JPWO2010131490A1 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

フレームキャスタ（３８）の−Ｙ側脚部及び＋Ｙ側脚部にそれぞれロープ（１５５）の一端を繋ぎ、各ロープ（１５５）の他端を、それぞれ装置本体とは切り離されているフレーム（１５１）の上部に固定されている複数の滑車（１５３）を介して−Ｚ方向に垂らし、各他端に軽減させる重量の１／２に対応する重さの錘（１５７）を繋ぐ。この場合には、防振台（１３０）の作用により装置本体が上下又は左右方向（滑車の法線方向）に揺れても、滑車（１５３）の回転によって錘（１５７）の位置が上下に移動するだけであり、装置重量の低減量は変化しない。また、コイルばねを用いていないため、装置本体（１１０）や防振台（１３０）との共振も起こらず、防振台（１３０）の減衰特性を向上させることもできる。そこで、高コスト化を招くことなく、露光装置の大型化を図ることが可能となる。

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、エネルギビームにより物体を露光して該物体上にパターンを形成する露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。

この種の露光装置では、照明光をパターンが形成されたマスク（又はレチクル）に照射し、感応剤（レジスト）が塗布された基板（ガラスプレート、ウエハ等）上に、投影光学系を介してパターンを投影することによって、パターンが基板上の複数のショット領域にそれぞれ転写される。そして、基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成することによって、上記の電子デバイスが製造される。そのため、基板上に既に形成されているパターンにマスクのパターンを精度良く重ね合わせて形成する必要がある。露光装置の振動等も重ね合わせ精度低下の一要因である。このため、床などの外部からの振動が装置へ伝達するのを抑えるために、複数個の防振台の上に、露光装置本体を設置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、防振台とは、装置外部（床など）から装置本体への振動の伝達を抑える役目を有するものを言い、除振台とも呼ばれている。防振台には、主にパッシブ型とアクティブ型の２種類がある。

しかるに、露光装置は時代とともに大型化しており、露光装置の大型化に伴って防振台が同様に大型化し、コストの上昇を招いている。また、防振台にかかる負荷を軽減するために防振台としてコイルばねを増やして装置本体を支持する構造の防振台も知られている。しかし、防振台としての剛性が高くなり過ぎると、却って防振効果が低くなる。

また、例えば特許文献１に記載の露光装置などは、複数の結像光学系を備えている。複数の結像光学系のうちの一部が他の結合光学系に対して相対的に並進や回転変位すると、それらの位置関係の補正が困難になることから、複数の結像光学系は１つの定盤（光学定盤と呼ばれる）に固定（保持）されているのが一般的である。光学定盤は、その局所的な変形を抑制するため、通常、露光装置本体上で、１つの平面を形成する複数箇所、例えば３箇所の支持点（滑節支持部）で支持されている。

しかるに、複数の結像光学系が取り付けられた光学定盤は重量が重い上剛性が低いため、実際には、露光装置本体が変形すると、光学定盤及び複数の結像光学系の自重に起因する摩擦力により、３箇所の滑節支持部の自由な回転が妨げられ、結果的に光学定盤が局所的に変形して複数の結像光学系同士に相対的な変位（主に相対的な角度変位）が発生し、光学性能を悪化させる場合があった。そのため、自重の一部をキャンセルして滑節支持部での摩擦力による抵抗を小さくするために圧縮コイルばねを支持点近くに配置して装置本体から光学定盤を補助的に支持する方法などが採られていた。

しかし、圧縮コイルばねのばね定数は比較的大きいので、装置変形により支持力が変化したり、固有振動数を持つため振動を励起したりして装置性能を悪化させる恐れがあった。

国際公開第２００８／１２９７６２号

本発明の第１の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して該物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体の露光を行う露光装置本体と；前記露光装置本体の少なくとも一部を含む被支持部に一部が接続され、重量物の自重を利用して前記被支持部を上方に持ち上げる力を発生し、前記被支持部を下方から支持する支持部に作用する重量を軽減する重量軽減装置と；を備える露光装置が、提供される。

これによれば、簡単な構成で、露光装置本体の少なくとも一部を含む被支持部を支持する支持部に作用する重量を軽減することができる。このため、例えば、露光装置本体を大型化しても、それに伴って防振台を大型化したり、防振台としての剛性を必要以上に高くしたりする必要がない。従って、高コスト化を招くことなく、露光装置本体の大型化を図ることができる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。

ここで、物体としてフラットパネルディスプレイ用の基板を用いることにより、デバイスとしてフラットパネルディスプレイを製造する製造方法が提供される。フラットパネルディスプレイ用の基板は、ガラス基板などの他、フィルム状の部材なども含む。

第１の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 露光装置本体とロープの繋ぎ部分を拡大した図である。 第２の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 第２の実施形態の変形例１を説明するための図である。 第２の実施形態の変形例２を説明するための図である。 第３の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 第４の実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 第４の実施形態で用いられる２段てこの作用原理を説明するための図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１及び図２を用いて説明する。図１には、第１の実施形態の液晶露光装置（以下、適宜、露光装置と略称する）１００の概略構成が示されている。

露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

露光装置１００は、露光装置本体（以下、適宜、装置本体と略称する）１１０、該露光装置本体１１０が載置される複数（例えば４つ）の防振台１３０、及び複数（ここでは一対（２つ））の重量軽減装置１５０などを備えている。

装置本体１１０は、照明系ＩＯＰ、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、複数の投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、基板Ｐを保持する基板ステージＰＳＴ、該基板ステージＰＳＴを駆動するステージ駆動系２４、及びマスクステージＭＳＴ、投影ユニットＰＵ及び基板ステージＰＳＴ等が搭載されたボディなどを備えている。装置本体１１０の構成各部は、主制御装置（図示省略）によって統括制御される。

本明細書では、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系ＰＬに対してそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、図示しない水銀ランプから射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどの光学要素を介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。

マスクステージＭＳＴは、照明系ＩＯＰの−Ｚ側に配置されている。マスクステージＭＳＴには、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたマスクＭが、例えば真空吸着により固定される。

マスクステージＭＳＴは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系（不図示）によって、一対のマスクステージガイド３５の上で、走査方向（Ｘ軸方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に微少駆動される。

投影ユニットＰＵは、複数の投影光学系ＰＬ、及び該複数の投影光学系ＰＬが固定（保持）されている光学定盤４２（図４参照）を含み、マスクステージＭＳＴの−Ｚ側に配置されている。

投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵは、マスクステージＭＳＴの図１における下方において、後述するフレームキャスタ３８に支持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書に開示された投影光学系と同様の構成を有している。すなわち、投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像の投影領域が千鳥状に配置された複数の投影光学系（マルチレンズ投影光学系）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。本実施形態では、複数の投影光学系それぞれとしては、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられている。また、以下では投影光学系ＰＬの千鳥状に配置された複数の投影領域をまとめて露光領域とも呼ぶ。

このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるマスクＭを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）に形成される。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとの同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭを走査方向（Ｘ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることで、基板Ｐ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系ＩＯＰ及び投影光学系ＰＬによって基板Ｐ上にマスクＭのパターンが生成され、照明光ＩＬによる基板Ｐ上の感応層（レジスト層）の露光によって基板Ｐ上にそのパターンが形成される。

ボディは、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書などに開示されているように、ベースプレートＢＳと、該ベースプレートＢＳ上に固定されたフレームキャスタ３８とを備えている。

ベースプレートＢＳは、直方体状（厚さの厚い長方形板状）の部材から成り、その四隅が、床面Ｆ上に設置された防振台１３０に支持されており、床面Ｆに対して振動的に分離されている。なお、図１では２つの防振台１３０のみが図示されているが、実際には、例えば別の２つの防振台（防振台１３０に対して紙面奥行き方向に隠れている）が床面Ｆ上に設置されている。

図１に示されるように、基板ステージＰＳＴは、投影ユニットＰＵの−Ｚ側に設けられ、基板Ｐを、基板ホルダ（不図示）を介して真空吸着等によって保持する。

ステージ駆動系２４は、リニアモータ等を含み、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動する。

フレームキャスタ３８は、基板ステージＰＳＴ及びステージ駆動系２４を取り囲むように、ベースプレートＢＳの上に置かれている。フレームキャスタ３８は、複数本の脚部と、該複数本の脚部によって支えられ、中央に段付の開口部を有する水平部とを含んで構成されている。そして、その開口部の段部に投影ユニットＰＵの光学定盤４２が、複数箇所、例えば３箇所の支持点（例えば、滑節支持部）で支持されている。

なお、上記基板ステージＰＳＴ、ステージ駆動系２４を含み、露光装置本体１１０は、例えば国際公開第２００８／１２９７６２号（対応米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書）などに開示されているステージ装置と同様に構成されている。

上記の如く構成された装置本体１１０の重量は、例えば約２０ｔである。

一対の重量軽減装置１５０は、装置本体１１０の−Ｙ側及び＋Ｙ側にそれぞれ配置されている。一対の重量軽減装置１５０は紙面内左右対称に設けられている点を除き、実質的に同じものである。

各重量軽減装置１５０は、装置本体１１０とは切り離されているフレーム１５１、該フレーム１５１の上部に取り付けられた一対の滑車１５３、該一対の滑車１５３に巻き付けられ両端が下方に垂れ下がっているロープ１５５、該ロープ１５５の一端（装置本体１１０に対して遠い方の端）に吊り下げられた錘１５７を有している。ここでは、錘１５７の重さは、例えば５００ｋｇである。錘１５７は、Ｘ軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成る。

錘１５７とフレーム１５１との間には、錘１５７の上下動を円滑にするためのＬＭガイド（Linear Motion Guide）１５９が設けられている。

ロープ１５５の他端（装置本体１１０に近い方の端）は、フレームキャスタ３８の脚部に固定されているフック４０に繋がれている。なお、フック４０は、一例として図２に示されるように、防振ラバー１６０を介してフレームキャスタ３８の脚部に固定されている。なお、各図ではその図示が省略されているが、上記一対の滑車１５３、ロープ１５５、ＬＭガイド１５９，フック４０などは、それぞれ紙面奥行き方向に複数（ただし、錘１５７は２つの重量軽減装置１５０それぞれについて１つずつ）配置されている。

ロープ１５５の材質としては、例えば鋼線を撚ったワイヤ、チェーン、及びポリエステルや芳香族ポリアミド系樹脂などの繊維スリングを用いることができる。

上述のようにして構成された露光装置１００では、防振台１３０に掛かる重量は、例えば１ｔ（５００ｋｇ×２）軽減されることとなる。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００が備える一対の重量軽減装置１５０それぞれは、装置本体１１０とは切り離されているフレーム１５１の上部に取り付けられた一対の滑車１５３に巻き付けられたロープ１５５を有し、ロープ１５５の一端に錘１５７が吊り下げられ、ロープ１５５の他端が装置本体１１０のフレームキャスタ３８に繋がれている。これにより、防振台１３０に掛かる重量を装置本体１１０の重量よりも小さくすることができる。従って、装置本体１１０が大型化して重量が増えても、防振台１３０を大型化する必要がないとともに、防振台１３０にコイルばねを追加する必要もない。従って、簡単な構成で、高コスト化を招くことなく、装置本体１１０の大型化を図ることが可能になる。

また、装置本体１１０の高さが高くて、その上部に有効な空間がない場合であっても、フレーム１５１の高さを高くし、ロープ１５５の長さを長くすることで、安定的に防振台１３０に掛かる重量を装置本体１１０の重量よりも小さくすることができる。

この場合、ロープ１５５の長さが長いために振動の伝達経路が長くなり、振動を減衰すると共に横方向（揺れ方向）の剛性を低くすることができる。そこで、防振台１３０の作用により装置本体１１０が前後方向（滑車１５３の軸方向、ここではＸ軸方向）に揺れても、滑車１５３の位置からロープ１５５の端部までの距離が長いため、滑車１５３とロープ１５５の接触位置関係は大きく変化することがない。従って、ロープ１５５及び滑車１５３の磨耗や発塵を抑えることができる。

また、フック４０が、防振ラバー１６０を介してフレームキャスタ３８の脚部に固定されているため、フレーム１５１から滑車１５３、滑車１５３からロープ１５５を伝って入ってくる振動を防振ラバー１６０で吸収し、装置本体１１０に侵入するのを抑えることができる。

また、経年変化によるロープ１５５の伸び、あるいは防振ラバー１６０の変形などにより装置本体１１０と錘１５７の位置関係が変化しても、装置重量の低減量は、滑車１５３の摩擦力などを除いて殆ど変化しない。そこで、錘１５７、ロープ１５５、及びフレーム１５１の位置関係はラフな精度で良く、組立ても容易である。

ところで、従来のように、防振台にコイルばねを追加して支持したり、コイルばねで天井から露光装置本体を吊り下げて重量軽減を図ったりする場合は、ばねのばね定数（＝剛性）が大きいため、位置による力の変化が大きい。すなわち、装置重量の低減量は一様ではない。しかしながら、本実施形態の露光装置１００では、防振台１３０の作用により装置本体１１０が上下又は左右方向（ここではＹ軸方向）に揺れても、滑車１５３の回転によって錘１５７の位置が上下に移動するだけであり、装置重量の低減量に変化はない。また、コイルばねを使用していないため、装置本体と防振台との共振も起こらず、防振台の減衰特性を向上させることもできる。

なお、上記実施形態では、各ロープ１５５における装置本体１１０に近い方の端が、フレームキャスタ３８の脚部に固定されているフック４０に繋がれている場合について説明したが、これに限らず、例えば、次の第２の実施形態のように、投影ユニットＰＵに繋がれていても良い。

また、上記実施形態では、錘１５７の重さが、例えば５００ｋｇの場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、装置本体１１０が複数の防振台１３０によって支持され、該防振台１３０に作用する装置本体１１０の重量を重量軽減装置１５０が軽減する場合について説明した。しかし、装置本体１１０を下方から支持する支持部は防振台１３０に限定されず、種々の構成が考えられるが、いかなる構成の支持部であっても、重量軽減装置１５０は、その支持部に作用する装置本体１１０の重量を軽減することができる

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図３に基づいて説明する。図３には、第２の実施形態の露光装置１０００の概略構成が示されている。

この露光装置１０００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

露光装置１０００は、一対の重量軽減装置１５０に代えて、複数（ここでは３つ）の重量軽減装置１５０’が設けられている点を除き、前述の第１の実施形態の露光装置１００と同様に構成されている。以下では、重量軽減装置の構成など第１の実施形態との相違点を中心として説明する。なお、上記第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、第１の実施形態と同一若しくは類似の符号を用いるとともに、その説明を省略する。

３つの重量軽減装置１５０’は、配置が違う点を除き、実質的に同じものである。各重量軽減装置１５０’は、図３に示されるように、露光装置本体１１０上に取り付けられた４つの滑車１５３と、該滑車１５３に巻き付けられたロープ１５５とを有している。ここで、各ロープ１５５は、一端が照明系ＩＯＰの上面に固定されているフック４３に繋がれ、他端は投影ユニットＰＵを支持する後述する３箇所の滑節支持点Ｂの近傍の投影ユニットＰＵの一部を構成する光学定盤４２の上面に固定されているフック４０に繋がれている。図３に示されるように、フレームキャスタ３８の水平部に形成された開口部の段部に光学定盤４２が、複数箇所、ここでは同一直線上に無い３箇所の滑節支持部（滑節支持点）Ｂ（３箇所のうち１箇所の滑節支持部Ｂは不図示）で支持されている。この３箇所の滑節支持部Ｂは光学定盤４２をほぼ均等な力で支持するような配置になっており、各支持部（各支持点）は回転可能だが並進は規制するように、大玉球と球面受けの間に多数の回転可能な小球を配した構造を有している。なお、図３ではその図示が省略されているが、上記滑車１５３、ロープ１５５、フック４０などは、それぞれ紙面奥行き方向に複数配置されている。

ここで、照明系ＩＯＰは側面に設けられたレールとスライダとを有するガイド４４により、重力方向である上下方向（±Ｚ方向）にのみ移動ができるようになっている。このようにすることで、装置本体１１０に余分な錘を載せることなく光学定盤４２を支持する各滑節支持部Ｂに掛かる（作用する）投影ユニットＰＵの自重を軽減することができ、各滑節支持部Ｂに生じる摩擦力が小さくなる。従って、装置本体１１０がステージ装置の移動等によって変形した場合、光学定盤４２を支持する３箇所の滑節支持部Ｂの位置が変化しても各滑節支持部Ｂが抵抗なく微少回転運動して光学定盤４２の局所的な変形を抑えるので、光学定盤４２の全体が傾いて新たな姿勢を形成するだけである。光学定盤全体４２の傾き量は、例えば干渉計等を使って高精度に求めることができるので、ステージ位置の座標変換等によって容易に位置を補正することができる。

また、本第２の実施形態に係る重量軽減装置１５０’は、ロープ１５５と滑車１５３とを使うことによってフレキシブルな配置が可能となり、低空にてコンパクトに処理できるので、結像光学系上部にマスクステージのような移動体がある場合においても容易に構成することができる。

さらに、重量軽減装置１５０’の重量軽減の効果により、同時に、装置本体１１０を支持する防振台１３０に掛かる重量の軽減も図ることができる上、重量物として、錘ではなく、照明系ＩＯＰを利用しているので、錘を別途用意する場合に比べて、防振台１３０に掛かる重量を軽減することができ、防振台１３０を小型化することができる。

また、本第２の実施形態の露光装置１０００では外部からロープ１５５を伝って光学定盤４２に振動が入ってくる心配がないので、重量軽減装置１５０’に前述した防振ラバー１６０などを設ける必要がない。

また、本第２の実施形態の露光装置１０００によると、経年変化によってロープ１５５が伸びたりなどし、装置本体１１０と照明系ＩＯＰの位置関係が変化しても、装置重量の低減量は、滑車１５３の摩擦力などを除いて殆ど変化しない。そこで、ロープ１５５、及びフレーム照明系ＩＯＰの位置関係はラフな精度で良く、組立ても容易である。

また、本第２の実施形態の露光装置１０００では、防振台１３０の作用により装置本体１１０が上下又は左右方向（ここではＹ軸方向）に揺れても、滑車１５３の回転によって照明系ＩＯＰの位置が上下に移動するだけであり、装置重量の低減量に変化はない。また、コイルばねを使用していないため、装置本体と防振台との共振も起こらず、防振台の減衰特性を向上させることもできる。なお、照明系ＩＯＰの光学系（光学部品配置）は結像系に比べて精度がラフなので、装置変形による光学定盤との相対的な位置の変化は許容できる。

なお、第２の実施形態の露光装置１０００のように光学定盤４２に重量軽減装置を接続する場合、例えばロープ１５５を繋ぐためのフック４０などは、例えば滑節支持点Ｂあるいはその近傍の光学定盤４２の上面３箇所に取り付けると良い。

また、複数の滑車１５３及び重量物（上記第２の実施形態の照明系ＩＯＰがこれに相当）は第２の実施形態のように装置本体１１０に設置しても良いし、次の変形例１のように装置本体１１０から切り離した別のフレームに設置しても良い。ただし、後者の場合、例えば防振ラバー１６０などを設けるなどして振動などの外乱がロープを伝わって光学定盤に進入しない、あるいはその進入を抑制するようにする必要がある。

《変形例１》
図４には、光学定盤４２に重量軽減装置を接続する第２の実施形態の露光装置の変形例１が示されている。この変形例１では、各重量軽減装置が備えるロープ１５５は、その中間部が、装置本体１１０とは切り離されている門型のフレーム１５１’の上部に取り付けられた一対の滑車１５３に巻き付けられ、両端が下方に垂れ下がっている。そして、ロープ１５５の一端（装置本体１１０に対して遠い方の端）には錘１５７が吊り下げられ、他端は第２の実施形態と同様に投影ユニットＰＵを支持する３箇所の滑節支持部Ｂの近傍の光学定盤４２の上面に固定されているフック４０に繋がれている。

なお、図４では、図面の簡略化のためにマスクステージＭＳＴとロープ１５５が重なって図示されているが、例えば、マスクステージＭＳＴに開口部を形成し、該開口部にロープ１５５を挿入すれば良い。あるいは、別の滑車を追加して、マスクステージに接触しないようにロープを迂回させても良い。なお、このときの各錘１５７の重さは、光学定盤４２が持ち上がらない程度（すなわち、複数の投影光学系ＰＬが保持される光学定盤４２の重量を錘の個数で除算した値と同程度以下）の重さである。この場合には、光学定盤４２を支持する滑節支持部Ｂに掛かる投影ユニットＰＵの自重による摩擦力が小さくなり、装置本体１１０が変形しても、定盤４２は局所的に変形されにくい。また、同時に装置本体１１０を支持する防振台１３０に掛かる重量も軽減することになるので、防振台１３０も小型化することができる。

《変形例２》
図５には、光学定盤４２に重量軽減装置を接続する第２の実施形態の露光装置の変形例２が示されている。この変形例２では、第１の変形例における複数の滑車１５３が、フレームキャスタ３８の水平部に固定されている。この場合には、変形例１と同等の効果を得られる他、外部からロープ１５５を伝って定盤４２に振動が入ってくる心配がない。

また、滑車１５３の配置を低位置にてコンパクトに処理できるので、投影ユニットＰＵの上側にマスクステージＭＳＴのような移動体がある場合においても容易に構成することができる。なお、滑車１５３は定滑車でなくても、定滑車と動滑車から成る組み合わせ滑車や差動滑車などでも良い。

《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態の液晶露光装置について図６を用いて説明する。第３の実施形態の液晶露光装置は、重量軽減装置の重量軽減の原理に、てこ（レバー）の原理、すなわち力のモーメントの釣り合いを利用している点、及び照明系ＩＯＰの側面にガイド４４が設けられていない点を除き、前述の第２の実施形態の液晶露光装置と同様の構成を有している。以下では、重量軽減装置の構成を中心として説明する。なお、上記第１、第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、第１又は第２の実施形態と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略する。

図６には、第３の実施形態の液晶露光装置２０００の構成が概略的に示されている。この液晶露光装置２０００が備える３つの重量軽減装置１５０ａは、配置が違う点を除き、実質的に同じものである。

各重量軽減装置１５０ａは、フレームキャスタ３８上面に固定された軸受部材７４に支軸７２を介して取り付けられたレバー７１と、該レバー７１の長手方向の一端と他端にそれぞれの一端が繋がれた一対のロープ１５５ａ，１５５ｂと、ロープ１５５ａの他端に吊り下げられた錘１５７と、を備えている。この場合、レバー７１は、支軸７２を基準として投影光学系ＰＬ側の部分の長さより、その反対側の部分の長さの方が長くなる状態で、支軸７２を介して軸受部材７４に回動（往復回転）可能に取り付けられている。レバー７１の他端側（投影光学系ＰＬ側）の端部にその一端（上端）が接続されたロープ１５５ｂの他端（下端）は、滑節支持部Ｂ（３箇所のうち１箇所の滑節支持部Ｂは不図示）の近傍の光学定盤４２の上面に固定されたフック４０に繋がれている。ロープ１５５ａの他端（下端）に釣り下げられた錘１５７は、Ｘ軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成る。ここで、錘１５７としては、てこ比（レバー比）から最適な重さが計算され、その重さの錘１５７が用いられている。

フレームキャスタ３８には、錘１５７を上下に案内する（上下方向以外の動きを規制する）ためのＬＭガイド（Linear Motion Guide）１５９が固定されている。ただし、ＬＭガイド１５９は必ずしも設ける必要はなく、錘１５７をレバー７１の一端に直接（ロープを介することなく）固定しても良い。

なお、図６ではその図示が省略されているが、上記ロープ１５５ａ，１５５ｂ、ＬＭガイド１５９，フック４０などは、それぞれ紙面奥行き方向に複数（ただし、錘１５７は重量軽減装置１５０ａそれぞれについて１つずつ）配置されている。

このような構成にすることで、錘１５７の重さを小さくしても、レバー比により大きな引き上げ力を得ることができる。また、第２実施形態と異なり、滑車を使わない構成にしたため、滑車とロープとの間の摩擦力に起因する種々の不都合を解消することができる。具体的には、滑節支持部Ｂの変位に対する錘１５７の動き（反応）が速くなり、摩擦力による光学定盤４２の引き上げ力（上向きのキャンセル力）の変化も少なくなる。従って、掛かる力の変化による光学定盤４２の変形が少なくなり、光学性能の変化が少なくなる。さらに、滑車とロープとの摩擦がない分発塵も少なくなる。

また、レバー７１と光学定盤４２、レバー７１と錘り１５７とを、それぞれロープを介して接続する代わりに、両端が回転可能な構造の棒状部材若しくは板状部材などを介して接続することとしても良い。このようにすると、ロープ１５５ａ，１５５ｂの伸びあるいは破断に起因する不都合を解消することができる。

また、外部からの振動伝達を遮断できる場合には、レバー７１を支持する軸受部材７４（及び錘１５７）は露光装置本体１１０から切り離した別のフレームに取り付けても良い。

《第４の実施形態》
次に、第４の実施形態の液晶露光装置について、図７及び図８に基づいて説明する。本第４の実施形態の液晶露光装置は、重量軽減装置に２段てこによる力のモーメントの釣り合いを利用していることを除き、前述した第２の実施形態の液晶露光装置と同様の構成を有している。以下では、重量軽減装置の構成を中心として説明する。なお、上記第１、第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、第１又は第２の実施形態と同一の符号を用いるとともに、その説明を省略する。

図７には、第４の実施形態の液晶露光装置３０００の構成が概略的に示されている。この液晶露光装置３０００が備える３つの重量軽減装置１５０ｂは、配置が違う点を除き、実質的に同じものである。

各重量軽減装置１５０ｂは、図７に示されるように、フレームキャスタ３８上面に固定された２段てこ１７１と、フレームキャスタ３８の上面に固定された支持部材１７２の上端に取り付けられた一対の滑車１５３と、２段てこ１７１の一端（力点）に一端が繋がれたロープ１５５ｃとを備えている。ロープ１５５ｃは一対の滑車１５３に巻き付けられ、他端は、照明系ＩＯＰの上面に固定されているフック４３に繋がれている。

２段てこ１７１は、フレームキャスタ３８上面に固定された第１軸受部材１７４ａに回動（往復回転）可能に取り付けられた第１レバー７１Ａと、フレームキャスタ３８上面に固定され第２軸受部材１７４ｂに第１レバー７１Ａより高い位置で回動（往復回転）可能に取り付けられた第２レバー７１Ｂと、第１レバー７１Ａの一端にその一端（下端）が支軸７２_１を介して接続されるとともに第２レバー７１Ｂの一端にその他端（上端）が支軸７２_２を介して接続されたリンク部材７６とを有している。ここで、リンク部材７６は、図４に示されるように、第１レバー７１Ａと第２レバー７１Ｂとがともにフレームキャスタ３８上面に平行な状態にあるときに、Ｚ軸に平行な状態となる。

２段てこ１７１は、その作用点、すなわち第１レバー７１Ａの他端（投影光学系ＰＬ側の端部）が、滑節支持部Ｂ（３箇所のうち１箇所の滑節支持部Ｂは不図示）の近傍の光学定盤４２の上面に固定されたフック４０に非常に短いロープなどを介して接続されている。

第１レバー７１Ａは、支軸７２_３を基準として投影光学系ＰＬ側の部分の長さより、その反対側の部分の長さの方が長くなる状態で、支軸７２_３を介して第１軸受部材１７４ａに回動（往復回転）可能に支持され、第２レバー７１Ｂは、支軸７２_４を基準として投影光学系ＰＬ側の部分の長さより、その反対側の部分の長さの方が短くなる状態で、支軸７２_４を介して第２軸受部材１７４ｂに回動（往復回転）可能に支持されている。

図８には、２段てこ１７１が、取り出して示されている。図８に示されるように、第１レバー７１Ａ、第２レバー７１Ｂの各部の長さを、ａ，ｂ，ｃ，ｄとすると、次式の関係が成立する。

ここで、たとえば、a＝100mm、ｂ＝700mm、ｃ＝200mm、ｄ＝600mm、P＝5kgfとすると、W＝7×3×5＝105kgfとなる。

このように、２段てこ１７１は、てこ比を前述のレバー７２に比べてより拡大することができるので、より小さな重量で光学定盤４２に大きな上向きの力を作用させることができる。

なお、図７ではその図示が省略されているが、上記滑車１５３、ロープ１５５ｃ、フック４０などは、それぞれ紙面奥行き方向に複数配置されている。

照明系ＩＯＰは側面に設けられたレールとスライダとを有するガイド４４により、重力方向である上下方向（±Ｚ方向）にのみ移動ができるようになっている点を含み、その他の部分の構成は、前述した第２の実施形態と同様になっている。

以上説明したような構成にすることで、本第４の実施形態に係る重量軽減装置１５０ｂ及びこれを備えた液晶露光装置３０００によると、前述した第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。また、これに加え、上記第３の実施形態と同様にてこを用いることにしたので、その点においては、上記第３の実施形態と同等の効果を得ることができる。さらに、２段てこは１７１、てこ比を前述のレバー７２に比べてより拡大することができるので、本第４の実施形態によると、より小さな重量で光学定盤４２に大きな上向きの力を作用させることができ、第３の実施形態に比べても、効率的に光学定盤４２の滑節支持部Ｂに作用する重量を軽減することができ、ひいては光学定盤４２の局所的な変形の発生を抑制することが可能になる。

また、滑車１５３を照明系ＩＯＰの上方に配置するので、投影光学系ＰＬの上側にマスクステージＭＳＴのような移動体がある場合においても容易に構成することができる。なお、滑車１５３は定滑車でなくても、定滑車と動滑車から成る組み合わせ滑車や差動滑車などでも良い。

なお、上記第３、第４実施形態では、重量軽減装置に、レバー７１又は２段てこ１７１を用いるものとしたが、これらに代えて、滑車を使って同様に、光学定盤４２に対して、重量物（錘１５７又は照明系ＩＯＰ）の重量の総和よりも大きい力を、上向きに作用させても良い。（これは、第１実施形態にも全く同様に適用できる。）
また、上記第２〜第４の実施形態では、重量物（錘１５７又は照明系ＩＯＰ）の重量の総和、あるいは上向きの力の総和は、複数の投影光学系ＰＬが保持される光学定盤４２の重量と同程度以下にすると良い。このとき、滑車の摩擦などを考慮して重量物（例えば第３の実施形態の場合の錘１５７）の重量（総和）を決定しても良い。ここで、例えば滑車（一例として動滑車）を用いる場合、あるいはてこの原理を考慮すると明らかなように、重量物の重量の総和と光学定盤４２に作用する上向きの力の総和は、常に同一ではない。

また、上記第２〜第４の実施形態及びその変形例では、光学定盤４２に重量軽減装置を接続する場合、ロープ１５５を繋ぐためのフック４０などは、例えば滑節支持点（滑節支持部）Ｂあるいはその近傍の光学定盤４２の上面３箇所に取り付けるものとしたが、これは一例であり、滑節支持点Ｂから離して取り付けても良い。特に、滑節支持点Ｂよりも内側に取り付けても良い。

なお、上記第１〜第４の実施形態のそれぞれ（以下、上記各実施形態と記述する）では、ロープ、あるいはロープと滑車との組み合わせを用いているが、これに限らず、例えば、ロープに代えて、チェーン、ベルトなどを用いても良いし、ロープと滑車との組み合わせに代えて、リンク機構を用いても良い。

なお、光学定盤は、メトロロジーフレームとも呼ばれる。また、１つあるいは複数の投影光学系（投影系）が保持される光学定盤（メトロロジーフレーム）に、投影系とは別の光学部材（例えば、プレートＰのアライメントに用いられるアライメントマークを検出するマーク検出系、例えばプレートステージＰＳＴの位置を計測するエンコーダシステムあるいは干渉計システム、の少なくとも１つの一部又は全部）を設けても良い。例えば、エンコーダシステムの一部としては、ヘッド又はスケールを、干渉計システムの一部としては光学ユニットの少なくとも一部を、光学定盤（メトロロジーフレーム）に設けることが挙げられる。この他、特に後述する液浸露光装置の場合、そのノズルユニットの一部又は全部を、光学定盤（メトロロジーフレーム）に取り付けても良い。

また、上記各実施形態では、露光装置が走査型露光装置の場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、露光装置が静止型露光装置であっても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティ方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどであっても良い。さらに、複数のステージ装置を備えたマルチステージ型の露光装置（例えば、米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書参照）であっても良い。また、基板を保持するステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置（例えば、国際公開第２００５／０７４０１４号参照）であっても良い。

また、上記実施形態における投影光学系ＰＬは、等倍系のみならず縮小及び拡大系のいずれでも良い。また、投影光学系ＰＬは、屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、上記実施形態の装置本体に、国際公開第２００８／１２９７６２号（対応米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書）に開示されるような自重キャンセル装置を設けても良い。

また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の投影光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。特に、第１の実施形態では、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、第２の実施形態等では、光学定盤に所定の位置関係で固定された複数の光学部材を備えていれば良い。

また、上記各実施形態の露光装置の光源は、特に限定されず、例えばＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源などを用いても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良いし、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波（例えば、米国特許第７，０２３，６１０号明細書参照）を用いても良い。

また、上記各実施形態では投影光学系ＰＬとして、投影倍率が等倍のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は縮小系及び拡大系のいずれでも良い。

また、上記各実施形態において、露光装置の照明光として、波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良い。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に上記各実施形態を適用しても良い。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置に上記各実施形態を適用しても良い。

なお、上記各実施形態の露光装置は、サイズ（外径、対角線、一辺の少なくとも１つを含む）が５００ｍｍ以上の基板、例えば液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の大型基板を露光する露光装置に対して適用することが特に有効である。

また、露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態は適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、シリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置として、例えば米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書などに開示される、投影光学系とウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などに適用しても良い。

なお、上記実施形態においては、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）、例えば、非発光型画像表示素子（空間光変調器とも呼ばれる）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用いる可変成形マスクを用いても良い。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも適用することができる。

さらに、２つのマスクパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置（例えば、米国特許第６，６１１，３１６号明細書参照）にも適用することができる。

なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）は基板（ガラスプレート）に限られるものでなく、ウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

また、上記各実施形態は、その性質上組み合わせることが不合理な場合を除き、適宜組み合わせることができる。また、上記各実施形態は、露光装置に限らず、他の基板処理装置などにも好適に適用することができる。

液晶表示素子、半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ、ガラスプレートから基板を製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスクのパターンを基板に転写するリソグラフィステップ、露光された基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて、基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

本発明の露光装置は、高コスト化を招くことなく、露光装置本体の大型化を図るのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

Claims (25)

1. エネルギビームにより物体を露光して該物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   前記物体の露光を行う露光装置本体と；
   前記露光装置本体の少なくとも一部を含む被支持部に一部が接続され、重量物の自重を利用して前記被支持部を上方に持ち上げる力を発生し、前記被支持部を下方から支持する支持部に作用する重量を軽減する重量軽減装置と；を備える露光装置。
2. 前記重量軽減装置は、前記被支持部と前記支持部との接触を維持しつつ、前記支持部に作用する重量を軽減する請求項１に記載の露光装置。
3. 前記被支持部を上方に持ち上げる力は、前記被支持部の重量と同程度以下である請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記支持部によって、前記被支持部の水平面内での変位が抑制される請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記重量軽減装置は、前記軽減させる重量に対応する重量を有する前記重量物と、
   一端及び他端が、それぞれ前記重量物及び前記被支持部に接続され、前記重量物の重量が前記持ち上げる力となるように中間部に所定の張力が付与された少なくとも１つの長尺の接続部材と、を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記少なくとも１つの接続部材の他端は、防振部材を介して前記被支持部に接続される請求項５に記載の露光装置。
7. 前記少なくとも１つの接続部材は、長手方向の中間部が、前記露光装置本体とは分離して配置された中間支持部材に巻き掛けられる請求項５又は６に記載の露光装置。
8. 前記支持部は、前記露光装置本体の一部に設けられ、
   前記少なくとも１つの接続部材は、その他端が前記被支持部に接続されるとともに、中間部が、前記支持部が設けられた前記露光装置本体の一部に設けられた中間支持部材に巻き掛けられる請求項５〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記中間支持部材は、１又は複数の滑車を有し、
   前記少なくとも１つの接続部材は、中間部が前記滑車に巻き掛けられる請求項７又は８に記載の露光装置。
10. 前記重量軽減装置は、前記軽減させる重量に対応する重量を有する重量物と、
    力点である一端及び作用点である他端が、それぞれ前記重量物及び前記被支持部に接続され、前記重量物の重量をてこ比に応じて拡大するてこ機構と、を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記てこ機構は、２段てこ機構である請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記てこ機構は、前記一端が接続部材を介して前記重量物に接続されている請求項１０又は１１に記載の露光装置。
13. 前記接続部材は、一端が前記てこ機構に接続され、他端が滑車を介して前記重量物に接続されている請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記接続部材は、鋼線を撚ったワイヤ、チェーン、合成樹脂系の材料により形成されたベルト、のいずれかから成る請求項５〜９、１２，１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記支持部は、前記被支持部を下方から支持する防振装置を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記被支持部は、複数の支持点で前記支持部によって支持され、
    前記重量軽減装置は、前記支持点の数に対応して複数設けられ、前記複数の重量軽減装置それぞれの一部が前記複数の支持点に対応する複数箇所それぞれで前記被支持部に接続される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記複数の支持点のそれぞれは、滑節支持点である請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記被支持部は、光学部材が載置された光学定盤を含む請求項１〜１７のいずれかに記載の露光装置。
19. 前記光学部材は投影系を含む請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記投影系は、所定の位置関係で配置される複数の光学系を含む請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記被支持部は、前記エネルギビームを前記物体に投射する光学系を載置するメトロロジーフレームを含む請求項１〜１７のいずれかに記載の露光装置。
22. 前記重量物は、前記露光装置本体の一部である請求項１〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
23. 前記物体は、サイズが５００ｍｍ以上の基板である請求項１〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
24. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと；
    露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
25. 請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置を用いてフラットパネルディスプレイ用の基板を露光することと；
    露光された前記基板を現像することと；を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。

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