支持装置
【目的】 基板の焦点合わせを良好に行うことができると共に、物体テーブルが正確に直線案内に沿って案内されるような支持装置を提供する。
【構成】 支持装置（１）は基面（５）と、基面に平行に延びる直線案内（１３）に沿って支持装置を案内するための第１と第２の支承ユニット（２、１１）を含む。また剛性化部材（２３）に連結された物体テーブルをもち、物体テーブル（１９）は基面を横切るｚ方向に２つの支承ユニットに対して変位でき、かつ３つの力アクチュエータ（３７）によって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに傾斜できる。剛性化部材は連結部材（３５）によって第２支承ユニットに連結され、連結部材はｚ方向に弾性変形でき、かつ力アクチュエータによって第１支承ユニットに連結される。かくて剛性化部材及び物体テーブルと２つの支承ユニットとの静的に決定される連結が得られる。
【構成】 支持装置（１）は基面（５）と、基面に平行に延びる直線案内（１３）に沿って支持装置を案内するための第１と第２の支承ユニット（２、１１）を含む。また剛性化部材（２３）に連結された物体テーブルをもち、物体テーブル（１９）は基面を横切るｚ方向に２つの支承ユニットに対して変位でき、かつ３つの力アクチュエータ（３７）によって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに傾斜できる。剛性化部材は連結部材（３５）によって第２支承ユニットに連結され、連結部材はｚ方向に弾性変形でき、かつ力アクチュエータによって第１支承ユニットに連結される。かくて剛性化部材及び物体テーブルと２つの支承ユニットとの静的に決定される連結が得られる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基面に沿って支持装置を案内するための第２の支承ユニットを支持する第１支承ユニットと、基面に平行に延在する直線案内と、支持ユニットをもち、前記支持ユニットは物体テーブルと剛性化部材を備えかつ力アクチュエータシステムによって、基面に直角をなすｚ方向に平行に第１支承ユニットに対して変位できて成る支持装置に関する。本発明は更に、本発明の支持装置を備えた光学リトグラフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本文冒頭に記載した型式の支持装置は米国特許第4,698,575 号から既知である。この既知の支持装置では、力アクチュエータシステムは剛性化部材を第１支承ユニットに連結する平行四辺形機構として作用する４本のロッドを備える。第２の支承ユニットは剛性化部材に直接固着するため、物体テーブルは正確に直線案内に沿って案内される。１０分の数マイクロメータのｚ方向に平行な物体テーブルの変位は力アクチュエータによって得られ、平行四辺形機構は基面に平行に向く回転軸線の回りの物体テーブルの傾斜運動を防止する。既知の支持装置はなかんずく集積半導体回路の製造用の光学リトグラフ装置に使用される。物体テーブルは照明すべき半導体基板の支持面を含む。半導体基板はｚ方向に平行な変位によって光学リトグラフ装置のレンズ系に対して焦点合わせされる。
【０００３】光学リトグラフ装置における支持装置の使用時に起こる既知支持装置の欠点は基板の焦点合わせが専らｚ方向に平行な基板の変位によって行われるということにある。不均一厚さの基板はこの方法では光学的に焦点合わせされない。更に、既知の支持装置によってはｚ方向の基板の比較的小さい変位のみしか行えない。その理由は、剛性化部材が第２支承ユニットに直接固着されるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、基板の焦点合わせを良好に行うことができると共に、物体テーブルが正確に直線案内に沿って案内されるような本文冒頭に記載した如き型式の支持装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は支持ユニットは力アクチュエータシステムによって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに第１と第２の支承ユニットに対して回転可能とする一方、剛性化部材はｚ方向に平行な方向に弾性的に変形し得る連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする。支持装置は基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに回転できるので、不均一な厚さをもつ基板が光学的に焦点合わせされることができると共に、剛性化部材と第２支承ユニット間に弾性変形可能の連結部材を使用することによってｚ方向に平行な支持ユニットの比較的大きな変位が可能になる。
【０００６】力アクチュエータシステムが３つの力アクチュエータによって形成される本発明の支持装置の特別の実施例は、作動中各力アクチュエータが剛性化部材に力を加え、それは実質上ｚ方向に平行であることを特徴とする。前記力アクチュエータの使用によって２つの支承ユニットへの剛性化部材の静的に決定された連結が提供され、かくしてｚ方向に平行な支持装置に基面によって及ぼされる支持力と、基面に平行に向いた軸線の回りのトルクが第１支承ユニットと力アクチュエータシステムを介して剛性化部材に伝達されると共に、支持装置に直線案内によって及ぼされる基面に平行な位置決め力と、ｚ方向に平行に向いた軸線の回りのトルクが第２支承ユニットと弾性連結部材を介して剛性化部材に伝達される。
【０００７】低ヒステリシスをもつ特に正確な力アクチュエータシステムを有する本発明の支持装置の他の実施例は、各力アクチュエータはカム及び被動カム從動子を備え、カムは基面に平行に向いた回転可能のカムシャフトに固着され、カム從動子はカムシャフトに平行に向いた駆動モータの出力シャフトに連結されることを特徴とする。カムとカム從動子間の伝動比を最適化することによって、駆動モータとカム從動子間の減速機構の使用は避けられ、それ故特に簡単な、コンパクトな迅速作動の力アクチュエータシステムが得られる。
【０００８】駆動モータとカムシャフトの実際的配列を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、駆動モータが第１支承ユニットに固着される一方、カムシャフトは剛性化部材に連結されることを特徴とする。
【０００９】簡単で、コンパクトで有効な剛性化部材をもつ本発明の支持装置の他の実施例は、剛性化部材は物体テーブルを支持するための３つの支持素子を含み、前記素子はｚ方向を横切る平面内で互いに三角形に配置され、支持素子は板形のストリップによって相互連結される一方、各支持素子は前記平面内に延在する弾性連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする。
【００１０】第２支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性の、静的に決定された連結を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、各弾性連結部材が板形のストリップを含み、前記ストリップは関連の支持素子に隣接した三角形の二等分線を横切って延びかつその両端に、関連の二等分線に実質的に平行に延びる縮小部分を備えることを特徴とする。
【００１１】本発明の支持装置の更に他の実施例は、各支持素子が支持ボールを含むことを特徴とする。
【００１２】第１支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性で、静的に決定された連結を提供する本発明の実施例は、剛性化部材の各支持素子が弾性ロッドによって力アクチュエータシステムの力アクチュエータの１つに連結され、前記ロッドはｚ方向に平行な方向に延びることを特徴とする。
【００１３】弾性ロッドが有効な方法で形成される本発明の支持装置の他の実施例は、各弾性ロッドがｚ方向に平行に延びかつ両端に２つの相互に直角をなす縮小部分を備えたコラムを含むことを特徴とする。
【００１４】本発明の支持装置の特別の実施例は、ｚ方向に見て剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置し、物体テーブルは弾性支持コラムによって剛性化部材に固着する一方、第２支承ユニットはｚ方向に平行に剛性化部材と並んで延びる固着部材によって第１支承ユニットに固着したことを特徴とする。剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置されるので、剛性化部材と物体テーブルによって形成される支持ユニットの重心はｚ方向に見て第２支承ユニットの近くに位置し、それ故支持装置は特に安定した方法で直線案内に沿って案内される。
【００１５】第２支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性の連結を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、剛性化部材がｚ方向を横切って延びる３つの板ばねによって第２の支承ユニットに連結したことを特徴とする。
【００１６】剛性化部材に対する物体テーブルの特に剛性の、静的に決定された連結を提供する本発明の支持装置の更に他の実施例は、物体テーブルが３つの弾性支持コラムによって剛性化部材に固着し、各前記コラムは第１と第２の端部に基面に平行に延在する第１縮小部分と第１縮小部分に平行に延在する第２縮小部分を夫々備え、かつ第１と第２の縮小部分間に第１と第２の縮小部分を横切って延びる第３の縮小部分を備えたことを特徴とする。
【００１７】駆動モータとカムシャフトの実際的配置を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、駆動モータは剛性化部材に固着する一方、カムシャフトは第１支承ユニットに固着することを特徴とする。
【００１８】使用する支持装置の特性が特に明らかになる光学リトグラフ装置はｚ方向に光学リトグラフ装置が連続的に前記支持装置、ｚ方向に平行に向いた主光軸をもつレンズ系、マスク用のマニピュレータ及び基面を反復照明するためのシヤッタをもつ光源を備え、前記基板は支持装置によって支持され、物体テーブルは主光軸と実質的に直角をなす基板のための支持面を含むことを特徴とする。
【００１９】米国特許第4,746,800 号はマニピュレータと物体テーブル間の連結を介する３つの弾性的に変形するロッドを開示する。しかし制御可能の力アクチュエータはそこには説明されていない。以下、本発明を図示の実施例につき説明する。
【００２０】
【実施例】図１〜４に示す本発明の支持装置１の第１実施例は第１支承ユニット２を備え、前記ユニットはいわゆる空気静力学的脚部３をもつ。空気静力学的脚部は米国特許第4,698,575 号から既知であり、或る圧力下で（Underpressure ）によって予応力を与えられた静的気体軸受を備える。支持装置１は絶えず基面５に沿って案内され、前記基面は図１、２に示すｚ方向に直角に延びる。図２に示すように、第１支承ユニット２は空気静力学的脚部３の円周に沿って延びる直立金属壁７と、直立壁７を横切って延びる径方向金属仕切り壁９を備える。２つの仕切り壁９のみを図２には示す。直立壁７と仕切り壁９の使用は第１支承ユニット２の構造を特に剛性になし、従って案内基面５に沿う支持装置１の正確な、安定した案内が第１支承ユニット２によって得られる。
【００２１】支持装置１は更に第２支承ユニット１１を備え、このユニットは第１支承ユニット２上に固着される。第２支承ユニット１１は直線案内１３に沿って支持装置１を案内し、この案内は図２に略示され、基面５に平行に延びる。直線案内１３は丸い、平行なロッド１５、１７を備え、第２支承ユニット１１はローラ部材を備える。ローラ部材は図１、２には示していないが、これらはロッド１５、１７に沿って第２支承ユニット１１を案内する。かかる案内は前記米国特許第4,698,575 号から既知である。光学リトグラフ装置における支持装置１の特に適した使用において第２支承ユニット１１が基面５と直線案内１３に沿う支持装置１の変位のために光学リトグラフ装置の駆動ユニットに結合される仕方については後述する。
【００２２】図１に示すように、支持装置１は支持面２１を含む物体テーブル１９を備え、前記支持面はｚ方向を横切り、その上に物体が置かれる。物体テーブル１９は剛性化部材２３上に備え、この部材は物体テーブル１９を除外して図２に示す。剛性化部材２３は実質的に三角形金属板として構成され、その板には凹所２５、２７が設けられ、その板はｚ方向を横切って延びる。剛性化部材２３はサファイア支持ボール３１をその各角２９の近くに備える。図１にその下側を示す物体テーブル１９は図には見えないが３つのＶ形溝を備え、前記溝は物体テーブル１９の中心に対して径方向に延び、それらの相対的位置は支持ボール３１の相対的位置に対応し、前記テーブルは図１に示す組立体では３つの支持ボール３１上に載る。支持ボール３１は各々物体テーブル１９に支持力を及ぼす。前記力は実質的にｚ方向に平行に向く。支持ボール３１の使用は剛性化部材２３から物体１９に曲げトルクが伝わるのを防止する。それ故物体テーブル１９の正確な、無応力の支持が得られる。物体テーブル１９のかかる無応力の支持は支持装置１を光学リトグラフ装置に使用するのに特に有利であることは後述する。
【００２３】図２に示すように、剛性化部材２３は弾性連結部材３５によって第２支承ユニット１１にかつ各角２９の近くで力アクチュエータ３７を介して第１支承ユニット２に連結される。１つの力アクチュエータ３７のみを図２に示し、２つの他の力アクチュエータ３７は一部だけが見える。
【００２４】連結部材３５は剛性化部材２３と完全な一体構造をなし、各々板形ストリップ３９によって形成される。前記ストリップはｚ方向を横切る平面内にあり、対応する角２９の角度の二等分線を横切る。各連結部材３５はその端近くに第１の円筒形の縮小部分４１を備え、この部分は関連する二等分線に平行な凹所によって形成される。縮小部分４１は各々関連する二等分線に平行なヒンジ軸線をもつ弾性ヒンジを形成し、従って剛性化部材２３の角２９に連結された連結部材３５の端部はｚ方向に平行に変位できる。基面５に平行に向きかつ支持装置１に直線案内１３によって作動中及ぼされる位置決め力と、ｚ方向に平行に延びる軸線の回りの位置決め力によって生じるトルクは弾性連結部材３５によって直接剛性化部材２３に伝えられる。第２支承ユニット１１への剛性化部材２３の連結はｚ方向を横切る方向で見て高い剛性をもつ。従って物体テーブル１９は直線案内１３に沿って正確に案内される。
【００２５】剛性化部材２３の各角２９は上記の力アクチュエータ３７によってｚ方向に平行に変位できる。３つの力アクチュエータ３７が同じ方法で駆動されると、物体テーブル１９をもつ剛性化部材２３は第１の縮小部分４１の弾性変形の下でｚ方向に平行に変位させられ、それによってｚ方向に平行な回転軸線の回りにおける剛性化部材２３と物体テーブル１９の僅かな回転が起こる。この回転はそれ自身望ましくない。支持ボール３１の近くにこの回転の結果として生じる望ましくない機械的応力は防止される。というのは、各弾性連結部材３５が図２に示されかつその２つの端部近くでｚ方向に平行に延びる第２の縮小部分４２を与えられるからである。後述する如く、この望ましくない物体テーブル１９の回転は光学リトグラフ装置に支持装置１を使用して簡単な方法で打ち消すことができる。縮小部分４１、４２をもつ連結部材３５の使用は物体テーブル１９をｚ方向に平行にほぼ１mm変位させる。３つの力アクチュエータ３７が異なった仕方で駆動されると、ｚ方向に平行な物体テーブル１９の変位のみならず、基面５に平行な回転軸線の回りの物体テーブル１９の回転も得られる。光学リトグラフ装置に支持装置１を使用した場合のかかる回転の使用は詳細に後述する。
【００２６】図３は力アクチュエータ３７を詳細に示す。力アクチュエータ３７は金属のカム形ディスク４３を備え、このディスクは２つのジャーナル４５によって２つの玉軸受４７内に回転自在に支持される。玉軸受４７をもつ１つのジャーナル４５だけを図３に示す。基面５に平行に延びる共通の中心線４９をもつ玉軸受４７は力アクチュエータ３７の第１のＵ形軸受ブロック５１の２つの脚部に設けられる。図４は、カム形ディスク４３において中心線４９上にあるディスク４３の中心Ｍとディスク４３の円周上にある点Ｐ間の距離ｒは図示の角度φの一次関数である。即ち、
【数１】ｒ＝ｒ0 ＋Δｒ．φ／２πｒ0 の値はほぼ１５mmであるが、Δｒの値はほぼ１mmである。図４に示すように、力アクチュエータ３７は更に丸い金属のカム從動子５３を備え、この從動子はカム形ディスク４３に衝合する。カム從動子５３は第１支承ユニット２に固着される電気モータ５７の図３に示す出力シャフト５５の端部に備える。出力シャフト５５は２つの軸受５９に回転自在に支持される。図３にはその１つだけが示される。玉軸受５９は基面５に平行に延びる共通の中心線６１をもち、第２のＵ形軸受ブロック６３内に備え、このブロックは図２に示す如く空気静力学的脚部３の周囲近くで第１の支承ユニット２に固着される。カム從動子５３はほぼ４mmの直径をもつ。
【００２７】図３に示すように、第２軸受ブロック６３は直立壁６５を備え、この壁は２つの連結板６７、６９によって第１軸受ブロック５１に連結され、この連結板は基面５に平行に延びる。各連結板６７、６９はそれらの２つの端部近くに円筒形の縮小部分７１をもち、この縮小部分は中心線４９、６１に平行に延びる。縮小部分７１の使用によって、第１軸受ブロック５１、第２軸受ブロック６３の直立壁６５、２つの連結板６７、６９は平行四辺形機構を形成し、これによって第１軸受ブロック５１は縮小部分７１の弾性変形の下でｚ方向に平行に第２軸受ブロック６３に対して変位できる。更に、第１軸受ブロック５１はクロスビーム７３を備え、このクロスビームは連結板６７、６９に平行に延びる。図４に示す如く、クロスビーム７３と連結板６７はこの連結板６７を横切って延びる同軸の穿孔７５をもつ。穿孔７５は小さい隙間で止ねじ７７を包囲する。止ねじは図４に示すように第２軸受ブロック７３のねじ山付孔７８に回転自在に設ける。機械的螺旋ばね８３は止ねじ７７とクロスビーム７３の上面８１間で予応力を与えられている。前記ばねはカム形ディスク４３とカム從動子５３間に圧縮力を生ぜしめる。前記圧縮力の値は止ねじ７７の回転によって変更できる。調節可能の摩擦力をもつカム形ディスク４３とカム從動子５３間の摩擦伝達はこうして得られる。
【００２８】もしカム從動子５３が電気モータによって回転させられると、カム形ディスク４３は回転し、第１軸受ブロック５１はｚ方向に平行に第２軸受ブロック６３に対して変位する。こうして、関連する力アクチュエータ３７に連結した剛性化部材２３の角２９はｚ方向に平行に第１支承ユニット２に対して変位する。カム從動子５３の直径（４mm）とΔｒの値（１mm）の両者はカム形ディスク４３の平均直径（３０mm）に比べて小さいので、力アクチュエータ３７はカム從動子５３の回転１角度当たりにほぼ0,4 μm の変位の比較的小さい伝動比をもつ。この小さい伝動比に起因して、電気モータ５７とカム從動子５３間の減速機構は必要がなく、従って力アクチュエータ３７はその構造が特にコンパクトで小型になる。駆動されるカム從動子５３をもつカム形ディスク４３の使用は低ヒステリシスをもつ特に正確な力アクチュエータ３７が提供される。
【００２９】図２、３に示す如く、各力アクチュエータ３７はｚ方向に平行に延びる弾性ロッド８５によって剛性化部材２３に連結する。前記弾性ロッド８５は各々ｚ方向に平行に延びるコラム８７と連結ブロック８９によって形成する。このブロックには剛性化部材２３の関連した角２９を固着する。図３に示すように、コラム８７は基面５に平行に延びる２つの互いに直角をなす縮小部分９１、９３をその２つの端部の各々の近くに備える。基面５に平行に向くヒンジ軸線をもつ弾性ヒンジを各々形成する縮小部分９１、９３の使用により、ｚ方向に平行に向く支持力と基面５に平行な回転軸線の回りの前記支持力によって決まるトルクは専ら第１支承ユニット２から剛性化部材２３に弾性ロッド８５を経て伝達される。第１支承ユニット２への剛性化部材２３の連結はｚ方向に平行な方向に見て高い剛性をもち、従って物体テーブル１９は基面５に沿って正確に案内される。
【００３０】ｚ方向に平行な方向に特に剛性でありかつｚ方向を横切る方向に比較的緩んでいる弾性ロッド８５と、ｚ方向を横切る方向に特に剛性でありかつｚ方向に平行な方向に比較的緩んでいる弾性変形可能の連結部材３５の使用により第１支承ユニット２と第２支承ユニット１１に剛性化部材２３の静的決定される連結が与えられる。
【００３１】本発明の支持装置１の第２実施例を示す図５R>５〜８では、上記の第１実施例中の関連する支持装置の部品に対応する部品には同じ参照数字を付している。第２実施例の支持装置１は第１支承ユニット２を備え、これは関連する図に示すｚ方向と直角をなす基面５に沿って支持装置１の無接触案内のための丸い空気静力学的脚部３をもつ。第１支承ユニット２はｚ方向に見て、図１R>１、２に示す第１支承ユニット２より高さが低く、また図１、２に示す直立壁７に比して比較的低いリム９５を空気静力学的脚部３の円周に沿って備える。図５、６に示す支持装置１は更に、第２支承ユニット１１を備え、これによって、支持装置１は直線案内１３に沿って案内され、この案内は基面５に平行に延びかつ図５に概略示されている。直線案内１３は図１、２に示す直線案内１３と同じ種類のものであり、平行な丸いバー１５、１７を備える。上記バーに沿って第２支承ユニット１１が図５R>５、６には示していないローラ部材によって案内される。第２支承ユニット１１は３つの連結脚部９７を備え、上記脚部はｚ方向に平行に延び、互いに三角形に配置され、脚部９９をもち、上記脚部は第１支承ユニット２のリム９５に固着する。連結脚部９７は１つだけ図５に示すが、図６はすべての脚部９７を示す。
【００３２】支持装置１の第２実施例はｚ方向を横切って延びる支持面２１をもつ物体テーブル１９を備え、その上に物体を置く。物体テーブ１９は剛性化部材２３に３つの支持コラム１０１によって連結し、上記部材はｚ方向に見て、第１支承ユニット２と第２支承ユニット１１の間に置く。図５には支持コラム１０１を１つだけ示すが、図６は互いに三角形に配置した３つの支持コラムのうちの２つを示す。支持コラム１０１はｚ方向に平行に第２支承ユニット１１に沿って延び、各々剛性化部材２３に固着した端部の近くで基面５に平行に向いた第１縮小部分１０３（図６参照）を備える。物体テーブル１９に固着したそれらの端部近くで、支持コラムは各々第２の縮小部分１０５を備え、上記部分は対応する第１縮小部分１０３に平行に延びる。図６に示すように、支持コラム１０１は各々第３の縮小部分１０７を備え、上記縮小部分は第１縮小部分１０３と第２縮小部分１０５間で、第１縮小部分１０３と第２縮小部分１０５を横切って延びる。各々弾性ヒンジを形成する縮小部分１０３、１０５、１０７をもつ支持コラム１０１の使用によって、剛性化部材２３への物体１９の特に剛性の、静的に決定される連結が与えられる。支持コラム１０１の使用によって、物体テーブ１９の変形が防止される。上記変形は例えば物体テーブ１９と剛性化部材２３間の熱膨張差によって起こる。膨張のかかる差は縮小部分１０３、１０５、１０７の弾性変形によって吸収されるが、剛性化部材２３への物体テーブ１０の剛性連結は維持される。剛性化部材２３への物体テーブ１９のこの静的に決定される連結は光学リトグラフ装置の支持装置の使用において特に有利であることは以下の説明から明らかになるであろう。
【００３３】図５、６に示す如く、基面５を横切って延びかつ互いに三角形に配列した３つの連結板１０９は剛性化部材２３上に備える。図５には２つの連結板１０９のみを部分的に示すが、図６は２つの連結板１０９を完全に示す。各連結板１０９は支持コラム１０１の１つに平行に配置し、付随する支持コラム１０１と同様に、図５R>５に示す組立体中に第２の支承ユニット１１と並んで延びる。ｚ方向を横切って延びる図７に示す板形の連結部材１１３は第２支承ユニット１１の図６に示す上面１１１に固着する。連結部材１１３は図５には示されないが、連結部材１１３は図６に概略を示す。図７に示すように、連結部材１１３は三角形の中心板１１５を備え、上記板は第２支承ユニット１１の上面１１１上にねじ締めされる。連結部材１１３は更に３つの側板１１７を備え、これらの側板は各々支持部材２３の連結部材１０９の１つの図６に示す上面１２１上のそれらの端部１１９の近くにねじ締めされる。連結部材１１３の側板１１７は各々板ばねを形成し、上記板ばねはｚ方向を横切って延び、ｚ方向に平行な方向に撓み得る。基面５に平行に向きかつ直線案内１３によって支持装置１に及ぼされる位置決め力と、ｚ方向に平行に向く回転軸線の回りのこの位置決め力によって決定されるトルクは側板１１７と連結板１０９を経て第２支承ユニット１１から剛性化部材２３に伝達される。連結板１０９の三角形配置に起因して、ｚ方向を横切る方向に見て、剛性化部材２３への連結部材１１３の連結は特に剛性になる。
【００３４】剛性化部材２３は更に３つの力アクチュエータ１２３によって第２支承ユニット２に連結される。互いに三角形に配置しかつ図６に概略を示される力アクチュエータ１２３は各々支持コラム１０１の１つの下に位置する。１つの力アクチュエータ１２３を図８に示す。
【００３５】図８に示すように、力アクチュエータ１２３は２つのジャーナル１２７をもつ金属のカム形ディスク１２５を備える。ジャーナル１２７は２つの玉軸受１２９に回転可能に支持する。上記軸受は基面５に平行に向く共通の中心線１３１をもち、第１支承ユニット２のＵ形軸受ブロック１３３内に備える。力アクチュエータ１２３は更に、丸い金属のカム從動子１３５を備え、前記カム從動子はカム形ディスク１２５に載り、２つの玉軸受１３７内に支持される。基面５に平行に向く共通の直線線１３９をもつ玉軸受１３７はＵ形軸受ブロック１４１内に備え、前記ブロックは剛性化部材２３に固着する。図８に示すように、カム從動子１３５は連結部材１４３を介して、電気モータの出力シャフト１４５に連結し、前記モータは剛性化部材２３に固着する。
【００３６】カム形ディスク１２５とカム從動子１３５は図４に示す支持装置の第１実施例のカム形ディスク４３及びカム從動子５３と同じ形状をもつ。カム從動子１３５が電気モータ１４７によって回転すると、カム形ディスク１２５も回転し、それ故関連の力アクチュエータ１２３の近くにある物体テーブル１９の支持コラム１０１はｚ方向に実質的に平行に変位する。もし３つの力アクチュエータ１２３の電気モータ１４７が同じ角度回転すれば、物体テーブル１９はｚ方向に平行に変位するが、連結部材１１３の３つの側板１１７は曲がる。板形の連結部材１１３の使用によって、支持装置１の第１実施例の場合と同様に、ｚ方向に平行にほぼ１mmの物体テーブルの変位を生ぜしめる。もし電気モータ１４７が異なった角度回転すれば、基面５に平行に向く回転軸線の回りの物体テーブル１９の回転が得られる。図には示していない予応力を与えられた機械的ばねは力アクチュエータ１２３の近くに置く。圧縮力は前記機械的ばねによってカム形ディスク１２５とカム從動子１３５間に備え、前記ばねの第１端部は第１支承ユニット２に固着し、第２端部は剛性化部材２３に固着し、従ってカム形ディスク１２５の低ヒステリシス駆動が得られる。
【００３７】図８に示すように、カム從動子１３５はカム形ディスク１２５に載る。従って基面５を横切る向きの支持力と、この支持力によって決定される基面５に平行に向く回転軸線の回りのトルクは専ら第１支承ユニット２から剛性化部材２３に力アクチュエータ１２３を経て伝達される。ｚ方向を横切る方向に特に剛性でありかつｚ方向に平行な方向には比較的緩んでいる連結部材１１３を、力アクチュエータ１２３と組合わせて、使用することによって、直接的な剛性の従って正確に決定される、基面５と直線案内１３によって支持装置に及ぼされる力の伝達が支持装置１の第２実施例に得られる。第２支承ユニット１１は物体テーブル１９と剛性化部材２３間にあるので、物体テーブル１９と剛性化部材２３によって形成されるユニットの重心はｚ方向で見て実質的に直線案内１３のレベルに位置することが追加的に達成される。従って直線案内１３により支持装置１に及ぼされる位置決め力はその重心近くで前記ユニットに加えられ、それ故直線案内１３に沿う物体テーブル１９の特に安定した案内が得られる。
【００３８】２つの実施例について上述した本発明支持装置１はその剛性の、遊び無しの低ヒステリシス構造に起因して、図９、１０に示す本発明の光学リトグラフ装置１４９に使用するのが特に適する。装置１４９は１０分の数マイクロメータ程度の小さい寸法の構造をもつ集積半導体回路の製造に使用する。装置１４９は光投射システムを形成し、このシステムによってマスク上に設けた電子半導体回路のパターンが同形の集積回路に対応する半導体基板１５３の多数の場所に縮尺で繰り返し描かれる。支持装置１の物体テーブル１９上に置いた半導体基板１５３はその目的で、ｘ方向と、このｘ方向と直角をなすｙ方向に平行に光学レンズ系１７に相対的に支持装置１に連結した駆動ユニット１５５によって段歩的に変位させられる。上記両方向はｚ方向に平行なレンズ系１５７の主光軸１５９と直角をなす。
【００３９】光学リトグラフ装置１４９の構造を以下簡単に説明する。図９に示すように、レンズ系１５７は取付け部材１６３に下側近くで取付けリング１６１によって固着する。上記取付け部材は装置１４９のフレーム１６５の一部を形成し、実質的に三角形板として構成する。前記三角形板は主光軸１５９に直角をなす平面内に延在する。レンズ系１５７の上側近くに装置１４９はレンズ系１５７に対してマスク１５１を位置決めしかつ支持するためのマスクマニピュレータ１６７を備える。作業中、光源１６９からくる光ビームはレンズ系１５７によって支持装置１上に置いた半導体基板１５３上に焦点合わせされる鏡１７１、１７３を経てマスクを通して導かれる。取付け部材１６３は下部フレーム支持体１７７上に各々載る３つの角部分１７５を備える。図９には２つの角部分と２つの下部フレーム支持体１７７のみを示す。下部フレーム支持体１７７は調節部材１８１によって平らな基礎上に置かれたフレームの箱形基台１７９上に置かれる。装置１４９は望ましくない振動が基台から下部フレーム支持体１７７を通してレンズ系１５７と支持装置１に伝達されるのを防止するために下部フレーム支持体１７７によって基台に対して低振動数をもつばねで据え付けられる。
【００４０】図９、１０に示すように、第１支承ユニット２によって支持装置１が案内される基面５は花崗岩スラブの形の支持部材１８５の上面によって形成する。この上面は主光軸１５９に直角に延びる。支持部材１８５は支持装置１及び駆動ユニット１５５と共にフレーム１６５のキャリア１８９上に備える。キャリア１８９は実質的に三角形の板からなり、前記板は主光軸１５９に直角に延在し、主縁１９１をもつ。この主縁は２つのフレーム支持体１７７間に各々延在する。更に、キャリア１８９は３つの板形の吊り素子１９３によって図９に示す取付け部材１６３の下側１９５から吊り下げられる。図３R>３は２つの吊り素子のみを示すが、各吊り素子は主光軸１５９に平行な垂直面内に延びる板によって形成される。前記垂直面はお互に実質的に６０°の角度をなす。
【００４１】図１０は前記ユニット１８７を詳細に説明する。図示の如く、支持装置１に連結した駆動ユニット１５５は３つのリニヤ電気モータ１９７、１９９、２０１を備える。リニヤモータ１９７はｘ方向に平行に延びるｘ−固定子を含み、ｘ方向に平行に延びるロッド１５、１７をもつ直線案内１３が前記固定子と結合されている。リニヤモータ１９７は永久磁石をもつｘ−トランスレータ２０５を含み、前記永久磁石は支持装置１の第２の支承ユニット１１と結合されている。リニヤモータ１９９と２０１は永久磁石を備えかつｘ−固定子２０３の第１端に固着されたｙ−トランスレータ２１１を有するｙ方向に平行に延びるｙ−固定子２０７と、永久磁石を備えかつｘ−固定子２０３の第２端に固着されたｙ−トランスレータ２１７を有するｙ方向に平行に延びるｙ−固定子２１３を夫々含む。ｙ方向に平行な案内ロッド２１９、２２１と、ｙ−方向に平行な案内ロッド２２３、２２５は夫々ｙ−固定子２０７と２１３に固着される。ｙ−トランスレータ２１１、２１７はｙ−トランスレータ２１１、２１７を案内ロッド２１９、２２１と案内ロッド２２３、２２５に沿って夫々案内するために、図１０に示していないローラ部材を備える。更にｙ−固定子２０７、２１３は駆動ユニット１５５の窓枠２２７に固着し、その窓枠はその角近くで支持部材１８５の上面１８３に固着する。支持装置１の物体テーブル１９はリニヤモータ１９７によってｘ方向に平行に変位するが、物体テーブル１９はｙ方向に平行に変位し、リニヤモータ１９９、２０１によって主光軸１５９に平行な回転軸線の回りに或る限定された角度だけ回転する。こうして、物体テーブル１９を回転させることによって、ｚ方向に平行な回転軸線の回りの前記物体テーブル１９の望ましくない回転は打ち消される。この望ましくない回転は支持装置１の第１実施例においてはｚ方向に平行な物体テーブル１９の変位が起こったときに生じる。
【００４２】半導体基板１５３は力アクチュエータ３７（第１実施例）又は力アクチュエータ（第２実施例）によって物体テーブル１９のｚ方向に平行な変位によってレンズ系１５７に対して焦点合わせされる。実際には、半導体基板１５３は製造公差に起因して不均一な厚さをもち、それ故、半導体基板全体の最適の焦点合わせは他の手段なしには不可能である。力アクチュエータ３７、１２３によって基面に平行な回転軸線の回りに或る限定された角度だけ半導体基板１５３を傾斜させることによって、最適の焦点合わせは半導体基板１５３の不均一厚さの場合に得ることができる。
【００４３】ｘ方向とｙ方向における物体テーブル１９の位置は図９、１０には図示していないそれ自体既知のレーザ干渉計システムによって装置１４９で測定される。前記レーザ干渉計システムに属する鏡２３３、２３５はｘ方向と直角に延在しかつ図１０に示される物体テーブル１９の第１側面２２９上と、ｙ方向と直角に延在する第２側面２３１上に夫々備える。作業中、物体テーブル１９は例えば第１と第２の支承ユニット２、１１の熱膨張と弾性変形によって起こる変形を免れて維持される。これは、支持ボール３１によって剛性化部材２３上に物体テーブル１９を応力無しで支持すること（支持装置１の第１実施例）又は支持コラム１０１による剛性化部材２３への物体テーブル１９の静的に決定される連結（支持装置１の第２実施例）のお陰である。物体テーブル１９の支持面２１に対する２つの鏡２３３、２３５の正確に決定された位置はこうして得られ、従って半導体基板の特に正確な位置決定がレーザ干渉計システムによって可能になる。
【００４４】上記両実施例の支持装置１に静的気体軸受を備える第１支承ユニット２は別の方法によっても設計できることは注目すべきである。従って、第１支承ユニット２は例えば予応力を与えられた電磁気軸受を備えることができ、基面５は磁気材料から作られる。第２支承ユニット１１もまた例えば電磁気的軸受を備えることができ、これは磁気材料からなる直線案内の両側に置かれ、電磁石は基面５に平行に延びる。
【００４５】基面５に平行な所望の回転軸線の回りの物体テーブル１９の傾斜は３つの力アクチュエータ３７、１２３を使用して得られることも注目すべきである。かかる傾斜は代わりの力アクチュエータシステムによって得られる、例えば基面５に平行なｘ−軸線の回りに傾斜可能となすφ−アクチュエータと、基面５に平行でかつｘ−軸線を横切るｙ−軸線の回りに傾斜可能となするφ−アクチュエータに関連するΨ−アクチュエータを含む力アクチュエータによって得られる。しかし、かかる力アクチュエータシステムを使用した場合、第１と第２の支承ユニット２、１１に対する剛性化部材２３の静的に決定される連結を行うのは更に困難にである。
【００４６】各力アクチュエータ３７、１２３がｚ方向に実質上平行に向いた剛性化部材２３に力を及ぼすことは注目すべきである。カム形ディスク４３、１２５とカム−從動子５３、１３５をもつ力アクチュエータ３７、１２３の代わりに、他の力アクチュエータ、例えばｚ方向に作用するリニヤモータを備えた力アクチュエータ（例えば可動コイルモータ）又は圧電アクチュエータと組合せたリニヤモータも使用できる。かかる代わりの力アクチュエータはしかし一般に複雑な構造をもつ。
【００４７】本発明の支持装置は一般に調査及び／又は処理すべき材料や物体の摩擦無し、遊び無しのかつ低ヒステリシスの変位に使用できることは注目すべきである。かかる場合の多くにおいては、正確な変位がｚ方向に要求され、又は基面５に平行に向いた回転軸線の回りの正確な傾斜が要求される。
【００４８】互いにＨ形に配置したリニヤモータ１９７、１９９は米国特許第4,737,823 号からそれ自体既知である。光学リトグラフ装置に使用する場合、支持装置は代わりの駆動ユニット、例えばオランダ国特許出願第8902471 号から既知の２段階式駆動ユニットと組合せることができる。この２段階式駆動ユニットでは、物体テーブルは２つの座標方向で基面に対して変位できるキャリジによって案内される。この場合物体テーブルは専らローレンツ力によって同じ座標方向にキャリジに相対的に駆動される。
【００４９】上述の光学リトグラフ装置が集積電子回路の製造において半導体基板を照明させるのに極めて適することは既に説明した。かかるリトグラフ装置はマスクパターンを該装置によって基板上に描く場合のように、１０分の数マイクロメータ程度の微細寸法をもつ構造を備える他の製品の製造にも使用できる。例としては集積光学システムの構造、磁区メモリの伝導及び検出パターン、液晶影像表示パターン等がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の支持装置の第１実施例を示す図である。
【図２】支持装置の物体テーブルを除外して図１の支持装置を示す図である。
【図３】図１の支持装置の力アクチュエータシステムの一部を形成する力アクチュエータを示す図である。
【図４】図３の力アクチュエータの断面図である。
【図５】本発明の支持装置の第２実施例を示す図である。
【図６】図５の支持装置の数個の部品を示す図である。
【図７】図５の支持装置の弾性的に変形可能の連結部材を示す図である。
【図８】図５の支持装置の力アクチュエータシステムの一部を形成する力アクチュエータの断面図である。
【図９】本発明の支持装置を備えた光学リトグラフ装置を示す図である。
【図１０】支持装置と図９の光学リトグラフ装置の支持部材とによって形成されるユニットを示す図である。
【符号の説明】
１ 支持装置
２ 第１支承ユニット
１１ 第２支承ユニット
１９ 物体テーブル
２１ 支持面
２３ 剛性化部材
３１ 支持ボール
３５ 弾性連結部材
３７ 力アクチュエータ
４３ カム形ディスク
５３ カム從動子
５５ 出力シャフト
６７ 連結板
６９ 連結板
９１ 縮小部分
９３ 縮小部分
１０１ 支持コラム
１０３ 縮小部分
１０９ 連結板
１１３ 連結部材
１２３ 力アクチュエータ
１２５ カム形ディスク
１４７ 電気モータ
１４９ 光学リトグラフ装置
１５３ 半導体基板
１５５ 駆動ユニット
１５７ 光学レンズ系
１５９ 主光軸
１７１ 鏡
１８９ キャリア
１９７ リニヤ電気モータ
２３３ 鏡
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基面に沿って支持装置を案内するための第２の支承ユニットを支持する第１支承ユニットと、基面に平行に延在する直線案内と、支持ユニットをもち、前記支持ユニットは物体テーブルと剛性化部材を備えかつ力アクチュエータシステムによって、基面に直角をなすｚ方向に平行に第１支承ユニットに対して変位できて成る支持装置に関する。本発明は更に、本発明の支持装置を備えた光学リトグラフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本文冒頭に記載した型式の支持装置は米国特許第4,698,575 号から既知である。この既知の支持装置では、力アクチュエータシステムは剛性化部材を第１支承ユニットに連結する平行四辺形機構として作用する４本のロッドを備える。第２の支承ユニットは剛性化部材に直接固着するため、物体テーブルは正確に直線案内に沿って案内される。１０分の数マイクロメータのｚ方向に平行な物体テーブルの変位は力アクチュエータによって得られ、平行四辺形機構は基面に平行に向く回転軸線の回りの物体テーブルの傾斜運動を防止する。既知の支持装置はなかんずく集積半導体回路の製造用の光学リトグラフ装置に使用される。物体テーブルは照明すべき半導体基板の支持面を含む。半導体基板はｚ方向に平行な変位によって光学リトグラフ装置のレンズ系に対して焦点合わせされる。
【０００３】光学リトグラフ装置における支持装置の使用時に起こる既知支持装置の欠点は基板の焦点合わせが専らｚ方向に平行な基板の変位によって行われるということにある。不均一厚さの基板はこの方法では光学的に焦点合わせされない。更に、既知の支持装置によってはｚ方向の基板の比較的小さい変位のみしか行えない。その理由は、剛性化部材が第２支承ユニットに直接固着されるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、基板の焦点合わせを良好に行うことができると共に、物体テーブルが正確に直線案内に沿って案内されるような本文冒頭に記載した如き型式の支持装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は支持ユニットは力アクチュエータシステムによって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに第１と第２の支承ユニットに対して回転可能とする一方、剛性化部材はｚ方向に平行な方向に弾性的に変形し得る連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする。支持装置は基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに回転できるので、不均一な厚さをもつ基板が光学的に焦点合わせされることができると共に、剛性化部材と第２支承ユニット間に弾性変形可能の連結部材を使用することによってｚ方向に平行な支持ユニットの比較的大きな変位が可能になる。
【０００６】力アクチュエータシステムが３つの力アクチュエータによって形成される本発明の支持装置の特別の実施例は、作動中各力アクチュエータが剛性化部材に力を加え、それは実質上ｚ方向に平行であることを特徴とする。前記力アクチュエータの使用によって２つの支承ユニットへの剛性化部材の静的に決定された連結が提供され、かくしてｚ方向に平行な支持装置に基面によって及ぼされる支持力と、基面に平行に向いた軸線の回りのトルクが第１支承ユニットと力アクチュエータシステムを介して剛性化部材に伝達されると共に、支持装置に直線案内によって及ぼされる基面に平行な位置決め力と、ｚ方向に平行に向いた軸線の回りのトルクが第２支承ユニットと弾性連結部材を介して剛性化部材に伝達される。
【０００７】低ヒステリシスをもつ特に正確な力アクチュエータシステムを有する本発明の支持装置の他の実施例は、各力アクチュエータはカム及び被動カム從動子を備え、カムは基面に平行に向いた回転可能のカムシャフトに固着され、カム從動子はカムシャフトに平行に向いた駆動モータの出力シャフトに連結されることを特徴とする。カムとカム從動子間の伝動比を最適化することによって、駆動モータとカム從動子間の減速機構の使用は避けられ、それ故特に簡単な、コンパクトな迅速作動の力アクチュエータシステムが得られる。
【０００８】駆動モータとカムシャフトの実際的配列を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、駆動モータが第１支承ユニットに固着される一方、カムシャフトは剛性化部材に連結されることを特徴とする。
【０００９】簡単で、コンパクトで有効な剛性化部材をもつ本発明の支持装置の他の実施例は、剛性化部材は物体テーブルを支持するための３つの支持素子を含み、前記素子はｚ方向を横切る平面内で互いに三角形に配置され、支持素子は板形のストリップによって相互連結される一方、各支持素子は前記平面内に延在する弾性連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする。
【００１０】第２支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性の、静的に決定された連結を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、各弾性連結部材が板形のストリップを含み、前記ストリップは関連の支持素子に隣接した三角形の二等分線を横切って延びかつその両端に、関連の二等分線に実質的に平行に延びる縮小部分を備えることを特徴とする。
【００１１】本発明の支持装置の更に他の実施例は、各支持素子が支持ボールを含むことを特徴とする。
【００１２】第１支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性で、静的に決定された連結を提供する本発明の実施例は、剛性化部材の各支持素子が弾性ロッドによって力アクチュエータシステムの力アクチュエータの１つに連結され、前記ロッドはｚ方向に平行な方向に延びることを特徴とする。
【００１３】弾性ロッドが有効な方法で形成される本発明の支持装置の他の実施例は、各弾性ロッドがｚ方向に平行に延びかつ両端に２つの相互に直角をなす縮小部分を備えたコラムを含むことを特徴とする。
【００１４】本発明の支持装置の特別の実施例は、ｚ方向に見て剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置し、物体テーブルは弾性支持コラムによって剛性化部材に固着する一方、第２支承ユニットはｚ方向に平行に剛性化部材と並んで延びる固着部材によって第１支承ユニットに固着したことを特徴とする。剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置されるので、剛性化部材と物体テーブルによって形成される支持ユニットの重心はｚ方向に見て第２支承ユニットの近くに位置し、それ故支持装置は特に安定した方法で直線案内に沿って案内される。
【００１５】第２支承ユニットに対する剛性化部材の特に剛性の連結を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、剛性化部材がｚ方向を横切って延びる３つの板ばねによって第２の支承ユニットに連結したことを特徴とする。
【００１６】剛性化部材に対する物体テーブルの特に剛性の、静的に決定された連結を提供する本発明の支持装置の更に他の実施例は、物体テーブルが３つの弾性支持コラムによって剛性化部材に固着し、各前記コラムは第１と第２の端部に基面に平行に延在する第１縮小部分と第１縮小部分に平行に延在する第２縮小部分を夫々備え、かつ第１と第２の縮小部分間に第１と第２の縮小部分を横切って延びる第３の縮小部分を備えたことを特徴とする。
【００１７】駆動モータとカムシャフトの実際的配置を提供する本発明の支持装置の他の実施例は、駆動モータは剛性化部材に固着する一方、カムシャフトは第１支承ユニットに固着することを特徴とする。
【００１８】使用する支持装置の特性が特に明らかになる光学リトグラフ装置はｚ方向に光学リトグラフ装置が連続的に前記支持装置、ｚ方向に平行に向いた主光軸をもつレンズ系、マスク用のマニピュレータ及び基面を反復照明するためのシヤッタをもつ光源を備え、前記基板は支持装置によって支持され、物体テーブルは主光軸と実質的に直角をなす基板のための支持面を含むことを特徴とする。
【００１９】米国特許第4,746,800 号はマニピュレータと物体テーブル間の連結を介する３つの弾性的に変形するロッドを開示する。しかし制御可能の力アクチュエータはそこには説明されていない。以下、本発明を図示の実施例につき説明する。
【００２０】
【実施例】図１〜４に示す本発明の支持装置１の第１実施例は第１支承ユニット２を備え、前記ユニットはいわゆる空気静力学的脚部３をもつ。空気静力学的脚部は米国特許第4,698,575 号から既知であり、或る圧力下で（Underpressure ）によって予応力を与えられた静的気体軸受を備える。支持装置１は絶えず基面５に沿って案内され、前記基面は図１、２に示すｚ方向に直角に延びる。図２に示すように、第１支承ユニット２は空気静力学的脚部３の円周に沿って延びる直立金属壁７と、直立壁７を横切って延びる径方向金属仕切り壁９を備える。２つの仕切り壁９のみを図２には示す。直立壁７と仕切り壁９の使用は第１支承ユニット２の構造を特に剛性になし、従って案内基面５に沿う支持装置１の正確な、安定した案内が第１支承ユニット２によって得られる。
【００２１】支持装置１は更に第２支承ユニット１１を備え、このユニットは第１支承ユニット２上に固着される。第２支承ユニット１１は直線案内１３に沿って支持装置１を案内し、この案内は図２に略示され、基面５に平行に延びる。直線案内１３は丸い、平行なロッド１５、１７を備え、第２支承ユニット１１はローラ部材を備える。ローラ部材は図１、２には示していないが、これらはロッド１５、１７に沿って第２支承ユニット１１を案内する。かかる案内は前記米国特許第4,698,575 号から既知である。光学リトグラフ装置における支持装置１の特に適した使用において第２支承ユニット１１が基面５と直線案内１３に沿う支持装置１の変位のために光学リトグラフ装置の駆動ユニットに結合される仕方については後述する。
【００２２】図１に示すように、支持装置１は支持面２１を含む物体テーブル１９を備え、前記支持面はｚ方向を横切り、その上に物体が置かれる。物体テーブル１９は剛性化部材２３上に備え、この部材は物体テーブル１９を除外して図２に示す。剛性化部材２３は実質的に三角形金属板として構成され、その板には凹所２５、２７が設けられ、その板はｚ方向を横切って延びる。剛性化部材２３はサファイア支持ボール３１をその各角２９の近くに備える。図１にその下側を示す物体テーブル１９は図には見えないが３つのＶ形溝を備え、前記溝は物体テーブル１９の中心に対して径方向に延び、それらの相対的位置は支持ボール３１の相対的位置に対応し、前記テーブルは図１に示す組立体では３つの支持ボール３１上に載る。支持ボール３１は各々物体テーブル１９に支持力を及ぼす。前記力は実質的にｚ方向に平行に向く。支持ボール３１の使用は剛性化部材２３から物体１９に曲げトルクが伝わるのを防止する。それ故物体テーブル１９の正確な、無応力の支持が得られる。物体テーブル１９のかかる無応力の支持は支持装置１を光学リトグラフ装置に使用するのに特に有利であることは後述する。
【００２３】図２に示すように、剛性化部材２３は弾性連結部材３５によって第２支承ユニット１１にかつ各角２９の近くで力アクチュエータ３７を介して第１支承ユニット２に連結される。１つの力アクチュエータ３７のみを図２に示し、２つの他の力アクチュエータ３７は一部だけが見える。
【００２４】連結部材３５は剛性化部材２３と完全な一体構造をなし、各々板形ストリップ３９によって形成される。前記ストリップはｚ方向を横切る平面内にあり、対応する角２９の角度の二等分線を横切る。各連結部材３５はその端近くに第１の円筒形の縮小部分４１を備え、この部分は関連する二等分線に平行な凹所によって形成される。縮小部分４１は各々関連する二等分線に平行なヒンジ軸線をもつ弾性ヒンジを形成し、従って剛性化部材２３の角２９に連結された連結部材３５の端部はｚ方向に平行に変位できる。基面５に平行に向きかつ支持装置１に直線案内１３によって作動中及ぼされる位置決め力と、ｚ方向に平行に延びる軸線の回りの位置決め力によって生じるトルクは弾性連結部材３５によって直接剛性化部材２３に伝えられる。第２支承ユニット１１への剛性化部材２３の連結はｚ方向を横切る方向で見て高い剛性をもつ。従って物体テーブル１９は直線案内１３に沿って正確に案内される。
【００２５】剛性化部材２３の各角２９は上記の力アクチュエータ３７によってｚ方向に平行に変位できる。３つの力アクチュエータ３７が同じ方法で駆動されると、物体テーブル１９をもつ剛性化部材２３は第１の縮小部分４１の弾性変形の下でｚ方向に平行に変位させられ、それによってｚ方向に平行な回転軸線の回りにおける剛性化部材２３と物体テーブル１９の僅かな回転が起こる。この回転はそれ自身望ましくない。支持ボール３１の近くにこの回転の結果として生じる望ましくない機械的応力は防止される。というのは、各弾性連結部材３５が図２に示されかつその２つの端部近くでｚ方向に平行に延びる第２の縮小部分４２を与えられるからである。後述する如く、この望ましくない物体テーブル１９の回転は光学リトグラフ装置に支持装置１を使用して簡単な方法で打ち消すことができる。縮小部分４１、４２をもつ連結部材３５の使用は物体テーブル１９をｚ方向に平行にほぼ１mm変位させる。３つの力アクチュエータ３７が異なった仕方で駆動されると、ｚ方向に平行な物体テーブル１９の変位のみならず、基面５に平行な回転軸線の回りの物体テーブル１９の回転も得られる。光学リトグラフ装置に支持装置１を使用した場合のかかる回転の使用は詳細に後述する。
【００２６】図３は力アクチュエータ３７を詳細に示す。力アクチュエータ３７は金属のカム形ディスク４３を備え、このディスクは２つのジャーナル４５によって２つの玉軸受４７内に回転自在に支持される。玉軸受４７をもつ１つのジャーナル４５だけを図３に示す。基面５に平行に延びる共通の中心線４９をもつ玉軸受４７は力アクチュエータ３７の第１のＵ形軸受ブロック５１の２つの脚部に設けられる。図４は、カム形ディスク４３において中心線４９上にあるディスク４３の中心Ｍとディスク４３の円周上にある点Ｐ間の距離ｒは図示の角度φの一次関数である。即ち、
【数１】ｒ＝ｒ0 ＋Δｒ．φ／２πｒ0 の値はほぼ１５mmであるが、Δｒの値はほぼ１mmである。図４に示すように、力アクチュエータ３７は更に丸い金属のカム從動子５３を備え、この從動子はカム形ディスク４３に衝合する。カム從動子５３は第１支承ユニット２に固着される電気モータ５７の図３に示す出力シャフト５５の端部に備える。出力シャフト５５は２つの軸受５９に回転自在に支持される。図３にはその１つだけが示される。玉軸受５９は基面５に平行に延びる共通の中心線６１をもち、第２のＵ形軸受ブロック６３内に備え、このブロックは図２に示す如く空気静力学的脚部３の周囲近くで第１の支承ユニット２に固着される。カム從動子５３はほぼ４mmの直径をもつ。
【００２７】図３に示すように、第２軸受ブロック６３は直立壁６５を備え、この壁は２つの連結板６７、６９によって第１軸受ブロック５１に連結され、この連結板は基面５に平行に延びる。各連結板６７、６９はそれらの２つの端部近くに円筒形の縮小部分７１をもち、この縮小部分は中心線４９、６１に平行に延びる。縮小部分７１の使用によって、第１軸受ブロック５１、第２軸受ブロック６３の直立壁６５、２つの連結板６７、６９は平行四辺形機構を形成し、これによって第１軸受ブロック５１は縮小部分７１の弾性変形の下でｚ方向に平行に第２軸受ブロック６３に対して変位できる。更に、第１軸受ブロック５１はクロスビーム７３を備え、このクロスビームは連結板６７、６９に平行に延びる。図４に示す如く、クロスビーム７３と連結板６７はこの連結板６７を横切って延びる同軸の穿孔７５をもつ。穿孔７５は小さい隙間で止ねじ７７を包囲する。止ねじは図４に示すように第２軸受ブロック７３のねじ山付孔７８に回転自在に設ける。機械的螺旋ばね８３は止ねじ７７とクロスビーム７３の上面８１間で予応力を与えられている。前記ばねはカム形ディスク４３とカム從動子５３間に圧縮力を生ぜしめる。前記圧縮力の値は止ねじ７７の回転によって変更できる。調節可能の摩擦力をもつカム形ディスク４３とカム從動子５３間の摩擦伝達はこうして得られる。
【００２８】もしカム從動子５３が電気モータによって回転させられると、カム形ディスク４３は回転し、第１軸受ブロック５１はｚ方向に平行に第２軸受ブロック６３に対して変位する。こうして、関連する力アクチュエータ３７に連結した剛性化部材２３の角２９はｚ方向に平行に第１支承ユニット２に対して変位する。カム從動子５３の直径（４mm）とΔｒの値（１mm）の両者はカム形ディスク４３の平均直径（３０mm）に比べて小さいので、力アクチュエータ３７はカム從動子５３の回転１角度当たりにほぼ0,4 μm の変位の比較的小さい伝動比をもつ。この小さい伝動比に起因して、電気モータ５７とカム從動子５３間の減速機構は必要がなく、従って力アクチュエータ３７はその構造が特にコンパクトで小型になる。駆動されるカム從動子５３をもつカム形ディスク４３の使用は低ヒステリシスをもつ特に正確な力アクチュエータ３７が提供される。
【００２９】図２、３に示す如く、各力アクチュエータ３７はｚ方向に平行に延びる弾性ロッド８５によって剛性化部材２３に連結する。前記弾性ロッド８５は各々ｚ方向に平行に延びるコラム８７と連結ブロック８９によって形成する。このブロックには剛性化部材２３の関連した角２９を固着する。図３に示すように、コラム８７は基面５に平行に延びる２つの互いに直角をなす縮小部分９１、９３をその２つの端部の各々の近くに備える。基面５に平行に向くヒンジ軸線をもつ弾性ヒンジを各々形成する縮小部分９１、９３の使用により、ｚ方向に平行に向く支持力と基面５に平行な回転軸線の回りの前記支持力によって決まるトルクは専ら第１支承ユニット２から剛性化部材２３に弾性ロッド８５を経て伝達される。第１支承ユニット２への剛性化部材２３の連結はｚ方向に平行な方向に見て高い剛性をもち、従って物体テーブル１９は基面５に沿って正確に案内される。
【００３０】ｚ方向に平行な方向に特に剛性でありかつｚ方向を横切る方向に比較的緩んでいる弾性ロッド８５と、ｚ方向を横切る方向に特に剛性でありかつｚ方向に平行な方向に比較的緩んでいる弾性変形可能の連結部材３５の使用により第１支承ユニット２と第２支承ユニット１１に剛性化部材２３の静的決定される連結が与えられる。
【００３１】本発明の支持装置１の第２実施例を示す図５R>５〜８では、上記の第１実施例中の関連する支持装置の部品に対応する部品には同じ参照数字を付している。第２実施例の支持装置１は第１支承ユニット２を備え、これは関連する図に示すｚ方向と直角をなす基面５に沿って支持装置１の無接触案内のための丸い空気静力学的脚部３をもつ。第１支承ユニット２はｚ方向に見て、図１R>１、２に示す第１支承ユニット２より高さが低く、また図１、２に示す直立壁７に比して比較的低いリム９５を空気静力学的脚部３の円周に沿って備える。図５、６に示す支持装置１は更に、第２支承ユニット１１を備え、これによって、支持装置１は直線案内１３に沿って案内され、この案内は基面５に平行に延びかつ図５に概略示されている。直線案内１３は図１、２に示す直線案内１３と同じ種類のものであり、平行な丸いバー１５、１７を備える。上記バーに沿って第２支承ユニット１１が図５R>５、６には示していないローラ部材によって案内される。第２支承ユニット１１は３つの連結脚部９７を備え、上記脚部はｚ方向に平行に延び、互いに三角形に配置され、脚部９９をもち、上記脚部は第１支承ユニット２のリム９５に固着する。連結脚部９７は１つだけ図５に示すが、図６はすべての脚部９７を示す。
【００３２】支持装置１の第２実施例はｚ方向を横切って延びる支持面２１をもつ物体テーブル１９を備え、その上に物体を置く。物体テーブ１９は剛性化部材２３に３つの支持コラム１０１によって連結し、上記部材はｚ方向に見て、第１支承ユニット２と第２支承ユニット１１の間に置く。図５には支持コラム１０１を１つだけ示すが、図６は互いに三角形に配置した３つの支持コラムのうちの２つを示す。支持コラム１０１はｚ方向に平行に第２支承ユニット１１に沿って延び、各々剛性化部材２３に固着した端部の近くで基面５に平行に向いた第１縮小部分１０３（図６参照）を備える。物体テーブル１９に固着したそれらの端部近くで、支持コラムは各々第２の縮小部分１０５を備え、上記部分は対応する第１縮小部分１０３に平行に延びる。図６に示すように、支持コラム１０１は各々第３の縮小部分１０７を備え、上記縮小部分は第１縮小部分１０３と第２縮小部分１０５間で、第１縮小部分１０３と第２縮小部分１０５を横切って延びる。各々弾性ヒンジを形成する縮小部分１０３、１０５、１０７をもつ支持コラム１０１の使用によって、剛性化部材２３への物体１９の特に剛性の、静的に決定される連結が与えられる。支持コラム１０１の使用によって、物体テーブ１９の変形が防止される。上記変形は例えば物体テーブ１９と剛性化部材２３間の熱膨張差によって起こる。膨張のかかる差は縮小部分１０３、１０５、１０７の弾性変形によって吸収されるが、剛性化部材２３への物体テーブ１０の剛性連結は維持される。剛性化部材２３への物体テーブ１９のこの静的に決定される連結は光学リトグラフ装置の支持装置の使用において特に有利であることは以下の説明から明らかになるであろう。
【００３３】図５、６に示す如く、基面５を横切って延びかつ互いに三角形に配列した３つの連結板１０９は剛性化部材２３上に備える。図５には２つの連結板１０９のみを部分的に示すが、図６は２つの連結板１０９を完全に示す。各連結板１０９は支持コラム１０１の１つに平行に配置し、付随する支持コラム１０１と同様に、図５R>５に示す組立体中に第２の支承ユニット１１と並んで延びる。ｚ方向を横切って延びる図７に示す板形の連結部材１１３は第２支承ユニット１１の図６に示す上面１１１に固着する。連結部材１１３は図５には示されないが、連結部材１１３は図６に概略を示す。図７に示すように、連結部材１１３は三角形の中心板１１５を備え、上記板は第２支承ユニット１１の上面１１１上にねじ締めされる。連結部材１１３は更に３つの側板１１７を備え、これらの側板は各々支持部材２３の連結部材１０９の１つの図６に示す上面１２１上のそれらの端部１１９の近くにねじ締めされる。連結部材１１３の側板１１７は各々板ばねを形成し、上記板ばねはｚ方向を横切って延び、ｚ方向に平行な方向に撓み得る。基面５に平行に向きかつ直線案内１３によって支持装置１に及ぼされる位置決め力と、ｚ方向に平行に向く回転軸線の回りのこの位置決め力によって決定されるトルクは側板１１７と連結板１０９を経て第２支承ユニット１１から剛性化部材２３に伝達される。連結板１０９の三角形配置に起因して、ｚ方向を横切る方向に見て、剛性化部材２３への連結部材１１３の連結は特に剛性になる。
【００３４】剛性化部材２３は更に３つの力アクチュエータ１２３によって第２支承ユニット２に連結される。互いに三角形に配置しかつ図６に概略を示される力アクチュエータ１２３は各々支持コラム１０１の１つの下に位置する。１つの力アクチュエータ１２３を図８に示す。
【００３５】図８に示すように、力アクチュエータ１２３は２つのジャーナル１２７をもつ金属のカム形ディスク１２５を備える。ジャーナル１２７は２つの玉軸受１２９に回転可能に支持する。上記軸受は基面５に平行に向く共通の中心線１３１をもち、第１支承ユニット２のＵ形軸受ブロック１３３内に備える。力アクチュエータ１２３は更に、丸い金属のカム從動子１３５を備え、前記カム從動子はカム形ディスク１２５に載り、２つの玉軸受１３７内に支持される。基面５に平行に向く共通の直線線１３９をもつ玉軸受１３７はＵ形軸受ブロック１４１内に備え、前記ブロックは剛性化部材２３に固着する。図８に示すように、カム從動子１３５は連結部材１４３を介して、電気モータの出力シャフト１４５に連結し、前記モータは剛性化部材２３に固着する。
【００３６】カム形ディスク１２５とカム從動子１３５は図４に示す支持装置の第１実施例のカム形ディスク４３及びカム從動子５３と同じ形状をもつ。カム從動子１３５が電気モータ１４７によって回転すると、カム形ディスク１２５も回転し、それ故関連の力アクチュエータ１２３の近くにある物体テーブル１９の支持コラム１０１はｚ方向に実質的に平行に変位する。もし３つの力アクチュエータ１２３の電気モータ１４７が同じ角度回転すれば、物体テーブル１９はｚ方向に平行に変位するが、連結部材１１３の３つの側板１１７は曲がる。板形の連結部材１１３の使用によって、支持装置１の第１実施例の場合と同様に、ｚ方向に平行にほぼ１mmの物体テーブルの変位を生ぜしめる。もし電気モータ１４７が異なった角度回転すれば、基面５に平行に向く回転軸線の回りの物体テーブル１９の回転が得られる。図には示していない予応力を与えられた機械的ばねは力アクチュエータ１２３の近くに置く。圧縮力は前記機械的ばねによってカム形ディスク１２５とカム從動子１３５間に備え、前記ばねの第１端部は第１支承ユニット２に固着し、第２端部は剛性化部材２３に固着し、従ってカム形ディスク１２５の低ヒステリシス駆動が得られる。
【００３７】図８に示すように、カム從動子１３５はカム形ディスク１２５に載る。従って基面５を横切る向きの支持力と、この支持力によって決定される基面５に平行に向く回転軸線の回りのトルクは専ら第１支承ユニット２から剛性化部材２３に力アクチュエータ１２３を経て伝達される。ｚ方向を横切る方向に特に剛性でありかつｚ方向に平行な方向には比較的緩んでいる連結部材１１３を、力アクチュエータ１２３と組合わせて、使用することによって、直接的な剛性の従って正確に決定される、基面５と直線案内１３によって支持装置に及ぼされる力の伝達が支持装置１の第２実施例に得られる。第２支承ユニット１１は物体テーブル１９と剛性化部材２３間にあるので、物体テーブル１９と剛性化部材２３によって形成されるユニットの重心はｚ方向で見て実質的に直線案内１３のレベルに位置することが追加的に達成される。従って直線案内１３により支持装置１に及ぼされる位置決め力はその重心近くで前記ユニットに加えられ、それ故直線案内１３に沿う物体テーブル１９の特に安定した案内が得られる。
【００３８】２つの実施例について上述した本発明支持装置１はその剛性の、遊び無しの低ヒステリシス構造に起因して、図９、１０に示す本発明の光学リトグラフ装置１４９に使用するのが特に適する。装置１４９は１０分の数マイクロメータ程度の小さい寸法の構造をもつ集積半導体回路の製造に使用する。装置１４９は光投射システムを形成し、このシステムによってマスク上に設けた電子半導体回路のパターンが同形の集積回路に対応する半導体基板１５３の多数の場所に縮尺で繰り返し描かれる。支持装置１の物体テーブル１９上に置いた半導体基板１５３はその目的で、ｘ方向と、このｘ方向と直角をなすｙ方向に平行に光学レンズ系１７に相対的に支持装置１に連結した駆動ユニット１５５によって段歩的に変位させられる。上記両方向はｚ方向に平行なレンズ系１５７の主光軸１５９と直角をなす。
【００３９】光学リトグラフ装置１４９の構造を以下簡単に説明する。図９に示すように、レンズ系１５７は取付け部材１６３に下側近くで取付けリング１６１によって固着する。上記取付け部材は装置１４９のフレーム１６５の一部を形成し、実質的に三角形板として構成する。前記三角形板は主光軸１５９に直角をなす平面内に延在する。レンズ系１５７の上側近くに装置１４９はレンズ系１５７に対してマスク１５１を位置決めしかつ支持するためのマスクマニピュレータ１６７を備える。作業中、光源１６９からくる光ビームはレンズ系１５７によって支持装置１上に置いた半導体基板１５３上に焦点合わせされる鏡１７１、１７３を経てマスクを通して導かれる。取付け部材１６３は下部フレーム支持体１７７上に各々載る３つの角部分１７５を備える。図９には２つの角部分と２つの下部フレーム支持体１７７のみを示す。下部フレーム支持体１７７は調節部材１８１によって平らな基礎上に置かれたフレームの箱形基台１７９上に置かれる。装置１４９は望ましくない振動が基台から下部フレーム支持体１７７を通してレンズ系１５７と支持装置１に伝達されるのを防止するために下部フレーム支持体１７７によって基台に対して低振動数をもつばねで据え付けられる。
【００４０】図９、１０に示すように、第１支承ユニット２によって支持装置１が案内される基面５は花崗岩スラブの形の支持部材１８５の上面によって形成する。この上面は主光軸１５９に直角に延びる。支持部材１８５は支持装置１及び駆動ユニット１５５と共にフレーム１６５のキャリア１８９上に備える。キャリア１８９は実質的に三角形の板からなり、前記板は主光軸１５９に直角に延在し、主縁１９１をもつ。この主縁は２つのフレーム支持体１７７間に各々延在する。更に、キャリア１８９は３つの板形の吊り素子１９３によって図９に示す取付け部材１６３の下側１９５から吊り下げられる。図３R>３は２つの吊り素子のみを示すが、各吊り素子は主光軸１５９に平行な垂直面内に延びる板によって形成される。前記垂直面はお互に実質的に６０°の角度をなす。
【００４１】図１０は前記ユニット１８７を詳細に説明する。図示の如く、支持装置１に連結した駆動ユニット１５５は３つのリニヤ電気モータ１９７、１９９、２０１を備える。リニヤモータ１９７はｘ方向に平行に延びるｘ−固定子を含み、ｘ方向に平行に延びるロッド１５、１７をもつ直線案内１３が前記固定子と結合されている。リニヤモータ１９７は永久磁石をもつｘ−トランスレータ２０５を含み、前記永久磁石は支持装置１の第２の支承ユニット１１と結合されている。リニヤモータ１９９と２０１は永久磁石を備えかつｘ−固定子２０３の第１端に固着されたｙ−トランスレータ２１１を有するｙ方向に平行に延びるｙ−固定子２０７と、永久磁石を備えかつｘ−固定子２０３の第２端に固着されたｙ−トランスレータ２１７を有するｙ方向に平行に延びるｙ−固定子２１３を夫々含む。ｙ方向に平行な案内ロッド２１９、２２１と、ｙ−方向に平行な案内ロッド２２３、２２５は夫々ｙ−固定子２０７と２１３に固着される。ｙ−トランスレータ２１１、２１７はｙ−トランスレータ２１１、２１７を案内ロッド２１９、２２１と案内ロッド２２３、２２５に沿って夫々案内するために、図１０に示していないローラ部材を備える。更にｙ−固定子２０７、２１３は駆動ユニット１５５の窓枠２２７に固着し、その窓枠はその角近くで支持部材１８５の上面１８３に固着する。支持装置１の物体テーブル１９はリニヤモータ１９７によってｘ方向に平行に変位するが、物体テーブル１９はｙ方向に平行に変位し、リニヤモータ１９９、２０１によって主光軸１５９に平行な回転軸線の回りに或る限定された角度だけ回転する。こうして、物体テーブル１９を回転させることによって、ｚ方向に平行な回転軸線の回りの前記物体テーブル１９の望ましくない回転は打ち消される。この望ましくない回転は支持装置１の第１実施例においてはｚ方向に平行な物体テーブル１９の変位が起こったときに生じる。
【００４２】半導体基板１５３は力アクチュエータ３７（第１実施例）又は力アクチュエータ（第２実施例）によって物体テーブル１９のｚ方向に平行な変位によってレンズ系１５７に対して焦点合わせされる。実際には、半導体基板１５３は製造公差に起因して不均一な厚さをもち、それ故、半導体基板全体の最適の焦点合わせは他の手段なしには不可能である。力アクチュエータ３７、１２３によって基面に平行な回転軸線の回りに或る限定された角度だけ半導体基板１５３を傾斜させることによって、最適の焦点合わせは半導体基板１５３の不均一厚さの場合に得ることができる。
【００４３】ｘ方向とｙ方向における物体テーブル１９の位置は図９、１０には図示していないそれ自体既知のレーザ干渉計システムによって装置１４９で測定される。前記レーザ干渉計システムに属する鏡２３３、２３５はｘ方向と直角に延在しかつ図１０に示される物体テーブル１９の第１側面２２９上と、ｙ方向と直角に延在する第２側面２３１上に夫々備える。作業中、物体テーブル１９は例えば第１と第２の支承ユニット２、１１の熱膨張と弾性変形によって起こる変形を免れて維持される。これは、支持ボール３１によって剛性化部材２３上に物体テーブル１９を応力無しで支持すること（支持装置１の第１実施例）又は支持コラム１０１による剛性化部材２３への物体テーブル１９の静的に決定される連結（支持装置１の第２実施例）のお陰である。物体テーブル１９の支持面２１に対する２つの鏡２３３、２３５の正確に決定された位置はこうして得られ、従って半導体基板の特に正確な位置決定がレーザ干渉計システムによって可能になる。
【００４４】上記両実施例の支持装置１に静的気体軸受を備える第１支承ユニット２は別の方法によっても設計できることは注目すべきである。従って、第１支承ユニット２は例えば予応力を与えられた電磁気軸受を備えることができ、基面５は磁気材料から作られる。第２支承ユニット１１もまた例えば電磁気的軸受を備えることができ、これは磁気材料からなる直線案内の両側に置かれ、電磁石は基面５に平行に延びる。
【００４５】基面５に平行な所望の回転軸線の回りの物体テーブル１９の傾斜は３つの力アクチュエータ３７、１２３を使用して得られることも注目すべきである。かかる傾斜は代わりの力アクチュエータシステムによって得られる、例えば基面５に平行なｘ−軸線の回りに傾斜可能となすφ−アクチュエータと、基面５に平行でかつｘ−軸線を横切るｙ−軸線の回りに傾斜可能となするφ−アクチュエータに関連するΨ−アクチュエータを含む力アクチュエータによって得られる。しかし、かかる力アクチュエータシステムを使用した場合、第１と第２の支承ユニット２、１１に対する剛性化部材２３の静的に決定される連結を行うのは更に困難にである。
【００４６】各力アクチュエータ３７、１２３がｚ方向に実質上平行に向いた剛性化部材２３に力を及ぼすことは注目すべきである。カム形ディスク４３、１２５とカム−從動子５３、１３５をもつ力アクチュエータ３７、１２３の代わりに、他の力アクチュエータ、例えばｚ方向に作用するリニヤモータを備えた力アクチュエータ（例えば可動コイルモータ）又は圧電アクチュエータと組合せたリニヤモータも使用できる。かかる代わりの力アクチュエータはしかし一般に複雑な構造をもつ。
【００４７】本発明の支持装置は一般に調査及び／又は処理すべき材料や物体の摩擦無し、遊び無しのかつ低ヒステリシスの変位に使用できることは注目すべきである。かかる場合の多くにおいては、正確な変位がｚ方向に要求され、又は基面５に平行に向いた回転軸線の回りの正確な傾斜が要求される。
【００４８】互いにＨ形に配置したリニヤモータ１９７、１９９は米国特許第4,737,823 号からそれ自体既知である。光学リトグラフ装置に使用する場合、支持装置は代わりの駆動ユニット、例えばオランダ国特許出願第8902471 号から既知の２段階式駆動ユニットと組合せることができる。この２段階式駆動ユニットでは、物体テーブルは２つの座標方向で基面に対して変位できるキャリジによって案内される。この場合物体テーブルは専らローレンツ力によって同じ座標方向にキャリジに相対的に駆動される。
【００４９】上述の光学リトグラフ装置が集積電子回路の製造において半導体基板を照明させるのに極めて適することは既に説明した。かかるリトグラフ装置はマスクパターンを該装置によって基板上に描く場合のように、１０分の数マイクロメータ程度の微細寸法をもつ構造を備える他の製品の製造にも使用できる。例としては集積光学システムの構造、磁区メモリの伝導及び検出パターン、液晶影像表示パターン等がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の支持装置の第１実施例を示す図である。
【図２】支持装置の物体テーブルを除外して図１の支持装置を示す図である。
【図３】図１の支持装置の力アクチュエータシステムの一部を形成する力アクチュエータを示す図である。
【図４】図３の力アクチュエータの断面図である。
【図５】本発明の支持装置の第２実施例を示す図である。
【図６】図５の支持装置の数個の部品を示す図である。
【図７】図５の支持装置の弾性的に変形可能の連結部材を示す図である。
【図８】図５の支持装置の力アクチュエータシステムの一部を形成する力アクチュエータの断面図である。
【図９】本発明の支持装置を備えた光学リトグラフ装置を示す図である。
【図１０】支持装置と図９の光学リトグラフ装置の支持部材とによって形成されるユニットを示す図である。
【符号の説明】
１ 支持装置
２ 第１支承ユニット
１１ 第２支承ユニット
１９ 物体テーブル
２１ 支持面
２３ 剛性化部材
３１ 支持ボール
３５ 弾性連結部材
３７ 力アクチュエータ
４３ カム形ディスク
５３ カム從動子
５５ 出力シャフト
６７ 連結板
６９ 連結板
９１ 縮小部分
９３ 縮小部分
１０１ 支持コラム
１０３ 縮小部分
１０９ 連結板
１１３ 連結部材
１２３ 力アクチュエータ
１２５ カム形ディスク
１４７ 電気モータ
１４９ 光学リトグラフ装置
１５３ 半導体基板
１５５ 駆動ユニット
１５７ 光学レンズ系
１５９ 主光軸
１７１ 鏡
１８９ キャリア
１９７ リニヤ電気モータ
２３３ 鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基面に沿って支持装置を案内するための第２の支承ユニットを支持する第１支承ユニットと、基面に平行に延在する直線案内と、支持ユニットをもち、前記支持ユニットは物体テーブルと剛性化部材を備えかつ力アクチュエータシステムによって、基面に直角をなすｚ方向に平行に第１支承ユニットに対して変位できて成る支持装置において、支持ユニットは力アクチュエータシステムによって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに第１と第２の支承ユニットに対して回転可能とする一方、剛性化部材はｚ方向に平行な方向に弾性的に変形し得る連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする支持装置。
【請求項２】 力アクチュエータシステムが３つの力アクチュエータによって形成される請求項１に記載の支持装置において、作動中各力アクチュエータが剛性化部材に力を加え、それは実質上ｚ方向に平行であることを特徴とする支持装置。
【請求項３】 各力アクチュエータはカム及び被動カム從動子を備え、カムは基面に平行に向いた回転可能のカムシャフトに固着され、カム從動子はカムシャフトに平行に向いた駆動モータの出力シャフトに連結されることを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
【請求項４】 駆動モータは第１支承ユニットに固着される一方、カムシャフトは剛性化部材に連結されることを特徴とする請求項３に記載の支持装置。
【請求項５】 剛性化部材は物体テーブルを支持するための３つの支持素子を含み、前記素子はｚ方向を横切る平面内で互いに三角形に配置され、支持素子は板形のストリップによって相互連結される一方、各支持素子は前記平面内に延在する弾性連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする請求項４に記載の支持装置。
【請求項６】 各弾性連結部材は板形のストリップを含み、前記ストリップは関連の支持素子に隣接した三角形の二等分線を横切って延びかつその両端に、関連の二等分線に実質的に平行に延びる縮小部分を備えることを特徴とする請求項５に記載の支持装置。
【請求項７】 各支持素子は支持ボールを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の支持装置。
【請求項８】 剛性化部材の各支持素子は弾性ロッドによって力アクチュエータシステムの力アクチュエータの１つに連結され、前記ロッドはｚ方向に平行な方向に延びることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項９】各弾性ロッドはｚ方向に平行に延びかつ両端に２つの相互に直角をなす縮小部分を備えたコラムを含むことを特徴とする請求項８に記載の支持装置。
【請求項１０】 ｚ方向に見て剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置し、物体テーブルは弾性支持コラムによって剛性化部材に固着する一方、第２支承ユニットはｚ方向に平行に剛性化部材と並んで延びる固着部材によって第１支承ユニットに固着したことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項１１】 剛性化部材はｚ方向を横切って延びる３つの板ばねによって第２の支承ユニットに連結したことを特徴とする請求項１０に記載の支持装置。
【請求項１２】 物体テーブルは３つの弾性支持コラムによって剛性化部材に固着し、各前記コラムは第１と第２の端部に基面に平行に延在する第１縮小部分と第１縮小部分に平行に延在する第２縮小部分を夫々備え、かつ第１と第２の縮小部分間に第１と第２の縮小部分を横切って延びる第３の縮小部分を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の支持装置。
【請求項１３】 駆動モータは剛性化部材に固着する一方、カムシャフトは第１支承ユニットに固着することを特徴とする請求項１０から１３の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項１４】 ｚ方向に光学リトグラフ装置が連続的に前記支持装置、ｚ方向に平行に向いた主光軸をもつレンズ系、マスク用のマニピュレータ及び基面を反復照明するためのシヤッタをもつ光源を備え、前記基板は支持装置によって支持され、物体テーブルは主光軸と実質的に直角をなす基板のための支持面を含むことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の支持装置を備えた光学リトグラフ装置。
【請求項１】 基面に沿って支持装置を案内するための第２の支承ユニットを支持する第１支承ユニットと、基面に平行に延在する直線案内と、支持ユニットをもち、前記支持ユニットは物体テーブルと剛性化部材を備えかつ力アクチュエータシステムによって、基面に直角をなすｚ方向に平行に第１支承ユニットに対して変位できて成る支持装置において、支持ユニットは力アクチュエータシステムによって基面に平行に向いた少なくとも１つの回転軸線の回りに第１と第２の支承ユニットに対して回転可能とする一方、剛性化部材はｚ方向に平行な方向に弾性的に変形し得る連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする支持装置。
【請求項２】 力アクチュエータシステムが３つの力アクチュエータによって形成される請求項１に記載の支持装置において、作動中各力アクチュエータが剛性化部材に力を加え、それは実質上ｚ方向に平行であることを特徴とする支持装置。
【請求項３】 各力アクチュエータはカム及び被動カム從動子を備え、カムは基面に平行に向いた回転可能のカムシャフトに固着され、カム從動子はカムシャフトに平行に向いた駆動モータの出力シャフトに連結されることを特徴とする請求項２に記載の支持装置。
【請求項４】 駆動モータは第１支承ユニットに固着される一方、カムシャフトは剛性化部材に連結されることを特徴とする請求項３に記載の支持装置。
【請求項５】 剛性化部材は物体テーブルを支持するための３つの支持素子を含み、前記素子はｚ方向を横切る平面内で互いに三角形に配置され、支持素子は板形のストリップによって相互連結される一方、各支持素子は前記平面内に延在する弾性連結部材によって第２支承ユニットに連結されることを特徴とする請求項４に記載の支持装置。
【請求項６】 各弾性連結部材は板形のストリップを含み、前記ストリップは関連の支持素子に隣接した三角形の二等分線を横切って延びかつその両端に、関連の二等分線に実質的に平行に延びる縮小部分を備えることを特徴とする請求項５に記載の支持装置。
【請求項７】 各支持素子は支持ボールを含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の支持装置。
【請求項８】 剛性化部材の各支持素子は弾性ロッドによって力アクチュエータシステムの力アクチュエータの１つに連結され、前記ロッドはｚ方向に平行な方向に延びることを特徴とする請求項５から７の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項９】各弾性ロッドはｚ方向に平行に延びかつ両端に２つの相互に直角をなす縮小部分を備えたコラムを含むことを特徴とする請求項８に記載の支持装置。
【請求項１０】 ｚ方向に見て剛性化部材は第１と第２の支承ユニット間に配置し、物体テーブルは弾性支持コラムによって剛性化部材に固着する一方、第２支承ユニットはｚ方向に平行に剛性化部材と並んで延びる固着部材によって第１支承ユニットに固着したことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項１１】 剛性化部材はｚ方向を横切って延びる３つの板ばねによって第２の支承ユニットに連結したことを特徴とする請求項１０に記載の支持装置。
【請求項１２】 物体テーブルは３つの弾性支持コラムによって剛性化部材に固着し、各前記コラムは第１と第２の端部に基面に平行に延在する第１縮小部分と第１縮小部分に平行に延在する第２縮小部分を夫々備え、かつ第１と第２の縮小部分間に第１と第２の縮小部分を横切って延びる第３の縮小部分を備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の支持装置。
【請求項１３】 駆動モータは剛性化部材に固着する一方、カムシャフトは第１支承ユニットに固着することを特徴とする請求項１０から１３の何れか１項に記載の支持装置。
【請求項１４】 ｚ方向に光学リトグラフ装置が連続的に前記支持装置、ｚ方向に平行に向いた主光軸をもつレンズ系、マスク用のマニピュレータ及び基面を反復照明するためのシヤッタをもつ光源を備え、前記基板は支持装置によって支持され、物体テーブルは主光軸と実質的に直角をなす基板のための支持面を含むことを特徴とする請求項１から１３の何れか１項に記載の支持装置を備えた光学リトグラフ装置。
【図１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開平７−３７７７１
【公開日】平成７年（１９９５）２月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−４８１８６
【出願日】平成４年（１９９２）３月５日
【出願人】（５９００００２４８）エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ．Ｖ．ＰＨＩＬＩＰＳ’ ＧＬＯＥＩＬＡＭＰＥＮＦＡＢＲＩＥＫＥＮ
【出願人】（５９１０８６１６４）アーエスエム リソグラフィー ベスローデン フェンノートシャップ (2)
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＭ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
【公開日】平成７年（１９９５）２月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月５日
【出願人】（５９００００２４８）エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファブリケン (12,071)
【氏名又は名称原語表記】Ｎ．Ｖ．ＰＨＩＬＩＰＳ’ ＧＬＯＥＩＬＡＭＰＥＮＦＡＢＲＩＥＫＥＮ
【出願人】（５９１０８６１６４）アーエスエム リソグラフィー ベスローデン フェンノートシャップ (2)
【氏名又は名称原語表記】ＡＳＭ ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ ＢＥＳＬＯＴＥＮ ＶＥＮＮＯＯＴＳＨＡＰ
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