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるように
なっている。各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤３
上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング（気
体軸受）１９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固
定子２０と、この固定子２０に対応して設けられ、連結
部材２２を介してレチクル粗動ステージ１６に固定され
た可動子２１とから構成されている。このため、運動量
保存の法則により、レチクル粗動ステージ１６の＋Ｙ方
向の移動に応じて、固定子２０は−Ｙ方向に移動する。
この固定子２０の移動によりレチクル粗動ステージ１６
の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化
を防ぐことができる。

【００３７】また、固定子２０は、レチクル定盤３上に
代えて、リアクションフレーム８に設けてもよい。固定
子２０をリアクションフレーム８に設ける場合には、エ
アベアリング１９を省略し、固定子２０をリアクション
フレーム８に固定して、レチクル粗動ステージ１６の移
動により固定子２０に作用する反力をリアクションフレ
ーム８を介して床に逃がしてもよい。

【００３８】レチクル粗動ステージ１６は、レチクル定
盤３の中央部に形成された上部突出部３ｂの上面に固定
されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド５１、５１によっ
てＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチ
クル粗動ステージ１６は、これらＹガイド５１、５１に
対して不図示のエアベアリング（気体軸受）によって非
接触で支持されている。レチクル粗動ステージ１６及び
Ｙガイド５１，５１は、例えば金属やアルミナセラミッ
クスによって構成されている。

【００３９】図３、図４に示すように、レチクル微動ス
テージ（第１部材）１８の下面（第１面）１８ａの複数
の位置には、複数のエアベアリング（気体軸受）６０が
それぞれ設けられている。本実施形態においては、エア
ベアリング６０は下面１８ａの４箇所に設けられてい
る。

【００４０】このエアベアリング６０のそれぞれは、レ
チクル粗動ステージ（第２部材）１６の上面（第２面）
１６ａに対して気体（エア）を吹き出す吹出部６２と、
この吹出部６２の周囲を囲むように設けられた軸受吸引
部（第２排気部）６４とを備えている。吹出部６２のそ
れぞれは細孔を有しており、図４に示すように、圧搾気
体を供給可能な気体供給装置６３に供給通路６３ａを介
してそれぞれ接続されている。そして、気体供給装置６
３から供給された圧搾気体は供給通路６３ａを通って吹
出部６２の細孔のそれぞれから上面１６ａに向かって吹
き出されるようになっている。

【００４１】一方、軸受吸引部６４のそれぞれは、気体
を吸引可能な気体吸引装置６５に吸引通路６５ａを介し
て接続されている細孔と、この細孔に連続し吹出部６２
を囲むように平面視矩形状に形成された溝部とを有して
いる。そして、気体吸引装置６５を駆動することによっ
て、レチクル微動ステージ１８の下面１８ａとレチクル
粗動ステージ１６の上面１６ａとの間の空間の気体は軸
受吸引部６４のそれぞれから吸引され、吸引通路６５ａ
を通って外部に排気されるようになっている。このと
き、軸受吸引部６４は吹出部６２を囲むように形成され
た溝部を有しているので、下面１８ａと上面１６ａとの
間の所定範囲における空間の気体を一様に吸引（排気）
することができる。

【００４２】供給通路６３ａのそれぞれの途中には、気
体供給装置６３から吹出部６２を通ってレチクル粗動ス
テージ１６の上面１６ａへ向かって吹き出される気体の
単位時間当たりの吹出量（供給量）を調整するためのバ
ルブ６３ｂが設けられている。バルブ６３ｂのそれぞれ
の動作は不図示の制御装置によって制御されるようにな
っており、エアベアリング６０の吹出部６２のそれぞれ
からは所定量の気体が吹き出されるようになっている。
このとき、複数のバルブ６３ｂのそれぞれは独立して調
整可能であり、複数の吹出部６２のそれぞれから吹き出
される気体の吹出量は個別に制御可能となっている。

【００４３】一方、吸引通路６５ａのそれぞれの途中に
は、軸受吸引部６４による単位時間当たりの気体吸引量
（排気量）を調整するためのバルブ６５ｂが設けられて
いる。バルブ６５ｂの動作は前記制御装置によって制御
されるようになっており、エアベアリング６０の軸受吸
引部６４のそれぞれは所定量の気体を吸引するようにな
っている。このとき、複数のバルブ６５ｂのそれぞれは
独立して調整可能であり、複数の軸受吸引部６４による
気体の吸引量は個別に制御可能となっている。

【００４４】そして、エアベアリング６０は、吹出部６
２からの気体の吹き出しによる反発力と軸受吸引部６４
による吸引力との釣り合いにより、レチクル微動ステー
ジ１８の下面１８ａとレチクル粗動ステージ１６の上面
１６ａとの間に一定の隙間を保持するようになってお
り、これら４つのエアベアリング６０によって、レチク
ル微動ステージ１８がレチクル粗動ステージ１６上に数
ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されてい
る。

【００４５】なお、図４において、気体供給装置６３は
１つであり、気体供給装置６３からの気体は途中から分
岐する供給通路６３ａを介して複数の吹出部６２のぞれ
ぞれに供給される構成であるが、複数の吹出部６２のそ
れぞれに対して個別に気体供給装置を設ける構成とする
ことも可能である。この場合、複数の気体供給装置のそ
れぞれの出力を個別に制御することによって、複数の吹
出部６２のそれぞれからの気体吹出量を個別に調整する
ことが可能である。同様に、図４において、複数の軸受
吸引部６４のそれぞれから吸引された気体は途中で集合
する吸引通路６５ａを介して１つの気体吸引装置６５に
吸引される構成であるが、複数の軸受吸引部６４のそれ
ぞれに対して個別に気体吸引装置を設ける構成とするこ
とも可能であり、この場合、複数の気体吸引装置のそれ
ぞれの出力を個別に制御することによって、複数の軸受
吸引部６４のそれぞれによる気体吸引量を個別に調整す
ることが可能である。

【００４６】図３（ｂ）や図４に示すように、レチクル
微動ステージ１８の下面１８ａにおいて、複数のエアベ
アリング６０どうしの間には、レチクル微動ステージ１
８の下面１８ａとレチクル粗動ステージ１６の上面１６
ａとの間の空間の気体を吸引（排気）するバキューム部
（排気部）６６が設けられている。本実施形態において
は、バキューム部６６は２箇所に設けられており、Ｙ方
向に並べられた２つのエアベアリング６０どうしの間に
それぞれ１つずつ設けられている。ここで、レチクル微
動ステージ１８のＹ方向のサイズ（長さ）は、Ｘ方向よ
り大きく形成されており、バキューム部６６はレチクル
微動ステージ１８の下面１８ａの長手方向に設けられた
２つのエアベアリング６０の間に設けられた構成となっ
ている。

【００４７】バキューム部６６のそれぞれは、レチクル
微動ステージ１８の下面１８ａに形成された凹部６８に
設けられている。この凹部６８は、Ｙ方向に延びるよう
に２箇所に設けられている。そして、Ｙ方向に並べられ
た２つのエアベアリング６０は凹部６８に含まれるよう
に配置されており、凹部６８の一部がエアベアリング６
０の軸受吸引部６４の溝部の一部を構成している。

【００４８】バキューム部６６のそれぞれは細孔を有し
ており、図４に示すように、吸引通路（排気通路）６６
ａを介して気体吸引装置（排気装置）６７に接続されて
いる（バキューム部６６及び吸引通路６６ａは２つずつ
あるが、図４では代表して１つが示されている）。バキ
ューム部６６は下面１８ａと上面１６ａとの間の空間の
気体を吸引することによってこの気体を外部に排気す
る。吸引通路６６ａの途中には、バキューム部６６によ
る単位時間当たりの気体吸引量（排気量）を調整するた
めのバルブ６６ｂが設けられている。バルブ６６ｂの動
作は不図示の制御装置によって行われるようになってお
り、バキューム部６６のそれぞれは所定量の気体を吸引
するようになっている。このとき、２つ（複数）のバル
ブ６６ｂのそれぞれは独立して調整可能であり、２つ
（複数）のバキューム部６６による気体の吸引量は個別
に制御可能となっている。

【００４９】ここで、２つ（複数）のバキューム部６６
に接続する気体吸引装置６７を１つとし、２つのバキュ
ーム部６６のそれぞれからの気体を、途中で集合する吸
引通路６６ａを介して気体吸引装置６７で吸引する構成
とすることも可能であるし、２つ（複数）のバキューム
部６６のそれぞれに対して個別に気体吸引装置を設ける
構成とすることも可能である。複数のバキューム部６６
のそれぞれに対して個別に気体吸引装置を設けた場合に
は、気体吸引装置のそれぞれの出力を個別に制御するこ
とによって、複数のバキューム部６６のそれぞれによる
気体吸引量を個別に調整することが可能である。

【００５０】図２、図３（ａ）に示すように、レチクル
微動ステージ１８には一対のＸボイスコイルモータ１７
Ｘと一対のＹボイスコイルモータ１７Ｙとが設けられて
いる。レチクル微動ステージ１８は、エアベアリング６
０によりレチクル粗動ステージ１６（上面１６ａ）に対
して浮上した状態で、前記ボイスコイルモータ（ステー
ジ駆動装置）によってレチクル粗動ステージ１６上にお
いてＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動されるようになってい
る。

【００５１】レチクル微動ステージ１８はセラミックス
によって構成されており、特にコージェライト系のセラ
ミックスによって構成されている。このコージェライト
系材料は、熱膨張率が殆ど無いため、レチクル微動ステ
ージ１８は、ステージ駆動装置としてのアクチュエータ
（ボイスコイルモータ）等から発する熱に起因する膨張
を抑えられている。また、レチクル粗動ステージ１６も
セラミックスによって構成されており、コージェライト
またはＳｉＣからなるセラミックスを用いることができ
る。なお、レチクル粗動ステージ１６をステンレス鋼な
どの金属によって構成してもよい。

【００５２】レチクル微動ステージ１８の−Ｙ方向の端
部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動鏡５２
ａ、５２ｂが設けられており、レチクル微動ステージ１
８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面ミラー
からなるＸ移動鏡５３が設けられている。このとき、レ
チクル微動ステージ１８は、前述したようにＹ方向が長
手方向となっているので、Ｙ軸方向に延びるＸ移動鏡５
３はレチクル微動ステージ１８の長手方向に沿って設け
られた構成となっている。そして、これら移動鏡５２
ａ、５２ｂ、５３に対して測長ビームを照射する３つの
レーザ干渉計（いずれも不図示）が各移動鏡との距離を
計測することにより、レチクルステージ２のＸ、Ｙ、θ
Ｚ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高精度に計測され
る。レーザ干渉計によって計測したレチクルステージ２
（レチクル微動ステージ１８、レチクル粗動ステージ１
６）の位置情報は制御装置に出力され、制御装置はこの
レーザ干渉計の計測結果に基づいて、レチクルステージ
２を所定の位置に移動するようにステージ駆動装置（リ
ニアモータ１５、ボイスコイルモータ１７Ｘ、１７Ｙ）
を駆動する。

【００５３】同様に、ウエハステージ５用リニアモータ
３３、３５の駆動も、不図示の制御装置により統括的に
制御される。

【００５４】ここで、移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３はレ
チクル微動ステージ１８と一体に形成されている。すな
わち、移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３の母材はレチクル微
動ステージ１８と同様、コージェライト系材料によって
構成されており、その表面に対してアルミ蒸着を施し、
研磨することによって移動鏡の鏡面を形成している。

【００５５】次に、以上説明したような構成を有するス
テージ装置（レチクルステージ）を備えた露光装置を用
いて、レチクルステージに保持されたレチクルのパター
ンをウエハステージに保持されたウエハに露光する動作
について説明する。まず、レチクルステージ２にレチク
ルＲを載置するとともに、ウエハステージ５にウエハＷ
を載置する。次いで、レチクルステージ２（レチクル微
動ステージ１８）の位置を移動鏡５２ａ、５２ｂ、５３
及びレーザ干渉計を用いて計測し、レチクルＲの所望の
パターン領域が露光光ＥＬに照明されるように、ステー
ジ駆動装置（リニアモータ１５、ボイスコイルモータ１
７Ｘ、１７Ｙなど）を駆動してレチクルＲを保持したレ
チクルステージ２を移動する。同様に、ウエハＷの所望
のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される
ように、ステージ駆動装置（リニアモータ３３、３５な
ど）を駆動してウエハＷを保持したウエハステージ５を
移動する。

【００５６】レチクルステージ２のうち、レチクル粗動
ステージ１６上においてレチクル微動ステージ１８を移
動する際、エアベアリング６０を用いてレチクル微動ス
テージ１８をレチクル粗動ステージ１６に対して浮上さ
せる。このとき、エアベアリング６０どうしの間に設け
られたバキューム部６６を用いて、レチクル微動ステー
ジ１８の下面１８ａとレチクル粗動ステージ１６の上面
１６ａとの間の空間の気体を吸引しつつ、エアベアリン
グ６０を用いた浮上動作を行う。

【００５７】バキューム部６６によって気体吸引を行う
ことにより、エアベアリング６０の吹出部６２からの気
体の吹き出しによる力や軸受吸引部６４による吸引力に
起因するレチクル微動ステージ１８の変形が矯正され
る。すなわち、上面１６ａと下面１８ａとの間の空間に
おけるエアベアリング６０どうしの間に存在する余分な
気体によって、レチクル微動ステージ１８のうちエアベ
アリング６０どうしの間の部分が＋Ｚ方向に盛り上がる
ように変形するが、この余分な気体がバキューム部６６
によって外部に排気されるため、変形は矯正される。

【００５８】さらに、バキューム部６６による吸引力を
大きくする（単位時間当たりの気体吸引量を多くする）
ことによって、レチクル微動ステージ１８のバキューム
部６６が設けられた位置近傍は、レチクル粗動ステージ
１６に対して吸着するように変形（−Ｚ方向に盛り下が
るように変形）されるので、変形の矯正は確実に行われ
る。

【００５９】このとき、レチクル微動ステージ１８は開
口２ａを有しているため、剛性が低下しており、特に、
長手方向であるＹ軸方向に沿う辺の中央部が＋Ｚ方向に
盛り上がるように変形しやすいが、バキューム部６６は
レチクル微動ステージ１８の長手方向に設けられたエア
ベアリング６０どうしの間に設けられているので、この
変形を確実に安定して矯正することができる。

【００６０】レチクル微動ステージ１８には、Ｙ軸方向
（レチクル微動ステージ１８の長手方向）に延びるよう
に移動鏡５３が一体で形成されており、レチクル微動ス
テージ１８の変形に伴ってこのＸ移動鏡５３も変形する
恐れがあるが、バキューム部６６による吸引動作によっ
てこのＸ移動鏡５３の変形も矯正される。Ｘ移動鏡５３
の変形が矯正されることによって、レチクル微動ステー
ジ１８が移動する際、Ｘ移動鏡８３の端部がレチクル粗
動ステージ１６の上面１６ａに当たってしまって移動を
妨げてしまうといった恐れは回避され、さらに、移動鏡
５３を用いたレチクルステージの位置計測も精度良く行
うことができる。

【００６１】こうして、バキューム部６６を用いてレチ
クルＲを保持しているレチクル微動ステージ１８の変形
を矯正したら、移動鏡及びレーザ干渉計を用いたレチク
ルステージ２（ひいてはレチクルＲ）の位置計測を行っ
てレチクルＲを保持したレチクルステージ２を所定の位
置に移動し、アライメント動作を行う。

【００６２】以上、レチクル微動ステージ１８に保持さ
れているレチクルＲ（レチクルステージ２）側について
説明したが、ウエハＷを保持しているウエハステージ５
に関しても位置計測及びアライメント動作を行う。

【００６３】以上のようにして、レチクルＲを保持した
レチクル微動ステージ（レチクルステージ）１８の変形
矯正を行い、レチクルＲ及びウエハＷを所定の位置に移
動したら、照明光学系ＩＵよりレチクルＲに露光光を照
明し、このレチクルＲに形成されているパターンの像を
投影光学系ＰＬを介してウエハＷに転写する。ここで、
露光処理中においても、バキューム部６６による吸引動
作は維持されている。

【００６４】ところで、バキューム部６６による単位時
間当たりの気体吸引量（すなわち、吸引力）は、レチク
ル微動ステージ１８の形状（変形の度合い）に応じて設
定される。すなわち、精度良い露光処理が行えるよう、
レチクル微動ステージ１８に載置されたレチクルＲがフ
ラットになるように、レチクル微動ステージ１８の形状
が制御される（変形が矯正される）。具体的には、レチ
クル微動ステージ１８の＋Ｚ方向への盛り上がり変形が
大きければ、バキューム部６６による単位時間当たりの
気体吸引量を多く設定し、＋Ｚ方向への盛り上がり変形
が小さければ、バキューム部６６による単位時間当たり
の気体吸引量を少なく設定する。また、レチクル微動ス
テージ１８の変形が許容値以内である（あるいは変形し
ていない）場合には、バキューム部６６による吸引動作
は行わない。

【００６５】バキューム部６６による単位時間当たりの
気体吸引量の設定は、例えば、レチクル微動ステージ１
８の形状（変形量）を形状計測装置（光学式形状センサ
など）によって計測し、この計測結果に基づいて、レチ
クル微動ステージ１８の形状が所望の形状になるよう
に、気体吸引量が設定される。この際、レチクル微動ス
テージ１８の形状計測を行う位置（すなわち形状計測装
置の設置位置）は、例えば、レチクルＲがレチクル微動
ステージ１８に載置されるレチクルロード位置や、露光
処理中においてもステージの形状計測が可能なように、
露光処理位置に設定することができる。あるいは、レチ
クルステージの移動中や露光処理中においても常に形状
計測が可能なように、レチクルステージの移動に伴っ
て、形状計測装置も移動させる構成とすることも可能で
ある。

【００６６】上述したように、形状計測装置を用いて形
状制御を行ういわゆるフィードバック制御を行う際、例
えば、バキューム部６６による気体吸引量を任意に変化
させたときのレチクル微動ステージ１８の形状に関する
データを予め複数求め、この複数のデータ（データテー
ブル）に基づいて、形状計測装置の計測結果と目標値
（目標のステージ形状）とを一致させるようにバキュー
ム部６６による気体吸引量を調整するようにする。

【００６７】すなわち、バキューム部６６による気体吸
引量とレチクル微動ステージ１８の形状（変形量）との
関係は、バキューム部６６の気体吸引量に対するレチク
ル微動ステージ１８の形状（変形量）の実験的な同定結
果に基づいて予め求めることができ、この関係に基づい
て形状制御をすることができる。この際、ステージ微動
ステージ１８の形状、材質、剛性、あるいは保持するレ
チクルＲの大きさ・重さなど各種パラメータも求められ
る。あるいは、上述したようなデータテーブルに基づい
て、バキューム部６６によるの気体吸引量とこれに対す
るレチクル微動ステージ１８の形状（変形量）との関係
を関係式として求め、この関係式に基づいて、形状計測
装置の計測結果からバキューム部６６による気体吸引量
を調整してもよい。この際、バキューム部６６による気
体吸引量とレチクル微動ステージ１８の形状（変形量）
との関係の複数条件におけるデータを求め、このデータ
に対してフィッティングを行うことにより、関係式が求
められる。

【００６８】あるいは、バキューム部６６による単位時
間当たりの気体吸引量の設定として、上述したような、
露光処理に関する動作中に形状計測装置を用いて形状制
御を行ういわゆるフィードバック制御を用いた方法に限
らず、実験によってレチクル微動ステージ１８（ひいて
はレチクルＲ）が所望の形状となるようにバキューム部
６６による最適な気体吸引量を予め求めておき、この求
めた値に基づいて気体吸引量を設定することが可能であ
る。

【００６９】さらには、ステージ微動ステージ１８の形
状、材質、あるいは保持するレチクルＲの大きさ・重さ
になどの各種パラメータを求めておき、バキューム部６
６による最適な気体吸引量を数値計算によって求めるこ
ともできる。

【００７０】以上、レチクル微動ステージ１８の形状制
御について述べたが、レチクル微動ステージ１８に保持
されたレチクルＲの形状を形状計測装置によって計測
し、この計測結果に基づいて、レチクルＲが所望の形状
になるように、気体吸引量を設定する構成とすることも
もちろん可能である。

【００７１】そして、バキューム部６６の気体吸引量の
制御を行う際、エアベアリング６０の吹出部６２からの
気体吹出量や軸受吸引部６４による気体吸引量も同時に
制御される。バキューム部６６の制御とともに、エアベ
アリング６０の制御を行うことにより、レチクル微動ス
テージ１８（レチクルＲ）を目標形状にすることができ
るとともに、エアベアリング６０を用いたレチクル微動
ステージ１８の浮上支持を安定して行うことができる。

【００７２】以上説明したように、複数のエアベアリン
グ６０どうしの間に、レチクル粗動ステージ１６の上面
１６ａとレチクル微動ステージ１８の下面１８ａとの間
の空間の気体を排気するバキューム部６６を備えたこと
により、エアベアリング６０どうしの間に集まる吹出部
６２からの余分な気体を排気することができる。したが
って、このエアベアリング６０によって作用される気体
に起因するレチクル微動ステージ１８やこれに保持され
るレチクルＲ、ひいてはレチクル粗動ステージ１６の変
形を抑えることができる。例えば、コージェライト製の
レチクル微動ステージ１８において、従来では、＋Ｚ方
向への盛り上がり変形量（ステージの端部と中央部との
Ｚ方向での距離）は２〜３μｍ程度だったが、バキュー
ム部６６による吸引動作によって、０．５μｍ以下に抑
えることができた。

【００７３】そして、レチクルステージ（レチクル微動
ステージ）やレチクルＲの変形を抑えた状態で露光処理
を行うことができるので、精度良い露光処理を実現する
ことができる。また、レチクルＲを保持するレチクル微
動ステージ１８の変形が抑えられたことによって、レチ
クル微動ステージ１８によるレチクルＲに対する吸着保
持も安定するので、安定した露光処理を行うことができ
る。

【００７４】ところで、本実施形態においては、バキュ
ーム部６６はレチクル微動ステージ１８の下面１８ａに
形成された凹部６８に設けられている。凹部６８にバキ
ューム部６６を設けたことにより、仮に、バキューム部
６６による気体吸引量が所定値を越えてしまって、レチ
クル微動ステージ１８が−Ｚ方向に盛り下がるように大
きく変形してしまった場合などにおいても、レチクル微
動ステージ１８の下面１８ａとレチクル粗動ステージ１
６の上面１６ａとの吸着（特に、バキューム部６６が設
けられた位置近傍における吸着）を防止することができ
る。そして、バキューム部６６による気体吸引量が所定
値を越えてしまったような場合においても、レチクル微
動ステージ１８の移動は妨げられないので、作業性は向
上する。

【００７５】エアベアリング６０に軸受吸引部６４を設
けたことによって、エアベアリング６０を用いたレチク
ル微動ステージ１８の浮上支持は、吹出部６２からの気
体の吹き出しによる反発力と軸受吸引部６４による気体
の吸引力との釣り合いによって行われるので、浮上支持
を行う際の制御を安定化することができる。なお、エア
ベアリングに軸受吸引部を設けない構成とすることも可
能であり、この場合は、吹出部からの気体の吹き出しに
よる反発力と重力との釣り合いによって、レチクル微動
ステージの下面とレチクル粗動ステージの上面との間に
一定の隙間が保持される。

【００７６】なお、本実施形態において、バキューム部
６６はレチクルステージ２側に設けられたものである
が、この変形矯正のためのバキューム部を、ウエハＷを
保持するウエハステージ５側にも設けることができる。
具体的には、バキューム部を、例えば、ウエハ定盤６上
にウエハステージ５を浮上支持する複数のエアベアリン
グ２８どうしの間に設けることができる。そして、ウエ
ハステージ５側もコージェライト系材料によって構成す
ることにより、ステージ駆動装置の発熱に起因するステ
ージ自体の膨張を抑えることができ、これにバキューム
部を備えることによって、剛性の低いウエハステージの
変形を抑えつつ精度良い露光処理を行うことができる。
露光処理を行う際には、レチクルステージ側同様、バキ
ューム部によってウエハステージの変形矯正を行ってか
らウエハステージの位置計測やウエハアライメントを行
った後、露光処理を行えばよい。

【００７７】さらに、本実施形態において、バキューム
部６６は、レチクルステージ２のうち、レチクル粗動ス
テージ１６上にレチクル微動ステージ１８を浮上支持す
る複数のエアベアリング６０どうしの間に設けられたも
のであるが、このバキューム部を、例えば、レチクル定
盤３上にレチクルステージ２を浮上支持する複数のエア
ベアリング１４どうしの間に設けてもよいし、レチクル
定盤３上にＹリニアモータ１５（固定子２９）を浮上支
持する複数のエアベアリング１９どうしの間に設けても
よいし、Ｙガイド５１、５１上にレチクル粗動ステージ
１６を浮上支持する複数のエアベアリング（不図示）ど
うしの間に設けてもよい。一方、バキューム部を設けな
かったことによってレチクル定盤３やレチクル粗動ステ
ージ１６が変形したとしても、これら変形量の総和をレ
チクル微動ステージ１８に設けられたバキューム部６６
によって矯正することができる。

【００７８】本実施形態においては、エアベアリング６
０の軸受吸引部６４に対応して気体吸引装置６５を設
け、バキューム部（排気部）６６に対応して気体吸引装
置６７を設けた構成であるが、気体吸引装置を１つとす
る（すなわち、気体吸引装置６５及び気体吸引装置６７
のいずれか１つのみとする）構成が可能である。この場
合、１つの気体吸引装置に向かう吸引通路６５ａ及び吸
引通路６６ａを途中で集合させ、各通路に設けたバルブ
を個別に制御することによって、各吸引部やバキューム
部による吸引量を個別に調整することができる。

【００７９】本実施形態において、バキューム部６６
は、レチクル微動ステージ１８の下面１８ａの長手方向
に設けられたエアベアリング６０どうしの間に１つずつ
設けられた構成であるが、１つずつに限らず、任意の複
数箇所に設けることができる。また、レチクル微動ステ
ージ１８の短手方向、すなわち、図３（ｂ）中、Ｘ方向
に並べられた２つのエアベアリング６０どうしの間にバ
キューム部を設ける構成とすることももちろん可能であ
る。一方、バキューム部６６をレチクル微動ステージ１
８の長手方向に設けられた複数のエアベアリング６０の
間に設けたことにより、前述したように、ステージの変
形矯正の観点から効果的である。

【００８０】本実施形態においては、バキューム部６６
は、レチクル微動ステージ１８の下面１８ａに設けられ
た構成であるが、レチクル粗動ステージ１６の上面１６
ａに設けてもよい。

【００８１】本実施形態において、レチクル微動ステー
ジ１８はコージェライト系材料によって構成されている
が、アルミナセラミックスや各種金属によって構成され
ていてもよい。この際、ステージ駆動装置などからの熱
に起因するレチクル微動ステージ１８の熱膨張を抑える
ために、例えば、エアベアリング６０の吹出部６２から
所定の温度に調整された気体を吹き出し、この気体によ
ってレチクル微動ステージ１８の熱膨張を抑えるように
する。

【００８２】図３（ｂ）に示すように、バキューム部６
６はレチクル微動ステージ１８の＋Ｘ側端部と−Ｘ側端
部とにそれぞれ設けられている。ところで、レチクル微
動ステージ１８の−Ｘ側端部にはＸ移動鏡５３が設けら
れているため、レチクル微動ステージ１８の＋Ｘ側端部
と−Ｘ側端部とでは剛性が異なる。したがって、＋Ｘ側
端部及び−Ｘ側端部にそれぞれ設けられているバキュー
ム部６６の気体吸引量も、この剛性の違いに応じてそれ
ぞれ個別に制御される。このように、ステージの形状や
各部分での剛性の違いに応じて、複数あるバキューム部
のそれぞれの気体吸引量を個別に設定することにより、
ステージ形状をさらに安定して制御することができる。

【００８３】バキューム部６６による気体吸引動作は、
レチクル微動ステージ１８にレチクルＲを載置する前に
行ってもよいし、レチクルＲを載置した後に行ってもよ
いし、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせ（アライメ
ント）時に行うようにしてもよい。しかしながら、バキ
ューム部６６による気体吸引動作によってレチクル微動
ステージ１８の形状（ひいては、これに載置されるレチ
クルＲの形状）が矯正されるので、移動鏡を用いた位置
計測動作前やアライメント動作前に行うことが好まし
い。すなわち、バキューム部６６による気体吸引動作
は、レチクル微動ステージ１８にレチクルＲを載置した
後、且つ、露光処理に関する動作（ステージ移動動作、
ステージ位置計測動作、アライメント動作を含む）が開
始される前に行うことが好ましい。

【００８４】本実施形態のステージ装置は、真空条件下
においても使用可能である。この場合、エアベアリング
６０の吹出部６２から吹き出された気体（エア）を全て
軸受吸引部６４やバキューム部６６によって吸引するこ
とにより、露光光の光路上を含む露光装置内に気体を排
出してしまうことがない。

【００８５】次に、本発明のステージ装置の他の実施形
態について、図５、図６を参照しながら説明する。な
お、これらの図において、上述した図１〜図４と同等ま
たは同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を
簡略もしくは省略する。

【００８６】図５（ａ）は、レチクルステージ２のレチ
クル微動ステージ１８を裏側（−Ｚ側）から見た図であ
る。この図に示すように、レチクル微動ステージ１８の
下面１８ａには、吹出部６２及び軸受吸引部６４をそれ
ぞれ備えた複数（４つ）のエアベアリング６０が設けら
れている。ここで、本実施形態においては、下面１８ａ
には凹部６８は設けられておらず、レチクル微動ステー
ジ１８の下面１８ａの長手方向に設けられたエアベアリ
ング６０どうしの間に、気体を吸引するバキューム部６
６が設けられている。

【００８７】このように、下面１８ａに凹部６８を設け
ず、バキューム部６６の高さ位置（Ｚ方向の位置）をエ
アベアリング６０の吹出部６２や軸受吸引部６４と同じ
にする構成とすることができる。この場合、レチクル微
動ステージ１８の加工時における工程の短縮化を実現す
ることができる。

【００８８】図５（ｂ）は、レチクルステージ２のレチ
クル微動ステージ１８を裏側（−Ｚ側）から見た図であ
る。この図に示すように、エアベアリング６０を下面１
８ａの長手方向に３つずつ（全部で６つ）設けるように
してもよい。すなわち、本実施形態では、図３（ｂ）で
示したバキューム部６６に相当する位置にもエアベアリ
ング６０（６０ａ）が配置された構成となっている。そ
して、３つ並べられたエアベアリングのうち中央のエア
ベアリング６０ａの吹出部６２からの気体の吹き出しを
停止するとともに、中央のエアベアリング６０ａの軸受
吸引部６４を作動するようにしてもよい（この場合、他
の４つのエアベアリング６０は通常の浮上支持動作を行
っている）。このように、レチクル微動ステージ１８の
下面１８ａの任意の複数箇所にエアベアリング６０を設
け、これら複数のエアベアリング６０のうち、任意のエ
アベアリング６０の吹出部６２の動作を停止するように
してもよい。あるいは、複数のエアベアリング６０のう
ち、任意のエアベアリング６０の動作（吹出部６２及び
軸受吸引部６４の動作）を停止するするようにしてもよ
い。すなわち、複数設けられたエアベアリング６０の動
作を任意に切り替える構成とすることが可能である。

【００８９】図６はレチクルステージの斜視図である。
この図に示すように、レチクル微動ステージ１８の下面
１８ａには、吹出部６２及び軸受吸引部６４をそれぞれ
備えた複数のエアベアリング６０が設けられている。こ
こで、本実施形態においては、下面１８ａにはバキュー
ム部６６は設けられておらず、下面１８ａのうちレチク
ル微動ステージ１８の長手方向の中央部に、切欠部（排
気部）７０が形成されている。そして、この切欠部７０
によって、レチクル微動ステージ１８の下面１８ａとレ
チクル粗動ステージ１６の上面１６ａとの間の空間の気
体を外部に排気する排気路（排気部）が構成されてい
る。このように、気体吸引装置に接続されたバキューム
部６６を用いなくても、切欠部７０を設けたことによっ
て、下面１８ａと上面１６ａとの間の空間におけるエア
ベアリング６０どうしの間に集まる吹出部６２からの余
分な気体を排気することができ、レチクル粗動ステージ
１８の変形を抑えることができる。

【００９０】なお、図６において、切欠部７０はエアベ
アリング６０どうしの間に１つ設けられた構成である
が、任意の複数箇所に設けることができる。また、この
切欠部７０をレチクル粗動ステージ１６の上面１６ａに
形成することも可能である。

【００９１】図６において、切欠部７０によって形成さ
れた排気路の排気方向は、ステージ外方（開口２ａと反
対側）に向くように設定することが好ましい。すなわ
ち、下面１８ａと上面１６ａとの間の気体を、露光光の
光路上に排気されないようにすることが好ましい。こう
することにより、排気された気体に起因する、露光光の
光路上における揺らぎ（気体屈折率が局所的に大きく変
化する状態）の発生を防止することができ、精度良い露
光処理を行うことができる。

【００９２】図６において、切欠部７０に、気体吸引装
置に接続したノズルを挿入し、このノズルを介して気体
排気を能動的に行うことも可能である。

【００９３】なお、エアベアリング６０に供給されるエ
アの圧力は通常一定値に設定できるので、レチクル微動
ステージ１８のＺ方向への変形量はほぼ一定になる。こ
のため、予めレチクル微動ステージ１８のＺ方向への変
形量を求め、この変形量を相殺するようにレチクル微動
ステージ１８を設計・加工するようにしてもよい。

【００９４】なお、上記各実施形態の基板としては、半
導体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディ
スプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用
のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマ
スクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエ
ハ）等が適用される。

【００９５】露光装置１としては、レチクルＲとウエハ
Ｗとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光す
るステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）の他に、
レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲの
パターンを露光し、ウエハ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
ッパー）にも適用することができる。

【００９６】露光装置１の種類としては、ウエハＷに半
導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製造用
の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光装置
や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチ
クルなどを製造するための露光装置などにも広く適用で
きる。

【００９７】また、露光用照明光の光源として、超高圧
水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ
線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ウエハ上にパターンを形
成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半導体
レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００９８】投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとウエハＷとを密接
させてレチクルＲのパターンを露光するプロキシミティ
露光装置にも適用可能である。

【００９９】ウエハステージ５やレチクルステージ２に
リニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）
を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型お
よびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮
上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ２、５
は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを
設けないガイドレスタイプであってもよい。

【０１００】各ステージ２、５の駆動機構としては、二
次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）と、二
次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電
磁力により各ステージ２、５を駆動する平面モータを用
いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニット
とのいずれか一方をステージ２、５に接続し、磁石ユニ
ットと電機子ユニットとの他方をステージ２、５の移動
面側（ベース）に設ければよい。

【０１０１】以上のように、本願実施形態の露光装置１
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
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。な
お、露光装置の製造は温度およ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。

【０１０２】半導体デバイスは、図７に示すように、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、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２０２、シリコン材料からウエハを製造するステ
ップ２０３、前述した実施形態の露光装置１によりレチ
クルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ
２０４、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）２０５、検
査ステップ２０６等を経て製造される。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るス
テージ装置は、複数の気体軸受どうしの間に、第１面と
第２面との間の空間の気体を排気する排気部を備えた構
成となっている。これにより、気体軸受どうしの間に集
まる吹出部からの余分な気体を排気することができるの
で、この気体軸受によって作用される気体に起因する第
１部材（あるいは第２部材）の変形を抑えることができ
るという効果が得られる。

【０１０４】請求項２に係るステージ装置は、排気部
は、第１面に形成された凹部に設けられている構成とな
っている。これにより、排気部による排気動作を行った
際の第１面と第２面との吸着を抑えることができるの
で、排気動作を安定して行うことができるという効果が
得られる。

【０１０５】請求項３に係るステージ装置は、気体吹出
部の周囲を囲むように、気体を排気する第２排気部が設
けられている構成となっている。これにより、気体軸受
による第１部材の浮上支持は、吹出部からの気体の吹出
量と第２排気部による気体の排気量との釣り合いによっ
て行うことができるので、浮上支持の制御を安定して行
うことができるという効果が得られる。

【０１０６】請求項４に係るステージ装置は、排気部
は、第１面の長手方向に設けられた複数の気体軸受の間
に設けられた構成となっている。これにより、長手方向
に撓むように変形しやすくなっている第１部材の変形矯
正を確実に行うことができるという効果が得られる。

【０１０７】請求項５に係るステージ装置は、第１部材
の形状に応じて、排気部による単位時間当たりの気体排
気量が設定される構成となっている。これにより、第１
部材の形状を所望の状態に確実に調整することができる
という効果が得られる。

【０１０８】請求項６に係るステージ装置は、第１部材
は、中央部に開口を有する構成となっている。これによ
り、開口に像を通過させることができるので、このステ
ージ装置を露光装置に適用することができるという効果
が得られる。

【０１０９】請求項７に係るステージ装置は、第１部材
及び第２部材の少なくとも一方はセラミックスからなる
構成となっている。これにより、ステージ装置の軽量化
を実現することができるという効果が得られる。

【０１１０】請求項８に係る露光装置は、マスクステー
ジと基板ステージとの少なくとも一方には、請求項１〜
請求項７のいずれか一項に記載されたステージ装置が用
いられている構成となっている。これにより、気体軸受
によって作用される気体に起因するステージ装置の変形
を抑えた状態で露光処理を行うことができるので、精度
良い露光処理を実現することができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のステージ装置を備えた露光装置の一実
施形態を示す全体概略構成図である。

【図２】露光装置を構成するステージ装置（レチクルス
テージ）の外観斜視図である。

【図３】レチクルステージの要部拡大図であって、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はレチクル微動ステージを−Ｚ
側から見た図である。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図５】本発明のステージ装置の他の実施形態であっ
て、レチクル微動ステージを−Ｚ側から見た図である。

【図６】本発明のステージ装置の他の実施形態を示す斜
視図である。

【図７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロー
チャート図である。

【図８】従来のステージ装置を示す図である。

【符号の説明】

１露光装置２レチクルステージ（マスクステージ）２ａ開口４ステージ装置５ウエハステージ（基板ステージ）７ステージ装置１６レチクル粗動ステージ（第２部材）１６ａ上面（第２面、案内面）１８レチクル微動ステージ（第１部材）１８ａ下面（第１面、軸受面）６０エアベアリング（気体軸受）６２気体吹出部６４軸受吸引部（第２排気部）６６バキューム部（排気部）６８凹部７０切欠部（排気部）ＩＵ照明光学系ＰＬ投影光学系Ｒレチクル（マスク）Ｗウエハ（基板）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１面を有する第１部材と、前記第１面
に対向する第２面を有する第２部材と、前記第１面の複
数の位置に設けられ、前記第２面に対して気体を吹き出
す気体吹出部をそれぞれ備えた複数の気体軸受とを有す
るステージ装置において、前記複数の気体軸受どうしの間に、前記第１面と前記第
２面との間の空間の気体を排気する排気部を備えたこと
を特徴とするステージ装置。
【請求項２】請求項１に記載のステージ装置におい
て、前記排気部は、前記第１面に形成された凹部に設けられ
ていることを特徴とするステージ装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載のステージ装置に
おいて、前記気体吹出部の周囲を囲むように、気体を排気する第
２排気部が設けられていることを特徴とするステージ装
置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のステー
ジ装置において、前記排気部は、前記第１面の長手方向に設けられた複数
の気体軸受の間に設けられたことを特徴とするステージ
装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のステー
ジ装置において、前記第１部材の形状に応じて、前記排気部による単位時
間当たりの気体排気量が設定されることを特徴とするス
テージ装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載のステー
ジ装置において、前記第１部材は、中央部に開口を有することを特徴とす
るステージ装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載のステー
ジ装置において、前記第１部材及び前記第２部材の少なくとも一方はセラ
ミックスからなることを特徴とするステージ装置。
【請求項８】マスクステージに保持されたマスクのパ
ターンを基板ステージに保持された基板に露光する露光
装置において、前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも
一方には、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載さ
れたステージ装置が用いられていることを特徴とする露
光装置。