JP2007042924A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動ステージの大型化を招くことなく、用力供給部材による外乱の影響を排除する。
【解決手段】 ホルダーＷＴＢにより対象物Ｗを保持して移動する第１ステージと、第１ステージの移動方向に移動可能な第２ステージとを有する。第１ステージは、ホルダーＷＴＢに形成された開口部７１を介して対象物Ｗを対象物Ｗの表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部７０を有し、第２ステージは、移動部７０を駆動させる駆動機構８８を有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、特に、ホルダーにより物体を保持して移動するステージを用いるステージ装置及び露光装置に関するものである。

通常、露光装置におけるステージにおいては、基板を保持するホルダーが設けられ、そして基板を吸着しながら基板の表面と直交する方向に駆動されるリフトピンによって基板の受け渡し（交換）が行われている。
従って、ステージには、リフトピンによる基板吸着用のバキューム配管や、リフトピンの昇降用モーター等の駆動手段に電力を供給するためのケーブル等、各種の用力を供給するための用力供給部材が接続されているため、ステージの移動に伴って引張力を与えたり、その反力で微振動を発生させたりして外乱要因となり、基板へのパターン転写精度を低下させる可能性がある。

そこで、特許文献１には、移動ステージにバッテリーを搭載し、移動ステージがウエハ交換位置にきたときはベース構造体側に設けられた送電端子部と移動ステージ側に設けられた受電端子部とを接触させて、送電端子部から供給される電流を受電端子部を介してバッテリーに充電し、移動ステージがウエハ交換位置から離れたときはバッテリーの電力を使って所定の処理を行う構成が開示されている。
この構成では、露光処理等の所定の処理中は移動ステージへの電気配線が不要になり、移動ステージの動特性、静特性を改善することが可能である。
特開平１０−２７０５３５号公報

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
移動ステージにバッテリー、及びこのバッテリーの電力を用いてリフトピンを駆動するためのアクチュエータを搭載するため、移動ステージの重量が大きくなってしまい、移動ステージの駆動に伴う発熱が大きくなるという問題が生じてしまう。
そのため、移動ステージの大型化を招くことなく、用力供給部材による外乱の影響を排除できるステージ装置の開発が望まれていた。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、移動ステージの大型化を招くことなく、用力供給部材による外乱の影響を排除できる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。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１８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は、ホルダー（ＷＴＢ）により対象物（Ｗ）を保持して移動する第１ステージ（ＷＳＴ）と、第１ステージ（ＷＳＴ）の移動方向に移動可能な第２ステージ（２９）とを有するステージ装置（ＳＴ）であって、第１ステージ（ＷＳＴ）は、ホルダー（ＷＴＢ）に形成された開口部（７１）を介して対象物（Ｗ）を対象物（Ｗ）の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部（７０）を有し、第２ステージ（２９）は、移動部（７０）を駆動させる駆動機構（８８）を有していることを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、第２ステージ（２９）に設けられた駆動機構（８８）により移動部（７０）をホルダー（ＷＴＢ）の開口部（７１）を介して駆動することにより、対象物（Ｗ）を表面と直交する方向に移動させることができる。そのため、移動部（７０）を駆動するための用力供給部材を第１ステージ（ＷＳＴ）に接続する必要がなくなり、外乱要因を排除することができる。また、本発明では、駆動機構（８８）を第１ステージ（ＷＳＴ）に設けないため、第１ステージ（ＷＳＴ）の大型化及び重量化を抑制することが可能になる。

また、本発明のステージ装置は、ホルダー（ＷＴＢ）により対象物（Ｗ）を吸着して移動する移動ステージ（ＷＳＴ）を有するステージ装置（ＳＴ）であって、移動ステージ（ＷＳＴ）は、ホルダー（ＷＴＢ）に形成された開口部（７１）を介して対象物（Ｗ）を対象物（Ｗ）の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部（７０）を有し、移動ステージ（ＷＳＴ）とは独立して設けられ、移動部（７０）を駆動させる駆動機構（８８）と、対象物（Ｗ）の表面とほぼ直交する方向の移動部（７０）の位置に応じて、対象物（Ｗ）の吸着と吸着解除とを切り替える切り替え装置（８１）と、を有するを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、移動ステージ（ＷＳＴ）とは独立して設けられた駆動機構（８８）により移動部（７０）をホルダー（ＷＴＢ）の開口部（７１）を介して駆動することにより、対象物（Ｗ）を表面と直交する方向に移動させつつ、切り替え装置（８１）により移動部（７０）の位置に応じて対象物（Ｗ）の吸着と吸着解除とを切り替えることができる。そのため、移動部（７０）を駆動するための用力供給部材を移動ステージ（ＷＳＴ）に接続する必要がなくなり、外乱要因を排除することができるとともに、駆動機構（８８）を移動ステージ（ＷＳＴ）に設けないため、移動ステージ（ＷＳＴ）の大型化及び重量化を抑制することが可能になる。

さらに、本発明のステージ装置は、ホルダー（ＷＨ）により対象物（Ｗ）を保持して定盤（２１）の移動面（２１ａ）上を移動する移動ステージ（ＷＳＴ）を有するステージ装置（ＳＴ）であって、移動ステージ（ＷＳＴ）は、ホルダー（ＷＨ）に形成された開口部（７１）を介して対象物（Ｗ）を対象物（Ｗ）の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部（７０）と、定盤（２１）に非接触で移動自在に支持される支持部（２６ａ）とを有し、定盤（２１）には、支持部（２６ａ）の移動経路から離間した位置に設けられた第２開口部（２１ｂ）を介して移動部（７０）を駆動する駆動機構（７５、７６）が設けられることを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、駆動機構（７５、７６）により定盤（２１）の第２開口部（２１ｂ）を介して移動部（７０）を駆動し、ホルダー（ＷＨ）の開口部（７１）を介して移動させることにより、対象物（Ｗ）を表面と直交する方向に移動させることができる。この第２開口部（２１ｂ）は、支持部（２６ａ）の移動経路から離間した位置に設けられているため、移動ステージ（ＷＳＴ）の移動時に支持部（２６ａ）が第２開口部（２１ｂ）上を通過することにより、定盤（２１）と支持部（２６ａ）との非接触状態が途切れる等、移動ステージ（ＷＳＴ）の移動に支障を来すことを防止できる。

そして、本発明の露光装置は、ステージ装置を用いて基板（Ｗ）にパターンを露光する露光装置において、ステージ装置として、先に記載のステージ装置（ＳＴ）を用いたことを特徴とするものである。
従って、本発明の露光装置では、ステージの大型化及び重量化を抑制することが可能になるとともに、ステージ移動に伴う外乱要因を排除することができ、パターンの転写精度を向上させることが可能になる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、移動ステージの大型化・重量化を招くことなく、用力供給部材による外乱の影響を排除することができる。
また、本発明の露光装置では、用力供給部材による外乱、移動ステージの大型化による発熱の影響を排除して、パターンの転写精度を高めることができる。

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図１９を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してレチクルＲと基板としてのウエハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷに逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の露光装置である。

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

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

ステージ装置ＳＴは、例えば半導体工場の床面ＦＬ上に配置されたフレームキャスタＦＣ、フレームキャスタＦＣ上に設けられたベース盤２１、ベース盤２１の上方に配置されベース盤２１の上面（移動面）２１ａに沿って移動するウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、Ｘ方向に等速運動をするチューブキャリア２９、ステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置を検出する干渉計２２，２３を含む干渉計システム２４（図８参照）、並びにステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動部２５（図８参照）を含んで構成される。上記のウエハステージＷＳＴは、レチクルＲのパターンをウエハＷに露光転写するためにウエハＷを保持して移動するものである。一方、計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間に投影光学系ＰＬの下方に位置して各種の計測を行うものである。

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

ウエハステージＷＳＴは、セラミックス等の非導電性材料で形成されており、図２に示す通り、ベース盤２１上に配置されたウエハステージ本体２６と、ウエハステージ本体２６上に搭載されウエハＷを保持するホルダーとして機能するウエハテーブルＷＴＢとを含んで構成されている。ウエハステージ本体２６は、断面矩形枠状でＸ方向に延びる中空部材によって構成されている。このウエハステージ本体２６の下面には、本願出願人が先に出願した特願２００４−２１５４３９号に記載されているような自重キャンセラ機構が設けられている。

図３に示すように、この自重キャンセラ機構５８は、ウエハステージＷＳＴの自重を支える支持部と、ガイド面としての移動面２１ａに対向してウエハステージＷＳＴを移動面２１ａに対して浮上させるエアベアリング部とを有している。
より詳細には、自重キャンセラ機構５８は、ウエハステージＷＳＴの重心位置に配置されており、下端部（−Ｚ側端部）が開口し、上端部（＋Ｚ側端部）が閉塞された円筒状のシリンダ部１７０Ａと、当該シリンダ部１７０Ａの内部に前記開口を介して挿入され、シリンダ部１７０Ａに対して相対移動可能なピストン部１７０Ｂとを備えている。シリンダ部１７０Ａの内部のピストン部１７０Ｂより上方には、ほぼ気密状態の空間１８０が形成されている。空間１８０には、シリンダ部１７０Ａの一部に形成された不図示の開口を介して例えばヘリウムなどの希ガスあるいは窒素、またはエアが陽圧で供給される。

供給されたエアの一部がピストン部１７０Ｂの下端部から噴出されることにより、ピストン部１７０Ｂの底面と定盤２１の移動面２１ａとの間のエアの静圧（隙間内圧力）により、ピストン部１７０Ｂの底面には一種の気体静圧軸受（スラスト軸受）が形成され、ピストン部１７０Ｂがベース盤２１の上方に非接触で支持される。また、供給されたエアの一部がピストン部１７０Ｂの外周から噴出されることにより、ピストン部１７０Ｂとシリンダ部１７０Ａとの間に所定のクリアランスが形成される。つまり、ピストン部１７０Ｂの周壁には、実質的に気体静圧軸受（ラジアル軸受）が形成される。
従って、自重キャンセラ機構５８においては、上端部でウエハステージＷＳＴを支持した際に、その自重は空間１８０の陽圧により支持されるとともに、ベース盤２１の移動面２１ａとの間にはスラスト軸受の作用により常にクリアランスを維持できる。また、ウエハステージＷＳＴに傾斜する方向（θＸ、θＹ）の力が作用した場合には、ラジアル軸受の作用によりクリアランスが維持されるので、ウエハステージＷＳＴの傾斜が吸収される。

ウエハテーブＷＴＢは、図４に示すように、ウエハＷを支持する複数の支持部（ピンチャック）８０と、支持部８０の間に配置され、ウエハＷを吸着保持するための複数の吸引口７２とを備えている。なお、吸引口７２は、複数設けられているが、図４では一つのみ図示している。支持部７１のそれぞれは断面視台形状であり、ウエハＷはその裏面ＷＣを保持面である複数の支持部７１の上端面で支持される。

また、ステージ装置ＳＴには、ウエハＷをＺ方向に駆動する（昇降させる）駆動機構８１が設けられている。駆動機構８１は、Ｚ軸周りに等間隔で配置され（図５参照）、連結部８３により一体的に連結された３つのリフトピン７０と、上端部（＋Ｚ側端部）が連結部８３に結合されたＺ軸方向に延びる軸部材８５と、軸部材８５の外周面をＺ軸方向に移動自在に保持する筒部材８６と、エア駆動により筒部材８６をＺ軸方向に駆動するエアシリンダ等のアクチュエータ８７と、軸部材８５をＺ軸方向に駆動する直動機構８８とを主体に構成されている。アクチュエータ８７の駆動は、後述する主制御装置２０によるエア調整により制御される。上記駆動機構８１の中、リフトピン７０、軸部材８５、筒部材８６、アクチュエータ８７は、ウエハステージＷＳＴに搭載され、直動機構８８は、後述するチューブキャリア２９に搭載されている。

リフトピン７０は、例えばセラミックスで形成され、外周面にコーティング材（撥液剤）７０ｂで被覆されて撥液性を付与されている。このコーティング材７０ｂとしては、例えばPTFE系やPFA系等のフッ素樹脂からなり、また導電性を有するものが選択して用いられている。各リフトピン７０には、先端上面に開口する吸気路が７０ａが形成されており、各吸気路７０ａは連結部８３に形成された吸気路８３ａ及び軸部材８５に形成された吸気路８５ａに接続されている。また、ウエハテーブルＷＴＢの各リフトピン７０と対応する位置には、当該ウエハテーブルＷＴＢをＺ軸方向に貫通する開口部７１が形成されている。開口部７１は、リフトピン７０との間に１ｍｍ以下（例えば０．３ｍｍ）のクリアランスが形成される大きさに設定されており、その内周面は、リフトピン７０の外周面と同様に、PTFE系やPFA系等のフッ素樹脂からなるコーティング材で被覆されて撥液性を付与されている。

軸部材８５は、下端部（−Ｚ側端部）にＸ軸周りに回転自在なローラ８４が設けられている。また軸部材８５の−Ｙ側の外周面には、凹部８５ｂが形成され、軸部材８５の＋Ｙ側の外周面には、吸気路８５ａと連通する凹部８５ｃが形成されている。凹部８５ｂのＺ方向の長さは、リフトピン７０が露光処理時等で、ウエハＷに対する吸着待機状態で開口部７１内に没入する待機位置（図４に示す位置）から、上昇してウエハＷの裏面ＷＣに当接する位置までの移動ストロークよりも僅かに小さく設定されている。
一方、凹部８５ｃのＺ方向の長さは、リフトピン７０の移動ストロークと同等に設定されている。

筒部材８６は、リニアガイド８９によってＺ軸方向の移動をガイドされており、Ｚ軸周り方向（θＺ）について凹部８５ｂと対向する位置に、外周面と内周面とを貫通する半径方向に延びる３つの貫通孔８６ａ、８６ｂ、８６ｃを有するとともに、Ｚ軸周り方向について凹部８５ｃと対向する位置に、外周面と内周面とを貫通する半径方向に延びる貫通孔８６ｄを有している。

貫通孔８６ａ、８６ｂは、リフトピン７０が上述した待機位置にあるときに、軸部材８５の凹部８５ｂと連通し、リフトピン７０（すなわち軸部材８５）が上昇したときにウエハＷの裏面ＷＣに当接する前に凹部８５ｂとの連通が解除される高さ（Ｚ軸方向の位置）に形成されている。また、貫通孔８６ａの外周面側の端部は、後述する真空吸引装置２０２に接続されている。貫通孔８６ｂの外周面側の端部は、上述した吸引口７２に接続されている。

貫通孔８６ｃは、リフトピン７０が上述した待機位置にあるときに、軸部材８５の凹部８５ｂと連通せず、軸部材８５が上昇してリフトピン７０がウエハＷの裏面ＷＣに当接する前に軸部材８５の凹部８５ｂと連通する高さに形成されており、その外周面側の端部は大気開放されている。
貫通孔８６ｄは、リフトピン７０が上述した待機位置にあるときに、軸部材８５の凹部８５ｃと連通せず、軸部材８５が上昇してリフトピン７０がウエハＷの裏面ＷＣに当接する前に凹部８５ｃと連通する高さに形成されており、その外周面側の端部は後述する真空吸引装置２０２に接続されている。

直動機構８８は、図６に示すように、チューブキャリア２９に設けられＹ軸方向に延びる直動部材９１と、主制御装置２０の制御の下で直動部材９１をＹ軸方向に駆動する駆動装置９２と、直動部材９１の先端に設けられたカム部材９３とから概略構成される。カム部材９３は、直動部材９１のＹ軸方向に沿った移動をリフトピン７０（軸部材８５）のＺ軸方向への移動に変換するものであって、ＸＹ平面をＸ軸周りに回転させた面と平行に傾斜する傾斜面９３ａを有している。このカム部材９３は、ウエハステージ本体２６の＋Ｙ側の側面２６ａに開口する孔部２６ｂを介してウエハステージ本体２６に挿入されたときに、図４に示すように、軸部材８５に設けられたローラ８４が傾斜面９３ａ上に乗り上げる高さに配置されている。

また、ステージ装置ＳＴには、図４に示すように、リフトピン７０の移動速度を検出する速度計９０が設けられるとともに、不図示のウエハローダに搭載されてウエハＷのＺ方向の位置を検出するレーザ変位計９４が設けられている。これら速度計９０及びレーザ変位計９４の検出結果は主制御装置２０に出力される。

図２に示すように、ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ本体２６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ（Ｘ軸周りの回転方向）、θｙ（Ｙ軸周りの回転方向）、θｚ（Ｚ軸周りの回転方向）に微小駆動する第１駆動系２７と、ウエハステージ本体２６及び第１駆動系２７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系２８ａ，２８ｂとを備えている。
更に、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向に等速運動をするチューブキャリア２９と、真空又はエア等の用力をチューブキャリア２９からウエハステージ本体２６に非接触で伝達する用力供給装置１５５（図５参照）とを備えている。
ここで、チューブキャリア２９がＸ方向に等速運動するのは、チューブキャリア２９の駆動により発生する反力がウエハステージ本体２６に及ぼす影響を少なくするためである。

チューブキャリア２９の内部には、不図示の給気管路及び排気管路が形成されている。これら給気管路及び排気管路それぞれの一端には、給気管２０３、排気管２０４の一端が接続されている。また、給気管路及び排気管路それぞれの他端には、供給管２４１ｂ、バキューム管２４１ａ（図５（ａ）参照）のそれぞれの一端が不図示のコネクタを介して接続されている。供給管２４１ｂ、バキューム管２４１ａの他端は、用力供給装置１５５にそれぞれ接続されている。
また、これら給気管路及び排気管路それぞれの他端は、ステージ装置ＳＴの外部に設けられた気体供給装置２０１及び真空吸引装置２０２（図８参照）に接続されている。

用力供給装置１５５は、気体供給装置２０１から給気管２０３、チューブキャリア２９及び給気管２４１ｂを介して供給された加圧気体（流体）を供給管２７０Ａを介してウエハステージＷＳＴに供給するとともに、真空吸引装置２０２から排気管２０４、チューブキャリア２９及びバキューム管２４１ａを介して供給された負圧をバキューム管２７０Ｂを介してウエハステージＷＳＴに供給する。

この用力供給装置１５５は、ウエハステージ本体２６の＋Ｙ側の側面２６ａに固定される一対の板状の固定部材２３１Ａ、２３１Ｂと、図７に示すように、固定部材２３１Ａ、２３１Ｂがその長手方向の両端に固定されたＸ軸方向を長手方向とする円柱状部材２３２有する第１ユニット２５１と、円柱状部材２３２の外周にＸ軸方向に移動自在に取り付けられた円筒状部材２３４を有する第２ユニット２５２と、当該第２ユニット２５２に順次連結された第３ユニット２５３と、Ｚ支持部材２３９とを備えている。

第２ユニット２５２は、上記円筒状部材２３４と、この円筒状部材２３４の長手方向の中央部の外側に固定された取付部材２３５と、この取付部材２３５の＋Ｙ側端面に固定されたＹ軸方向に延びる円柱状部材２３６とを有している。円筒状部材２３４は、円柱状部材２３２の外径よりも僅かに大きな内径を有し、その内部に円柱状部材２３２が全周に亘って所定のクリアランスが形成された状態で挿入されている。このため、円柱状部材２３２は、円筒状部材２３４に対してＸ軸方向及びＸ軸周りの回転方向に相対移動自在となっている。

第３ユニット２５３は、円柱状部材２３６の＋Ｙ側端部近傍の外周側に設けられたほぼ立方体の外形を有するＹ支持部材２３７、該Ｙ支持部材２３７の下面（−Ｚ側面）にＺ軸方向に沿って固定された円柱状部材２３８と有する構成となっている。Ｙ支持部材２３７には、円柱状部材２３６が全周に亘って所定のクリアランスが形成された状態で挿入されている。このため、Ｙ支持部材２３７は、円柱状部材２３６をＹ軸方向及びＹ軸周りに移動自在に支持している。

Ｚ支持部材２３９は、略直方体状の外形を有しており、＋Ｙ側端面２３９ｃにおいてチューブキャリア２９の−Ｙ側端面に固定されている。Ｚ支持部材２３９には、円柱状部材２３８が全周に亘って所定のクリアランスが形成された状態で挿入されている。このため、Ｚ支持部材２３９は、円柱状部材２３８をＺ軸方向及びＺ軸周り方向に移動自在に支持している。

この用力供給装置１５５は、気体供給装置２０１から給気管２０３、チューブキャリア２９内の給気管路、供給管２４１ｂを介して供給された加圧気体を、固定部材２３１Ａに形成された流路２３１Ａａから供給管２７０Ａへ導入するための流体供給用流路（不図示）を有している。この流体供給用流路は、円柱状部材２３８、Ｙ支持部材２３７、円柱状部材２３６、取付部材２３５、円筒状部材２３４及び円柱状部材２３２の内部を順次連通するように形成されている。そのため、気体供給装置２０１から供給される加圧気体は、給気管２０３、チューブキャリア２９内の給気管路、供給管２４１ｂ、用力供給装置１５５の流体供給用流路、流路２３１Ａａ、供給管２７０Ａを順次経た後に、用力としてウエハステージＷＳＴに導入される。

また、流体供給用流路内の加圧気体は、一部が円柱状部材２３８とＺ支持部材２３９との隙間、Ｙ支持部材２３７と円柱状部材２３６との隙間、円筒状部材２３４と円柱状部材２３２との隙間にそれぞれ排出されることで、隙間を形成する部材同士を加圧気体の静圧（いわゆる隙間内圧力）により互いに非接触で、且つそれぞれの軸方向及び軸周りの回転方向に移動自在に支持させる一種の気体静圧軸受として機能する。

一方、用力供給装置１５５は、真空吸引装置２０２から排気管２０４、チューブキャリア２９内の排気管路、バキューム管２４１ａを介して供給された負圧を、固定部材２３１Ａに形成された流路２３１Ａｂからバキューム管２７０Ｂへ供給するためのバキューム用流路（不図示）を有している。このバキューム用流路は、円柱状部材２３８、Ｙ支持部材２３７、円柱状部材２３６、取付部材２３５、円筒状部材２３４及び円柱状部材２３２の内部を順次連通するように形成されている。そのため、真空吸引装置２０２から供給される負圧は、排気管２０４、チューブキャリア２９内の排気管路、バキューム管２４１ａ、用力供給装置１５５のバキューム用流路、流路２３１Ａｂ、バキューム管２７０Ｂを順次経た後に、用力としてウエハステージＷＳＴに導入され、後述するリフトピンＣＴやウエハホルダ４０によるウエハＷの吸着等に用いられる。

また、バキューム用流路は、一部が円柱状部材２３８とＺ支持部材２３９との隙間、Ｙ支持部材２３７と円柱状部材２３６との隙間、円筒状部材２３４と円柱状部材２３２との隙間にそれぞれ開口しており、各隙間からバキューム用流路に向かう気体の流れが生じる。この気体の流れによる負圧により、それぞれの隙間に供給された加圧気体が吸引され、この吸引力により、加圧気体が各円柱状部材の周方向の全体に速やかに行き渡るとともに、それぞれの隙間内には常に一定量の加圧気体が維持される。

このように、用力供給装置１５５で接続されたウエハステージ本体２６（ウエハステージＷＳＴ）とチューブキャリア２９とは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周り方向、Ｙ軸周り方向、Ｚ軸周り方向の６自由度（６ＤＯＦ）で非接触で移動自在に支持された状態で加圧気体及び負圧が供給されることになる。
なお、上記の用力供給装置１５５は、本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号に詳細に記載されている。

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

また、図２に示す通り、ウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面４１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面４１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。これらの反射面４１Ｘ，４１Ｙには、干渉計システム２４（図８参照）を構成するＸ軸干渉計４２，４３、Ｙ軸干渉計４４，４４ａからの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射され、ウエハステージＷＳＴ（すなわちウエハＷ）のＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置が計測される。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２，４３及びＹ軸干渉計４４，４４ａは、図１においてはまとめて干渉計２３として図示している。

計測ステージＭＳＴは、チューブキャリア２９、用力供給装置１５５及び電気系供給装置１００を除いてほぼウエハステージＷＳＴと同様の構成である。つまり、図２に示す通り、ベース盤２１上に配置された計測ステージ本体４６と、計測ステージ本体４６上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを備えている。また、計測ステージ本体４６をＸ方向にロングストロークで駆動するとともに、Ｙ方向、Ｚ方向、θｘ、θｙ、θｚに微小駆動する第１駆動系４７と、計測ステージ本体４６及び第１駆動系４７をＹ方向にロングストロークで駆動する第２駆動系４８ａ，４８ｂとを備えている。計測ステージ本体４６は、断面矩形枠状でＸ方向に延びる中空部材によって構成されている。
また、計測ステージＭＳＴは、露光に関する各種計測を行うための計測器群を備えている。

計測テーブルＭＴＢは、上面が撥液性（撥水性）を有している。計測テーブルＭＴＢのＹ方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面５０が鏡面加工により形成されている。更に、計測テーブルＭＴＢのＸ方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ方向に直交する（Ｙ方向に延在する）反射面５１Ｘが鏡面加工により形成されており、Ｙ方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｙ方向に直交する（Ｘ方向に延在する）反射面５１Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。反射面５０には、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間に、ウエハステージＷＳＴのＹ方向の位置を検出するＹ軸干渉計４４からの干渉計ビーム（ビーム）が投射される。また、反射面５１Ｘ，５１Ｙには、干渉計システム２４（図８参照）を構成するＸ軸干渉計４２、Ｙ軸干渉計５２からの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射され、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置が計測される。Ｙ軸干渉計５２は、Ｙ軸干渉計４４と同様に、ウエハステージＷＳＴがウエハＷの交換のためにローディングポジションに位置している間以外は、計測テーブルＭＴＢのＹ方向の位置を検出する。尚、図２に示すＸ軸干渉計４２及びＹ軸干渉計５２は、図１においてはまとめて干渉計２２として図示している。

図１に戻り、レチクルステージＲＳＴ上には、パターン面（図１における−Ｚ側の面）にパターンが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により保持されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部１１（図１では不図示、図８参照）によって、照明光学系ＩＬＳの光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能に構成されている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸周りの回転を含む）は、レーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１２によって、移動鏡１３（実際にはＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１２の計測値は主制御装置２０（図１では不図示、図８参照）に出力され、主制御装置２０は、このレチクル干渉計１２の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向、及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

レチクルステージＲＳＴの上方には、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂがＸ方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系１４ａ，１４ｂは、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと、これらに対応する計測ステージＭＳＴ上の一対の基準マーク（以下、第１基準マークという）の投影光学系ＰＬを介した共役像とを同時に観察するものである。

投影ユニットＰＵは、鏡筒１５と、鏡筒１５内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。
また、投影ユニットＰＵを保持する保持部材には、オフアクシス型のアライメント系４５が設けられており、対象マーク（ウエハＷに形成されたアライメントマーク等）の位置を計測する。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ（以下、先玉ともいう）ＧＬの近傍には、液浸装置１７を構成する液体供給ノズル１８ａと、液体回収ノズル１８ｂとが設けられている。

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

液体供給ノズル１８ａは、主制御装置２０からの指示に応じて先玉ＧＬとウエハＷとの間に水を供給する。また、液体回収ノズル１８ｂは、主制御装置２０からの指示に応じて先玉ＧＬとウエハＷとの間から水を回収する。

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

図８は、露光装置ＥＸの制御系の構成を示すブロック図である。図８に示す制御系は、露光装置ＥＸの全体的な動作を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）からなる主制御装置２０を中心として構成されている。また、主制御装置２０には、メモリ６５、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等のディスプレイ６６が接続されている。メモリ６５は、露光装置ＥＸの動作を制御する上で必要な情報、例えばベースライン量、ＥＧＡ演算を行って得られたショット配列、露光量の履歴等を記憶し、ディスプレイ６６は主制御装置２０から出力される露光装置ＥＸの装置状態を示す情報及びエラー情報等の各種情報を表示する。

次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いてウエハＷを露光する方法について図４、及び図９〜図１３を参照して説明する。なお、これらの図においては、レーザ変位計９４の図示は適宜省略する。

ウエハＷに対して露光処理を実施する際には、駆動装置９２の駆動により、図４に示すように、直動部材９１を＋Ｙ側へ移動させ、ローラ８４からカム部材９３を離間させて、リフトピン７０を開口部７１内に没入する待機位置に位置させる。
このとき、軸部材８５における凹部８５ｂが筒部材８６の貫通孔８６ａ、８６ｂと連通するため、真空吸引装置２０２から供給される負圧は、貫通孔８６ａ、凹部８５ｃ、貫通孔８６ｂを介してウエハテーブルＷＴＢの吸引口７２に供給され、ウエハＷが支持部８０（ウエハテーブルＷＴＢ）上に吸着保持される。
また、このとき、筒部材８６の貫通孔８６ｄも真空吸引装置２０２から負圧が供給されるが、貫通孔８６ｄが軸部材８５の凹部８５ｃと連通しないため、負圧は吸気路８５ａに供給されることはない。

この後、液体供給ノズル１８ａによりウエハＷ上に液体Ｌｑを供給しつつ、液体回収ノズル１８ｂによりウエハＷ上の液体Ｌｑを回収して液浸領域を形成する。
そして、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬと液体Ｌｑとを介してウエハＷに露光光ＩＬを照射させ、ウエハＷを支持したウエハステージＷＳＴを移動させながらレチクルＲのパターン像をウエハＷ上に投影し、ウエハＷを露光する液浸露光を行う。

一方、ウエハＷに対する露光処理が終了してウエハを交換する際には、液浸露光の完了後、ウエハＷ上などに残留した液体Ｌｑを液体回収ノズル１８ｂなどを使って回収した後、主制御装置２０がステージ駆動部
２５を介して、ウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの直下の位置からウエハＷの交換位置（ローディングポジション）に移動させる。

次に、駆動装置９２の駆動により、図９に示すように、直動部材９１を−Ｙ側へ移動させる。これにより、ローラ８４がカム部材９３の傾斜面９３ａ上を転動することで、カム部材９３の−Ｙ側への移動が＋Ｚ側への移動（上昇）に変換され、軸部材８５がリフトピン７０とともに＋Ｚ側へ移動する。このとき、軸部材８５における凹部８５ｃが筒部材８６の貫通孔８６ａ、８６ｂと連通するため、ウエハテーブルＷＴＢへのウエハＷの吸着保持は維持される。

一方、軸部材８５の移動により凹部８５ｃが貫通孔８６ｄと連通するため、真空吸引装置２０２から供給される負圧は、貫通孔８６ｄ、凹部８５ｃ、吸気路８５ａ、吸気路８３ａを介してリフトピン７０の吸気路７０ａに供給される。
なお、以下の図においても、リフトピン７０の＋Ｚ側への移動は、直動部材９１の−Ｙ側の移動に伴いローラ８４がカム部材９３の傾斜面９３ａを転動することにより行われ、リフトピン７０の−Ｚ側への移動（下降）は、直動部材９１及びカム部材９３の＋Ｙ側への移動により行われるが、図１０以降では便宜上、直動部材９１及びカム部材９３の図示は省略する。

さらに、軸部材８５及びリフトピン７０の＋Ｚ側への移動が進むと、図１０に示すように、軸部材８５の凹部８５ｂは筒部材８６の貫通孔８６ａとの連通が解除され、貫通孔８６ｃと連通する。
これにより、吸引口７２は、真空吸引装置２０２からの負圧供給が停止され大気開放されるため、支持部８０（ウエハテーブルＷＴＢ）へのウエハＷの吸着保持が解除される。すなわち、ウエハＷは、ウエハテーブルＷＴＢへの保持状態が解除されて支持部８０上に載置されることになる。

この後、図１１に示すように、リフトピン７０の先端がウエハＷの裏面ＷＣに当接して、吸気路７０ａに供給された負圧によりウエハＷを吸着保持したまま＋Ｚ側へ上昇しウエハテーブルＷＴＢから離脱させ、ウエハ交換位置へ移動させる。
上記リフトピン７０を伴う軸部材８５の移動は、リニアガイド８９により円滑に行われる。また、リフトピン７０のＺ軸方向への移動に際しては、速度計９０がリフトピン７０の移動速度を検出しており、主制御装置２０はリフトピン７０の上面がウエハＷの裏面ＷＣの当接する直前までは、駆動装置９２を介して直動部材９１の移動速度を制御することにより、リフトピン７０を高速で移動させ、リフトピン７０の上面がウエハＷの裏面ＷＣの当接する直前からはリフトピン７０を低速で移動させる。
これにより、リフトピン７０の移動に伴うスループットが向上するとともに、ウエハＷに接触した際の衝撃を緩和して安全性を高めることができる。

ここで、リフトピン７０の上昇に伴うウエハＷのＺ位置は、レーザ変位計９４により検出されており、主制御装置２０はレーザ変位計９４の検出結果に基づき、ウエハＷが受け渡し位置へ位置決めされたことを確認した後に、不図示のアンローダをウエハＷとウエハテーブルＷＴＢとの隙間に進入させ、当該アンローダを上昇させることにより、ウエハＷをリフトピン７０から受け取る。このウエハＷの受け渡しに際しては、吸気路７０ａへの負圧供給を停止した状態でリフトピン７０からウエハＷを受け取ることも可能であるが、負圧供給の停止及び再開に時間を要すること、及びウエハＷに対するリフトピン７０の吸着力が微小であるため、リフトピン７０がウエハＷを吸着保持した状態でアンローダがウエハＷを受け取ることにより、スループットを向上させることができる。

リフトピン７０上のウエハＷの受け渡しが完了すると、図１２に示すように、さらに軸部材８５及びリフトピン７０が上昇して、ウエハＷを受け取り位置に移動させる。この際もウエハＷのＺ位置はレーザ変位計９４により検出されており、主制御装置２０はレーザ変位計９４の検出結果に基づき、ウエハＷが受け取り位置へ位置決めされたことを確認した後に、不図示のローダにより新たなウエハをリフトピン７０に受け渡す。このとき、リフトピン７０の吸気路７０ａには負圧供給が継続されているため、受け渡されたウエハＷは円滑にリフトピン７０上に吸着保持される。

そして、ウエハの受け渡し、受け取りが完了すると、アクチュエータ８７が作動して筒部材８６を所定量＋Ｚ側へ移動させる。これにより、軸部材８５の凹部８５ｃと筒部材８６の貫通孔８６ｄとの相対位置が変位する（図１２は、アクチュエータ８７が作動した後の状態を示しており、図中、二点鎖線はアクチュエータ８７が作動する前の貫通孔８６ｄの位置を示している）。

この後、ウエハを吸着保持したリフトピン７０は、軸部材８５とともに下降（−Ｚ側へ移動）するが、上述したアクチュエータ８７の作動により、往路の移動と復路の移動とでは吸着状態が異なって設定されている。すなわち、ウエハを吸着したリフトピン７０が下降する復路においては、図１３に示すように、ウエハＷの裏面ＷＣがウエハテーブルＷＴＢの支持部８０に接触する前に、軸部材８５の凹部８５ｃと筒部材８６の貫通孔８６ｄとの連通が解除される。

また、軸部材８５が下降することにより、軸部材８５の凹部８５ｂが再度筒部材８６の貫通孔８６ａと連通し、吸引口７２に負圧が供給される。
そのため、ウエハＷが支持部８０に載置される際には、リフトピン７０によるウエハＷの吸着が解除されており、ウエハＷはリフトピン７０からの吸引力を受けることなく円滑にウエハテーブルＷＴＢ上に受け渡されるとともに、吸引口７２からの負圧によりウエハテーブルＷＴＢに吸着保持される。
さらに、ウエハＷの下降に際しては、上昇時と同様に、速度計９０がリフトピン７０の移動速度を検出しており、主制御装置２０はリフトピン７０の上面、すなわちウエハＷの裏面ＷＣが支持部８０に当接する直前までは、駆動装置９２を介して直動部材９１の移動速度を制御することにより、リフトピン７０を高速で移動させ、エハＷの裏面ＷＣが支持部８０に当接する直前からはリフトピン７０を低速で移動させる。
これにより、リフトピン７０の移動に伴うスループットが向上するとともに、ウエハＷが支持部８０に接触した際の衝撃を緩和して安全性を高めることができる。

この後、軸部材８５及びリフトピン７０の下降が進むとともに、アクチュエータ８７が駆動して筒部材８６が下降することにより、図４に示したように、リフトピン７０がウエハテーブルＷＴＢの開口部７１に没入する待機状態となり、ローディングポジションでのウエハ交換が完了する。

なお、例えばウエハテーブルＷＴＢ上にウエハＷが載置されていない状態でウエハテーブルＷＴＢ上に液体が供給されてしまう等の不測の事態が生じたり、液浸露光中にウエハＷの裏面ＷＣに回り込んで回収しきれなかった液体が、ウエハ交換時に開口部７１に達した場合には、リフトピン７０の外周面、及び開口部７１の内周面がそれぞれ撥液性のコーティング材で被覆されているため、液体の浸入（漏水）が阻止される。

以上のように、本実施形態では、リフトピン７０を駆動するアクチュエータである直動機構８８がウエハステージＷＳＴではなく、チューブキャリア２９に搭載されているため、ウエハステージＷＳＴの大型化、重量化を防ぐことが可能になり、結果としてステージ駆動に伴う発熱を小さくすることができるとともに、ウエハステージＷＳＴにチューブ・ケーブル等の用力供給部材が接続されていないため、これらに起因する外乱の影響を排除することが可能である。
しかも、本実施形態では、直動部材９１のＹ軸方向に沿った移動をカム部材９３によりリフトピン７０のＺ軸方向への移動に変換するという、簡単な機構によりウエハＷの移動を実現しているため、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。

また、本実施形態では、リフトピン７０を駆動する駆動機構８１において、リフトピン７０の位置に応じてウエハＷの吸着と吸着解除とを簡単に切り替えられるので、複雑な吸着切替機構を設ける必要がなくなり、ウエハステージＷＳＴの小型軽量化及びコスト低減に寄与することができる。加えて、本実施形態では、往路と復路とでウエハＷに対するリフトピン７０の吸着状態を異ならせているため、リフトピン７０の移動速度を調整することが可能になり、各路においてリフトピン７０の移動に伴うスループットが向上するとともに、ウエハＷに接触した際の衝撃を緩和して安全性を高めることができる。
さらに、本実施の形態では、本実施の形態では、リフトピン７０及び開口部７１がそれぞれ撥液性のコーティング材で被覆されているため、開口部７１からの液体の浸入を阻止することが可能になり、駆動機構８１に錆が生じたり、速度計９０等の電装品が漏電により損傷することを防止できる。

続いて、ステージ装置ＳＴの第２実施形態について、図１４乃至図１７を参照して説明する。
これらの図において、図１乃至図１３に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図１４に示すウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダＷＨを介してウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢと、ウエハテーブルＷＴＢを支持するウエハステージ本体２６とを備えている。ウエハＷの周囲には、上面がウエハＷの表面とほぼ同じ高さ（面一）で撥液性を有するプレート部材３２がウエハＷを囲むように設けられている。

ウエハステージ本体２６には、ウエハテーブルＷＴＢ（すなわちウエハＷ）に対してオートフォーカス・レベリングを行うアクチュエータ１０が設けられている。また、ウエハステージ本体２６は、図１５に示すように、下面の三箇所に設けられた真空予圧型のエアベアリング２６ａによって、ベース盤２１の上面２１ａに非接触で移動自在に支持されている。

ウエハテーブルＷＴＢには、アライメントの際に用いられる基準部材３００、露光光のキャリブレーションに用いられるセンサ部材４００、及び空間像計測センサ等のセンサ部材５００が設けられている。
ウエハホルダＷＨの各リフトピン７０と対応する位置には保持面３４Ａに開口する開口部７１が形成されている。また、ウエハテーブルＷＴＢの各リフトピン７０と対応する位置には、開口部７１と連通する孔部７４が形成されている。

リフトピン７０の連結部８３には、磁性材で形成され−Ｚ側へ延びる軸部材８５が設けられている。軸部材８５には、上端において吸気路８３ａと連通し、下端が軸部材８５の下面８５ｄに開口する吸気路８５ａが形成されている。また、軸部材８５はウエハステージ本体２６にＺ軸方向に移動自在、且つ下降したときに下面８５ｄがウエハステージ本体２６の裏面よりも突出しない位置で停止するように支持されている。

また、ベース盤２１には、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションにあるときに、軸部材８５と同一軸上に配置され上面２１ａに開口する開口部２１ｂが形成されている。この開口部２１ｂは、ウエハステージＷＳＴが移動した際のエアベアリング２６ａの移動経路から離間した位置に、駆動部材７６との間に１ｍｍ以下（例えば０．３ｍｍ）のクリアランスが形成される大きさで配置されており、ウエハテーブルＷＴＢの開口部７１と同様に、内周面がPTFE系やPFA系等のフッ素樹脂からなるコーティング材で被覆されて撥液性を付与されている。

また、ベース盤２１には、直動モータ７５の駆動により開口部２１ｂから突出、没入自在にＺ軸方向に移動する駆動部材７６と、駆動部材７６のＺ位置を検出して主制御装置２０に出力する位置センサ７７とが設けられている。ウエハステージ本体２６には、駆動部材７６がベース盤２１から突出しても干渉しない大きさで凹部２６ｃが形成されている。

駆動部材７６は、リフトピン７０と同様に、外周面がPTFE系やPFA系等のフッ素樹脂からなるコーティング材で被覆されて撥液性を付与されている。この駆動部材７６には、上記ウエハステージＷＳＴがローディングポジションにあるときの軸部材８５と同一軸上でＺ方向に延びる吸気路７６ａが貫通して形成されている。この吸気路７６ａには、真空吸引装置２０２に接続されている。また、駆動部材７６の上端面（＋Ｚ側端面）７６ｂには、吸気路７６ａの周囲に不図示の磁石が埋設されている。

上記の構成のステージ装置ＳＴにおいて、ウエハＷ交換する際には、まず、図１６に示すように、ウエハステージＷＳＴがベース盤２１の上面２１ａに沿ってローディングポジションに移動する。
このとき、ベース盤２１に形成された開口部２１ｂは、ウエハステージＷＳＴが移動した際のエアベアリング２６ａの移動経路から離間した位置に配置されているため、ウエハステージＷＳＴは、エアベアリング２６ａが開口部２１ｂ上を通過して傾いたりすることなく、円滑にローディングポジションに移動する。また、液浸露光を実施した場合に、ベース盤２１上に液体が存在している場合でも、駆動部材７６及び開口部２１ｂがそれぞれ撥液性のコーティング材で被覆されているため、開口部２１ｂからの液体の浸入を阻止することが可能になり、駆動部材７６に錆が生じたり、直動モータ７５や位置センサ７７等の電装品が漏電により損傷することを防止できる。

そして、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションに位置決めされると、直動モータ７５が作動して、図１７に示すように、駆動部材７６を＋Ｚ側へ移動させる。このとき、駆動部材７６の吸気路７６ａに対しては、真空吸引装置２０２により負圧が供給されている。駆動部材７６の上昇が進むと、上端面７６ｂが軸部材８５の下面８５ｄに当接し、駆動部材７６は軸部材８５及びリフトピン７０とともに上昇する。

駆動部材７６と軸部材８５との当接により、駆動部材７６の吸気路７６ａと軸部材８５の吸気路８５ａとが連通するため、吸気路７６ａに供給された負圧は吸気路８５ａ、８３ａを介してリフトピン７０の吸気路７０ａに供給される。このとき、駆動部材７６と軸部材８５との当接に際しては、駆動部材７６に埋設された磁石の磁着力により密着力が高まるため、負圧の漏洩を抑制することができる。

そして、リフトピン７０は、吸気路７０ａに供給された負圧によりウエハＷの裏面ＷＣを吸着保持してウエハ受け渡し位置まで上昇し、直動モータ７５が停止することにより、この受け渡し位置に留まる。このとき、リフトピン７０のＺ位置は、位置センサ７７で検出された駆動部材７６の位置に基づき、直動モータ７５を介して主制御装置２０により制御される。

この後、ウエハＷが交換されると、直動モータ７５の作動により駆動部材７６、軸部材８５及びリフトピン７０が交換後のウエハＷとともに−Ｚ側へ下降する。そして、主制御装置２０は、ウエハＷの裏面ＷＣがウエハホルダＷＨに当接する前に真空吸引装置２０２による負圧供給を停止させる。これにより、ウエハＷはリフトピン７０からの吸引力を受けることなく円滑にウエハホルダＷＨ上に受け渡される。
そして、駆動部材７６、軸部材８５及びリフトピン７０の下降が進むと、図１４に示したように、軸部材８５は下面８５ｄがウエハステージ本体２６の裏面よりも突出しない位置で停止し、駆動部材７６は磁石の磁着力に抗して軸部材８５と離間し、上端面７６ｂがベース盤２１の上面２１ａよりも突出しないように開口部２１ｂ内に没入する。

また、主制御装置２０は、駆動部材７６、軸部材８５及びリフトピン７０の昇降及び下降に際して、位置センサ７７の検出結果に基づき直動モータ７５の駆動を制御することにより、リフトピン７０が上昇する往路においては、リフトピン７０がウエハＷに当接する直前までは、リフトピン７０を高速で移動させ、リフトピン７０がウエハＷに当接する直前からは低速で移動させる。
同様に、主制御装置２０は、リフトピン７０が下降する復路においては、ウエハＷがウエハホルダＷＨに当接する直前までは、リフトピン７０を高速で移動させ、ウエハＷがウエハホルダＷＨに当接する直前からは低速で移動させる。
これにより、各路においてリフトピン７０の移動に伴うスループットが向上するとともに、ウエハＷに接触した際の衝撃を緩和して安全性を高めることができる。

このように、本実施形態においても、リフトピン７０を駆動するアクチュエータがウエハステージＷＳＴとは別体のベース盤２１に設けられているため、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、アクチュエータの占有スペースを別途確保する必要がなくなり、装置の小型化に寄与できる。
また、本実施形態では、ベース盤２１の開口部２１ｂがウエハステージＷＳＴに設けられたエアベアリング２６ａの移動経路から離間した位置に配置されているため、ウエハステージＷＳＴの移動に支障を来すことなく、ローディングポジションに位置決めしてウエハ交換を実施することが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記第２実施形態では、ウエハステージＷＳＴがベース盤２１に対してエアベアリング２６ａで支持される構成としたが、ウエハステージＷＳＴが上記第１実施形態で説明した自重キャンセラ機構を有する構成であっても適用可能である。
この場合には、図１８に示すように、自重キャンセラ機構５８がウエハステージＷＳＴの重心位置に配置されることから、駆動部材７６及び開口部２１ｂはウエハステージＷＳＴがローディングポジションに位置決めされたときに、自重キャンセラ機構５８から離間し、且つ当該自重キャンセラ機構の移動経路から離間したた位置に分岐して配置される。
また、リフトピン７０が連結された軸部材８５及び凹部２６ｃも、駆動部材７６及び開口部２１ｂと対向する位置に分岐して配置される。
このような構成を採ることにより、ウエハステージＷＳＴが自重キャンセラ機構５８を備える構成であっても、上記第２実施形態と同様の作用・効果が得られる。

また、上記実施形態では、駆動部材７６が突出してリフトピン７０を移動させる構成としたが、この構成以外にも、例えば図１８に示した自重キャンセラ機構５８を用いた構成では、駆動部材７６、直動モータ７５等を設けずに、軸部材８５をベース盤２１の上面２１ａに接触しない長さでウエハステージ本体２６から−Ｚ側へ突出させ、自重キャンセラ機構５８へ供給するエア量を調整することでウエハステージＷＳＴを−Ｚ側へ移動（下降）させる構成としてもよい。
この場合、リフトピン７０は相対的にウエハステージＷＳＴから突出することになり、ウエハＷの受け渡し位置まで移動することが可能である。

また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ側では、リフトピン７０、開口部７１をそれぞれ撥液性のコーティング材で被覆し、ベース盤２１側では駆動部材７６、開口部２１ｂをそれぞれ撥液性のコーティング材で被覆することにより、リフトピン７０と開口部７１との隙間、及び駆動部材７６と開口部２１ｂとの隙間からの液体浸入を防止する構成としたが、これらの隙間の下方に位置する駆動機構８１や速度計９０、直動モータ７５、位置センサ７７等を液体に対してカバーするカバー部材で覆ったり、撥液剤でコーティングする構成としてもよい。
これらの構成を採ることにより、本実施形態では、上述した隙間から液体が浸入した場合でも、駆動部品に錆が生じたり、電装品が漏電により損傷することを防止できる。

また、上記実施形態では、磁石の磁着力を用いて駆動部材７６と軸部材８５との密着性を高める構成としたが、これ以外にも、バキュームや機械的なクランプにより密着性を高める構成としてもよい。

また、上記実施形態では、本発明のステージ装置をウエハステージＷＳＴに適用する構成として説明したが、これに限定されるものではなく、第１実施形態で説明した計測ステージＭＳＴに対しても適用可能である。この場合、計測ステージＭＳＴに撥液コーティングが施された計測用マーク板を対象物としてＺ方向に移動自在に設け、またマーク板を吸着保持して移動するリフトピンを設け、計測ステージＭＳＴが計測器交換位置に位置決めされたときに、他のステージやベース盤２１に設けたアクチュエータでリフトピンを駆動することにより、マーク板を移動させて交換可能とする構成としてもよい。
これにより、マーク板の撥液コーティングが寿命に達した場合でも、容易にマーク板を交換することが可能になる。

また、本発明は、ウエハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。さらに、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。

なお、上記各実施形態でステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、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、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、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）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

露光装置ＥＸの種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又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。

ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴ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ＷＳＴ、ＲＳＴ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。

各ステージＷＳＴ、ＲＳＴ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ＷＳＴ、ＲＳＴ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ＷＳＴ、ＲＳＴ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ＷＳＴ、ＲＳＴの移動面側に設ければよい。

ウエハステージＷＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）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。
レチクルステージＲＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）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１００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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１９に示すように、マイクロデバイスの機能・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１００によりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ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。

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す側面図である。 ステージ装置の構成を示す斜視図である。 自重キャンセラ機構の縦断面図である。 ウエハステージの第１実施形態を示す概略的な構成図である。 ウエハステージの斜視図である。 ウエハステージ及びチューブキャリアの部分断面図である。 用力供給装置の概略構成を示す斜視図である。 露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。 ウエハを露光及び交換する手順を示す図である。 ウエハを露光及び交換する手順を示す図である。 ウエハを露光及び交換する手順を示す図である。 ウエハを露光及び交換する手順を示す図である。 ウエハを露光及び交換する手順を示す図である。 ステージ装置の第２実施形態を示す図である。 ステージ装置の第２実施形態を示す図である。 ステージ装置の第２実施形態を示す図である。 ステージ装置の第２実施形態を示す図である。 別形態のステージ装置を示す図である。 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

ＥＸ…露光装置、 ＳＴ…ステージ装置、 Ｗ…ウエハ、 ２０…主制御装置、 ２１ｂ…開口部、 ２９…チューブキャリア、 ７０…リフトピン、 ７６…駆動部材、 ７１…開口部、 ８８…直動機構、 １５５…用力供給装置

Claims (14)

1. ホルダーにより対象物を保持して移動する第１ステージと、該第１ステージの移動方向に移動可能な第２ステージとを有するステージ装置であって、
   前記第１ステージは、前記ホルダーに形成された開口部を介して前記対象物を前記対象物の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部を有し、
   前記第２ステージは、前記移動部を駆動させる駆動機構を有していることを特徴とするステージ装置。
2. 請求項１記載のステージ装置において、
   前記第２ステージは、前記第１ステージに用力を供給する配管を保持していることを特徴とするステージ装置。
3. ホルダーにより対象物を吸着して移動する移動ステージを有するステージ装置であって、
   前記移動ステージは、前記ホルダーに形成された開口部を介して前記対象物を前記対象物の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部を有し、
   前記移動ステージとは独立して設けられ、前記移動部を駆動させる駆動機構と、
   前記対象物の表面とほぼ直交する方向の前記移動部の位置に応じて、前記対象物の吸着と吸着解除とを切り替える切り替え装置と、を有することを特徴とするステージ装置。
4. 請求項３記載のステージ装置において、
   前記移動部は、前記対象物を吸着可能であり、
   前記対象物の表面とほぼ直交する方向の前記移動部の位置に応じて前記移動部に前記対象物を吸着させるための用力を供給する供給装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
5. 請求項３記載のステージ装置において、
   前記移動部の往路の移動と復路の移動とで前記対象物への吸着状態を異ならせる吸着制御装置を有することを特徴とするステージ装置。
6. 請求項３記載のステージ装置において、
   前記移動部の位置に応じて前記移動部の速度を制御する制御装置を有することを特徴とするステージ装置。
7. 請求項３記載のステージ装置において、
   前記駆動機構は、前記対象物の表面に沿う方向に移動する駆動部と、前記駆動部に設けられ、前記対象物の表面に沿う方向への移動を前記対象物の表面とほぼ直交する方向への移動に変換する変換装置とを有することを特徴とするステージ装置。
8. ホルダーにより対象物を保持して定盤の移動面上を移動する移動ステージを有するステージ装置であって、
   前記移動ステージは、前記ホルダーに形成された開口部を介して前記対象物を前記対象物の表面とほぼ直交する方向に移動可能な移動部と、前記定盤に非接触で移動自在に支持される支持部とを有し、
   前記定盤には、前記支持部の移動経路から離間した位置に設けられた第２開口部を介して前記移動部を駆動する駆動機構が設けられることを特徴とするステージ装置。
9. 請求項８記載のステージ装置において、
   前記支持部は、気体の圧力により前記移動ステージを支持する自重支持部と、前記移動面と対向して前記移動ステージを前記移動面に対して浮上させる気体軸受部とからなる自重支持装置を有することを特徴とするステージ装置。
10. 請求項８または９記載のステージ装置において、
    前記第２開口部と前記駆動機構との少なくとも一部がそれぞれ撥液性を有していることを特徴とするステージ装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のステージ装置において、
    前記開口部と前記移動部との少なくとも一部がそれぞれ撥液性を有していることを特徴とするステージ装置。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載のステージ装置において、
    前記移動ステージは、互いに独立して移動自在に複数設けられることを特徴とするステージ装置。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のステージ装置において、
    前記駆動機構を液体に対してカバーするカバー部材を備えることを特徴とするステージ装置。
14. ステージ装置を用いて基板にパターンを露光する露光装置において、
    前記ステージ装置として、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
    

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