JPWO2006022200A1 - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

物体を保持してガイド部材に沿って駆動可能な可動部を小型化又は軽量化できるとともに、その可動部を駆動する際の振動がその物体に伝わりにくいステージ装置である。ガイド面（３１ａ）の上方に直交するように配置されるＹ軸ガイド（３３Ｙ）及びＸ軸ガイド（３３Ｘ）と、これらに沿って移動するＹ軸スライダ（３９）及びＸ軸スライダ（４０）と、Ｙ軸スライダ（３９）及びＸ軸スライダ（４０）に連結されてウエハ（Ｗ）を保持するウエハステージ（ＷＳＴ）とを備え、Ｙ軸スライダ（３９）とＸ軸スライダ（４０）とを柔構造の連結部材によって連結する。

Description

本発明は、物体を駆動するためのステージ装置に関する。さらに本発明は、ステージ装置を備えて、例えば半導体デバイスや液晶ディスプレイ等の各種デバイスを製造する際に所定のパターンを基板上に転写するために使用される露光装置に関する。

例えば半導体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（又はフォトマスク等）に形成されているパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（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。露光装置としては、ステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置や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）などが使用されている。

これらの露光装置において、レチクルやウエハの位置決めや移動を行うステージ装置の構成は、除振性能、露光精度（位置決め精度等）等の装置性能、及び露光装置の製造コスト等に大きく影響する。従来のステージ装置のうちで、ウエハの位置決め及び移動を行うウエハステージ系は、一例として２本の平行な第１のガイド部材と、これらのガイド部材に沿ってリニアモータ等の駆動装置によって駆動される第２のガイド部材と、ウエハを保持してその第２のガイド部材に沿ってリニアモータ等の駆動装置によって駆動される剛性の高い可動ステージとを備えていた（例えば、特許文献１参照）。

また、ステージ装置から発生する振動を低減して、露光精度を向上させるために、ステージ装置のガイド部材も移動できるようにしたカウンターバランス方式のステージ装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。このステージ装置においては、そのガイド部材に沿って別のガイド部材又は可動ステージを駆動する際に、運動量保存則を満たすように又は駆動反力を相殺するようにそのガイド部材が逆方向に移動する。
国際公開第０１／４７００１号パンフレット

上述の如く、従来のウエハステージ系においては、ガイド部材に沿って駆動される可動ステージにウエハが保持されていた。言い換えると、可動ステージ内に、ガイド部材に沿って駆動されるスライダ及び駆動装置の可動子が一体的に組み込まれていた。そのため、剛性が高く高価な部材を含む可動ステージの小型化及び軽量化が困難で、露光装置の製造コストが高いとともに、その可動ステージの駆動速度を高めるためには、駆動装置の出力を高める必要があった。さらに、そのガイド部材に沿って可動ステージを駆動する際に、駆動装置で発生する振動がウエハに伝わり易く、露光精度をより向上させる際にその振動が問題になる恐れがあった。

また、その可動ステージには、通常ウエハの高さ及び直交する２軸の周りの傾斜角を制御するための機構（以下、「Ｚレベリング機構」と呼ぶ。）が組み込まれている。しかしながら、その可動ステージ内にスライダ及び可動子が一体的に組み込まれている構成では、Ｚレベリング機構の構成の制約が大きいという不都合があった。
また、ステージ装置で発生する振動の影響を低減させるために、カウンターバランス方式でガイド部材を移動できるようにした場合には、そのガイド部材の位置が次第にずれて行くのを防止するために、そのガイド部材を駆動するための別の駆動装置が必要になる。そのため、ステージ装置の構成が複雑化して、露光装置の製造コストも高くなるという不都合があった。

本発明は斯かる点に鑑み、物体を保持してガイド部材に沿って駆動可能な可動部を小型化又は軽量化できるとともに、その可動部を駆動する際の振動がその物体に伝わりにくいステージ装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、物体を保持する可動部を駆動装置によってガイド部材に沿って駆動できるとともに、その物体の高さ等を制御するための機構を容易に組み込むことができる除振性能に優れたステージ装置を提供することを第２の目的とする。

また、本発明は、比較的簡単な構成で可動部を駆動する際の反力の影響を軽減して、振動の発生を抑制できるステージ装置を提供することを第３の目的とする。
また、本発明は、そのようなステージ装置を備えて、除振性能又は装置性能（露光精度等）の改善された露光装置を提供することをも目的とする。

本発明による第１のステージ装置は、物体を駆動するステージ装置において、ベース部材と、そのベース部材のガイド面に沿って配置された第１のガイド部材と、そのガイド面に沿ってその第１のガイド部材に交差するように配置された第２のガイド部材と、その第１及び第２のガイド部材に沿ってそれぞれ移動自在に配置された第１及び第２のスライダと、その第１のスライダとその第２のスライダとを連結する柔構造の連結部材と、その物体を保持してそのガイド面上に移動自在に配置されるとともに、その第１及び第２のスライダに連結される可動ステージとを備えたものである。

本発明によれば、その第１及び第２のスライダは柔構造の連結部材を介して連結される。柔構造の部材は小型軽量化が可能であるため、本発明によれば、その２つのスライダを一体的に形成する場合に比べて、必要な剛性を得た状態で可動部（２つのスライダ、可動ステージ、及びこれらの連結部材を含む部分）の軽量化が可能となる。また、２つのスライダの機械的な相互干渉が低減される。そのため、一方のスライダで発生する振動が他方のスライダに伝わりにくいため、それらのスライダを介してその可動ステージを駆動する際に、それらのスライダを駆動する際の振動がその物体に伝わりにくくなり、振動遮断特性が向上する。

言い換えると、本発明によれば、装置内で剛構造の部材の占める割合が減って、柔構造が取り入れられる。一般に柔構造は、剛構造と逆の特性を持ち、軽量で低価格であり、柔構造の構造によっては振動を遮断したり、熱変位を受け流すという好ましい特性を得ることもできる。本発明においては、装置性能に直接影響する部分に剛構造を用い、振動の伝達や熱変位の影響を遮断すべき部分や剛構造同士を結合する部分においては柔構造を用いることが可能となりため、装置性能を高く維持した状態で機構部を軽量化できる。

本発明において、その連結部材は、一例としてフレクシャー機構を備えたロッド部材を含むものである。このようなロッド部材は製造及び組み込みが容易である。
また、一例として、その第１及び第２のスライダは、それぞれその第１及び第２のガイド部材に装着された筒状部材である。これによって、それらのスライダは対応するガイド部材に沿って安定に移動する。

また、その第１及び第２のガイド部材をそれぞれ互いに交差する方向に駆動する第１及び第２の駆動機構と、その第１及び第２のスライダに対してその可動ステージの少なくとも一部を微動する微動機構とをさらに備えてもよい。そのガイド部材の駆動機構は粗動機構とみなすことができる。このようにガイド部材を交差する２方向に駆動する場合には、スライダには粗動機構を組み込む必要がないため、可動部がさらに軽量化できる。また、その微動機構によって、残存する位置決め誤差や走査露光時の同期誤差等を高速に補正できる。

また、その第１及び第２のガイド部材はそれぞれ中空構造であってもよい。これによって、可動部をさらに軽量化できる。
次に、本発明による第２のステージ装置は、物体を駆動するステージ装置において、ベース部材と、そのベース部材のガイド面に沿って配置されたガイド部材と、そのガイド部材に沿って移動自在に配置されたスライダと、その物体を保持してそのガイド面と交差する方向に移動可能な可動ステージと、そのスライダとその可動ステージとを連結する柔構造の連結部材とを備えたものである。

本発明によれば、スライダ及び可動ステージが柔構造の連結部材を介して連結される。従って、スライダ及び可動ステージを一体的に形成する場合に比べて、剛構造の部材の占める割合が減って、可動部の軽量化が可能となる。さらに、その連結部材によってそのスライダをそのガイド部材に沿って駆動するための駆動機構（粗動機構）の振動が遮断され、熱変位の影響も軽減される。

また、その物体を保持してそのガイド面と交差する方向に移動可能であるとは、その物体の高さ（そのガイド面の法線方向の位置）や傾斜角を制御可能であることを意味する。本発明によれば、そのスライダに連結する形で、その高さや傾斜角を制御する機構を容易に組み込むことができる。
本発明において、一例として、その可動ステージは、互いに独立にそのガイド面と交差する方向の位置に駆動する３つの駆動部材と、この３つの駆動部材に支持されたその物体を保持するテーブル部とを備え、その連結部材は、その３つの駆動部材のうちの２つの駆動部材とそのスライダとを連結する。

このように３つの駆動部材を持つことで、その物体の高さ及び直交する２軸の周りの傾斜角を制御できる。また、それらの駆動部材に柔構造の連結部材を介してスライダを連結することで、それらの駆動部材とそのスライダとの間の応力又は相互干渉を低減できるとともに、その物体の高さや傾斜角を制御する機構をさらに容易に組み込むことができる。
また、一例として、そのテーブル部は、その駆動部材に組み込まれた気体軸受け機構によってその駆動部材上に気体層を介して浮上支持される。なお、床からの振動がベース部材を介してステージ装置に伝わる場合には、この振動を相殺するようにその３つの駆動部材を制御すれば、除振性能が向上する。

また、その３つの駆動部材は、この駆動部材よりも柔構造の連結機構を介して相互に連結されていてもよい。これによって、変形応力が低減されるとともに、可動部の一層の軽量化が可能となる。
また、そのテーブル部はそのガイド部材よりも比剛性の高い材料から形成されていてもよい。比剛性とは、剛性を単位体積にかかる重量で除した値であり、比剛性の高い材料は、軽くかつ高い剛性を持っている。一例として、比剛性の高い材料はセラミックスであり、それよりも比剛性の低い材料はアルミニウムである。そのテーブル部にはその物体が保持されるため、そのテーブル部の剛性を高めることで、その物体の位置決め等を高精度に行うことができるとともに、そのテーブル部は軽量であるため位置決め等を高速に行うことができる。また、比剛性の高い材料は比較的高価であるが、ガイド部材には比剛性の小さい材料を使うことで、製造コストを低減できる。この場合、そのテーブル部の座標をレーザ干渉計等を用いて高精度に計測することが望ましい。

また、そのガイド部材をそのガイド面に沿って駆動する駆動機構と、そのスライダに対してその可動ステージの少なくとも一部を微動する微動機構とをさらに備えてもよい。そのガイド部材を駆動することで、そのスライダを小型化及び軽量化できるとともに、その微動機構でその可動ステージの例えばテーブル部をそのスライダに対して駆動することで、残存する位置決め誤差や同期誤差を高速に補正できる。

次に、本発明による第３のステージ装置は、物体を駆動するステージ装置において、設置面上に載置されたベース部材と、その物体を保持してそのベース部材のガイド面上に移動自在に配置された可動ステージと、その可動ステージに連結された可動子と、移動可能に支持された固定子とを有し、その可動ステージを駆動する駆動装置と、そのベース部材とは独立して設けられ、その可動ステージを駆動した際に発生する反力を受けるフレームと、その固定子とそのフレームとの間に配置され、移動可能な質量体と、その固定子とその質量体とを連結する第１連結部材と、その質量体とそのフレームとを連結する第２連結部材とを備えたものである。

斯かる本発明によれば、その可動ステージ（可動部）を駆動する際にその固定子に作用する反力は、その質量体及びそのフレームを介してその設置面に伝達される。この際に、その質量体は移動可能であるため、その反力のうちの高周波成分はその質量体で減衰されて、その反力のうちの主に低周波数成分がその設置面に伝えられる。低周波数の振動に対してはその設置面の減衰効果は大きい。また、そのフレームが静止しているため、その固定子の位置が次第に大きくずれていくことがなくなり、その固定子の位置を中立位置側に戻す駆動機構を省くことができる。従って、比較的簡単な構成で可動部を駆動する際の反力の影響を軽減できる。

本発明において、その固定子はそのベース部材上に配置されていてもよい。この場合、その固定子は、例えば板ばねのような復元力のある弾性部材を介して固定することができる。これによって、その固定子の位置は殆ど変化しなくなるため、その固定子を小型化できる。
また、一例として、その質量体はそのベース部材上に配置されていてもよい。別の例として、その質量体はそのベース部材とは別の部材又はその設置面上に配置されていてもよい。

また、その第１及び第２連結部材の少なくとも一方は、コイルばねを含むことができる。そのコイルばねと質量体とによって、その可動ステージを駆動する際の反力の高周波数成分を減衰させることができる。
また、一例として、その固定子の質量は、その質量体の質量よりも重い。これによって、その反力を低減させる機構を小型化できる。

また、その固定子は、その可動ステージを挟むように２箇所に配置されており、その２箇所の固定子は例えば連結部材を介して連結されていてもよい。これによって、その２箇所の固定子にかかる反力を平均化できる。
次に、本発明による第４のステージ装置は、物体を駆動するステージ装置において、ベース部材と、そのベース部材のガイド面に沿って配置された中空構造のガイド部材と、そのガイド部材に沿って移動自在に配置されたスライダと、その物体を保持してそのガイド面上に移動自在に配置されるとともに、そのスライダに連結される可動ステージとを備えたものである。

本発明によれば、そのガイド部材は柔構造の軽量な部材とみなすことができる。従って、一例としてそのガイド部材を駆動することによって、そのスライダ及びその可動ステージを駆動する場合には、可動部が軽量化できる。さらに、そのガイド部材が柔構造であるため、そのガイド部材を駆動する際の振動がその物体に伝わりにくい。
次に、本発明による第５のステージ装置は、物体を駆動するステージ装置において、ベース部材と、その物体を保持してそのベース部材上を移動可能な可動ステージと、そのベース部材のガイド面にその可動ステージの第１側面に沿って配置された第１のガイド部材と、その第１のガイド部材に沿って移動自在に配置された第１のスライダと、その第１のスライダに設けられた第１固定子と、その可動ステージに設けられた第１移動子とを有し、その可動ステージを第１方向に駆動する第１駆動装置とを備えたものである。

本発明によれば、可動ステージの側面にガイド部材を配置しているため、その可動ステージ（可動部）を小型化又は軽量化できる。また、側面からその可動ステージを駆動するために、駆動時の振動がその物体に伝わりにくい。
本発明において、一例として、その第１移動子はその第１側面に設けられている。
また、そのベース部材のガイド面にその可動ステージの第１側面と直交する第２側面に沿って配置された第２のガイド部材と、その第２のガイド部材に沿って移動自在に配置された第２のスライダと、その第２のスライダに設けられた第２固定子と、その可動ステージに設けられた第２移動子とを有し、その可動ステージをその第１方向と直交する第２方向に駆動する第２駆動装置とを備えてもよい。
また、その第２移動子はその第２側面に設けてもよい。
また、その第１のスライダと連結され、その可動ステージをそのガイド面と交差する方向に駆動する第３駆動装置を備えてもよい。
また、その第２のスライダと連結され、その可動ステージをそのガイド面と交差する方向に駆動する第３駆動装置を備えてもよい。

また、その第１のガイド部材をその第１方向に駆動する第４駆動装置を備えてもよい。
また、その第２のガイド部材をその第２方向に駆動する第５駆動装置を備えてもよい。
次に、本発明による露光装置は、パターンを投影系を介して基板上に転写露光する露光装置において、本発明のいずれかのステージ装置を用いてその基板を駆動するものである。
本発明のステージ装置は、柔構造又は移動可能な質量体を備えており、可動部の軽量化又は振動の影響の軽減が可能となる。従って、本発明の露光装置によれば、製造コストの低減、除振性能の向上、又は装置性能（露光精度等）の向上が可能となる。

本発明の第１、第２、及び第５のステージ装置によれば、剛構造と柔構造とを組み合わせることができるため、可動部を小型化又は軽量化できるとともに、その可動部を駆動する際の振動が物体に伝わりにくく除振性能に優れている。
この第２のステージの発明において、３つの駆動部材のうちの２つの駆動部材とスライダとを連結する場合には、物体の高さ等を制御するための機構を容易に組み込むことができる。

また、本発明の第３のステージ装置によれば、比較的簡単な構成で可動部を駆動する際の反力の影響を軽減して、振動の発生を抑制できる。
また、本発明の第４のステージ装置によれば、中空のガイド部材を備えているため、可動部の軽量化及び除振性能の向上が可能となる。

本発明の実施形態の投影露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の投影露光装置のウエハステージ系を示す斜視図である。 図２からウエハテーブルＷＴＢを取り除いた状態を示す斜視図である。 図２中のウエハステージＷＳＴ及びＹ軸スライダ３９を示す一部を切り欠いた側面図である。 （Ａ）は図２中のウエハテーブルＷＴＢを示す平面図、（Ｂ）は図２中のアクチュエータ５４Ｘ及びウエハテーブルＷＴＢの端部を示す側面図である。 図３中の平板状フレクシャー４１Ａを示す拡大図である。 図３中のアクチュエータ５３ＸＡ〜５３ＹＢの固定子のスライダ３９，４０に対する取り付け状態、及びＺレベリング機構５５のスライダ３９，４０に対する連結状態を示す要部の斜視図である。 図２から粗動機構の固定子の機構及びウエハステージＷＳＴを取り外した状態を示す斜視図である。 図２中のＹ軸ガイド３３Ｙ、Ｘ軸ガイド３３Ｘ、Ｙ軸スライダ３９、及びＸ軸スライダ４０の位置関係を示す一部を切り欠いた斜視図である。 （Ａ）はＹ軸スライダ３９とＸ軸スライダ４０との連結状態を示す斜視図、（Ｂ）は図１０（Ａ）中のロッド５８Ａを示す拡大図である。 （Ａ）は図２中のＸ軸ガイド３３Ｘの構造の一例を示す斜視図、（Ｂ）はＸ軸ガイド３３Ｘの構造の他の例を示す斜視図である。 図２中のリニアモータ４４ＸＡからフレーム部材４３Ｃまでの部材を簡略化して示す図である。 図１２の機構を用いた場合のリニアモータの推力及び関連する部材の変位のシミュレーション結果の一例を示す図である。 図１２の変形例の機構を示す図である。 図１４の機構を用いた場合のリニアモータの推力及び関連する部材の変位のシミュレーション結果の一例を示す図である。 （Ａ）は本発明の第２の実施形態の投影露光装置のウエハステージ系の概略構成を示す平面図、（Ｂ）は図１６（Ａ）の状態からウエハテーブルＷＴＢを移動した状態を示す平面図である。 図１６（Ｂ）の状態における投影光学系ＰＬとウエハステージ系との位置関係を示す要部の正面図である。 本発明の第３の実施形態の投影露光装置のウエハステージ系の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル、３１…ウエハベース、３１ａ…ガイド面、３３Ｙ…Ｙ軸ガイド、３３Ｘ…Ｘ軸ガイド、３９…Ｙ軸スライダ、４０…Ｘ軸スライダ、４１Ａ，４１Ｂ…平板状フレクシャー、４３Ｃ…フレーム部材、４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢ…リニアモータ、４７Ａ〜４７Ｄ…ダンパー部材、４６Ａ〜４６Ｄ，５０Ａ，５０Ｂ…コイルばね、５３ＸＡ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５３ＹＢ…ボイスコイルモータ方式のアクチュエータ、５４Ｘ，５４Ｙ…ＥＩコア方式のアクチュエータ、５５…Ｚレベリング機構、５６Ａ〜５６Ｃ…Ｚ軸アクチュエータ、５８Ａ，５８Ｂ…ロッド

［第１の実施形態］
以下、本発明の好ましい第１の実施形態につき図１〜図１５を参照して説明する。本例は、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はスキャニング・ステッパー等の走査露光型の投影露光装置に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置を構成する各機能ユニットをブロック化して表した図であり、この図１において、投影露光装置を収納するチャンバーは省略されている。図１において、露光用の光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）よりなるレーザ光源１が使用されている。その露光用の光源としては、その他のＦ₂ レーザ（波長１５７ｎｍ）のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源（ＹＡＧ又は半導体レーザ等）からの近赤外域のレーザ光を波長変換して得られる真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、或いはこの種の露光装置でよく使われている水銀放電ランプ等も使用できる。

レーザ光源１からの露光ビームとしての露光用の照明光（露光光）ＩＬは、レンズ系とフライアイレンズ系とで構成される均一化光学系２、ビームスプリッタ３、光量調整用の可変減光器４、ミラー５、及びリレーレンズ系６を介してレチクルブラインド機構７を均一な照度分布で照射する。レチクルブラインド機構７で所定形状（一括露光型では例えば四角形、走査露光型では例えばスリット状）に制限された照明光ＩＬは、結像レンズ系８を介してマスクとしてのレチクルＲ上に照射され、レチクルＲ上にはレチクルブラインド７の開口の像が結像される。均一化光学系２、ビームスプリッタ３、光量調整用の可変減光器４、ミラー５、リレーレンズ系６、レチクルブラインド機構７、及び結像レンズ系８を含んで照明光学系９が構成されている。

レチクルＲに形成された回路パターン領域（パターン）のうち、照明光によって照射される部分の像は、両側テレセントリックで投影倍率βが縮小倍率の投影光学系ＰＬを介して基板（感応基板又は感光体）としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの投影倍率βは１／４又は１／５等、像側開口数ＮＡは０．７、視野直径は２７〜３０ｍｍ程度である。投影光学系ＰＬは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ第１物体及び第２物体とみなすこともできる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。本例の投影露光装置が走査露光型の場合には、Ｙ軸に沿った方向（Ｙ方向）が、走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向であり、レチクルＲ上の照明領域は、非走査方向であるＸ軸に沿った方向（Ｘ方向）に細長い形状となる。

そして、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されるレチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ（マスクステージ）に真空吸着等によって保持されている。一括露光型の場合には、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース（不図示）上をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ軸の周りの回転方向に微動してレチクルＲの位置決めを行う。一方、走査露光型の場合には、レチクルステージＲＳＴ（ステージ）は、レチクルベース（不図示）上をエアベアリングを介して少なくともＹ方向（走査方向）に定速移動する。レチクルステージＲＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡Ｍｒと、投影光学系ＰＬの上部側面に固定された参照鏡（不図示）と、これらに対向して配置されたレーザ干渉計システム１０とで逐次計測される。なお、レーザ干渉計システム１０は、実際には少なくともＸ方向に１軸及びＹ方向に２軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。

また、レチクルステージＲＳＴの移動は、リニアモータや微動アクチュエータ等で構成される駆動系１１によって行われる。レーザ干渉計システム１０の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１１の動作を制御する。

一方、投影光学系ＰＬの像面側に配置されるウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージＷＳＴ（可動ステージ）上に真空吸着等によって保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを吸着保持するウエハテーブル（詳細後述）と、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及びＸ軸、Ｙ軸の周りの傾斜角を制御するためのＺレベリング機構（詳細後述）とを含んでいる。ウエハステージＷＳＴは、ガイド面（不図示）上にエアベリングを介してＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されるとともに、微動機構を介して不図示のスライダに連結され、このスライダが不図示のガイド部材に沿ってＸ方向、Ｙ方向に駆動される。

一括露光型の場合には、ウエハステージＷＳＴは、ガイド面上をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する。走査露光型の場合には、ウエハステージＷＳＴは、走査露光時に少なくともＹ方向に定速移動できるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように、ガイド面上に載置される。ウエハステージＷＳＴの移動座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角）は、投影光学系ＰＬの下部に固定された参照鏡Ｍｆと、ウエハステージＷＳＴに固定された移動鏡Ｍｗと、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム１２とで逐次計測される。移動鏡Ｍｗ、参照鏡Ｍｆ、及びレーザ干渉計システム１２は、実際には少なくともＸ方向に２軸及びＹ方向に１軸の３軸のレーザ干渉計を構成している。また、レーザ干渉計システム１２は、実際にはさらにＸ軸及びＹ軸の周りの回転角計測用の２軸のレーザ干渉計も備えている。

図１において、ウエハステージＷＳＴの移動は、リニアモータ及びボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等のアクチュエータで構成される駆動系１３によって行われる。レーザ干渉計システム１２の計測情報はステージ制御ユニット１４に供給され、ステージ制御ユニット１４はその計測情報及び主制御系２０からの制御情報（入力情報）に基づいて、駆動系１３の動作を制御する。

また、投影光学系ＰＬの下部側面に、ウエハＷの表面の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系２３Ａと、その表面からの反射光を受光してそれらのスリット像の再結像された像の横ずれ量の情報を検出して、ステージ制御ユニット１４に供給する受光光学系２３Ｂとから構成される斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）が固定されている。ステージ制御ユニット１４は、そのスリット像の横ずれ量の情報を用いてそれら複数の計測点における投影光学系ＰＬの像面からのデフォーカス量を算出し、露光時にはこれらのデフォーカス量が所定の制御精度内に収まるように、オートフォーカス方式でウエハステージＷＳＴ内のＺレベリング機構を駆動する。なお、斜入射方式の多点オートフォーカスセンサの詳細な構成については、例えば日本国の特開平１−２５３６０３号公報に開示されている。

また、ステージ制御ユニット１４は、レーザ干渉計システム１０による計測情報に基づいて駆動系１１を最適に制御するレチクル側のコントロール回路と、レーザ干渉計システム１２による計測情報に基づいて駆動系１３を最適に制御するウエハ側のコントロール回路とを含んでいる。本例の投影露光装置が走査露光型である場合に、走査露光時にレチクルＲとウエハＷとを同期走査するときは、その両方のコントロール回路が各駆動系１１，１３を協調制御する。また、主制御系２０は、ステージ制御ユニット１４内の各コントロール回路と相互にコマンドやパラメータをやり取りして、オペレータが指定したプログラムに従って最適な露光処理を実行する。そのために、オペレータと主制御系２０とのインターフェイスを成す不図示の操作パネルユニット（入力デバイスと表示デバイスとを含む）が設けられている。

さらに、露光に際しては、予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておく必要がある。そこで、図１の投影露光装置には、レチクルＲを所定位置に設定するためのレチクルアライメント系（ＲＡ系）２１と、ウエハＷ上のマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系２２とが設けられている。
また、レーザ光源１がエキシマレーザ光源であるときは、主制御系２０の制御のもとにあるレーザ制御ユニット２５が設けられ、この制御ユニット２５は、レーザ光源１のパルス発振のモード（ワンパルスモード、バーストモード、待機モード等）を制御するとともに、放射されるパルスレーザ光の平均光量を調整するためにレーザ光源１の放電用高電圧を制御する。また、光量制御ユニット２７は、ビームスプリッタ３で分割された一部の照明光を受光する光電検出器２６（インテグレータセンサ）からの信号に基づいて、適正な露光量が得られるように可変減光器４を制御するとともに、パルス照明光の強度（光量）情報をレーザ制御ユニット２５及び主制御系２０に送る。

そして、図１において、一括露光型の場合には、照明光ＩＬのもとでレチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域に投影する動作と、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とがステップ・アンド・リピート方式で繰り返される。一方、走査露光型の場合には、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷ上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、照明光ＩＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。

次に、本例の投影露光装置のウエハステージＷＳＴ及びこの駆動機構を含むウエハステージ系の構成及びその動作につき詳細に説明する。以下では、本例の投影露光装置が一括露光型である場合について説明するが、走査露光型にも同様に適用できることは明らかである。
図２は、本例の投影露光装置のウエハステージ系を示し、この図２において、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内の床ＦＬ（設置面）上に平板状のウエハベース３１（ベース部材）が防振装置（不図示）を介して設置されている。なお、不図示の防振装置は省略する構成としても良い。ウエハベース３１の上面は高平面度に仕上げられたガイド面３１ａであり、ガイド面３１ａはＺ軸に垂直であるとともに、ほぼ水平面に平行である。床ＦＬ上にウエハベース３１をＹ方向及びＸ方向に挟むように、それぞれ１対の細長いベース部材４２Ａ，４２Ｂ及び４２Ｃ，４２Ｄが設置され、ベース部材４２Ａとベース部材４２Ｄとの交差部付近にベース部材４３Ａが設置され、ベース部材４３Ａに対して＋Ｘ方向側の床ＦＬ上に、ステージを駆動する際の反力を受けるための角柱状のフレーム部材４３Ｃ（フレーム）が動かないように固定されている。なお、本例ではベース部材４２Ａ〜４２Ｄがウエハベース３１と別体とされており、高平面度のガイド面３１ａを持つウエハベース３１が最小限の大きさに設定されているため、製造コストが低減できる。ただし、ベース部材４２Ａ〜４２Ｄをウエハベース３１と一体化することも可能である。

そして、ガイド面３１ａ上にエアベアリングを介してウエハステージＷＳＴがＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷ（物体）を不図示のウエハホルダを介して吸着保持するウエハテーブルＷＴＢ（テーブル部）と、ウエハテーブルＷＴＢ（ひいてはウエハ）のＺ方向の位置及びＸ軸、Ｙ軸の周りの傾斜角を制御するＺレベリング機構５５とを備えている。また、ガイド面３１ａの上方にＸ方向に移動できるようにほぼＹ軸に平行なＹ軸ガイド３３Ｙ（第１のガイド部材）が配置され、Ｙ軸ガイド３３Ｙの上方にＹ方向に移動できるようにほぼＸ軸に平行にＸ軸ガイド３３Ｘ（第２のガイド部材）が配置されている。Ｙ軸ガイド３３ＹとＸ軸ガイド３３Ｘとは実質的に直交している。Ｙ軸ガイド３３Ｙの外面には、筒状のＹ軸スライダ３９（第１のスライダ）がＹ方向に移動自在に装着され、Ｘ軸ガイド３３Ｘの外面には、筒状のＸ軸スライダ４０（第２のスライダ）がＸ方向に移動自在に装着されている。スライダ３９及び４０の内面はそれぞれエアベアリング（空気等の薄い気体層）を介してガイド３３Ｙ及び３３Ｘの外面に接しており、これによってスライダ３９及び４０はそれぞれ円滑にガイド３３Ｙ及び３３Ｘに沿って移動できる。そして、スライダ３９及び４０に対してＺレベリング機構５５が連結され、Ｚレベリング機構５５上にスライダ３９及び４０との相対的な位置関係が制御できる状態でウエハテーブルＷＴＢが載置されている（詳細後述）。

図９は、図２のガイド３３Ｙ，３３Ｘの支持機構を示す拡大斜視図であり、この図９において、ガイド面３１ａの−Ｙ方向の端部にＸＺ平面（Ｘ軸及びＺ軸に平行な平面）に平行なガイド面を持つＸ軸直線ガイド３２Ｘが固定され、ガイド面３１ａの−Ｘ方向の端部にＹＺ平面（Ｙ軸及びＺ軸に平行な平面）に平行なガイド面を持つＹ軸直線ガイド３２Ｙが固定されている。また、ガイド面３１ａ上でＸ軸直線ガイド３２Ｘ及びＹ軸直線ガイド３２Ｙのガイド面に沿って移動できるように、それぞれ真空予圧型のエアベアリングを構成するエアパッドユニット３４Ａ及び３５Ａが載置され、エアパッドユニット３４Ａ及び３５Ａに対してそれぞれＹ方向及びＸ方向に離れたガイド面３１ａの他方の端部に真空予圧型のエアベアリングを構成するエアパッドユニット３４Ｂ及び３５Ｂが載置されている。そして、エアパッドユニット３４Ａ及び３４Ｂの上面はＹ軸ガイド３３Ｙによって連結され、エアパッドユニット３５Ａ及び３５Ｂの上面はＸ軸ガイド３３Ｘによって連結されている。

この場合、エアパッドユニット３４Ａ，３４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂはそれぞれガイド面３１ａに対して数μｍ程度の気体層を介して載置されるとともに、エアパッドユニット３４Ａ及び３５Ａは直線ガイド３２Ｘ及び３２Ｙのガイド面に対しても数μｍ程度の気体層を介して接している。また、エアパッドユニット３４Ａ及び３５Ａと直線ガイド３２Ｘ及び３２Ｙとの間に形成されるエアベアリングも所定の吸引力を持つ真空予圧型であり、エアパッドユニット３４Ａ及び３５Ａは、それぞれ直線ガイド３２Ｘ及び３２Ｙに沿って矢印Ｂで示すＸ方向及び矢印Ａで示すＹ方向に移動する。この結果、エアパッドユニット３４Ａに連結されたＹ軸ガイド３３Ｙ及びエアパッドユニット３５Ａに連結されたＸ軸ガイド３３Ｘは、それぞれ直線ガイド３２Ｘ及び３２Ｙに沿ってＸ方向及びＹ方向に円滑に移動する。また、Ｙ軸ガイド３３Ｙの両端には例えばコイルを有する可動子３６ＸＡ及び３６ＸＢが固定され、Ｘ軸ガイド３３Ｘの両端にも例えばコイルを有する可動子３７ＹＡ及び３７ＹＢが固定されている。可動子３６ＸＢ及び３７ＹＢの底面側には、それらのコイルに電流を供給するための可撓性を有する配線３８Ａ及び３８Ｂが装着されている。

図２に戻り、Ｙ軸ガイド３３Ｙの可動子３６ＸＡ及び３６ＸＢをそれぞれ外側から非接触状態で挟むように断面形状がＵ字型でＸ方向に伸びた固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤが配置され、固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤはそれぞれＸ方向に離れた１対の板ばね４５Ａ及び４５Ｂ（復元力を持つ弾性部材）を介して、Ｘ方向に所定幅内で変位できるようにベース部材４２Ａ及び４２Ｂ上に支持されている。固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤの内面には複数の磁石がＸ方向に所定ピッチで配置されている。同様に、Ｘ軸ガイド３３Ｘの可動子３７ＹＡ及び３７ＹＢを外側から非接触状態で挟むように断面形状がＵ字型でＹ方向に伸びた固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤが配置され、固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤはそれぞれＹ方向に離れた１対の板ばね４５Ｃ及び４５Ｄ（復元力を持つ弾性部材）を介して、Ｙ方向に所定幅内で変位できるようにベース部材４２Ｃ及び４２Ｄ上に支持されている。固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤの内面にも複数の磁石がＹ方向に所定ピッチで配置されている。そして、可動子３６ＸＡ及び３６ＸＢと固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤとから、ガイド面３１ａに対してＹ軸ガイド３３ＹをＸ方向に駆動するための粗動機構（又は駆動機構）としての１対のＸ軸のリニアモータ４４ＸＡ及び４４ＸＢが構成されている。また、可動子３７ＹＡ
及び３７ＹＢと固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤとから、ガイド面３１ａに対してＸ軸ガイド３３ＸをＹ方向に駆動するための粗動機構（又は駆動機構）としての１対のＹ軸のリニアモータ４４ＹＡ及び４４ＹＢが構成されている。

上述のように本例の固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤはそれぞれ板ばね４５Ａ及び４５Ｂを介してベース部材４２Ａ及び４２Ｂ上に支持され、固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤはそれぞれ板ばね４５Ｃ及び４５Ｄを介してベース部材４２Ｃ及び４２Ｄ上に支持されている。従って、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢでＹ軸ガイド３３ＹをＸ方向に駆動する際には、その反力を受けて固定子３６ＸＣ及び３６ＸＤが逆方向に変位する。同様に、リニアモータ４４ＹＡ，４４ＹＢでＸ軸ガイド３３ＸをＹ方向に駆動する際には、その反力を受けて固定子３７ＹＣ及び３７ＹＤが逆方向に変位する。従って、本例の固定子３６ＸＣ，３６ＸＤ及び３７ＹＣ，３７ＹＤは簡易的なカウンターバランス方式で支持されているため、粗動機構としてのリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢを駆動する際の振動が軽減されている。

さらに、板ばね４５Ａ〜４５Ｄには復元力があるため、ガイド３３Ｙ又は３３Ｘが静止したときには、固定子３６ＸＣ，３６ＸＤ又は固定子３７ＹＣ，３７ＹＤはそれぞれ中立位置に戻る。従って、固定子３６ＸＣ，３６ＸＤ，３７ＹＣ，３７ＹＤの位置を調整するための駆動機構を別途設ける必要はない。なお、本例のリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢはムービングコイル方式であり、ガイド３３Ｙ，３３Ｘに固定される可動子３６ＸＡ，３７ＹＡ等を軽量化できる。しかしながら、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢをムービングマグネット方式としてもよい。

また、本例では固定子３６ＸＣ，３６ＸＤ，３７ＹＣ，３７ＹＤの振動をさらに低減させて、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢの駆動反力に起因する振動の影響を軽減する機構が設けられているが、その機構については後述する。
図９において、図２のリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ及び４４ＹＡ，４４ＹＢを駆動することによって、Ｙ軸ガイド３３Ｙ及びＸ軸ガイド３３Ｘはそれぞれ直線ガイド３２Ｘ及び３２Ｙに沿ってＸ方向及びＹ方向に円滑に移動する。このときに、Ｙ軸ガイド３３Ｙ及びＸ軸ガイド３３Ｘに連動してそれぞれＹ軸スライダ３９及びＸ軸スライダ４０が一体的にＸ方向及びＹ方向に移動する。また、スライダ３９及び４０は剛構造としての鋼、真ちゅう、又はアルミニウム等の金属製であり、Ｙ軸スライダ３９の＋Ｙ方向の端部の突部３９ａとＸ軸スライダ４０の＋Ｘ方向の端部の突部４０ａとが、柔構造としてのＹ方向に伸びたロッド５８Ａ（連結部材）、及びＸ方向に伸びたロッド５８Ｂ（連結部材）を介して連結されている。なお、スライダ３９及び４０に柔構造を採用してもよい。

図１０（Ｂ）に示すように、ロッド５８Ａ（ロッド５８Ｂも同様）の両端部には変形し易いフレクシャー機構５８Ａａ及び５８Ａｂが設けられており、ロッド５８Ａは長手方向には殆ど変形しない一方で、その長手方向に垂直な方向には或る程度弾性変形できるようになっている。また、図９において、２本のロッド５８Ａ及び５８ＢはそれぞれほぼＹ軸及びＸ軸に平行になるように突部３９ａ及び４０ａを連結している。従って、Ｙ軸スライダ３９とＸ軸スライダ４０とは、２本のロッド５８Ａ，５８Ｂを介してＸ方向及びＹ方向の相対的な位置関係が変化しないように、かつＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの相対的な回転角については或る程度許容できるように連結されている。

従って、Ｙ軸ガイド３３ＹをＸ方向に駆動すると、Ｙ軸スライダ３９に連動してＸ軸スライダ４０がＸ軸ガイド３３Ｘに沿ってＸ方向に駆動され、Ｘ軸ガイド３３ＸをＹ方向に駆動すると、Ｘ軸スライダ４０に連動してＹ軸スライダ３９がＹ軸ガイド３３Ｙに沿ってＹ方向に駆動される。上述のように、スライダ３９及び４０の内面にはそれぞれエアベアリングが設けられているため、スライダ３９及び４０の移動は円滑に行われる。また、ロッド５８Ａ，５８ＢでＹ軸スライダ３９及びＸ軸スライダ４０を連結することによって、スライダ３９及び４０間の機械的な干渉を低減させることができる。言い換えると、図２のリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢからＹ軸ガイド３３Ｙに沿ってＹ軸スライダ３９に伝わる振動や熱変位は、ロッド５８Ａ，５８Ｂで減衰されてＸ軸スライダ４０に伝わるとともに、図２のリニアモータ４４ＹＡ，４４ＹＢからＸ軸ガイド３３Ｘに沿ってＸ軸スライダ４０に伝わる振動や熱変位は、ロッド５８Ａ，５８Ｂで減衰されてＹ軸スライダ３９に伝わる。従って、スライダ３９及び４０を一体的に形成する場合に比べて、スライダ３９及び４０を小型化及び軽量化できるとともに、スライダ３９及び４０を連動させてＸ方向、Ｙ方向に駆動する際の振動や熱変位の影響を軽減することができる。

図１０（Ａ）は、図９中のスライダ３９及び４０を示す拡大斜視図であり、この図１０（Ａ）において、スライダ３９及び４０はそれぞれ軽量化するためにスケルトン構造とされている。即ち、スライダ３９及び４０にはそれぞれ図９のガイド３３Ｙ及び３３Ｘを通すための開口３９ｂ及び４０ｂの他に、側面にも複数の凹部３９ｃ及び４０ｃが設けられている。また、Ｙ軸スライダ３９はＸ軸スライダ４０に比べて厚く形成されているため、Ｙ軸スライダ３９の内部には補強用のロッド３９ｄが配置されている。このようにスライダ３９及び４０を軽量化することによって、スライダ３９及び４０を駆動するための粗動機構を大型化することなく、スライダ３９及び４０をより高速に駆動できる。

図２に戻り、スライダ３９及び４０に対してＺレベリング機構５５が連結され、Ｚレベリング機構５５上にエアベアリング（例えば真空与圧エアベアリング）を介してウエハテーブルＷＴＢが載置されている。また、ウエハテーブルＷＴＢとＹ軸スライダ３９とは、それぞれボイスコイルモータよりなるＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢ及びＥＩコア方式よりなるＸ軸のアクチュエータ５４Ｘを介して非接触に相対位置を制御できる状態で連結され、ウエハテーブルＷＴＢとＸ軸スライダ４０とは、それぞれボイスコイルモータよりなるＹ軸のアクチュエータ５３ＹＡ，５３ＹＢ及びＥＩコア方式よりなるＹ軸のアクチュエータ５４Ｙを介して非接触に相対位置を制御できる状態で連結されている。

この場合、一例として、アクチュエータ５４Ｘ及び５４Ｙによってスライダ３９，４０に対するウエハテーブルＷＴＢのＸ方向及びＹ方向の平均的な位置が制御される。そして、アクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢのＸ方向の推力の平均値及びバランスによって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置の微調整及びＺ軸の周りの回転角の微調整が行われ、アクチュエータ５３ＹＡ，５３ＹＢのＹ方向の推力の平均値によってウエハテーブルＷＴＢのＹ方向の位置の微調整が行われる。即ち、アクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢは、スライダ３９及び４０に対してウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に所定の狭い範囲内で相対的に駆動する微動機構とみなすことができる。

また、図２において、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｘ方向の鏡面加工された側面にレーザ干渉計１２ＸからＹ方向に離れた２本のレーザビームが照射され、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ方向の鏡面加工された側面にレーザ干渉計１２Ｙからレーザビームが照射され、レーザ干渉計１２Ｘ及び１２Ｙによって、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の座標、及びＺ軸の周りの回転角が計測されている。レーザ干渉計１２Ｘ，１２Ｙが図１のレーザ干渉計システム１２に対応している。そして、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢ（粗動機構）及びアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢ（微動機構）が図１の駆動系１３に対応している。

レーザ干渉計１２Ｘ，１２Ｙの計測情報等に基づいて、図１のステージ制御ユニット１４がその粗動機構及び微動機構を駆動する。前者の粗動機構は、一括露光型及び走査露光型ではウエハテーブルＷＴＢのステップ移動のために使用できるとともに、走査露光型ではさらに同期走査時のウエハテーブルＷＴＢの定速移動のために使用できる。後者の微動機構は、一括露光型及び走査露光型ではウエハテーブルＷＴＢの位置決め誤差を補正するために使用でき、走査露光型ではさらに走査露光時のウエハテーブルＷＴＢの同期誤差を補正するために使用できる。

図３は、図２からウエハテーブルＷＴＢを取り外した状態を示し、この図３において、Ｚレベリング機構５５は、ほぼ正三角形の頂点付近に配置された３個のそれぞれＺ方向の高さを制御できるほぼ円柱型のＺ軸アクチュエータ５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃと、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ及び５６Ｂを連結する３本の中空のパイプよりなるパイプユニット５７Ａ（連結機構）と、Ｚ軸アクチュエータ５６Ｂ及び５６Ｃを連結する３本の中空のパイプよりなるパイプユニット５７Ｂ（連結機構）とを備えている。パイプユニット５７Ａ，５７Ｂは例えばアルミニウム又はグラスファイバー等の比較的剛性の小さい材料から形成されている。

この場合、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃは、それぞれウエハテーブルＷＴＢをガイド面３１ａと交差する方向の位置に駆動する駆動部材に対応している。Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃは一例としてそれぞれ、鋼製のベース部材と、このベース部材に対してダイヤフラムで支持されているＺ方向に変位可能な鋼製の可動部材と、この可動部材をＺ方向に駆動するボイスコイルモータとを含んで構成されている。さらに、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃの上下にはそれぞれ真空予圧型のエアベアリングを構成するためのエアパッドが組み込まれている。また、Ｚレベリング機構５５において、２つのＺ軸アクチュエータ５６Ｃ及び５６Ａがそれぞれ平板状フレクシャー４１Ａ及び４１Ｂを介してＹ軸スライダ３９及びＸ軸スライダ４０に連結されている。平板状フレクシャー４１Ａ，４１ＢがウエハステージＷＳＴ（可動ステージ）をスライダ３９，４０（スライダ）に連結する柔構造の連結部材に対応している。

図６は、平板状フレクシャー４１Ａ（４１Ｂも同様）を示す拡大図であり、この図６において、平板状フレクシャー４１Ａは、２つの部材に結合される端面Ａ，Ｂの間の２箇所にすり割りによって変位が容易なピボット部４１Ａａ及び４１Ａｂを設けたものである。従って、平板状フレクシャー４１Ａは、その２つの部材を結ぶ直線（端面Ａ及びＢの中心を結ぶ直線）に平行な方向には変位しにくいが、その直線に垂直な方向には或る程度変位できる構造である。この意味で、平板状フレクシャー４１Ａ，４１Ｂの代わりに、図１０（Ｂ）のフレクシャー機構を備えたロッド５８Ａと同様の部材も使用可能である。また、２箇所の平板状フレクシャー４１Ａ，４１Ｂでスライダ３９，４０に対してＺレベリング機構５５を連結する構成では、Ｚレベリング機構５５を容易に組み込むことができる。

図３のＺレベリング機構５５において、パイプユニット５７Ａ，５７ＢはＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃよりも剛性の小さい構造（比較的柔構造の部材）であり、スライダ３９，４０に平板状フレクシャー４１Ａ，４１Ｂを介して連結されているＺ軸アクチュエータ５６Ｃ及び５６Ａは互いに連結されていない。従って、Ｚ軸アクチュエータ５６Ｃ及び５６Ａは微少範囲で或る程度相対変位できる構造であるため、Ｙ軸ガイド３３Ｙ及びＸ軸ガイド３３Ｘを介してＺレベリング機構５５（ウエハステージＷＳＴ）をガイド面３１ａ上でＸ方向、Ｙ方向に駆動する際に、Ｙ軸スライダ３９とＸ軸スライダ４０との間、及び３個のＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃの間にそれぞれ変形応力が殆ど作用しないという利点がある。

次に、図２におけるＺレベリング機構５５とウエハテーブルＷＴＢとの位置関係につき図４を参照して説明する。
図４は、図２中のウエハステージＷＳＴの側面図であり、この図４において、Ｚレベリング機構５５を構成するＺ軸アクチュエータ５６Ａ，５６Ｂ，５６ＣのＺ方向の両端部には真空予圧型のエアパッド（気体軸受け機構）が組み込まれており、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃには可撓性を持つ給気管（不図示）を通して高圧気体（例えば空気）が供給されるとともに、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃの両端部の一部から吸引された気体が排気管（不図示）を通して排気されている。この結果、Ｚ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃは例えば数μｍ程度の気体層ＡＧ１を介してガイド面３１ａ上に載置され、ウエハテーブルＷＴＢも上記のエアパッドの気体噴き出し力と真空予圧力とのバランスにより、例えば数μｍ程度の厚さに維持された気体層ＡＧ２を介してＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃ上に安定に載置される。

また、本例では３個のＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６ＣのＺ方向の高さは互いに独立に制御可能である。露光時には、図１の多点のオートフォーカスセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）の計測情報に基づいて連続的に、３個のＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６ＣのＺ方向の高さを制御して、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＺ方向の高さ（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角を制御する。これによって、オートフォーカス方式でウエハＷの表面（露光面）を図１の投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むことができる。

また、床ＦＬからの振動がウエハベース３１を介してウエハテーブルＷＴＢに伝わる場合には、この振動をも相殺するように３個のＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃを制御すればよい。このように３個のＺ軸アクチュエータ５６Ａ〜５６Ｃにより床ＦＬからの振動を相殺する場合には、ウエハベース３１を支持（防振）する防振装置（不図示）を省略することができる。

次に、図２のウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）用の微動機構としてのアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢについて詳細に説明する。この場合、ボイスコイルモータ方式のＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢは互いに同一構成であり、Ｘ軸スライダ４０とウエハテーブルＷＴＢとの間に設けられたアクチュエータ５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢは、それぞれＹ軸スライダ３９とウエハテーブルＷＴＢとの間に設けられたアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢをＺ軸に平行な軸の周りに９０°回転した構成である。

先ず図４に示すように、ボイスコイルモータ方式のアクチュエータ５３ＸＢは、Ｙ軸スライダ３９に固定された凸部５２Ａに固定されてコイルを含む固定子５３ＸＢａと、ウエハテーブルＷＴＢの側面に固定されてＺ方向の磁場を発生する永久磁石を含む可動子５３ＸＢｂとを備えている。アクチュエータ５３ＸＢによって、Ｙ軸スライダ３９に対してウエハテーブルＷＴＢをＸ方向に駆動する推力が発生する。仮にＹ軸ガイド３３Ｙを−Ｘ方向に駆動してウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に駆動する場合には、アクチュエータ５３ＸＢによってウエハテーブルＷＴＢに−Ｘ方向の推力が作用するため、その＋Ｘ方向への反力はＦＡとなる。また、Ｚレベリング機構５５から平板状フレクシャー４１Ａに作用する＋Ｘ方向への反力はＦＢとなるが、反力ＦＡと反力ＦＢとは通常は値が異なるため、Ｙ軸スライダ３９にはＹ軸の周りのモーメントＰＭが作用する。これに関して、本例ではＹ軸スライダ３９とＺレベリング機構５５との連結部材として柔構造の平板状フレクシャー４１Ａが用いられているとともに、真空予圧型のエアベアリングによってＺレベリング機構５５及びウエハテーブルＷＴＢはそれぞれガイド面３１ａ及びＺレベリング機構５５に所定気体層を隔てて吸引おり、また、反力ＦＢは平板状フレクシャー４１Ａに結合されているＺレベリング機構５５の重心を押しているのでウエハステージＷＳＴにピッチングが生じることなく、そのモーメントＰＭによってウエハステージＷＳＴが変位することはない。

次に、図５（Ａ）は図２のウエハテーブルＷＴＢを示す平面図、図５（Ｂ）は図２のウエハテーブルＷＴＢの一部及びアクチュエータ５４Ｘを示す側面図であり、図５（Ａ）に示すように、ウエハテーブルＷＴＢには図２のアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢのそれぞれの可動子５３ＸＡｂ，５４Ｘｂ，５３ＸＢｂ，５３ＹＡｂ，５４Ｙｂ，５３ＹＢｂが固定されている。図５（Ｂ）に示すように、ＥＩコア方式のＸ軸のアクチュエータ５４Ｘは、Ｙ軸スライダ３９に固定された非磁性体の連結部５４Ｘａ３と、連結部５４Ｘａ３のＸ方向の両端部に固定されたそれぞれ磁性体のＥ字型コア５４Ｘａ１及び５４Ｘａ２と、これらのＥ字型コア５４Ｘａ１及び５４Ｘａ２の中央の凸部に巻回されたコイル５９Ａ及び５９Ｂと、一端がウエハテーブルＷＴＢに固定されるとともに他端が磁性体のＩ字型コアとされている可動子５４Ｘｂとを備えている。この場合、可動子５４Ｘｂの先端部（Ｉ字型コア）はＥ字型コア５４Ｘａ１及び５４Ｘａ２の間に配置されており、Ｅ字型コア５４Ｘａ１，５４Ｘａ２のコイル５９Ａ，５９Ｂに流す電流のバランスを調整することによって、可動子５４ＸｂのＸ方向の位置、ひいてはＹ軸スライダ３９に対するウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＸ方向の相対位置を制御できる。

図５（Ｂ）において、連結部５４Ｘａ３、Ｅ字型コア５４Ｘａ１，５４Ｘａ２、及びコイル５９Ａ，５９Ｂからアクチュエータ５４Ｘの固定子５４Ｘａ（図７参照）が構成されている。
図７は、図２中のアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢの固定子及びＺレベリング機構５５等を示し、この図７において、Ｙ軸スライダ３９上に設けられた凸部５２ＡにＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢの固定子５３ＸＡａ，５３ＸＢａが固定され、Ｘ軸スライダ４０上の凸部５２ＢにＹ軸のアクチュエータ５３ＹＡ，５３ＹＢの固定子５３ＹＡａ，５３ＹＢａが固定されている。また、固定子５４Ｘａを９０°回転した構成のＹ軸のアクチュエータ５４Ｙの固定子５４ＹａがＸ軸スライダ４０上に固定されている。

図８は、図２からウエハステージＷＳＴ及びガイド３３Ｙ，３３Ｘを駆動する駆動機構（粗動機構）の固定子側の機構を除いた状態を示し、この図８において、スライダ３９，４０に固定される固定子５３ＸＡａ，５４Ｘａ，５３ＸＢａ，５３ＹＡａ，５４Ｙａ，５３ＹＢａと、図２のウエハテーブルＷＴＢに固定される可動子５３ＸＡｂ，５４Ｘｂ，５３ＸＢｂ，５３ＹＡｂ，５４Ｙｂ，５３ＹＢｂとから、それぞれ非接触の微動機構である６軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５４Ｘ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５４Ｙ，５３ＹＢが構成されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢのスライダ３９，４０に対する相対位置は、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ軸の周りの回転方向の３自由度で補正できればよいため、その微動機構用のアクチュエータは最低では３軸あればよい。例えば、１つのＹ軸のアクチュエータ５４Ｙと２つのＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢとだけを用いてその微動機構を構成することも可能である。

図２において、一例としてＥＩコア方式のＸ軸のアクチュエータ５４Ｘは、Ｙ軸スライダ３９に対してウエハテーブルＷＴＢを非接触でＸ方向にほぼ所定の位置関係に安定に維持するために使用される。そして、その両端のボイスコイルモータ方式の２つのＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢによってＹ軸スライダ３９に対するウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置の微調整及びＺ軸の周りの回転角の微調整が高速に行われる。同様に、ＥＩコア方式のＹ軸のアクチュエータ５４Ｙは、Ｘ軸スライダ４０に対してウエハテーブルＷＴＢを非接触でＹ方向にほぼ所定の位置関係に安定に維持するために使用される。その両端のボイスコイルモータ方式の２つのＹ軸のアクチュエータ５３ＹＡ，５３ＹＢによってＸ軸スライダ４０に対するウエハテーブルＷＴＢのＹ方向の位置の微調整が高速に行われる。

また、図２において、本例では移動するウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）の位置をレーザ干渉計１２Ｘ，１２Ｙで高精度に計測しているため、ウエハテーブルＷＴＢ（テーブル部）の材料は変形しにくく、かつ軽量である比剛性（剛性を単位体積にかかる重量で除した値）の高い材料（例えばセラミックス）であることが望ましい。そこで、ウエハテーブルＷＴＢの材料としては、一例としてセラミックスを使用する。セラミックスとしてはガラスセラミックス（低膨張率のセラミックス）等も使用できる。

しかしながら、比剛性の高い材料は一般に高価であるため、その使用は露光精度（位置決め精度、重ね合わせ精度等）等の装置性能を低下させない範囲で最小限にとどめることが望ましい。そこで、本例では、大きい部材であるＸ軸ガイド３３Ｘ及びＹ軸ガイド３３Ｙ（ガイド部材）については、比剛性はウエハテーブルＷＴＢの材料よりも小さいが、低コストな材料として、例えばアルミニウムを使用する。この際に、ガイド３３Ｘ，３３Ｙを軽量化するようにガイド３３Ｘ，３３Ｙは中空構造としている。

図１１（Ａ）はＸ軸ガイド３３Ｘの構造の一例を示し、この図１１（Ａ）において、Ｘ軸スライダ４０が装着されているＸ軸ガイド３３Ｘは、それぞれアルミニウムの押し出し材よりなる断面形状が細長い四角形の中空の細長い２つの筒状部材３３Ｘａ及び３３Ｘｂを、例えばエポキシ樹脂系の接着剤で貼り合わせて形成されている。このように２つの筒状部材３３Ｘａ，３３Ｘｂを貼り合わせることによって、製造が容易であるとともに、軽量であっても高い剛性と振動の減衰特性とが得られる。

図１１（Ｂ）はＸ軸ガイド３３Ｘの構造の他の例を示し、この図１１（Ｂ）において、Ｘ軸スライダ４０が装着されているＸ軸ガイド３３Ｘは、それぞれアルミニウムの押し出し材よりなる断面形状が四角形の中空の細長い４つの筒状部材３３Ｘｃ，３３Ｘｄ，３３Ｘｅ，３３Ｘｆを接着剤で貼り合わせて形成されている。このように４つの筒状部材３３Ｘｃ〜３３Ｘｆを貼り合わせることによって、さらに高い剛性と振動の減衰特性とが得られる。

次に、図２の固定子３６ＸＣ，３６ＸＤ，３７ＹＣ，３７ＹＤの振動をさらに低減させて、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ，４４ＹＡ，４４ＹＢ（粗動機構）で発生する振動を低減させる機構について説明する。
図２において、ベース部材４３Ａ上にＹ方向に所定間隔で直線ガイドに沿ってＸ方向に移動自在にスライダ４８Ａ及び４９Ａが配置され、これらのスライダ４８Ａ，４９Ａ上に所定質量のＸ軸のダンパー部材４７Ａ（質量体）が固定されている。即ち、ダンパー部材４７Ａはベース部材４３Ａ上にＸ方向に円滑に移動自在に配置されており、ダンパー部材４７Ａの質量（Ｍ２）は、固定子３６ＸＣの質量（Ｍ１）よりも小さく設定されている。また、固定子３６ＸＣ、ダンパー部材４７Ａ、及びフレーム部材４３Ｃの上部はほぼＸ軸に平行な直線に沿って配置されている。そして、固定子３６ＸＣとダンパー部材４７Ａとはコイルばね４６Ａ（第１連結部材）を介して連結され、ダンパー部材４７Ａとフレーム部材４３Ｃ（フレーム）の上部とはコイルばね５０Ａ（第２連結部材）を介して連結されている。同様に、ベース部材４３Ｂ上に不図示のスライダを介してＹ方向に円滑に移動自在にダンパー部材４７Ｄ（質量体）が配置され、ダンパー部材４７Ｄの背面に＋Ｘ方向に突き出るように配置されたプレート５１の一端が固定され、固定子３７ＹＤとダンパー部材４７Ｄとはコイルばね４６Ｄ（第１連結部材）を介して連結され、プレート５１の他端（ダンパー部材４７Ｄ）とフレーム部材４３Ｃとはコイルばね５０Ｂ（第２連結部材）を介して連結されている。

また、ダンパー部材４７Ａと対称に、ベース部材４２Ｂ上にスライダ４８Ｂ，４９Ｂを介してダンパー部材４７ＢがＸ方向に移動自在に配置され、固定子３６ＸＤとダンパー部材４７Ｂとはコイルばね４６Ｂを介して連結されている。この構成において、フレーム部材４３Ｃと同様の部材をダンパー部材４７Ｂの近傍に固定して、この部材とダンパー部材４７Ｂとをコイルばねを介して連結してもよい。同様に、ダンパー部材４７Ｄと対称に、ベース部材４２Ｃ上にスライダ４８Ｃ等を介してダンパー部材４７ＣがＹ方向に移動自在に配置され、固定子３７ＹＣとダンパー部材４７Ｃとはコイルばね４６Ｃを介して連結されている。この際に、フレーム部材４３Ｃと同様の部材をダンパー部材４７Ｃの近傍に固定して、この部材とダンパー部材４７Ｃとをコイルばねを介して連結してもよい。なお、コイルばね４６Ａ〜４６Ｄ，５０Ａ，５０Ｂの代わりに、板ばね等を使用してもよい。

ここで、図２のダンパー部材４７Ａ及びフレーム部材４３Ｃの作用につき説明する。
図１２は、図２のリニアモータ４４ＸＡからフレーム部材４３Ｃまでの部材を簡略化して示し、この図１２において、ウエハベース３１上のリニアモータ４４ＸＡの固定子が仮想的に高剛性のロッド６６を介して質量Ｍ１の固定子３６ＸＣに連結され、固定子３６ＸＣがコイルばね４６Ａを介して質量Ｍ２のダンパー部材４７Ａに連結され、ダンパー部材４７Ａがコイルばね５０Ａを介して床ＦＬ上に固定されたフレーム部材４３Ｃに連結されている。この場合、固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａはそれぞれ床ＦＬ上に移動自在に配置されており、その移動時の抵抗力は主に質量Ｍ１及びＭ２の慣性である。そして、リニアモータ４４ＸＡを駆動したときの反力で固定子３６ＸＣが振動すると、その振動のうちの例えば５０Ｈｚ程度以上の高周波数成分は固定子３６ＸＣ及びコイルばね４６Ａによって減衰されて、それ以下の低周波数成分のみがコイルばね４６Ａを介してダンパー部材４７Ａに伝えられる。さらに、ダンパー部材４７Ａの振動のうちの高周波数成分はダンパー部材４７Ａ及びコイルばね５０Ａによってさらに減衰されて、低周波数成分のみがコイルばね５０Ａを介してフレーム部材４３Ｃに伝えられる。

即ち、直列に連結された固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａはそれぞれ一種のローパスフィルタとして作用するため、固定子３６ＸＣの振動のうちの高周波数成分は固定子３６ＸＣからコイルばね５０Ａまでの部材によって２段階で大きく減衰されて、低周波数成分のみがフレーム部材４３Ｃに伝えられる。この意味で、固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａは、フィルタード・リアクションマスと呼ぶことができる。この場合、フレーム部材４３Ｃは質量がかなり大きい床ＦＬに固定されているため、固定されたリアクションフレームとしてのフレーム部材４３Ｃは殆ど動くことはなく、その低周波数の振動はフレーム部材４３Ｃにおいて減衰される。従って、本例によれば、簡単な機構でリニアモータ４４ＸＡを駆動する際の反力に起因する振動の影響を軽減できる。これは図２のダンパー部材４７Ｄを含む機構においても同様である。

図１３は、図１２のフィルタード・リアクションマス方式の振動減衰機構のシミュレーション結果の一例を示し、図１３（Ａ）は図２のＸ軸のリニアモータ４４ＸＡの推力（Ｎ）の時間変化、図１３（Ｂ）はそのときのＹ軸ガイド３３Ｙ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ方向の変位であるステージ変位（ｍｍ）、図１３（Ｃ）はそのときの固定子３６ＸＣのＸ方向の変位（以下、「Ｍ１変位」と言う）（ｍｍ）、図１３（Ｄ）はそのときのダンパー部材４７ＡのＸ方向の変位（以下、「Ｍ２変位」と言う）（ｍｍ）である。図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）の横軸は時間（ｓｅｃ）であり、図１３（Ａ）の規則的な波形Ｃ１はリニアモータの固定子が静止している場合の理論的な推力、正弦波状の波形Ｃ２はその理論的な推力に対する実際の推力（図１２の振動減衰機構を考慮した推力）の差（漏れ推力）をそれぞれ表しており、漏れ推力Ｃ２の最大値が理論的な推力Ｃ１の最大値の数％程度になり、固定子３６ＸＣの変位量が±９ｍｍ程度になるような条件でシミュレーションを行った。この例では、図１３（Ｂ）に示すように、Ｙ軸ガイド３３Ｙ（ウエハステージＷＳＴ）を幅２８５ｍｍ程度の範囲内で階段状に往復移動させているため、リニアモータの理論的な推力Ｃ１（図１３（Ａ））は所定ピッチで方形波状に変化する。

このシミュレーションによれば、固定子３６ＸＣの変位（Ｍ１変位）に比べてダンパー部材４７Ａの変位（Ｍ２変位）の周波数成分は低くなっているため、固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａがローパスフィルタとして作用しており、振動が減衰されていることが分かる。
なお、図１２では固定子３６ＸＣ、ダンパー部材４７Ａ、及びフレーム部材４３Ｃが直列に配置されているが、ダンパー部材４７Ａとフレーム部材４３Ｃとを並列に配置することも可能である。

図１４は、そのようなフィルタード・リアクションマス方式の振動減衰機構を示し、この図１４において、床ＦＬ上の不図示のベース部材上に固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａ（質量体）がそれぞれ円滑に移動自在に配置され、床ＦＬ上にフレーム部材４３Ｃ（フレーム）が固定されている。そして、固定子３６ＸＣとダンパー部材４７Ａとがコイルばね４６Ａで連結され、これと並列に固定子３６ＸＣとフレーム部材４３Ｃとがコイルばね５０Ａで連結されている。また、この例では、ダンパー部材４７Ａの質量Ｍ２は固定子３６ＸＣの質量Ｍ１に比べてかなり小さく例えば数１０ｋｇに設定されている。この構成においても、固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａによって固定子３６ＸＣの振動の高周波成分が減衰されて、フレーム部材４３Ｃには主に振動の低周波数成分が加わるため、簡単な機構でリニアモータ４４ＸＡで発生する反力による振動の影響は軽減される。

図１５は、図１４のフィルタード・リアクションマス方式の振動減衰機構のシミュレーション結果の一例を示し、図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）はそれぞれ図１３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に対応している。ただし、この場合には、漏れ推力Ｃ２が図１３の例よりも僅かに小さくなり、固定子３６ＸＣの変位量が±８ｍｍ程度になるような条件でシミュレーションを行った。このシミュレーションにおいても、固定子３６ＸＣの変位（Ｍ１変位）に比べてダンパー部材４７Ａの変位（Ｍ２変位）の周波数成分は低くなっているため、固定子３６ＸＣ及びダンパー部材４７Ａがローパスフィルタとして作用しており、振動が減衰されていることが分かる。

また、図２に戻り、ダンパー部材４７Ｂ及び４７Ｃにはフレーム部材４３Ｃ（フレーム）のような部材が連結されていないが、ダンパー部材４７Ｂ及び４７Ｃ（質量体）を設けるだけでもリニアモータ４４ＹＡ，４４ＸＢを駆動する際の反力による振動の影響が軽減される。
また、本例では、Ｙ軸ガイド３３ＹとＸ軸ガイド３３Ｘとを交差するように配置して、Ｙ軸ガイド３３Ｙ及びＸ軸ガイド３３Ｘをそれぞれ両端部のリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢ及び４４ＹＡ，４４ＹＢ（粗動機構）によって駆動している。従って、スライダ３９及び４０には粗動機構を組み込む必要がないため、スライダ３９，４０及びウエハステージＷＳＴを含む可動部を小型、軽量化できる。しかしながら、例えばＸ軸ガイド３３Ｘ及びＸ軸スライダ４０を省いて、Ｙ軸ガイド３３ＹとＹ軸スライダ３９との間にＹ軸のリニアモータを設ける構成も可能である。この構成では、Ｚレベリング機構５５を例えば２箇所でＹ軸スライダ３９に連結することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図１６及び図１７を参照して説明する。本例の投影露光装置は、図１及び図２の投影露光装置に投影光学系ＰＬの状態を診断又はモニタする機構を付加したものであり、図１６及び図１７において図１、図２、及び図８に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

図１６（Ａ）は本例の投影露光装置のウエハステージ系を簡略化して示す平面図であり、この図１６（Ａ）において、Ｙ軸ガイド３３Ｙ及びＸ軸ガイド３３Ｘ（ガイド部材）が直交して配置され、これらに沿って移動自在にＹ軸スライダ３９及びＸ軸スライダ４０（スライダ）が連結部材（不図示）を介して連結して配置され、スライダ３９，４０にウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴが連結されている。そして、Ｙ軸ガイド３３ＹをＸ軸のリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢでＸ方向に駆動して、Ｘ軸ガイド３３ＸをＹ軸のリニアモータ４４ＹＡ，４４ＹＢでＹ方向に駆動することで、スライダ３９，４０及びウエハステージＷＳＴが一体的にＸ方向、Ｙ方向に駆動される。

また、Ｙ軸スライダ３９の上面にその表面がウエハＷの表面（露光面）と実質的に同じ高さになるように診断部６０が設置されている。診断部６０には、例えば図１の投影光学系ＰＬの露光領域の複数の計測点におけるベストフォーカス位置を計測するためのセンサ等が組み込まれている。それら複数の計測点におけるベストフォーカス位置から投影光学系ＰＬの像面の傾斜角及び平均的なベストフォーカス位置を求めることができる。

また、本例のウエハステージＷＳＴ中のウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢは、Ｙ軸スライダ３９に対してボイスコイルモータ方式の２つのＸ軸のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢを介して連結され、Ｘ軸スライダ４０に対してボイスコイルモータ方式の２つのＹ軸のアクチュエータ５３ＹＡ，５３ＹＢを介して連結されている。これら４軸のアクチュエータを用いても、ウエハテーブルＷＴＢのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＺ軸の周りの回転角を制御できる。さらに、ボイスコイルモータ方式のアクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５３ＹＢは、図８に示すように、固定子から可動子を非接触状態で容易に分離することができる。即ち、本例のウエハテーブルＷＴＢはスライダ３９，４０に対して着脱可能に構成されている。

図１６（Ｂ）は、スライダ３９，４０からウエハテーブルＷＴＢを分離した状態を示し、この図１６（Ｂ）において、アクチュエータ５３ＸＡ，５３ＸＢ，５３ＹＡ，５３ＹＢはスライダ３９，４０側の固定子５３ＸＡａ，５３ＸＢａ，５３ＹＡａ，５３ＹＢａとウエハテーブルＷＴＢ側の可動子５３ＸＡｂ，５３ＸＢｂ，５３ＹＡｂ，５３ＹＢｂとに分離されている。このようにウエハテーブルＷＴＢを分離することによって、診断部６０を用いる投影光学系ＰＬの像面計測と、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷの交換とを並列に効率的に行うことができる。また、投影光学系ＰＬとウエハＷとの空間に液体を満たしてウエハＷにパターンを露光する液浸露光装置においては、ウエハＷの交換中は投影光学系ＰＬと診断部６０との間で液体の供給及び回収を行えばいわゆるウォーターマークが発生することもなく、また、スループットが落ちることもない。

図１７は、図１６（Ｂ）の状態における本例の投影露光装置の要部の正面図であり、この図１７において、一例としてウエハテーブルＷＴＢは所定のアーム６１上に受け渡されている。この場合には、図２のＺレベリング機構５５はスライダ３９，４０に連結したままにしておくことができる。なお、Ｚレベリング機構５５をもスライダ３９，４０から分離できるように構成してもよい。

また、図１７において、本例の投影光学系ＰＬは、所定のコラム６４から吊り下げられて支持されている。即ち、投影光学系ＰＬの側面にフランジ部６２が固定され、コラム６４から３本の連結部材６３Ａ，６３Ｂ（３番目の連結部材は不図示）を介してフランジ部６２が吊り下げられている。このような構成では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸがずれる恐れがある。そこで、本例の投影露光装置には投影光学系ＰＬの傾斜角を微調整する機構（不図示）が設けられている。そして、図１７に示すように、投影光学系ＰＬの露光領域にＹ軸スライダ３９上の診断部６０を移動して、上述のように投影光学系ＰＬの像面の傾斜角及び平均的なベストフォーカス位置を計測した後、その像面がＸＹ平面に平行になるように投影光学系ＰＬの傾斜角を調整する。また、その計測されたベストフォーカス位置で露光が行われるように、図１のオートフォーカスセンサ（２３Ａ，２３Ｂ）のフォーカス位置の計測値のオフセットを調整する。これによって、次にウエハテーブルＷＴＢをスライダ３９，４０に連結して露光を行う際には、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷの露光面を投影光学系ＰＬの像面に高精度に合わせ込むことができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態につき図１８を参照して説明する。本例は、第１の実施形態と同様にフィルタード・リアクションマス方式の振動減衰機構を設けた投影露光装置であり、図１８において図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

図１８は、本例の投影露光装置のウエハステージ系の概略構成を示し、この図１８において、床ＦＬ（設置面）上にウエハベース３１をＹ方向に挟むようにベース部材４２Ａ，４２Ｂが設置されている。本例においても、ウエハベース３１とベース部材４２Ａ，４２Ｂとを一体的に構成してもよい。また、ウエハベース３１のガイド面３１ａの上方にほぼＹ軸に平行にリニアモータの固定子を備えたＹ軸ガイド３３ＹＡが配置され、Ｙ軸ガイド３３ＹＡに沿ってＹ方向に移動自在にＺレベリング機構５５Ａが配置され、Ｚレベリング機構５５Ａ上にウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢが固定されている。ウエハテーブルＷＴＢ及びＺレベリング機構５５ＡよりウエハステージＷＳＴ（可動ステージ）が構成されている。本例のＺレベリング機構５５Ａは、ガイド面３１ａ上をエアベリングを介して円滑に移動できるとともに、ウエハテーブルＷＴＢのＺ方向の位置とＸ軸、Ｙ軸の周りの傾斜角とを制御する機構の他に、Ｙ軸ガイド３３ＹＡに沿ってＺレベリング機構５５ＡをＹ方向に駆動するためのＹ軸のリニアモータの可動子を備えている。

また、ベース部材４２Ａ及び４２Ｂ上にＸ軸に平行に、かつ不図示の直線ガイド（又は磁石を配置したガイドであるマグネットトラック）に沿ってＸ方向に移動自在にリニアモータの固定子３６ＸＥ及び３６ＸＦが配置され、Ｙ軸ガイド３３ＹＡの端部の可動子（不図示）とそれらの固定子３６ＸＥ，３６ＸＦとからＹ軸ガイド３３ＹＡ及びウエハステージＷＳＴをＸ方向に駆動するためのＸ軸のリニアモータ４４ＸＡ及び４４ＸＢ（駆動装置）が構成されている。また、２つの固定子３６ＸＥ及び３６ＸＦはＸ方向の両端部でほぼＹ軸に平行な２本のロッド７４Ｃ及び７４Ｆ（連結部材）によって連結されている。これによってリニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢを駆動する際に、その反力によって２つの固定子３６ＸＥ，３６ＸＦは連動して移動するため、一方の固定子３６ＸＥ又は３６ＸＦのみが大きく移動することが防止できる。

また、一方の固定子３６ＸＥを移動方向（Ｘ方向）に挟むように２つのダンパー部材４７Ａ及び４７Ｂ（質量体）が配置され、他方の固定子３６ＸＦを移動方向（Ｘ方向）に挟むように２つのダンパー部材４７Ｃ及び４７Ｄ（質量体）が配置されている。一方のダンパー部材４７Ａ，４７Ｂを合わせた質量（Ｍ２）は、固定子３６ＸＥの質量（Ｍ１）よりも小さく設定され、他方のダンパー部材４７Ｃ，４７Ｄを合わせた質量（Ｍ２）も、固定子３６ＸＦの質量（Ｍ１）よりも小さく設定されている。本例のダンパー部材４７Ａ〜４７Ｄはベース部材４２Ａ又は４２Ｂ上に例えばボールベアリングを介して載置されている。従って、ダンパー部材４７Ａ〜４７ＤはそれぞれＸ方向及びＹ方向の２方向に円滑に移動することができる。さらに、＋Ｘ方向の２つのダンパー部材４７Ａ及び４７ＤはほぼＹ軸に平行なロッド７４Ａ（連結部材）によって連結され、−Ｘ方向の２つのダンパー部材４７Ｂ及び４７ＣはほぼＹ軸に平行なロッド７４Ｄ（連結部材）によって連結されている。これによって、２つのダンパー部材４７Ａ，４７Ｄと２つのダンパー部材４７Ｂ，４７Ｃとはそれぞれ連動して移動するため、特定の１つのダンパー部材４７Ａ〜４７Ｄの変位量が大きくなることが防止できる。

また、固定子３６ＸＦとダンパー部材４７Ａとが機械的フィルタ部材７４Ｂによって連結され、固定子３６ＸＦとダンパー部材４７Ｂとが機械的フィルタ部材７４Ｅによって連結されている。機械的フィルタ部材７４Ｂ，７４Ｅとは、例えば一部にコイルばねを含むような長手方向に或る程度伸縮可能な部材であり、機械的フィルタ部材７４Ｂ，７４Ｅは振動に関してローパスフィルタとして作用する。これによって、固定子３６ＸＦ（及び固定子３６ＸＥ）の振動がより抑制される。

また、ダンパー部材４７Ａの＋Ｘ方向及び−Ｙ方向に対向するように、ベース部材４２Ａの側面にフレーム部材７１Ａ及び７１Ｂ（フレーム）が固定され、ダンパー部材４７Ｂの−Ｘ方向及び−Ｙ方向に対向するように、ベース部材４２Ａの側面にフレーム部材７１Ｃ及び７１Ｄ（フレーム）が固定されている。同様に、ダンパー部材４７Ｃの−Ｘ方向及びダンパー部材４７Ｄの＋Ｘ方向にそれぞれ対向するようにベース部材４２Ｂにフレーム部材７１Ｅ及び７１Ｆ（フレーム）が固定されている。また、固定子３６ＸＥとダンパー部材４７Ａ及び４７Ｂとがそれぞれコイルばね等からなる機械的フィルタ部材７２Ａ及び７２Ｂ（第１連結部材）を介して連結され、ダンパー部材４７Ａとフレーム部材７１Ａ及び７１Ｂとがそれぞれコイルばね等からなる機械的フィルタ部材７３Ａ及び７３Ｂ（第２連結部材）を介して連結され、ダンパー部材４７Ｂとフレーム部材７１Ｃ及び７１Ｄとがそれぞれコイルばね等からなる機械的フィルタ部材７３Ｃ及び７３Ｄ（第２連結部材）を介して連結されている。さらに、固定子３６ＸＦとダンパー部材４７Ｃ及び４７Ｄとがそれぞれコイルばね等からなる機械的フィルタ部材７２Ｃ及び７２Ｄ（第１連結部材）を介して連結され、ダンパー部材４７Ｃ及び４７Ｄとフレーム部材７１Ｅ及び７１Ｆとがそれぞれコイルばね等からなる機械的フィルタ部材７３Ｅ及び７３Ｆ（第２連結部材）を介して連結されている。

本例においても、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢでＹ軸ガイド３３ＹＡを駆動してウエハステージＷＳＴをＸ方向に移動するときには、その反力で固定子３６ＸＥ及び３６ＸＦが逆方向に移動する。この固定子３６ＸＥ，３６ＸＦの移動によってダンパー部材４７Ａ〜４７Ｄがほぼ同じ方向に移動するが、この際に例えば５０Ｈｚ程度以上の高周波数成分の振動が減衰されて、それ以下の低周波数成分がフレーム部材７１Ａ，７１Ｃ，７１Ｅ，７１Ｆ及びベース部材４２Ａ，４２Ｂを通して床ＦＬに逃がされる。また、固定子３６ＸＥ及び３６ＸＦの反力の差分等に起因するＹ方向の振動のうちの高周波数成分もダンパー部材４７Ａ〜４７Ｄで減衰されて、残りの低周波数成分はフレーム部材７１Ｂ，７１Ｄ及びベース部材４２Ａを通して床ＦＬに逃がされる。従って、リニアモータ４４ＸＡ，４４ＸＢを駆動する際の振動の影響が軽減される。

なお、上述の実施形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その投影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。

また、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。

なお、本発明は、例えば国際公開（ＷＯ）第９９／４９５０４号などに開示される液浸型露光装置にも適用することができる。また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとして用いる投影露光装置にも適用できる。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００４年８月２４日付け提出の日本国特願２００４−２４４３９７の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。

本発明の露光装置によれば、柔構造を取り入れたステージ装置を用いることで、製造コストの低減、除振性能の向上、又は装置性能（露光精度等）の向上が可能となる。

Claims (27)

1. 物体を駆動するステージ装置において、
   ベース部材と、
   前記ベース部材のガイド面に沿って配置された第１のガイド部材と、
   前記ガイド面に沿って前記第１のガイド部材に交差するように配置された第２のガイド部材と、
   前記第１及び第２のガイド部材に沿ってそれぞれ移動自在に配置された第１及び第２のスライダと、
   前記第１のスライダと前記第２のスライダとを連結する柔構造の連結部材と、
   前記物体を保持して前記ガイド面上に移動自在に配置されるとともに、前記第１及び第２のスライダに連結される可動ステージとを備えたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記連結部材は、フレクシャー機構を備えたロッド部材を含むことを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 前記第１及び第２のスライダは、それぞれ前記第１及び第２のガイド部材に装着された筒状部材であることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
4. 前記第１及び第２のガイド部材をそれぞれ互いに交差する方向に駆動する第１及び第２の駆動機構と、
   前記第１及び第２のスライダに対して前記可動ステージの少なくとも一部を微動する微動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のステージ装置。
5. 前記第１及び第２のガイド部材はそれぞれ中空構造であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のステージ装置。
6. 物体を駆動するステージ装置において、
   ベース部材と、
   前記ベース部材のガイド面に沿って配置されたガイド部材と、
   前記ガイド部材に沿って移動自在に配置されたスライダと、
   前記物体を保持して前記ガイド面と交差する方向に移動可能な可動ステージと、
   前記スライダと前記可動ステージとを連結する柔構造の連結部材とを備えたことを特徴とするステージ装置。
7. 前記可動ステージは、互いに独立に前記ガイド面と交差する方向の位置に駆動する３つの駆動部材と、該３つの駆動部材に支持された前記物体を保持するテーブル部とを備え、
   前記連結部材は、前記３つの駆動部材のうちの２つの駆動部材と前記スライダとを連結することを特徴とする請求項６記載のステージ装置。
8. 前記テーブル部は、前記駆動部材に組み込まれた気体軸受け機構によって前記駆動部材上に気体層を介して浮上支持され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３つの駆動部材は、該駆動部材よりも柔構造の連結機構を介して相互に連結されていることを特徴とする請求項７又は８記載のステージ装置。
10. 前記テーブル部は前記ガイド部材よりも比剛性の高い材料から形成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載のステージ装置。
11. 前記ガイド部材を前記ガイド面に沿って駆動する駆動機構と、
    前記スライダに対して前記可動ステージの少なくとも一部を微動する微動機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項６から１０のいずれか一項に記載のステージ装置。
12. 物体を駆動するステージ装置において、
    設置面上に載置されたベース部材と、
    前記物体を保持して前記ベース部材のガイド面上に移動自在に配置された可動ステージと、
    前記可動ステージに連結された可動子と、移動可能に支持された固定子とを有し、前記可動ステージを駆動する駆動装置と、
    前記ベース部材とは独立して設けられ、前記可動ステージを駆動した際に発生する反力を受けるフレームと、
    前記固定子と前記フレームとの間に配置され、移動可能な質量体と、
    前記固定子と前記質量体とを連結する第１連結部材と、
    前記質量体と前記フレームとを連結する第２連結部材とを備えたことを特徴とするステージ装置。
13. 前記固定子は前記ベース部材上に配置されていることを特徴とする請求項１２記載のステージ装置。
14. 前記質量体は前記ベース部材上に配置されていることを特徴とする請求項１２又は１３記載のステージ装置。
15. 前記第１及び第２連結部材の少なくとも一方は、コイルばねを含むことを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載のステージ装置。
16. 前記固定子の質量は、前記質量体の質量よりも重いことを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載のステージ装置。
17. 前記固定子は、前記可動ステージを挟むように２箇所に配置されており、
    前記２箇所の固定子は連結されていることを特徴とする請求項１２から１６のいずれか一項に記載のステージ装置。
18. 物体を駆動するステージ装置において、
    ベース部材と、
    前記ベース部材のガイド面に沿って配置された中空構造のガイド部材と、
    前記ガイド部材に沿って移動自在に配置されたスライダと、
    前記物体を保持して前記ガイド面上に移動自在に配置されるとともに、前記スライダに連結される可動ステージとを備えたことを特徴とするステージ装置。
19. パターンを投影系を介して基板上に転写露光する露光装置において、
    請求項１から１８のいずれか一項に記載のステージ装置を用いて前記基板を駆動することを特徴とする露光装置。
20. 物体を駆動するステージ装置において、
    ベース部材と、
    前記物体を保持して前記ベース部材上を移動可能な可動ステージと、
    前記ベース部材のガイド面に前記可動ステージの第１側面に沿って配置された第１のガイド部材と、
    前記第１のガイド部材に沿って移動自在に配置された第１のスライダと、
    前記第１のスライダに設けられた第１固定子と、前記可動ステージに設けられた第１移動子とを有し、前記可動ステージを第１方向に駆動する第１駆動装置とを備えたことを特徴とするステージ装置。
21. 前記第１移動子は前記第１側面に設けられていることを特徴とする請求項２０記載のステージ装置。
22. 前記ベース部材のガイド面に前記可動ステージの第１側面と直交する第２側面に沿って配置された第２のガイド部材と、
    前記第２のガイド部材に沿って移動自在に配置された第２のスライダと、
    前記第２のスライダに設けられた第２固定子と、前記可動ステージに設けられた第２移動子とを有し、前記可動ステージを前記第１方向と直交する第２方向に駆動する第２駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項２０記載のステージ装置。
23. 前記第２移動子は前記第２側面に設けられていることを特徴とする請求項２０記載のステージ装置。
24. 前記第１のスライダと連結され、前記可動ステージを前記ガイド面と交差する方向に駆動する第３駆動装置を備えたことを特徴とする請求項２０記載のステージ装置。
25. 前記第２のスライダと連結され、前記可動ステージを前記ガイド面と交差する方向に駆動する第３駆動装置を備えたことを特徴とする請求項２２記載のステージ装置。
26. 前記第１のガイド部材を前記第１方向に駆動する第４駆動装置を備えたことを特徴とする請求項２０記載のステージ装置。
27. 前記第２のガイド部材を前記第２方向に駆動する第５駆動装置を備えたことを特徴とする請求項２２記載のステージ装置。

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