JP2007049057A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ステージ装置の制御精度を向上させ、振動を効果的に抑制す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る露光装置を提供する。
【解決手段】 レチクルステージ装置１０は、レチクルステージ定盤１１上をＹ方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴと、レチクルステージＲＳＴのＹ方向への移動に応じてレチクルステージＲＳＴとは反対方向に移動するカウンタマスとを備える。カウンタマス１２の四隅の底面には気体を用いてカウンタマス１２を支持する自重キャンセラ３４が設けられている。停電等の異常時には自重キャンセラ３４に供給された気体が緩やかに排気されるよう調整される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、物体を載置して移動可能に構成されたステージ装置、及び当該ステージ装置を備える露光装置に関する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスの製造工程の一つであるリソグラフィ工程においては、マスクとしてのレチクルのパターンを、投影光学系を介して基板としてのフォトレジストが塗布されたウェハ（又はガラスプレート等）上に転写露光するために、露光装置が使用されている。

この露光装置としては、マスクを保持するマスクステージと基板を保持する基板ステージとを所定の位置関係に位置決めした状態で露光を行うステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置、又はマスクステージと基板ステージとを相対的に同期移動（走査）させながら露光を行うスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）等が使用されている。近年においては、露光領域の拡大に伴ってスキャニングステッパーが多く用いられてきている。

以下の特許文献１には、案内面上を移動可能に構成された第１部分と、第１部分上に配置された第２部分とを備え、ローレンツ力モータ及びガス圧を利用した支持ユニットによって第１部分上において第２部分を支持する基板ステージが開示されている。
特開２００４−３１１４５９号公報

ところで、近年、特に半導体素子の製造においては、スループット（単位時間に露光処理することができる基板の枚数）の向上が望まれており、この要望に応えるためにマスクステージ及び基板ステージの最高速度及び最高加速度が引き上げられている。これらの高速化・高加速度化に伴って、基板ステージには極めて高い制御精度が求められるようになっている。また、ステージの高速化・高加速度化に伴って振動の影響が大きくなっており、振動を大幅に抑制する必要が生じてきた。

また、ローレンツ力モータとガス圧を利用した支持ユニットとを用いてステージを支持する従来の構成においては、支持ユニットの支持力に誤差が生じていると、その誤差分をローレンツ力モータによって補償する必要がある。支持ユニットの支持力の誤差が大きいと、その誤差を補うだけの推力を発生するローレンツ力モータが必要になるため大型化してしまう。また、ローレンツ力モータの推力が大きくなると発熱量が多くなるため、この発熱によって露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度、線幅誤差等）が悪化する虞もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ステージ装置の制御精度を向上させ、振動を効果的に抑制することができるステージ装置、及び当該ステージ装置上の基板にマスクのパターンを露光精度の悪化を招かずに転写することができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明は、実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によるステージ装置は、ベース（１１）の移動面を少なくとも一軸方向に移動可能なステージ（ＲＳＴ）と、前記ステージの前記一軸方向への移動に応じて前記ステージとは反対方向に移動するカウンタマス（１２）と、気体を供給する供給部と、前記気体を排気する排気部とを備え、前記気体を用いて前記カウンタマスを支持する支持機構（６４、６４）と、前記排気部の排気量を調整する調整装置（６６、６７ａ、６７ｂ）とを備えたことを特徴としている。
この発明によると、ステージの移動に応じてステージとは反対方向に移動するカウンタマスを支持する支持機構の排気量が調整装置によって制御される。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によるステージ装置は、ベース（１１）の移動面を少なくとも一軸方向に移動可能なステージ（ＲＳＴ）と、前記ステージの前記一軸方向への移動に応じて前記ステージとは反対方向に移動するカウンタマス（１２）と、気体を供給する供給部と、前記気体を排気する排気部とを備え、前記気体を用いた支持力により前記カウンタマスを前記移動面と交差する方向に支持する支持機構（３４）と、前記カウンタマスを前記移動面と交差する方向に駆動するアクチュエータ（４１ａ〜４１ｄ）と、前記アクチュエータに与える推力の少なくとも一部を前記支持機構の前記支持力に置換する制御装置（７０）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、カウンタマスを移動面と交差する方向に駆動するアクチュエータの推力の少なくとも一部が支持機構の支持力に置換され、この支持機構の支持力によりステージの移動に応じてステージとは反対方向に移動するカウンタマスが支持される。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンを基板（Ｗ）に転写する露光装置（ＥＸ）において、前記マスクを保持するステージ及び前記基板を保持するステージの少なくとも一方として上記の何れかに記載のステージ装置を備えることを特徴としている。

本発明によれば、カウンタマスを支持する支持機構の排気量を調整しているため、通常時においては支持機構に対する気体の給排気を阻害しないようにすることでステージ装置の制御精度を向上させることができるとともに、停電等の異常時には支持機構に供給されている気体の緩やかな排気を行うことで衝撃等を生じないで支持機構をベース上に着地させることができるという効果がある。また、支持機構は気体を用いてカウンタマスを支持しているため、ベースからカウンタマスへ伝わる振動、更にはカウンタマスを介してステージに伝わる振動を効果的に抑制することができるという効果がある。
また、本発明によれば、アクチュエータの推力の少なくとも一部が支持機構の支持力に置換されてカウンタマスが支持されるため、アクチュエータの発熱を抑えることができるとともに、アクチュエータを小型化することができる。
更に、本発明によれば、アクチュエータの発熱を抑えることができるため、発熱に起因する露光精度の低下を防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるステージ装置及び露光装置について詳細に説明する。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に対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハ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ェハ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軸がウェハ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及びウェハ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、照明ユニットＩＬＵ、マスクとしてのレチクルＲをＹ方向に所定のストロークで駆動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動するレチクルステージ装置１０、投影光学系ＰＬ、基板としてのウェハＷを保持するウェハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びに投影光学系ＰＬ等が搭載されたボディＢＤ等を含んで構成される。

照明ユニットＩＬＵは、光源及び照明光学系を含み、照明光学系の内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域ＩＲに照明光（露光光）ＩＬを照射し、パターンが形成されたレチクルＲをほぼ均一な照度で照明する。尚、ここでは照明光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられるものとする。

レチクルステージ装置１０は、照明光学系ＩＬＳの下方（−Ｚ方向）に配置されており、図１に示す通り、レチクルステージ定盤１１、レチクルステージＲＳＴ、カウンタマス１２、及びレチクルステージ駆動系等を備えている。レチクルステージ定盤１１は、照明ユニットＩＬＵの下方に所定間隔をあけて配置されており、後述する第２コラムＣＬ２の天板部を構成する。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤１１の上方に配置されている。カウンタマス１２は、レチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルステージ定盤１１の上方に配置されている。

レチクルステージ定盤１１は、後述する第２コラムＣＬ２を構成する例えば４本の脚１３（但し、図１における紙面奥側の２本の脚１３は図示省略）によって略水平に支持されている。レチクルステージ定盤１１は概略板状の部材からなり、そのほぼ中央には凸部１１ａ（図３参照）が形成されている。この凸部１１ａのほぼ中央に照明光ＩＬを通過させるためのＸ方向を長手方向とする矩形開口１１ｂがＺ方向に連通状態で形成されている。凸部１１ａの上面はレチクルステージＲＳＴの移動面とされている。

レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤１１の上面（移動面）の上方に、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このレチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが、例えば真空吸着（又は静電吸着）により保持される。レチクルステージＲＳＴは、後述するレチクルステージ駆動系により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ軸回りの回転方向（θＺ方向）に）微少駆動可能であるとともに、レチクルステージ定盤１１上をＹ方向に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置（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）１４によって、移動鏡１５（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１４の計測値は主制御装置２０に出力され、主制御装置２０は、このレチクル干渉計１４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系を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方（−Ｚ方向）に配置され、ボディＢＤを構成する第１コラムＣＬ１に保持されている。ここで、ボディＢＤについて簡単に説明する。ボディＢＤは、クリーンルームの床面ＦＬ上に設置された第１コラムＣＬ１と、第１コラムＣＬ１の上面に設置された第２コラムＣＬ２とを備えている。第１コラムＣＬ１は、４本の脚部１６（但し、図１における紙面奥側の２本の脚部１６は図示省略）と、これらの脚部１６の上端面がその下端面にそれそれ接続されるとともに第１コラムＣＬ１の天井を構成する鏡筒定盤１７とを備えている。

各脚部１６の各々は、床面に設置された支柱１９と、この支柱１９の上部に設けられた防振ユニット１８とを備えている。各防振ユニット１８によって、床面ＦＬからの微振動がマイクロＧレベルで絶縁され、鏡筒定盤１７に殆ど伝達されないようになっている。鏡筒定盤１７はそのほぼ中央部に不図示の円形開口が形成されており、この開口内に投影光学系ＰＬがその光軸ＡＸ方向をＺ方向として上方から挿入されている。

投影光学系ＰＬの鏡筒の高さ方向のほぼ中央部にはフランジＦＬＧが設けられており、投影光学系ＰＬはこのフランジＦＬＧを介して鏡筒定盤１７により支持されている。鏡筒定盤１７の上面には、投影光学系ＰＬを取り囲む位置に、前述の４本の脚１３(但し、図１における紙面奥側の２本の脚１３は図示省略）の下端が固定されており、これら脚１３の上部に前述のレチクルステージ定盤１１が載置されて水平に支持されている。即ち、レチクルステージ定盤１１とこれを支持する４本の脚１３とによって第２コラムＣＬ２が構成されている。

投影光学系ＰＬとしては、ここでは両側テレセントリックな縮小系、且つ共通のＺ方向の光軸を有する複数枚の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。この投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／４或いは１／５である。このため、前述の如く、照明ユニットＩＬＵからの照明光ＩＬによりレチクルＲが照明されると、照明領域ＩＲ内におけるレチクルＲのパターン像が投影光学系ＰＬによってウェハＷ上における照明領域ＩＲと共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＥＲに縮小投影され、パターンの縮小像（部分倒立像）が転写形成される。

ウェハステージＷＳＴは、ウェハホルダ２１を介してウェハＷを真空吸着等により保持し、例えばリニアモータ等を含む不図示のウェハ駆動系によって、ステージベースＢＳの上面に沿ってＸＹ平面内の２次元方向に自在に駆動されるようになっている。ステージベースＢＳは、複数の防振ユニット２２を介してほぼ水平に支持されており、防振ユニット２２によって、床面ＦＬからステージベースＢＳに伝達される微振動（暗振動）が例えばマイクロＧレベルで絶縁されるようになっている。尚、ウェハステージＷＳＴが６自由度で移動可能な場合には、複数の防振ユニット２２を省略しても良い。

ウェハホルダ２１の−Ｙ側の端部には、平面鏡からなるＹ移動鏡２３ＹがＸ方向に延設されている。このＹ移動鏡２３Ｙに対してほぼ垂直にＹ軸レーザ干渉計２４Ｙからの測長ビームが投射され、その反射光がＹ軸レーザ干渉計２４Ｙ内部のディテクタによって受光される。これにより、Ｙ軸レーザ干渉計２４Ｙ内部の参照鏡の位置を基準としてＹ移動鏡２３Ｙの位置、即ちウェハＷのＹ方向の位置が検出される。同様に、図示は省略しているが、ウェハホルダ２１の＋Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡がＹ方向に延設されている。そして、このＸ移動鏡を介してＸ軸レーザ干渉計によって上記と同様にしてＸ移動鏡の位置、即ちウェハＷのＸ位置が検出される。上記２つのレーザ干渉計の検出値（計測値）は主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は上記２つのレーザ干渉計の検出値をモニタしつつ、ウェハ駆動系を介してウェハステージＷＳＴの位置制御を行う。

次に、レチクルステージ装置１０について詳細に説明する。図２はレチクルステージ装置１０の構成を示す斜視図であり、図３はレチクルステージ１０の分解斜視図である。図２に示す通り、レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ本体３０及びレチクルステージ本体３０に固定された各種磁極ユニット等を含んで構成される。レチクルステージ本体３０は、平面視（上方から見て）概略矩形の板状部３０ａと、板状部３０ａの−Ｘ端部に設けられたミラー部３０ｂとを備えている。板状部３０ａのほぼ中央部には、照明光ＩＬの通路となる開口が形成されている。ミラー部３０ｂは、Ｙ方向を長手方向とする概略角柱状の形状であり、−Ｘ側の端面は鏡面加エが施された反射面とされている。

レチクルステージ本体３０の底面には、例えば特開２００２−１５９８５号に開示された定盤給気タイプの差動排気型気体静圧軸受が形成されている。本実施形態では、レチクルステージ本体３０の底面に形成された気体静圧軸受からレチクルステージ定盤１１の上面に対して噴き付けられる加圧気体の静圧とレチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、レチクルステージＲＳＴがレチクルステージ定盤１１の上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されるようになっている。

レチクルステージ駆動系は、図２，図３に示す通り、カウンタマス１２の内部においてＹ方向に架設された一対の固定子ユニット３１，３２を含む第１駆動機構と、カウンタマス１２の内部においてＹ方向に架設され、固定子ユニット３２の＋Ｘ側に配置された固定子ユニット３３を含む第２駆動機構とを備えている。第１駆動機構は、レチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動するとともにθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動する。第２駆動機構は、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動する。

固定子ユニット３１は、図３に示す通り、Ｙ方向を長手方向とする一対の電機子ユニットからなるＹ軸固定子３１ａ，３１ｂと、これらのＹ軸固定子３１ａ，３１ｂをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部で保持する一対の固定部材３１ｃとを備えている。Ｙ軸固定子３１ａ，３１ｂは、一対の固定部材３１ｃによってＺ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向して且つＸＹ面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材３１ｃの各々は、カウンタマス１２の内壁面に固定されている。固定子ユニット３２も上記の固定子ユニット３１と同様に構成されている。つまり、固定子ユニット３２は、Ｙ軸固定子３２ａ，３２ｂと一対の固定部材３２ｃとを備えており、一対の固定部材３２ｃの各々は、カウンタマス１２の内壁面に固定されている。

Ｙ軸固定子３１ａ，３２ａとＹ軸固定子３１ｂ，３２ｂとの間には、それぞれ所定のクリアランスを介してレチクルステージＲＳＴが配設されている。レチクルステージＲＳＴの上面及び底面には、Ｙ軸固定子３１ａ，３１ｂの各々に対向して一対の磁極ユニット（図示省略）が埋め込まれており、Ｙ軸固定子３２ａ，３２ｂの各々に対向して一対の磁極ユニット（図示省略）が埋め込まれている。Ｙ軸固定子３１ａ，３１ｂ及びＹ軸固定子３２ａ，３２ｂが備える電機子コイルの各々に同一の電流を供給することにより同一の駆動力を発生させることができ、レチクルステージＲＳＴを＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に平行移動させることができる。また、Ｙ軸固定子３１ａ，３１ｂが備える電機子コイルに供給する電流とＹ軸固定子３２ａ，３２ｂが備える電機子コイルに異なる電流を供給することによりレチクルステージＲＳＴの＋Ｘ側の駆動力と−Ｙ側の駆動力を異ならせることができ、レチクルステージＲＳＴをＺ軸周りに微少回転させることができる。

以上の通り、レチクルステージＲＳＴに設けられた一対の磁極ユニットと、対応するＹ軸固定子３１ａ，３１ｂとによりレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する一対のムービングマグネット型のリニアモータが構成されている。また、レチクルステージＲＳＴに設けられた他の一対の磁極ユニットと、対応するＹ軸固定子３２ａ，３２ｂとによりレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する一対のムービングマグネット型のＹ軸リニアモータが構成されている。

固定子ユニット３３は、図３に示す通り、Ｙ方向を長手方向とする一対の電機子ユニット３３ａ，３３ｂと、これらの電機子ユニット３３ａ，３３ｂをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部で保持する一対の固定部材３３ｃとを備えている。電機子ユニット３３ａ，３３ｂは、一対の固定部材３３ｃによってＺ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向して且つＸＹ面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材３３ｃの各々は、カウンタマス１２の内壁面に固定されている。

電機子ユニット３３ａ，３３ｂ間には、それぞれ所定のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向端部に固定された断面矩形（長方形）の板状の永久磁石（図示省略）が配置されている。この永久磁石によって形成されるＺ方向の磁界と電機子ユニット３３ａ，３３ｂの各々を構成する電機子コイルをＹ方向に流れる電流との間の電磁相互作用によりＸ方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、このローレンツ力の反力がレチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する駆動力となる。このように、電機子ユニット３３ａ，３３ｂとレチクルステージＲＳＴの＋Ｘ方向端部に固定された永久磁石によって、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微少駆動可能なムービングマグネット型のボイスコイルモータが構成されている。

カウンタマス１２は、図２，図３に示す通り、レチクルステージＲＳＴが配される中央部が開口とされた矩形形状であり、レチクルステージＲＳＴの移動に伴う反力を相殺するために、レチクルステージ定盤１１の上面の上方において移動可能に構成されている。このカウンタマス１２は、レチクルステージＲＳＴの移動方向とは反対方向に移動することによりレチクルステージＲＳＴの移動に伴う反力を相殺する。

図４は、カウンタマス１２の底面斜視図である。図４に示す通り、カウンタマス１２の底面の四隅の各々には、対をなす自重キャンセラ３４（３４ａ〜３４ｂ）が設けられている。この自重キャンセラ３４は、レチクルステージ上端１１の上方においてレチクルステージＲＳＴを移動可能に支持するものである。図３に示す通り、カウンタマス１２にはレチクルステージＲＳＴが取り付けられており、これらを共に支持する必要があることから計８個の自重キャンセラ３４を設けている。尚、自重キャンセラ３４の詳細については後述する。

図４に示す通り、カウンタマス１２の底面の四隅の各々には、一部に凹部を有し全体的に略Ｕ字状の形状を有する磁極ユニットからなる可動子３５ａ〜３５ｄが設けられている。また、＋Ｘ側面には可動子３５ａ〜３５ｄと同様の形状を有する可動子３６ａ，３６ｂが設けられており、−Ｙ側面には可動子３５ａ〜３５ｄ及び可動子３６ａ，３６ｂと同様の形状を有する可動子３７ａ，３７ｂが設けられている。

また、図２に示す通り、可動子３５ａ〜３５ｄに対応して電機子ユニットからなる固定子３８ａ〜３８ｄ（図２においては、固定子３８ａ，３８ｄのみを図示）が設けられており、可動子３６ａ，３６ｂに対応して電機子ユニットからなる固定子３９ａ，３９ｂが設けられており、可動子３７ａ，３７ｂに対応して電機子ユニットからなる固定子４０ａ，４０ｂが設けられている。尚、これらの固定子３８ａ〜３８ｄ、固定子３９ａ，３９ｂ、及び固定子４０ａ，４０ｂは、レチクルステージ定盤１１とは分離した不図示の支持台に固定されている。

上記の可動子３５ａ〜３５ｄと、これらに対応する固定子３８ａ〜３８ｄとにより、ムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＺ方向駆動用の４つのボイスコイルモータ（以下、Ｚボイスコイルモータという）４１ａ〜４１ｄ（図２においては、Ｚボイスコイルモータ４１ａ，４１ｄのみを図示）が構成されている。これら４つのＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄにより、カウンタマス１２がＺ方向、θＸ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θＹ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に駆動可能となっている。

また、上記の可動子３６ａ及び固定子３９ａによりムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＸ方向駆動用のトリムモータ４２ａが構成され、上記の可動子３６ｂ及び固定子３９ｂによりムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＸ方向駆動用のトリムモータ４２ｂが構成されている。同様に、上記の可動子３７ａ及び固定子４０ａによりムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＹ方向駆動用のトリムモータ４３ａが構成され、上記の可動子３７ｂ及び固定子４０ｂによりムービングマグネット型のボイスコイルモータからなるＸ方向駆動用のトリムモータ４３ｂが構成されている。これら４つのトリムモータ４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂによりカウンタマス１２がＸ方向、Ｙ方向、及びθＺ方向の３自由度方向に駆動可能となっている。

また、カウンタマス１２の−Ｙ側面の中央部には、カウンタマス１２の位置を検出するためのＸ移動鏡４４及びＹ移動鏡４５ａ，４５ｂが取り付けられている。これらＸ移動鏡４４及びＹ移動鏡４５ａ，４５ｂの各々には、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ（図８参照）からの測長ビームが投射され、その反射光がレーザ干渉計内部のディテクタによって受光される。これにより、レーザ干渉計内部の参照鏡の位置を基準としてカウンタマス１２のＸ方向及びＹ方向の位置がそれぞれ検出される。

尚、図示は省略しているが、カウンタマス１２の＋Ｙ側面には図１に示すレチクル干渉計１４からの測長ビームを通過させる通過孔が設けられており、−Ｘ側面にはレチクルステージＲＳＴのミラー部３０ｂに投射する測長ビームを透過させる透過孔が設けられている。そして、これらの測長ビームを用いてレチクルステージＲＳＴの位置が検出されるようになっている。

次に、自重キャンセラ３４について詳細に説明する。図５は、自重キャンセラ３４の構成を示す図であって、（ａ）は一部断面を含む斜視図であり、（ｂ）は縦断面図である。図５（ａ），（ｂ）に示す通り、自重キャンセラ３４は、自重支持機構５１とエアパッド部５２とを備えている。自重支持機構５１は、カウンタマス１２の底面に固定されるシリンダ部５３とシリンダ部５３と係合したピストン部５４とから構成される。また、エアパッド部５２は、ピストン部５４の底面に固定された軸受を含んで構成される。

シリンダ部５３は、その上端面が閉塞された円筒状部分５３ａと、円筒状部分５３ａの下端部（−Ｚ側端部）の全周に渡って設けられたフランジ部５３ｂとを備えている。シリンダ部５３は、円筒状部分５３ａの上端面にてカウンタマス１２の底面に固定されている。ピストン部５４は、円柱状のピストン５４ａと、ピストン５４ａの底面に固定された円盤状部材５４ｂと、円盤状部材５４ｂの上面の外緑部に設けられた断面略Ｌ字状のリング状部材からなるストッパ部材５４ｃとを備えている。前述したシリンダ部５３は、ピストン部５４のピストン５４ａの外周囲に沿ってＺ方向に相対移動可能とされ、シリンダ部５３内部のピストン５４ａより上方には、空間ＳＰが形成されている（図５（ｂ）参照）。

ピストン５４ａには、その外周に沿って環状の溝５５が形成されている。この環状の溝５５には、Ｏリング５６が設けられており、このＯリング５６により空間ＳＰの気密が維持されるようになっている。ストッパ部材５４ｃは、シリンダ部５３とピストン部５４との係合が解除されるのを防止する役割を果たしている。

エアパッド部５２は、ピストン部５４を構成する円盤状部材５４ｂの下面に固定されている。このエアパッド部５２の底面には溝５２ａが形成されている。尚、実際には、溝５２ａは円と十字とを組み合わせた形状を有している。この溝５２ａには、図５（ｂ）に示す通り、ピストン部５４とエアパッド部５２との中心軸近傍に上下貫通した状態で形成された貫通孔５２ｂの一端部が形成されている。

空間ＳＰには、シリンダ部５３の一部に形成された開口５３ｃを介して給気管５７の一端が接続されており、この給気管５７の他端は、空圧制御部６１（図７参照）に接続されている。この空圧制御部６１から、例えば空気等の気体が給気管５７を介して空間ＳＰ内に供給されることにより、空間ＳＰが、シリンダ部５３の外部に比べて気圧の高い陽圧空間とされている。

上記構成の自重キャンセラ３４は、その上端部でカウンタマス１２を支持するときには、自重支持機構５１の空間ＳＰに供給される陽圧によってカウンタマス１２を支持する。これによりカウンタマス１２が陽圧により低剛性で支持される。また、空間ＳＰに陽圧が供給されることにより、貫通孔５２ｂ内には下向きの気体の流れが生じる。この気体は、貫通孔５２ｂの下端部から噴出され、溝５２ａ内に外側に向かう流れとなる。そして、気体は、溝５２ａの全域に行き渡り、溝の全体からレチクルステージ定盤１１の上面に向けて噴出される。

これにより、エアパッド部５２の底面とレチクルステージ定盤１１の上面との間の気体の静圧（隙間内圧力）により、エアパッド部５２の底面とレチクルステージ定盤１１の上面との間には、所定のクリアランスが形成されるようになっている。即ち、エアパッド部５２の底面には、実質的に、一種の気体静圧軸受が形成されており、カウンタマス１２及び自重キャンセラ３４がレチクルステージ定盤１１の上方に非接触で浮上支持される。

尚、以上説明した自重キャンセラ３４は、ピストン部５４とシリンダ部５３との組み合わせにより陽圧空間を構成していたが、この構成に限られることはなく、例えば図６に示す構成とすることができる。図６は、自重キャンセラ３４の他の構成例を示す側面図である。図６に示す自重キャンセラ３４は、カウンタマス１２の底面に取り付けられたベローズ５８を備えており、このベローズ５８を用いて陽圧空間を形成するようにしたものである。ベローズ５８内の陽圧空間には、ベローズ５８に接続された給気管５７を介して、空圧制御部６１（図７参照）から気体が供給されるようになっている。

次に、図５又は図６に示す自重キャンセラ３４に気体を供給する空圧制御部６１について説明する。図７は、空圧制御部６１の構成を示すブロック図である。図７において、気体供給装置６０は、数ＭＰａ〜数十Ｍｐａに加圧された気体を空圧制御部６１に供給する。空圧制御部６１は気体供給装置６０から供給される気体の圧力を制御して自重キャンセラ３４に供給する。図７に示す通り、空圧制御部６１は、電磁弁６２、逆止弁６３、電空レギュレータ６４、圧力センサ６５、切り替え弁６６、及び絞り６７ａ，６７ｂを含んで構成される。

電磁弁６２は、配管Ｒ１を介して気体供給装置６０と接続されているとともに、配管Ｒ２を介して逆止弁６３と、配管Ｒ７を介して切り替え弁６６とそれぞれ接続されている。この電磁弁６２は、気体供給装置６０からの気体を自重キャンセラ３４に供給するか、又は遮断するかを切り替える。具体的には、電磁弁６２が通電状態にある場合には、配管Ｒ１と逆止弁６３に接続された配管Ｒ２とを接続状態にし、気体供給装置６０からの気体を自重キャンセラ３４に供給する。これに対し、地震若しくは停電の発生等の緊急時、又はメンテナンス等による露光装置ＥＸの停止時等において電磁弁６２が非通電状態になった場合には、配管Ｒ１と配管Ｒ２との間を遮断状態にして気体供給装置６０から自重キャンセラ３４への気体の供給を遮断する。尚、電磁弁６２が非通電状態のときには、配管Ｒ１と切り替え弁６６に接続された配管Ｒ７を接続状態にし、気体供給装置６０からの気体を切り替え弁６６に供給する。

逆止弁６３は、配管Ｒ２を介して電磁弁６２に接続されているとともに、配管Ｒ３を介して電空レギュレータ６４に接続されている。この逆止弁６３は、気体供給装置６０から供給される気体の圧力が低下したときに、電空レギュレータ６４から気体供給装置６０へ気体が逆流するのを防止するために設けられている。電空レギュレータ６４は、配管Ｒ３を介して逆止弁６３に接続されているとともに、給気管５７を介して自重キャンセラ３４に接続され、配管Ｒ４を介して切り替え弁６６に接続されている。この電空レギュレータ６４は、入力電圧に比例した圧力を得ることができる比例制御機器であり、制御装置７０（図８参照）により制御される。圧力センサ６５は、電空レギュレータ６４から自重キャンセラ３４に供給される気体の圧力を検出するものであり、その検出結果は制御装置７０（図８参照）に出力される。

切り替え弁６６は、配管Ｒ４を介して電空レギュレータ６４に接続され、配管Ｒ７を介して電磁弁６２に接続されている。また、排気側には２つの配管Ｒ５，Ｒ６が接続されている。配管Ｒ５には配管Ｒ５の流路抵抗を所定の値にするための絞り６７ａが取り付けられており、配管Ｒ６には配管Ｒ６の流路抵抗を配管Ｒ５の流路抵抗よりも高くするための絞り６７ｂが取り付けられている。この切り替え弁６６は、配管Ｒ４と配管Ｒ５とを接続するか、又は配管Ｒ４と配管Ｒ６とを接続するかを切り替える。具体的には、切り替え弁６６は、配管Ｒ７を介して電磁弁６２から気体が供給されていない場合には配管Ｒ４と配管Ｒ５とを接続し、配管Ｒ７を介して電磁弁６２から気体が供給された場合には配管Ｒ４と配管Ｒ６とを接続する。

上記構成において、露光装置ＥＸが正常に動作している通常時には、電磁弁６２が通電状態にあり、気体供給装置６０からの気体は配管Ｒ１、電磁弁６２、配管Ｒ２、逆止弁６３、及び配管Ｒ３を順に介して電空レギュレータ６４に供給される。そして、電空レギュレータ６４で圧力が制御され、所定の圧力の気体が給気管５７を介して自重キャンセラ３４に供給される。電空レギュレータ６４に供給された気体のうち、自重キャンセラ３４に供給されなかった気体は、配管Ｒ４を介して切り替え弁６６に供給される。電磁弁６２が通電状態のときには、電磁面６２から配管Ｒ６を介して切り替え弁６６に気体が供給されておらず配管Ｒ４と配管Ｒ５とが接続されているため、電空レギュレータ６４から配管Ｒ４を介して切り替え弁６６に供給された気体は、絞り６７ａが取り付けられた配管Ｒ５を介して外部に排出される。

これに対し、緊急時等においては、電磁弁６２が非通電状態になり、電磁弁６２によって配管Ｒ１と配管Ｒ２との間が遮断される一方で配管Ｒ１と配管Ｒ７とが接続される。これにより、気体供給装置６０からの気体が配管Ｒ７を介して切り替え弁６６に供給されて配管Ｒ４と配管Ｒ６とが接続される。自重キャンセラ３４から排出すべき気体は電空レギュレータ６４及び配管Ｒ４を介して切り替え弁６６に供給され、流路抵抗を高くするための絞り６７ｂが取り付けられた配管Ｒ６を介して外部に排出される。

以上の通り、通常時においては流路抵抗の低い絞り６７ａが取り付けられた流路Ｒ５を介して気体を排気しているため、電空レギュレータ６４の給排気が阻害されず良好な制御精度を確保することができる。これに対し、緊急時等においては流路抵抗の高い絞り６７ｂが取り付けられた流路Ｒ６を介して自重キャンセラ３４からの気体を排気しているため、自重キャンセラ３４に支持されているレチクルステージＲＳＴ（カウンタマス１２）をゆっくりと降下させることができ、衝撃等を生じないでレチクルステージ定盤１１上に着地されることができる。これにより、レチクルステージＲＳＴの破損、並びにボディＢＤ及び投影光学系ＰＬへの振動による悪影響を防止することができる。

次に、カウンタマス１２の制御系について説明する。図８は、カウンタマス１２の制御系の構成を示す図である。尚、図８（ａ）では制御系とともにカウンタマス１２の上面を模式的に図示しており、図８（ｂ）では制御系とともにカウンタマス１２及びレチクルステージ定盤１１の断面を模式的に示している。図８に示す通り、カウンタマス１２の制御系は、制御装置７０、アンプ７１，７２、空圧制御部６１ａ〜６１ｃ、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ，７５ａ〜７５ｃを含んで構成される。

制御装置７０は、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ，７５ａ〜７５ｃの検出結果、及び空圧制御部６１ａ〜６１ｃに設けられた圧力センサ６５（図８においては図示省略：図７参照）の検出結果に基づいて空圧制御部６１ａ〜６１ｃを制御し、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する気体の圧力を制御する。また、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ，７５ａ〜７５ｃの検出結果、及び空圧制御部６１ａ〜６１ｃに設けられた圧力センサ６５の検出結果に基づいて、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄ及びトリムモータ４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂで発生させる推力を制御する。

アンプ７１は、制御装置７０から出力されるＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄ及びトリムモータ４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂに対する制御信号を、これらのモータで必要となるレベルまで増幅する。また、アンプ７２は、制御装置７０から出力される空圧制御部６１ａ〜６１ｃに対する制御信号を、これらで必要となるレベルまで増幅する。空圧制御部６１ａ〜６１ｃの各々は、図８を用いて説明した空圧制御部６１と同様の構成である。

空圧制御部６１ａは、制御装置７０の制御の下でカウンタマス１２の−Ｙ側底面に設けられた自重キャンセラ３４ａ，３４ｂ（計４個の自重キャンセラ）に供給する気体の圧力を制御する。空圧制御部６１ｂは、制御装置７０の制御の下でカウンタマス１２の＋Ｙ側底面の隅部のうちの−Ｘ側の隅部に設けられた自重キャンセラ３４ｃ（計２個の自重キャンセラ）に供給する気体の圧力を制御する。空圧制御部６１ｃは、制御装置７０の制御の下でカウンタマス１２の＋Ｙ側底面の隅部のうちの＋Ｘ側の隅部に設けられた自重キャンセラ３４ｄ（計２個の自重キャンセラ）に供給する気体の圧力を制御する。

つまり、自重キャンセラ３４ａ，３４ｂの各々には空圧制御部６１ａから同一圧力の気体が供給され、自重キャンセラ３４ｃには空圧制御部６１ｂからの気体が供給され、自重キャンセラ３４ｄには空圧制御部６１ｃからの気体が供給される。このように、カウンタマス１２は、−Ｙ底面に設けられた自重キャンセラ３４ａ，３４ｂと、＋Ｙ側底面に設けられた自重キャンセラ３４ｃと、＋Ｙ側底面に設けられた自重キャンセラ３４ｄとによって擬似的に３点支持されて擬似的に３点制御される。

レーザ干渉計７３は、カウンタマス１２の−Ｙ側面に取り付けられたＸ移動鏡４４に対して測長ビームを照射し、その反射光を受光してカウンタマス１２のＸ方向の位置を検出する。レーザ干渉計７４ａ，７４ｂは、カウンタマス１２の−Ｙ側面に取り付けられたＹ移動鏡４５ａ，４５ｂの各々に対して測長ビームを照射し、その反射光を受光してカウンタマス１２のＹ方向の位置、及びθＹ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の位置を検出する。レーザ干渉計７５ａはカウンタマス１２の−Ｙ側底面中央部の下方（−Ｚ方向）に配置され、レーザ干渉計７５ｂはカウンタマス１２の−Ｘ側底面における＋Ｙ側部の下方に配置され、レーザ干渉計７５ｃはカウンタマス１２の＋Ｘ側底面における＋Ｙ側部の下方に配置されている。これらレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、カウンタマス１２の底面に測長ビームを照射し、各々の測長ビーム照射位置におけるカウンタマス１２のＺ方向の位置を検出する。レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ，７５ａ〜７５ｃの検出結果は制御装置７０に出力される。

制御装置７０は、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂの検出結果に基づいてトリムモータ４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂを制御し、カウンタマス１２のＸ方向、Ｙ方向、θＺ方向の位置を制御する。また、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃの検出結果に基づいてＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄを制御し、カウンタマス１２のＺ方向の位置、及び姿勢（θＸ（Ｘ軸回りの回転方向）、θＹ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の位置を制御する。このとき、制御装置７０は、カウンタマス１２の−Ｙ側に設けられた２つのＺボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂに対しては同一の制御信号を出力してＺボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂを一体的に駆動する。これに対し、カウンタマス１２の＋Ｙ側に設けられた２つのＺボイスコイルモータ４１ｃ，４１ｄに対しては各々個別に制御信号を出力して駆動する。このように、カウンタマス１２は、カウンタマス１２の−Ｙ側に設けられたＺボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂと、＋Ｙ側に設けられたＺボイスコイルモータ４１ｃと、＋Ｙ側に設けられたＺボイスコイルモータ４１ｄとによって擬似的に３点制御される。尚、レーザ干渉計７３，７４ａ，７４ｂ，７５ａ〜７５ｃの代わりにエンコーダを用いても良い。

次に、以上説明したカウンタマス１２の制御系で行われる制御について詳細に説明する。以上の通り、カウンタマス１２は、レチクルステージ定盤１１上において、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄとＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄとによって支持される。ここで、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄがカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを支持するために必要な力Ｆは以下の（１）式で表される。
Ｆ＝Ｐ・Ａ ……（１）
ここで、Ｐは自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄ内の気体の圧力であり、Ａは自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの受圧面積である。

上記（１）式から分かる通り、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの受圧面積が設計通りであれば、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに所定圧力の気体を供給することでによりカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの自重が相殺され、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを所定の高さ位置に支持することができる。しかしながら、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの製造誤差等による受圧面積のばらつきがある場合には、上記の所定圧力の気体を自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給してもカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを所定の高さ位置に支持することができないことがある。これは、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの重量ばらつき、電空レギュレータ６４（図７参照）の制御誤差等がある場合も同様である。

これらの場合は、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを所定の高さ位置に支持するために、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄを駆動して誤差を補償する必要がある。しかしながら、かかる場合には、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを支持するために、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄは定常的に推力を発生し続けなければならず、発熱が生じてしまう。この発熱が生ずると、ボディＢＤの熱膨張が生じ、又は空気揺らぎの影響による露光精度の悪化が生ずる虞がある。

いま、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの自重を相殺するために必要な力をＦ_ｉとし、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄが実際に発生する力をＦ_ｒとすると、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの自重を相殺するために必要なＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力Ｆ_ｍは、上記（１）式を用いて変形すると以下の（２）式で表される。
Ｆ_ｍ＝Ｆ_ｒ−Ｆ_ｉ≒Ｐ_ｉ・ΔＡ＋ΔＰ・Ａ_ｉ ……（２）
但し、Ｐ_ｉ ：自重を相殺するために設計上必要な圧力
Ａ_ｉ：受圧面積の設計値
ΔＰ：自重を相殺するために設計上必要な圧力からの誤差
ΔＡ：受圧面積の設計値からの誤差
上記（２）式を参照すると、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの自重を相殺するために必要なＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力Ｆ_ｍは、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの受圧面積のばらつき（右辺第１項）と、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する気体の圧力の誤差（右辺第２項）とに依存していることが分かる。

上記（２）式右辺第１項は、自重を相殺するために設計上必要な圧力Ｐ_ｉ と受圧面積の設計値からの誤差ΔＡとの積になっている。このため、支持すべきカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの重量増大により圧力Ｐ_ｉが高くなると、受圧面積の誤差が小さくてもＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄにより大きな推力を発生しなければならないことが分かる。また、上記（２）式右辺第２項は、自重を相殺するために設計上必要な圧力からの誤差ΔＰと受圧面積の設計値Ａ_ｉとの積になっている。このため、例えば防振特性向上のために受圧面積Ａ_ｉが増大すると、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する圧力の誤差が小さくてもＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄにより大きな推力を発生しなければならないことが分かる。

以上から支持する重力が重い程、気体の圧力誤差及び受圧面積の誤差を補償するためのＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力が増大して発熱の影響が大きくなり、露光精度の低下を招く虞がある。また、上記の誤差をＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで補償しようとすると大きな推力が必要となるため、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄが大型化してしまう。

そこで、本実施形態では、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの発熱量の増大及び大型化を防止するために、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで発生させる推力が零となるように、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに対して供給する気体の圧力制御を行っている。上述した通り、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力を発生させる要因としては、気体の圧力誤差及び受圧面積の誤差がある。このため、予め自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄ各々の受圧面積を求めておき、その後に求めた受圧面積を用いてＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力が零となるように、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄ供給する気体の圧力を制御している。

自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの受圧面積は、カウンタマス１２のＺ方向の位置を所定の位置に設定し、この位置を保ちつつ自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する気体の圧力とを変化させたときのＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力をモニタすることで求める。具体的な受圧面積の求め方は以下の通りである。つまり、まず制御装置７０が空圧制御部６１ａ〜６１ｃの各々を制御して自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する気体の圧力を所定の圧力に設定する。このときに自重キャンセラ３４ａ，３４ｂ、自重キャンセラ３４ｃ、及び自重キャンセラ３４ｄに供給された気体の圧力は、空圧制御部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各々に設けられた圧力センサ６５（図７参照）で検出され、各々の検出結果をＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３とする。

次に、制御装置７０はレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃの検出結果をモニタしつつ、Ｚボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂ，Ｚボイスコイルモータ４１ｃ、及びＺボイスコイルモータ４１ｃを駆動しカウンタマス１２を所定の高さ位置に配置する。このときにＺボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂ，Ｚボイスコイルモータ４１ｃ、及びＺボイスコイルモータ４１ｃの各々で発生している推力は、制御装置７０から出力されている制御信号（推力指令値）により求められ、それぞれＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１３とする。

次いで、制御装置７０は空圧制御部６１ａ〜６１ｃの各々を制御して自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに供給する気体の圧力を先に設定した圧力とは異なる圧力に設定する。このときに空圧制御部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各々に設けられた圧力センサ６５で検出された検出結果をＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３とする。次に、制御装置７０はレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃの検出結果をモニタしつつ、Ｚボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂ，Ｚボイスコイルモータ４１ｃ、及びＺボイスコイルモータ４１ｃを駆動し、カウンタマス１２を先の高さ位置と同じ位置に配置する。このときに、出力する制御信号（推力指令値）から求められるＺボイスコイルモータ４１ａ，４１ｂ，Ｚボイスコイルモータ４１ｃ、及びＺボイスコイルモータ４１ｃで発生している推力をそれぞれＦ２１，Ｆ２２，Ｆ２３とする。

以上の処理を終えると、制御装置７０は、前述した（１）式を用いて受圧面積を求める。自重キャンセラ３４ａ，３４ｂ、自重キャンセラ３４ｃ、及び自重キャンセラ３４ｄの受圧面積をそれぞれＡ１，Ａ２，Ａ３とすると、これらは以下の（３）式〜（５）式で表される。
Ａ１＝（Ｆ１１−Ｆ２１）／（Ｐ１１−Ｐ２１） ……（３）
Ａ２＝（Ｆ１２−Ｆ２２）／（Ｐ１２−Ｐ２２） ……（４）
Ａ３＝（Ｆ１３−Ｆ２３）／（Ｐ１３−Ｐ２３） ……（５）
以上により求められた受圧面積Ａ１，Ａ２，Ａ３は、制御装置７０に記憶される。

尚、受圧面積のばらつきは、自重キャンセラの製造誤差に起因しており、図６に示すベローズ５８を備えるものの製造誤差は、図５に示すピストン部５４とシリンダ部５３とを備えるものよりも大きいことが多い。このため、図６に示すベローズ５８を備える自重キャンセラに対しては以上の受圧面積を求めるのが望ましい。図７に示すピストン部５４とシリンダ部５３とを備える自重キャンセラについては、製造誤差が小さいため以上説明した受圧面積を求める処理は省略して受圧面積の設計値を制御装置７０に記憶させても良い。

制御装置７０は、以上の処理で得られた受圧面積（受圧面積を求める処理を省略した場合には受圧面積の設計値）を用いて、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで発生させる推力が零となるように、自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄに対して供給する気体の圧力制御行う。具体的には、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃの検出結果をモニタしつつ、カウンタマス１２のＺ方向の位置が目標位置（中立位置）となるように、自重キャンセラ３４ａ，３４ｂ、自重キャンセラ３４ｃ、及び自重キャンセラ３４ｄに供給する気体の圧力を制御する。

図９は、カウンタマス１２等の重量とカウンタマス１２等を支持する力との関係を示す図である。図９において、符号ＷＴを付した直線はカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの重量により作用する力（重力）を示している。また、符号ＦＣを付した直線は自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄがカウンタマス１２及びレチクルステージを支持する支持力を示しており、符号ＦＭを付した直線はＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄがカウンタマス１２及びレチクルステージを支持する支持力を示している。

図９中の「圧力補正前」に示す通り、カウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴの重量により作用する力ｆ１と自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの各々が発生している支持力ｆ２との間に誤差があると、この誤差を補償するために、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄを駆動して＋Ｚ方向の推力ｆ３（＝ｆ１−ｆ２）を発生させる必要がある。本実形態では、このＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力ｆ３を自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの支持力に置換することにより、図９中の「圧力補正後」に示す通り、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力を零としている。

ここで、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで発生させる推力は、前述した通り、制御装置７０から出力される制御信号（推力指令値）により求められる。このため、制御装置７０は、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで発生させるべき推力と、記憶している受圧面積（受圧面積を求める処理を省略した場合には受圧面積の設計値）とを前述した（１）式に代入し、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄで発生させるべき推力と等しい支持力が得られる気体の圧力を算出する。そして、算出した圧力が得られるよう、空圧制御部６１ａ〜６１ｃに制御信号を出力する。これにより、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力が自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの支持力に置換され、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力が零となる。

以上説明した通り、本実施形態では、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力を自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの支持力に置換してカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを支持しているため、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの推力発生を最小に抑えることができる。これにより、発熱による露光精度の低下を防止することができ、またＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄの小型化を図ることができる。また、レチクルステージＲＳＴ及びカウンタマス１２が自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄにより支持されているため、レチクルステージ定盤１１からレチクルステージＲＳＴに伝わる振動を効果的に抑制することができるとともに制御精度を向上させることができる

次に、上記構成の露光装置ＥＸの動作について簡単に説明する。露光処理が開始されると、ウェハステージＷＳＴが所定のローディングポジションに移動し、露光処理を行うべきウェハＷがロードされてウェハホルダ２１上に保持される。ウェハＷのロードが完了すると、ウェハステージＷＳＴは不図示のアライメント系の下方（ーＺ方向）に移動して、ＥＧＡ計測が行われる。このＥＧＡ計測では、ウェハＷに形成された代表的な数個のアライメントマークの計測が行われ、統計演算によりウェハＷ上に設定された全てのショット領域の配列が求められる。

ＥＧＡ計測が終了すると、ウェハＷ上に設定された各ショット領域に対する露光が行われる。この処理では、まず不図示の主制御系によってウェハステージＷＳＴに設けられている駆動系が駆動され、最初に露光すべきショット領域が移動開始位置に配置されるようウェハステージＷＳＴを移動させる。これと同時にレチクルステージＲＳＴも移動開始に配置される。以上の配置が完了すると、主制御装置はレチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの移動を開始させ、レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴが所定の速度に達してから整定時間（レチクルステージＲＳＴ及びウェハステージＷＳＴの加速により生じた振動を収めるために設けられる時間）経過後に照明光ＩＬがレチクルＲに照射されてショット領域の露光が開始される。１つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置はウェハステージＷＳＴをＸ方向にステップ移動させ、次に露光すべきショット領域を移動開始位置に配置する。以下、同様にしてウェハＷ上のショット領域の全てに対する露光が行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、図７に示す空圧制御部６１の切り替え弁６６の排気側の配管Ｒ５，Ｒ６にそれぞれ絞り６７ａ，６７ｂを設けて排気量を制御していた。しかしながら、電空レギュレータ６４と自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄとを接続する給気管５７の途中に絞り６７ａ，６７ｂを切り替え可能に設けても良い。

また、上記実施形態では、図８に示すＺボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力を自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄの支持力に置換してカウンタマス１２及びレチクルステージＲＳＴを支持していたが、Ｚボイスコイルモータ４１ａ〜４１ｄによる推力の全てを置換する必要は必ずしも必要ではなく、一部の推力のみを置換しても良い。更に、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴに設けられたカウンタマス１２を自重キャンセラ３４ａ〜３４ｄで支持する場合を例に挙げて説明したが、カウンタマスを備えるウェハステージＷＳＴにも本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態ではＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合を例に挙げて説明したが、これ以外に、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、又はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ光、若しくは半導体レーザの高周波を用いることができる。更に、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。

また、本発明は、ウェ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）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウェハステージに適用してもよい。

また、国際公開第９９／４９５０４号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、本発明は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。

尚、上記各実施形態で移動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ェハのみならず、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ェハ、或いは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウェハ）等が適用される。露光装置ＥＸとしては、レチクルＲとウェハ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、ウェハ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、本発明はウェハ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、ウェハ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）或いはレチクル又はマスク等を製造するための露光装置等にも広く適用できる。

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。 レチクルステージ装置１０の構成を示す斜視図である。 図３はレチクルステージ１０の分解斜視図である。 カウンタマス１２の底面斜視図である。 自重キャンセラ３４の構成を示す図である。 自重キャンセラ３４の他の構成例を示す側面図である。 空圧制御部６１の構成を示すブロック図である。 カウンタマス１２の制御系の構成を示す図である。 カウンタマス１２等の重量とカウンタマス１２等を支持する力との関係を示す図である。

符号の説明

１１ チクルステージ定盤（ベース）
１２ カウンタマス
３４ 自重キャンセラ（支持機構）
４１ａ〜４１ｄ Ｚボイスコイルモータ（アクチュエータ）
６２ 電磁弁（遮断装置）
６４ 電空レギュレータ（支持機構）
６５ 圧力センサ（圧力検出装置）
６６ 切り替え弁（調整装置）
６７ａ，６７ｂ 絞り（調整装置、絞り部材）
７０ 制御装置
７５ａ〜７５ｃ レーザ干渉計（位置検出装置）
ＥＸ 露光装置
Ｒ レチクル（マスク）
Ｒ５ 配管（第１の排気流路）
Ｒ６ 配管（第２の排気流路）
ＲＳＴ レチクルステージ（ステージ）
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (12)

1. ベースの移動面を少なくとも一軸方向に移動可能なステージと、
   前記ステージの前記一軸方向への移動に応じて前記ステージとは反対方向に移動するカウンタマスと、
   気体を供給する供給部と、前記気体を排気する排気部とを備え、前記気体を用いて前記カウンタマスを支持する支持機構と、
   前記排気部の排気量を調整する調整装置と
   を備えたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記調整装置は、前記排気量を絞る際に絞り部材を用いることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 前記排気部は、前記気体を排気する第１の排気流路と、該第１排気流路よりも排気量が絞られた第２の排気流路とを備えることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
4. 前記調整装置は、前記第１の排気流路と、前記第２の排気流路とを切り替えて前記排気量を調整することを特徴とする請求項３記載のステージ装置。
5. 前記支持機構への前記気体の供給を遮断する遮断装置を備え、
   前記調整装置は、前記遮断装置が前記気体の供給を遮断した際に、前記第２の排気流路を用いて前記気体の排気をすることを特徴とする請求項４記載のステージ装置。
6. 前記供給部及び前記排気部と協働して、前記移動面と交差する方向の前記カウンタマスの位置を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のステージ装置。
7. ベースの移動面を少なくとも一軸方向に移動可能なステージと、
   前記ステージの前記一軸方向への移動に応じて前記ステージとは反対方向に移動するカウンタマスと、
   気体を供給する供給部と、前記気体を排気する排気部とを備え、前記気体を用いた支持力により前記カウンタマスを前記移動面と交差する方向に支持する支持機構と、
   前記カウンタマスを前記移動面と交差する方向に駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータに与える推力の少なくとも一部を前記支持機構の前記支持力に置換する制御装置と
   を備えることを特徴とするステージ装置。
8. 前記制御装置は、前記移動面と交差する方向の中立位置に前記カウンタマスを位置決めする際に前記アクチュエータに与える推力が零となるように前記支持機構の支持力を制御することを特徴とする請求項７記載のステージ装置。
9. 前記カウンタマスの前記移動面と交差する方向の位置を検出する位置検出装置を備えたことを特徴とする請求項７又は請求項８記載のステージ装置。
10. 前記気体の圧力を検出する圧力検出装置を備え、
    前記制御装置は、前記圧力検出装置の検出結果と、前記支持機構の受圧面積とに基づいて前記支持機構の前記支持力を制御することを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載のステージ装置。
11. 前記カウンタマスは前記ベース上を移動することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のステージ装置。
12. マスクに形成されたパターンを基板に転写する露光装置において、
    前記マスクを保持するステージ及び前記基板を保持するステージの少なくとも一方として請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のステージ装置を備えることを特徴とする露光装置。
    

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