JPWO2008007660A1 - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

剛性、強度、又は平面度等の特性を殆ど低下させることなく、一層の軽量化を達成できるステージ装置である。ウエハ（Ｗ）をウエハホルダ（２５）を介して保持するウエハステージ（ＷＳＴ）をウエハベース（ＢＳ）に沿って駆動するウエハステージ系であって、ウエハホルダ（２５）を、位置計測用の測長ビーム（ＬＷＹ）を反射する反射面（５６Ｙ）を含む部分を高密度部（２５ａ）、それ以外の部分を低密度部（２５ｂ）とした密度分布が一様でない材料から形成し、ウエハステージ（ＷＳＴ）を、気体軸受けを構成する面を含む部分を高密度部（ＷＳＴａ）、それ以外の部分を低密度部（ＷＳＴｂ）とした密度分布が一様でない材料から形成する。

Description

本発明は、物体を駆動するためのステージ装置、このステージ装置を用いる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス、マイクロデバイス等）を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、レチクル（又はフォトマスク等）に形成された回路パターンを投影光学系を介して感光材料（フォトレジスト等）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投影露光するために、ステップ・アンド・リピート方式の静止露光型（一括露光型）の投影露光装置（いわゆるステッパ等）、及びステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ等）等の露光装置が使用されている。これらの露光装置においては、レチクル及びウエハの位置決め及び移動を行うためにそれぞれレチクルステージ系及びウエハステージ系が備えられている。

これらのステージ系において、高い位置決め精度を得るためにはできるだけ剛性（曲げ剛性等）を高くする必要がある。一方、特に走査露光型の投影露光装置のレチクルステージ系において、露光工程のスループットを高めるために可動部の高速駆動を可能とするためには、可動部をできるだけ軽量化する必要がある。さらに、露光装置の運搬を容易にし、露光装置が設置される工場の負荷を軽くするためにも、ステージ系は全体としてできるだけ軽量化することが好ましい。

そこで、ステージ系を軽量化するために、例えばステージ系中の可動部材を薄くした場合、製造技術上の難易度が上がり、製造コストが増加する場合があるとともに、その部材そのものの曲げ剛性や座屈強度は厚さの３乗に反比例して大幅に低下してしまう。従って、剛性や強度を或るレベル以上に維持して軽量化を図るためには、ステージ系の可動部材の材料としては、比剛性（＝剛性（弾性率）／単位体積の重量）が同じであれば、密度の小さい材料が有利である。実際には、ステージ系の可動部材は、コストが所定の範囲内で、できるだけ比剛性が高く密度の小さい材料を用いた上で、さらに軽量化を図るために肉抜きやリブ構造の採用等が行われている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２００５／０３６６１８号パンフレット

上記の如く比剛性が高く密度の小さい材料を用いることで、ステージ系の剛性及び強度の維持と軽量化とが図られている。しかしながら、最近では、ステージ系及び露光装置として一層の軽量化が求められている。このために、ステージ系の可動部材をさらに薄くすることは、曲げ剛性等の大幅な低下を招くために困難である。
また、最近は、露光装置の投影光学系として大型で重いミラーが用いられることがあるが、露光装置の軽量化を図るためには、このようなミラーについても反射面の平面度を高く維持した上で軽量化することが望まれている。

本発明はこのような課題に鑑み、剛性、強度、又は平面度等の特性を殆ど低下させることなく、一層の軽量化を達成することが可能なステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、その露光装置を用いるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。

本発明によるステージ装置は、物体（Ｒ；Ｗ）が載置される可動部（ＲＳＴ；ＷＳＴ）を駆動するステージ装置であって、その可動部が、密度分布が一様でない材料から形成された所定部材（２２；２５）を備えたものである。
また、本発明による第１の露光装置は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して基板（Ｗ）を露光する露光装置であって、そのパターンが形成されたマスク（Ｒ）及びその基板の少なくとも一方を駆動するために、本発明のステージ装置を用いるものである。

また、本発明による第２の露光装置は、照明光学系（ＩＯＰ）を介して露光光をパターンに照射し、投影光学系（ＰＬ）を介してそのパターンの像を基板（Ｗ）に露光する露光装置であって、その照明光学系又はその投影光学系のいずれか一方は、反射部材（５０）を有し、その反射部材は、反射面（５０ｃ）が形成された部分（５０ａ）の密度が他の部分の密度よりも高いものである。
なお、以上の本発明の所定要素に付した括弧付き符号は、本発明の一実施形態を示す図面中の部材に対応しているが、各符号は本発明を分かり易くするために本発明の要素を例示したに過ぎず、本発明をその実施形態の構成に限定するものではない。

本発明のステージ装置及び第１の露光装置によれば、その所定部材のうちで比較的高い剛性、強度、又は平面度等の特性が要求される部分では材料の密度を高くし、それ以外の部分では材料の密度を低くすることで、必要な特性を殆ど低下させることなく、一層の軽量化を達成することができる。
本発明の第２の露光装置によれば、反射面の平面度を高く維持した上で、ミラーを軽量化でき、ひいては露光装置を軽量化できる。

本発明の実施形態の一例の投影露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。 図１の枠状部材１８及びレチクルステージＲＳＴの構成を示す斜視図である。 図１のレチクルステージＲＳＴ、枠状部材１８、及びレチクルベース１６の構成を示す分解斜視図である。 （Ａ）は図１のレチクルステージＲＳＴを示す斜視図、（Ｂ）はレチクルステージＲＳＴをＹ方向に見た断面図である。 図１の照明系側プレート１４、レチクルステージＲＳＴ、及びレチクルベース１６をＹ方向に見た断面図である。 図１のレチクルステージＲＳＴの要部を示す平面図である。 図４（Ａ）のレチクルステージ本体２２を示す平面図である。 図１のウエハホルダ２５の製造工程の説明図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＢＳ…ウエハベース、ＭＸ…固定鏡、ＭＸａ…高密度部、ＭＸｂ…低密度部、１６…レチクルベース、２２…レチクルステージ本体、２２ｅ１〜２２ｅ４，２２ｆ１〜２２ｆ４…高密度部、２５…ウエハホルダ、２５Ｆ…フレーム枠部、４４…凹部、４５…ねじブッシュ、５０…凹面鏡

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、スキャニング・ステッパよりなる走査露光型の投影露光装置（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１０の概略構成を示し、この図１において、投影露光装置１０に備えられている投影光学系ＰＬの物体面（像面に平行）に垂直にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向にＹ軸を取り、その走査方向に直交する非走査方向（図１の紙面に垂直な方向）にＸ軸を取って説明を行う。

先ず、投影露光装置１０は、照明光学系ユニットＩＯＰ、回路パターンが形成されたレチクルＲ（マスク）をＹ方向に所定ストロークで駆動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向（Ｚ軸の回りの回転方向）に微少駆動するレチクルステージ系１２（ステージ装置）、投影光学系ＰＬ、レジストが塗布されたウエハＷ（基板）をＸＹ平面内で２次元方向に駆動するウエハステージ系（ステージ装置）、並びにこれらの制御系等を備えている。

照明光学系ユニットＩＯＰは、露光光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（レチクルブラインド）で規定されるレチクルＲのパターン面の矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲを露光光ＩＬで均一な照度分布で照明する。その照明光学系と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。本例の露光光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）或いはＦ₂ レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光が用いられる。なお、露光光ＩＬとして、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、又は超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等を用いることも可能である。

本例では、照明光学系ＩＯＰの内部及び投影光学系ＰＬの内部の露光光ＩＬの光路上の空間に、真空紫外域の光に対して高透過率の気体として、例えば窒素又は希ガス（ヘリウムなど）からなるパージガスを満たしている。更に、後述のようにレチクルＲが配置される空間及びウエハＷが配置される空間にもパージガスが供給されている。
次に、レチクルステージ系１２は、照明光学系ＩＯＰの下端部の外周にシール部材９９を介して連結された環状の取り付け部１０１を有する照明系側プレート（キャッププレート）１４の下方に配置されている。照明系側プレート１４のほぼ中央部には露光光ＩＬの光路（通路）となる矩形の開口１４ａが形成されている。

図２は図１のレチクルステージ系１２の斜視図であり、図１及び図２から分かるように、レチクルステージ系１２は、定盤としてのレチクルベース１６（ガイド部）、このレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置されたレチクルステージＲＳＴ（可動部）、このレチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルベース１６と照明系側プレート１４との間に配置された枠状部材１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系等を備えている。そのレチクルベース１６は、不図示の支持部材によって略水平に支持されている。

図３は図２の分解斜視図であり、この図３に示すように、ほぼ板状のレチクルベース１６の中央部には、凸のガイド部１６ａが形成されている。このガイド部１６ａの上面（ガイド面）ＧＰは極めて高い平面度に仕上げられ、ガイド部１６ａのほぼ中央には、露光光ＩＬをＺ方向に通過させるための開口１６ｂが形成されている。レチクルベース１６の下面側には、図１に示すように、開口１６ｂの周囲を取り囲む状態で、シール部材９８を介して投影光学系ＰＬの鏡筒部の上端が連結されている。

レチクルステージＲＳＴは、図４（Ａ）に示すように、特殊な形状のレチクルステージ本体２２及びこのレチクルステージ本体２２に固定された各種磁石ユニット（詳細後述）等を備えている。レチクルステージ本体２２は、上方から見て概略矩形の板状部２４Ａと、この板状部２４Ａの−Ｘ方向の端部に設けられた特定部分としての２つの光学部材支持部２４Ｂ１及び２４Ｂ２と、板状部２４ＡのＹ方向の一側及び他側の端部からそれぞれＹ方向に突設された各一対の延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２とを備えている。

前記板状部２４Ａのほぼ中央部には、露光光ＩＬを通過させるための開口２２ａ１（図４（Ｂ）参照）がその中央に形成された段付き開口２２ａが形成され、この段付き開口２２ａの段部には、レチクルＲを下側から複数点（例えば３点）で支持する複数（例えば３つ）のレチクル支持部材３４が設けられている。また、各レチクル支持部材３４にそれぞれ対応して、レチクルＲを挟んで固定するために、板状部２４Ａには複数（例えば３つ）のレチクル固定機構３４Ｐが設けられている。

そして、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のレチクルステージＲＳＴのＸＺ面に平行な面における断面図であり、図４（Ｂ）に示すように、レチクルＲは、そのパターン面（下面）がレチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面ＣＴ（曲げモーメントを受けた場合に伸縮しない面）に略一致する状態で、複数の支持部材３４によって支持されている。なお、レチクル支持部材３４及びレチクル固定機構３４Ｐに代えて、或いはこれと共に、真空チャックや静電チャックなどのレチクルの吸着固定機構を用いることは可能である。

また、図４（Ａ），（Ｂ）から分かるように、光学部材支持部２４Ｂ１，２４Ｂ２上にそれぞれレチクルステージＲＳＴの位置計測用の第１光学系３１及び第２光学系３２が固定されている。光学部材支持部２４Ｂ１，２４Ｂ２と板状部２４Ａとの間は、一種のフレキシャとして作用するヒンジ部（不図示）によりそれぞれ２箇所で局所的に連結されており、板状部２４Ａの変形の影響が光学部材支持部２４Ｂ１，２４Ｂ２に及ばないように構成されている。なお、実際には、板状部２４Ａ、光学部材支持部２４Ｂ１，２４Ｂ２、及びヒンジ部（不図示）を含むレチクルステージ本体２２は、密度分布の異なる多孔質セラミックスによって一体成形（例えば、一つの部材を削り出すことにより成形）されているが（詳細後述）、本例では、説明を分かり易くするため、必要に応じて各部が別部材であるかのような表現をも用いている。勿論、上記各部の何れか１つを他と別部材で構成しても良い。

レチクルステージＲＳＴを、図２のレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面ＧＰに載置した状態で、図４（Ａ）に２点鎖線で示すように、光学系３１及び３２の−Ｘ方向の側面にＹ軸に平行にロッド状のＸ軸の固定鏡ＭＸ（基準鏡）が配置される。図３に示すように、固定鏡ＭＸはレチクルベース１６上のガイド部１６ａの近傍の領域に、Ｙ軸に沿って細長い支持部材２９を介して固定される。固定鏡ＭＸは、図６に示すように、密度が３〜４ｇ／ｃｍ³ 程度の高密度部ＭＸａと、高密度部ＭＸａの１／１０である０．３〜０．４ｇ／ｃｍ³ の程度の密度の低密度部ＭＸｂとからなる多孔質セラミックスから形成され、その高密度部ＭＸａ（局所的に他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分）の＋Ｘ方向の実質的にＺＹ平面に平行な側面が、極めて高い平面度に仕上げられると共に、例えばクロム等の高反射率の膜が被着された反射面ＭＸｃとされている。

なお、本例で、低密度部ＭＸｂの密度が１／１０程度とは、一例として高密度部ＭＸａの密度の１／２０〜１／５、即ち高密度部ＭＸａの密度が３〜４ｇ／ｃｍ³ であれば、０．１５〜０．２ｇ／ｃｍ³ から０．６〜０．８ｇ／ｃｍ³ （全体として０．１５〜０．８ｇ／ｃｍ³ ）であることを言う（以下同様）。このように高密度部ＭＸａに反射面ＭＸｃを形成することで、固定鏡ＭＸを十分に軽量化して、かつ反射面の平面度を高く維持できる。なお、高密度部の密度は３〜４ｇ／ｃｍ³ 以外でもよく、低密度部の密度は単に高密度部より低いだけでもよい。この場合でも、必要な部分の平面度又は剛性等を高く維持して、全体として当該部材（ここでは固定鏡ＭＸ）を軽量化するという効果は得られる。

また、固定鏡ＭＸは、一例として孔の割合が少ない高密度部ＭＸａと孔の割合が多い低密度部ＭＸｂとを密着させてから焼き固めることで製造できる。本例の他の密度が一様でない材料から形成されている部材も同様に製造できる。また、固定鏡ＭＸの密度は反射面ＭＸｃを含む部分で高く、それ以外では低ければよいため、密度が反射面ＭＸｃの部分からその反対側の側面にかけて連続的に低くなるようにしてもよい。また、固定鏡ＭＸ及び以下で説明する密度分布が一様でない材料から形成された部材の材料としては、多孔質セラミックスの他に焼結金属も使用できる。本発明の焼結金属の材料としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、鉄、銅、タングステン、ステンレス等、又はこれらの合金等が使用できる。

また、レチクルステージＲＳＴを、図２のレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面ＧＰに載置した状態で、図４（Ａ）に示すように、レチクルステージＲＳＴ上の第１光学系３１に対して＋Ｙ方向に対向するようにレーザ光源６９ＸＬ、及び光電センサよりなるＸ軸の第１レシーバ６９ＸＡが配置され、レチクルステージＲＳＴ上の第２光学系３２に−Ｙ方向に対向するように光電センサよりなるＸ軸の第２レシーバ６９ＸＢが配置される。そして、レーザ光源６９ＸＬからＹ軸にほぼ平行に、例えば波長６３３ｎｍ（Ｈｅ−Ｎｅレーザ）で所定の周波数差を持ち偏光方向が互いに直交する２つのレーザビームを含む計測用のレーザビームＬＸが第１光学系３１に照射される。第１光学系３１は入射したレーザビームＬＸを第１及び第２のレーザビームに分割して、更に前者の第１のレーザビームを偏光状態に応じて２つのＸ軸の第１計測ビーム及び第１参照ビームに分割する。そして、第１光学系３１は、その第１計測ビームをＸ軸に平行にダブルパス方式で固定鏡ＭＸの反射面に照射し、反射された第１計測ビームとその第１参照ビームとの干渉光をほぼＹ軸に平行に第１レシーバ６９ＸＡに照射する。

更に、第１光学系３１は、上記の分割後の第２のレーザビームを第２光学系３２に照射する。第２光学系３２は入射した第２のレーザビームを偏光状態に応じて２つのＸ軸の第２計測ビーム及び第２参照ビームに分割する。そして、第２光学系３２は、その第２計測ビームをＸ軸に平行にダブルパス方式で固定鏡ＭＸの反射面に照射し、反射された第２計測ビームとその第２参照ビームとの干渉光をほぼＹ軸に平行に第２レシーバ６９ＸＢに照射する。上記の第１及び第２計測ビームのＺ方向の位置は、中立面ＣＴ（レチクル面）にほぼ一致している。なお、光学系３１及び３２によってそれぞれ干渉光を生成するための具体的な構成例は後述する。レシーバ６９ＸＡ及び６９ＸＢは、それぞれ入射する干渉光を光電変換することによって、固定鏡ＭＸ（即ちレチクルベース１６）を基準として光学系３１及び３２の（即ちレチクルステージＲＳＴのＹ方向に離れた２箇所の位置で）Ｘ方向の座標（変位）を例えば０．１ｎｍ程度の分解能で常時計測する。その計測値から、レチクルステージＲＳＴのＸ方向の位置ＸＲ及びＺ軸の回りの回転角（ヨーイング）θｚＲが求められ、これらの位置情報ＸＲ，θｚＲは図１のステージ制御系９０に供給される。本例のようにレチクルステージＲＳＴ上には光学系３１，３２を設置し、外部にロッド状の固定鏡ＭＸを配置することによって、レチクルステージＲＳＴを軽量化でき、レチクルステージＲＳＴをより高速に安定に駆動することができる。

図５は、図１のレチクルステージ系１２をＹ方向に見た断面図である。図５に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍の−Ｘ方向の側面には、固定鏡Ｍｒｘが取付部材９２を介して設けられ、固定鏡Ｍｒｘに対向するように投影光学系ＰＬ用のＸ軸のレーザ干渉計６９ＸＲが不図示のコラムに支持されている。そして、レーザ干渉計６９ＸＲからの計測ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）７１を介して、固定鏡Ｍｒｘに対して投射され、その反射光がレーザ干渉計６９ＸＲ内に戻る。レーザ干渉計６９ＸＲでは、内部で生成した参照ビームとその反射光との干渉光を内部の光電センサで受光する。そして、その光電センサの検出信号に基づいて、レーザ干渉計６９ＸＲは、投影光学系ＰＬのＸ方向の位置を、内部の参照面を基準として、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で常時計測し、計測結果を図１のステージ制御系９０に供給する。ステージ制御系９０では、例えばレチクルステージＲＳＴのＸ方向の位置と投影光学系ＰＬのＸ方向の位置との差分を求めることによって、投影光学系ＰＬを基準としたレチクルステージＲＳＴのＸ方向の位置を求めることができる。

なお、図４（Ａ）の光学系３１，３２の固定鏡ＭＸに対するＸ方向の位置を計測する際に、図５の投影光学系ＰＬの側面の固定鏡Ｍｒｘで反射されたレーザビームを参照ビームとして使用してもよい。そして、その参照ビームと固定鏡ＭＸで反射された計測ビームとの干渉光をそれぞれレシーバ６９ＸＡ，６９ＸＢで検出してもよい。これによって、レチクルステージＲＳＴのＸ方向の位置を、投影光学系ＰＬを基準として直接計測できる。

また、図４（Ａ）において、レチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの−Ｙ方向の端部には凹部２４ｇが形成され、この凹部２４ｇには、Ｙ軸の移動鏡としてのコーナミラーよりなるレトロリフレクタＭＹが設けられている。レチクルステージＲＳＴを、図２のレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面ＧＰに載置した状態で、図４（Ａ）に示すように、レトロリフレクタＭＹに対して−Ｙ方向に対向するようにＹ軸のレーザ干渉計６９Ｙが配置される。レーザ干渉計６９Ｙからの計測ビームＬＹは、Ｙ軸に平行にレトロリフレクタＭＹの反射面に投射され、その反射光がレーザ干渉計６９Ｙ内に戻る。この場合も、計測ビームＬＹの照射点のＺ方向の位置は、中立面ＣＴの位置（レチクル面）にほぼ一致している。レーザ干渉計６９Ｙは、その計測ビームＬＹと内部で生成される参照ビームとの干渉光を光電検出することによって、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）のＹ方向の位置ＹＲを、内部の参照面を基準として例えば０．１ｎｍ程度の分解能で常時計測し、計測結果を図１のステージ制御系９０に供給する。

また、図１に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒の上端部近傍の＋Ｙ方向の側面には、固定鏡Ｍｒｙが取付部材を介して設けられ、固定鏡Ｍｒｙに対向するように投影光学系ＰＬ用のＹ軸のレーザ干渉計６９ＹＲが配置されている。レーザ干渉計６９ＹＲからの計測ビームはレチクルベース１６に形成された貫通孔（光路）を介して、固定鏡Ｍｒｙに対して投射され、その反射光がレーザ干渉計６９ＹＲ内に戻る。レーザ干渉計６９ＹＲでは、内部で生成した参照ビームとその反射光との干渉光を内部の光電センサで受光する。そして、その光電センサの検出信号に基づいて、レーザ干渉計６９ＹＲは、投影光学系ＰＬのＹ方向の位置を、内部の参照面を基準として、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で常時計測する。そして、その計測結果をステージ制御系９０に供給する。ステージ制御系９０では、例えばレチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置と投影光学系ＰＬのＹ方向の位置との差分を求めることによって、投影光学系ＰＬを基準としたレチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置を求めることができる。

なお、図４（Ａ）のレチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置を計測する際に、図１の投影光学系ＰＬの側面の固定鏡Ｍｒｙで反射されたレーザビームを参照ビームとして使用し、その参照ビームとレトロリフレクタＭＹで反射された計測ビームとの干渉光をレーザ干渉計６９Ｙで検出してもよい。これによって、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の位置を、投影光学系ＰＬを基準として直接計測できる。

本例では、図４（Ａ）の前記４つの延設部２４Ｃ１，２４Ｃ２，２４Ｄ１，２４Ｄ２は、概略板状の形状を有し、各延設部には強度向上のための断面三角形状の補強部（リブ）が設けられている。レチクルステージ本体２２の底面には、延設部２４Ｃ１から延設部２４Ｄ１に至るＹ方向の全域に亘る第１の差動排気型の気体静圧軸受けが形成され、延設部２４Ｃ２から延設部２４Ｄ２に至るＹ方向の全域に亘る第２の差動排気型の気体静圧軸受けが形成されている。

即ち、レチクルステージ本体２２の底面の延設部２４Ｃ１から延設部２４Ｄ１に至る領域、及び延設部２４Ｃ２から延設部２４Ｄ２に至る領域に、それぞれ図５に示すように、差動排気型のエアーパッド３３Ａ及び３３Ｂが配置されている。エアーパッド３３Ａ及び３３Ｂからレチクルベース１６のガイド部１６ａの上面（ガイド面）ＧＰに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、その上面ＧＰの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持されている。

図２に戻り、前記枠状部材１８の上面には、概略環状の凹溝１８ｄ，１８ｅが二重に形成されている。このうちの内側の凹溝（給気溝）１８ｄには、その内部に複数の給気口（不図示）が形成され、外側の凹溝（排気溝）１８ｅには、複数の排気口（不図示）が形成されている。給気溝１８ｄの内部に形成された給気口は、不図示の給気管路及び給気管を介してパージガスを供給する不図示のガス供給装置に接続されている。また、排気溝１８ｅの内部に形成された排気口は、不図示の排気管路及び排気管を介して不図示の真空ポンプに接続されている。枠状部材１８の上面の給気溝１８ｄ及び排気溝１８ｅを含んで、実質的に、枠状部材１８の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して図１の照明系側プレート１４を浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。

また、枠状部材１８の底面にも、上面の給気溝１８ｄ及び排気溝１８ｅに対応するように概略環状の凹溝からなる給気溝及び排気溝（不図示）が形成され、これらの給気溝及び排気溝もそれぞれ不図示のパージガス用のガス供給装置及び真空ポンプに接続されている。その給気溝及び排気溝を含んで、実質的に、レチクルベース１６の上面に枠状部材１８を数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持する差動排気型の気体静圧軸受けが構成されている。これらの場合、給気溝１８ｄ等から排気溝１８ｅ等に向かう気体の流れが生じているため、それらのクリアランスを介して枠状部材１８の内部に外気が混入するのが効果的に阻止されている。

このように、図１の枠状部材１８と照明系側プレート１４との間のクリアランス、及びレチクルベース１６と枠状部材１８との間のクリアランスが前述のパージガスの流れによって気密化される。更に、投影光学系ＰＬの上端部とレチクルベース１６との間が前述のシール部材９８により覆われている。従って、枠状部材１８により囲まれた空間内は非常に気密度が高い空間となっている。以下、枠状部材１８により囲まれた空間を、便宜上、気密空間と呼ぶものとする。

本例の枠状部材１８によって囲まれたレチクルＲを含む気密空間内にも、露光光に対する透過率を高く維持するために、不図示のガス供給装置及び真空ポンプを介して露光光を透過する上述のパージガスが供給されている。そして、枠状部材１８の＋Ｙ方向側の側壁の端部には、図３に示すように、矩形開口１８ａが形成され、この矩形開口１８ａ内には窓ガラスｇ１が嵌め込まれている。更に、枠状部材１８の−Ｙ方向側の側壁の端部及び中央部には、矩形開口１８ｂ及び１８ｃが形成され、矩形開口１８ｂ及び１８ｃ内にはそれぞれ窓ガラスｇ２及びｇ３が嵌め込まれている。図４（Ａ）のレーザ干渉計の配置において、実際にはレーザ光源６９ＸＬ及びレシーバ６９ＸＡは、図３の矩形開口１８ａの外側に配置され、レシーバ６９ＸＢ及びレーザ干渉計６９Ｙはそれぞれ図３の矩形開口１８ｂ及び１８ｃの外側に配置されている。この場合、窓ガラスｇ１，ｇ２，ｇ３が設けられているため、枠状部材１８内の気密空間の気密性を損なうことなく、レーザ干渉計によってレチクルステージＲＳＴの位置を計測することができる。

次に、図２に示すように、レチクルステージ駆動系は、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軸の回りの回転方向）に微小駆動する一対の第１駆動機構３６，３８と、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動する第２駆動機構４０とを備えている。図１のステージ制御系９０が、上記のレーザ干渉計によって計測されるレチクルステージＲＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置ＸＲ，ＹＲ、及びＺ軸の回りの回転角θｚＲの情報と、主制御装置７０からの制御情報とに基づいて、それらの第１及び第２駆動機構の動作を制御する。前者の第１駆動機構３６，３８は、枠状部材１８の内部に、Ｙ方向に沿って互いに平行に架設され、後者の第２駆動機構４０は、枠状部材１８の内部に架設された第１駆動機構３８の＋Ｘ方向側に、Ｙ方向に沿って架設されている。

前記一方の第１駆動機構３６は、図３の分解斜視図に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと、これらの固定子ユニット１３６Ａ，１３６ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５２とを備えている。この場合、一対の固定部材１５２により、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５２のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。

前記固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、図３及び図１のレチクルステージ本体２２付近の断面図である図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、Ｙ方向に所定間隔で複数のコイルが配設されている。
前記＋Ｘ方向側の第１駆動機構３８も上記一方の第１駆動機構３６と同様に構成されている。即ち、第１駆動機構３８は、Ｙ方向を長手方向とする上下一対のそれぞれコイルユニットが配置された固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂと、これらの固定子ユニット１３８Ａ，１３８ＢをＺ方向に所定間隔を維持した状態で両端部にて固定する一対の固定部材１５４とを備えている。一対の固定部材１５４のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、前述の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂと同様に構成されている（図５参照）。

また、上側の固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａと、下側の固定子ユニット１３６Ｂ，１３８Ｂとの間には、図５に示すように、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。この場合、固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂにそれぞれ対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニット（磁極ユニット）が配置された可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂが固定される。そして、固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂに対向して、レチクルステージＲＳＴの上面、下面には、一対のそれぞれ磁石ユニットが配置された可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂが固定されている。本例では、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂ及び２８Ａ，２８Ｂの磁石ユニットとして、それぞれＺ方向に磁界を発生する複数の永久磁石を所定ピッチで極性を反転しながらＹ方向に配置したユニットが使用されている。なお、その永久磁石の代わりに電磁石等も使用することができる。

可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの−Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに対して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｅ１，２４ｅ２内に配置されている。この場合、図５の固定子ユニット１３６Ａ，１３６Ｂは、上記中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。可動子ユニット２６Ａの上方の空間及び可動子ユニット２６Ｂの下方の空間にはそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。

また、図４（Ｂ）の多孔質セラミックスよりなるレチクルステージ本体２２の凹部２４ｅ１，２４ｅ２の両端部が高密度部２２ｅ１，２２ｅ２とされ、高密度部２２ｅ１，２２ｅ２にそれぞれ凹部４４が形成されている。これらの凹部４４に金属製のねじブッシュ４５が埋め込まれて例えば接着によって固定され、ボルト４６を可動子ユニット２６Ａを通してねじブッシュ４５のねじ孔に締め付けることによって、可動子ユニット２６Ａが凹部２４ｅ１に固定されている。図４（Ａ）に示すように、可動子ユニット２６Ａは４箇所でボルト４６によって凹部２４ｅ１に固定されている。従って、高密度部はさらに２箇所設けられている（図７参照）。また高密度部２２ｅ１，２２ｅ２の底面にもねじブッシュ（不図示）が埋め込まれ、可動子ユニット２６Ｂは４箇所でボルトによって凹部２４ｅ２に固定されている。なお、ねじブッシュの代わりに例えばヘリサートを用いてもよい。

同様に、前記一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂのそれぞれは、図４（Ｂ）に示すように、前述のレチクルステージ本体２２の板状部２４Ａの段付き開口２２ａの＋Ｘ方向側に、レチクルステージ本体２２の中立面ＣＴに関して対称に上下面側にそれぞれ形成された凹部２４ｆ１，２４ｆ２内に配置されている。また、図５の第１固定子ユニット１３８Ａ，１３８Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な位置に位置している。一対の可動子ユニット２８Ａ，２８Ｂの構成は、可動子ユニット２６Ａ，２６Ｂと同様であり、可動子ユニット２８Ａの上方の空間及び可動子ユニット２８Ｂの下方の空間にもそれぞれＹ方向に沿って交番磁界が形成されている。

また、図４（Ｂ）のレチクルステージ本体２２の凹部２４ｆ１，２４ｆ２の両端部が高密度部２２ｆ１，２２ｆ２（実際にはさらに２箇所の高密度部がある）とされ、高密度部２２ｆ１，２２ｆ２にそれぞれ凹部４４が形成されている。これらの凹部４４に金属製のねじブッシュ４５が埋め込まれて固定され、底面側にもねじブッシュ（不図示）が埋め込まれている。そして、４箇所のボルト４６等を可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂを通してねじブッシュ４５等のねじ孔に締め付けることによって、可動子ユニット２８Ａ及び２８Ｂが凹部２４ｆ１及び２４ｆ２に固定されている。

図７はレチクルステージ本体２２を示し、この図７において、レチクルステージ本体２２の一方の凹部２４ｅ１，２４ｅ２は抜き部となっており、その中に３箇所のリブ２２ｇ１，２２ｇ２，２２ｇ３が架設されている。そして、両側のリブ２２ｇ１及び２２ｇ３の両端部にそれぞれ凹部４４を有する高密度部２２ｅ１，２２ｅ２及び２２ｅ３，２２ｅ４が設けられている。これと対称にレチクルステージ本体２２の他方の凹部２４ｆ１，２４ｆ２も抜き部となっており、その中に３箇所のリブ２２ｈ１，２２ｈ２，２２ｈ３が架設され、両側のリブ２２ｈ１及び２２ｈ３の両端部にそれぞれ凹部４４を有する高密度部２２ｆ１，２２ｆ２及び２２ｆ３，２２ｆ４が設けられている。この場合、高密度部２２ｅ１〜２２ｅ４及び２２ｆ１〜２２ｆ４の密度は例えば３〜４ｇ／ｃｍ³ で、レチクルステージ本体２２の他の部分（低密度部）の密度はその高密度部の１／１０程度とされている。この構成によって、ねじブッシュ４５が埋め込まれる凹部４４を有する高密度部２２ｅ１〜２２ｅ４及び２２ｆ１〜２２ｆ４（局所的に他の部分よりも高い強度が必要とされる部分）では十分な強度を得ることができる。また、リブ２２ｇ１〜２２ｇ３及び２２ｆ１〜２２ｆ３は、低密度部材であるため、曲げ剛性及び座屈強度を増すためにその肉厚を厚くしても、重量はあまり増加しない。従って、レチクルステージ本体２２全体として軽量化を図ることができる。

なお、図５に示すように、レチクルステージ本体２２の中央部の底面は、レチクルベース１６のガイド部１６ａと気体軸受けを構成するように圧縮気体層を挟んで対向配置される。従って、より高い平面度が得られるように、レチクルステージ本体２２の中央部の底面を含む部分を高密度部としてもよい。同様に、レチクルベース１６のガイド部１６ａを含む部分を高密度部として、その他の部分を低密度部として、レチクルベース１６を密度分布が一様でない材料から形成してもよい。

本例では、図５に示すように、上述の上側の固定子ユニット１３６Ａ及び１３８Ａと、レチクルステージ本体２２側に対向して配置された可動子ユニット２６Ａ及び２８Ａとから、それぞれ第１のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び第２のＹ軸リニアモータ７８Ａが構成されている。そして、下側の固定子ユニット１３６Ｂ及び１３８Ｂと、レチクルステージ本体２２側の対応する可動子ユニット２６Ｂ及び２８Ｂとから、それぞれ第３のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ｂが構成されている。つまり、それぞれ１軸の駆動装置としての第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂから上記の第１駆動機構３６及び３８が構成されている。

この場合、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂでは、それぞれ固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ（固定子）に対して相対的に可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂ（可動子）をＹ方向に駆動する推力を発生する。実際にはその推力の反作用によって固定子も可動子とは反対方向に僅かに移動する。そのため、本明細書では、相対的な移動量が多い方の部材を可動子又は可動子ユニットと呼び、相対的な移動量が少ない方の部材を固定子又は固定子ユニットと呼んでいる。

上述の通り、第１、第２、第３、及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８Ｂの固定子ユニット１３６Ａ，１３８Ａ，１３６Ｂ，１３８Ｂ（固定子）はそれぞれ図２の枠状部材１８に連結されている。また、可動子ユニット２６Ａ，２８Ａ，２６Ｂ，２８Ｂはそれぞれ図２の可動ステージとしてのレチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）に固定されている。また、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａは、レチクルＲを挟むようにほぼ対称にＸ方向に離れて配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、第３及び第４のＹ軸リニアモータ７６Ｂ及び７８Ｂは、第１及び第２のＹ軸リニアモータ７６Ａ及び７８Ａに対向するように配置されて、それぞれ枠状部材１８に対して相対的にレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。

また、本例では図２の第１駆動機構３６，３８が内側に固定された枠状部材１８は、底面側のレチクルベース１６及び上面側の照明系側プレート１４との間で気体軸受けを介して非接触に支持されている。そのため、Ｙ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢによってレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する際に、反力を相殺するように枠状部材１８が逆方向に僅かに移動する。これによってレチクルステージＲＳＴを駆動する際の振動の発生が抑制される。但し、レチクルステージＲＳＴの質量に対して枠状部材１８の質量はかなり大きいため、枠状部材１８の移動量は僅かである。

本例では、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）をＹ方向に等速駆動するような場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂと、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂとが同期してほぼ等しい推力で枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴをＹ方向に駆動する。また、レチクルステージＲＳＴの回転角θｚ（ヨーイング）を補正する必要のある場合には、第１及び第３のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７６Ｂが発生する推力と、第２及び第４のＹ軸リニアモータ７８Ａ，７８Ｂが発生する推力との大きさの比が制御される。

次に、第２駆動機構４０は、図３に示すように、Ｙ方向を長手方向とする一対の固定子としての固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂと、これらの固定子ユニット１４０Ａ，１４０ＢをＹ方向（長手方向）の一端部と他端部とで保持する一対の固定部材１５６とを備えている。この場合、一対の固定部材１５６により、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、Ｚ方向（上下方向）に所定間隔をあけて相互に対向してかつＸＹ平面にそれぞれ平行に保持されている。一対の固定部材１５６のそれぞれは、前述の枠状部材１８の内壁面に固定されている。

固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、図５からも分かるように、断面矩形（長方形）の非磁性材料から成るフレームを有し、その内部には、コイルが配置されている。固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂの間には、図５に示すように、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方向の端部に固定された可動子としての断面矩形（長方形）の板状のＺ方向に磁界を発生する永久磁石３０が配置されている。永久磁石３０に代えて、磁性体部材とその上下面にそれぞれ固定された一対の平板状の永久磁石とから成る磁石ユニットを用いても良い。

この場合、永久磁石３０及び固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂは、中立面ＣＴを基準としてほぼ対称な形状及び配置となっている（図４（Ｂ）及び図５参照）。従って、永久磁石３０によって形成されるＺ方向の磁界と固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂをそれぞれ構成するコイルをＹ方向に流れる電流との間の電磁相互作用により、そのコイルにＸ方向の電磁力（ローレンツ力）が発生し、この電磁力の反力が永久磁石３０（レチクルステージＲＳＴ）をＸ方向に駆動する推力となる。また、この場合にも、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の反力を相殺するように、逆方向に枠状部材１８が僅かに移動する。従って、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に駆動する際の振動の発生も抑制されている。

上述のように、固定子ユニット１４０Ａ，１４０Ｂと永久磁石３０とにより、レチクルステージＲＳＴをＸ方向に微小駆動可能なムービングマグネット型のＸ軸ボイスコイルモータ７９が構成されている。この駆動装置としてのＸ軸ボイスコイルモータ７９によって、第２駆動機構４０が構成されている。
したがって、図２の本例のレチクルステージＲＳＴは、枠状部材１８に対してガイドレス方式でＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の３自由度で相対的に変位できるように支持されるようになっている。そして、枠状部材１８に対してレチクルステージＲＳＴを相対的に駆動するために、Ｙ方向に推力を発生する４軸のＹ軸リニアモータ７６Ａ，７８Ａ，７６Ｂ，７８ＢとＸ方向に推力を発生する１軸のＸ軸ボイスコイルモータ７９とからなる５軸の駆動装置が設けられる。

本例では、更に、前述の枠状部材１８の＋Ｘ方向の側面及び＋Ｙ方向の側面には、図３に示すように、Ｚ方向の磁界を形成する磁石ユニットを含む可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃが設けられている。これらの可動子６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃに対応してレチクルベース１６には、支持台６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃを介して、Ｙ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ａ，６２Ｂ及びＸ方向に電流を流すコイルを含む固定子６２Ｃが設けられている。従って、固定子６２Ａ，６２Ｂ内のコイルにＹ方向の電流が供給されることにより、可動子６０Ａ，６０ＢにはＸ方向への駆動力（ローレンツ力の反力）が作用する。即ち、可動子６０Ａと固定子６２Ａとにより、及び可動子６０Ｂと固定子６２Ｂとにより、それぞれムービングマグネット型のボイスコイルモータから成るＸ方向駆動用のトリムモータが構成されている。また、固定子６２Ｃ内のコイルにＹ方向の電流が供給されることにより、可動子６０ＣにはＸ方向への駆動力（ローレンツ力の反力）が作用する。即ち、可動子６０Ｃと固定子６２Ｃ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成るＹ方向駆動用のトリムモータが構成されている。これら３つのトリムモータを用いることにより、レチクルベース１６に対して枠状部材１８をＸ方向、Ｙ方向、及びθｚ方向の３自由度方向に駆動することが可能である。

上述のようにレチクルステージＲＳＴをＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向に駆動する際には、その作用を相殺するように枠状部材１８が僅かに移動するため、枠状部材１８のＸＹ平面内の位置が次第にずれる恐れがある。そこで、可動子６０Ａ〜６０Ｃ及び固定子６２Ａ〜６２Ｃよりなるトリムモータを用いて、例えば定期的に枠状部材１８の位置を中央に戻すことで、枠状部材１８の位置がレチクルベース１６から外れることが防止できる。

次に、本例の図４（Ａ）の第１及び第２光学系３１，３２を含むレーザ干渉計の構成例につき詳細に説明する。
図６は、図４（Ａ）のレチクルステージＲＳＴを図１のレチクルベース１６上に載置した状態を示す要部の平面図である。図６において、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）の−Ｘ方向の端部のＹ方向に離れた光学部材支持部２４Ｂ１及び２４Ｂ２上にそれぞれ光学系３１及び３２が固定されている。前者の第１光学系３１は、ハーフミラー面３１ａと、偏光ビームスプリッター面３１ｂと、１／４波長板が設けられた入射出面３１ｃと、全反射面３１ｄとを備える５角形のプリズム体である。後者の第２光学系３２は、全反射面３２ａと、偏光ビームスプリッター面３２ｂと、１／４波長板が設けられた入射出面３２ｃと、全反射面３２ｄとを備える５角形のプリズム体である。また、第１光学系３１に対して＋Ｙ方向に窓ガラスｇ１を隔ててレーザ光源６９ＸＬと第１レシーバ６９ＸＡとが配置され、第２光学系３２に対して−Ｙ方向に窓ガラスｇ２を隔てて第２レシーバ６９ＸＢが配置されている。更に、光学系３１及び３２に−Ｘ方向に対向するように、レチクルベース１６上にＹ軸に平行に固定鏡ＭＸが配置されている。

この構成において、レーザ光源６９ＸＬからＹ軸に平行に射出されたレーザビームＬＸ（上記のように所定周波数差を持ち偏光方向が直交する２つの成分よりなる）は、第１光学系３１のハーフミラー面３１ａにて反射光である第１レーザビームと透過光である第２レーザビームとに分割される。そして、前者の第１レーザビームは偏光ビームスプリッター面３１ｂに向かい、後者の第２レーザビームは第２光学系３２に向かう。その第１レーザビームのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター面３１ｂにて第１参照ビームＬＸ２として第１レシーバ６９ＸＡ側に反射される。また、その第１レーザビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター面３１ｂを第１計測ビームＬＸ１として透過した後、入射出面３１ｃ（１／４波長板）を経てＸ軸に平行に固定鏡ＭＸの反射面に入射する。そこで反射された第１計測ビームＬＸ１は、入射出面３１ｃ、偏光ビームスプリッター面３１ｂ、全反射面３１ｄ、及び入射出面３１ｃを経て再びＸ軸に平行に固定鏡ＭＸの反射面に入射する。そこで再び反射された第１計測ビームＬＸ１は、入射出面３１ｃ及び全反射面３１ｄを経てＰ偏光となって偏光ビームスプリッター面３１ｂを透過する。そして、その後、上記の第１参照ビームＬＸ２と同軸に合成されてレシーバ６９ＸＡに入射する。この際に、第１光学系３１の射出面又はレシーバ６９ＸＡの入射面等に１／４波長板を設置しておくことによって、レシーバ６９ＸＡでは第１計測ビームＬＸ１と第１参照ビームＬＸ２との干渉光（ビート光）を検出できる。従って、その光電変換信号から上述のようにダブルパス干渉方式で、固定鏡ＭＸに対する第１光学系３１（偏光ビームスプリッター面３１ｂ）のＸ方向の位置（変位）を例えば分解能０．１ｎｍ程度で計測できる。

一方、上記の第２レーザビームは、第２光学系３２の全反射面３２ａで−Ｘ方向に反射される。その第２レーザビームのＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッター面３２ｂにて第２参照ビームＬＸ４として第２レシーバ６９ＸＢ側に反射される。また、その第２レーザビームのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッター面３２ｂを第２計測ビームＬＸ３として透過した後、入射出面３２ｃ（１／４波長板）を経てＸ軸に平行に固定鏡ＭＸの反射面に入射する。そこで反射された第２計測ビームＬＸ３は、入射出面３２ｃ、偏光ビームスプリッター面３２ｂ、全反射面３２ｄ、及び入射出面３２ｃを経て再びＸ軸に平行に固定鏡ＭＸの反射面に入射する。そこで再び反射された第２計測ビームＬＸ３は、入射出面３２ｃ及び全反射面３２ｄを経てＰ偏光となって偏光ビームスプリッター面３２ｂを透過した後、上記の第２参照ビームＬＸ４と同軸に合成されてレシーバ６９ＸＢに入射する。この際に、第２光学系３２の射出面又はレシーバ６９ＸＢの入射面等に１／４波長板を設置しておくことによって、レシーバ６９ＸＢでは第２計測ビームＬＸ３と第２参照ビームＬＸ４との干渉光（ビート光）を検出できる。従って、その光電変換信号から上述のようにダブルパス干渉方式で、固定鏡ＭＸに対する第２光学系３２（偏光ビームスプリッター面３２ｂ）のＸ方向の位置（変位）を例えば分解能０．１ｎｍ程度で計測できる。これによってレーザ干渉計方式で、レチクルステージＲＳＴ（レチクルステージ本体２２）のＹ方向に離れた２箇所の位置で、レチクルベース１６に対するＸ方向の位置（変位）を高精度に計測することができる。

図１に戻り、前記投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで反射屈折系よりなる投影倍率が１／４又は１／５等の縮小系が用いられている。走査露光中には、露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡＲ内のパターンの投影光学系ＰＬを介した縮小像は、投影光学系ＰＬの物体面上に配置されてレジストの塗布されたウエハＷ（基板）の一つのショット領域上の細長い露光領域ＩＡ上に転写される。

投影光学系ＰＬは、鏡筒部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して、不図示の保持部材によって保持されている。また、投影光学系ＰＬの鏡筒内には、不図示の気体供給機構を介して露光光ＩＬを透過するパージガスがフロー方式で供給されている。また、投影光学系ＰＬは反射屈折系であり、その鏡筒の＋Ｙ方向に突き出た部分の内部にレンズ枠５１を介して、光軸ＡＸ側から来た露光光ＩＬを光軸ＡＸ側に反射する凹面鏡５０（ミラー）が保持されている。多孔質セラミックスよりなる凹面鏡５０は、反射面５０ｃを含む高密度部５０ａ（局所的に他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分）の密度が例えば３〜４ｇ／ｃｍ³ 程度、それ以外の低密度部５０ｂの密度がその１／１０である。従って、凹面鏡５０を軽量化できるとともに、反射面５０ｃの平面度を高くできる。

なお、図１の投影露光装置１０の照明光学系ユニットＩＯＰ内には、光路折り曲げ用の平面鏡等の複数のミラーが備えられている。そこで、これらのミラーについても、反射面を含む部分の密度を高く、それ以外の部分の密度を低くして、密度分布が一様でない材料から形成してもよい。これによって、反射面の平面度を高く維持して、露光装置を全体として軽量化できる。

次に、ウエハステージ系はウエハステージＷＳＴ、ウエハベースＢＳ、ウエハステージＷＳＴの駆動機構（不図示）、及びウエハステージＷＳＴの位置計測機構を含んで構成されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハ室８０内に配置されている。このウエハ室８０は、天井部の略中央部に投影光学系ＰＬの下端部を通すための円形開口７１ａが形成された隔壁７１で覆われている。この隔壁７１は、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料で形成されている。また、隔壁７１の天井壁の開口７１ａの周囲と投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧとの間は、フレキシブルベローズ９７により隙間なく密閉されている。このようにして、ウエハ室８０の内部が外部と隔離されている。

ウエハ室８０内には、定盤よりなるウエハベースＢＳ（ガイド部）が、複数の防振ユニット８６を介してほぼ水平に支持されている。ウエハステージＷＳＴ（可動部）は、ウエハホルダ２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、気体静圧軸受けを介してウエハベースＢＳ上に載置されている。ウエハステージＷＳＴは、例えばリニアモータ等を含む不図示のウエハ駆動系によってウエハベースＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に駆動される。ウエハ室８０の隔壁７１には、図１に示すように、給気管４１の一端と、排気管４３の一端とがそれぞれ接続されている。給気管４１の他端は、不図示のパージガスの供給装置に接続され、排気管４３の他端は、外部のガス回収装置に接続されている。そして、前述と同様にして、ウエハ室８０内にパージガスが常時フロー方式で供給されている。

ウエハ室８０の隔壁７１の−Ｙ方向側の側壁には光透過窓８５が設けられている。これと同様に、図示は省略されているが、隔壁７１の＋Ｘ方向側の側壁にも光透過窓が設けられている。また、ウエハホルダ２５の−Ｙ方向側の端部には、Ｙ軸の移動鏡としての平面鏡よりなる反射面５６Ｙが形成されている。同様に、図示は省略されているが、ウエハホルダ２５の＋Ｘ方向側の端部には、Ｘ軸の移動鏡としての平面鏡から成る反射面５６Ｘ（図８参照）が形成されている。そして、ウエハ室８０の外部のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計（不図示）からの測長ビームＬＷＹ等が、それぞれ光透過窓８５及び不図示の透過窓を介してＹ軸の反射面５６Ｙ及び不図示のＸ軸の反射面に照射されている。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ例えば内部の参照鏡を基準として対応する反射面の位置及び回転角、即ちウエハＷのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角を計測する。Ｙ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計の計測値は、ステージ制御系９０及び主制御装置７０に供給され、ステージ制御系９０は、その計測値及び主制御装置７０からの制御情報に基づいて、不図示の駆動系を介してウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。

図１において、ウエハステージＷＳＴに装着されたウエハホルダ２５は、密度分布が一様でない多孔質セラミックスより形成されている。ウエハホルダ２５の反射面５６Ｙ及び５６Ｘ（図８参照）を含む高密度部２５ａ（局所的に他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分）の密度は例えば３〜４ｇ／ｃｍ³ 程度であり、それ以外の低密度部２５ｂの密度は例えばその１／１０程度である。実際には、ウエハホルダ２５のうちで、ウエハＷが載置される部分は剛性及び強度を高めるために、密度を高めることが望ましい。

そのようなウエハホルダ２５を製造する場合には、一例として図８に示すように、反射面５６Ｘ及び５６Ｙが形成される枠部２５Ｆａ及び２５Ｆｂ、これらに対向する枠部２５Ｆｃ及び２５Ｆｄ、ウエハＷが載置されるほぼ円形の平板部２５Ｆｅ、並びにこれらを連結する複数のリブ２５Ｆｆよりなるフレーム枠部２５Ｆを、高密度の多孔質セラミックスから形成する。そして、フレーム枠部２５Ｆのリブ２５Ｆｆの間の空間ＳＰにそれぞれ低密度の多孔質セラミックスを充填し、その上下に高密度の多孔質セラミックスよりなる薄い平板で蓋をした後、全体を焼き固めればよい。これによって、必要な剛性、強度、及び平面度を得た上で、ウエハホルダ２５を全体として軽量化できる。

また、図１において、ウエハステージＷＳＴの底面とウエハベースＢＳの上面とは気体軸受けの圧縮気体を挟んで対向配置されている。そこで、ウエハステージＷＳＴのフレーム及びウエハベースＢＳをそれぞれ密度分布が一様でない材料（例えば焼結金属等）から形成し、ウエハステージＷＳＴの底面を含む部分を高密度部ＷＳＴａ、それ以外の部分を低密度部ＷＳＴｂとして、ウエハベースＢＳの上面を含む部分を高密度部ＢＳａ、それ以外の部分を低密度部ＢＳｂとしてもよい。これによって、ウエハステージＷＳＴ及びウエハベースＢＳを全体として軽量化した上で、気体軸受けを構成する部分では高い平面度を得ることができる。
なお、本実施の形態に限定されることなく、ウエハステージ系の構成部材においても、図７のレチクルステージ本体２２と同様に、ねじブッシュ等が設置される部分を高密度部としてその他の部分を低密度部としてもよい。

次に、上述のようにして構成された図１の投影露光装置１０による基本的な露光動作の流れについて簡単に説明する。
先ず、主制御装置７０の管理の下、不図示のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロード、ウエハロードが行なわれる。その後、レチクルアライメント系、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板、オフアクシス・アライメント検出系（いずれも図示省略）等を用いて、レチクルアライメント及びウエハアライメントが実行される。次に、先ず、ウエハＷの位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）の露光のための走査開始位置となるように、ウエハステージＷＳＴが移動される。同時に、レチクルＲの位置が走査開始位置となるように、レチクルステージＲＳＴが移動される。そして、主制御装置７０からの指示により、ステージ制御系９０がレチクル側のレーザ干渉計６９Ｙ，６９ＹＲ等によって計測されたレチクルＲの位置情報、及びウエハ側のＹ軸レーザ干渉計５７Ｙ及びＸ軸レーザ干渉計によって計測されたウエハＷの位置情報に基づき、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ方向（走査方向）に同期移動させて、露光光ＩＬを照射することにより、ファースト・ショットへの走査露光が行なわれる。続いて、ウエハステージＷＳＴが非走査方向（Ｘ方向）又はＹ方向に１ショット領域分だけステップ移動した後、次のショット領域に対する走査露光が行なわれる。このようにして、ショット間のステップ移動と走査露光とが順次繰り返されて、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。

本例によれば、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴが軽量化できる。そのため、走査露光時にレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴをより高速に移動することが可能になり、露光工程のスループットが向上する。また、凹面鏡５０の軽量化等も実施され、投影露光装置全体としての軽量化が図られているため、投影露光装置の運搬、設置、組立等が容易になる。

本実施形態の作用効果は以下の通りである。
（１）本実施形態のレチクルステージ系１２（レチクル用のステージ装置）によれば、レチクルＲが載置された状態でレチクルベース１６上で駆動されるレチクルステージＲＳＴは、図７に示すように、ねじブッシュ４５が装着される部分が高密度部２２ｅ１〜２２ｅ４及び２２ｆ１〜２２ｆ４とされた、密度分布が一様でない材料から形成されたレチクルステージ本体２２を備えている。従って、強度又は剛性の特性を殆ど低下させることなく、一層の軽量化を達成することが可能である。

（２）更に、レチクルステージ系１２は、レチクルステージＲＳＴの移動を案内するためのレチクルベース１６及びこの支持機構（不図示）よりなる案内機構を備える。そして、この案内機構内のレチクルベース１６は、図５に示すように、ガイド部１６ａを含む部分を高密度部とした密度分布が一様でない材料から形成することができる。これによって、案内機構の強度を殆ど低下させることなく、レチクルステージ系１２の一層の軽量化を図ることができる。
（３）また、本実施形態のウエハステージ系（ウエハ用のステージ装置）によれば、ウエハＷが載置された状態でウエハベースＢＳ上で駆動されるウエハステージＷＳＴは、図１に示すように、反射面５６Ｙが形成された部分が高密度部２５ａとされた、密度分布が一様でない材料から形成されたウエハホルダ２５を備えている。従って、反射面の平面度の特性を殆ど低下させることなく、一層の軽量化を達成することが可能である。

（４）更に、ウエハステージ系は、ウエハステージＷＳＴの移動を案内するためのウエハベースＢＳ及び防振ユニット８６を含む案内機構を備える。そして、この案内機構内のウエハベースＢＳは、上面（ガイド面）を含む部分が高密度部ＢＳａとされた密度分布が一様でない材料から形成することができる。これによって、案内機構の強度を殆ど低下させることなく、ウエハステージ系の一層の軽量化を図ることができる。
（５）また、本実施形態の投影露光装置１０は、露光光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介してウエハＷを露光する露光装置であって、レチクルＲ及びウエハＷをそれぞれ駆動するために本実施形態のレチクルステージ系１２及びウエハステージ系を用いている。従って、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴが軽量化できるため、走査露光時にレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴをより高速に移動することが可能になり、露光工程のスループットが向上する。

なお、上記の実施形態において、レチクルステージ系１２及びウエハステージ系の一方を、密度分布が一様でない材料から形成された部材を含まない通常のステージ系としてもよい。
（６）また、本実施形態の投影露光装置１０は、照明光学系ＩＯＰを介して露光光ＩＬをレチクルＲのパターンに照射し、投影光学系ＰＬを介してそのパターンの像をウエハＷに露光する露光装置であって、投影光学系ＰＬは凹面鏡５０（反射部材、ミラー）を有し、凹面鏡５０は、反射面５０ｃを含む高密度部５０ａの密度がその他の部分の密度よりも高くなっている。従って、反射面の平面度を殆ど低下させることなく、ひいては、投影光学系ＰＬの結像性能を殆ど低下させることなく、露光装置の一層の軽量化を達成することが可能である。

なお、投影光学系ＰＬの代わりに、又は投影光学系ＰＬとともに、照明光学系ＩＯＰ内のミラーを、反射面を含む部分の密度がその他の部分の密度よりも高くなるように形成してもよい。この場合には、照明特性を殆ど低下させることなく、露光装置の一層の軽量化を達成することが可能である。
このように露光装置全体としての軽量化が図られているため、露光装置（投影露光装置１０）の運搬、設置、組立等が容易になる。
なお、上記の実施形態の投影露光装置１０において、照明光学系ＩＯＰ又は投影光学系ＰＬ内のミラーを、反射面を含む部分の密度がその他の部分の密度よりも高くなるように形成した場合には、レチクルステージ系１２及びウエハステージ系を、密度分布が一様でない材料から形成された部材を含まない通常のステージ系としてもよい。この場合にも、露光装置全体としての軽量化の効果は得られる。

なお、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等のマイクロデバイスを製造する場合、マイクロデバイスは、図９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投影露光装置１０（露光装置）によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、並びに検査ステップ２０６等を経て製造される。

言い換えると、このマイクロデバイスの製造方法は、デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、上記の実施形態の投影露光装置１０（露光装置）を用いている。この際に、剛性、強度、又は平面度等の特性を殆ど低下させることなく、ステージ系又は露光装置が軽量化されているため、マイクロデバイスを高精度に、高いスループットで量産することができる。

なお、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置のステージ系や半導体検査装置等のステージ系にも同様に適用することができる。これらの場合の投影光学系の倍率は等倍でもよく、拡大倍率でもよい。更に本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式等の露光装置のステージ系にも適用することができる。
また、例えば国際公開第９９／４９５０４号パンフレットなどに開示されるように、解像度及び焦点深度を向上させるために、露光中に投影光学系と基板との間に露光光を透過する液体を供給する液浸型露光装置にも本発明を適用することができる。液浸露光に必要な構造は、例えば液体供給部、ノズル部、及び液体回収部を含んで構成される。その液浸露光に必要な機構は、上記の機構の他に、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許公開第２００６／０２３１２０６号）、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２８０７９１号）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号）などに記載されているものを用いることができる。液浸露光装置の液浸機構及びその付属機器について、指定国または選択国の法令が許す範囲において上記の米国特許又は米国特許公開などの開示を援用して本文の記載の一部とする。

これらの場合、ウエハステージ系やレチクルステージ系にリニアモータを用いる場合は、エアーベアリングを用いたエアー浮上型、又は磁気浮上型等の何れの方式で可動ステージを保持してもよい。そして、可動ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。更に、ウエハステージ、又はレチクルステージのステップ移動時や走査露光時等の加減速時に発生する反力は、それぞれ例えば米国特許(USP) 第5,528,118 号、又は米国特許(USP) 第6,020,710 号（特開平８−３３０２２号公報）に開示されているように、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。

なお、上記の実施形態の露光装置の用途としては、半導体素子製造用の露光装置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）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ（Microelectromechanical Systems：微小電気機械システム）、又は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、各種デバイスのレチクルパターンが形成されたレチクル（フォトマスク等）をフォトリソグラ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。

以上のように、上記の実施形態の露光装置（投影露光装置１０）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

本願明細書に掲げた種々の米国特許及び米国特許出願公開については、特に援用表示をしたもの以外についても、指定国または選択国の法令が許す範囲においてそれらの開示を援用して本文の一部とする。
また、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２００６年７月１４日付け提出の日本国特願２００６−１９４８９０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。

Claims (14)

1. 物体が載置される可動部を駆動するステージ装置であって、
   前記可動部が、密度分布が一様でない材料から形成された所定部材を備えたステージ装置。
2. 前記可動部の可動を案内するガイド機構を更に備え、
   前記ガイド機構が、密度分布が一様でない材料から形成された所定部材を備えた請求項１に記載のステージ装置。
3. 前記所定部材は、局所的に他の部分よりも高い強度が必要とされる部分を含み、
   前記高い強度が必要とされる部分の密度が他の部分の密度よりも高い請求項１又は２に記載のステージ装置。
4. 前記所定部材の他の部分よりも高い強度が必要とされる部分は、ねじ止め用のブッシュ又はヘリサートが設けられた部分である請求項３に記載のステージ装置。
5. 前記所定部材は、局所的に他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分を含み、
   前記高い平面度が必要とされる部分の密度が他の部分の密度よりも高い請求項１又は２に記載のステージ装置。
6. 前記所定部材の他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分は、位置計測用の計測光を反射する反射面が形成される部分である請求項５に記載のステージ装置。
7. 前記所定部材の他の部分よりも高い平面度が必要とされる部分は、気体軸受けを形成するように気体を挟んで対向配置される部分の少なくとも一部である請求項５に記載のステージ装置。
8. 前記所定部材は、多孔質セラミックス又は焼結金属から形成される請求項１から７のいずれか一項に記載のステージ装置。
9. 前記所定部材の最も密度が高い部分の密度に対して最も密度が低い部分の密度はほぼ１／１０である請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置。
10. 前記所定部材は、高密度のフレームの隙間に低密度の材料を充填した後、焼き固めて形成される請求項１から９のいずれか一項に記載のステージ装置。
11. 前記密度分布が一様でない材料は、密度が連続的に変化する材料である請求項１又は２に記載のステージ装置。
12. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光装置であって、
    前記パターンが形成されたマスク及び前記基板の少なくとも一方を駆動するために、請求項１から１１のいずれか一項に記載のステージ装置を用いる露光装置。
13. 照明光学系を介して露光光をパターンに照射し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板に露光する露光装置であって、
    前記照明光学系又は前記投影光学系のいずれか一方は、反射部材を有し、
    前記反射部材は、反射面が形成された部分の密度が他の部分の密度よりも高い露光装置。
14. デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、請求項１２又は１３に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。

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