JP5954557B2 - 移動体装置、物体処理装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体装置、物体処理装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体を所定の二次元平面に沿って移動させる移動体装置、該移動体装置に保持された物体に所定の処理を行う物体処理装置、前記移動体装置に保持された物体に所定のパターンを形成する露光装置、前記露光装置を用いるフラットパネルディスプレイの製造方法、及び前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

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

この種の露光装置では、露光対象の物体（ガラスプレート、あるいはウエハ（以下、「基板」と総称する））が基板ステージ装置上に載置される。そして、マスク（あるいはレチクル）に形成された回路パターンが、投影レンズ等の光学系を介した露光光の照射により基板に転写される（例えば、特許文献１参照）。

ここで、近年、露光装置の露光対象である基板、特に液晶表示素子用の矩形のガラスプレートは、そのサイズが、例えば一辺３メートル以上になるなど大型化する傾向にあり、これに伴い基板ステージ装置も大型化し、その重量も増大している。このため、露光対象物（基板）を高速、高精度で位置制御でき、かつ小型、軽量のステージ装置の開発が望まれていた。

米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書

本発明の第１の態様によれば、物体を支持する第１支持部と、第１方向に関して前記第１支持部に並んで配置された第２支持部と、前記物体を保持して移動可能な第１移動体を含み、前記第１支持部と前記第２支持部との一方の支持部に支持された前記物体を他方の支持部に支持されるように前記物体を移動させる第１駆動部と、前記第２支持部に対して前記第１支持部と前記第1移動体を含む前記第１駆動部とを前記第１方向に交差する第２方向に関して相対移動させる第２駆動部と、を備える移動体装置が、提供される。

本発明の第２の態様によれば、本発明の移動体装置と、前記物体に関して所定の処理を行うために、該物体のうち前記保持装置に保持される部分に前記保持装置とは反対の側から所定の動作を実行する実行装置と、を備える物体処理装置が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、本発明の移動体装置と、エネルギビームにより前記物体を露光して該物体上に所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える第１の露光装置が、提供される。

本発明の第４の態様によれば、上記第１の露光装置を用いて前記物体としてフラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が、提供される。

本発明の第５の態様によれば、上記第１の露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイスの製造方法が、提供される。

本発明の第６の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光して該物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、物体を支持する第１支持部と、第１方向に関して前記第１支持部に並んで配置された第２支持部と、前記物体を保持して移動可能な第１移動体を含み、前記第１支持部と前記第２支持部との一方の支持部に支持された前記物体を他方の支持部に支持されるように前記物体を移動させる第１駆動部と、前記第２支持部に対して前記第１支持部と前記第1移動体を含む前記第１駆動部とを前記第１方向に交差する第２方向に関して相対移動させる第２駆動部と、前記エネルギビームにより前記物体を露光する露光系と、を備える露光装置が、提供される。

本発明の第７の態様によれば、上記第２の露光装置を用いて前記物体としてフラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が、提供される。

本発明の第８の態様によれば、上記第２の露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイスの製造方法が、提供される。

第１の実施形態の液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。 図1の液晶露光装置が有する基板ステージ装置の平面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 基板ステージ装置が有する定点ステージ装置の断面図（図３の一部拡大図）である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、露光処理時における基板ステージ装置の動作を説明するための図（その１、及びその２）である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、露光処理時における基板ステージ装置の動作を説明するための図（その３、及びその４）である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、露光処理時における基板ステージ装置の動作を説明するための図（その５、及びその６）である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、露光処理時における基板ステージ装置の動作を説明するための図（その７、及びその８）である。 第２の実施形態に係る基板ステージ装置の平面図である。 図９の基板ステージ装置を＋Ｘ側から見た図である。 第３の実施形態に係る基板ステージ装置の平面図である。 図１２（Ａ）は、図１１のＢ−Ｂ線断面図、図１２（Ｂ）は、図１１の基板ステージ装置を＋Ｘ側から見た側面図である。 図１３（Ａ）は、図１１の基板ステージ装置が有する基板支持部材の断面図、図１３（Ｂ）は、第３の実施形態に係る基板支持部材の変形例を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図８（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、第１の実施形態の液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる矩形のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

液晶露光装置１０は、図１に示されるように、照明系ＩＯＰ、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、上記マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬなどを支持する装置本体３０、基板Ｐを保持する基板ステージ装置ＰＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。以下においては、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系ＰＬに対してそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に関する位置をそれぞれＸ位置、Ｙ位置、及びＺ位置として説明を行う。

照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。また、照明光ＩＬの波長は、波長選択フィルタにより、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることが可能になっている。

マスクステージＭＳＴには、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたマスクＭが、例えば真空吸着により固定されている。マスクステージＭＳＴは、装置本体３０の一部である鏡筒定盤３１上に固定された一対のマスクステージガイド３５上に非接触状態で搭載され、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系（不図示）により走査方向（Ｘ軸方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に適宜微少駆動される。マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、不図示のレーザ干渉計を含むマスク干渉計システムにより計測される。

投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの図１における下方において、鏡筒定盤３１に支持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書に開示された投影光学系と同様の構成を有している。すなわち、投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像の投影領域が千鳥状に配置された複数の投影光学系（マルチレンズ投影光学系）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。本実施形態では、複数の投影光学系それぞれとしては、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられている。また、以下では投影光学系ＰＬの千鳥状に配置された複数の投影領域をまとめて露光領域ＩＡ（図２参照）と呼ぶ。

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

装置本体３０は、前述した鏡筒定盤３１、鏡筒定盤３１の＋Ｙ側、及び−Ｙ側の端部近傍のそれぞれを下方から支持する一対のサイドコラム３２、及び一対のサイドコラム３２のそれぞれを下方から支持する基板ステージ架台３３を含む。基板ステージ架台３３は、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視矩形の板状部材（図２参照）から成る本体部３３ａ、一対のサイドコラム３２をそれぞれ支持する一対の支持部３３ｂ、及び一対の支持部３３ｂと本体部３３ａとを接続する一対の接続部３３ｃを含む。本体部３３ａ、一対の支持部３３ｂ、及び一対の接続部３３ｃは、一体的に形成されている。一対の支持部３３ｂそれぞれは、クリーンルームの床１１上に設置された防振装置３４上に下方から支持されている。これにより、装置本体３０に支持された上記マスクステージＭＳＴ、及び投影光学系ＰＬが床１１に対して振動的に分離されている。

本体部３３ａの上面には、図２に示されるように、一対のＹ固定子３７が固定されている。一対のＹ固定子３７は、Ｙ軸に平行に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。一対のＹ固定子３７のそれぞれは、Ｙ軸方向に配列された複数の永久磁石を含む磁石ユニットを有している。また、本体部３３ａの上面であって、＋Ｘ側のＹ固定子３７の＋Ｘ側、及び−Ｘ側には、それぞれＹ軸に平行に延びるＹリニアガイド部材３８が互いに平行に固定されている。また、本体部３３ａの上面であって、−Ｘ側のＹ固定子３７の＋Ｘ側、及び−Ｘ側にも、それぞれＹ軸に平行に延びるＹリニアガイド部材３８が互いに平行に固定されている。なお、図２（及び図５（Ａ）〜図８（Ｂ））では、基板ステージ架台３３のうち、一対の支持部３３ｂ、及び一対の接続部３３ｃ（それぞれ図１参照）の図示が省略されている。

図２に示されるように、基板ステージ装置ＰＳＴは、Ｙステップ定盤５０、基板支持部材６０、複数のエア浮上装置７０、及び定点ステージ８０などを備えている。

Ｙステップ定盤５０は、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視矩形のＸＹ平面に平行な板状部材から成り、本体部３３ａの上方に配置されている。Ｙステップ定盤５０の幅（Ｙ軸方向の寸法（長さ））は、基板Ｐの幅（Ｙ軸方向の寸法（長さ））と同程度に（実際には幾分長く）設定されている。また、Ｙステップ定盤５０の長手方向の寸法（長さ）は、基板ＰのＸ軸方向に関する移動範囲をカバーする寸法（長さ）に設定されており、本実施形態では、例えば基板ＰのＸ軸方向寸法の２．５倍程度に設定されている。図２及び図３から分かるように、Ｙステップ定盤５０の中央部には、Ｙ軸方向に長い長穴状の開口部５０ａが形成されている。

Ｙステップ定盤５０の下面には、図３に示されるように、一対のＹ可動子５７が一対のＹ固定子３７それぞれに対向して固定されている。各Ｙ可動子５７は、不図示のコイルを含むコイルユニットを有する。Ｙステップ定盤５０は、一対のＹ固定子３７と一対のＹ可動子５７とから成る、例えば２つ（一対）のＹリニアモータにより、基板ステージ架台３３上でＹ軸方向に所定のストロークで駆動される。

また、Ｙステップ定盤５０の下面には、複数のＹスライダ５８が固定されている。Ｙスライダ５８は、ＸＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、Ｙリニアガイド部材３８に低摩擦でスライド可能に係合している。Ｙスライダ５８は、図１に示されるように、一本のＹリニアガイド部材３８に対して、例えば２つ設けられている。従って、本実施形態では、Ｙステップ定盤５０の下面には、例えば４本のＹリニアガイド部材３８に対応して、例えば合計８つのＹスライダ５８が固定されている（図３では、８つのＹスライダ５８のうち、４つは、他の４つの紙面奥側に隠れている）。

図２に戻り、Ｙステップ定盤５０の上面における＋Ｙ側の端部近傍、及び−Ｙ側の端部近傍には、それぞれＸ軸に平行に延びるＸリニアガイド５４が互いに平行に固定されている。

基板支持部材６０は、図２に示されるように、平面視Ｕ字状の部材から成り、基板Ｐを下方から支持する。基板支持部材６０は、一対のＸ支持部材６１と、一対のＸ支持部材６１を連結する１つの連結部材６２とを含む。

一対のＸ支持部材６１は、それぞれＸ軸方向を長手方向とするＹＺ断面矩形（図１参照）の棒状部材から成り、Ｙ軸方向に所定間隔（基板ＰのＹ軸方向に関する寸法よりも幾分短い間隔）で互いに平行に配置されている。一対のＸ支持部材６１それぞれの長手方向寸法は、基板ＰのＸ軸方向に関する寸法よりも幾分長く設定されている。基板Ｐは、＋Ｙ側、及び−Ｙ側の端部近傍が、一対のＸ支持部材６１により下方から支持される。

一対のＸ支持部材６１のそれぞれは、その上面に不図示の吸着パッドを有している。一対のＸ支持部材６１は、基板ＰのＹ軸方向に関する両端部近傍を下方から、例えば真空吸着により吸着保持する。−Ｙ側のＸ支持部材６１の−Ｙ側の側面には、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡６８ｙ（バーミラー）が取り付けられている。

図１に示されるように、一対のＸ支持部材６１のＹ軸方向に関する間隔は、一対のＸリニアガイド５４の間隔に対応している。一対のＸ支持部材６１のそれぞれの下面には、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、対応するＸリニアガイド５４に低摩擦でスライド可能に係合するＸスライダ６４が固定されている。なお、図１では紙面奥行き方向に重なっているため不図示とされているが、Ｘスライダ６４は、一本のＸリニアガイド５４に対して、例えば２つ設けられている。

連結部材６２は、Ｙ軸方向を長手方向とするＸＺ断面矩形（図３参照）の棒状部材から成り、一対のＸ支持部材６１の−Ｘ側の端部相互間を連結している。ここで、連結部材６２は、図１及び図３から分かるように、一対のＸ支持部材６１それぞれの上面上に搭載されており、その下面のＺ位置は、基板Ｐの下面のＺ位置とほぼ同じとなっている。また、図２に示されるように、連結部材６２の−Ｘ側の側面には、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡６８ｘ（バーミラー）が取り付けられている。

また、基板支持部材６０は、不図示であるが、例えばＹステップ定盤５０の上面に固定された一対の固定子（例えばＸ軸方向に配列された複数の永久磁石を含む磁石ユニット）と、一対のＸ支持部材６１のそれぞれの下面に固定された可動子（例えばコイルを含むコイルユニット）とから成る２つのＸリニアモータにより、Ｙステップ定盤５０上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動される。基板支持部材６０は、Ｙステップ定盤５０がＹ軸方向に所定のストロークで駆動されることにより、そのＹステップ定盤５０と一体的にＹ軸方向に所定のストロークで駆動され、これと並行して（あるいは独立に）Ｙステップ定盤５０上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動されることにより、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に所定のストロークで駆動される。

基板支持部材６０のＸＹ平面内の位置情報は、一対のＸ干渉計６６ｘ、及び一対のＹ干渉計６６ｙを含む基板干渉計システムにより求められる。一対のＸ干渉計６６ｘ、及び一対のＹ干渉計６６ｙは、不図示の固定部材を介して装置本体３０に固定されている。Ｘ干渉計６６ｘ（あるいはＹ干渉計６６ｙ）は、不図示の光源からの光を不図示のビームスプリッタで分割し、その一方の光を測長光としてＸ移動鏡６８ｘ（あるいはＹ移動鏡６８ｙ）に、その他方の光を参照光として投影光学系ＰＬ（あるいは投影光学系ＰＬと一体と見なせる部材）に取り付けられた固定鏡（不図示）にそれぞれ照射し、上記測長光のＸ移動鏡６８ｘ（あるいはＹ移動鏡６８ｙ）からの反射光、及び参照光の固定鏡からの反射光を再度重ね合わせて不図示の受光素子に入射させ、その光の干渉に基づいて固定鏡の反射面の位置を基準とするＸ移動鏡６８ｘ（あるいはＹ移動鏡６８ｙ）の反射面の位置（すなわち、基板支持部材６０の変位）を求める。

基板支持部材６０を駆動するためのＸリニアモータは、一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づき、Ｙステップ定盤５０を駆動するためのＹリニアモータは、一対のＹ干渉計６６ｙ（あるいは不図示のＹリニアエンコーダ）の出力に基づいて、それぞれ制御される。また、一対のＹ干渉計６６ｙは、基板支持部材６０のＸ軸方向の位置に関わらず、少なくとも一方のＹ干渉計６６ｙからの測長光がＹ移動鏡６８ｙに照射されるようにその間隔（及び台数）が設定されている。これに対し、一対のＸ干渉計６６ｘは、基板支持部材６０のＹ軸方向の位置に関わらず、常に一対のＸ干渉計６６ｘからの測長光のそれぞれがＸ移動鏡６８ｘに照射されるようにその間隔が設定されている。

複数、本実施形態では、例えば１０台のエア浮上装置７０は、Ｙステップ定盤５０の上面に固定されている。例えば１０台のエア浮上装置７０のうち、例えば５台は開口部５０ａの＋Ｘ側であって、一対のＸリニアガイド５４間の領域にＹ軸方向に所定間隔で配置され、他の、例えば５台は開口部５０ａ−Ｘ側であって、一対のＸリニアガイド５４間の領域にＹ軸方向に所定間隔で配置されている。例えば１０台のエア浮上装置７０のそれぞれは、配置が異なる点を除き、実質的に同じものである。

各エア浮上装置７０は、Ｘ軸方向に延びる（Ｙ軸及びＺ軸方向寸法に比べてＸ軸方向寸法が長い）直方体状の部材から成り、その長手方向寸法は、基板のＸ軸方向寸法と同程度に（実際は幾分短く）設定されている。各エア浮上装置７０は、その上面（基板Ｐの下面に対向する面）に多孔質部材を有し、その多孔質部材が有する複数の微細な孔から加圧気体（例えば空気）を基板Ｐの下面に噴出することにより、基板Ｐを浮上させる。加圧気体は、外部からエア浮上装置７０に供給されても良いし、エア浮上装置７０が送風装置などを内蔵しても良い。また、加圧気体を噴出する孔は、機械的な加工により形成されたものであっても良い。複数のエア浮上装置７０による基板Ｐの浮上量（エア浮上装置７０の上面と基板Ｐの下面との距離）は、例えば数十マイクロメートルから数千マイクロメートル程度に設定されている。

定点ステージ８０は、図４に示されるように、基板ステージ架台３３の本体部３３ａ上に搭載された重量キャンセル装置８１、重量キャンセル装置８１に下方から支持されたエアチャック装置８８、エアチャック装置８８をθｘ、θｙ、及びＺ軸の計３自由度方向に駆動する複数のＺボイスコイルモータ９５などを備えている。

重量キャンセル装置８１は、図３に示されるように、Ｙステップ定盤５０に形成された開口部５０ａ内に挿入されている。ここで、Ｙステップ定盤５０がＹ軸方向に所定のストロークで移動する際、上記開口部５０ａを規定する開口端部と重量キャンセル装置８１とが接触しないように、上記開口部５０ａを規定する開口端部間の寸法（及び／又は重量キャンセル装置８１の外形寸法）が設定されている。なお、Ｙステップ定盤５０がＹ軸方向に所定のストロークで移動する際に、重量キャンセル装置８１とＹステップ定盤５０との接触を回避できれば、開口部５０ａの形状は特に限定されず、例えば円形であっても良い。

図４に戻り、重量キャンセル装置８１は、基板ステージ架台３３（図１参照）の本体部３３ａに固定された筐体８２、筐体８２内に収容されたＺ軸方向に伸縮可能な圧縮コイルばね８３、及び圧縮コイルばね８３上に搭載されたＺスライダ８４などを備えている。筐体８２は、＋Ｚ側が開口した有底筒状の部材から成る。Ｚスライダ８４は、Ｚ軸に延びる筒状の部材から成り、Ｚ軸方向に離間して配置されたＸＹ平面に平行な一対の板ばねをそれぞれ含む複数の平行板ばね装置８５を介して筐体８２の内壁面に接続されている。平行板ばね装置８５は、Ｚスライダ８４の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側に配置されている（＋Ｙ側、及び−Ｙ側の平行板ばね装置８５は不図示）。Ｚスライダ８４は、平行板ばね装置８５が有する板ばねの剛性（引張剛性）により筐体８２に対するＸＹ平面に平行な方向への相対移動が制限されるのに対し、Ｚ軸方向には、板ばねの可撓性により、筐体８２に対してＺ軸方向に微少ストロークで相対移動可能となっている。Ｚスライダ８４の上端部（＋Ｚ側の端部）は、筐体８２の＋Ｚ側の端部から上方に突き出しており、エアチャック装置８８を下方から支持している。また、Ｚスライダ８４の上端面には、半球状の凹部８４ａが形成されている。

重量キャンセル装置８１は、圧縮コイルばね８３の弾性力（重力方向上向き（＋Ｚ方向）の力）により、基板Ｐ、Ｚスライダ８４、エアチャック装置８８等の重量（重力加速度による下向き（−Ｚ方向）の力）を打ち消すことにより、複数のＺボイスコイルモータ９５に対する負荷を低減する。なお、圧縮コイルばね８３に替えて、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示される重量キャンセル装置のように、空気ばねなど荷重制御可能な部材を用いてエアチャック装置８８等の重量をキャンセルしても良い。

エアチャック装置８８は、重量キャンセル装置８１の上方（＋Ｚ側）に配置されている。エアチャック装置８８は、ベース部材８９、ベース部材８９上に固定されたバキューム・プリロード・エアベアリング９０、及びバキューム・プリロード・エアベアリング９０の＋Ｘ側及び−Ｘ側にそれぞれ配置された一対のエア浮上装置９１を有している。

ベース部材８９は、ＸＹ平面に平行に配置された板状の部材から成り、その下面のＺ位置は、図３に示されるように、Ｙステップ定盤５０の上面のＺ位置よりも高い位置となるように配置されている。図４に戻り、ベース部材８９の下面中央には、半球面状の軸受面を有する球面エアベアリング９２が固定されている。球面エアベアリング９２は、Ｚスライダ８４に形成された凹部８４ａに挿入されている。これにより、エアチャック装置８８がＸＹ平面に対して揺動自在（θｘ及びθｙ方向に回転自在）にＺスライダ８４に支持される。なお、エアチャック装置８８をＸＹ平面に対して揺動自在に支持する装置としては、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるような、複数のエアベアリングを用いた疑似球面軸受装置であっても良いし、弾性ヒンジ装置を用いても良い。

バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、図２に示されるように、平面視でＹ軸方向を長手方向とする長方形の板状部材から成り、その面積は、露光領域ＩＡの面積よりも幾分広く設定されている。バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、その上面に気体噴出孔、及び気体吸引孔を有しており、気体噴出孔から加圧気体（例えば空気）を基板Ｐの下面に向けて噴出するとともに、気体吸引孔から基板Ｐとの間の気体を吸引する。バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、基板Ｐの下面に噴出する気体の圧力と、基板Ｐの下面との間の負圧とのバランスにより、その上面と基板Ｐ下面との間に剛性の高い気体膜を形成し、基板Ｐをほぼ一定のクリアランス（隙間／ギャップ）を介して非接触で吸着保持する。バキューム・プリロード・エアベアリング９０の上面（基板保持面）と、基板Ｐの下面との間の距離が、例えば数マイクロメートルから数十マイクロメートル程度となるように、噴出される気体の流量又は圧力、及び吸引する気体の流量又は圧力が設定されている。

ここで、図２に示されるように、バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、投影光学系ＰＬの直下（−Ｚ側）に配置されており、投影光学系ＰＬの直下に位置する基板Ｐの露光領域ＩＡに対応する部位（被露光部位）を吸着保持する。バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、基板Ｐに、いわゆるプリロードをかけるので、基板Ｐとの間に形成される気体膜の剛性を高くすることができ、仮に基板Ｐに歪み、あるいは反りがあったとしても、基板Ｐのうち投影光学系の直下に位置する被露光部位の形状を確実にバキューム・プリロード・エアベアリング９０の上面に沿って矯正することができる。また、バキューム・プリロード・エアベアリング９０は、基板ＰのＸＹ平面内の位置を拘束しないので、基板Ｐは、バキューム・プリロード・エアベアリング９０により被露光部位が吸着保持された状態であっても、照明光ＩＬ（図３参照）に対してＸＹ平面に沿って相対移動することができる。この種の非接触式エアチャック装置（バキューム・プリロード・エアベアリング）については、例えば米国特許第７，６０７，６４７号明細書などに開示されている。なお、バキューム・プリロード・エアベアリング９０から噴出される加圧気体は、外部から供給されても良いしバキューム・プリロード・エアベアリング９０が送風装置などを内蔵しても良い。また、バキューム・プリロード・エアベアリング９０の上面と基板Ｐ下面との間の気体を吸引する吸引装置（バキューム装置）も同様に、バキューム・プリロード・エアベアリング９０の外部に設けられても良いし、バキューム・プリロード・エアベアリング９０が内蔵しても良い。また、気体噴出孔、及び気体吸引孔は、機械的な加工により形成されたものであっても良いし、多孔質材料を用いても良い。また、バキューム・プリロードの方法としては、気体吸引を行わず、正圧気体のみを用いて（例えば、ベルヌーイチャック装置のように）負圧を発生させても良い。

一対のエア浮上装置９１のそれぞれは、上記エア浮上装置７０と同様に、その上面から基板Ｐの下面に加圧気体（例えば空気）を噴出することにより、基板Ｐを浮上させる。一対のエア浮上装置９１の上面のＺ位置は、バキューム・プリロード・エアベアリング９０の上面のＺ位置とほぼ同じに設定されている。また、図３に示されるように、バキューム・プリロード・エアベアリング９０、及び一対のエア浮上装置９１の上面のＺ位置は、複数のエア浮上装置７０の上面のＺ位置よりも幾分高い位置に設定されている。このため、上記複数のエア浮上装置７０は、一対のエア浮上装置９１に比べて、基板Ｐを高く浮上させることができる高浮上タイプの装置が用いられている。なお、一対のエア浮上装置９１は、基板Ｐに向けて加圧気体を噴出するだけでなく、バキューム・プリロード・エアベアリング９０と同様に、その上面と基板Ｐとの間の空気を吸引しても良い。この場合、バキューム・プリロード・エアベアリング９０によるプリロードよりも弱い負荷となるように吸引圧を設定することが好ましい。

複数のＺボイスコイルモータ９５のそれぞれは、図４に示されるように、床１１上に設置されたベースフレーム９８に固定されたＺ固定子９５ａと、ベース部材８９に固定されたＺ可動子９５ｂとを含む。Ｚボイスコイルモータ９５は、例えば重量キャンセル装置８１の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側に配置され（＋Ｙ側、及び−Ｙ側のＺボイスコイルモータ９５は不図示）、エアチャック装置８８をθｘ、θｙ、及びＺ軸の３自由度方向に微少ストロークで駆動できる。なお、複数のＺボイスコイルモータ９５は、少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。

ベースフレーム９８は、本体部３３ａに形成された複数の貫通孔３３ｄそれぞれに挿通された複数（例えばＺボイスコイルモータ９５に対応して４本）の脚部９８ａと、該複数の脚部９８ａに下方から支持された本体部９８ｂとを含む。本体部９８ｂは、平面視で円環状の板状部材から成り、その中央部に形成された開口部９８ｃ内に上記重量キャンセル装置８１が挿入されている。複数の脚部９８ａのそれぞれは、本体部３３ａと非接触状態とされ、振動的に分離されている。従って、複数のＺボイスコイルモータ９５を用いてエアチャック装置８８を駆動する際の反力が重量キャンセル装置８１に伝わらないようになっている。

複数のＺボイスコイルモータ９５により駆動されるエアチャック装置８８の３自由度方向の位置情報は、本体部３３ａに固定された複数、本実施形態では、例えば４つのＺセンサ９６を用いて求められる。Ｚセンサ９６は、重量キャンセル装置８１の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側それぞれに、１つずつ設けられている（＋Ｙ側、及び−Ｙ側のＺセンサは不図示）。Ｚセンサ９６は、エアチャック装置８８のベース部材８９の下面に固定されたターゲット９７を用いて、ベースフレーム９８の本体部９８ｂ（本体部３３ａ）とベース部材８９とのＺ軸方向の距離の変化を求める。図示しない主制御装置は、４つのＺセンサ９６の出力に基づいてエアチャック装置８８のＺ軸、θｘ、及びθｙ方向に関する位置情報を常時求め、その計測値に基づいて４つのＺボイスコイルモータ９５を適宜制御することによりエアチャック装置８８の位置を制御する。複数のＺセンサ９６、及びターゲット９７は、複数のＺボイスコイルモータ９５の近傍に配置されているので、高速で高応答の制御ができる。なお、Ｚセンサ９６とターゲット９７の配置は、逆でも良い。

ここで、エアチャック装置８８の最終的な位置は、バキューム・プリロード・エアベアリング９０の上方を通過する基板Ｐの上面が、常に投影光学系ＰＬの焦点深度内に位置するように制御される。図示しない主制御装置は、不図示の面位置計測系（オートフォーカスセンサ）により、基板Ｐの上面の位置（面位置）をモニタしつつ、その基板Ｐの上面が投影光学系ＰＬの焦点深度内に常に位置するように（投影光学系ＰＬが常に基板Ｐ上面に合焦するように）、エアチャック装置８８を駆動制御（オートフォーカス制御）する。なお、Ｚセンサ９６は、エアチャック装置８８のＺ軸、θｘ、及びθｙ方向に関する位置情報を求めることができれば良いので、例えば同一直線上にない３箇所に設けられていれば、３つでも良い。

上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、不図示の主制御装置の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージＭＳＴへのマスクのロード、及び不図示の基板ローダによって、基板支持部材６０上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、アライメント計測の終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。

ここで、図５（Ａ）〜図８（Ｂ）に基づいて、上記露光動作時における基板ステージ装置ＰＳＴの動作の一例を説明する。なお、以下では、１枚の基板上に４つのショット領域が設定された場合（いわゆる４面採りの場合）を説明するが、１枚の基板Ｐ上に設定されるショット領域の数、及び配置は、適宜変更可能である。

露光処理は、一例として、図５（Ａ）に示されるように、基板Ｐの−Ｙ側かつ−Ｘ側に設定された第１ショット領域Ｓ１、基板Ｐの＋Ｙ側かつ−Ｘ側に設定された第２ショット領域Ｓ２、基板Ｐの＋Ｙ側かつ＋Ｘ側に設定された第３ショット領域Ｓ３、基板Ｐの−Ｙ側かつ＋Ｘ側に設定された第４ショット領域Ｓ４の順番で行われる。基板ステージ装置ＰＳＴでは、図５（Ａ）に示されるように、第１のショット領域Ｓ１が露光領域ＩＡの＋Ｘ側に位置するように、一対のＸ干渉計６６ｘ、及び＋Ｙ側のＹ干渉計６６ｙの出力に基づいて基板支持部材６０のＸＹ平面内の位置が制御される。

この後、図５（Ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（図１参照）に対して基板支持部材６０が一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づいて−Ｘ方向に所定の一定速度で駆動され（図５（Ｂ）の矢印参照）、これにより、基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１にマスクパターンが転写される。第１ショット領域Ｓ１への露光処理が終了すると、基板ステージ装置ＰＳＴでは、図６（Ａ）に示されるように、第２ショット領域Ｓ２の＋Ｘ側の端部が露光領域ＩＡ（図６（Ａ）では不図示。図２参照）よりも幾分−Ｘ側に位置するように、一対のＹ干渉計６６ｙの出力に基づいて基板支持部材６０のＸＹ平面内の位置が制御される（図６（Ａ）の矢印参照）。

次いで、図６（Ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（図１参照）に対して基板支持部材６０が一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づいて＋Ｘ方向に所定の一定速度で駆動され（図６（Ｂ）の矢印参照）、これにより、基板Ｐ上の第２ショット領域Ｓ２にマスクパターンが転写される。この後、図７（Ａ）に示されるように、第３のショット領域Ｓ３の−Ｘ側の端部が露光領域ＩＡ（図７（Ａ）では不図示。図２参照）よりも幾分＋Ｘ側に位置するように、一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づいて基板支持部材６０のＸＹ平面内の位置が制御され（図７（Ａ）の矢印参照）、図７（Ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（図１参照）に対して基板支持部材６０が一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づいて−Ｘ方向に所定の一定速度で駆動されることにより（図７（Ｂ）の矢印参照）、基板Ｐ上の第３ショット領域Ｓ３にマスクパターンが転写される。

次いで、図８（Ａ）に示されるように、第４のショット領域Ｓ４の＋Ｘ側の端部が露光領域ＩＡ（図８（Ａ）では不図示。図２参照）よりも幾分−Ｘ側に位置するように、−Ｘ側のＹ干渉計６６ｙの出力に基づいて基板支持部材６０のＸＹ平面内の位置が制御され（図８（Ａ）の矢印参照）、図８（Ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（図１参照）に対して基板支持部材６０が一対のＸ干渉計６６ｘの出力に基づいて＋Ｘ方向に所定の一定速度で駆動されることにより（図８（Ｂ）の矢印参照）、基板Ｐ上の第４ショット領域Ｓ４にマスクパターンが転写される。

主制御装置は、図５（Ａ）〜図８（Ｂ）に示されるステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われている最中、基板Ｐ表面の被露光部位の面位置情報を計測する。そして、主制御装置は、その計測値に基づいてエアチャック装置８８が有するバキューム・プリロード・エアベアリング９０のＺ軸、θｘ、及びθｙ方向それぞれの位置（面位置）を制御することにより、基板Ｐ表面のうち、投影光学系ＰＬの直下に位置する被露光部位の面位置が投影光学系ＰＬの焦点深度内に位置するように位置決めする。これにより、例えば仮に基板Ｐの表面にうねり、あるいは基板Ｐに厚みの誤差があったとしても、確実に基板Ｐの被露光部位の面位置を、投影光学系ＰＬの焦点深度内に位置させることができ、露光精度を向上させることができる。また、基板Ｐのうち、露光領域ＩＡに対応する部位以外の領域の大部分は、複数のエア浮上装置７０により浮上支持される。従って、基板Ｐの自重による撓みが抑制される。

このように、本第１の実施形態の液晶露光装置１０の基板ステージ装置ＰＳＴは、基板表面のうち、露光領域に対応する位置の面位置をピンポイントで制御するので、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるステージ装置のように、基板Ｐと同程度の面積を有する基板ホルダ（すなわち基板Ｐの全体）をＺ軸方向、及びチルト方向にそれぞれ駆動する場合に比べ、その重量を大幅に低減することができる。

また、基板支持部材６０は、基板Ｐの端部のみを保持する構成であるので、仮に基板Ｐが大型化しても基板支持部材６０を駆動するためのＸリニアモータは、出力の小さなもので良く、ランニングコストを低減することができる。また、電源設備などのインフラ整備も容易である。また、Ｘリニアモータの出力が小さくて良いのでイニシャルコストを低減することもできる。また、Ｘリニアモータの出力（推力）が小さいので、駆動反力が装置全体に与える影響（振動による露光精度への影響）も少ない。また、従来の上記基板ステージ装置に比べ、組み立て、調整、メンテナンスなどが容易である。また、部材の点数が少なく、且つ各部材が軽量であるので、輸送も容易である。なお、複数のエア浮上装置７０を含み、Ｙステップ定盤５０は、基板支持部材６０に比べて大型であるが、基板ＰのＺ軸方向の位置決めは定点ステージ８０が行い、エア浮上装置７０自体は基板Ｐを浮上させるだけなので剛性が要求されず、軽量なものを用いることができる。

また、複数のエア浮上装置７０による基板Ｐの浮上量が、例えば数十マイクロメートルから数千マイクロメートル程度に（すなわち定点ステージ８０よりも浮上量が大きく）設定されているため、仮に基板Ｐに撓みが生じたり、エア浮上装置７０の設置位置がずれたとしても基板Ｐとエア浮上装置７０との接触が防止される。また、複数のエア浮上装置７０から噴出される加圧気体の剛性が比較的低いので、定点ステージ８０を用いて基板Ｐの面位置制御を行う際のＺボイスコイルモータ９５の負荷が小さい。

また、基板Ｐを支持する基板支持部材６０は、簡単な構成なので、重量を軽くすることが可能である。従って、基板支持部材６０を駆動する際の反力が、Ｙステップ定盤５０を介して装置本体３０に伝わるが、その駆動反力自体が小さいので、駆動反力による装置振動（装置本体３０の揺れ、あるいは振動励起による共振現象など）が発生しても、露光精度に影響を与えるおそれが少ない。

また、Ｙステップ定盤５０は、基板支持部材６０に比べて重量が重いので、その駆動反力も基板支持部材６０を駆動する場合に比べて大きいが、Ｙステップ定盤５０を駆動するのは、基板ＰをＹ軸方向に長ストロークで移動させる際（すなわち、非露光時）なので、その駆動反力による上記装置振動が露光精度に影響を与えるおそれが少ない。

《第２の実施形態》
次に第２の実施形態に係る基板ステージ装置について図９及び図１０に基づいて説明する。第２の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴａは、基板Ｐを支持する基板支持部材１６０をＹステップ定盤５０に対してＸ軸、Ｙ軸、及びθｚ方向に微少駆動することができる点が異なる。なお、本第２の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴａにおいて、上記第１の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴ（図２参照）と同じ構成、及び機能を有する部材については、上記第１の実施形態と同じ符号を用いてその説明を省略する。

基板ステージ装置ＰＳＴａは、一対のＸキャリッジ２０を有している。一対のＸキャリッジ２０は、Ｙステップ定盤１５０の上方であって、基板支持部材１６０の＋Ｙ側、−Ｙ側にそれぞれ配置されている。各Ｘキャリッジ２０は、ＸＹ平面に平行に配置されたＸ軸方向を長手方向とする平面視長方形の板状部材から成り、図１０に示されるように、その下面の四隅部近傍には、ＹＺ断面逆Ｕ字状のＸスライダ２４が固定されている（４つのスライダ２４のうち、２つは他の２つの紙面奥側に隠れている）。

これに対し、Ｙステップ定盤１５０の上面における＋Ｙ側、及び−Ｙ側の端部近傍には、それぞれＹ軸方向に離間して配置された一対のＸリニアガイド５４が固定されている。＋Ｙ側のＸキャリッジ２０は、＋Ｙ側の一対のＸリニアガイド５４上にＸスライダ２４を介してスライド自在に搭載され、−Ｙ側のＸキャリッジ２０は、−Ｙ側の一対のＸリニアガイド５４上にＸスライダ２４を介してスライド自在に搭載されている。Ｘキャリッジ２０は、Ｘキャリッジ２０に固定された不図示のＸ可動子、及びＸ可動子に対応してＹステップ定盤１５０に固定されたＸ固定子を含むＸリニアモータにより、Ｙステップ定盤１５０上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動される。Ｘキャリッジ２０の位置情報は、Ｘキャリッジ２０に固定された不図示のリニアエンコーダヘッド（検出器）と、Ｙステップ定盤１５０に固定された不図示のＹリニアスケールとを含むＹリニアエンコーダシステムにより求められる。一対のＸキャリッジ２０は、上記Ｙリニアエンコーダシステムの計測値に基づいて同期駆動される。

また、Ｙステップ定盤１５０の上面における＋Ｙ側の端部近傍、及び−Ｙ側の端部近傍であって、一対のＸリニアガイド５４の内側には、それぞれＸガイド５５が固定されている。Ｘガイド５５は、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り（図１０参照）、その上面の平面度が非常に高く設定されている。２本のＸガイド５５の間隔は、基板支持部材１６０が有する一対のＸ支持部材６１の間隔とほぼ一致している。

基板支持部材１６０の一対のＸ支持部材６１のそれぞれの下面には、図１０に示されるように、Ｘガイド５５の上面にその軸受面が対向するエアベアリング６５が取り付けられている。基板支持部材１６０は、エアベアリング６５の作用により、一対のＸガイド５５上に浮上支持されている。なお、上記第１の実施形態では、Ｘ支持部材６１の下面にＸスライダ６４（図１参照）が固定されたが、本第２の実施形態の基板支持部材１６０は、Ｘスライダ６４を有さない。

図９に戻り、基板支持部材１６０は、２つのＸボイスコイルモータ２９ｘ、及び２つのＹボイスコイルモータ２９ｙにより一対のＸキャリッジ２０に対してＸ軸、Ｙ軸、及びθｚ方向に微少駆動される。２つのＸボイスコイルモータ２９ｘの一方、及び２つのＹボイスコイルモータ２９ｙの一方は、基板支持部材１６０の−Ｙ側に配置され、２つのＸボイスコイルモータ２９ｘの他方、及び２つのＹボイスコイルモータ２９ｙの他方は、基板支持部材１６０の＋Ｙ側に配置されている。一方及び他方のＸボイスコイルモータ２９ｘは、互いに基板支持部材１６０と基板Ｐとを併せた系の重心位置ＣＧに関して点対称となる位置に配置され、一方及び他方のＹボイスコイルモータ２９ｙは、互いに上記重心位置ＣＧに関して点対称となる位置に配置されている。

図１０に示されるように、一方（−Ｙ側）のＹボイスコイルモータ２９ｙは、−Ｙ側のＸキャリッジ２０の上面に支持部材２８を介して固定された固定子２７ｙ（例えばコイルを含むコイルユニットを有する）と、−Ｙ側のＸ支持部材６１の側面に固定された可動子６７ｙ（例えば磁石を含む磁石ユニットを有する）とを含む。なお、図１０ではＸボイスコイルモータ２９ｘの紙面奥側に隠れているが、他方（＋Ｙ側）のＹボイスコイルモータ２９ｙ（図９参照）の構成は、一方のＹボイスコイルモータ２９ｙと同じである。また、他方（＋Ｙ側）のＸボイスコイルモータ２９ｘは、＋Ｙ側のＸキャリッジ２０の上面に支持部材２８を介して固定された固定子２７ｘと、＋Ｙ側のＸ支持部材６１の側面に固定された可動子６７ｘとを含む。なお、図１０ではＹボイスコイルモータ２９ｙの紙面奥側に隠れているが、一方（−Ｙ側）のＸボイスコイルモータ２９ｘの構成は、他方のＸボイスコイルモータ２９ｘと同じである。

図９に戻り、基板支持部材１６０は、一対のＸキャリッジ２０それぞれがＹステップ定盤１５０上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動される際、２つのＸボイスコイルモータ２９ｘにより一対のＸキャリッジ２０に対して同期駆動（一対のＸキャリッジ２０と同方向、同速度で駆動）される。これにより、一対のＸキャリッジ２０と基板支持部材１６０とが一体的にＸ軸方向に移動する。また、基板支持部材１６０は、Ｙステップ定盤１５０、及び一対のＸキャリッジ２０がＹ軸方向に所定のストロークで駆動される際、２つのＹボイスコイルモータ２９ｙにより一対のＸキャリッジ２０に対して同期駆動（一対のＸキャリッジ２０と同方向、同速度で駆動）される。これにより、Ｙステップ定盤１５０と基板支持部材１６０とが一体的にＹ軸方向に移動する。また、基板支持部材１６０は、２つのＸボイスコイルモータ２９ｘ（あるいは２つのＹボイスコイルモータ２９ｙ）により、重心位置ＣＧを通過するＺ軸に平行な軸線周り方向（θｚ方向）に適宜微少駆動される。基板支持部材１６０は、すなわち基板ＰのＸＹ平面内（θｚ方向を含む）の位置情報は、一対のＸ干渉計６６ｘにより求められる。なお、本第２の実施形態における基板ステージ装置ＰＳＴａのステップ・アンド・スキャン時の動作などは上記第１の実施形態と同様なので、その説明を省略する。

本第２の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴａによれば、上記第１の実施形態で得られる効果に加え、基板Ｐを保持する基板支持部材１６０がＹステップ定盤１５０に対して非接触であり、ＸＹ平面に平行な方向に関して振動的に分離されているので、基板支持部材１６０を駆動する際のＸリニアモータ（あるいはＹリニアモータ）の反力、及び振動の伝達が抑制される。また、基板Ｐをスキャン方向に駆動する際に、クロススキャン方向、及びθｚ方向に微少駆動できるので、より高精度の露光が可能となる。また、基板支持部材１６０は、基板Ｐの端部のみを保持する構成であるので、仮に基板Ｐが大型化しても基板支持部材１６０を微少駆動するためのボイスコイルモータは、出力の小さなもので良く、ランニングコストを低減することができる。

《第３の実施形態》
次に第３の実施形態について図１１〜図１３（Ａ）に基づいて説明する。第３の実施形態は、上記第１の実施形態（図１など参照）に比べ、装置本体３０、及び基板ステージ装置ＰＳＴの構成が異なる。なお、本第３の実施形態の装置本体１３０、及び基板ステージ装置ＰＳＴｂにおいて、上記第１の実施形態と同じ構成、及び機能を有する部材については、上記第１の実施形態と同じ符号を用いてその説明を省略する。

図１２（Ｂ）に示されるように、第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂは、Ｙステップ定盤５０が床１１上に設置された架台４０上に搭載されている。架台４０は、図１１に示されるように、実質的に同じものがＸ軸方向に離間して一対設けられており、Ｙステップ定盤５０は、その２つの架台４０上に架け渡されて搭載されている。一対の架台４０それぞれの上面には、図１１及び図１２（Ａ）から分かるように、Ｙステップ定盤５０をＹ軸方向に直進案内するための複数のＹリニアガイド部材３８、及びＹステップ定盤５０をＹ軸方向に駆動するためのＹリニアモータを構成するＹ固定子３７が固定されている。

また、装置本体１３０は、図１１に示されるように、基板ステージ架台１３３の本体部１３３ａ、及び接続部１３３ｃのＸ軸方向の寸法が上記第１の実施形態における本体部３３ａ及び接続部３３ｃ（それぞれ図１参照）よりも短く設定されている。本体部１３３ａは、一対の支持部３３ｂの長手方向の中央部間に架設されている。本体部１３３ａ上には、図１２（Ａ）に示されるように、定点ステージ８０の重量キャンセル装置８１が搭載されている。また、本体部１３３ａには、ベースフレーム９８の脚部９８ａが挿通される貫通孔が形成されている。

ここで、上記一対の架台４０は、図１１に示されるように、一方が本体部１３３ａの＋Ｘ側に、他方が本体部１３３ａの−Ｘ側に、それぞれ本体部１３３ａと分離して（離間して）配置されており、基板ステージ架台１３３（すなわち装置本体１３０（図１２（Ｃ）参照））に対して振動的に分離されている。従って、Ｙステップ定盤５０をＹ軸方向に駆動する際の反力、及び振動などが装置本体１３０に伝達することを抑制できる。

また、第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂでは、定点ステージ８０が装置本体１３０の一部である本体部１３３ａに搭載され、Ｙステップ定盤５０が一対の架台４０上に搭載されているため、基板支持部材６０ｂのＺ位置（基板支持部材６０ｂがＸＹ平面に平行に沿って移動する際の移動平面のＺ位置）と、定点ステージ８０のＺ位置とが、例えば防振装置３４の作用により変化する可能性がある。このため、本第３の実施形態において、基板支持部材６０ｂは、図１３（Ａ）に示されるように、Ｘ支持部材６１ｂに対してＺ軸方向に微少移動可能な保持部材１６１ｂを用いて基板Ｐを吸着保持するように（基板ＰをＺ軸方向に関して拘束しないように）なっている（保持部材１６１ｂは、図１１〜図１２（Ｂ）では不図示）。保持部材１６１ｂは、Ｘ軸方向に延びる棒状の部材から成り、その上面に不図示の吸着パッドを有している（真空吸引用の配管などは不図示）。保持部材１６１ｂの下面における長手方向両端部近傍には、それぞれ下方（−Ｚ側）に突き出したピン１６２ｂが取り付けられている。ピン１６２ｂは、Ｘ支持部材６１ｂの上面に形成された凹部内に挿入され、その凹部内に収容された圧縮コイルばねに下方から支持されている。これにより、保持部材１６１ｂ（すなわち基板Ｐ）は、Ｘ支持部材６１ｂに対してＺ軸方向（上下方向）に移動可能となる。従って、上述のように仮に基板支持部材６０ｂのＺ位置と定点ステージ８０のＺ位置とがずれたとしても、エア浮上装置７０のＺ位置に応じて基板ＰがＸ支持部材６１ｂに対してＺ軸方向に移動（上下動）するので、基板Ｐに対するＺ軸方向の負荷が抑制される。なお、図１３（Ｂ）に示される基板支持部材６０ｃのように、複数の平行板ばね装置１６２ｃを用いて不図示の吸着パッドを有する保持部材１６１ｃをＸ支持部材６１に対してＺ軸方向に微少移動可能に構成しても良い。また、本第３の実施形態において、基板支持部材６０ｂ（又は６０ｃ）を上記第２の実施形態と同様に、Ｙステップ定盤５０に対してＹ軸方向、及びθｚ方向に微少駆動可能に構成しても良い。

なお、上記第１〜第３の実施形態における液晶露光装置の構成は、適宜変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態に係る基板支持部材６０、１６０は、基板Ｐを下方から吸着保持する構成であったが、これに限らず、例えば基板Ｐの端部をＹ軸方向に（一方のＸ支持部材６１側から他方のＸ支持部材６１側に）押圧する押圧装置により基板を保持しても良い。この場合、基板Ｐのほぼ全面に露光処理を行うことができる。

また、Ｙステップ定盤５０、１５０、あるいは基板支持部材６０、１６０、６０ｂ、６０ｃを直進案内する一軸ガイド装置は、例えば石材、セラミックスなどにより形成されたガイド部材と複数の気体静圧軸受（エアベアリング）とを含む非接触一軸ガイド装置であっても良い。

また、Ｙステップ定盤５０、１５０、あるいは基板支持部材６０、１６０、６０ｂ、６０ｃを駆動する駆動装置としては、ボールねじと回転モータとを組み合わせた送りねじ装置、ベルト（あるいはロープ）と回転モータとを組み合わせたベルト駆動装置などであっても良い。

また、基板支持部材６０、１６０、６０ｂ、６０ｃの位置情報は、リニアエンコーダシステムを用いて求めても良い。また、基板支持部材６０、１６０、６０ｂ、６０ｃが有する一対のＸ支持部材６１（上記第３の実施形態では６１ｂ）それぞれの位置情報をリニアエンコーダシステムを用いて独立に求めても良く、この場合、一対のＸ支持部材６１同士を機械的に連結しなくても良い（連結部材６２が不要となる）。

また、定点ステージ８０（図４参照）において、エアチャック装置８８を駆動するＺボイスコイルモータ９５の固定子９５ａは、その駆動反力が装置本体３０に及ぼす影響が無視できる程度に小さい場合には、基板ステージ架台３３（上記第３の実施形態では本体部１３３ａ）に固定されても良い。

また、定点ステージ８０において、エアチャック装置８８をＸ軸方向に移動可能に構成し、スキャン露光動作を開始する前に、予めバキューム・プリロード・エアベアリング９０を基板Ｐの移動方向の上流側（例えば、図５（Ａ）に示される第１ショット領域Ｓ１の露光前では、露光領域ＩＡの＋Ｘ側）に位置させ、その位置で予め基板Ｐ上面の面位置調整を行い、基板Ｐがスキャン方向に移動するのに伴い、エアチャック装置８８を基板Ｐ（基板支持部材６０）と同期して移動させても良い（露光中は、露光領域ＩＡの直下で停止させる）。

また、上記第１の実施形態では、スキャン露光時において、基板ＰのＹ軸方向、及びθｚ方向への微少な位置決めを行わないが、この場合、マスクステージＭＳＴをＹ軸方向、及びθｚ方向に微少駆動可能に構成し、マスクＭを基板Ｐに追従させることにより位置合わせを行っても良い。

また、カウンタマスを設け、Ｙステップ定盤５０、基板支持部材６０などの可動部材をリニアモータを用いて駆動する場合にその駆動反力を低減しても良い。

また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。

また、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の投影光学ユニットを備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。

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

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

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

また、露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用することができる。

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。

また、物体を所定の二次元平面に沿って移動させる移動体装置（ステージ装置）としては、露光装置に限らず、例えば物体の検査に用いられる物体検査装置など、物体に関して所定の処理を行う物体処置装置に用いても良い。

《デバイス製造方法》
次に、上記各実施形態に係る露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。上記実施形態の露光装置１０では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることができる。
〈パターン形成工程〉
まず、上述した各実施形態に係る露光装置を用いて、パターン像を感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。
〈カラーフィルタ形成工程〉
次に、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列された、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。
〈セル組み立て工程〉
次に、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
〈モジュール組立工程〉
その後、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。

この場合、パターン形成工程において、上記各実施形態に係る露光装置を用いて高スループットかつ高精度でプレートの露光が行われるので、結果的に、液晶表示素子の生産性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明の移動体装置は、物体を所定の二次元平面に沿って駆動するのに適している。また、本発明の物体処理装置は、物体に関して所定の処理を行うのに適している。また、本発明の露光装置は、物体に所定のパターンを形成するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの製造に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

１０…液晶露光装置、５０…Ｙステップ定盤、６０…基板支持部材、７０…エア浮上装置、８０…定点ステージ、８８…エアチャック装置、９０…バキューム・プリロード・エアベアリング、９１…エア浮上装置、ＩＡ…露光領域、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ装置。

Claims (51)

1. 物体を支持する第１支持部と、
   第１方向に関して前記第１支持部に並んで配置された第２支持部と、
   前記物体を保持して移動可能な第１移動体を含み、前記第１支持部と前記第２支持部との一方の支持部に支持された前記物体を他方の支持部に支持されるように前記物体を移動させる第１駆動部と、
   前記第２支持部に対して前記第１支持部と前記第1移動体を含む前記第１駆動部とを前記第１方向に交差する第２方向に関して相対移動させる第２駆動部と、を備える移動体装置。
2. 前記第１支持部は、前記物体を支持する第１支持面と前記物体との間に気体を介在させて前記物体を浮上支持し、
   前記第２支持部は、前記物体を支持する第２支持面と前記物体との間に気体を介在させて前記物体を浮上支持する請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記第２支持面と前記物体との間の距離は、前記第１支持面と前記物体との間の距離よりも短い請求項２に記載の移動体装置。
4. 前記第２方向に関する前記第２支持面の長さは、前記第２方向に関する前記第１支持面の長さよりも短い請求項２又は３に記載の移動体装置。
5. 前記第２支持部は、前記第１方向と前記第２方向とに交差する第３方向に関して前記第２支持部に支持された前記物体の位置を調整する請求項２〜４のいずれか一項に記載の移動体装置。
6. 前記第２支持部は、前記物体と前記第２支持面との間に気体を供給する供給口と、前記物体と前記第２支持面との間に介在する気体を吸引する吸引口と、を有する請求項２〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
7. 前記第２支持部は、前記第２支持面と前記物体との間の気体の気圧又は流量の少なくとも一方を変化させ、前記第２支持面と前記物体との距離を制御する請求項６に記載の移動体装置。
8. 前記第２支持部は、前記第２支持面と前記物体との距離を所定範囲に収まるように、前記物体を浮上支持する請求項７に記載の移動体装置。
9. 前記第１支持部は、前記第１方向に関して前記第２支持部の両側に配置される請求項１〜８のいずれか一項に記載の移動体装置。
10. 前記第１移動体は、前記第２方向に関して前記第１支持部に対する前記物体の相対移動を制限する請求項１〜９のいずれか一項に記載の移動体装置。
11. 前記第１移動体は、前記第１支持部に設けられた固定子と前記第１移動体に設けられた可動子とを含むリニアモータにより前記第１支持部上で前記第１方向に駆動される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
12. 前記第１支持部は、第１のベース部材上に配置され、
    前記第２支持部は、前記第１のベース部材上とは異なる位置に設けられた第２のベース部材上に配置される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の移動体装置。
13. 前記第１支持部は、前記第１のベース部材上を前記第２方向への移動する請求項１２に記載の移動体装置。
14. 前記第２のベース部材上に設けられ、前記第２支持部の重量をキャンセルする重量キャンセル装置を備える請求項１２又は１３に記載の移動体装置。
15. 前記第１駆動部は、前記第１方向に移動される第２移動体と、前記第１移動体および前記第２移動体に接続され前記第２移動体に対して前記第１移動体を相対移動させる第３駆動部と、を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の移動体装置。
16. 前記第１移動体が有する反射面に測長ビームを照射するとともにその反射光を受光し、その反射光に基づいて前記第１移動体の位置情報を求める干渉計システムを更に備え、
    前記第１移動体は、前記干渉計システムの出力に基づいて前記第１方向および前記第２方向の少なくともいずれか一方の位置が制御される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の移動体装置。
17. 前記第１および第２支持部は、前記第１方向に関して前記物体の異なる部分を下方から支持する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の移動体装置。
18. 前記第１駆動部と前記第１支持部とを支持する第３支持部をさらに備える請求項１〜１７のいずれか一項に記載の移動体装置。
19. 前記第１駆動部は、前記第１移動体の第１方向への移動をガイドするガイド部を有し、
    前記第３支持部は、前記ガイド部を支持する請求項１８に記載の移動体装置。
20. 前記第２駆動部は、前記第１駆動部と前記第１支持部とを支持する前記第３支持部を前記第２支持部に対して前記第２方向に関して相対移動させる請求項１８又は１９に記載の移動体装置。
21. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    前記第２支持部が支持する前記物体の上面に対して所定の処理を行う処理装置と、を備える物体処理装置。
22. 前記処理装置は、エネルギビームを用いて前記物体に所定のパターンを形成する装置である請求項２１に記載の物体処理装置。
23. 請求項１〜２０のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    エネルギビームにより前記物体を露光して該物体上に所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える露光装置。
24. 前記物体は、サイズが５００ｍｍ以上の基板である請求項２３に記載の露光装置。
25. 前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項２３又は２４に記載の露光装置。
26. 請求項２５に記載の露光装置を用いて前記基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
27. 請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
28. エネルギビームにより物体を露光して該物体上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
    物体を支持する第１支持部と、
    第１方向に関して前記第１支持部に並んで配置された第２支持部と、
    前記物体を保持して移動可能な第１移動体を含み、前記第１支持部と前記第２支持部との一方の支持部に支持された前記物体を他方の支持部に支持されるように前記物体を移動させる第１駆動部と、
    前記第２支持部に対して前記第１支持部と前記第1移動体を含む前記第１駆動部とを前記第１方向に交差する第２方向に関して相対移動させる第２駆動部と、
    前記エネルギビームにより前記物体を露光する露光系と、を備える露光装置。
29. 前記第１支持部は、前記物体を支持する第１支持面と前記物体との間に気体を介在させて前記物体を浮上支持し、
    前記第２支持部は、前記物体を支持する第２支持面と前記物体との間に気体を介在させて前記物体を浮上支持する請求項２８に記載の露光装置。
30. 前記第２支持面と前記物体との間の距離は、前記第１支持面と前記物体との間の距離よりも短い請求項２９に記載の露光装置。
31. 前記第２方向に関する前記第２支持面の長さは、前記第２方向に関する前記第１支持面の長さよりも短い請求項２９又は３０に記載の露光装置。
32. 前記第２支持部は、前記第１方向と前記第２方向とに交差する第３方向に関して前記第２支持部に支持された前記物体の位置を調整する請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の露光装置。
33. 前記第２支持部は、前記物体と前記第２支持面との間に気体を供給する供給口と、前記物体と前記第２支持面との間に介在する気体を吸引する吸引口と、を有する請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の露光装置。
34. 前記第２支持部は、前記第２支持面と前記物体との間の気体の気圧又は流量の少なくとも一方を変化させ、前記第２支持面と前記物体との距離を制御する請求項３３に記載の露光装置。
35. 前記第２支持部は、前記第２支持面と前記物体との距離を所定範囲に収まるように、前記物体を浮上支持する請求項３４に記載の露光装置。
36. 前記第１支持部は、前記第１方向に関して前記第２支持部の両側に配置される請求項２８〜３５のいずれか一項に記載の露光装置。
37. 前記第１移動体は、前記第２方向に関して前記第１支持部に対する前記物体の相対移動を制限する請求項２８〜３６のいずれか一項に記載の露光装置。
38. 前記第１移動体は、前記第１支持部に設けられた固定子と前記第１移動体に設けられた可動子とを含むリニアモータにより前記第１支持部上で前記第１方向に駆動される請求項２８〜３７のいずれか一項に記載の露光装置。
39. 前記第１支持部は、第１のベース部材上に配置され、
    前記第２支持部は、前記第１のベース部材上とは異なる位置に設けられた第２のベース部材上に配置される請求項２８〜３８のいずれか一項に記載の露光装置。
40. 前記第１支持部は、前記第１のベース部材上を前記第２方向への移動する請求項３９に記載の露光装置。
41. 前記第２のベース部材上に設けられ、前記第２支持部の重量をキャンセルする重量キャンセル装置を備える請求項３９又は４０に記載の露光装置。
42. 前記第１駆動部は、前記第１方向に移動される第２移動体と、前記第１移動体および前記第２移動体に接続され前記第２移動体に対して前記第１移動体を相対移動させる第３駆動部と、を含む請求項２８〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
43. 前記第１移動体が有する反射面に測長ビームを照射するとともにその反射光を受光し、その反射光に基づいて前記第１移動体の位置情報を求める干渉計システムを更に備え、
    前記第１移動体は、前記干渉計システムの出力に基づいて前記第１方向および前記第２方向の少なくともいずれか一方の位置が制御される請求項２８〜４２のいずれか一項に記載の露光装置。
44. 前記第１および第２支持部は、前記第１方向に関して前記物体の異なる部分を下方から支持する請求項２８〜４３のいずれか一項に記載の露光装置。
45. 前記第１駆動部と前記第１支持部とを支持する第３支持部をさらに備える請求項２８〜４４のいずれか一項に記載の露光装置。
46. 前記第１駆動部は、前記第１移動体の第１方向への移動をガイドするガイド部を有し、
    前記第３支持部は、前記ガイド部を支持する請求項４５に記載の露光装置。
47. 前記第２駆動部は、前記第１駆動部と前記第１支持部とを支持する前記第３支持部を前記第２支持部に対して前記第２方向に関して相対移動させる請求項４５又は４６に記載の露光装置。
48. 前記物体は、サイズが５００ｍｍ以上の基板である請求項２８〜４７のいずれか一項に記載の露光装置。
49. 前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項２８〜４８のいずれか一項に記載の露光装置。
50. 請求項４９に記載の露光装置を用いて前記基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
51. 請求項２８〜４９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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