专利名称：驱动装置及曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种用于驱动物体的驱动装置，适合当制造例如半导体元件、CCD摄像元件、液晶显示器或薄膜磁头等各种元件时，在为了将设定图案转印到基片上而使用的曝光装置中的用于规定曝光光束的照明区域的可动遮蔽机构中使用。另外，本发明关于一种具有该驱动装置的曝光装置。
背景技术：
在例如半导体元件的一个制造工程即刻蚀工程中，为了使在作为掩膜的光栅(或光掩膜等)上所形成的图案，在作为基片(感应基片)的涂敷有光刻胶的晶圆(或玻璃板等)上进行转印曝光，使用曝光装置。作为曝光装置，使用逐次移动式曝光装置等一体曝光型(静止曝光型)的投影曝光装置和扫描逐次移动式曝光装置等扫描曝光型的投影曝光装置(扫描型曝光装置)等。在这些曝光装置的照明光学系统中，为了规定曝光光束在光栅上的照明区域，而配备有作为视场光阑的遮蔽机构。
而且，在扫描型曝光装置中，在扫描曝光时为了防止不需要的图案的曝光，需要在向晶圆上的各拍摄区域的扫描曝光时，在与光栅的扫描方向对应的方向上使该照明区域依次进行开关。因此，在扫描型曝光装置的遮蔽机构中，可组入将该照明区域进行开关的可动遮蔽机构。习知的可动遮蔽机构包括沿平行的1对导向装置移动自如配置的2片遮蔽装置(遮光板)、用于将这2片遮蔽装置沿该导向装置进行驱动的线性电动机等驱动部。
最近。为了进一步提高图像分辨率，曝光光束正在从KrF激态复合物激光(波长248nm)向ArF激态复合物激光(波长193nm)这种实质上的真空紫外区进行短波长化。在利用这种真空紫外区的曝光光束的情况下，为了维持高利用效率，最好对含有该遮蔽机构的开口部的光路上供给氮气和惰性气体等高透过率的气体。因此，已知还有一种利用该高透过率的气体，作为为了将这2片遮蔽装置沿其导轨顺利地进行移动而使用的气体轴承的润滑气体的可动遮蔽机构(例如参照专利文献1)。
日本专利的特许第3387809号公报如上所述，习知的可动遮蔽机构为一种将2片遮蔽装置沿导向装置进行驱动的方式。关于该情况，在扫描型曝光装置的通常的照明光学系统中，其可动遮蔽机构最好以此2片遮蔽装置的移动方向形成垂直方向的配置即纵向置放方式进行设置。但是，当将习知的可动遮蔽机构以纵向置放进行设置时，这2片遮蔽装置会因自重而下落，所以为了防止该下落，需要由驱动部不断产生向上方的推力。因此，在该驱动部的发热量增大，该热的影响有可能也会波及到照明光学系统中的其它光学构件和光栅等。
另外，在由该驱动部总是产生向上方的推力的状态下，为了在扫描曝光时提高开关这2片遮蔽装置时的响应速度，需要使驱动部更加大型化而提高推力，另外也存在发热量增大的问题。
而且，在习知的可动遮蔽机构中，在扫描曝光时因驱动这2片遮蔽装置时的反作用力而产生振动，且该振动传播到光栅载物台等，有可能使同步精度和重合精度等曝光精度下降。该问题在将此可动遮蔽机构横向置放设置的情况下也会产生。另外，在利用线性电动机驱动例如光栅载物台等载物台的情况下，为了抵消其反作用力，有时使用可将驱动部的导向轴沿反方向进行移动的平衡机构。但是，如将这种平衡机构直接设置在可动遮蔽机构中，则使可动遮蔽机构大型化，难以组入到照明光学系统中。
发明内容
本发明的第1目的是提供一种鉴于上述问题的，在对物体进行驱动的情况下，可利用比较小型的机构降低驱动部的发热量，且降低驱动时的反作用力的驱动技术。
而且，本发明的第2目的是提供一种在使物体大致沿垂直线纵向置放并驱动的情况下，可利用比较小型且发热量少的机构防止该物体的自由下落，且可降低驱动时的反作用力的驱动技术。
而且，本发明的目的是还提供一种将该驱动技术应用在可动遮蔽机构中，并可得到高曝光精度的曝光技术。
利用本发明的第1驱动装置为使第1物体(21、53A、54A)实质上沿垂直线进行驱动的驱动装置，包括具有该第1物体的M倍(M为大于1的实数)的质量的第2物体(58A、59A、60A)、使该第1物体和该第2物体实质上以M∶1的速度比沿该垂直线相对地向相反方向进行驱动的相对驱动装置(51A、61A、62A、63A)。
如利用该发明，该第1物体及该第2物体的质量比和速度比实质上为相反的关系，且该第1物体和该第2物体以驱动反作用力大致抵消的形态而大致沿垂直线向相反方向被驱动。因此，在该相对驱动装置中，可以轻负载驱动该第1物体(及第2物体)，所以能够降低发热量。而且，该第2物体作为平衡机构进行作用，且该第2物体的移动量缩小为该第1物体的移动量的大致1/M，所以可不使机构部大型化，并降低驱动时的反作用力(反作用力向外部的泄漏量)。
在本发明中，也可具有以使该第1物体和该第2物体保持静态匀衡的形态将该第1物体和该第2物体进行连结的连结机构(51A、62A、63A)。利用该连结机构，可防止该第1物体的自由下落。
而且，作为一个例子，该相对驱动装置具有将该第1物体和该第2物体以实质上可利用M∶1的速度比沿其垂直线相对地向相反方向进行移动的形态进行连结的连结机构(51A、62A、63A)、将该第1物体和该第2物体在受该连结机构限制的状态下沿其垂直线相对地向相反方向进行驱动的驱动部(61A)。藉由象这样分离为连结机构和驱动部，可使机构部的构造单纯化，维护也变得容易。
而且，利用本发明的第2驱动装置为驱动第1物体(21、53A、54A)的驱动装置，包括具有该第1物体的M倍(M为大于1的实数)的质量的第2物体(58A、59A、60A)、将该第1物体和该第2物体以实质上可利用M∶1的速度比相对地沿相反方向进行移动的形态进行连结的连结机构(51A、62A、63A)、将该第1物体和该第2物体在受该连结机构限制的状态下相对地沿相反方向进行驱动的驱动部(61A)。
如利用本发明，该第1物体及该第2物体的质量比和速度比实质上为相反关系，且该第1物体和该第2物体以驱动反作用力大致抵消的形态而沿相反方向被驱动。因此，在该驱动部中，可以轻负载驱动该第1物体(及第2物体)，所以能够降低发热量。而且，该第2物体作为平衡机构进行作用，且该第2物体的移动量缩小为该第1物体的移动量的大致1/M，所以可不使机构部大型化，并降低驱动时的反作用力(反作用力向外部的泄漏量)。
在上述的本发明中，该连结机构具有作为1个例子其半径比为M∶1且沿同轴进行旋转的2个滑轮(48A、49A)、缠绕这2个滑轮的外周并与该第1物体及该第2物体进行连结的连结构件(62A、63A)。藉由象这样利用滑轮机构，特别可使构成简单化。
而且，该连结机构具有作为另一例子在外周部沿半径方向形成复数个沟(69a、69b)并使旋转轴与该第2物体进行连结的滚轮部(69)、沿该复数个沟移动自如地进行配置的复数个随动机构(74A、74B)、受该复数个随动机构的限制并沿该滚轮部的旋转轴的周围进行旋转且使旋转轴与该第1物体连结的固定部(73)。利用该构成，可缩短该第1物体的驱动轴和该第2物体的驱动轴之间隔，所以能够减小力矩的产生量。
而且，作为一个例子，该驱动部为具有与该第1物体进行连结的可动元件(54A)、与该第2物体进行连结的固定元件(60A)的线性电动机。藉此，该驱动部可使该第1物体和该第2物体非接触地进行驱动。
在这种情况下，也可使该可动元件包含线圈，该固定元件包含复数个磁石。藉由象这样使该线性电动机为动磁方式，而使与该第2物体连结的固定元件一方变重，所以可轻松地使该第1物体和该第2物体的质量比为1∶M。
而且，也可还具有对该第1物体及该第2物体中的至少一方的位置信息进行计测的位置检测装置(66A)、将该位置检测装置的检测结果进行反馈，且将该第1物体或该第2物体的目标位置的信息进行前馈而驱动该驱动部的控制部(20)。藉此，可高精度且高速地进行该第1物体的移动。
而且，利用本发明的曝光装置为在利用来自照明系统(13)的曝光光束而对图案的一部分进行照明，并利用该曝光光束而通过该图案及投影系统(PL)对基片(W)进行曝光的状态下，将该图案和该基片相对地进行移动，并将该图案在该基片上进行转印的曝光装置，该照明系统包括规定利用该曝光光束的照明区域的固定视场光阑(9)、还对利用该固定视野光阑所规定的照明区域进行限制的可动视场光阑(21、22、23A、23B)、本发明的驱动装置，且利用该驱动机构对该可动视场光阑进行驱动。
本发明的驱动装置因为发热量少，产生的振动也少，所以可得到高曝光精度(同步精度、重合精度等)。而且，即使在将该可变视场光阑纵向置放配置的情况下，也可降低发热量及振动量。
在这种情况下，也可包含将形成有该图案的掩膜(R)进行移动的掩膜载物台(RST)、具有该掩膜载物台的导向面的掩膜基座(27)，并将该驱动装置设置在该掩膜基座上。藉此，可使曝光装置全体小型化。
而且，也可包含将形成有该图案的掩膜(R)进行移动的掩膜载物台(RST)、具有该掩膜载物台的导向面的掩膜基座(27A)、与该掩膜基座通过防振装置(43B)被分离的柱机构(CLB)，且由该柱机构支持该驱动装置。藉此，可进一步降低从该驱动装置所漏出的振动的影响。
而且，也可包含2个该驱动装置，且该可动视场光阑具有沿与该图案和该基片的相对移动方向对应的方向彼此独立地移动自如的2片遮蔽构件(21、22)，并分别利用另外的该驱动装置对这2片遮蔽构件进行驱动。藉由象这样独立地驱动2片遮蔽构件，可使该可动视场光阑的驱动机构(可动视场机构)小型化。
如利用本发明的驱动装置，藉由使第1物体和第2物体以设定的速度比相对地沿相反方向进行驱动，从而在驱动第1物体的情况下，可利用比较小型的机构降低驱动部的发热量，且降低驱动时的反作用力。
而且，在本发明中，在具有将该第1物体和该第2物体实质上沿垂直线相对地沿相反方向进行驱动，且以使该第1物体和该第2物体保持静态均衡的形态将该第1物体和该第2物体进行连结的连结机构的情况下，可将该第1物体沿垂直线纵向置放驱动，且防止该第1物体的自由下落。
而且，如利用本发明的曝光装置，藉由将本发明的驱动装置应用于可动遮蔽机构中，可得到高曝光精度。
图1所示为本发明的实施形态的投影曝光装置的概略构成的斜视图。
图2所示为本发明的第1实施形态的投影曝光装置的柱构造的部分缺口图。
图3所示为图1中的可动遮蔽机构10的斜视图。
图4为从+Y方向观察图3的可动遮蔽机构10的正面图。
图5所示为图3的可动遮蔽机构10中的遮蔽装置21的驱动机构的部分缺口侧面图。
图6所示为图3的第1平衡轮机构51A及利用其进行连结的构件的单纯化图。
图7所示为扫描曝光时的图1的光栅掩膜RST上的光栅R和照明区域26R的位置关系的变化图。
图8所示为扫描曝光时的图4的扫描方向用的遮蔽装置21及g22的位置的变化图。
图9所示为扫描曝光时的图4的扫描方向用的遮蔽装置21及22的接续图8的位置的变化图。
图10所示为含有图4的可动遮蔽机构10的遮蔽装置21的第1移动体的响应特性的模拟结果的一个例子。
图11所示为扫描曝光时的图4的钢带62A的张力变化的一个例子。
图12所示为扫描曝光时的图4的遮蔽装置21的定位误差的一个例子。
图13所示为进行了前馈控制的情况下的，扫描曝光时的图4的遮蔽装置21的定位误差的一个例子。
图14所示为本发明的第2实施形态的投影曝光装置的柱构造的部分缺口图。
图15所示为本发明的第3实施形态的可动遮蔽装置10A。
图16(A)所示为本发明的第4实施形态的可动遮蔽机构的要部，(B)所示为从图16(A)的状态使滚轮69进行旋转的状态，(C)所示为从图16(B)的状态再使滚轮69进行旋转的状态。
1曝光光源2反射镜3A第1透镜系统3B第2透镜系统4反射镜 5复眼透镜6照明系统孔径光阑构件7分光器8A中继透镜 8B子聚光镜系统9固定遮蔽装置9a孔径10可动遮蔽机构 11反射镜12主聚光镜系统 13照明光学系统14A、14B、14C、14D孔径光阑 15驱动电动机
16聚光镜 17积分传感器18主控制系统 19曝光量控制系统20载物台驱动系统 21、22、23A、23B遮蔽装置24遮光带 21R、22R像26R照明区域 26W曝光区域27、27A光栅基座 28X、28Y激光干涉仪29A、、29B光栅对准显微镜 30晶圆支持器31Z倾斜载物台32XY载物台33晶圆基座 34基准标志构件35X、35Y激光干涉仪 36对准传感器41支架 42、43、43A、43B防振装置44、44A支持板45照明系统支持柱46子容器 47基板47a孔径 48A、49A、50A、48B、49B、50B滑轮51A第1平衡轮机构 51B第2平衡轮机构52A、52B旋转轴承 53A、53B第1滑块54A、54B可动元件 55A、55BZ轴导向装置56A、56B、57A、57B衬垫 58A、58B第2滑块59A、59B支持构件 60A固定元件60Aa连结部 60B固定元件60Ba连结部 61A第1线性电动机61B第2线性电动机 62A、63A、64A、62B、63B钢带65A、65B度盘 66A、66B检测器67A螺母 68遮蔽装置68a、68b遮光部 69滚轮69a、69b、69c、69d沟 70、71旋转轴72子轮 73随动装置固定部74A、74B随动装置 CLA柱CLB照明系统支持柱IL曝光光PL投影光学系统 R光栅RST光栅载物台SA拍摄区域W晶圆WST晶圆载物台具体实施方式
以下参照图1～图13对本发明的较佳的第1实施形态进行说明。图1所示为利用本发明的扫描逐次移动式曝光装置所构成的扫描曝光型的投影曝光装置(曝光装置)的概略构成，在该图1中，该投影曝光装置包括曝光光源1、照明光学系统13(照明系统)、光栅载物台系统、投影光学系统PL(投影系统)、晶圆载物台系统及对这些机构进行支持的柱机构(未图示)。首先，作为产生用作曝光光束的曝光光IL(曝光用的照明光)的曝光光源1，使用ArF激态复合物激光(波长193nm)。另外，作为曝光光源，也可使用KrF激态复合物激光(波长248nm)、F2激光(波长157nm)、YAG激光的谐波产生光源、固体激光(半导体激光等)的谐波产生装置或水银灯等。
曝光时从曝光光源1所输出的曝光光IL，经过将光路向上方弯曲的反射镜2、未图示的光束整形光学系统、第1透镜系统3A、将光路向大致水平方向弯曲的反射镜4及第2透镜系统3B，使其断面形状被整形为设定形状，并入射作为光积分仪(unifornizer或homogenizer(均质器))的复眼透镜5，使照度分布均匀化。在复眼透镜5的射出面(照明光学系统13的瞳面)，具有用于将曝光光的光量分布设定为圆形(通常照明)、复数个偏心区域(2极、4极照明等的变形照明)、环带(环带照明)或小圆形(相干因数(σ值)小的小σ照明)等而决定照明条件的孔径光阑(σ可变光阑)14A、14B、14C、14D等的照明系统孔径光阑构件6，利用驱动电动机15可旋转自如地进行配置。由对装置全体的动作进行统一控制的计算机等形成的主控制系统18，通过驱动电动机15使照明系统孔径光阑构件6旋转，而设定照明条件。
通过照明系统孔径光阑构件6中的一个孔径光阑的曝光光IL，经过反射率小的分光器7及中继透镜8A，依次通过由作为固定视野光阑的固定遮蔽装置9的孔径9a及作为可变视野光阑的遮蔽设备21、22、23A、23B所设定的孔径。本例的遮蔽设备21、22、23A、23B为可动遮蔽机构10(驱动装置)的一部分。固定遮蔽装置9用于将作为掩膜的光栅R的图案面(光栅面)的照明区域26R，沿与光栅R的扫描方向直交的非扫描方向规定为细长的矩形或缝隙状的区域。作为一个例子，固定遮蔽装置9的孔径9a为在平板状构件上所形成的沿与非扫描方向对应的方向的细长的矩形孔径。
另一方面，可动遮蔽机构10中的1对扫描方向用的遮蔽装置21及22(遮蔽构件)，作为1个例子，为沿与光栅R的扫描方向对应的方向彼此独立移动自如的1对矩形的遮光板，而非扫描方向用的遮光板23A及23B，作为1个例子，为沿与光栅R的非扫描方向对应的方向彼此独立移动自如的1对矩形的遮光板。可动遮蔽机构10具有驱动遮蔽装置21、22、23A、23B的机构(在图1中未图示)。
在该构成中，以利用前者的扫描方向用的遮蔽装置21及22的驱动，而在向晶圆上的曝光对象的各拍摄区域的扫描曝光的开始时及结束时，不向不必要的部分进行曝光的形态，使照明区域26R沿扫描方向被开关。而且，利用后者的非扫描方向用的遮蔽装置23A及23B的位置控制，可规定照明区域26R的非扫描方向的中心及宽度。
在这种情况下，作为一个例子，利用遮蔽装置21、22、23A、23B规定的孔径(以下也称作[可动遮蔽机构10的孔径])，配置在与光栅面大致共轭的面上，且固定遮蔽装置9的孔径9a配置在从与该光栅面的共轭面稍稍被散焦的面上。另外，也可将固定遮蔽装置9配置在例如光栅R的附近。而且，在本例中，可动遮蔽机构10中的扫描方向用的遮蔽装置21及23的移动方向，为后述那样沿垂直线的方向(与重力进行作用的方向平行)。换言的，可动遮蔽机构10以[纵向置放方式]进行设置。
通过了固定遮蔽装置9的孔径及可动遮蔽机构10的孔径的曝光光IL，经过子聚光镜系统8B、将光路大致向下方弯曲的反射镜11及主聚光镜系统12，对作为掩膜的光栅R的照明区域26R(更准确地说，是利用可动遮蔽机构10的孔径被限制的区域)以均匀的照度分布进行照明。照明光学系统13(照明系统)的构成包括反射镜2、第1透镜系统3A、反射镜4、第2透镜系统3B、复眼透镜5、照明系统孔径光阑构件6、分光器7、中继透镜系统8A、固定遮蔽装置9、可动遮蔽装置10、子聚光镜8B、反射镜11及主聚光镜系统12。
本例的照明光学系统13藉由利用用于使光路分别弯曲90°的反射镜4及11，而简洁地构成。另外，作为用于减小投影曝光装置的设置面积(投影面积)的配置之一，可与反射镜4和反射镜11之间的照明光学系统13的光轴平行地设定光栅R的扫描方向。在本例中，还可使光栅R移动时的导向面与水平面平行，并使入射光栅R时的曝光光IL的光轴与光栅面(与导向面平行)垂直。此时，如考虑利用反射镜11的曝光光IL的反射，则用于将光栅R的照明区域26R沿扫描方向进行开关的1对扫描方向用的遮蔽装置21及22的移动方向，形成与光栅R的导向面垂直的方向，即实质上沿垂直线的方向(与重力进行作用的方向平行)。因此，本例的扫描方向用的遮蔽装置21及23的移动方向，设定为沿垂直线的方向。藉此，可简洁地配置照明光学系统13，而且，也可使投影曝光装置的设置面积缩小。
而且，由分光器7被反射的曝光光，通过聚光镜16而由光电传感器所构成的积分传感器17受光。积分传感器17的检测信号被供给到曝光量控制系统19，且曝光量控制系统19利用该检测信号和从预先所计测的分光器7到作为基片(感应基片或感光体)的晶圆W的光学系统的透过率，间接计算在晶圆W上的曝光能量。曝光量控制系统19根据该计算结果的积算值及来自主控制系统18的控制信息，以在晶圆W上可得到适当曝光量的形态，控制曝光光源1的发光动作(发光期间、发光频率、输出(每脉冲的能量)、波长、波长的半幅值等)。
在曝光光IL的照射下，光栅R的照明区域26R内的图案通过投影光学系统PL(投影系统)，以投影倍率β(β为1/4、1/5等)在涂敷有光刻胶的晶圆W上的一个拍摄区域SA上的非扫描方向上，投影到细长缝隙状的曝光区域26W上。晶圆W为例如半导体(硅等)或SOI(silicon on insulator，绝缘体)等直径为200～300mm左右的圆板形的基片。光栅R的图案面(光栅面)及晶圆W的表面(晶圆面)分别与投影光学系统PL的物体面及像面对应。以下，在图1中，与投影光学系统PL的光轴AX平行地取Z轴，并在与Z轴垂直的平面内沿与扫描曝光时的光栅R及晶圆W的扫描方向直交的非扫描方向取X轴，且沿其扫描方向取Y轴而进行说明。在该座标系统中，与Z轴平行的方向为沿垂直线的方向，-Z方向为重力进行作用的方向，且含有X轴及Y轴的平面(XY面)与水平面平行。
此时，光栅R在光栅载物台(掩膜载物台)RST上被吸附保持，且掩膜载物台RST在光栅载物台27(掩膜基座)的导向面上沿Y方向以一定速度进行移动，且为了校正同步误差而沿X方向、Y方向及Z轴的周围的旋转方向进行微动，进行光栅R的扫描。光栅载物台RST的X方向的位置，由X轴的激光干涉仪28X进行计测，且光栅载物台RST的Y方向的位置及旋转角，由Y轴的激光干涉仪28Y(实际上由离开X方向的2轴的激光干涉仪构成)进行计测。根据该计测值及来自主控制系统18的控制信息，载物台驱动系统20通过未图示的驱动机构(线性电动机等)控制光栅载物台RST的位置及速度。由光栅载物台RST、光栅基座27及该未图示的驱动机构等，构成光栅载物台系统。
而且，在光栅载物台RST的周边部的上方，配置有用于通过反射镜等而检测光栅R的对准标记的位置的光栅对准显微镜29A、29B。由此可进行光栅R的对准。
另一方面，晶圆W通过晶圆支持器30在晶圆载物台WST(基板载物台)上被吸附保持，且晶圆载物台WST具有在晶圆基座33的导向面上沿Y方向以一定速度进行移动，且沿X方向及Y方向进行步进移动的XY载物台32、Z倾斜载物台31。Z倾斜载物台31根据利用未图示的自动聚焦传感器的晶圆W的Z方向的位置计测值，进行晶圆W的聚焦及调整。晶圆载物台WST的X方向、Y方向的位置以及X轴、Y轴、Z轴的周围的旋转角可利用激光干涉仪35X及35Y进行计测，且根据该计测值及来自主控制系统18的控制信息，载物台驱动系统20通过未图示的驱动机构(线性电动机等)对晶圆载物台WST的动作进行控制。晶圆载物台系统的构成包括晶圆载物台WST、晶圆基座33及该未图示的驱动机构等。
另外，在晶圆载物台WST上的晶圆W的附近，固定有形成了对准用的基准标志的基准标志构件34，且在投影光学系统PL的侧面，配置有晶圆对准用的离轴方式的对准传感器36。根据该检测结果，主控制系统18进行晶圆W的对准。
在曝光时，反复进行驱动光栅载物台RST及晶圆载物台WST，并在照射曝光光IL的状态下使光栅R和晶圆W上的一个拍摄区域沿Y方向进行同步扫描的动作，和驱动晶圆载物台WST并使晶圆W沿X方向、Y方向进行步进移动的动作。而且，在其同步扫描时，载物台驱动系统20与光栅载物台RST的Y方向的动作同步，对可动遮蔽机构10的扫描方向的遮蔽装置21及23的动作进行控制(后面将作详细说明)。藉此，可由步进扫描方式在晶圆W上的各拍摄区域上使光栅R的图案像曝光。
下面，关于本例的投影曝光装置的柱机构的一个例子，参照图2进行说明。
在图2中，在例如半导体元件制造工厂内的地面(设置面)上设置平板状的支架(基座)41，并在支架41上通过3处或4处的防振装置42而设置晶圆基座33，且在晶圆基座33上通过空气轴承移动自如地载置用于保持晶圆W的晶圆载物台WST。而且，在支架41上以包围晶圆基座33的形态设置3处或4处防振装置43，并在防振装置43上设置平板状的支持板44，且在支持板44的中央的开口部设置投影光学系统PL。防振装置42及43为分别包括空气风门等无源型的风门和音圈电动机等响应性优良的传动装置的有源型的防振装置。另外，在晶圆载物台WST以6自由度被驱动的情况下，也可省略防振装置42。
而且，在支持板44上，通过以包围投影光学系统PL的形态被固定的3根柱部而设置有光栅基座27，且在光栅基座27的导向面上，通过空气轴承移动自如地载置有用于保持光栅R的光栅载物台RST。另外，在光栅基座27的上面固定有照明系统支持柱45，并在照明系统支持柱45上设置收纳有图1的照明光学系统13的子容器46，且在照明光学系统13内配置有图1的可动遮蔽机构10。在照明系统支持柱45的中央部形成有用于通过曝光光IL的孔径。柱结构体CL的构成包括支持板44、光栅基座27及照明系统支持柱45。而且，本例的投影装置还收纳在未图示的容器内，且对该容器内供给对曝光光IL为高透过性的气体(干燥气体、氮气、惰性气体等)。
在本例中，在光栅基座27上通过照明系统支持柱45，支持含有可动遮蔽机构10的照明光学系统13，所以可使投影曝光装置的构成简洁化，且使投影曝光装置紧凑地构成。另外，在该构成中，藉由在扫描曝光时与光栅载物台RST同步地驱动可动遮蔽机构10而产生的振动，容易传播到光栅载物台RST。但是，因为本例的可动遮蔽机构10为如后述那样几乎不产生振动的构成，所以可动遮蔽机构10的振动的影响极少。
下面，对图1中的可动遮蔽机构10的构成及动作进行详细的说明。但是，图1中的非扫描方向用的遮蔽装置23A及23B没有必要特别高速地进行驱动，另外，在本例中是沿水平方向进行移动而配置，有可能产生自由下落，所以能够利用将滚珠螺丝和旋转电动机进行组合的驱动机构或含有线性电动机的驱动机构，而轻松地进行驱动。因此，以下省略关于驱动非扫描方向用的遮蔽机构23A及23B的机构的说明。
图3所示为图1中的纵向置放方式的可动遮蔽机构10(驱动装置)的构成的斜视图，在该图3中，Z轴与垂直线平行，-Z方向为重力进行作用的方向，1对扫描方向用的遮蔽装置21及22(遮蔽构件)的移动方向为沿垂直线的方向(与Z轴平行)。首先，相当于装置全体的基底构件的方形的平板状的基板47，以与含有Z轴和X轴的平面(ZX平面)平行的形态，由未图示的柱部进行支持。在基板47的中央部，沿X方向(与光栅R的非扫描方向对应的方向)形成有细长的矩形孔径47a。在本例中，基板47兼用图1的固定遮蔽装置9，且基板47中的孔径47a与固定遮蔽构件9的孔径9a对应。但是，也可使孔径47a形成得较大，并与基板47分别配置固定遮蔽装置9。
以沿X方向夹持该孔径47a的形态，分别与Z轴平行地配置2个方形柱状的Z轴导向装置55A及55B，且右侧(+X方向)的Z轴导向装置55A以两末端通过衬垫56A及57A固定在基板47上，左侧(-X方向)的Z轴导向装置55B以两末端通过衬垫56B及57B固定在基板47上。而且，在右侧的Z轴导向装置55A上，分别沿Z方向移动自如地安装有框形的第1滑块53A及第2滑块58A。同样，在左侧的Z轴导向装置55B上，也沿Z方向移动自如地安装有与滑块53A及58A分别相同形状的第1滑块53B及第2滑块58B。在这种情况下，第2滑块58A、58B分别配置在第1滑块53A、53B的下方(-Z方向)。而且，在右侧的Z轴导向装置55A的外面和滑块53A及58A的内面之间，分别配置有空气轴承，且滑块53A及58A可沿Z轴导向装置55A在Z方向顺利地进行移动。同样，在左侧的Z轴导向装置55B和滑块53B及58B之间，也配置有空气轴承。
图4为在+Y方向观察图3的可动遮蔽机构10的正面图，如该图4所示，1对扫描方向用的遮蔽装置21及22为分别沿X方向可覆盖细长孔径47a(孔径9a)的大小的平板，且遮蔽装置21及22以可横切孔径47a的前面而彼此独立地沿Z方向(与光栅R的扫描方向对应的方向)进行移动的形态进行配置。而且，右侧的Z轴导向装置55A的Z方向的位置，在-Z方向上较左侧的Z轴导向装置55B低。这是为了将Z轴导向装置55A、55B的长度作为必要最小限度，并沿右侧的Z轴导向装置55A驱动下方(-Z方向)的遮蔽装置21，沿左侧的Z轴导向装置55B驱动上方(+Z方向)的遮蔽装置22。
返回图3，下方的遮蔽装置21的+X方向的末端，被固定在第1滑块53A上，且在第1滑块53A的外侧(+X方向)的侧面，固定有包含线圈的可动元件54A。而且，在第2滑块58A的外侧，通过支持构件59A固定有断面形状为内侧开放的U字型且沿Z方向细长的固定元件60A，且在固定元件60A的内面，可动元件54A非接触地被收纳。在固定元件60A的内面沿Z方向以设定间距固定有复数个永久磁石，且由可动元件54A和固定元件60A，构成用于沿Z轴导向装置55A通过第1滑块53A沿Z方向驱动下方的遮蔽装置21的可动线圈式的第1线性电动机61A(驱动部)。另外，在本例中，因为固定元件60A也通过第2滑块58A沿Z轴导向装置55A进行移动，所以当利用第1线性电动机61A沿Z方向驱动第1滑块53A(可动元件54A及遮蔽装置21)时，为了抵消其反作用力而使第2滑块58A(固定元件60A)沿相反方向进行移动。此时，如后所述，第2滑块58A的移动量较第1滑块53A的移动量少，所以将移动量相对较少的构件称作固定元件60A，将移动量相对较多的构件称作可动元件54A。
而且，在本例中，在固定元件60A的上方(+Z方向)，第1平衡轮机构51A通过旋转轴承52A沿与Y轴平行的旋转轴的周围旋转自如地被固定在基板47上。第1平衡轮机构51A采用分别以2个小的相同半径的滑轮49A及50A夹入大半径的滑轮48A的构成。另外，大半径滑轮48A的外周部的一部分欠缺，但这是为了使装置构成小型轻量化。而且，在大滑轮48A的外周面缠绕有作为连结构件的不锈钢制的薄钢带62A，且钢带62A的一端被固定在其外周面上，钢带62A的另一端(开放端)与第1滑块53A连结。而且，在小滑轮49A的外周面同样地缠绕有作为连结构件的不锈钢制的薄钢带63A，且钢带63A的一端被固定在其外周面上，钢带63A的另一端(开放端)被固定在固定元件60A上端的连结部60Aa的一端上。
图5为从-X方向观察驱动图3的下方的遮蔽装置21的机构的侧面图，在该图5中，在内侧的小滑轮50A的外周面同样地缠绕有作为连结构件的不锈钢制的薄钢带64A，且钢带64A的一端被固定在其外周面上，钢带64A的另一端(开放端)被固定在固定元件60A的连结部60Aa的另一端上。藉由象这样利用2根钢带63A及64A，可将滑轮49A及50A和固定元件60A稳定地进行连结。而且，为了将滑轮48A、49A、50A的旋转轴固定在基板47上，而在其旋转轴上安装螺母67A。另外，为了说明上的便利，在以下的说明中利用滑轮49A代表2个滑轮49A及50A，并利用钢带63A代表2个钢带63A及64A。而且，也可取代钢带62A、63A，而利用不锈钢制的钢线等。
返回图3，在本例中，由遮蔽装置21、第1滑块53A及可动元件54A所构成的部分(以下称作[第1移动体]。)对应驱动对象的第1物体，由第2滑块58A、支持构件59A及固定元件60A所构成的部分(以下称作[第2移动体]。)对应第2物体。而且，由平衡轮机构51A、钢带62A及钢带63A，构成以使该第1物体和该第2物体静态均衡的形态进行连结的连结机构，并由该连结机构和第1线性电动机61A(驱动部)，构成将该第1物体和该第2物体相对地沿相反方向进行驱动的相对驱动装置。
而且，驱动上方的遮蔽装置22的机构与驱动下方的遮蔽装置21的机构对称地构成。即，上方的遮蔽装置22的-X方向的末端，被固定在第1滑块53B上，且在第1滑块53B的外侧(-X方向)的侧面，固定有包含线圈的可动元件54B。而且，在第2滑块58B的外侧，通过支持构件59B固定有采用与固定元件60A对称的构造的含有永久磁石的固定元件60B，且在固定元件60B的内面，可动元件54B非接触地被收纳。由可动元件54B和固定元件60B，构成用于沿左侧的Z轴导向装置55B，通过第1滑块53B将上方的遮蔽装置22沿Z方向进行驱动的可动线圈式的第2线性电动机61B(驱动部)。在这种情况下，也是当由第2线性电动机61B将第1滑块53B沿Z方向进行驱动时，为了抵消其反作用力而使第2滑块58B(固定元件60B)沿相反方向进行移动。另外，第2滑块58B的前面的高度较第1滑块53B的前面的高度低。藉此，可防止下方的遮蔽装置21和第2滑块58B的机械性干涉。
而且，在固定元件60B的上方，采用与第1平衡轮机构51A对称的构造的第2均匀轮机构51B(由小的相同半径的滑轮49B及50B夹入大半径的滑轮48B的构造)，通过旋转轴承52B沿平行于Y轴的旋转轴的周围旋转自如地被固定在基板47上。而且，大滑轮48B的外周面和第1滑块53B利用不锈钢制的钢带62B进行连结，且小滑轮49B及50B的外周面和固定元件60B的上端的连结部60Ba，通过不锈钢制的钢带63B及未图示的钢带进行连结。
在驱动该上方的遮蔽装置22的机构中，由遮蔽装置22、第1滑块53B及可动元件54B所构成的第1移动体对应驱动对象的第1物体，由第2滑块58B、支持构件59B及固定元件60B所构成的第2移动体对应第2物体。而且，由平衡轮机构51B、钢带62B等，构成使该第1物体和该第2物体进行连结的连结机构，并由该连结机构和第2线性电动机61B(驱动部)，构成将该第1物体和该第2物体相对地沿相反方向进行驱动的相对驱动装置。
而且，在Z轴导向装置55A及55B的一侧面的一部分上，分别固定有线性编码器用的度盘65A及65B，并与它们对向而在第1滑块53A及53B的内面分别固定有检测器66A及66B(位置检测装置)，且检测器66A及66B的检测信号被供给到载物台驱动系统20(控制装置)。检测器66A及66B为例如静电容量式或光学式等的分解能为1μm左右的编码器。与此相对，图1的光栅载物台RST用的激光干涉仪28X、28Y为分解能1nm左右的位置检测装置，与光栅载物台RST相比，遮蔽装置21及22的定位精度可很粗。而且，可预先进行补偿修正，以在下方的遮蔽装置21的上部边缘处于孔径47a的中央时，及上方的遮蔽装置22的下部边缘处于孔径47a的中央时，使检测器66A及66B的检测结果分别例如为0。届时，也可使用用于特定第1滑块53A及53B的原点位置的非接触方式的限制开关(未图示)。另外，因为第2滑块58A及58B分别通过平衡轮机构51A及51B，与第1滑块53A及53B进行连结，所以第2滑块58A及58B的位置，可由第1滑块53A及53B的位置利用计算求取。
因此，载物台驱动系统20藉由处理检测器66A及66B的检测信号，可以孔径47a的中心位置为基准，求取扫描方向用的遮蔽装置21及22(第1滑块53A及53B)的Z方向的位置，以及第2滑块58A及58B的Z方向的位置。根据这样所求得的位置，载物台驱动系统20藉由控制在可动元件54A及54B的线圈中所流过的电流，并控制线性电动机61A及61B的推力，而控制扫描方向用的2个遮蔽装置21及22的Z方向的位置及速度。此时，在载物台驱动系统20内部的线性电动机61A及61B的驱动部中，藉由将实际的遮蔽装置21及22被计测的Z方向的位置和它们的目标位置的差分信息进行反馈，且将该遮蔽装置21及22的目标位置的信息进行前馈，而控制该线圈中流过的电流。本例的遮蔽装置21及22因为周期性地向+Z方向及-Z方向进行位移，且其动作可正确地进行预测，所以可利用其前馈控制，提高遮蔽装置21及22的位置精度。
另外，为了进行遮蔽装置21及22的位置检测，也可检测第2滑块58A及58B(第2移动体的一部分)的Z方向的位置。在本例中，第2滑块58A及58B的移动量较第1滑块53A及53N的移动量少，所以可缩短编码器的度盘。而且，作为遮蔽装置21及22用的位置检测装置，也可取代包含检测器66A及66B的线性编码器，而使用对例如平衡轮机构51A及51B的旋转角进行检测的旋转编码器。
下面，对图3的第1平衡轮机构51A的作用进行说明。该情况对第2平衡轮机构51B也是同样的。
图6所示为图3的第1平衡轮机构51A及利用其进行连结的构件的单纯化图，在该图6中，使大滑轮48A的半径为R1，小滑轮49A的半径为R2(＜R1)。而且，设与大滑轮48A通过钢带62A进行连结的第1移动体(遮蔽装置21、第1滑块53A、可动元件54A)的质量为M1，与小滑轮49A通过钢带63A进行连结的第2移动体(第2滑块58A、支持构件59A、固定元件60A)的质量为M2(＞M1)，且无视钢带62A及63A的质量进行考虑。
此时，对质量M1、M2及半径R1、R2进行设定，以使其质量比与其滑轮的半径比如下所示形成相反的关系，M1∶M2＝R2∶R1…(1)利用该(1)式，对第1移动体的质量M1的第2移动体的质量M2的倍率M如下所示，形成大于1的实数。
M＝M2/M1＝R1/R2＞1…(1)作为一个例子，含有该遮蔽装置21的第1移动体的质量在1kg左右以下，倍率在5倍左右，即半径R1被设定为半径R2的5倍左右。而且，该倍率M的实用范围，作为一个例子为2倍～10倍左右。
在本例中，在第2移动体中包括含有永久磁石的固定元件60A，且因固定元件60A较含有线圈的可动元件54A重数倍，所以可轻松地满足(2)式的条件。藉由满足(2)式的条件，使第1移动体和第2移动体保持静态均衡，所以即使在不由含有可动元件54A和固定元件60A的线性电动机产生推力的状态下，遮蔽装置21也不会沿-Z方向自由下落，能够将该线性电动机的发热量抑制在最小限度。在这种保持静态均衡的状态下，可以小推力驱动遮蔽装置21，所以即使例如将含有遮蔽装置21的第1移动体以8G左右的加速度进行驱动，该线性电动机的发热量也可抑制得较低。
在这种情况下，当驱动该线性电动机并使平衡轮机构51A沿顺时针方向进行旋转，且如图6中的双点划线所示，使遮蔽装置21(第1移动体)沿+Z方向只移位Z1而到达位置P1时，固定元件60A(第2移动体)沿-Z方向只移位Z2而到达位置P2。此时，位移Z1、Z2的比如下所示，与滑轮48A、49A的半径R1、R2的比相同。
Z1∶Z2＝R1∶R2…(3)如利用(2)式的倍率M，则(3)式如下所示。
Z2＝Z1(R2/R1)＝Z1/M …(4)这意味着，质量较大的第2移动体(含有第2滑块58A的部分)的位移Z2与第1移动体(含有第1滑块53A的部分)的位移Z1相比，缩小为1/M。而且，位移与速度成比例，所以也可将平衡轮机构51A视作以设定(M2M1)的减速比设定2个物体的速度比的减速机构。藉此，即使为了使构成简洁化而串联配置第1滑块53A和第2滑块58A，也可使两者的Z方向的移动冲程的合计为第1滑块53A的移动冲程的(1+M)/M倍左右，与2倍相比变得很小，所以可使驱动机构小型化。
而且，在该线性电动机中，如对可动元件54A作用以+Z方向(或-Z方向)的推力，则在固定元件60A上，作为其反作用力，产生相反方向即-Z方向(或+Z方向)的推力作用。此时，因为含有可动元件54A的第1移动体和含有固定元件60A的第2移动体的质量比为M1∶M2，所以如外力完全不进行作用，则因该推力所形成的可动元件54A的移动量(假设大致与加速度或速度成比例)Z1’，与向固定元件60A的反方向的移动量Z2’的比，如下所述形成质量比的反比。
Z1’∶Z2’＝M2∶M1…(5)根据(1)式、(3)式、(5)式，因第1平衡轮机构51A进行旋转所形成的可动元件54A及固定元件60A的位移的比(Z1∶Z2)，和只使该线性电动机进行作用的情况下的可动元件54A及固定元件60A的位移的比(Z1’∶Z2’)，如下所述变得相等。
Z1∶Z2＝Z1’∶Z2’…(6)藉由象这样利用本例的平衡轮机构51A，可使含有遮蔽装置21的第1移动体和含有固定元件60A的第2移动体保持静态均衡，同时大致完全抵消对由可动元件54A及固定元件60A所构成的线性电动机进行驱动的反作用力。因此，可使因线性电动机的驱动所产生的反作用力向外部的泄漏量极其减少。
返回图4，钢带62A通过第1移动体(遮蔽装置21、第1滑块53A、可动元件54A)的重心，并位于与Z轴平行的直线上，且钢带63A通过第2移动体(第2滑块58A、支持构件59A、固定元件60A)的重心，并位于与Z轴平行的直线上。藉此，在该第1移动体及第2移动体上并不分别作用有因钢带62A及63A所产生的力矩，而在稳定的状态下沿Z方向进行移动。但是，在本例中，牵引第1滑块53A的钢带62A和牵引固定元件60A的钢带63A之间隔(X方向之间隔)Δ1，利用滑轮48A及49A的半径R1、R2，形成(R1+R2)。而且，在例如将第1滑块53A沿+Z方向进行驱动时，钢带62A的张力变大，另一方面，固定元件60A沿-Z方向落下，且钢带63A的张力变小，所以在平衡轮机构51A上作用以与该间隔Δ1大致成比例的力矩。在该驱动装置内部所产生的力矩有可能通过平衡轮机构51A的旋转轴，引起基板47的振动等。因此，为了降低在内部所产生的力矩，最好使该间隔Δ1尽可能地缩小。所以，在满足(1)式的条件的范围内，可使滑轮48A及49A小型化。
接着，对扫描曝光时的图1及图4的扫描方向用的2个遮蔽装置21及22的动作的一个例子进行说明。为了说明上的便利，使在配置有遮蔽装置21及22的面上的+Z方向，在光栅R的配置面上与-Y方向对应，且使光栅R最初沿-Y方向进行扫描。
图7(A)所示为在扫描开始时刻的图1的光栅R及照明区域26R，且在该图7(A)中，分别以像21R及22R表示图1的扫描方向用的遮蔽装置21及22的投影像。形成有光栅R的应转印的图案的图案区域PA，由例如100μm左右以上的设定宽度的框形遮光带24被包围，且遮蔽装置21及22的像21R、22R的定位精度，为较该遮光带24的宽度小的值。在该时刻，由上方的遮蔽装置22的像22R使照明区域26R(图1的固定遮蔽装置9的孔径9a的像)被遮光，并使光栅R沿-Y方向开始移动。
图8(A)所示为与图7(A)的状态对应的图4的可动遮蔽机构10的状态，且在该图8(A)中，上方的遮蔽装置22覆盖孔径47a(与图1的孔径9a对应)。
接着，当从图7(A)的状态使光栅R的遮光带24的右边到达遮蔽22的像22R的左侧边缘时，与光栅R同步，在图8(A)中遮蔽装置22沿箭形符号A1所示的+Z方向开始移动，与此对应，图7(A)的像22R沿-Y方向进行移动。在该状态下，如图7(B)所示，光栅R和像22R同步地进行移动。在像22R完全横切照明区域26R后，经过设定的减速期间，像22R停止。接着，如图7(C)所示，在利用完全打开的照明区域26R被照明的状态下，只是光栅R沿-Y方向进行移动。
图8(B)所示为象这样使上方的遮蔽装置22停止的状态，且在图8(B)中，设遮蔽装置22向Z方向的移动冲程为LS。而且，如设用于开始遮蔽装置22的移动并达到一定速度的助走距离为L1，设孔径47a的扫描方向的宽度(在图7(A)的照明区域26R的扫描方向的宽度(曝光幅面)上乘以投影倍率的倒数的值)为L2，设到使遮蔽装置22停止的减速距离为L3，则如下所述移动冲程LS为L1～L3的和。另外，为了简单化，可将减速距离L3视作大致与助走距离L1相等。该移动冲程LS与下方的遮蔽装置21的移动冲程为相同的长度。
LS＝L1+L2+L3＝2·L1+L2…(7)该移动冲程LS作为一个例子，形成曝光幅面L2的3倍左右的短长度。
然后，当从图7(C)的状态，光栅R的遮光带24的左边到达遮蔽装置21的像21R的右侧的边缘时，与光栅R同步，在图8(B)中遮蔽装置21沿箭形符号A2所示的+Z方向开始移动，与此对应，如图7(D)所示，光栅R和遮蔽装置21的像21R同步，沿-Y方向进行移动。在像21R完全覆盖照明区域26R的状态下，像21R及光栅R停止。藉此，在晶圆上的一个拍摄区域上，光栅R的图案像被曝光。
图9(A)所示为与象这样使像21R停止的状态对应的图4的可动遮蔽机构10的状态，且在图9(A)中，下方的遮蔽装置21覆盖孔径47a(与图1的孔径9a对应)。然后，使此前的动作相反进行，将光栅R沿+Y方向进行扫描，且与其同步，下方的遮蔽装置21开始向-Z方向的移动，且遮蔽装置21横切孔径47a的前面后停止。然后，如图9(B)中箭形符号A4所示，上方的遮蔽装置22向-Z方向进行移动，且可动遮蔽机构10返回图8(A)的状态。藉此，进行向晶圆上的下一拍摄区域的曝光。此后，反复进行以上的扫描曝光动作。
藉由象这样独立地驱动2个扫描方向用的遮蔽装置21及22，并开关对光栅R的照明区域26R，可缩短遮蔽装置21及22的移动冲程，并可使可动遮蔽机构10小型化。
以下所示为图4的可动遮蔽机构10的驱动特性的模拟结果的一个例子。首先，图10所示为设包含下方的遮蔽装置21、第1滑块53A及可动元件54A的第1移动体的质量为1kg，该第1移动体的扫描曝光时的一定速度为2.4m/sec，加速度为8G，频带约为70Hz，并如图8(B)或图9(A)所示那样进行驱动的情况下的，该第1移动体的响应特性(振幅(dB)及相位(degree))。在图10中，横轴为频率(Hz)。
以下，图11所示为连结第1滑块53A和滑轮48A的钢带62A的张力变化的一个例子。在图11中，横轴为时间(sec)，纵轴为张力(N)，折线B1所示为将遮蔽装置21沿+Z方向进行驱动时的张力变化，折射B2所示为将遮蔽装置21沿-Z方向进行驱动时的张力变化。而且，时间大致为0.045～0.059sec的期间，为遮蔽装置21大致与光栅R同步进行移动的期间。由图11的结果可知，钢带62A的张力变化幅度大致为1N左右，在钢带62A上不会出现松弛等。另外，钢带62A的张力的变化幅度根据平衡轮机构51A的滑轮48A的半径(进而为平衡轮机构51A的惯性)进行变化。
另外，图12所示为与图11对应地，求对图4的遮蔽装置21的时间(sec)的位置误差(μm)的结果。在该模拟时，不为了驱动线性电动机61A而进行目标值的前馈。即使在这种情况下，也可使位置误差在20μm以内，可在将遮蔽装置21的像的边缘部正确地收纳在图7(A)的光栅R的遮光带24的幅面内的状态下，驱动遮蔽装置21。
而且，图13所示为对图12，在还为了驱动线性电动机61A而进行目标值的前馈的情况下，求遮蔽装置21的位置误差的结果。藉由该前馈，可使位置误差改善为0.02μm左右。在象这样使位置误差为0.1μm以下的情况下，需要取代图3的检测器66A、66B，而使用激光干涉仪那种更高精度且分解能高的计测装置。而且，在将遮蔽装置21及22的位置精度象这样高精度进行的情况下，也可由可动遮蔽机构10兼用图1的固定遮蔽装置9。
这里，将本例的图3的纵向置放方式的可动遮蔽机构10的构成及动作汇总如下。下面对驱动下方的遮蔽装置21的机构进行说明，而该情况也同样适用于驱动上方的遮蔽装置22的机构。
1)平衡轮机构51A藉由利用半径比形成质量比的相反关系的2个滑轮，而以对重力保持静态均衡的形态，支持含有遮蔽装置21的第1移动体和含有固定元件60A的第2移动体。即，因为含有固定元件60A的第2移动体兼具第1移动体的重力补偿机能，所以即使在线性电动机61A不产生推力的状态下，遮蔽装置21也不会落下。因此，线性电动机61A的发热量少，并可以小推力(进而为小反作用力)驱动遮蔽装置21，且驱动时的响应速度高。
2)含有固定元件60A的第2移动体形成含有遮蔽装置21的第1移动体的平衡物。即，当第2移动体和第1移动体彼此承受作用、反作用的力并加减速时，钢带62A及63A的张力几乎不发生变化，在平衡轮机构51A的旋转轴的径向方向上不施加力。即，反力几乎不向外部漏出。
3)含有固定元件60A的第2移动体(平衡物)和含有遮蔽装置21的第1移动体，从平衡轮机构51A沿通过钢带63A及62A使重力进行作用的方向垂下，所以总是使彼此的位置唯一确定。因此，在沿水平方向配置平衡物的情况下所必需的调整电动机(用于对平衡物的位置进行调整的电动机)不再需要，可使构造简单化，并可谋求低成本化。
4)含有遮蔽装置21的第1移动体可小型且轻量化(例如在1kg左右以下)，且在本例中遮蔽装置21可只在扫描曝光的开始和结束的期间进行驱动，所以线性电动机61A的工作(在全体的时间中产生推力的时间的比例)少，即使以8G的加速度使遮蔽装置21加减速，线性电动机61A的发热量也少。因此，可得到高曝光精度(同步精度、重合精度等)。
下面，参照图14对本发明的第2实施形态进行说明。本例的投影曝光装置的基本构成与图1的第1实施形态相同，但其柱机构与图2不同。以下在图14中，对与图1及图2对应的部分付以相同符号并省略其详细说明。
图14所示为本例的投影曝光装置的柱机构，在该图14中，在支架41上以包围晶圆基座33的形态设置有柱CLA，且在柱CLA的内侧的高度差部通过3处或4处的防振装置43A，设置有对投影光学系统PL进行保持的支持板44A。而且，在柱CLA的上末端通过3处或4处的防振装置43B设置有光栅基座27A，且在光栅基座27A上的导向面上，通过空气轴承移动自如地载置有将光栅R进行保持的光栅载物台RST。防振装置43A及43B为分别与图2的防振装置43同样的主动式防振装置。
另外，在柱CLA的侧面上固定有L字型的照明系统支持柱CLB，且在照明系统支持柱CLB上设置有用于收纳图1的照明光学系统13的子容器46，并在照明光学系统13内配置图1的可动遮蔽机构10。除此以外的构成与图1的投影曝光装置相同。
在本例中，光栅基座27A和含有可动遮蔽机构10的照明光学系统13，通过防振装置43B独立地被支持。因此，可更加减轻可动遮蔽机构10的振动的影响。而且，由可动遮蔽机构10的驱动部所产生的热的影响也降低。
下面，参照图15对本发明的第3实施形态进行说明。本例的投影曝光装置的基本构成与图1的第1实施形态相同，但其中的可动遮蔽机构10(参照图4)的构成不同。以下在图15中，对与图4对应的部分付以相同符号并省略其详细说明。
图15所示为本例的纵向置放方式的可动遮蔽机构10A(驱动装置)的构成，且该可动遮蔽机构10A取代图1中的可动遮蔽机构10，被安装在照明光学系统13中。在图15中，Z轴与垂直线平行，且-Z方向为重力进行作用的方向，扫描方向用的遮蔽装置68(遮蔽构件)的移动方向为沿垂直线的方向。本例的遮蔽装置68具有在与扫描方向对应的方向(Z方向)上只分离间隔L4的2处沿X方向为细长矩形的遮光部68a及68b。该间隔L4作为一个例子，为与图7(A)的光栅R的图案区域PA的扫描方向的长度(更正确地说是遮光带24的左边中央和右边中央之间的长度)对应的长度。
在图15中，于基板47的孔径47a(与图1的孔径9a对应)的右侧(+X方向)与Z轴平行地配置Z轴导向装置55A，且Z轴导向装置55A在两末端通过衬垫(未图示)被固定在基板47上。而且，在Z轴导向装置55A上，沿Z方向移动自如地安装有第1滑块53A及第2滑块58A，且在第1滑块53A上取代图4的遮蔽装置21而固定有遮蔽装置68。在本例中，不存在图4上方的遮蔽装置22的驱动机构，而其它的构成与图4相同。
即，由第1滑块53A上所固定的可动元件54A和第2滑块58A上所固定的固定元件60A构成线性电动机61A(驱动部)，且由遮蔽装置68、第1滑块53A及可动元件54A所构成的第1移动体(第1物体)，和由第2滑块58A、支持构件59A及固定元件60A所构成的第2移动体(第2物体)，利用由平衡轮机构51A、钢带62A及钢带63A构成的连结机构，以保持静态均衡的形态进行连结。
在本例中，在例如将图7(A)的光栅R沿-Y方向进行扫描并曝光其图案的情况下，与光栅R的移动同步，使图15的遮蔽装置68沿+Z方向移动到位置P3。接着，当光栅R沿反方向被扫描时，遮蔽装置68沿-Z方向进行移动，且遮蔽装置68在此后交互沿+Z方向、-Z方向进行移动。因此，虽然遮蔽装置68的Z方向的移动冲程与图4的遮蔽装置21相比变长，但控制简单。
下面，参照图16对本发明的第4实施形态进行说明。本例的投影曝光装置的基本构成与图1的第1实施形态相同，但其中的可动遮蔽机构10(参照图4)的构成不同。以下在图16中，对与图4对应的部分付以相同符号并省略其详细说明。
图16所示为本例的纵向置放方式的可动遮蔽机构(驱动装置)的要部构成，且该可动遮蔽机构可作为图4的可动遮蔽机构10中的遮蔽装置21的驱动机构使用。在图16中，Z轴与垂直线平行，且-Z方向为重力进行作用的方向，扫描方向用的遮蔽装置21(遮蔽构件)的移动方向为沿垂直线的方向。
在图16中，遮蔽装置21和与此连结的可动元件54A沿未图示的Z轴导向装置在Z方向上移动自如，且与可动元件54A一起，构成第1线性电动机61A的固定元件60A也沿未图示的Z轴导向装置在Z方向上移动自如。
而且，在第1线性电动机61A的上方(+Z方向)，沿旋转轴71的周围旋转自如地固定有大半径的作为凸轮机构的滚轮69(滚轮部)，且在滚轮69的半径方向上以90°间隔形成有4个沟69a、69b、69c、69d，并在滚轮69的背面固定有半径为滚轮69的1/2的子轮72，且该旋转轴71和固定元件60A由钢带63A连结。而且，在滚轮69的沟69a～69d中，沿半径方向移动自如地收纳有2个随动装置74A、74B(随动装置部)，且该随动装置74A、74B的底面侧的轴与随动装置固定部73(固定部)的外周面接触。随动装置固定部73在滚轮69的底面上沿旋转轴70的周围旋转自如地配置，且该旋转轴70沿子轮72的外周面移动，并使该旋转轴70和可动元件54A(遮蔽装置21)通过钢带62A连结。
在这种凸轮机构中，如图16(B)及图16(C)所示，当滚轮69进行旋转时，利用随动装置74A、74B的运动而使随动装置固定部73在子轮72(半径为滚轮69的1/2)的周围进行移动，但2个旋转轴70及71的位置被维持在大致与Z轴平行的直线上。因此，滚轮69和随动装置固定部73的旋转比即减速比为1∶2。换言的，如使旋转轴70及71的半径相同，则对遮蔽装置21(第1移动体)向Z方向的移动速度，固定元件60A向Z方向的移动速度为相反方向且为1/2，所以连结机构(或相对驱动装置)的减速比为2∶1。因此，藉由对含有遮蔽装置21及可动元件54A的第1移动体的质量，使含有固定元件60A的第2移动体的质量为2倍，可使静态均衡和抵消驱动的反作用力的驱动并存。
而且，在本例中，也是使钢带62A通过含有遮蔽装置21的第1移动体的重心位置，并配置在与Z轴平行的直线上，且使钢带63A通过含有固定元件60A的第2移动体的重心位置，并配置在与Z轴平行的直线上。另外，可使2个钢带62A及63A之间隔Δ2与图4的情况的Δ1相比缩小，并可缩小内部的力矩，所以可更加减轻振动。
而且，在图16(A)中，间隔Δ2与旋转轴70及71的直径相等，但藉由例如使随动装置支架73的旋转轴70再向右偏离，也可使2个钢带62A及63A实质上同轴，并使间隔Δ2大致为0。利用这种配置，使大致完全的重心支持和重心驱动成为可能，能够大致消除因内部的力矩所引起的振动。
另外，在本例中，没有必要使滚轮69为完全的圆形，且为了使惯性尽可能地小，只要有必要的凸轮部分(相当于沟69a～69d及子轮72的部分)即可。而且，滚轮69的沟69a～69d的宽度和随动装置74A、74B的直径的某种程度的误差(间隙)，有可能产生可动元件54A和固定元件60A的横方向的位置偏离。但是，因为本例的可动元件54A及固定元件60A沿未图示的Z轴导向装置进行移动，所以不会产生横方向的位置偏离。
另外，在上述的实施形态中，虽然可动遮蔽机构10或10A等以纵向置放方式设置，但也可将可动遮蔽机构10或10A等以横向置放方式，即以使遮蔽装置21及22(或遮蔽装置68)的移动方向形成水平方向的形态进行设置。在这种情况下，也可例如在图4中，于第1滑块53A及固定元件60A的-Z方向上，与平衡轮机构51A对称地配置另外的平衡轮机构，并将该平衡轮机构和第1滑块53A及固定元件60A分别以钢带进行连结。或者，也可取代利用该另外的平衡轮机构，而设置将第1滑块53A及第2滑块58A沿-Z方向进行施力的机构(利用磁石的吸引力和推斥力的机构等)。
而且，与可动遮蔽机构10或10A等同样的驱动装置，不只是可动遮蔽机构，也可在例如图1的投影曝光装置的光栅载物台RST(第1物体)的驱动机构等中使用。
另外，上述实施形态的投影曝光装置藉由将复数个透镜所构成的照明光学系统、投影光学系统组入曝光装置主体并进行光学调整，且将多个机械构件所构成的光栅载物台和晶圆载物台安装在曝光装置主体上并连接配线和配管，且进行统一调整(电气调整、动作确认等)而进行制造。另外，该投影曝光装置的制造最好在温度及清洁度等受到控制的净室中进行。
而且，在利用上述实施形态的投影曝光装置制造半导体元件的情况下，该半导体元件经过进行元件的机能·性能设计的步聚、根据该步骤制造光栅的步骤、由硅材料形成晶圆的步骤、利用上述实施形态的投影曝光装置进行对准并将光栅的图案在晶圆上进行曝光的步骤、蚀刻等形成电路图案的步骤、元件组装步骤(包括切割工程、焊接工程、封装工程)及检查步骤等而制造。
另外，本发明不只是扫描型曝光装置，也可作为逐次移动式曝光装置这种一体曝光型(静止曝光型)的投影曝光装置的驱动装置应用。而且，本发明也可应用于例如国际公开(WO)第99/49504号等所揭示的浸液型曝光装置中。而且，本发明也可应用于将波长数nm～100nm左右的远紫外线(EUV光)用作曝光光束的投影曝光装置的可变视场光阑等中。
而且，本发明并不限定于向半导体元件制造用的曝光装置的应用，也可广泛应用于例如在角型的玻璃板上所形成的液晶显示元件或等离子显示器等显示装置用的曝光装置，和用于制造摄像元件(CCD等)、微型机、薄膜磁头及DNA芯片等各种元件的曝光装置中。另外，本发明也可应用于利用光刻蚀工程制造形成有各种元件的掩膜图案的掩膜(光掩膜、光栅等)时的曝光工程(曝光装置)中。
而且，本发明并不限定于上述的实施形态，当然可在不脱离本发明的要旨的范围内采用各种各样的构成。
如利用本发明的曝光装置，则藉由利用本发明的驱动装置驱动可变视场光阑，从而即使在将该可变视场光阑纵向置放设置的情况下，也可减少由该驱动装置所产生的发热量及振动量，所以能够得到高曝光精度。
权利要求
1.一种驱动装置，为一种使第1物体实质上沿垂直线进行驱动的驱动装置，其特征在于，包括具有前述第1物体的M倍的质量的第2物体，其中M为大于1的实数、使前述第1物体和前述第2物体实质上以M∶1的速度比沿前述垂直线相对地向相反方向进行驱动的相对驱动装置。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于具有以使前述第1物体和前述第2物体保持静态匀衡的形态将前述第1物体和前述第2物体进行连结的连结机构。
3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于前述相对驱动装置具有将前述第1物体和前述第2物体以实质上可利用M∶1的速度比沿前述垂直线相对地向相反方向进行移动的形态进行连结的连结机构、将前述第1物体和前述第2物体在受前述连结机构限制的状态下沿前述垂直线相对地向相反方向进行驱动的驱动部。
4.一种驱动装置，为一种驱动第1物体的驱动装置，其特征在于，包括具有前述第1物体的M倍的质量的第2物体，其中M为大于1的实数、将前述第1物体和前述第2物体以实质上可利用M∶1的速度比相对地沿相反方向进行移动的形态进行连结的连结机构、将前述第1物体和前述第2物体在受前述连结机构限制的状态下相对地沿相反方向进行驱动的驱动部。
5.如权利要求3或4所述的驱动装置，其特征在于前述连结机构具有半径比为M∶1且沿同轴进行旋转的2个滑轮、缠绕前述2个滑轮的外周并与前述第1物体及前述第2物体进行连结的连结构件。
6.如权利要求3或4所述的驱动装置，其特征在于前述连结机构具有在外周部沿半径方向形成复数个沟并使旋转轴与前述第2物体进行连结的滚轮部、沿前述复数个沟移动自如地进行配置的复数个随动机构、受前述复数个随动机构的限制并沿前述滚轮部的旋转轴的周围进行旋转，且使旋转轴与前述第1物体连结的固定部。
7.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于前述驱动部为具有与前述第1物体进行连结的可动元件、与前述第2物体进行连结的固定元件的线性电动机。
8.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于前述可动元件包含线圈，且前述固定元件包含复数个磁石。
9.如权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，还具有对前述第1物体及前述第2物体中的至少一方的位置信息进行计测的位置检测装置、将前述位置检测装置的检测结果进行反馈，且将前述第1物体或前述第2物体的目标位置的信息进行前馈而驱动前述驱动部的控制部。
10.一种曝光装置，为一种在利用来自照明系统的曝光光束而对图案的一部分进行照明，并利用前述曝光光束而通过前述图案及投影系统对基片进行曝光的状态下，将前述图案和前述基片相对地进行移动，并将前述图案在前述基片上进行转印的曝光装置，其特征在于该照明系统包括规定利用前述曝光光束的照明区域的固定视场光阑、还对利用前述固定视野光阑所规定的照明区域进行限制的可动视场光阑、权利要求1至9中的任一项所述的驱动装置，且利用前述驱动机构对前述可动视场光阑进行驱动。
11.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于包含将形成有前述图案的掩膜进行移动的掩膜载物台、具有前述掩膜载物台的导向面的掩膜基座，且将前述驱动装置设置在前述掩膜基座上。
12.如权利要求10所述的曝光装置，其特征在于包含将形成有前述图案的掩膜进行移动的掩膜载物台、具有前述掩膜载物台的导向面的掩膜基座、与前述掩膜基座通过防振装置被分离的柱机构，且由前述柱结构支持前述驱动装置。
13.如权利要求10至12中的任一项所述的曝光装置，其特征在于包含2个前述驱动装置，且前述可动视场光阑具有沿与前述图案和前述基片的相对移动方向对应的方向彼此独立地移动自如的2片遮蔽构件，并分别利用另外的前述驱动装置对前述2片遮蔽构件进行驱动。
全文摘要
本发明提供一种可利用比较小型的机构降低驱动部的发热量，且降低驱动时的反作用力的驱动装置。沿Z轴导向装置55A移动自如地安装滑块53A及58A，并在滑块53A上固定遮蔽装置21及可动元件54A，且利用滑块58A支持固定元件60A，并在含有半径比不同的滑轮48A及49A的平衡轮机构51A上，分别通过钢带62A及63A连结滑块53A及固定元件60A。利用可动元件54A及固定元件60A所构成的线性电动机61A，将遮蔽装置21沿垂直线进行驱动。
文档编号H01L21/02GK1773380SQ20051010915
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年11月12日
发明者蛯原明光 申请人:株式会社尼康