WO2004090953A1

WO2004090953A1 - ステージ装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: WO2004090953A1
Application number: PCT/JP2004/004718
Authority: WO
Inventors: Yuichi Shibazaki
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-04-01
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2004-10-21
Also published as: KR101096479B1; TW200421448A; US7589823B2; TWI341551B; US20050237510A1; JP4362862B2; KR20110128930A; KR20050111572A; EP1610362A1; EP1610362A4; EP1610362B1; JP2004311459A

Abstract

　ステージ（ＷＳＴ１）に接続された複数の可動子（４４Ａ～４４Ｆ）と所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子（４６Ａ～４６Ｆ）とを有する駆動装置（ＤＡ）により、ステージに２次元面に平行な駆動力を作用させて、ステージを２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に駆動する。これにより、従来のように、２次元移動ステージと、該ステージ上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する構成を採用しなくとも、ステージを２次元面内方向及び傾斜方向に移動することができるので、ステージを簡素な一体物で構成することができる。従って、２次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因するテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によりステージの位置制御性が低下するおそれがない。

Description

明細書

ステージ装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法技術分野

本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、物体を保持して移動するステージを備えるステージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。背景技術

半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフイエ程では、マスク又はレチクル（以下 rレチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウェハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウェハ」と総称する) 上に転写するステップ'アンド ' リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステツパ）や、このステツバに改良を加えたステップ。アンド■スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキヤニング -ステツパ）などが主として用いられている。

ステツパなどの投影露光装置では、被露光物体であるウェハを保持するテーブルと、該テーブルを保持して 2次元移動するステージと、このステージを駆動する駆動機構とを備えたステージ装置が用いられている。近年、ステージ装置としては、リニアモータを駆動源とするリニアモータ方式のステージ装置が主流となっている。このリニアモータ方式のステージ装置としては、ステージを第 1軸方向に駆動する第 1軸リニァモータと、該第 1軸リニァモータとステ一ジとを一体的に、第 1軸に直交する第 2軸方向に駆動する一対の第 2軸リニァモータとを備えた、 2軸駆動リニァモータ方式のステージ装置が比較的多く用いられている。この種のステージ装置では、例えば国際公開第 0 2 Z O 8 0 1 8 5号パンフレットなどに開示されるように、テーブルはステージに対し、例えば 3つのポイスコイルモータあるいは 3つの E Iコア等の微動機構を介して接続されておリ、該微動機構によりテーブルがステージ上で第 1軸回りの回転方向、第 2軸回りの回転方向及び第 1軸、第 2軸それぞれに直交する第 3軸方向への微動が可能とされている。これら微動機構と前記リニァモータとによりテーブルの 6 自由度方向への駆動が実現されている。

上記国際公開第 0 2 0 8 0 1 8 5号パンフレツ卜に記載のステージ装置では、ステージを移動基準面に対して非接触で支持するため、ステージと移動基準面との間に所定のクリアランスを形成するエアパッドを備えている。しかしながら、このエアパッドは高剛性であるため、図 1 1 Aに示されるように、移動基準面 B Sの凹凸に応じて、ステージ S Tが傾斜する（ピッチング振動する）場合があり、このような場合に、ステージの傾斜に起因してテーブル T Bがスライドする（シフト振動する）おそれがあった。

また、テーブル T Bとステージ S Tとの間を板ばねで結合する場合には、板ばねによる結合部分が高剛性であることに起因して、図 1 1 Bに示されるように、テーブルにシフト振動が生じるおそれがあった。

更には、図 1 1 Cに示されるように、ボイスコイルモータ又は E Iコア等を用いたテーブルのレべリング制御において、テーブルにシフト外乱が生じるおそれもあった。

上記のテーブルのシフト振動ゃシフト外乱などは、テーブルが板状であることに起因する、固有振動数や剛性等の影響がステージの制御への悪影響として現れた結果と考えられる。発明の開示

本発明は、上述した事情の下になされたもので、第 1の観点からすると、物体を保持し、少なくとも重力方向に直交する 2次元面の面内方向及び該 2次元面に対する傾斜方向に移動可能なステージと；前記ステージに接続された複数の可動子と、前記 2次元面内の所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子とを有し、前記 2次元面に平行な方向の駆動力によリ前記ステージを駆動する駆動装置と；を備える第 1のステージ装置である。

これによれば、ステージに接続された複数の可動子と所定の一軸方向に沿つて配設された複数の固定子とを有する駆動装置により、ステージに 2次元面に平行な駆動力を作用させて、ステージを少なくとも重力方向に直交する 2次元面の面内方向及び該 2次元面に対する傾斜方向に駆動する。このようにすることで、従来のように、 2次元面内で移動可能な移動体と、該移動体上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する複雑な構造のステージを採用しなくとも、ステージ、ひいては該ステージに保持された物体を、 2次元面の面内方向の少なくとも 1 自由度方向及び 2次元面に対する傾斜方向（1 自由度方向又は 2自由度方向）に移動させることが可能となる。この場合、ステージを一体物で製作することができるので、ステージの構造を簡素化することができるとともに、従来問題となっていた 2次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因する前述のテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によるステージの位置制御性の低下が生じるおそれが全く無い。従って、シンプルな構造で、ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現することが可能となる。この場合において、前記駆動装置は、前記ステージを前記 2次元面内の回転方向にも駆動することとすることができる。かかる場合には、最大 5自由度方向にステージを駆動することが可能となる。

本発明の第 1のステージ装置では、前記駆動装置は、前記ステージを前記重力方向にも駆動することとすることができる。

この場合において、前記ステージを前記重力方向に駆動する固定子は、前記ステージを前記 2次元面の面内方向に駆動する複数の固定子の間に配設されていることとすることができる。

本発明の第 1のステージ装置では、前記駆動装置は、前記ステージを前記 2 次元面内の 3自由度方向、及び前記 2次元面に対する傾斜方向の 2自由度方向、並びに前記重力方向の 6自由度方向に駆動することとすることができる。

本発明の第 1のステージ装置では、前記ステージは、箱状の形状を有することとすることができる。かかる場合には、板状のステージに比べての高い剛性を確保することができる。

本発明の第 1のステージ装置では、前記ステージの底部に設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なビストン部とを有し、前記ビストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧によリ、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構を更に備えることとすることができる。

この場合において、前記自重支持機構の近傍に配置され、前記ステージの位置を検出する位置検出装置を更に備えることとすることができる。

本発明は、第 2の観点からすると、物体を保持して、重力方向に直交する面内を移動可能なステージと；前記ステージに設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部とを有し、前記ビストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構と；を備える第 2のステージ装置である。

これによれば、物体を保持して重力方向に直交する面内を移動可能なステージに、シリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なビストン部とを有し、ビストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧によリ、ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構が設けられている。したがって、自重支持機構により、ステージの自重を気体の陽圧により支持することから、従来のエアべァリングに比べ剛性を低くすることができる。これにより、支持面が形成された支持部材（ステージベース）の振動等がステージに伝達するのが極力抑制され、結果的にステージ、ひいては該ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現することが可能となる。

本発明の第 1、第 2のステージ装置のそれぞれでは、前記自重支持機構は、前記支持面との間に所定のクリアランスを形成する第 1の軸受機構を有することとすることができる。

この場合において、前記第 1の軸受機構は、前記ピストン部の前記支持面に対向する側の面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むこととすることができる。

本発明の第 1、第 2のステージ装置のそれぞれでは、前記自重支持機構は、前記第 1の軸受機構を有する場合に、前記シリンダ部の内周面と前記ピストン部の外周面との間に所定のクリアランスを形成する第 2の軸受機構を更に有することとすることができる。

この場合において、前記第 2の軸受機構は、前記ピストン部の外周面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むこととすることがでぎる。

本発明の第 1、第 2のステージ装置のそれぞれでは、前記自重支持機構は、一直線上にない少なくとも 3箇所に設けられていることとすることができる。本発明の第 1、第 2のステージ装置のそれぞれでは、前記支持面が形成されたステージベースを更に備えることとすることができる。

この場合において、前記ステージベースは、前記ステージの前記 2次元面内方向の移動の際に、その移動を生じさせる駆動力の反力の作用によって運動量保存則に従って移動可能に構成されていることとすることができる。この場合において、前記ステージベースを前記 2次元面内で駆動する駆動機構を更に備えることとすることができる。

本発明の第 1、第 2のステージ装置のそれぞれでは、前記ステージに設けられた反射面に測長ビームを照射し、該測長ビームの前記反射面での反射光を受光して、前記ステージの重力方向の位置を計測する光波干渉式測長器を、更に備えることとすることができる。

本発明は、第 3の観点からすると、物体をそれぞれ保持する複数のステージと；前記各ステージを、少なくとも重力方向に直交する 2次元面内方向及び該 2次元面に対する傾斜方向に、前記 2次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動する駆動システムと；を備える第 3のステージ装置である。

これによれば、駆動システムは、物体をそれぞれ保持する複数のステージを少なくとも重力方向に直交する 2次元面内方向及ぴ該 2次元面に対する傾斜方向に、前記 2次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動するので、一体物のステージを各ステージとして採用することが可能となる。従って、前述と同様に、各ステージに保持された物体の高精度な位置制御を実現することが可能となる。また、ステージを複数備えているので複数ステージを用いた並行処理によリスループッ卜の向上も期待される。

本発明は、第 4の観点からすると、エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光物体に転写する露光装置であって、前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の駆動系として、本発明の第 1〜第 3のステージ装置のいずれかを具備することを特徴とする露光装置である。これによれば、位置制御性の高い本発明の第 1〜第 3のステージ装置のいずれかを、前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の駆動系として具備するので、マスクに形成されたパターンを感光物体に高精度に転写することが可能となる。

また、リソグラフイエ程において、本発明の露光装置を用いて露光を行うことにより、感光物体上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、よリ高集積度のマイク口デバイスを歩留まり良く製造することができる。従つて、本発明の更に別の観点からは、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。図 2は、図 1のステージ装置の構成を示す斜視図である。

図 3 Aは、ウェハステージ WS T 1及び駆動装置を取り出して示す斜視図であり、図 3 Bは、ウェハステージ W S T 1を取り出して示す斜視図である。図 4 Aは、ウェハステージを下面側から見た状態を示す斜視図であり図 4 Bは、図 4 Aの平面ミラーを取り外した状態を示す斜視図である。

図 5は、自重キャンセラの内部構成を示す断面図である。

図 6は、自重キャンセラを縦断面して示す斜視図である。

図 7は、自重キャンセラの作用を説明するための図である。

図 8は Z軸干渉計を説明するための図である。

図 9は、変形例を説明するための図である。

図 1 0は、本発明のステージ装置をレチクルの駆動系に採用した場合の一例を示す図である。

図 1 1 A〜図 1 1 Cは、背景技術を説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の一実施形態を図 1〜図 8に基づいて説明する。図 1には、一実施形態の露光装置 1 0が概略的に示されている。

この露光装置 1 0は、マスクとしてのレチクル Rと物体（及び感光物体）としてのウェハ W 1 (又は W 2 ) とを一次元方向（ここでは、図 1における紙面内左右方向である Y軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクル Rに形成された回路パターンを投影光学系 P Lを介してウェハ W1 (又は W2) 上の複数のショッ卜領域にそれぞれ転写する、ステップ■アンド■スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング■ステツパである。

露光装置 1 0は、エネルギビームとしての照明光 I しによリレチクル Rを照明する照明系 1 2、レチクル Rが載置されるマスクステージとしてのレチクルステージ RST、レチクル Rから射出される照明光 I Lをウェハ W1 (又は W 2) 上に投射する投影光学系 P L、ウェハ W1 (又は W2) が載置されるステージ装置 20、及びこれらの制御系等を備えている。

前記照明系 1 2は、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（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域 I A Rに照明光 I Lを照射し、回路パターンが形成されたレチクル Rを均一な照度で照明する。照明系 1 2と同様の照明系は、例えば特開平 6— 349701号公報及びこれに対応する米国特許第 5 , 53 4, 970号などに開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

ここで、照明光 I しとしては、 K r Fエキシマレ一ザ光（波長 248 nm)、 A r Fエキシマレーザ光（波長 1 93 nm) などの遠紫外光、あるいは F₂ レ一ザ光 (波長 1 57 nm) などの真空紫外光などが用いられる。照明光 I しとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線 (g線、 ί線等) を用いることも可肯である。

前記レチクルステージ RS Τ上には、レチクル Rが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージ RS Τは、レチクルステージ駆動部 22によって、照明系 1 2の光軸（投影光学系 P Lの光軸 ΑΧに一致）に垂直な ΧΥ 平面内で X軸方向、 Υ軸方向及び 0 ζ方向（Ζ軸回りの回転方向）に微少駆動可能であるとともに、不図示のレチクルステージベースの上面に沿って所定の走査方向（Y軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージ駆動部 2 2は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図 1では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。なお、レチクルステージ R S丁としては、 Y軸方向に一次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクル Rを少なくとも 3自由度方向（X軸方向、 Y軸方向、及び 0 z方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構造のステージを採用しても勿論良い。

レチクルステージ R S Tの X Y面内の位置 ( Θ z回転を含む) は、レチクルレーザ干渉計 (以下、 Γレチクル干渉計」という） 1 6によって、レチクルステージ R S T端部に形成された（又は設けられた）反射面を介して、例えば 0 . 5〜 1 n m程度の分解能で常時檎出される。レチクル干渉計 1 6からのレチクルステージ R S Tの位置情報（0 z回転量（ョーイング量）などの回転情報を含む）は主制御装置 5 0に供給される。主制御装置 5 0では、レチクルステージ R S Tの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部 2 2を介してレチクルステージ R S Tを駆動制御する。

前記投影光学系 P Lとしては、物体面側（レチクル側）と像面側（ウェハ側）の両方がテレセントリックでその投影倍率が 1 / 4 (又は 1 / 5 ) の縮小系が用いられている。このため、レチクル Rに照明系 1 2から照明光 (紫外パルス光） I Lが照射されると、レチクル R上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系 P Lに入射し、その照明光 I Lの照射領域（前述の照明領域 I A R ) 内の回路パターンの像（部分倒立像）が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系 P Lの像面側の視野の中央に X軸方向に細長いスリツト状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系 P Lの結像面に配置されたウェハ W 1又は W 2上の複数のショット領域のうちの 1つのショッ卜領域表面のレジス卜層に縮小転写される。

投影光学系 P Lとしては、照明光 I Lとして K r Fエキシマレーザ光又は A r Fエキシマレーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、照明光 I Lとして F₂ レーザ光を用いる場合には、例えば特開平 3— 2 8 2 5 2 7号公報及びこれに対応する米国特許第 5 , 2 2 0 , 4 5 4号などに開示されるような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディォプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射系が主として用いられる。なお、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。但し、 F ₂ レーザ光を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。

前記ステージ装置 2 0は投影光学系 P Lの図 1における下方に配置され、ウェハ W 1、 W 2をそれぞれ保持するステージとしてのウェハステージ W S T 1、 W S T 2と、ウェハステージ WS T 1 ， W S T 2を、 X軸（第 1軸）方向、 Y軸（第 2軸）方向、 Z軸（第 3軸）方向、及び X， Υ , Z軸回りの回転方向 ( θ X , Θ y , 0 z方向）の 6自由度方向に、個別に駆動する駆動システムとを備えている。

ウェハステージ W S T 1 , W S T 2のそれぞれは、駆動システムによって、 X軸方向及び Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、その他の方向に微小駆動される。

以下、ステージ装置 2 0の構成各部について、ステージ装置 2 0を斜視図にて示す図 2を中心に、適宜その他の図面を参照しつつ説明する。

前記ウェハステージ W S T 1、 WS T 2は、図 2に示されるように、クリーンルームの床面 F上で複数（例えば 3つ）の防振ユニット（不図示）を介して略水平に支持されたステージベース S Bの上方に配置されている。前記複数の防振ュニットは、床面 Fからステージベース S Bに伝達される微振動（暗振動）を、マイクロ Gレベルで絶縁する。なお、複数の防振ユニットとして、ステージベース S Bの所定個所にそれぞれ固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいてステージベース S Bをそれぞれ積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることは勿論可能である。

前記一方のウェハステージ W S T 1は、軽量且つ高剛性の素材、例えば M M C (金属基複合材：金属とセラミックスの複合体（アルミ合金又は金属シリコンをマトリックス材として、その中に各種セラミックス強化材を複合化させた素材）) により構成され、概略箱状の形状を有している。

ウェハステージ W S T 1の上面（+ Z側面）には、図 2における X軸方向の一端部（+ X側の端部）に Y軸方向に延びる X移動鏡 M X 1が設けられ、 Y軸方向の一端部（ー丫側の端部）には、 X軸方向に延びる Y移動鏡 M Y 1が設けられている。これらの移動鏡 M X 1 , Y 1の各反射面には、図 2に示されるように、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）が投射され、その反射光を各干渉計で受光することによリ、各移動鏡反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、ァライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位が計測され、これにより、ウェハステージ W S T 1の 2次元位置が計測されるようになっている。また、ウェハステージ W S T 1の上面には、ウェハホルダ H 1を介してウェハ W 1が静電吸着又は真空吸着によリ固定されている。なお、図 1では、ウェハステージ WS T 1側の移動鏡として移動鏡 M Y 1のみが図示されている。

ウェハステージ W S T 1は、駆動装置 D Aにより X軸方向へ所定ストロ一クで駆動されるとともに、残りの 5自由度方向に微小駆動される。すなわち、駆動装置 D Aによって、ウェハステージ W S T 1は 6自由度方向に駆動される。また、この駆動装置 D Aは、一対の Y軸リニアモータ L Y 1 , L Y 2によって、ウェハステージ W S T 1と一体的に Y軸方向に長ス卜ロークで駆動される。ここで、前記駆動装置 D Aについて詳細に説明する。

図 3 Aは、ウェハステージ W S T 1及び駆動装置 D Aを取り出して示す斜視図であり、図 3 Bは、ウェハステージ WS T 1を含む可動部を取り出して示す斜視図である。

駆動装置 D Aは、図 3 Aに示されるように、ウェハステージ W S T 1の Y軸方向両側面に固定された 5つの可動子（4 4 A〜4 4 E ) 及びウェハステージ W S T 1に埋め込まれた 1つの可動子（4 4 F ) の計 6つの可動子 4 4 A〜 4 4 Fと、これら可動子 4 4 A〜4 4 Fそれぞれの内部（中空部）に図 3 Aに示されるようにして挿入された、 X軸方向を長手方向とする固定子 4 6 A〜4 6 Fとを備えている。固定子4 6 〜4 6ドは、それぞれの長手方向両端部において、断面略 T字状の Y軸可動子 4 8 A , 4 8 B (これについては後述する）に固定され、これによリ固定子 4 6 A〜4 6 F相互間の位置関係が所定の位置関係に維持されている。

前記可動子 4 4 Aは、図 3 Bに示されるように、 Y Z断面が矩形で全体として筒状の形状を有するヨーク 5 2と、該ヨーク 5 2の内側の上下対向面に X軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の羿磁石 5 4とを有している _c この場合、 X軸方向に隣り合う界磁石 5 4同士、 Z軸方向で向かい合う界磁石 5 4同士が相互に逆極性とされている。このため、ヨーク 5 2の内部空間には、 X軸方向に関して交番磁界が形成されている。

これに対し、可動子 4 4 Aに挿入された状態の前記固定子 4 6 Aは、 X軸方向を長手方向とする内部が中空の筐体と、該筐体内に X軸方向に沿って所定間隔で配設された不図示の複数の電機子コイルとを含む、電機子ュニットにより構成されている。

すなわち、固定子 4 6 Aを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子 4 4 Aを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用によリ発生するローレンツ力によって、可動子 4 4 Aには X軸方向の駆動力が作用し、可動子 4 4 Aが固定子 4 6 Aに沿って X軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子 4 6 Aと可動子 4 4 Aとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、第 1の X軸リニアモータ L X 1が構成されている（図 3 A参照）。

前記可動子 4 4 Bは、上述した可動子 4 4 Aの下側（一 Z側）に設けられている。この可動子 4 4 Bは、可動子 4 4 Aと同様の構成となっている。また、この可動子 4 4 Bの内部（中空部）に挿入された状態の前記固定子 4 6 Bは、上記固定子 4 6 Aと同様の構成となっている。このため、固定子 4 6 Bを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子 4 4 Bを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子 4 4 Bに X軸方向の駆動力が作用し、可動子 4 4 Bが固定子 4 6 Bにつて X軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子 4 6 Bと可動子 4 4 Bとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る第 2 の X軸リニアモータし X 2が構成されている（図 3 A参照）。

前記可動子 4 4 Cは、ウェハステージ W S T 1の + Y側面の Z軸方向中央部に固定され、大きさは異なるものの、前述した可動子 4 4 A、 4 4 Bと同様の構成となっている。また、可動子 4 4 Cの内部（中空部）に挿入された状態の前記固定子 4 6 Cは、上記固定子 4 6 A , 4 6 Bと同様の構成となっている。このため、固定子 4 6 Cを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子 4 4 Cを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子 4 4 Cには X軸方向の駆動力が作用し、固定子 4 6 Cに沿って X軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子 4 6 Cと可動子 4 4 Cとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、第 3の X軸リニアモータ L X 3が構成されている（図 3 A参照）。なお、第 3の X軸リニアモータ L X 3は、図 3 A、図 3 Bからわかるように、第 1 , 第 2の X軸リニアモータ L X 1， L X 2よりも大型のリニアモータであリ、ここでは、第 3の X軸リニアモータ LX 3は、第 1、第 2の X軸リニアモータ LX 1 , LX 2に比べて、 2倍の推力を発生することが可能となっている。なお、可動子 44 Cの上下面には、非磁性体から成る板状部材 81 A, 81 B が貼付されている（図 3 B参照）。

上記第 1〜第 3の X軸リニアモータ LX 1 ~LX3によると、第 1、第 2の X軸リニアモータ LX 1 , L X 2それぞれに推力 Mが、第 3の X軸リニアモータ LX3に推力（2 XM) が発生するように、各リニアモータを構成する固定子（電機子ユニット）内の電機子コイルに供給される電流の大きさ、方向等が図 1の主制御装置 50によって制御されることにより、ウェハステージ WS T 1を X軸方向に駆動することが可能である。また、第 1、第 2の X軸リニアモータ LX 1 , LX 2により発生する合計推力と、第 3の X軸リニアモータ LX 3の発生推力が僅かに異なるように主制御装置 50によリ各リニァモータを構成する電機子ュニット内の電機子コィルに供給される電流が制御されることにより、ウェハステージ WS T 1を Z軸回りの回転方向（0 z方向）に微小駆動することが可能である。更に、第 1の X軸リニアモータ LX 1の発生推力と第 2の X軸リニアモータ LX 2の発生推力を僅かに異なるように主制御装置 50 によりこれらのリニアモータを構成する電機子ュニット内の電機子コイルに供給される電流が制御されることで、ウェハステージ WS T 1を Y軸回りの回転方向 (Θ y方向) に微小駆動することが可能である。すなわち、第 1〜第 3の X軸リニァモータ L X 1〜し X 3によリウェハステージ WS T 1のョ一ィング制御を行うことが可能であリ、第 1、第 2の X軸リニアモータ LX 1 , LX 2 によりウェハステージ W S T 1のローリング制御を行うことが可能となっている。

前記第 3の X軸リニァモータ L X 3を構成する可動子 44 Cの上側（+Z側）に板状部材 81 Aを介して可動子 44 Dが設けられている。この可動子 44 D は、 YZ断面矩形の磁性体から成る枠状部材 56と、該枠状部材 56の内側の一対の対向面（上面及び下面）にそれぞれ設けられた一対の X軸方向に細長く延びる永久磁石 5 8 A、 5 8 Bとを備えている。永久磁石 5 8 Aと永久磁石 5 8 Bとは、互いに逆極性とされている。従って、永久磁石 5 8 Aと永久磁石 5 8 Bとの間には、磁束の向きが + Z方向（又は一 Z方向）の磁界が生じている。また、この永久磁石 5 8 A、 5 8 Bと枠状部材 5 6とによって形成される空間内に挿入された状態の固定子 4 6 Dは、筐体と、該筐体の内部に、例えば可動子 4 4 D内に形成された Z軸方向の磁界中で + X方向にのみあるいは一 X方向にのみ電流を流すことができるような配置で配設された 1つ又は複数の電機子コイルとを備えている。この場合、電機子コイルとしては、例えば Y軸方向に所定間隔で配置された X軸方向に細長く延びる長方形状の一対のコイルを用いることができる。

本実施形態では、この固定子 4 6 Dを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及ぴ方向が主制御装置 5 0によって制御されるようになつており、これによつて、可動子 4 4 Dを Y軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子 4 4 Dと、固定子 4 6 Dとによって、ウェハステージ WS T 1を Y軸方向に微小駆動する第 1の Y軸微動モータ V Y 1が構成されている（図 3 A参照）。

前記第 3の X軸リニアモータ L X 3を構成する可動子 4 4 Cの下側に板状部材 8 1 Bを介して前記可動子 4 4 Eが設けられている。この可動子 4 4 Eは、可動子 4 4 Cを中心として前述の可動子 4 4 Dと略上下対称の配置となっている。可動子 4 4 Eは、可動子 4 4 Dと同様の構成となっており、可動子 4 4 E の内部には + Z方向（又は一 Z方向）の磁界が生じている。また、可動子 4 4 Eの中空部には、図 3 Aに示されるように、固定子 4 6 Eが挿入されている。この固定子 4 6 Eは、前記固定子 4 6 Dと同様の構成となっている。

本実施形態では、固定子 4 6 Eを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置 5 0によって制御されるようになっており、これによって、可動子 44 Eを固定子 46 Eに対して Y軸方向に駆動する駆動力（口一レンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子 44 E と、固定子 46 Eとによって、ウェハステージ WS T 1を Y軸方向に微小駆動する第 2の Y軸微動モータ VY 2が構成されている（図 3 A参照）。

したがって、第 1、第 2の Y軸微動モータ V Y 1， VY 2によると、各 Y軸微動モータ VY 1 , VY 2に同一の推力を発生させることにより、ウェハステージ WST 1を Y軸方向に微小駆動することができるとともに、各 Y軸微動モータ VY 1 , VY 2の発生推力を異ならせることにより、ウェハステージ WS T 1を X軸回りの回転方向（0 x方向）に微小駆動することが可能である。すなわち、第 1、第 2の Y軸微動モータ VY 1 , V Y 2により、ウェハステージ WS丁 1のピッチング制御を行うことが可能となっている。

前記可動子 44 Fは、ウェハステージ WS T 1のほぼ中央部においてゥェハステージ WS T 1を X軸方向に貫通する状態で埋め込まれている。この可動子 44 Fは、 YZ断面矩形の磁性体から成る枠状部材 60と、該枠状部材 60 の内側の一対の対向面（土 Y側の面）にそれぞれ設けられた X軸方向に細長く延びる一対の永久磁石 62 A、 62 Bとを備えている。永久磁石 62 Aと永久磁石 62 Bとは、互いに逆極性とされている。従って、永久磁石 62 Aと永久磁石 62 Bとの間には、磁束の向きが +Y方向 (又は一 Y方向) の磁界が生じている。これらの永久磁石 62 A、 62 Bと枠状部材 60とによって形成される空間内に挿入された状態の前記固定子 46 Fは、 X軸方向を長手方向とする筐体と、該筐体の内部に、例えば可動子 44 F内に形成された Y軸方向の磁界中で + X方向にのみあるいは一 X方向にのみ電流を流すことができるような配置で配設された 1つ又は複数の電機子コイルとを備えている。この場合、電機子コイルとしては、例えば Z軸方向に所定間隔で配置された X軸方向に細長く延びる長方形の一対のコイルを用いることができる。

本実施形態では、固定子 46 Fを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置 5 0によって制御されるようになっており、これによって、可動子 4 4 Fを固定子 4 6 Fに対して Z軸方向に駆動する駆動力（口 —レンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子 4 4 F と、固定子 4 6 Fとによって、ウェハステージ W S T 1を Z軸方向に微小駆動する Z軸微動モータ V Zが構成されている（図 3 A参照）。

このように、駆動装置 D Aによると、ウェハステージ W S T 1は、第 1〜第 3の X軸リニアモータ L X 1〜L X 3により、 X軸方向の粗動と Z軸回りの回転方向（0 z方向）、 Y軸回りの回転方向（0 y方向）の微動が行われ、第 1、第 2の Y軸微動モータ V Y 1 , V Y 2により、 Y軸方向、 X軸回りの回転方向 ( 0 x方向）の微動が行われ、 Z軸微動モータ V Zにより、 Z軸方向の微動が rわれる。

次に、ウェハステージ WS T 1を駆動装置 D Aとともに Y軸方向に長ストロ —クで駆動する一対の Y軸リニァモータし Y 1 , L Y 2について説明する。一方の Y軸リニアモータ L Y 1は、図 2に示されるステージベース S Bの + X側端部に Y軸方向に沿って延設された固定子 6 4 Aと、該固定子 6 4 Aとの間の電磁相互作用により、 Y軸方向に駆動される可動子 4 8 Aとを備えている。前記固定子 6 4 Aは、断面 U字状のヨークと、該ヨークの一対の対向面（上下の対向面）に Y軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石とを有している。この場合、 Y軸方向に隣り合う界磁石同士、 Z軸方向で向かい合う界磁石同士が逆極性とされている。このため、ヨークの内部空間には、 Y軸方向に関して交番磁界が形成されている。本実施形態では、固定子 6 4 A は、実際には、床面 F上に設けられた不図示の支持部材によって、ステージべ —ス S Bの上面との間に所定間隔を隔てて略水平に支持されている。

前記可動子 4 8 Aは、前述の駆動装置 D Aを構成する固定子 4 6 A〜4 6 F の一端部に設けられ（図 3 A参照）、内部が中空とされた X Z断面 T字状の筐体と、該筐体内に Y軸方向に沿って所定間隔で配設された不図示の複数の電機子コイルとにより構成されている。

この場合、可動子 4 8 Aを構成する電機子コイルを流れる電流と、固定子 6 4 Aを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用によリ発生するローレンツ力によって、可動子 4 8 Aが固定子 6 4 Aに沿って Y軸方向に駆動される。可動子 4 8 Aを構成する電機子コイルを流れる電流の大きさ及び方向が、主制御装置 5 0によって制御されるようになっている。

他方の Y軸リニアモータ L Y 2も、上記一方の Y軸リニアモータ L Y 1 と Y 軸方向から見て左右対称ではあるが同様に構成されている。すなわち、 Y軸リニァモータ L Y 2は、ステージベース S Bの一 X側端部に Y軸方向に延設された固定子 6 4 Bと、該固定子 6 4 Bとの間の電磁相互作用により、 Y軸方向に駆動される可動子 4 8 Bとを備えている。固定子 6 4 Bは、実際には、床面 F 上に設けられた不図示の支持部材によって、ステージベース S Bの上面との間に所定間隔を隔てて略水平に支持されている。

この場合も、可動子 4 8 Bを構成する電機子コイルを流れる電流の大きさと方向とが主制御装置 5 0により制御され、その電流と固定子 6 4 Bを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力により、可動子 4 8 Bが固定子 6 4 Bに沿って Y軸方向に駆動される。上述のようにして構成された一対の Y軸リニアモータ L Y 1， L Y 2によつて駆動装置 D Aとともにウェハステージ W S T 1が、 Y軸方向に長ス卜ロークで駆動されるようになっている。このウェハステージ WS T 1の Y軸方向の駆動時に固定子 6 4 A、 6 4 Bにその駆動力の反力が作用するが、その反力は、固定子 6 4 A、 6 4 Bをそれぞれ支持する不図示の支持部材を介して床面 Fに伝達される（逃がされる）ようになつている。

また、これまでの説明から明らかなように、ウェハステージ W S丁 1は、走査方向（スキャン方向）である Y軸方向に関して、駆動装置 D Aを構成する第 1、第 2の Y軸微動モータ V Y 1 , V Y 2により微小駆動されるとともに、一対の Y軸リニアモータ L Υ 1 , L Υ 2によって所定ストローク範囲で駆動されるようになっている。

他方のウェハステージ WS Τ 2は、上述のウェハステージ WS Τ 1 と同様に構成されている。すなわち、ウェハステージ WS Τ 2は、例えば、 MMC等の軽量且つ高剛性の部材で構成され、概略箱状の形状を有し、その上面（+Ζ側面）には、図 2における X軸方向の一端部（+ Χ側の端部）に Υ軸方向に延びる X移動鏡 MX 2が設けられ、 Y軸方向の一端部（+Y側の端部）には、 X軸方向に延びる Y移動鏡 MY 2が設けられている。これらの移動鏡 MX 2， MY 2の各反射面には、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビームが投射され、ウェハステージ WS T 2の 2次元位置が上記ゥェハステージ WS T 1と同様にして計測されるようになっている。なお、図 1では、移動鏡 MY 2のみが図示されている。

また、ウェハステージ WS T 2の上面には、図 2に示されるように、ウェハホルダ H 2を介してウェハ W 2が静電吸着又は真空吸着により固定されているウェハステージ WS T 2は、前述した駆動装置 D Aと同様に構成された駆動装置 DBにより X軸方向へ所定ス卜ロークで駆動されるとともに、残りの 5自由度方向に微小駆動される。また、この駆動装置 DBを構成する各モータの固定子の長手方向の一端部と他端部には、一対の可動子 48 C, 48 Dがそれぞれ設けられ、これらの可動子 48 C, 48 Dのそれぞれと前述の一対の固定子 6 4 A, 64 Bとによって、一対の Y軸リニァモータ L Y 3， L Y 4が構成されている。これらの Y軸リニアモータ LY3，LY4によって、ウェハステージ WS T 2と一体的に駆動装置 DBが、 Y軸方向に長ストロークで駆動されるようになっている。駆動装置 DBを構成する各モータ及び Y軸リニアモータ L Y 3， LY 4の各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置 5 0によって制御される。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、 Y軸リニアモータ L Y 1と Y軸リニアモータし Y 3とは、固定子 64 Αが共通とされ、 Y軸リニアモータ LY 2と Y軸リニアモータ LY4とは、固定子 64 Bが共通とされている。但し、各固定子を別々に設けることは可能である。

本実施形態では、上述のようにして、駆動装置 DA, DB及び Y軸リニアモータ L Y 1〜 L Y 4を含んで、ウェハステージ WS T 1 , WS T 2を、個別に、 6自由度方向に駆動する駆動システムが構成されている。

図 4 Aには、図 3 Bのウェハステージ WS T 1側の可動部が上下反転して斜視図にて示されており、図 4Bには、図 4 Aのウェハステージ WS T 1の底面に取り付けられた平面ミラー MZ 1 (これについては後述する) が取り外された状態が斜視図にて示されている。この図 4 Bからわかるように、ウェハステージ WST 1の内部は、その底面側からその一部が除去され、それにより形成された空所内に、 3つの自重支持機構としての自重キャンセラ 70 A, 70 B, 70 Cが配置されている。

以下、 3つの自重キャンセラ 7 OA〜70 Cのうちの一つの自重キャンセラ 70 Aについて、図 5〜図 7に基づいて詳細に説明する。

図 5は、自重キャンセラ 70 Aを示す纖断面図であり、図 6は自重キャンセラ 70 A下端部近傍を断面して示す斜視図である。

図 5に示されるように、自重キャンセラ 7 OAは、下端部（一 Z側端部）が開口し、上端部（+Z側端部）が閉塞された円筒状のシリンダ部 1 7 OAと、該シリンダ部 1 7 OAの内部に前記開口を介して挿入され、該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部 1 70 Bとを備えている。シリンダ部 1 70 A の天井壁（上壁）は、その外径が他の部分より幾分大きく形成されている。この場合、シリンダ部 1 70 Aは、一体成形されているが、上記天井壁の部分を、残りの部分と別々に成形し、両者を固定しても良い。

前記シリンダ部 1 7 OAには、その下端部（一Z側端部）近傍にその内周面の全周にわたって環状の第 1環状凸部 72 aが形成されている。また、第 1環状凸部 7 2 aの下側（一 Z側）には所定間隔をあけて第 2環状凸部 7 2 bが形成されている。そして、シリンダ部 1 7 O Aの第 1環状凸部 7 2 aと第 2環状凸部 7 2 bとの間に形成された所定深さの環状凹溝 7 2 dの内部底面には、シリンダ部 1 7 0 Aの内部空間と外部とを連通する貫通孔 7 2 cが所定の間隔で複数箇所に形成されている。

前記ピストン部 1 7 0 Bは、その外周面と前記第 1、第 2環状凸部 7 2 a , 7 2 bとの間に所定のクリアランスが形成された状態で、シリンダ部 1 7 0 A 内に挿入されている。

ピストン部 1 7 0 Bは、第 1の直径の円柱部と、その一 Z側に設けられ円柱部と同心の第 2の直径（>第 1の直径）の円板部との 2部分から成る段付き円柱状の形状を有している。このピストン部 1 7 0 Bには、上端面の中央部から底面まで達する Z軸方向の給気管路としての通気管路 7 4 aが形成されている _c 通気管路 7 4 aは、ビストン部 1 7 0 Bの下端面（一Z側端面）に形成された、溝 7 4 bに連通し、ピストン部 1 7 0 Bの下端面近傍では、該下端面に近づくほど狭くなるように加工されている。すなわち、通気管路 7 4 aの下端部は、一種のノズル（'先細ノズル）の役目を果たすように形成されている。なお溝 7 4 bは、図 4 Aに示されるように、円と十字とを組み合わせた形状を有している。

また、ピストン部 1 7 0 Bの上端面の周縁の近傍には、中心角 9 0 ° の間隔で給気管路としての 4つの通気管路 7 6 a〜7 6 d (ただし、図 5では通気管路 7 6 a , 7 6 c、図 6では通気管路 7 6 a〜 7 6 cのみを図示、通気管路 7 6 dについては不図示）が、ピストン部 1 7 0 Bの高さ方向中央部やや上側の位置まで掘り下げられた状態で形成されている。これら通気管路 7 6 a ~ 7 6 dの下端部近傍にはビストン部 1 7 0 Bの外周面の外側に連通する気体噴出口としての絞リ孔 7 8が貫通形成されている。

この場合、シリンダ部 1 7 O Aの内部のビストン部 1 7 O Bより上方には、ほぼ気密状態の空間 8 0が形成されている。この空間 8 0には、シリンダ部 1 7 0 Aの一部に形成された不図示の開口を介して給気管の一端が接続されておリ、この給気管の他端は、不図示の気体供給装置に接続されている。この気体供給装置から、例えばヘリウムなどの希ガス又は窒素等が給気管を介して空間 8 0内に供給され、該空間 8 0は、シリンダ 1 7 O Aの外部に比べて気圧の高い陽圧空間とされている。従って、以下では、空間 8 0を「陽圧空間 8 0」とも呼ぶものとする。

図 7には、上記自重キャンセラ 7 O Aの作用を説明するための模式図が示されている。

この図 7に示されるように、自重キャンセラ 7 O Aでは、空間 8 0が陽圧空間とされることによリ通気管路 7 4 a内には矢印 A i で示されるガスの流れ

(以下、適宜「流れ Α ι」とも呼ぷ）が生じる。この流れで示されるガスが、前述の通気管路 7 4 aの下端の先細ノズル部から噴出され、溝 7 4 b内に矢印 A₂ で示されるガスの流れが生じる。このガスが、溝 7 4 bの全域に行き渡り、溝の全体から支持面（ここではステージベース S Bの上面） S B aに向けて噴出される。これによりピストン部 1 7 0 Bの底面と支持面との間のガスの静圧（隙間内圧力）により、ピストン部 1 7 0 Bの底面とステージベース S B の支持面 S B aとの間に、所定のクリアランス Δ ί^ が形成されるようになつている。すなわち、ピストン部 1 7 0 Βの底面には、実質的に、一種の気体静圧軸受が形成されており、ビストン部 1 7 0 Βが支持面 S B aの上方に非接触で浮上支持されている。以下では、この気体静圧軸受を Γスラスト軸受」とも呼ぶものとする。

通気管路 7 4 aと同様に、通気管路 7 6 a〜7 6 dにも矢印で示されるガスの流れが生じることとなり、これに伴って、絞リ孔 7 8には、ピストン部 1 7 0 B内部から外部に向かう、矢印 B ₂ で示されるガスの流れが生じ、絞り孔 7 8から噴出されたガスは、第 2環状凸部 7 2 bに対して噴き付けられることとなる。このとき、第 2環状凸部 72 bとビストン部 1 70 B外周面との間のガスの静圧（隙間内圧力）により、ピストン部 1 7 OBの外周面と、第 1、第 2環状凸部 72 a, 72 bとの間には、所定のクリアランス Δ ΐ_₂ が形成されるようになっている。すなわち、ビストン部 1 70 Βの周壁には、実質的に、気体静圧軸受が形成されておリ、ピストン部 1 70 Βとシリンダ部 1 70 Αとの間は非接触とされている。以下では、この気体静圧軸受を「ラジアル軸受 J とも呼ぷものとする。

更に、シリンダ部 1 70 Aの環状凹溝 72 dに所定間隔で形成された複数の貫通孔 72 cには、矢印 d で示されるガスの流れが生じており、これにより、第 2環状凸部 72 bに噴き付けられたガス、陽圧空間 80内のガス等、クリアランス Δ L₂ 内のガスが外部に排出されるようになっている。

その他の自重キャンセラ 70 B, 70Cは、上述の自重キャンセラ 70 Aと同様に構成されている。

これら自重キャンセラ 70A〜70Cによると、その上端部でウェハステ一ジ WS T 1を支持した際に、その自重は、陽圧空間 80の陽圧により支持されるとともにステージペース S Bの上面、すなわち支持面 S B aとの間には、スラスト軸受の作用により、常にクリアランス Δ ΐ_ι を維持することが可能となっている。また、ウェハステージ WS Τ 1に傾斜方向（θ χ、 Θ y方向) に傾こうとする力が生じた場合であっても、ラジアル軸受の作用により、クリアランス A L₂ を維持しょうとするので、ウェハステージ WS T 1の傾斜が吸収されることとなる。従って、自重キャンセラ 70 A〜7 OCによると、ウェハステージ WST 1を陽圧により低剛性で支持するとともに、ウェハステージ W S T 1の傾斜を吸収することが可能となっている。

これまでの説明から分かるように、溝 74 bと通気管路 74 aとにより第 1 の軸受機構としてのスラスト軸受が構成され、絞リ孔 78と通気管路 76 a〜 76 dとによリ第 2の軸受機構としてのラジアル軸受が構成されている。前述のように、ウェハステージ WS T 1の底面（一 Ζ側の面）には、自重キヤンセラ 7 0 Α〜7 0 Cの配置される部分を除く全域にわたり、平面ミラー Μ Ζ 1が貼付されている（図 4 Α参照）。なお、ウェハステージ WS T 1の底面が平面である場合には、平面ミラー M Z 1に代えて、ウェハステージ W S T 1の底面を鏡面加工することとしても良い。

図 8には、ウェハステージ W S T 1を模式的に示す側面図が示されている。この図 8からわかるように、ステージベース S B内には、光波干渉式測長器としての Z軸干渉計 1 5 0、ステージベース S B内に形成された通路 S B b内に設けられ、 Z軸干渉計 1 5 0からの測長ビームを一 X方向と + Y方向に分岐するプリズム等から成るビ一ムスプリッタ 8 3 A、及びビームスプリッタ 8 3 A の一 X側に設けられビームスプリッタ 8 3 Aを透過した測長ビームを反射して + Z方向に折り曲げるプリズム 8 3 B等を備えている。また、ビームスプリッタ 8 3 Aで反射された測長ビームはさらに不図示のビームスプリッタで分岐され、それぞれの分岐光束 (測長ビーム) は、別のプリズム等によって + Z 方向に向けて反射されるようになっている。

すなわち、このような構成により Z軸干渉計 1 5 0からの測長ビームはウェハステージ W S T 1の底面に設けられた平面ミラー M Z 1の 3点に対して照射される。そして、平面ミラー M Z 1で反射されたそれぞれの測長ビームの戻り光が同じ経路で Z軸干渉計 1 5 0内部に戻り、内部でそれぞれ分岐されて、それぞれ参照ビームと同軸に合成されて、その干渉光束が別々のディテクタで受光されることにより、ウェハステージ W S T 1の Z軸方向の位置及び傾斜（0 x、 0 y方向の回転量）が計測されるようになっている。すなわち、 Z軸干渉計 1 5 0とビームスプリッタ 8 3 A、プリズム 8 3 B等を含む光学系によリ位置検出装置が構成されている。勿論、 Z軸干渉計を 3つ設けても良いし、 Z軸干渉計によリ平面ミラー M Z 1の 1点のみの Z位置を計測しても良い。 Z軸干渉計 1 5 0の計測値は、主制御装置 5 0に供給されている。この場合、自重キャンセラ 7 OA〜7 OCが、 Z軸干渉計 1 50からの測長ビームの平面ミラー MZ 1への照射を妨げるのを極力抑制するために、ウェハステージ WS T 1が自重キャンセラを 1つのみ有する構成を採用しても良い。ここで、 Z軸干渉計 1 50及びビームスプリッタ 83 A、プリズム 83 B等の配置としては、ウェハステージ WS T 1の移動範囲内で常時ウェハステージ WST 1の高さ方向の位置及び回転を計測できるような配置を採用するのが望ましい。

また、他方のウェハステージ WS T 2においても、ウェハステージ WST 1 に設けられた自重キヤンセラ 70 A〜70 Cと同様の 3つの自重キャンセラが設けられ、これら 3つの自重キャンセラによリ、ウェハステージ WS T 2を陽圧により低剛性で支持するとともに、ウェハステージ W S T 2の傾斜を吸収することが可能となっている。

ま† ウェハステージ WS T 2の底面（一 Z側の面）にも、自重キャンセラが配置される部分を除く全域にわたり、平面ミラーが取り付けられており、この平面ミラーの少なくとも 3点に対して、ステージベース S Bに設けられたピ一ムスプリツタプリズム等を介して、 Z軸干渉計からの測長ビームが照射され、前述と同様にして、ウェハステージ WS T 2の Z軸方向の位置及び傾斜方向（0 x、 0 y方向の）回転量を計測することが可能となっている。

このように、本実施形態では、ウェハステージ WST 1、 WST 2が、各 3 つの自重キャンセラ (70A〜70C) によって支持面 S B aの上方に浮上支持され、かつその Z位置と傾斜 ( Θ x、 0 y方向の回転量）が Z軸干渉計によつて計測されるようになっている。このため、ステージベース S Bの上面 S B aは、ウェハステージ WS T 1 ,WS T 2の移動基準面とする必要がないので、従来のステージ定盤のようにその平坦度を高くする必要がなく、その加工が容易であるとともに、製造コス卜の低減が可能となっている。

図 1に戻り、前記投影光学系 Pしの X軸方向の両側には、同じ機能を持った才ファクシス (off-axis)方式のマーク検出系としての一対のァライメン卜系 A LG 1 , ALG2が、投影光学系 P Lの光軸 AX (レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。前記ァライメント系 A LG 1、 A LG 2としては、本実施形態では、画像処理方式の結像式ァライメントセンサの一種である F I A (Field Image Alignment) 系のァライメントセンサが用いられている。これらのァライメン卜系 A LG 1、 ALG 2は、光源（例えばハロゲンランプ）及び結像光学系、検出基準となる指標マークが形成された指標板、及び撮像素子（CCD) 等を含んで構成されている。これらのァライメント系 A LG 1、 A LG 2では、光源からのブロードバンド（広帯域）光により検出対象であるマークを照明し、このマーク近傍からの反射光を結像光学系及び指標を介して CCDで受光するこのときマークの像が指標の像とともに G CDの撮像面に結像される。そして CCDからの画像信号（撮像信号）に所定の信号処理を施すことにより、検出基準点である指標マークの中心を基準とするマークの位置を計測する。ァライメント系 A LG 1、 A LG 2のような F I A系のァライメントセンサは、アルミ層やウェハ表面の非対称マークの検出に特に有効である。

本実施形態では、ァライメント系 A LG 1は、ウェハステージ WS T 1上に保持されたウェハ上のァライメントマーク及びウェハステージ WS T 1上に固定された不図示の基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、ァライメント系 Aし G 2は、ウェハステージ WS T 2上に保持されたウェハ上のァライメントマーク及びウェハステージ WS T 2上に固定された不図示の基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。

ァライメント系 A LG 1、 A LG 2からの画像信号は、不図示のァライメント制御装置により、 AZD変換され、デジタル化された波形信号を演算処理して指標中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、不図示のァライメント制御装置から主制御装置 50に送られるようになつている。

次に、各ウェハステージの 2次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図 2を参照しつつ説明する。

図 2に示されるように、ウェハステージ WS T 1上の移動鏡 MY 1の反射面には、投影光学系 P Lの光軸とァライメント系 A LG 1の光軸とを通る Y軸に沿って、 Y軸干渉計 1 1 6からの測長軸 B I 1 Yで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウェハステージ WS T 2上の Y移動鏡 MY 2の反射面には、投影光学系 Pしの光軸とァライメン卜系 A LG 2の光軸とを通る Y軸に沿って、 Y軸干渉計 1 1 8からの測長軸 B I 2 Yで示される干渉計ビームが照射されている。そして、 Y軸干渉計 1 1 6、 1 1 8では移動鏡 MY 1、 MY 2 からの反射光をそれぞれ受光することにより、各移動鏡の反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウェハステージ WS T 1 WST 2の Y軸方向位置を計測するようになっている。ここで、 Y軸干渉計 1 1 6、 1 1 8は、各 3つの光軸を有する 3軸干渉計であり、ウェハステージ WS T 1、 3丁 2の丫軸方向の計測以外に、ピッチング（X軸回りの回転（0 X回転））及ぴョーイング（0 z方向の回転）の計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。但し、前述の Z軸干渉計により、ウェハステージ WST 1、 WS T 2のピッチング計測が可能であるので、 Y軸干渉計 1 1 6、 1 1 8 は、ピッチング計測は必ずしもできなくても良い。

なお、測長軸 B I 1 Y、測長軸 Β I 2 Υの各干渉計ビームは、ウェハステージ WS Τ 1、 WS Τ 2の移動範囲の全域で常に移動鏡 MY 1 , MY 2に当たるようになつており、従って、 Y軸方向については、投影光学系 P Lを用いた露光時、ァライメント系 A LG 1、 A LG 2の使用時等のいずれのときにもゥェハステージ WS T 1、 WS T 2の位置は、測長軸 B I 1 Y、測長軸 Β I 2 Υの計測値に基づいて管理される。また、本実施形態では、投影光学系 Pしの光軸で測長軸 B Ϊ 1 Y、 Β I 2 Υ と垂直に交差する測長軸 Β I 2 Xを有する X軸干渉計 1 46と、ァライメント系 A LG 1、 A LG 2の光軸で測長軸 B I 1 丫、 B I 2丫とそれぞれ垂直に交差する測長軸 B I 1 X、 B I 3 Xをそれぞれ有する X軸干渉計 1 44, 1 48 とが設けられている。

本実施形態の場合、投影光学系 P Lを用いた露光時のウェハステージ WST 1 , WST 2の X方向位置計測には、投影光学系 P Lの光軸を通過する測長軸 B I 2 Xを有する X軸干渉計 1 46の計測値が用いられ、ァライメント系 A L G 1の使用時等のウェハステージ WS T 1の X方向位置計測には、ァライメント系 A LG 1の光軸を通過する測長軸 B I 1 Xを有する X軸干渉計 1 44の計測値が用いられ、ァライメン卜系 A LG 2使用時等のウェハステージ WS T 2 の X方向位置計測には、ァライメント系 A LG 2の光軸を通過する測長軸 B I 3 Xを有する X軸干渉計 1 48の計測値が用いられる。

このように、本実施形態では、 Y軸干渉計 1 1 6、 1 1 8及び X軸干渉計 1 44， 1 46, 1 48の合計 5つの干渉計によって、ウェハステージ WS T WS T 2の X Y 2次元座標位置を管理するウェハ干渉計システムが構成されている。

本実施形態では、 X軸干渉計 1 44、 1 46、 1 48の測長ビーム間の距離が移動鏡 MX 1 , MX 2の長手方向の長さよりも大きいので、状況によっては、 X軸干渉計の測長軸がウェハステージ W S T 1、 WS T 2の反射面よリ外れることとなる。すなわち、ァライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウェハ交換位置への移動などの際に、 X軸方向の干渉計ビームがゥェハステージ WS T 1 , WS T 2の移動鏡に当たらなくなる状態が生じ、制御に用いる干渉計の切り替えが必須となる。かかる点を考慮して、ウェハステージ WS T 1 , WS T 2の X軸方向の位置を計測する不図示のリニアエンコーダが設けられている。すなわち、本実施形態では、主制御装置 5 0が、ウェハステージ W S T 1 , W S T 2の上記のァライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウェハ交換位置への移動などの際に、 Y軸干渉計により計測されるウェハステージ W S T 1 , W S T 2の Y位置情報とリニアエンコーダによリ計測されるウェハステージ WS T 1、 W S T 2の X位置情報とに基づいて、ウェハステージ W S T 1 , \^5丁 2の丫位置、 X位置の移動を制御する。

勿論、主制御装置 5 0では、それまで制御に用いられていなかった測長軸の X軸干渉計からの干渉計ビームが再度ウェハステージ W S T 1 , W S T 2の移動鏡に当たったときには、その X軸干渉計をリセット (又はプリセッ卜) し、以後、干渉計システムを構成する X軸干渉計， Y軸干渉計の計測値のみに基づいてウェハステージ W S T 1 , WS T 2の移動を制御する。

なお、上記 X軸干渉計 1 4 4、 1 4 6、 1 4 8は、各 2つの光軸を有する 2 軸干渉計であり、ウェハステージ W S T 1、W S T 2の X軸方向の計測以外に、ローリング（Y軸回りの回転（0 y回転））の計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになつている。この場合も、前述と同様の理由により、ローリング計測は必ずしもできなくても良いが Z軸干渉計からの測長ビームが 3点のうち少なくとも一点に照射されなくなることが生じるような構成の場合には、ローリング計測ができることが望ましい。この点は、前述のピッチング計測についても同様である。

上述のようにして構成された干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は, 主制御装置 5 0に送られるようになっている。主制御装置 5 0では、各干渉計の出力値に基づいてウェハステージ WS T 1、 WS T 2を前述した駆動装置 D A、 D B及び Y軸リニアモータ L Y 1〜 L Y 4を介して独立に制御する。

更に、本実施形態では、図示は省略されているが、レチクル Rの上方に、投影光学系 P Lを介してレチクル R上のレチクルマークとウェハステージ WS T 1 , W S T 2上の不図示の基準マーク板上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いた" Γ T R (Through The Reticle)方式のレチクルァライメン卜系が設けられている。これらのレチクルァライメント系の検出信号は、不図示のァライメント制御装置を介して主制御装置 50に供給されるようになっている。なお、レチクルァライメン卜系の構成は、例えば特開平 7— 1 76468 号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 646, 41 3号などに詳細に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、図示は省略されているが、投影光学系 P L、ァライメン卜系 A LG 1、 A LG 2のそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカスォートレべリング計測機構（以下、「A F/A L系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系 P L及ぴ一対のァライメント系 A LG 1、 A LG 2のそれぞれに、 A F/A L系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平 1 0 一 21 4783号公報及びこれに対応する米国特許第 6, 341 , 00フ号などに詳細に開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置 1 0では、ウェハステージ WST 1が投影光学系 P Lの直下において露光動作を行っている間に、ゥェハステージ WS T 2側ではウェハ交換とァライメン卜系 A L G 2直下におけるウェハァライメント動作とが行われる (図 1、図 2の状態）。同様に、ウェハステージ WS T 2が投影光学系 Pしの直下において露光動作を行っている間に、ウェハステージ WST 1側ではウェハ交換、ァライメント系 A LG 1直下におけるウェハァライメント動作が行われる。すなわち、本実施形態の露光装置 1 0では、このようにしてウェハステージ WS T 1、 WST 2上で並行処理動作を行うことによリスループッ卜の向上が図られている。上記露光動作の際には、ウェハの Z軸方向の位置について、前記 Z軸干渉計 1 50を介して計測し、この計測結果に応じて、主制御装置 50は、ウェハステージ WST 1 (又は WST 2) を駆動装置 D A (又は DB) を介して駆動する。なお、 Z軸干渉計 1 50からの測長ビームが平面ミラーに当たらない場合等においては、前記 A F/A L系を用いてウェハの Z方向の位置について計測することとしても良い。また、 Z軸干渉計 1 50と A FZA L系によるウェハの Z位置計測を同時に行い、両計測結果に基づいてウェハステージの Z軸方向位置を制御することとしても良い。

前記ウェハ交換では、不図示のウェハローダによって、ウェハステージ WS T 1 (又はウェハステージ WS T 2) 上に載置された露光済みのウェハのアンロード及び新たなウェハのロードが行なわれる。

また、ウェハァライメント動作では、ァライメント系 A L G 1又は A L G 2 を用いて例えば特開昭 61 -44429号公報及びこれに対応する米国特許第 4, 780, 61 7号などに開示される EG A (ェンハンスト 'グローバル . ァライメン卜）方式等のウェハァライメン卜が実行される。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

このようなウェハァライメン卜の終了後、ウェハ W1 (又はウェハ W2) 上の各ショット領域の露光のための加速開始位置にウェハステージ WS T 1 (又はウェハステージ WS T 2) を移動させるショット間ステッピング動作と、前述した走査露光によりその露光対象のショット領域にレチクル Rのパターンを転写する露光動作とを繰り返す、ステップ ·アンド■スキャン方式の露光動作が行なわれる。なお、この露光動作は、通常のスキャニング 'ステツバと同様にして行われるので、詳細説明は省略する。

上記露光動作において、主制御装置 50は、ウェハステージ WST 1 (又は WS T 2) を Y軸方向（スキャン方向）に一対の Υ軸リニアモータ L Υ 1 , L Υ 2 (又は LY3, LY4) を介して長ストロークに駆動しつつ、駆動装置 D Α (又は DB) を介して、ウェハステージ WST 1 (又は WST 2) を 6自由度方向に微小駆動する。特に、スキャン方向については、一対の Y軸リニアモータの駆動によるウェハステージのレチクルステージ RS Tとの同期誤差を吸収するように、 Y軸微動モータ VY 1、 VY 2によってウェハステージを微小駆動することができる。

以上詳細に説明したように、本実施形態に係るステージ装置 20によると、ウェハステージ WS T 1 (又は WS T 2) に設けられた可動子 44 A〜 44 F と X軸方向に沿って配設された固定子 46 A〜46 Fとを有する駆動装置 DA (又は DB) により、ウェハステージ WST 1 (又は WST 2) に XY面に平行な駆動力を作用させて、ウェハステージ WST 1 (又は WST 2) を重力方向（Z軸方向）に直交する 2次元面（XY面）内方向（X軸、 Y軸及ぴ 02方向）、 XY面に対する傾斜方向（0 x, 0 y方向）、及び Z軸方向に駆動する。このようにすることで従来のように、 2次元面内で移動可能な移動体と、該移動体上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する複雑な構造のステージを採用しなくとも、ウェハステージ、ひいては該ウェハステージに保持されたウェハを、上記の 6自由度方向に移動させることが可能となる。この場合、ウェハステージを一体物で製作することができるので、ウェハステージの構造を簡素化することができるとともに、従来問題となつていた 2次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因する前述のテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によるステージの位置制御性の低下が生じるおそれが全く無い c 従って、シンプルな構造で、ウェハステージに保持されるウェハの高精度な位置制御の実現が可能となる。

また、本実施形態のステージ装置 20では、ウェハステージが、箱状の形状を有しているので、ウェハステージの高剛性を実現することができ、これによリ、ウェハステージを安定して駆動することが可能となる。すなわち、ウェハの高精度な位置決めを実現することが可能となる。

また、ウェハを保持し XY面内を移動可能なウェハステージ WS T 1、 WS T 2に、シリンダ部 1 70 Aと、該シリンダ部 1 70 Aの内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部 1 70 Bとを有し、ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、ウェハステージの自重をステージベース S Bの上方で支持する自重キャンセラ 70 A〜7 0 Cが設けられていることから、ウェハステージ WS T 1 , WS T 2の自重を気体の陽圧によリ支持することによリ、従来ウェハステージを Z軸方向に関して支持していたエアベアリング機構に比べ剛性を低くすることができる。これにより、ステージベース S Bの振動等がウェハステージ WS T 1、 WS T 2に伝達するのを極力抑制することができるので、この点からもステージの高精度な位置制御を実現することが可能となる。

また、本実施形態ではウェハステージ WS T 1， \^3丁 2の2軸方向位置を計測する Z軸干渉計が設けられているので、ウェハステージ WS T 1 , WS T 2の高さ方向の位置を常時検出することができる。この場合、露光精度を向上するためにウェハステージ上方にダウンフローの空調系の噴出し口が設けられる場合には、ウェハステージの下側のガス環境が安定した空間に Z軸干渉計が配置されるので、干渉計ビームの揺らぎ等が発生するのが極力抑制され、ゥェハステージの高さ方向の位置を高精度に検出することが可能となっている。また、自重キャンセラ 70 A〜70 Cは、ステージベース SBの上面（支持面）との間に所定のクリアランスを形成するスラスト軸受を有しているので、ステージベース S Bに対して非接触の状態でウェハステージ WS T 1 , WS T 2を支持することが可能である。

また、スラスト軸受が、ピストン部 1 70 Bのステージベース S Bの上面に対向する側の面に形成された溝（気体噴出口） 74 bと、ビストン部 1 70 B に形成され、溝 7 bとシリンダ 1 7 O Aの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路 7 4 aとを含んで構成されているので、配管等を必要とする軸受機構を別途設けることなく、自重キャンセラとステージベースとの間の非接触を実現することができる。

更に、自重キャンセラ 7 0 A〜7 0 Cは、シリンダ部 1 7 0 Aの内周面とピス卜ン部 1つ 0 Bの外周面との間に所定のクリアランスを形成するラジアル軸受を備えているので、ウェハステージの傾斜を吸収することができ、これによリウェハステージの振動を抑制することができる。この場合においても、ラジアル軸受を、ピストン部 1 7 0 Bの外周面に形成された気体噴出口 (絞リ孔） 7 8と、ピストン部 1 7 0 Bに形成され、気体噴出口 (絞リ孔) 7 8とシリンダ 1 7 O Aの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路（通気管路） 7 6 a〜7 6 dとを含む構成とすることで別途配管等を必要とする軸受機構を設けなくても良いので、配管を引きずる等のおそれがなく、高精度なウェハステージの駆動制御を行うことが可能である。

また、自重キャンセラは、一直線上にない 3箇所に設けられているので、ゥェハステージを Z軸方向に関して安定して支持することが可能である。

また、本実施形態の露光装置 1 0によると、高精度な位置制御が可能なステージ装置 2 0を備えていることから、レチクルに形成されたパターンをウェハ上に高精度に転写することが可能である。更に、本実施形態では、 2つのゥェハステージ W S T 1、 W S T 2を備えていることから、露光動作、ァライメント動作等を 2つのウェハステージ上で並行処理することができるので、スループッ卜の向上を図ることが可能である。

なお、上記実施形態では、ウェハステージ W S T 1 , W S T 2を 6自由度方向に駆動するものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、本発明のステージ装置では、ステージ、ひいては該ステージに保持された物体を、 2次元面内方向の少なくとも 1 自由度方向及び 2次元面に対する傾斜方向（1 自由度方向又は 2自由度方向）に駆動可能であれば良い。

なお、上記実施形態では、ウェハステージを 2つ備えるツインステージタイプのステージ装置に本発明のウェハステージを採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、ウェハステージを 1つ備えるシングルステージタイプのウェハステージ装置に採用することもできる。また、 3 つ以上のウェハステージを備えるマルチタイプのウェハステージ装置を採用することもできる。

また、ウェハステージ W S T 1、W S T 2を固定子から着脱可能な構成とし、ウェハステージ W S T 1、 W S T 2を互いに交換する構成を追加して、スイツチングタイプのツインステージにすれば、ァライメン卜系を 1つにすることができる。

また、上記実施形態では、ウェハステージの Z軸方向の位置を Z軸干渉計を用いて計測することとしたが本発明がこれに限られるものではなく、 Z軸干渉計を設けずに、 A F機構を用いてウェハステージの Z軸方向位置を計測することとしても良い。

なお、上記実施形態では、ウェハステージが箱状であるものとして説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子に対応して前述した各モータの可動子をウェハステージ側に設けることができるのであれば、ウェハステージはいかなる形状であっても良い。さらに、上記実施形態では、ステージベース S Bを不図示の防振ユニットを介して床面上で略水平に支持する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、図 9に示されるように、 Y軸リニアモータ L Y 1 , L Y 3の固定子 6 4 A、及び Y軸リニアモータ L Y 2 , L Y 4の固定子 6 4 Bを、ステージベース S Bに固定し、このステージベース S Bの底面に、複数のエアパッド A Pを設け、これらのエアパッド A Pにより、別のステージべース 4 5の上面の上方にステージベース S Bより上の前述の構成各部を非接触で浮上支持しても良い。このような構成を採用すると、ウェハステージ W S T 1、 W S T 2が X Y面内で移動すると、その移動を生じさせる駆動力の反力が固定子 6 4 A , 6 4 Bに作用し、これにより、運動量保存則に従って、反力を相殺する方向にステージベース S Bが移動する。従って、ウェハステージ W S T 1、 W S T 2の X Y面内での移動に起因する振動の発生を略確実に防止できるとともに、ステージベース S Bを含む系の重心位置の移動も生じないので、偏荷重が生じるのも防止できる。また、この場合、ステージベース S Bは、必然的に質量（重量）が大きくなるので、ステージベース S Bの移動ストロークをあまり大きく確保しておく必要がない。さらに、ステージベース S Bを X Y 面内で駆動可能な駆動機構（トリムモータ）を備えることとしても良い。かかる場合には、露光に影響を与えないときなどに、トリムモータによりステージベース S Bの位置を所定の位置に戻すことができる。

なお、上記実施形態では、ウェハステージが自重キャンセラを備える構成を採用するものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、 Z軸方向の駆動力を発生する Z軸微動モータ V Zによりウェハステージの自重を支持する構成などを採用しても良い。

なお、上記実施形態では、本発明のステージ装置がウェハの駆動系に適用された場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、レチクルの駆動系として本発明のステージ装置を適用することも可能である。図 1 0 には、レチクルの駆動系に本発明のステージ装置を適用した場合の一例が示されている。

この図 1 0に示されるレチクル側のステージ装置 1 0 1は、レチクル Rを保持する概略平板状のステージとしてのレチクルステージ R S T ' と、該レチクルステージ R S T ' を Y軸方向に長ストロークで駆動するとともに、 X軸方向及び Z軸方向並びに、 0 χ、 Θ y 0 z方向に微小駆動する駆動装置とを備えている。前記駆動装置は、レチクルステージ R ST' に Y軸方向の駆動力を作用させる Y軸リニアモータ 1 03ι〜 1 03₄ と、レチクルステージ RS T' に対して X軸方向の駆動力を作用させる X軸微動モータ 1 05と、レチクルステージ R ST' に対して Z軸方向の駆動力を作用させる Z軸微小駆動モータ 1 07 1 07₂ とを備えている。

前記 Y軸リニアモータ 1 03i は、レチクルステージ RST' に埋め込まれた状態の磁極ュニット 1 1 3Aと、該磁極ュニット 1 1 3 Aに対向して配置された電機子ュニット 1 1 3 Bとを備えており、磁極ュニット 1 1 3 Aにより形成される Y軸方向の交番磁界と、電機子ュニット 1 1 3 B内に設けられた複数の電機子コイルを流れる電流との間の電磁相互作用により、 Y軸方向の駆動力が発生する。その他の Y軸リニァモータ 1 032〜 1 034 についても同様に構成されている。

前記 X軸微動モータ 1 05は、ボイスコイルモータによって構成され、レチクルステージ R S T ' の一 X側端部に設けられた Y軸方向を長手方向とする永久磁石 1 1 5 Aと、定盤 99上に取付部材 97を介して設けられた、 Y軸方向を長手方向とし XZ断面が U字状の電機子ユニット 1 1 5 Bとを備えている。電機子ュニッ卜 1 1 5 B内には、永久磁石 1 1 5 Aにより形成される磁界の中を電流が Y軸方向に流れるように電機子コイルが設けられており、この Y軸方向の電流と永久磁石による Z軸方向の磁界との間の電磁相互作用によリ、レチクルステージ RS T' に作用する X軸方向の駆動力が発生する。

前記 Z軸駆動モータ 1 07^ 1 072 も、前記 X軸微動モータ 1 05と同様、ボイスコイルモータにより構成され、レチクルステージ RST' の下端面に設けられた永久磁石と、定盤 99上に設けられた断面 U字状の磁極ュニッ卜とを備えている。これにより、レチクルステージ RST' に Z軸方向の駆動力が作用するようになっている。

上記のようにして構成される駆動装置によると、レチクルステージ RS T' が X, Y、 Ζ軸方向に駆動されることは勿論、 Υ軸リニアモータ 1 03ι~ 1 03₄のうちの上側に位置するリニアモータ 1 03ι, 1 03₃ と下側に位置するリニアモータ 1 032, 1 03₄ の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージ RST' を X軸回りの回転方向（ピッチング方向）に微小駆動することが可能であり、レチクル Rよりも一 X側に位置するリニアモータ 1 03ι, 1 03₂ と、レチクル Rよりも + Χ側に位置するリニアモータ 1 03₃， 1 03 4 の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージ RST' を Ζ軸回りの回転方向（ョ一イング方向）に微小駆動することが可能である。更に、 2つの Ζ軸駆動モータ 1 07 1 07₂ の駆動力を異ならせることによリ、レチクルステージ RST' を Υ軸回りの回転方向（ローリング方向）に微小駆動することが可能である。

このように、レチクル側のステージ装置として上述したような構成を搮用することにより、粗微動構造のレチクルステージを採用することなく、レチクルステージ RST' を 6自由度方向に駆動することが可能になり、これにより、レチクルの高精度な位置制御が可能になるとともに、レチクルステージの小型、軽量化を図ることが可能になる。

また、図 1 0の構成において、 X軸微動モータ 1 05に代えて、上下 2段に配置された一対の X軸微動モータを採用しても良い。このようにすると、この一対の X軸微動モータがそれぞれ発生する X軸方向の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージ RS T' を Υ軸回りの回転方向 (ローリング方向) に微小駆動することが可能となる。

従って、この図 1 0に示されるレチクル側のステージ装置を、前述の図 1のレチクルステージ R S Τを含むレチクル側の各構成要素に置き換えることにより、上記実施形態の露光装置 1 0と同等の作用効果を奏する他、レチクル Rの位置制御性の向上、ひいてはレチクルとウェハとの同期精度の向上による、露光精度の向上が可能となる。勿論、レチクルの駆動系にのみ本発明のステージ装置を適用しても構わない。なお、図 1 0の構成において、レチクルステージ R S T ' を Y軸方向に駆動する Y軸リニアモータの固定子を、定盤 9 9上でレチクルステージを取り囲んだ状態で浮上支持される矩形枠状部材に固定することとしても良い。これによリ、レチクルステージの駆動による反力によって枠状部材が Y軸方向に移動するので、前記反力をキャンセルすることが可能となる。この場合も、矩形枠状部材を駆動するトリムモータを設けても良い。

なお、上記実施形態では、ステップ■アンド■スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ■アンド " リピー卜方式の投影露光装置、ステップ■アンド■スティツチ方式の投影露光装置などにも本発明は好適に適用できる。

また、上記実施形態では、照明光 I Lとして K r Fエキシマレーザ光などの遠紫外光、 F ₂ レーザ、 A r Fエキシマレーザ等の真空紫外域光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（g線 i線等）などを用いるものとしたが、これに限らず A t- ₂ レーザ光（波長 1 2 6 n m) などの他の真空紫外光を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレ一ザ光に限らず、 D F B半導体レーザ又はファイバ一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 ( E r ) (又はエルビゥムとイッテルビウム ( Y b ) の両方) がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。更に、照明光 I Lとして E U V光、 X線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクシヨン 'ァライナー、及び例えば国際公開 W0 9 9 Z 4 9 5 0 4号などに開示される、投影光学系 P Lとウェハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。液浸露光装置は、反射屈折型の投影光学系を用いる走査露光方式でも良いし、あるいは投影倍率が 1 8の投影光学系を用いる静止露光方式でも良い。後者の液浸型露光装置では、ウェハなどの物体上に大きなパターンを形成するために、前述のステップ 'アンド 'スティツチ方式を採用することが好ましい。

なお、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、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージゃウェ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、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。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。

なお本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置薄膜磁気へッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウェハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（C C Dなど）、マイクロマシン、有機 Eし、 D N Aチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また半導体秦子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、 E U V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レチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、 D U V (遠紫外）光や V U V (真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式の X線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク (ステンシルマスク、メンブレンマスク) が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。

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、この設計ステツプに基づいたレチクルを製作するステツプ、シリコン材料からウェハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置を用いて前述の方法によりレチクルのパターンをウェハに転写するステップ（露光ステップ)、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、露光ステップにおいて上記実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられるので、ウェハ上にレチクルのパターンを高精度に転写することができ、結果的に高集積度のデバイスを生産性 (歩留まりを含む）を向上させることが可能となる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明のステージ装置は、物体の位置決めステージに適している。また、本発明の露光装置は、感光物体上にパターンを転写するのに適している。ます本幾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

請求の範囲

1 . 物体を保持し、少なくとも重力方向に直交する 2次元面内方向及び該 2 次元面に対する傾斜方向に移動可能なステージと；

前記ステージに接続された複数の可動子と、前記 2次元面内の所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子とを有し、前記 2次元面に平行な方向の駆動力により前記ステージを駆動する駆動装置と；を備えるステージ装置。

2 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記駆動装置は、前記ステージを前記 2次元面内の回転方向にも駆動することを特徴とするステージ装置。

3 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記駆動装置は、前記ステージを前記重力方向にも駆動することを特徴とするステ一ン装 ii：。

4 . 請求項 3に記載のステージ装置において、

前記ステージを前記重力方向に駆動する固定子は、前記ステージを前記 2次元面の面内方向に駆動する複数の固定子の間に配設されていることを特徴とすステーン装 ii₀

5 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記駆動装置は、前記ステージを前記 2次元面内の 3自由度方向、及び前記 2次元面に対する傾斜方向の 2自由度方向、並びに前記重力方向の 6自由度方向に駆動することを特徴とするステージ装置。

6 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記ステージは、箱状の形状を有することを特徴とするステージ装置。

7 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記ステージの底部に設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なビストン部とを有し、前記ビストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧によリ、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構を更に備えるステージ装置。

8 . 請求項 7に記載のステージ装置において、

前記自重支持機構の近傍に配置され、前記ステージの位置を検出する位置検出装置を更に備えるステージ装置。

9 . 請求項 7に記載のステージ装置において、

前記自重支持機構は、前記支持面との間に所定のクリアランスを形成する第 1の軸受機構を有することを特徴とするステージ装置。

1 0 . 請求項 9に記載のステージ装置において、

前記第 1の軸受機構は、前記ビストン部の前記支持面に対向する側の面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むことを特徴とするステージ装置。

1 1 . 請求項 9に記載のステージ装置において、

前記自重支持機構は、前記シリンダ部の内周面と前記ビストン部の外周面との間に所定のクリアランスを形成する第 2の軸受機構を更に有することを特徴とするステージ装置。

1 2 . 請求項 1 1に記載のステージ装置において、

前記第 2の軸受機構は、前記ビストン部の外周面に形成された気体噴出口と、前記ビストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むことを特徴とするステージ装置。

1 3 . 請求項フに記載のステージ装置において、

前記自重支持機構は、一直線上にない少なくとも 3箇所に設けられていることを特徴とするステージ装置。

1 4 . 請求項 7に記載のステージ装置において、

前記支持面が形成されたステージベースを更に備えるステージ装置。

1 5 . 請求項 1 4に記載のステージ装置において、

前記ステージベースは、前記ステージの前記 2次元面内方向の移動の際に、その移動を生じさせる駆動力の反力の作用によって運動量保存則に従って移動可能に構成されていることを特徴とするステージ装置。

1 6 . 請求項 1 5に記載のステージ装置において、

前記ステージベースを前記 2次元面内で駆動する駆動機構を更に備えるステージ装置。

1 7 . 請求項 1に記載のステージ装置において、

前記ステージに設けられた反射面に測長ビームを照射し、該測長ビームの前記反射面での反射光を受光して、前記ステージの重力方向の位置を計測する光波干渉式測長器を、更に備えるステージ装置。

1 8 . 物体を保持して、重力方向に直交する面内を移動可能なステージと；前記ステージに設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なビストン部とを有し、前記ビストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構と；を備えるステージ装

1 9 . 請求項 1 8に記載のステージ装置において、

2 0 . 請求項 1 9に記載のステージ装置において、

前記第 1の軸受機構は、前記ピストン部の前記支持面に対向する側の面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むことを特徴とするステージ装置。

2 1 . 請求項 1 9に記載のステージ装置において、

2 2 . 請求項 2 1に記載のステージ装置において、前記第 2の軸受機構は、前記ビストン部の外周面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むことを特徴とするステージ装置。

2 3 . 請求項 1 8に記載のステージ装置において、

2 4 . 請求項 1 8に記載のステージ装置において、

2 5 . 請求項 2 4に記載のステージ装置において、

前記ステージベースは、前記ステージの前記 2次元面内方向の移動の際にその移動を生じさせる駆動力の反力の作用によって運動量保存則に従って移動可能に構成されていることを特徴とするステージ装置。

2 6 . 請求項 2 5に記載のステージ装置において、

2 7 . 請求項 1 8に記載のステージ装置において、

2 8 . 物体をそれぞれ保持する複数のステージと；前記各ステージを、少なくとも重力方向に直交する 2次元面内方向及び該 2 次元面に対する傾斜方向に、前記 2次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動する駆動システムと；を備えるステージ装置。

2 9 . 請求項 2 8に記載のステージ装置において、

前記駆動システムは、前記各ステージに個別に対応して設けられ、対応するステージを、前記 2次元面に平行な方向の駆動力を用いて、少なくとも重力方向に直交する 2次元面内方向及び該 2次元面に対する傾斜方向に駆動する、複数の駆動装置を含むことを特徴とするステージ装置。

3 0 . 請求項 2 9に記載のステージ装置において、

前記各駆動装置は前記 2次元面内の所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子と前記ステージに接続され前記各固定子に対応する複数の可動子と、を有することを特徴とするステージ装置。

3 1 . 請求項 3 0に記載のステージ装置において

前記各駆動装置は、前記ステージを前記 2次元面内の回転方向にも駆動することを特徴とするステージ装置。

3 2 . 請求項 3 0に記載のステージ装置において、

前記各駆動装置は、前記ステージを前記重力方向にも駆動することを特徴とするステージ装置。

3 3 . エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたバタ一ンを感光物体に転写する露光装置であって、

前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の駆動系として、請求項 1〜 3 2のいずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露光装

3 4 . リソグラフィ工程を含むデバィス製造方法であって、

前記リソグラフイエ程では、請求項 3 3に記載の露光装置を用いて、前記マスクに形成されたパターンを感光物体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。