JP2005257030A - 流体軸受、ステージ装置及び露光装置、評価装置及び評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動の発生を抑えられ、所望性能を有する流体軸受を提供する。
【解決手段】 流体軸受１０は、パッド面１０Ａに形成された流体吹出口１１と、流体吹出口１１に接続された流路２０とを備え、流路２０のうち流体吹出口１１近傍は、流体吹出口１１に向かって漸次拡がるように形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、流体軸受、その流体軸受を備えたステージ装置及び露光装置、流体軸受の評価装置及び評価方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、所謂フォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。従来より、上記基板ステージ及びマスクステージでは、ベース部材に対して可動部材を流体軸受（気体軸受、静圧軸受）で非接触支持しつつリニアモータ等の駆動装置で可動部材を駆動する構成が採用されている。下記特許文献には、気体軸受に関する技術が開示されている。
特開２００３−２３２３５２号公報 特開２００３−２６２２２６号公報

ところで、気体軸受においては、例えば上記ベース部材と可動部材との位置関係を所望状態に維持するために微小振動の発生を抑えることが望ましい。微小振動の発生は、気体（エア）の流れが乱れて乱流の状態になることが一因である。そのため、乱流の状態になることを抑制することも望まれる。また、気体軸受の特性を把握し、所望性能を有するように最適化することも重要である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、振動の発生を抑えられ、所望性能を有する流体軸受、その流体軸受を備えたステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。また、流体軸受の特性を正確に評価することができる評価装置及び評価方法を提供することを目的とする。

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１４に対応付けした以下の構成を採用している。

本発明の流体軸受（１０）は、第１部材（１、１２、１３）の第１面（１Ａ、１０Ａ）に形成された流体吹出口（１１）と、第１部材（１、１２、１３）の内部に形成され、流体吹出口（１１）に接続された流路（２０）とを備え、流路（２０）のうち流体吹出口（１１）近傍は、流体吹出口（１１）に向かって漸次拡がるように形成されていることを特徴とする。

流体の流れの乱流が発生する位置の一つとして、流体吹出口近傍（流体吹出口直後）が挙げられる。本発明によれば、流路のうち流体吹出口近傍の形状を、流体吹出口に向かって漸次拡がるようにすることで、この流体吹出口近傍での乱流の発生を抑制することができる。したがって、流体軸受に微小振動が発生する不都合を防止できる。

本発明のステージ装置は、案内面を有するベース部材（１０３、１０５）と、案内面と対向する対向部を有しベース部材（１０３、１０５）に対して相対移動可能な移動部材（ＭＳＴ、ＰＳＴ）とを備えたステージ装置において、案内面と対向部との間に、上記記載の流体軸受が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、振動の発生が抑えられ、所望性能を有する流体軸受を用いることで、ステージ装置の移動精度や位置決め精度等を向上することができる。また、例えば移動部材に流体軸受が取り付けられている構成の場合、流体軸受に振動が生じたり、ベース部材に対して移動部材を所望状態で非接触支持できないと、ベース部材に対して流体軸受が接触する状態（いわゆる「かじり」）が生じ、非接触支持できない不都合が生じる可能性がある。しかしながら、本発明によれば、流体軸受は振動の発生等を抑えられて所望性能を有しているので、上記かじりの発生を抑制することができる。

本発明のステージ装置は、第１面（１Ａ）を有する第１部材（１、１０３、１０５）と、第１面（１Ａ）と対向する第２面（２Ａ）を有し第１部材（１、１０３、１０５）に対して相対移動可能な第２部材（２、ＭＳＴ、ＰＳＴ）と、第１面（１Ａ）と第２面（２Ａ）との少なくとも一方に設けられた流体軸受（１０）とを有するステージ装置であって、流体軸受は、第１面（１Ａ）に設けられて第２面（２Ａ）に対して流体を吹き出す流体吹出口（１１）と、流体吹出口（１１）を含むように第１面（１Ａ）に形成された第１領域（１０Ａ）と、第１領域（１０Ａ）とは独立して第１面（１Ａ）に形成され、流体軸受（１０）の動特性を調整するための第２領域（２４）とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１部材の第１面において、流体吹出口を含む第１領域に隣り合う位置に、第１領域とは独立して、流体軸受の動特性を調整するための第２領域を設けたので、その第２領域の大きさや形状、あるいは第１領域に対する高さなどを最適化することで、所望性能を有する流体軸受を得ることができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスクステージ（ＭＳＴ）に支持されたマスク（Ｍ）のパターンを基板ステージ（ＰＳＴ）に支持された基板（Ｐ）に露光する露光装置において、マスクステージ（ＭＳＴ）及び基板ステージ（ＰＳＴ）のうち少なくともいずれか一方に、上記記載のステージ装置が用いられていることを特徴とする。

本発明によれば、高い移動精度及び位置決め精度を有するステージ装置を使って露光できるので、精度良く露光することができる。

本発明の評価装置（Ｓ１）は、流体吹出口（１１）を備えた第１部材（１０、１２）を有する流体軸受（１０）の評価装置であって、第１部材（１０、１２）を支持する支持部（３１）と、支持部（３１）に支持された第１部材（１０、１２）のうち流体吹出口（１１）を形成された第１面（１０Ａ）に対向し、流体吹出口（１１）からの流体が吹き出される第２面（４１Ａ）を有するオプティカルフラットからなる第２部材（４１）と、流体吹出口（１１）から流体を吹き出した状態で、第２部材（４１）に対して第１部材（１０、１２）を駆動する駆動装置（３８）と、第２面（４１Ａ）を光学的に直接測定することで第１部材（１０、１２）と第２部材（４１）との位置関係を測定する位置測定装置（４１、４９）と、位置測定装置（４１、４９）の測定結果に基づいて第２部材（４１）に対する第１部材（１０、１２）の位置関係を調整する調整装置（３２）と、第１部材（１０、１２）及び第２部材（４１）のうち少なくともいずれか一方から検出した物理量に基づいて、流体軸受（１０）の動特性及び静特性のうち少なくともいずれか一方を求める制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、流体軸受の動特性及び静特性を求めることができるので、その求めた結果に基づいて、流体軸受を所望状態に最適化することができる。また、流体軸受を評価するときの第１部材と第２部材との位置関係を光学的に直接測定し、調整することで、位置調整を正確に行うことができる。したがって、流体軸受の評価を正確に行うことができる。

本発明の評価装置（Ｓ２）は、流体吹出口（１１）を備えた第１部材（１０、１２）を有する流体軸受（１０）の評価装置であって、第１部材（１０、１２）を支持する支持部（５０）と、支持部（５０）に支持された第１部材（１０、１２）のうち流体吹出口（１１）を形成された第１面（１０Ａ）に対向し、流体吹出口（１１）からの流体が吹き出される第２面（５１Ａ）を有する第２部材（５１）と、流体吹出口（１１）から流体を吹き出した状態で、第１部材（１０、１２）及び第２部材（５１）のうち少なくともいずれか一方の振動を検出する検出装置（５２）と、検出装置（５２）の検出結果に基づいて、流体吹出口（１１）から吹き出した流体に起因する振動レベルを求める制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、流体軸受の流体吹出口から吹き出した流体に起因する振動レベルを求めることができるので、その求めた結果に基づいて、流体軸受を所望状態に最適化することができる。

本発明の評価方法は、流体吹出口（１１）を備えた第１部材（１０、１２）を有する流体軸受（１０）の評価方法であって、第１部材（１０）のうち流体吹出口（１１）を形成された第１面（１０Ａ）と、オプティカルフラットからなる第２部材（４１）の第２面（４１Ａ）とを対向した状態で、第１部材（１０、１２）と第２部材（４１）との位置関係を第２部材（４１）で観測される干渉縞に基づいて調整した後、流体吹出口（１１）から第２面（４１Ａ）に対して流体を吹き出し、流体吹出口（１１）から流体を吹き出した状態で、第２部材（４１）に対して第１部材（１０、１２）を駆動し、第１部材（１０、１２）及び第２部材（４１）のうち少なくともいずれか一方から検出された物理量に基づいて、流体軸受（１０）の動特性及び静特性のうち少なくともいずれか一方を求めることを特徴とする。

本発明によれば、流体軸受の動特性及び静特性を求めることができるので、その求めた結果に基づいて、流体軸受を所望状態に最適化することができる。また、流体軸受を評価するときの第１部材の姿勢をオプティカルフラットを使って調整することで、位置調整を正確に行うことができる。したがって、流体軸受の評価を正確に行うことができる。

本発明の評価方法は、流体吹出口（１１）を備えた第１部材（１０、１２）を有する流体軸受（１０）の評価方法であって、第１部材（１０、１２）のうち流体吹出口（１１）を形成された第１面（１０Ａ）と、第２部材（５１）の第２面（５１Ａ）とを対向した状態で、流体吹出口（１１）から第２面（５１Ａ）に対して流体を吹き出し、流体吹出口（１１）から流体を吹き出した状態で、第１部材（１０、１２）及び第２部材（５１）のうち少なくともいずれか一方の振動を検出し、検出結果に基づいて、流体吹出口（１１）から吹き出した流体に起因する振動レベルを求めることを特徴とする。

本発明によれば、流体軸受の流体吹出口から吹き出した流体に起因する振動レベルを求めることができるので、その求めた結果に基づいて、流体軸受を所望状態に最適化することができる。

本発明によれば、振動の発生が抑えられ所望性能を有する流体軸受、その流体軸受を備えたステージ装置及び露光装置を提供することができ、精度良く露光処理できる。また、本発明の評価装置及び評価方法を使って、流体軸受の特性を正確に評価することができるので、その評価結果に基づいて、流体軸受の特性を最適化することができる。

以下、本発明の流体軸受（気体軸受）について図面を参照しながら説明する。図１は気体軸受を示す概略斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。なお、以下の説明においては、気体軸受（静圧軸受）を適宜「エアパッド」と称する。

図１において、エアパッド１０は第１部材１の第１面１Ａに設けられている。エアパッド１０を設けられた第１部材１の第１面１Ａに対向する位置には、第２部材２の第２面２Ａが配置されている。すなわち、エアパッド１０を設けられた第１部材１の第１面１Ａと第２部材２の第２面２Ａとは対向している。エアパッド１０はエア（気体）を吹き出す気体吹出口１１を備えている。したがって、気体吹出口１１は第１部材１の第１面１Ａに設けられた構成となっている。第１部材１の第１面１Ａに設けられた気体吹出口１１は、第２部材２の第２面２Ａに対して気体を吹き出す。

図２において、エアパッド１０は、パッド本体１２と、パッド本体１２とは別体のブッシュ１３とを備えている。ブッシュ１３は円筒形状であり、パッド本体１２の中央部に形成された孔部１２Ｈに配置されている。孔部１２Ｈの形状（断面）とブッシュ１３の形状（断面）とはほぼ同じであり、ブッシュ１３は孔部１２Ｈに嵌合しており、溝１５に充填された接着剤によってパッド本体１２に固定されている。エアパッド１０の表面であるパッド面１０Ａ（パッド本体１２及びブッシュ１３の表面）には田の字状に絞り溝（表面絞り）１４が形成されている。

円筒形状のブッシュ１３内部には、その軸方向に延びる流路（オリフィス）２０が形成されている。流路２０の一端部は気体吹出口１１に接続されている。気体吹出口１１は、絞り溝１４が交差するパッド本体１２の中央部に配置されている。

図３はエアパッド１０の断面を模式的に示した図である。図３において、ブッシュ１３の内部に形成された流路２０のうち、気体吹出口１１の近傍は、気体吹出口１１に向かって漸次拡がるように形成された末広がり部となっている。図３に示す実施形態においては、流路２０の気体吹出口１１近傍は、断面視略円弧状に形成されている。以下の説明において、流路２０のうち気体吹出口１１に向かって漸次拡がるように形成されている末広がり部の範囲（断面視円弧状の範囲）を適宜「第１の範囲ＡＲ１」と称する。

図３に示すように、流路２０の一端部は気体吹出口１１に接続しており、その一端部と反対側の他端部は入口１６に接続している。気体は、入口１６から流路２０に流入し、その流路２０を流れた後、気体吹出口１１より吹き出される。流路２０の末広がり部（第１の範囲）ＡＲ１のうち、気体吹出口１１に接続する一端部とは反対側の他端部（入口１６側の端部）は、その第１の範囲ＡＲ１の径よりも小さい直管状の小径部（第２の範囲ＡＲ２）の一端部に接続している。また、その第２の範囲ＡＲ２の他端部は、入口１６（流路２０の他端部）側に向かって緩やかに拡がる曲線部（第３の範囲）ＡＲ３の一端部に接続している。また、その第３の範囲ＡＲ３の他端部は、その第３の範囲ＡＲ３の径よりも大きい大径部（第４の範囲）ＡＲ４の一端部に接続している。第４の範囲ＡＲ４の他端部は入口１６に接続している。

そして、第１〜第４の範囲ＡＲ１〜ＡＲ４の端部どうしは滑らかに接続しており、流路２０の内壁には角部がない構成となっている。更に、エアパッド１０のパッド面１０Ａ（第１面１Ａ）と流路２０の第１の範囲ＡＲ１の一端部とも滑らかに接続しており、パッド面１０Ａと流路２０との間には角部がない構成となっている。

以上説明したように、流路２０のうち気体吹出口１１近傍を、気体吹出口１１に向かって漸次拡がるように形成したので、気体吹出口１１から気体を吹き出したとき、この気体吹出口１１近傍での乱流の発生を抑制することができる。したがって、エアパッド１０に、気体の流れの乱流に起因して微小振動が発生する不都合を防止できる。

図４に示す模式図のように、流路２０を直管状にした場合、気体吹出口１１直後の領域ＲＦにおいては乱流が発生しやすい。また、図４に示すように、パッド面１０Ａ（第１面１Ａ）と流路２０との間に角部Ｋが形成されている場合、乱流が顕著に発生する可能性がある。本実施形態では、流路２０のうち気体吹出口１１近傍を局所的に末広がり形状にしたことで、乱流を発生を抑えることができる。そして、パッド面１０Ａと流路２０との間を滑らかに接続して角部がない構成とすることで、乱流の発生を効果的に防止することができる。

また、本実施形態においては、流路２０の内壁にも角部を設けないようにしたので、流路２０の内部においても乱流の発生を抑制することができる。また、流路２０のうち第３の範囲ＡＲ３において入口１６から気体吹出口１１側に向かって漸次窄まるように形成したので、圧力損失を抑えることができ、優れた特性（パッド面１０Ａと第２面２Ａとの間のギャップに対する負荷容量及び剛性）を得ることができる。なお、上述した実施形態において、第２〜第４の範囲ＡＲ２〜ＡＲ４をほぼ直管状に形成してもよい。その場合であっても、末広がり部である第１の範囲ＡＲ１を設けることで、乱流に起因する振動の発生を防止することができる。

なお、上述した実施形態においては、流路２０の第１の範囲ＡＲ１は、断面視において円弧状でなくてもよく、緩やかな曲線状であってもよいし、所謂Ｒ面取りされた形状であってもよい。

また、図５（ａ）に示すように、流路２０の第１の範囲ＡＲ１を、Ｃ面取りされた形状としてもよい。その場合、図５（ｂ）の拡大図に示すように、流路２０の気体吹出口１１近傍のうちＣ面取りされた面取り部２１とパッド面１０Ａ（第１面１Ａ）との間を滑らかに曲線状に接続して、面取り部２１と表面１０Ａとの間に曲線部２２を形成し、角部がない構成とすることもできる。また、ブッシュ１３の形状を、流路２０との接続部（吹出口１１が形成されていない側の端部）に段差（角部）が生じないような形状（曲線部や面取り部を設ける）にしてもよい。

上述した実施形態において、パッド本体１２及びブッシュ１３を形成する材料としては、アルミナ、ジルコニア、及びプラスチックを用いることができる。また、パッド本体１２及びブッシュ１３は例えば射出成形法によって製造することができる。また、ブッシュ１３（パッド本体１２）を金属で形成した場合、例えば末広がり部（第１の範囲）ＡＲ１を形成するために、マイクロ放電加工法を用いることができる。もちろん、流路２０全体をマイクロ放電加工法に基づいて形成してもよい。あるいは、ドリルを使って切削（穴あけ）してもよい。

なお、上述した実施形態においては、エアパッド１０はパッド本体１２とブッシュ１３とを組み合わせた構成であり、流路２０はブッシュ１３の内部に形成された構成であるが、ブッシュ１３を設けずにパッド本体１２のみによって構成してもよい。その場合、パッド本体１２の内部に流路２０が形成されるとともにそのパッド本体１２の表面に流路２０に接続する気体吹出口１１が形成される。あるいは、第１部材１の内部に流路２０を直接形成するとともに、第１部材１の第１面１Ａに気体吹出口１１を形成してもよい。

次に、本発明のエアパッド１０の別の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

図６は第１面１Ａに複数のエアパッド１０を設けられた第１部材１を示す平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本実施形態において、エアパッド１０の流路２０はほぼ直管状であり、気体吹出口１１近傍は、気体吹出口１１に向かって漸次拡がるように形成されている。エアパッド１０のパッド面１０Ａには十文字状に絞り溝（表面絞り）１４が形成されている。なお、本実施形態においては、流路２０や気体吹出口１１は図６及び図７に示した形態に限定されない。また、エアパッド１０の形態としては、オリフィス絞り、自成絞り、表面絞り、多孔質絞り、及びオリフィス絞りと自成絞りとを組み合わせた複合絞り等を採用することができる。

第１部材１の第１面１Ａは、気体吹出口１１を含むパッド面（第１領域）１０Ａと、そのパッド面１０Ａに隣り合う位置にパッド面１０Ａとは独立して設けられたスクイズ面（第２領域）２４とを備えている。スクイズ面２４は、エアパッド１０の動特性を調整するために設けられたものである。パッド面１０Ａとスクイズ面２４との間には溝部（凹部）２６が設けられている。図６においては、エアパッド１０は４つ設けられている。また、スクイズ面２４は、エアパッド１０のパッド面１０Ａに隣り合う位置に溝部２６を介して複数設けられている。具体的には、スクイズ面２４は、複数（４つ）のパッド面１０Ａのそれぞれに隣接する位置に設けられた平面視略Ｌ字状のスクイズ面２４Ａと、それらスクイズ面２４Ａどうしの間に配置された複数（４つ）のスクイズ面２４Ｂとを備えている。なお図６及び図７に示す形態は一例であり、これに限定されるものではない。

また、図７に示すように、エアパッド１０のパッド面１０Ａとスクイズ面２４とはほぼ面一（ほぼ同じ高さ）に設けられ、第１面１Ａと、これに対向する第２面２Ａ（第１参照）との隙間が、パッド面（第１領域）１０Ａとスクイズ面（第２領域）２４とで等しくなるように形成されている。また、パッド面１０Ａ及びスクイズ面２４は平坦面である。

また、図６に示すように、溝部２６の複数の所定位置のそれぞれには、気体を吸引する吸引口２５が設けられている。エアパッド１０は、気体吹出口１１からの気体の吹き出しによる反発力と吸引口２５による吸引力との釣り合いにより、第１部材１と第２部材２との間に一定の隙間（エアギャップ）を保持し、第１部材１に対して第２部材２を非接触支持する。更に、溝部２６の複数の所定位置のそれぞれには、大気解放用の孔部２７が設けられている。

吸引口２５は、例えば真空源に接続され、吸引口２５においてパッド面１０Ａに予圧を発生させることができる。これにより、エアパッド１０は、気体吹出口１１からの気体の吹き出しによる反発力と、吸引口２５における吸引力との釣り合いによって、第１部材１と第２部材２との間に一定の隙間（ギャップ）を維持する予圧型の気体軸受を構成し、第１部材１に対して第２部材２を非接触支持する。

対向する第１面（１Ａ、１０Ａ）と第２面（２Ａ）との間に配置された気体の膜は、その膜厚方向に圧力を発生するスクイズ作用を発生する。本実施形態は、そのスクイズ作用を使って、エアパッド１０の動特性を調整するものである。そして、そのスクイズ作用を発生させるために、エアパッド１０のパッド面１０Ａに隣り合う位置に、パッド面１０Ａとほぼ面一のスクイズ面２４を設けた構成である。そして、エアパッド１０の動特性の目標値に応じて、そのスクイズ面２４の大きさ（面積）や形状、あるいはパッド面１０Ａに対する高さ、あるいはスクイズ面２４の表面荒さを最適化することで、所望の動特性を得ることができる。

スクイズ面２４の高さ、大きさ、あるいは表面荒さを調整することで、エアパッド１０の動特性、具体的にはエアパッド１０の剛性成分（バネ成分）及び減衰成分（ダンパ成分）、ひいては共振周波数及び減衰率を調整することができる。例えば、スクイズ面２４の面積を大きくすることで、バネ成分及びダンパ成分を大きくすることができ、逆にスクイズ面２４の面積を小さくすることで、バネ成分及びダンパ成分を小さくすることができる。また、スクイズ面２４の高さを高くする（スクイズ面２４と第２面との隙間を小さくする）ことで、バネ成分及びダンパ成分を大きくすることができる。このように、エアパッド１０の使用状況などに応じてスクイズ面２４を調整するだけで、所望の動特性（共振周波数、減衰率）を得ることができる。

次に、エアパッド１０の特性（動特性及び静特性）を評価する評価装置Ｓ１について、図８を参照しながら説明する。以下の説明において、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図８において、評価装置Ｓ１は、気体吹出口１１を備えたエアパッド１０（パッド本体１２）を支持するホルダ（支持部）３１と、ホルダ３１に支持されたエアパッド１０のうち気体吹出口１１を形成されたパッド面１０Ａに対向し、気体吹出口１１からの気体が吹き出される面（第２面）４１Ａを有するオプティカルフラット（精密に研磨されたガラスの平行平面基板）４１と、気体吹出口１１から気体を吹き出した状態で、オプティカルフラット４１に対してエアパッド１０を駆動する駆動装置３８（３８Ａ、３８Ｂ）と、オプティカルフラット４１で観測される干渉縞に基づいて、オプティカルフラット４１に対するエアパッド１０の姿勢を調整する調整装置３２（３２Ａ〜３２Ｃ）と、エアパッド１０及びオプティカルフラット４１のうち少なくともいずれか一方から検出した物理量に基づいて、エアパッド１０の動特性及び静特性のうち少なくともいずれか一方を求める制御装置ＣＯＮＴとを備えている。また、制御装置ＣＯＮＴは、評価装置Ｓ１全体の動作を統括制御する。

また、評価装置Ｓ１は、エアパッド１０に接続し、エアパッド１０に気体を供給する気体供給部４５と、気体供給部４５からエアパッド１０に供給される単位時間あたりの気体量（流量）を計測する流量計４６と、供給される気体の圧力を計測する圧力計４７とを備えている。

評価装置Ｓ１は、定盤ＦＤ上に設けられたボディ３４を備えており、ボディ３４の上端部に設けられた第１支持部材４３はオプティカルフラット４１を支持している。また、ボディ３４の内側には、ボディ３４に取り付けられた平行板バネ３５によって支持された第２支持部材３３が配置されている。平行板バネ３５は、ボディ３４の内壁と第２支持部材３３とを連結している。第２支持部材３３上には、調整装置３２（３２Ａ〜３２Ｃ）、ステージ３０、及びホルダ３１がこの順で積まれている。第２支持部材３３は、調整装置３２（３２Ａ〜３２Ｃ）及びステージ３０を介してホルダ３１を支持している。また、第２支持部材３３と定盤ＦＤとの間には、粗動機構３７、第１、第２駆動装置３８Ａ、３８Ｂ、及び荷重センサ３６が配置されている。定盤ＦＤ上には、粗動機構３７、第１駆動装置３８Ａ、荷重センサ３６、第２駆動装置３８Ｂ、及び第２支持部材３３がこの順で積まれている。また、ステージ３０には、ステージ３０とオプティカルフラット４１との位置関係を計測する位置センサ（変位センサ）４０が設けられている。更に、ステージ３０には、ステージ３０の加速度情報を計測する加速度計４２が設けられている。

駆動装置３８（３８Ａ、３８Ｂ）及び調整装置３２（３２Ａ〜３２Ｃ）は例えばピエゾ素子によって構成されている。荷重センサ３６は例えばロードセルによって構成されている。位置センサ４０は例えば静電容量センサあるいはレーザ干渉計によって構成されている。位置センサ４０は、ステージ３０とオプティカルフラット４１との位置関係（距離）、ひいてはステージ３０上のホルダ３１に保持されたエアパッド１０のパッド面１０Ａとオプティカルフラット４１の下面４１Ａとの距離を計測可能である。また、位置センサ４０を例えばＸＹ方向に複数（３つ以上）並べて配置することで、オプティカルフラット４１の下面４１Ａに対するエアパッド１０のパッド面１０Ａの傾斜情報（θＸ、θＹ方向の位置情報）も計測することができる。

粗動機構３７は、駆動装置３８及び荷重センサ３６を介して第２支持部材３３をＺ方向に粗く駆動して、その第２支持部材３３のＺ方向の位置を粗く位置決めするものである。粗動機構３７を使って第２支持部材３３を移動することで、第２支持部材３３の上部に調整装置３２、ステージ３０、及びホルダ３１を介して支持されているエアパッド１０のパッド面１０Ａとオプティカルフラット４１の下面４１Ａとの距離が粗く調整される。また、駆動装置３８を駆動することで、第２支持部材３３がＺ軸方向に移動する。これにより、その上部のエアパッド１０がＺ軸方向に駆動される。例えば第１駆動装置３８Ａを駆動することで、エアパッド１０のパッド面１０Ａとオプティカルフラット４１の下面４１Ａとの距離を精密に調整することができる。また、第２駆動装置３８Ｂを駆動することで、エアパッド１０Ａを加振することができる。ここで、第２支持部材３３は平行板バネ３５を介してボディ３４に支持されているので、駆動装置３８の駆動による第２支持部材３３の鉛直方向（Ｚ軸方向）への移動は妨げられない。また、平行板バネ３５によって、第２支持部材３３の水平方向（ＸＹ方向）への移動は規制される。

また、複数（３つ）の調整装置３２Ａ〜３２Ｃのそれぞれの駆動量を調整することで、第２支持部材３３に対してステージ３０を傾斜方向（θＸ、θＹ方向）に駆動（チルト）することができる。そして、ステージ３０を傾斜方向に駆動することで、その上部にホルダ３１を介して支持されているエアパッド１０のパッド面１０Ａの傾斜方向の位置を調整することができる。

オプティカルフラット４１は、精密に研磨されたガラスの平行平面基板であって、そのオプティカルフラット４１で観測される干渉縞に基づいて、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの傾斜方向の位置関係（下面４１Ａとパッド面１０Ａとの平行度）を求めることができる。オプティカルフラット４１の上方には、オプティカルフラット４１に対して光を照射し、そのオプティカルフラット４１の干渉縞を光学的に直接測定可能な光学測定装置４９が設けられている。光学測定装置４９は、測定結果に基づいて、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの位置関係を求めることができる。なお、光学測定装置４９は、オプティカルフラット４１の干渉縞によらずに、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの位置関係を光学的に直接測定可能な構成であってもよい。あるいは、光学測定装置４９を設けずに、位置測定装置としてのオプティカルフラット４１が例えば作業者によって直接的に測定される構成であってもよい。

次に、上述した構成を有する評価装置Ｓ１によってエアパッド１０の特性を評価する手順について説明する。ここで、評価装置Ｓ１は、エアパッド１０の動特性及び静特性を求めることができる。エアパッド１０の動特性は、共振周波数、及び減衰率のうちの少なくとも１つであり、エアパッド１０の静特性は、負荷容量、剛性、及び気体流量のうちの少なくとも１つである。

はじめにエアパッド１０の動特性（共振周波数、及び減衰率）を求める手順について説明する。まず、エアパッド１０のうち気体吹出口１１を形成されたパッド面１０Ａと、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとが対向するように、エアパッド１０がホルダ３１に支持される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、調整装置３２（３２Ａ〜３２Ｃ）を使って、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとがほぼ平行となるようにその位置関係を調整する。オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとを平行にするとき、オプティカルフラット４１に生成される干渉縞を観測し、その観測結果に基づいて位置関係の調整を行うことで、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの位置関係を所望状態（平行）にすることができる。なお、上述したように、位置センサ４０を複数（３つ以上）設けた場合には、その複数の位置センサ４０の検出結果に基づいて、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとがほぼ平行となるようにその位置関係を調整するようにしてもよい。また、制御装置ＣＯＮＴは、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの距離を調整するために、粗動機構３７や駆動装置３８（第１駆動装置３８Ａ）を駆動し、エアパッド１０をＺ軸方向に移動する。

前記位置関係の調整が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、気体供給部４５よりエアパッド１０に対して気体を供給し、エアパッド１０の気体吹出口１１からオプティカルフラット４１の下面４１Ａに対して気体を吹き出す。気体流量は流量計４６で計測され、気体の圧力は圧力計４７で計測される。流量計４６及び圧力計４７の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。

制御装置ＣＯＮＴは、気体吹出口１１から気体を吹き出した状態で、駆動装置３８（例えば第２駆動装置３８Ｂ）を駆動する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、駆動装置３８（第２駆動装置３８Ｂ）を使って、第２支持部材３３を介してエアパッド１０を加振する。制御装置ＣＯＮＴは、駆動装置３８を使って、例えばスイープサイン波（あるいはホワイトノイズ）でエアパッド１０を加振する。

気体吹出口１１から気体を吹き出した状態でエアパッド１０を加振したときのステージ３０（ひいてはエアパッド１０）の加速度情報は加速度計４２で計測される。加速度計４２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、エアパッド１０をスイープサイン波で加振したときの加速度情報（振動特性）に基づいて、エアパッド１０の共振周波数を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、得られた振動特性データに対してカーブフィッティング等の所定の処理（演算）を行うことで、エアパッド１０の減衰率を求めることができる。なお、制御装置ＣＯＮＴは、加速度計４２の計測結果によらずに、例えば位置センサ４０の計測結果（エアパッド１０とオプティカルフラット４１との相対位置関係）に基づいて、エアパッド１０の共振周波数及び減衰率を求めることができる。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、荷重センサ３６の計測結果に基づいて、エアパッド１０の共振周波数及び減衰率を求めることもできる。あるいは、ステージ３０に速度センサを設けておき、制御装置ＣＯＮＴは、速度センサの計測結果に基づいて、エアパッド１０の共振周波数及び減衰率を求めることもできる。

また、エアパッド１０の静特性（負荷容量、剛性、及び気体流量）のうち、気体流量は流量計４６で計測することができる。また、下面４１Ａとパッド面１０Ａとの間の隙間（エアギャップ）に対する負荷容量は、荷重センサ３６で測定することができる。また、剛性は、荷重センサ３６の計測結果を演算処理することで求めることができる。

また、ホルダ３１にスクイズ面２４を有する部材を保持し、オプティカルフラット４１の下面４１Ａとスクイズ面２４とを対向させ、駆動装置３８を使って下面４１Ａとスクイズ面２４との距離を調整し、スクイズ面２４を有する部材を加振することで、上述と同様の手順でスクイズ作用（スクイズ作用による剛性成分及び減衰成分）を測定することができる。

なお、本実施形態においては、エアパッド１０を加振しているが、オプティカルフラット４１を加振してもよい。また、エアパッド１０の加速度等の物理量を計測するかわりに、オプティカルフラット４１の物理量を計測し、その計測結果に基づいて、エアパッド１０の特性を求めてもよい。

次に、エアパッド１０の気体吹出口１１から吹き出した気体に起因する振動レベルを評価する評価装置Ｓ２について、図９を参照しながら説明する。

図９において、評価装置Ｓ２は、気体吹出口１１を備えたエアパッド１０を支持するホルダ（支持部）５０と、ホルダ５０に支持されたエアパッド１０のうち気体吹出口１１を形成されたパッド面１０Ａに対向し、気体吹出口１１からの気体が吹き出される面（第２面）５１Ａを有する平行平面板５１と、気体吹出口１１から気体を吹き出した状態で、平行平面板５１の振動（振動による加速度）を検出する加速度計５２と、加速度計５２の検出結果に基づいて、気体吹出口１１から吹き出した気体に起因する振動レベルを求める制御装置ＣＯＮＴとを備えている。また、制御装置ＣＯＮＴは、評価装置Ｓ２全体の動作を統括制御する。

また、評価装置Ｓ２は、エアパッド１０に接続し、エアパッド１０に気体を供給する気体供給部４５と、気体供給部４５からエアパッド１０に供給される単位時間あたりの気体量（流量）を計測する流量計４６と、供給される気体の圧力を計測する圧力計４７とを備えている。

評価装置Ｓ２は、定盤ＦＤ上に設けられたボディ３４を備えており、ボディ３４の上部にはチルト機構５３が取り付けられている。そして、チルト機構５３と平行平面板５１とは平行板バネ３５によって連結されている。平行平面板５１は平行板バネ３５を介してチルト機構５３に支持されているので、チルト機構５３に対する平行平面板５１の鉛直方向（Ｚ軸方向）への移動は妨げられない。また、平行板バネ３５によって、平行平面板５１の水平方向（ＸＹ方向）への移動は規制される。

チルト機構５３は例えばピエゾ素子を含んで構成されている。チルト機構５３は、平行板バネ３５を介して支持した平行平面板５１のＺ軸、θＸ、θＹ方向に関する位置を調整可能である。

また、ステージ５０上には、ステージ５０と平行平面板５１との位置関係を計測する位置センサ（変位センサ）４０が設けられている。位置センサ４０は、ステージ５０と平行平面板５１との位置関係（距離）、ひいてはステージ５０上のエアパッド１０のパッド面１０Ａと平行平面板５１の下面５１Ａとの距離を計測可能である。また、位置センサ４０を例えばＸＹ方向に複数（３つ以上）並べて配置することで、平行平面板５１の下面５１Ａに対するエアパッド１０のパッド面１０Ａの傾斜情報（θＸ、θＹ方向の位置情報）も計測することができる。

また、平行平面板５１の上面５１Ｂには、エアギャップ調整用おもり５５を保持する保持部５４が設けられている。所定の重さのおもり５５を、平行板バネ５３で支持されている平行平面板５１に載せることで、平行平面板５１の下面５１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの距離（エアギャップ）を調整することができる。なお、前記エアギャップを調整するためのアクチュエータを設けることも可能である。

次に、上述した構成を有する評価装置Ｓ２によってエアパッド１０の気体吹出口１１から吹き出した気体に起因する振動レベルを評価する手順について説明する。
まず、エアパッド１０のうち気体吹出口１１を形成されたパッド面１０Ａと、平行平面板５１の下面５１Ａとが対向するように、エアパッド１０がステージ５０に支持される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、チルト機構５３を使って、平行平面板５１の下面５１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとがほぼ平行となるようにその位置関係を調整する。平行平面板５１の下面５１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとを平行にするとき、位置センサ４０を複数（３つ）設けた場合には、その複数の位置センサ４０の検出結果に基づいて、平行平面板５１の下面５１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとがほぼ平行となるようにその位置関係を調整する。また、平行平面板５１を、図８を参照して説明したようなオプティカルフラットとした場合、そのオプティカルフラットの下面とエアパッド１０のパッド面１０Ａとを平行にするために、オプティカルフラットに生成される干渉縞を観測し、その観測結果に基づいて位置関係の調整を行うことで、オプティカルフラットの下面とエアパッド１０のパッド面１０Ａとの位置関係を所望状態（平行）にすることもできる。

また、制御装置ＣＯＮＴは、平行平面板５１の下面５１Ａとエアパッド１０のパッド面１０Ａとの距離（エアギャップ）を調整するために、不図示の搬送系を使っておもり５５を平行平面板５１の保持部５４に載せたり、不図示のアクチュエータを駆動する。

前記位置関係の調整が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、気体供給部４５よりエアパッド１０に対して気体を供給し、エアパッド１０の気体吹出口１１から平行平面板５１の下面５１Ａに対して気体を吹き出す。気体流量は流量計４６で計測され、気体の圧力は圧力計４７で計測される。流量計４６及び圧力計４７の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。

気体吹出口１１から吹き出した気体に起因して、例えばパッド面１０Ａと下面５１Ａとの間の気体に振動が生じた場合、平行平面板５１が振動する。平行平面板５１の振動は加速度計５２に計測される。加速度計５２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。

例えば、エアパッド１０の流路２０のうち気体吹出口１１近傍の形状が図４に示したような形状である場合、乱流が発生するため、加速度計５２で計測される平行平面板５１の振動レベルは大きくなる。一方、エアパッド１０の流路２０のうち気体吹出口１１近傍の形状が図３に示したような形状である場合、乱流の発生が抑制されているため、加速度計５２で計測される平行平面板５１の振動レベルは小さくなる。

このように、制御装置ＣＯＮＴは、加速度計５２の計測結果に基づいて、気体吹出口１１から吹き出した気体に起因する振動レベルを求めることができる。そして、その求めた振動レベルに応じて、所望の振動レベルとなるように（振動が抑えられるように）、流路２０のうち気体吹出口１１近傍の形状を最適に設定することができる。

なお、本実施形態においては、加速度計５２は平行平面板５１に取り付けられた構成であるが、加速時計５２をエアパッド１０に取り付けてエアパッド１０の振動を計測するようにしてもよい。その場合、制御装置ＣＯＮＴは、加速度計５２によるエアパッド１０の振動計測結果に基づいて、気体吹出口１１から吹き出した気体に起因する振動レベルを求めることができる。

また、本実施形態においては、発生した振動レベルを加速度計５２を使って計測しているが、位置センサ４０を使って振動レベルを計測するようにしてもよい。

次に、本発明のエアパッド１０を備えたステージ装置及び露光装置について、図１０〜図１３を参照して説明する。

図１０は本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと感光性の基板Ｐとを同期移動しつつマスクＭに設けられているパターンを投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上に転写する所謂スキャニングステッパである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内における前記同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

図１０において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。投影光学系ＰＬは、例えば１／４又は１／５の投影倍率を有する縮小系である。なお、投影光学系ＰＬとしては等倍系あるいは拡大系のいずれでもよい。マスクステージＭＳＴは、上面に案内面が形成されたマスク定盤（ベース部材）１０３上を移動可能に設けられている。マスクステージＭＳＴの下面はマスク定盤１０３の案内面に対向している。基板ステージＰＳＴは基板定盤１０５上を移動可能に設けられている。基板定盤１０５は、床面に設置されたベースプレート１０１上に防振ユニット１０８を介して支持されている。ベースプレート１０１上にはメインコラム１０２が設けられている。メインコラム１０２上には、照明光学系ＩＬを支持する支持コラム１０９が設けられている。また、メインコラム１０２は、内側に向けて突出する上側段部１０２Ａ及び下側段部１０２Ｂを備えている。マスク定盤１０３はメインコラム１０２の上側段部１０２Ａ上に防振ユニット１０６を介して支持されている。投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）は鏡筒定盤１０４に支持されている。鏡筒定盤１０４はメインコラム１０２の下側段部１０２Ｂ上に防振ユニット１０７を介して支持されている。

照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに保持されたマスクＭを露光光ＥＬで照明するものである。露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及び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）及びＦ_２ レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能に設けられている。マスクステージＭＳＴの底面には複数のエアパッド１０が設けられており、マスクステージＭＳＴはエアパッド１０によりマスク定盤１０３に対して非接触支持されている。マスクステージＭＳＴ及びマスク定盤１０３のそれぞれには、マスクＭをパターン像が通過可能な開口部１１４Ａ、１１４Ｂが設けられている。

図１１はマスクステージＭＳＴの概略斜視図である。マスクステージＭＳＴは、マスク定盤１０３上に設けられたマスク粗動ステージＭＳＴ１と、マスク粗動ステージＭＳＴ１上に設けられたマスク微動ステージＭＳＴ２と、マスク定盤１０３上において粗動ステージＭＳＴ１をＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のＹリニアモータ１１０、１１０と、マスク定盤１０３の中央部の上部突出部１０３Ｔの上面に設けられ、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージＭＳＴ１を案内する一対のＹガイド部１１１、１１１と、粗動ステージＭＳＴ１上において微動ステージＭＳＴ２をＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に微小移動可能なＸボイスコイルモータ１１２Ｘ及びＹボイスコイルモータ１１２Ｙとを備えている。Ｙリニアモータ１１０のそれぞれは、マスク定盤１０３上においてＹ軸方向に延びるように設けられた一対の固定子１１０Ｃと、この固定子１１０Ｃに対応して設けられ、連結部材１１０Ｒを介して粗動ステージＭＳＴ１に固定された可動子１１０Ｍとを備えている。そして、これら固定子１１０Ｃ及び可動子１１０Ｍによりリニアモータ１１０が構成されており、可動子１１０Ｍが固定子１１０Ｃに対して駆動することで粗動ステージＭＳＴ１（マスクステージＭＳＴ）がＹ軸方向に移動する。固定子１１０Ｃのそれぞれはエアパッド１０によりマスク定盤１０３に対して非接触支持されている。このため、運動量保存の法則により粗動ステージＭＳＴ１の＋Ｙ方向の移動に応じて固定子１１０Ｃが−Ｙ方向に移動する。この固定子１１０Ｃの移動により粗動ステージＭＳＴ１の移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。すなわち、固定子１１０Ｃは所謂カウンタマスとしての機能を有する。Ｙガイド部１１１のそれぞれは、Ｙ軸方向に移動する粗動ステージＭＳＴ１を案内するものであって、マスク定盤１０３の中央部に形成された上部突出部１０３Ｔの上面においてＹ軸方向に延びるように固定されている。また、粗動ステージＭＳＴ１とＹガイド部１１１、１１１との間にはエアパッド１０が設けられており、粗動ステージＭＳＴ１はＹガイド部１１１に対して非接触支持されている。微動ステージＭＳＴ２は不図示のバキュームチャックを介してマスクＭを吸着保持する。微動ステージＭＳＴ２の＋Ｙ方向の端部にはコーナーキューブからなるＹ移動鏡１１３Ｙが固定され、微動ステージＭＳＴ２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１１３Ｘが固定されている。そして、これら移動鏡１１３Ｘ、１１３Ｙに対して測長ビームを照射するレーザ干渉計（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、マスクステージＭＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で計測される。マスクステージＭＳＴは、レーザ干渉計の計測結果に基づいて、上記リニアモータ及びボイスコイルモータを含むマスクステージ駆動装置を介して駆動される。

図１０に戻って、基板ステージＰＳＴは基板Ｐを保持して移動可能に設けられており、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有している。基板ステージＰＳＴの底面には複数のエアパッド１０が設けられている。基板ステージＰＳＴはエアパッド１０により上面に案内面が形成された基板定盤（ベース部材）１０５に対して非接触支持されている。基板ステージＰＳＴの下面は基板定盤１０５の案内面に対向している。基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持した状態で、基板定盤１０５上をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能である。

図１２は基板ステージＰＳＴを示す概略斜視図である。また、図１３（ａ）は基板ステージＰＳＴの平面図、図１３（ｂ）は基板ステージＰＳＴの側面図である。
基板ステージＰＳＴは、Ｘガイドステージ１２０によりＸ軸方向への移動を案内される。また、基板ステージＰＳＴは、Ｘガイドステージ１２０に設けられたＸリニアモータ１２１によりＸ軸方向に移動可能に設けられている。また、Ｘガイドステージ１２０は、ベースプレート１０１上に設けられた側面視略Ｌ字状の支持部材１２３の上端部のガイド部１２３ＢによりＹ軸方向への移動を案内される。ガイド部１２３Ｂ（支持部材１２３）はＸガイドステージ１２０の両端部のそれぞれに対応する位置に設けられており、Ｘガイドステージ１２０の両端部のそれぞれには、ガイド部１２３Ｂに対応する被ガイド部１２４が設けられている。ガイド部１２３Ｂと被ガイド部１２４との間にはエアパッド１０が介在しており、被ガイド部１２４はガイド部１２３Ｂに対して非接触支持されている。

Ｘガイドステージ１２０には、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に移動するＸリニアモータ１２１の一部を構成する固定子１２１Ｃが設けられ、基板ステージＰＳＴには固定子１２１Ｃに対応する可動子１２１Ｍが設けられている。ここで、基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ１２０に対してＺ軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドにより非接触で支持されている。基板ステージＰＳＴはＸガイドステージ１２０に非接触支持された状態でＸリニアモータ１２１によりＸ軸方向に移動する。

Ｘガイドステージ１２０は、Ｙリニアモータ１２２によりＹ軸方向に移動可能に設けられている。基板ステージＰＳＴは、Ｙリニアモータ１２２の駆動により、Ｘガイドステージ１２０と一緒にＹ軸方向へ移動可能である。また、Ｘガイドステージ１２０の長手方向両端部のそれぞれには、このＸガイドステージ１２０をＹ軸方向に移動するＹリニアモータ１２２の一部を構成する可動子１２２Ｍが設けられている。また、可動子１２２Ｍに対応する固定子１２２Ｃは、支持部材１２３の平面部１２３Ａ上にエアパッド１０を介して非接触支持されている。Ｙリニアモータ１２２の可動子１２２Ｍが固定子１２２Ｃに対して駆動することでＸガイドステージ１２０が基板ステージＰＳＴと一緒にＹ軸方向に移動する。また、Ｙリニアモータ１２２、１２２のそれぞれの駆動を調整することでＸガイドステージ１２０はθＺ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このＹリニアモータ１２２、１２２により基板ステージＰＳＴがＸガイドステージ１２０とほぼ一体的にＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能となっている。

また、固定子１２２Ｃはエアパッド１０により支持部材１２３の平面図１２３Ａに対して非接触支持される。このため、運動量保存の法則によりＸガイドステージ１２０及び基板ステージＰＳＴの＋Ｙ方向（−Ｙ方向）の移動に応じて固定子１２２Ｃが−Ｙ方向（＋Ｙ方向）に移動する。この固定子１２２Ｃの移動によりＸガイドステージ１２０及び基板ステージＰＳＴの移動に伴う反力が相殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。すなわち、固定子１２２Ｃはいわゆるカウンタマスとしての機能を有している。

また、基板ステージＰＳＴの＋Ｙ方向及び−Ｘ方向のそれぞれの端部にはＹ移動鏡１３０Ｙ及びＸ移動鏡１３０Ｘが固定されている。これら移動鏡１３０Ｘ、１３０Ｙに対して測長ビームを照射するレーザ干渉計（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、基板ステージＰＳＴのＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置が高精度で計測される。基板ステージＰＳＴは、レーザ干渉計の計測結果に基づいて、上記リニアモータを含む基板ステージ駆動装置を介して駆動される。

本実施形態においては、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴに、本発明に係るエアパッド１０を用いたので、振動の発生が抑えられている。したがって、ステージの移動精度や位置決め精度等が向上されているので、精度良く露光することができる。また、エアパッドに振動が生じたり、非接触支持の状態を良好に維持できないと、例えばガイド面に対してエアパッドが接触する状態（いわゆる「かじり」）が生じ、非接触支持できない不都合が生じる可能性がある。しかしながら、本発明によれば、エアパッド１０は振動の発生等を抑えられて所望性能を有しているので、上記かじりの発生を抑制することができる。

なお、本実施形態におけるリニアモータにおいて、固定子がコイルユニットであり可動子が磁石ユニットである所謂ムービングマグネット型のリニアモータでもよいし、固定子側に磁石が設けられ、可動子側にコイルが設けられたムービングコイル型のリニアモータでもよい。

なお、上記実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス用の半導体ウエハのみならず、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。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板Ｐ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にも適用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、ウエハ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、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する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）あるいはマスク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。

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）、Ｆ_２ 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（ＬａＢ_６ ）、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、マスクＭを用いる構成としてもよいし、マスクＭ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。

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、Ｆ_２ 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（マスクＭ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及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、マスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭ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。

上記実施形態のように基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴ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。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸ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。

半導体デバイスは、図１４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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、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露光する基板処理ステップ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。

本発明の流体軸受の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る流体軸受を示す拡大斜視図であって図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る流体軸受を模式的に示した拡大断面図である。 流体軸受の比較例を示す図である。 本発明の流体軸受の別の実施形態を模式的に示した断面図である。 本発明の流体軸受の別の実施形態を示す平面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の評価装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明の評価装置の一実施形態を示す模式図である。 本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 マスクステージを示す概略斜視図である。 基板ステージを示す概略斜視図である。 基板ステージを示す図である。 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。

符号の説明

１…第１部材、１Ａ…第１面、２…第２部材、２Ａ…第２面、１０…エアパッド（流体軸受、第１部材）、１０Ａ…パッド面（第１面、第１領域）、１１…流体吹出口、１２…パッド本体、１３…ブッシュ、１６…入口、２０…流路、２４…スクイズ面（第２領域）、２６…溝部、３１…ホルダ（支持部）、３２…調整装置、３８…駆動装置（加振装置）、４０…位置センサ（検出装置）、４１…オプティカルフラット（第２部材、位置測定装置）、４１Ａ…下面（第２面）、４９…光学測定装置（位置測定装置）、５０…ホルダ（支持部）、５１…平行平面板（第２部材）、５１Ａ…下面（第２面）、５２…加速度計（検出装置）、ＡＲ１…第１の範囲（所定範囲）、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ（ステージ装置）、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ（ステージ装置）、Ｓ１…評価装置、Ｓ２…評価装置

Claims (25)

1. 第１部材の第１面に形成された流体吹出口と、
   前記第１部材の内部に形成され、前記流体吹出口に接続された流路とを備え、
   前記流路のうち前記流体吹出口近傍は、前記流体吹出口に向かって漸次拡がるように形成されていることを特徴とする流体軸受。
2. 前記流路の前記流体吹出口近傍は断面視円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流体軸受。
3. 前記流路の前記流体吹出口近傍は面取りされていることを特徴とする請求項１記載の流体軸受。
4. 前記第１面と前記流路との間には角部がないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の流体軸受。
5. 前記流路のうち前記流体吹出口に向かって漸次拡がるように形成されている所定範囲以外の範囲において、前記流路は前記流体吹出口に接続する一端部とは反対側の他端部に向かって緩やかに拡がっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の流体軸受。
6. 前記第１面に設けられ前記流体吹出口が形成された第１領域と、前記第１領域と同じ高さで形成され該流体軸受の動特性を調整するための第２領域とを備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の流体軸受。
7. 案内面を有するベース部材と、前記案内面と対向する対向部を有し前記ベース部材に対して相対移動可能な移動部材とを備えたステージ装置において、
   前記案内面と前記対向部との間に、請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の流体軸受が設けられていることを特徴とするステージ装置。
8. 第１面を有する第１部材と、前記第１面と対向する第２面を有し前記第１部材に対して相対移動可能な第２部材と、前記第１面と前記第２面との少なくとも一方に設けられた流体軸受とを有するステージ装置であって、
   前記流体軸受は、前記第１面に設けられて前記第２面に対して流体を吹き出す流体吹出口と、
   前記流体吹出口を含むように前記第１面に形成された第１領域と、
   前記第１領域とは独立して前記第１面に形成され、前記流体軸受の動特性を調整するための第２領域とを備えたことを特徴とするステージ装置。
9. 前記第１領域と前記第２領域との間には溝部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のステージ装置。
10. 前記第１領域と前記第２領域とは、対向する前記第１面又は前記第２面のいずれかに対してほぼ同一高さに形成されていることを特徴とする請求項８又は９記載のステージ装置。
11. 前記第２領域は平坦面であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項記載のステージ装置。
12. 前記動特性の目標値に応じて、前記第１領域に対する前記第２領域の高さ、前記第２領域の大きさ、及び前記第２領域の表面荒さのうちの少なくとも一つが設定されることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項記載のステージ装置。
13. 前記動特性は、前記流体軸受の共振周波数、及び減衰率のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項記載のステージ装置。
14. マスクステージに支持されたマスクのパターンを基板ステージに支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及び前記基板ステージのうち少なくともいずれか一方に、請求項７〜請求項１３記載の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。
15. 流体吹出口を備えた第１部材を有する流体軸受の評価装置であって、
    前記第１部材を支持する支持部と、
    前記支持部に支持された前記第１部材のうち前記流体吹出口を形成された第１面に対向し、前記流体吹出口からの流体が吹き出される第２面を有する第２部材と、
    前記流体吹出口から流体を吹き出した状態で、前記第２部材に対して前記第１部材を駆動する駆動装置と、
    前記第２面を光学的に直接測定することで前記第１部材と前記第２部材との位置関係を測定する位置測定装置と、
    前記位置測定装置の測定結果に基づいて前記第２部材に対する前記第１部材の位置関係を調整する調整装置と、
    前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくともいずれか一方から検出した物理量に基づいて、前記流体軸受の動特性及び静特性のうち少なくともいずれか一方を求める制御装置とを備えたことを特徴とする評価装置。
16. 前記第２面はオプティカルフラットであることを特徴とする請求項１５記載の評価装置。
17. 前記物理量は、前記第１部材と前記第２部材との相対位置、速度、加速度、及び流体流量のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６記載の評価装置。
18. 前記駆動装置は、第１部材及び前記第２部材のうち少なくともいずれか一方を加振する加振装置を含むことを特徴とする請求項１６又は１７記載の評価装置。
19. 前記流体軸受の静特性は、負荷容量、剛性、及び流体流量のうちの少なくとも１つを含み、
    前記流体軸受の動特性は、共振周波数、及び減衰率のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項記載の評価装置。
20. 前記流体軸受の動特性は、前記第１面と前記第２面との間でのスクイズ作用を含むことを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項記載の計測装置。
21. 流体吹出口を備えた第１部材を有する流体軸受の評価装置であって、
    前記第１部材を支持する支持部と、
    前記支持部に支持された前記第１部材のうち前記流体吹出口を形成された第１面に対向し、前記流体吹出口からの流体が吹き出される第２面を有する第２部材と、
    前記流体吹出口から流体を吹き出した状態で、前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくともいずれか一方の振動を検出する検出装置と、
    前記検出装置の検出結果に基づいて、前記流体吹出口から吹き出した流体に起因する振動レベルを求める制御装置とを備えたことを特徴とする評価装置。
22. 流体吹出口を備えた第１部材を有する流体軸受の評価方法であって、
    前記第１部材のうち前記流体吹出口を形成された第１面と、オプティカルフラットからなる第２部材の第２面とを対向した状態で、前記第１部材と前記第２部材との位置関係を前記第２部材で観測される干渉縞に基づいて調整した後、前記流体吹出口から前記第２面に対して流体を吹き出し、
    前記流体吹出口から流体を吹き出した状態で、前記第２部材に対して前記第１部材を駆動し、
    前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくともいずれか一方から検出された物理量に基づいて、前記流体軸受の動特性及び静特性のうち少なくともいずれか一方を求めることを特徴とする評価方法。
23. 流体吹出口を備えた第１部材を有する流体軸受の評価方法であって、
    前記第１部材のうち前記流体吹出口を形成された第１面と、第２部材の第２面とを対向した状態で、前記流体吹出口から前記第２面に対して流体を吹き出し、
    前記流体吹出口から流体を吹き出した状態で、前記第１部材及び前記第２部材のうち少なくともいずれか一方の振動を検出し、
    前記検出結果に基づいて、前記流体吹出口から吹き出した流体に起因する振動レベルを求めることを特徴とする評価方法。
24. 前記求めた振動レベルに応じて、前記第１部材の内部に形成され、前記流体吹出口に接続する流路のうち前記流体吹出口近傍の形状を設定することを特徴とする請求項２２記載の評価方法。
25. 請求項２２〜請求項２４記載の評価方法の結果に基づいて前記流体吹出口の形状が設定されることを特徴とする流体軸受。
    

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