JP4268333B2 - リソグラフィ投影装置に使うための平衡位置決めシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも３自由度で可動物体を位置決めするために使えるような、平衡位置決めシステムに関する。更に詳しくは、この発明は、リソグラフィ投影装置であって：
放射線の投影ビームを供給するための照明システム；
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するるための第２物体テーブル；
第２パターニング手段または第２基板を保持するための第３可動物体テーブル；および
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；
を含む投影装置でそのような平衡位置決めシステムを使用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
“パターニング”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこの様な関係に使ってある。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイス（以下参照）のような、この目標部分に作るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある；
− 上記第１物体テーブルが保持するマスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。この第１物体テーブルは、このマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
− 第１物体テーブルと呼ぶ構造体が保持するプログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から収集することができ、これら特許も本発明を説明するうえで参考とする。
− 第１物体テーブルと呼ぶ構造体が保持するプログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、この特許も説明のうえで参考とする。
簡単のために、この明細書の以下の説明で、それ自体をマスクを伴う例に具体的に向けるかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い定義で解釈すべきである。
【０００３】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この照明システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。その上、この第１および第２物体テーブルを、それぞれ、“マスクテーブル”および“基板テーブル”と呼ぶかも知れない。
【０００４】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、エネルギー感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接するダイの全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う、現在の装置では、二つの異なる型式の機械を区別することができる。一つの型式のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ ― では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、ＵＳ６，０４６，７９２から収集することができ、この特許を本発明を説明するうえで参考にする。
【０００５】
一般的に、この種の装置は、単一第１物体（マスク）テーブルおよび単一第２物体（基板）テーブルを含んだ。しかし、少なくとも二つの独立に可動の基板テーブルがある機械が利用可能になった；例えば、ＵＳ５，９６９，４４１および１９９８年２月２７日提出の米国特許出願０９／１８０，００１（ＷＯ９８／４０７９１）に多段装置が記載されている。これらも本発明を説明するうえで参考にする。そのような多段装置の背景たる基本動作原理は、第１基板テーブルがその上にある第１基板を露出するために投影システムの下にある間に、第２基板テーブルが載荷位置へ移動でき、すでに露出した基板を排出し、新しい基板を取上げ、この新しい基板に幾つかの初期測定を行い、および次に第１基板の露出が完了するとすぐ、この新しい基板を投影システムの下の露出位置へ移送するために待機し；そこでこのサイクルを繰返すことであり；この様にして、機械のスループットをかなり向上することが可能であり、それが次にこの機械の所有コストを改善する。
【０００６】
既知のリソグラフィ装置で、基板テーブル用位置決め装置の駆動ユニットは、二つのリニアＹモータを含み、その各々が、Ｙ方向に平行に伸び且つこの位置決め装置のベースに固着したステータ、およびこのステータに沿って動き得る並進器（Ｙスライダ）を含む。このベースは、このリソグラフィ装置のフレームに固着してある。この駆動ユニットは、更に、Ｘ方向に平行に伸びるステータ、およびこのステータに沿って動き得る並進器（Ｘスライダ）を含むリニアＸモータを含む。このＸモータのステータは、その両端附近でリニアＹモータの並進器（Ｙスライダ）に固着したＸビームに取付けてある。従って、この装置はＨ形で、二つのＹモータが縦材を、Ｘモータが横材を構成し、それでこの装置を屡々Ｈ駆動装置と称する。
【０００７】
被駆動物体、この場合基板テーブルは、所謂空気足を備えることができる。この空気足は、ガス軸受を含み、それによって基板テーブルを、Ｚ方向に直角に伸びるベースの案内面上を動けるように案内する。
【０００８】
リソグラフィ装置では、マスク（レチクル）および基板（ウエハ）をナノメータ精度に位置決めするために使う加速力に対する機械フレーム上の反力が、この装置の精度を損う振動の主な原因である。振動の影響を最小にするために、絶縁した測定フレームを設けて、その上に全ての位置検知装置を取付け、全ての反力を、この装置の残りから隔離した、所謂力または反力フレームへ伝えることが可能である。
【０００９】
代替装置では、この駆動力に対する反力を平衡質量に伝え、それは通常被駆動質量より重く、この装置の残りに対して自由に動く。この反力を平衡質量の加速に使い、この装置の残りにそれ程影響しない。平面内で３自由度で動き得る平衡質量は、ＵＳ５、８１５、３４６は勿論、ＷＯ９８／４０７９１およびＷＯ９８／２８６６５（上記）に記載してある。
【００１０】
ＥＰ−Ａ−０，５５７，１００は、反力が等しく且つ反対であり、それで相殺するように、二つの質量を反対方向に能動的に駆動することに頼るシステムを記述する。記載してあるこのシステムは、２次元で動作するが、この平衡質量の能動的位置決めが主物体を駆動するものと同じ品質および性能の第２の位置決めシステムを必要とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、容易に多自由度へ拡張でき、種々の異なる駆動機構に使える平衡システムを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの態様によれば、リソグラフィ投影装置であって：
放射線の投影ビームを供給するための照明システム；
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するための第２物体テーブル；
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；および
上記物体テーブルの少なくとも一つを３を超える自由度で位置決めできる平衡位置決めシステム；
を含み、この位置決めシステムが：
少なくとも一つの平衡質量；
上記平衡質量を可動に支持するための軸受手段；
上記物体テーブルを第１ないし第３自由度で位置決めするための粗位置決め手段で、上記３自由度が第１および第２方向の並進並びに第３方向周りの回転であり、上記第１、第２および第３方向が実質的に相互に直交する手段；および
上記物体テーブルを上記第１、第２および第３と実質的に直交する少なくとも第４自由度で位置決めするための微細位置決め手段と、
を含み上記粗および微細位置決め手段は、上記粗および微細位置決め手段からの反力を上記平衡質量へ伝えるように配置してあり：
上記平衡質量を上記軸受手段によって少なくとも上記第４自由度で実質的に自由に動けるように支持することを特徴とする投影装置が提供される。
【００１３】
リソグラフィ装置の長ストローク（粗）位置決めシステムは、通常、この装置をＸ、ＹおよびＲｚ自由度に位置決めするために配置し、一方短ストローク（微細）位置決めシステムは、６自由度全て（即ち、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｚ、Ｒｙ、およびＲｘ）に亘る高精密位置決めをもたらす。この短ストローク位置決めシステムの位置決め運動がこの装置で望ましくない振動の原因であることがある。これらの運動は、屡々長ストローク位置決めシステムの運動より遙かに高振動数であり、高加速度を伴うことがあり、それで、移動する質量が小さくても、反力が大きい。この微細位置決め手段の反力を、少なくとも一つの追加の自由度で自由に動ける、平衡質量へ、直接またはこの粗位置決め手段を介して、伝えるように手配することによって、本発明は、全ての反力を平衡位置決めシステムに閉込めて、この装置の残りの振動を最小にすることを保証する。
【００１４】
この平衡質量は、少なくとも４自由度で動き得る単一物体でもよく、または一つ以上の自由度で別々に動き得る幾つかの部品で作ってもよい。例えば、この発明の実施例では、この平衡質量の第１部分が第１ないし第３自由度（例えばＸ、ＹおよびＲｚ、）で動き得るこの物体テーブルを囲むフレームであり、一方この平衡質量の第２部分が物体テーブルの下に配置してあり、少なくとも第４自由度（例えば、Ｚ）で動き得る。
【００１５】
本発明の更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置であって：
放射線の投影ビームを供給するための照明システム；
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するるための第２物体テーブル；
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；および
上記物体テーブルの少なくとも一つを少なくとも３自由度で位置決めできる平衡位置決めシステム；
を含み、この位置決めシステムが：
少なくとも一つの平衡質量；
上記平衡質量を上記３自由度で実質的に自由に動けるように支持するための軸受手段；および
上記物体テーブルを上記３自由度で配置するために上記物体テーブルと上記平衡質量の間に直接作用するための駆動手段を含み：
上記平衡質量が、上記第１および第２方向と一般的に平行な側辺、および中に上記物体テーブルが少なくとも部分的に配置してある中央開口を有する、全体として矩形のフレームを含むことを特徴とする投影装置が提供される。
【００１６】
矩形フレームの形の平衡質量で、所謂Ｈ駆動装置の縦材を形成する駆動装置をこのフレームの側部に容易に組込むことができ、反力が全て平衡質量と被駆動物体テーブルの間に直接作用することを保証する。また、この被駆動物体テーブルが平衡フレームの中央開口内に位置するので、この平衡フレームと被駆動質量の質量中心間のＺ方向の距離が縮まる。
【００１７】
この平衡質量の往復運動行程、従ってこの装置の全体の設置面積を減らすために、この平衡質量が、位置決めした物体よりかなり大きく、好ましくは少なくとも５倍であるのが好ましい。これに関して、この平衡質量と共に動く質量は全てその一部と考え、位置決めした物体と共に動く質量は全てその一部と考える。
【００１８】
上記の何れかの態様によるこの発明の実施例では、複数の物体（マスクまたは基板）テーブルを設けてもよく、二つ以上のテーブルの駆動力に対する反力を共通の平衡質量に向けてもよいことに気付くべきである。
【００１９】
本発明のその上更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置であって：
放射線の投影ビームを供給するための照明システム；
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するるための第２物体テーブル；
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；および
上記物体テーブルの少なくとも一つを少なくとも２自由度で位置決めできる平衡位置決めシステム；
を含み、この位置決めシステムが：
少なくとも一つの平衡質量；
上記平衡質量を可動に支持するための軸受手段；並びに
上記物体テーブルを少なくとも第１および第２自由度で位置決めするための位置決め手段で、上記第１および第２自由度が実質的に直交する第１および第２方向の並進であり、上記位置決め手段が粗および微細位置決め手段を含み、および上記位置決め手段からの反力を上記平衡質量へ伝えるように配置してある手段を含み：
上記粗位置決め手段が、上記物体テーブルに取付けた並進器および上記第１および第２方向に平行に伸び且つ上記平衡質量に取付けたステータを有する平面電気モータを含むことを特徴とする投影装置が提供される。
【００２０】
平面モータが働かせる力は、Ｈ駆動装置と違って、第１および第２方向に平衡質量へ直接伝える。Ｈ駆動装置では、物体テーブルをＸスライダによってＸビーム上をＸ方向に駆動し、このＸビームと物体テーブルをＹ方向に、Ｘビームの両端に取付けた対応するスライダを備えるＹ方向リニアモータによって駆動するので、力を間接的に平衡質量へ伝える。Ｙリニアモータのビームだけを平衡質量に取付ける。ＸモータがＸ方向に加える力は、ＸビームおよびＹ方向リニアモータを介して平衡質量へ伝える。平面モータを使うとき、Ｘ方向およびＹ方向両方の反力を平衡質量に直設伝える。更に、ステータ（例えば、磁石アレイ）を平衡質量に取付けて、この平衡質量の質量を望ましく増し、その運動範囲を減らす。
【００２１】
真空環境では、物体テーブルを真空環境で空中に浮揚させるためにガス軸受を使うことは困難であるので、物体テーブルを空中に浮揚させるためにも平面モータを使うことが有利かも知れない。この平面モータは、物体テーブルを上記第１および第２方向と相互に直交する第３方向周りに回転するためにも使ってよい。
【００２２】
平面モータの磁気浮上は、無摩擦軸受を提供し、平衡質量に自由に第１および第２方向に動かし、および第３方向周りに回転させる。この平衡質量は、第３方向にも動けおよび／または第１および第２方向の一つまたは両方の周りに回転できて、それが３以上の自由度で平衡をとってもよい。このために、この平衡質量を第３方向に低剛性の支持体によって支持してもよい。この平衡質量は、その質量中心を第３方向に物体テーブルの質量中心と同じレベルまで上げるために直立壁を備えてもよい。
【００２３】
この発明の更なる態様によれば、：
放射線の投影ビームを供給するための照明システム；
所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターニングすることが出来るパターニング手段を保持するための第１物体テーブル；
基板を保持するるための第２物体テーブル；および
このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；を含むリソグラフィ投影装置を使うデバイスの製造方法であって：
放射線感応層を備える基板を上記第２物体テーブルに設ける工程；
照明システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；
この投影ビームにその断面にパターンを与えるためにこのパターニング手段を使う工程；
放射線のこのパターン化したビームを上記基板の目標部分上に投影する工程を含む方法に於いて：
上記投影工程中またはその前に、上記物体テーブルの少なくとも一つを粗位置決め手段によって第１ないし第３自由度で、および微細位置決め手段によって少なくとも第４自由度で動かし、そのような運動中、上記第１ないし第３自由度での反力を平衡質量に加える方法において、
上記第４自由度での反力を上記平衡質量へ伝える、更なる工程を有することを特徴とする方法が提供される。
【００２４】
この発明によるリソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）を、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続すること等ができる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【００２５】
この明細書でＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この明細書で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標領域”で置換えられると考えるべきである。
【００２６】
本文書では、照明放射線および照明ビームという用語を紫外放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長の）、ＥＵＶ、Ｘ線、電子およびイオンを含むあらゆる種類の電磁放射線または粒子フラックスを包含するために使用しているが、それらに限定されるものでない。
【００２７】
この発明を以下にＸ、ＹおよびＺ軸に基づく直交基準方式を参照して説明する。このＺ方向は、垂直と呼んでもよいが、文脈が要求するのでなければ、この装置の必要な方位を意味すると取るべきでない。
本発明を以下に実施例および添付の概略図を参照して説明する。
これらの図面で、類似の参照文字は、類似の部品を指す。
【００２８】
【実施例１】
図１は、この発明によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は：
− 放射線（例えば、ＵＶ若しくはＥＵＶ線、ｘ線、電子またはイオン）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＬＡ、ＩＬ；
− マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするための第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするための第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
− このマスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折若しくは反射屈折性のシステム、ミラーグループまたは視界偏向器アレイ）；
を含む。
ここでの説明では、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。
しかし、一般的に、それは、例えば、反射型でもよい。
【００２９】
この放射線システムは、放射線のビームを作る放射源ＬＡ（例えば、Ｈｇランプ、エキシマレーザ、放電プラズマ源、レーザ励起プラズマ源、貯蔵リング若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに設けたアンジュレータ、または電子若しくはイオンビーム源）を含む。このビームをこの照明システムＩＬに含まれる種々の光学部品、−例えば、ビーム成形光学系Ｅｘ、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯ−に通して、出来たビームが所望の形状および強度分布を有するようにする。
【００３０】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを通過してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。干渉計変位測定手段ＩＦおよびこの第２位置決め手段の助けをかりて、基板テーブルＷＴは、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動くことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、この第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１に明示しないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実現する。
【００３１】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００３２】
この装置は、この装置の部品を支持するためのベースフレームＢＰ（ベースプレートまたは機械フレームとも呼ぶ）、および投影システムＰＬおよび干渉計式変位測定手段ＩＦのような位置センサを支持するためこのベースフレームＢＰから機械的に絶縁した基準フレームＲＦも含む。
【００３３】
図２は、３自由度での平衡をもたらすためにこのリソグラフィ装置の、基板テーブルを含む、ウエハステージで使う、この発明の第１実施例による平衡システムを示す。以下に説明するこの構成は、適当に修正して、リソグラフィ装置の、マスクテーブルを含む、レチクルステージで使ってもよい。
【００３４】
この第１実施例の平衡システムは、この機械のベースフレーム上に設けた案内面４上を動けるように実質的に無摩擦の軸受３によって支持した平衡フレーム２（平衡質量）を含む。これらの無摩擦軸受３は、例えば、空気静圧軸受または液静圧軸受または磁気軸受でもよい。その代りに、もし、必要な移動範囲が比較的小さければ、屈曲部材または平行板ばねのような弾性案内システムを使うことが出来る。この構成は、反対に構成しても良く、即ち、機械フレームに設けた軸受が平衡フレームの下側の案内面に作用するようにしてもよい。案内面４は、この装置のために形成するＸＹ平面に平行であり、平衡フレーム２は、ＸおよびＹ方向に自由に並進し、並びにＺ方向に平行な軸周り（Ｒｚ）に自由に回転する。
【００３５】
図３に示す位置決めシステム１０は、平衡フレーム２内またはその上に置き、ＸおよびＹ方向の運動範囲が比較的大きい。位置決めシステム１０の質量中心がＺ方向で平衡フレームの質量中心と出来るだけ近いことが重要である。特に、二つの質量中心の垂直離隔距離が実質的に１００ｍｍ未満で、理想的にはゼロであるのが好ましい。
弾性支柱または緩衝器５が平衡フレーム２の移動を制限し、それが案内面４を離れるのを防ぐ。
【００３６】
この位置決めシステムは、被駆動物体に加える駆動力に抗して作用する反力が機械的または電磁的連結部を介して平衡フレームへ伝えられるように構成する。これらの連結部は、平衡フレーム２と位置決めシステム１０の組合わせたシステムの質量中心を含むＸＹ平面内またはそれに近く配置する。これらの連結部は、例えば、軸受面がＸＹ平面に垂直な空気静圧軸受または、例えば、平衡フレーム２に取付けた磁石と位置決めシステムに取付けたコイルまたはアーマチュアを備え、これらの電磁力の作用線がこの組合わせた質量中心と同じＸＹ平面にあるような電磁式リニヤアクチュエータでもよい。
【００３７】
図３は、位置決めシステム１０が所謂Ｈ形駆動装置であるそのような構成を示す。このＨ形駆動装置１０は、その端またはその近くをそれぞれのスライダ１２ａ、１２ｂに取付けたＸビーム１１を含む。スライダ１２ａ、１２ｂは、矩形平衡フレーム２の長辺２ａ、２ｂに取付けた、細長い磁石軌道１３ａ、１３ｂと協同して作用するリニアモータのアーマチュアを坦持し、Ｘビーム１１をＹ方向に並進させる。位置決めすべき物体、この場合ウエハテーブルＷＴを、Ｘビーム１１に取付けた更なるスライダ１４によってＸＹ平面で駆動する。スライダ１４は、スライダ１２ａ、１２ｂ同様、Ｘビーム１１に取付けた磁石軌道１５に作用するためのリニアモータのアーマチュアを坦持し、スライダ１４をこのＸビームに沿って並進させ、従ってウエハテーブルＷＴをＸ方向に位置決めする。スライダ１２ａ、１２ｂの位置の独立制御がＸビーム１１とこの平衡フレームの間の角度を変えられるようにし、従って、この平行フレームの偏揺れ運動を補償するためにウエハテーブルＷＴのＲｚ（Ｚ軸周りの回転）位置をある範囲で制御できるようにする。このためおよびこの平衡フレームに働く合力の剪断成分によって生ずる平衡フレームの歪みのために、これらの駆動装置が力を加えるＸおよびＹ方向が必ずしも正確に直交でない。この構成によって、ＹおよびＲｚ方向の反力が直接平衡フレーム２に伝えられる。スライダ１２ａ、１２ｂは、Ｘ方向の反力を平衡フレーム２へ伝えるために、平衡フレーム２に設けた直立壁２１ａ、２１ｂに対して作用する空気軸受１６ａ、１６ｂも坦持する。Ｘ方向の力を伝達するための１対のスラスト軸受１６ａ、１６ｂの代りに、例えば、単一の予荷重を掛けた軸受または対向するパッド軸受を二つのスライダの一つに使ってもよく、それは、Ｘビームが平衡フレーム２と垂直でないとき、コサイン短縮による障害を避けるので屡々好まれる。
【００３８】
図示するように、この位置決めシステムを平衡フレームによってＺ方向におよびＲｘ、Ｒｙ回転に抗して支持する。この機能は、この位置決めシステム（例えば、ウエハテーブルＷＴ）の全部または一部に対する案内面４により、別の面またはベースフレームに対して固定した面により、または上記の組合せによっても実行できる。
もし、所謂平面モータを使うなら、ＸおよびＹ方向の反力は、ＸＹ平面で磁石（またはコイル）板を介して平衡フレームに伝えられる。この磁石（またはコイル）板は、ＸＹ平面でこの平衡フレームの一部を形成してもよく、そうすればその質量が望ましく増加して、その運動範囲が減る。再び、この磁石（またはコイル）板を第２平衡質量によってまたは無摩擦軸受のような別の手段によってこの機械ベース上でＺ、ＲｘおよびＲｙ方向に支持してもよい。
【００３９】
被駆動物体、この場合ウエハテーブルＷＴに加えられる駆動力は、同等で反対の反力を生じ、それが、この発明によれば、この平衡フレーム（平衡質量）に加わる。ニュートンの法則から、この被駆動物体と平衡質量の変位の比は、それらの質量に逆比例する。即ち：
【００４０】
【数１】

【００４１】
但し、ｘiは、共通の質量中心に対する質点ｉの変位であり、ｍiは、質点ｉの質量である。この関係で、この平衡質量比は、変位が起る方向に従って変るかも知れないことに気付くべきである。本実施例では、Ｘビーム１１とＹスライダ１２ａ、１２ｂがＹ方向に変位するためにウエハテーブルＷＴと共に動き、一方このウエハテーブルは、Ｘ方向に変位するためにＸビーム１１に対して動く。それで、Ｙ方向の変位の被駆動質量は、ウエハテーブルＷＴ、Ｘスライダ１４、Ｘビーム１１およびＹスライダ１２ａ、１２ｂの質量の組合せである。他方、Ｘ方向の変位に関しては、被駆動質量がウエハテーブルＷＴとＸスライダ１４の質量だけであり、ＸビームとＹスライダがその代りに平衡質量の一部を形成する。ＸビームおよびＹスライダがウエハテーブルＷＴおよびＸスライダ１４と類似の質量を有するので、これはこの平衡質量比とかなりの差を生ずることがある。
【００４２】
この平衡フレームを位置決めシステムの組合わせた移動質量より５ないし２０倍重くすることによって、平衡フレームの運動範囲を抑制し、この平衡システムの全体の設置面積を望む通りに制限することができる。
【００４３】
もし、位置決め中、この平衡フレームの質量中心がＸまたはＹ方向でこの位置決め装置の一つの質量中心と一致しなければ、その方向の反力がこの平衡フレームの偏揺れ運動を生ずるかも知れない。ある場合、例えば、被駆動物体の平衡フレームの質量中心からずれた点周りの円運動の場合、偏揺れ運動が相殺するのではなく時の経つにつれ積重なるようになることがある。過度の偏揺れ運動を防ぐため、負帰還サーボシステムを設ける。この制御システムも、位置決め装置へのケーブル配線、位置決め駆動装置の整列不良、軸受３の微小摩擦等のような要因から発生することがある、平衡フレームの長期累積並進（ドリフト）を補正するようにされている。以下に説明する能動的ドリフト制御システムの代替案として、例えば、低剛性ばねに基づく、受動的システムを使ってもよい。
【００４４】
図４は、上で言及したサーボシステム３０の制御ループを示す。この機械フレームに関する平衡質量のＸ、ＹおよびＲｚ設定点を減算器３１の正入力に供給し、その出力をサーボ制御器３２へ送る。このサーボ制御器は、３自由度アクチュエータシステム３３を制御し、それが平衡フレーム２への必要な補正を加える。減算器３１の負入力への帰還は、平衡フレームおよび被駆動質量の位置を測定する、多自由度測定システム３４によって与える。平衡フレームと被駆動質量の両方の位置を固定基準フレームに対して測定してもよい。その代りに、一つ、例えば、平衡質量の位置をこの基準フレームに対して測定し、被駆動質量の位置をこの平衡質量に対して測定してもよい。後者の場合、この相対位置データをソフトウェアかハードウェアによって絶対位置データに変換することができる。
【００４５】
サーボシステム３０の設定点は、位置決め装置と平衡フレーム２の組合せ質量中心がＸＹ平面で変らないままであることを保証するように決める。これは、次の条件を定める：
【００４６】
【数２】

【００４７】
但し、

は、固定基準点に対する時間ｔでのＸＹ平面に於ける質点ｉのベクトル変位である。計算した（式［２］を使って）位置と測定した位置の間の誤差信号を作動システム３３に与え、それが平衡フレーム２への適当な補正力を加える。この平衡フレームおよび／または機械ベースの最低共振モードは、このドリフト制御システムのサーボ帯域幅より少なくとも５倍高い。
【００４８】
この平衡フレームの累積偏揺れ運動を最小にするために、この制御モードを、サーボ帯域域幅は低いが固定設定点（例えば、偏揺れゼロ）に構成する。受動的（例えば、ばね）ドリフト制御と同様に、この偏揺れ用サーボ帯域幅がこの偏揺れ軸周りのこの機械ベース上の過渡モーメントを最小にするために低域通過フィルタの役をする。換言すれば、長期（低振動数）運動を補正するための反力だけがベースフレームへ伝えられる。
【００４９】
図５は、この第１実施例の第１変形によるドリフト制御作動システム３３ａを示す。このシステムは、三つのローレンツ（力）型リニアモータ（例えば、ボイスコイルモータ、鉄なし多相リニアモータ等）３３１、３３２、３３３を含む。三つのモータの二つ３３１、３３２は、一方向、例えば、Ｘ方向に作用し、他の方向、例えば、Ｙ方向に広く離間している。第３のモータ３３３は、他の、例えばＹ方向に、この平衡フレームの組合せ質量中心またはその近くを通って作用する。これらの駆動装置は、それらが作用する方向と垂直方向に細長い磁石板またはコイルを有するローレンツ力モータで、それらが平衡フレーム２のこの垂直方向の位置に関係なく与えられた方向に力を加えられるのが好ましい。
【００５０】
三つの駆動装置を使う上記構成は、可能な最も簡単な構成であるが、もし、平衡フレーム２が剪断に対する抵抗が限られた開いた矩形でも、各々このフレームの一つの側部材の中立軸に沿ってまたはそれに近く作用する、四つのモータを使うことができ、それによってこのフレーム部材の曲げを最小にするので有利である。そのような構成を図６に示す。ここでは、四つの駆動装置３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄを使い−各角に一つずつ配置して、四つのビーム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄのそれぞれの一つに平行且つ一致する力を働かせる。四つの駆動装置の各々は、前のように、ローレンツ型リニアモータでもよい。更なる代替案は、各々ＸおよびＹ方向に力を働かせる二つの平面モータを使い、Ｘ、ＹおよびＲｚに組合せ制御をもたらすことである。
【００５１】
駆動装置３３４の代替形を、側面図である図７、および図７の線Ｉ−Ｉによる断面図である図８に示す。駆動装置３３４は、ベースまたは機械フレームＢＰに取付けおよび回転−直線運動変換器３３６によって平衡フレーム２に結合した回転ローレンツモータ３３５（鉄なし可動コイルモータ、直流または交流ブラシレスモータ等のような）から成る。この回転−直線運動変換器３３６は、モータ３３５の駆動軸３３５ａにしっかりと取付け且つ偏心して取付けたピン３３６ｂを有する円板３３６ａを含む。ピン３３６ｂは、平衡フレーム２に取付けた連結フレーム３３６ｅと係合する二つの車輪３３６ｃ、３３６ｄの車軸を成す。連結フレーム３３６ｅは、細長く、この平衡フレームに加えるべき力の作用方向に垂直で、一般的に断面がＣ形である。それは、車輪３３６ｃ、３３６ｄを囲み、各々対向する軸受面３３６ｇ、３３６ｆのそれぞれの一つと係合する。軸受面３３６ｆは、平衡フレーム２の方を向き、軸受面３３６ｇは、外を向く。それによって、もし、モータ３３５が作動して円板３３６ａを図８で時計方向に回転すると、車輪３３６ｃは、面３３６ｇを圧迫させられ、平衡フレーム２に左方押圧力を加える。同様に、円板３３６ａの反時計方向回転は、平衡フレーム２に引張り力を右方に加える。
【００５２】
回転−直線運動変換器３３６は、実質的に無摩擦で且つ遊びなしに逆転可能であるように構成され、それでドリフト作動制御を位置モードではなく力モードで実行できる。平衡フレーム２の位置は、円板３３６ａに設けた回転エンコーダ（図示せず）を介して付加的に測定できる。
【００５３】
更なる代替ドリフト制御システムを、平衡フレーム２の平面図である図９、およびこの代替案で使う駆動機構３３７の一つの拡大図である図１０に示す。駆動機構３３７は、共通のピボットピンに結合した二つのクランク−コンロッド機構から成る、所謂“二重scara機構”である。各クランク−コンロッド機構は、ローレンツ型トルクモータ３３７ｂによってによって駆動されるクランク３３７ａおよびこのクランク３３７ａの端を共通のピボットピン３３７ｂに結合するコンロッド３３７ｃから成る。トルクモータ３３７ｂは、ベースフレームＢＰに取付け、且つその駆動軸を並進に抗して固定して反力がベースフレームＢＰに伝えられるようにする。
【００５４】
図９および図１０のドリフト作動システムは、３自由度の平衡フレームを制御するためには三つの駆動装置だけで十分であるが、追加のモータにより図６の構成と同じ利益をもたらすので、限定的なものである。
【００５５】
平衡フレーム２の位置および方向は、モータ３３７ｂの駆動軸に設けた回転エンコーダによって測定してもよい、クランク角から決めることができる。このサーボ制御システムでは、二つの座標変換：一つは、クランク３３７ａの角度位置の情報を平衡質量２の位置のＸ、Ｙ、Ｒｚ座標に変換するため；およびもう一つは制御装置３２によって決めた力を駆動モータ３３７ｂ用のトルクに変換するために設ける。
【００５６】
上記のように、上に説明したドリフト制御装置は、直線または回転駆動機構に組込んだ直線または回転位置センサを含んでもよい。その代りに、独立の位置測定システム、例えば、グリッドエンコーダまたは２次元位置感知検出器を使ってもよい。そのようなシステムは、Ｘ、Ｙ、Ｒｚ座標に変換できる多重出力を有するかも知れず、または平衡フレーム上の２点、好ましくは対角線的に対向する角のＸＹ位置の独立の測定値を提供するかも知れない。そのような位置決め機構は、ベースフレームに対する、または超精密機械で、振動絶縁測定フレームに対する平衡フレーム２の位置を測定するかも知れない。
【００５７】
例えば、エラー状態の場合に、平衡フレーム２が範囲外へドリフトするのを防ぐために、ストローク制限装置をこの平衡フレームとベースフレームの間に設けてもよい。そのような装置の例を、平衡フレーム２の下部を通る断面を示す図である図１１に示す。この装置では、３本のピン４０がベースフレームＢＰの軸受面４から上方に突出し、この平衡フレーム２の開端スロット４１と係合する。これらのスロット４１およびピン４０は、平衡フレーム２の運動をＸ、ＹおよびＲｚで予め定めた包絡面に制限するような大きさおよび配置とする。これらのピン４０は、衝突の場合に、この平衡フレーム２への衝撃を緩和するために弾性的またはばねが掛けてあってもよい。このストローク制限装置は、平衡フレーム２から突出するピンがベースフレームＢＰのスロットと係合するような、運動学的に逆の構成としてもよい。
【００５８】
もし、種々のアクチュエータの駆動力は勿論、この位置決め装置および平衡フレーム２の質量中心が同じＸＹ平面内にあるように配置することが可能でなければ、このオフセットで作用する駆動力は、傾動モーメントＴｘ、Ｔｙ、即ち、この平衡フレーム２および位置決め装置をＸおよびＹ軸の周りに回転させるモーメントを生ずるだろう。もし、平衡フレーム２を比較的高剛性でＺ、ＲｘおよびＲｙ方向に支持するならば、傾動モーメントＴｘ、Ｔｙは、ベースフレームＢＰに伝えられ、そこに振動を生ずるだろう。また、粗位置決めは、通常Ｘ、ＹおよびＲｚ方向に行うだけであるが、可動物体用基板テーブルＷＴに含まれる微細位置決めアクチュエータは、普通６自由度全てに位置決めすることができる。他の自由度は勿論、この微細位置決めシステムの運動からの反力も、もしベースフレームＢＰに伝えられると、振動を起すことがある。
【００５９】
従って、平衡フレーム２を軸受３に含まれる低剛性支持体でＺ、ＲｘおよびＲｙ方向に支持する。そのような支持体は、低剛性無摩擦軸受または無摩擦軸受と組合わせた弾性若しくはガスばねでもよい。大間隙空気軸受も使うことができる。Ｘ、ＹおよびＲｚ方向のドリフトを制御するために受動的部品を使うとき同様、これらのばね定数は、この平衡フレーム質量−ばねシステムの固有振動数がこの位置決め装置の運動の最低基本振動数より実質的に、例えば、５ないし１０倍、低いように選択する。もし、ウエハテーブルＷＴを平衡フレーム上ではなくベースフレーム上に案内面４によってＺ、Ｒｘ、Ｒｙに支持するならば、案内面４を提供するベースフレーム部材をＺ、ＲｘおよびＲｙ用の第２平衡フレームとして扱い、説明したように受動的に支持することができる。
【００６０】
【実施例２】
以下に説明することを除いて、第１実施例と同じでもよい、この発明の第２実施例の、基板テーブルＷＴを含む、基板ステージを図１２に示す。
この第２実施例では、平衡質量４０６が開放箱の形を採り、平坦な内部ベース４０７がウエハテーブルＷＴ用案内面を形成し、直立側壁４０８が平衡質量４０６の質量中心を上げる役に立つ。この基板テーブルＷＴは、この基板Ｗ用に６自由度で動作する微細位置決め機構４１７を含み、実質的に無摩擦軸受を形成する所謂空気足がこの基板テーブルＷＴを案内面４０７上を動けるようにする。
【００６１】
この基板テーブルＷＴの運動は、粗位置決め機構によって行われる。これは、Ｘビーム４１５を含み、それに対して基板テーブルＷＴが、このＸビーム、従って基板テーブルＷＴをＹ方向に駆動するためのＹ方向リニアモータの並進器を含むスライダ４１１を両端に有するＸ駆動装置（図示せず）によって、およびこのＸビームの対向する端にＲｚで異なる力を加えることによって駆動される。これらのＹ方向リニアモータのステータ４０９が平衡質量４０６の肩に設けてある。この基板テーブルの運動からのＹ方向およびＲ反力は、この様にして直接平衡質量４０６に加えられる。Ｘ方向反力は、スライダ４１１と平衡質量４０６の側壁４０８の間の軸受を介して平衡質量４０６へ伝えられる。
【００６２】
基板テーブルＷＴが平衡質量４０６のベース４０７上を案内されるので、微細位置決め機構４１７による基板ＷＴの対応する運動からのＺ、Ｒｙ、Ｒｘ反力も直接平衡質量４０６へ伝えられる。ＸおよびＹ駆動装置によって加えられる力線は勿論、基板テーブルＷＴおよび平衡質量４０６の質量中心の不完全な調整から生ずる傾斜運動Ｔｘ、Ｔｙも空気ポット４１９およびＹリニアモータの剛性を介して平衡質量４０６へ伝えられる。
【００６３】
平衡質量４０６が６自由度全てでこれらの反力を吸収できるようにするためには、それが６自由度全てに自由に動けねばならない。これは、それをベースフレームＢＰから、Ｚ方向に低剛性を有する複数の支持体４０３、および平衡質量４０６の下面で受けられる実質的に無摩擦の軸受４０５によって支持することによって達成する。この平衡質量４０６の下面は、平坦であるか、または平衡質量４０６の運動の最大期待若しくは許容範囲に対応するに十分な大きさの平坦領域を有する。平衡質量４０６は、基板テーブルＷＴより遙かに、例えば、５ないし１０倍、重いので、平衡質量４０６の運動範囲は、基板テーブルＷＴの運動範囲より遙かに小さいだろう。
【００６４】
【実施例３】
図１３は、上に説明した第１または第２実施例と同じでもよい、この発明の第３実施例の、基板テーブルＷＴを含む、基板ステージを描く。
【００６５】
この第３実施例では、平衡質量を二つの部分５０６、５０７に分割する。この第１平衡質量部５０６は、基板テーブルＷＴを囲む矩形フレームを含む。この第１平衡質量部５０６の対向する側面は、その上にＹ方向リニアモータのステータ、例えば、磁石軌道が取付けてある。このＹ方向リニアモータの並進器、例えば、コイルがＸビーム５１５の両端でスライダ５１１に取付けてある。このＸビームは、Ｘリニアモータのステータを含み、この並進器が基板テーブルＷＴに取付けてある。このＸリニアモータと共に粗位置決め機構を形成する、ＹリニアモータからのＹおよびＲｚ反力は、直接第１平衡質量部５０６へ伝えられ、Ｘ反力は、スラスト軸受（図示せず）を介して伝えられる。このＸおよびＹ反力を吸収するために、第１平衡質量部５０６を実質的に無摩擦の軸受５０５、例えば、空気軸受によって支持し、それがＸ、ＹおよびＲｚに動くようにする。
【００６６】
第２平衡質量部５０７は、板の形を採り、基板テーブルＷＴの下に配置してある。その上面５０８は、平坦で案内面を形成し、その上を基板テーブルＷＴが空気足で受けられる。この様にして、微細位置決め機構５１７によるウエハＷの運動からのＺ、ＲｘおよびＲｙの反力は、この第２平衡質量部５０７へ伝えられ、この第２平衡質量部５０７は、Ｚ方向に低剛性を有する複数の支持体５０３によってベースフレームＢＰから支持してある。これらの支持体は、例えば、機械的またはガスのばねでもよい。
【００６７】
【実施例４】
この発明の第４実施例は、真空で使うための、第２実施例の修正形である。基板テーブルＷＴを含む、この基板ステージを図１４に示す。
第２実施例同様、平衡質量６０６が開放箱の形を採る。この実施例では、この箱のベースが平面モータのステータ６２７、例えば、磁石アレイを含み、その並進器６３５は、ウエハテーブルＷＴに取付けてある。平面モータについての更なる情報は、米国特許第５，８８６，４３２号で収集でき、この特許を本発明を説明するうえで参考とする。前と同様、直立壁６２５が平衡質量６０６の質量中心を基板テーブルＷＴのそれと同じ水平面まで高くするのに役に立つ。この平面モータ６２７、６３５は、この基板テーブルを並進は勿論、空中に浮揚させるように構成してもよく、または付加的軸受を設けることもできる。この平面モータのＸ、Ｙおよび事によるとＲｚ並進からの反力をこの平衡質量６０６に伝える。
【００６８】
【実施例５】
この発明の第５実施例は、図１５に示すように第４実施例の修正形である。第４実施例同様、基板テーブルＷＴは、平面モータのステータ６２７の平面（即ち、ＸおよびＹ方向）で動き得る。この粗位置決め機構（平面モータ）のＸ、ＹおよびＲｚ運動からの反力を直接平衡質量６０６に伝える。微細位置決め機構６１７のための全ての自由度の反力をこの平面モータの剛性またはこの基板テーブル用に設けた追加の軸受を介して衡質量６０６に伝える。この平衡質量は、第２実施例と同じ方法で軸受６０５および低剛性支持体６０３の上に取付けてある。
【００６９】
上にこの発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。特に、この発明をリソグラフィ装置のレチクルまたはマスクステージに、および平面での物体の迅速且つ正確な位置決めが望ましい、あらゆる他の型式の装置に使ってもよいことが判るだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例によるリソグラフィ投影装置を描く。
【図２】図１の装置の基板ステージにある、本発明の平衡質量の平面図である。
【図３】図２に類似する図であるが、基板テーブル用駆動装置を付加的に示す。
【図４】図２の平衡システムのサーボシステムの線図である。
【図５】この第１実施例の平衡システムの第１変形によるドリフト制御装置の平面図である。
【図６】この第１実施例の平衡システムの第２変形によるドリフト制御装置の平面図である。
【図７】図６のドリフト制御装置の駆動装置の拡大側面図である。
【図８】図７の線Ｉ−Ｉによるこの駆動装置の断面図である。
【図９】この第１実施例の平衡システムの第３変形によるドリフト制御装置の平面図である。
【図１０】図９のドリフト制御装置の駆動装置の拡大平面図である。
【図１１】この第１実施例の第４変形の平面図で、ストローク制限装置を示す。
【図１２】この発明の第２実施例の基板ステージの断面図である。
【図１３】この発明の第３実施例の基板ステージの断面図である。
【図１４】この発明の第４実施例の基板ステージの断面図である。
【図１５】この発明の第５実施例の基板ステージの断面図である。
【符号の説明】
２ 平衡質量、フレーム
２ａ フレーム側辺
２ｂ フレーム側辺
２ｃ フレーム側辺
２ｄ フレーム側辺
３ 軸受手段
４ 案内面
１０ 平衡位置決めシステム
１１ ビーム
１２ａ 第２駆動手段
１２ｂ 第３駆動手段
１４ 第１駆動手段
５０３ 支持体
５０６ 第１平衡質量部
５０７ 第２平衡質量部
５０８ 案内面
ＢＰ ベース板
Ｃ 基板の目標部分
ＩＬ 照明システム
ＭＡ パターニング手段
ＭＴ 第１物体テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｒｚ 第３方向周りの回転
Ｗ 基板
ＷＴ 第２物体テーブル
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向

Claims (14)

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

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