JP6689489B2 - 移動体装置、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、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、所定の２次元平面内に沿って移動可能な移動体を含む移動体装置、前記移動体装置を含む露光装置、前記露光装置を用いた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た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、マスク又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラスプレート又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。

この種の露光装置としては、基板ステージ装置が有するバーミラー（長尺の鏡）を用いて基板の水平面内の位置情報を求める光干渉計システムを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、従来の光干渉計システムにおいて、上記バーミラーは、基板を保持するテーブル部材に固定される構成であり、該テーブル部材の重量が増加することから基板の位置制御性を低下させるおそれがあった。

特開２００６−８６４４２号公報

本発明の第１の態様によれば、物体を保持し、所定方向に沿って移動可能な第１移動体と、前記所定方向に関して前記第１移動体と離間して設けられた第２移動体と、前記所定方向に関して位置が異なる領域により、前記第１移動体と前記第２移動体とをそれぞれ支持する支持面を有する支持装置と、前記第２移動体に設けられた反射面に計測ビームを照射し前記第２移動体の前記所定方向の位置情報を求めるレーザ干渉計システムと、前記第２移動体に対する前記第１移動体の前記所定方向に関する変位量情報を求める変位量センサと、を有する計測系と、前記位置情報と前記変位量情報とに基づいて、前記第１移動体および前記第２移動体を前記支持面上で前記所定方向へ相対移動させる駆動系と、を備え、前記変位量センサは、前記第１移動体に設けられた変位計を有し、前記変位計から前記第２移動体に設けられた計測面へ射出された測長ビームを用いて前記変位量情報を求める移動体装置が、提供される。

ここで、本明細書において、位置情報とは、相対位置情報、絶対位置情報など、移動体の位置を特定するものに限られず、例えば移動体の移動前後の変位量情報なども含むものとする。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る移動体装置と、前記所定方向へ移動中の前記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、を備える露光装置が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係る露光装置を用いてフラットパネルディスプレイ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４の態様によれば、第２の態様に係る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が、提供される。

第１の実施形態に係る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。 図３の一部拡大図である。 図５（Ａ）は、ミラーステージ駆動系を示す図、図５（Ｂ）は、ミラーステージ駆動系の変形例を示す図である。 基板干渉計システムの概念図である。 図７（Ａ）は、第１の実施形態に係るＸバーミラーを示す図、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、Ｘバーミラーの変形例（その１及びその２）を示す図である。 第１の実施形態に係る基板ステージ装置の変形例を示す図である。 第２の実施形態に係る基板ステージ装置を示す平面図である。 第２の実施形態に係る基板ステージ装置を示す断面図である。 図１１（Ａ）は、第２の実施形態に係る基板ステージ装置の第１の変形例、図１１（Ｂ）は、第２の実施形態に係る基板ステージ装置の第２の変形例を示す図である。 第２の実施形態に係る基板ステージ装置の第３の変形例を示す側面図である。 第２の実施形態に係る基板ステージ装置の第３の変形例を示す平面図である。 第３の実施形態に係る基板ステージ装置を示す側面図である。 第３の実施形態に係る基板ステージ装置の変形例を示す図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態及びその変形例について、図１〜図８を用いて説明する。

図１には、第１の実施形態に係る液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）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、照明系１２、回路パターンなどが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ１４、投影光学系１６、装置本体１８、表面（図１で＋Ｚ側を向いた面）にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐを保持する基板ステージ装置２０、及びこれらの制御系等を有している。以下、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系１６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Ｘ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向を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１２は、例えば米国特許第５，７２９，３３１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。照明系１２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。

マスクステージ１４は、光透過型のマスクＭを保持している。マスクＭの下面（−Ｚ側を向いた面）には、所定の回路パターン（マスクパターン）が形成されている。マスクステージ１４は、例えばリニアモータ（不図示）を介してマスクＭを照明系１２（照明光ＩＬ）に対してＸ軸方向（スキャン方向）に所定の長ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に微少駆動する。マスクＭの水平面内の位置情報は、例えばレーザ干渉計を含むマスクステージ位置計測系（不図示）により求められる。

投影光学系１６は、マスクステージ１４の下方に配置されている。投影光学系１６は、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される投影光学系と同様な構成の、いわゆるマルチレンズ投影光学系であり、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複数の光学系を備えている。

液晶露光装置１０では、照明系１２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を通過した照明光により、投影光学系１６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、基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光の照射領域（露光領域）に形成される。そして、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭが走査方向に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐが走査方向に相対移動することで、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭに形成されたパターンが転写される。

装置本体１８は、複数の防振装置１９を介してクリーンルームの床１１上に設置されている。装置本体１８は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示される装置本体と同様に構成されており、上記マスクステージ１４、及び投影光学系１６を支持する上架台部（不図示）、一対の下架台部１８ａ、及び一対の中架台部１８ｂ（図１では不図示。図２参照。）を有している。

基板ステージ装置２０は、定盤２２、一対のベースフレーム２４（図１では一方は不図示。図２参照）、基板ステージ３０、Ｘミラーステージ６０ｘ、及びＹミラーステージ６０ｙを備えている。

定盤２２は、図２に示されるように、例えば石材により形成された平面視で（＋Ｚ側から見て）矩形の板状部材から成り、その上面は、平面度が非常に高く仕上げられている。定盤２２は、２つの下架台部１８ａ上に架け渡された状態で載置されている。

一対のベースフレーム２４は、一方が定盤２２の＋Ｙ側に、他方が定盤２２の−Ｙ側に配置されている。図１に戻り、ベースフレーム２４は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、装置本体１８に対して振動的に絶縁された状態（下架台部１８ａを跨いだ状態）で床１１上に設置されている。ベースフレーム２４の上端面には、図２に示されるように、Ｘ軸に平行に延びるＸリニアガイド２６ａが固定されている。また、ベースフレーム２４の両側面には、Ｘ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含むＸ固定子２８ａが固定されている。

基板ステージ３０は、図３に示されるように、Ｘ粗動ステージ３２、Ｙ粗動ステージ３４、重量キャンセル装置３６、微動ステージ３８（基板テーブル４０、基板ホルダ４２）を有している。

Ｘ粗動ステージ３２は、図２に示されるように、一対のベースフレーム２４間に架設された一対のＹビーム４４ａを有している。一対のＹビーム４４ａは、それぞれＹ軸方向に延びるＸＺ断面矩形の部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。Ｙビーム４４ａの長手方向両端部近傍それぞれには、Ｘキャリッジ４４ｂと称される部材が固定されている。Ｘキャリッジ４４ｂは、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面間にベースフレーム２４が挿入されている。Ｘキャリッジ４４ｂの内側面には、上記Ｘリニアガイド２６ａとともにＸキャリッジ４４ｂをＸ軸方向に直進案内するためのＸリニアガイド装置を構成するＸスライド部材（不図示）、上記Ｘ固定子２８ａとともにＸキャリッジ４４ｂをＸ軸方向に駆動するためのＸリニアモータ装置を構成するＸ可動子（不図示）が固定されている。＋Ｙ側の一対のＸキャリッジ４４ｂ、及び−Ｙ側の一対のＸキャリッジ４４ｂそれぞれは、接続板４４ｃにより機械的に接続されており、一対のＹビーム４４ａは、Ｘ軸方向に一体的に移動される。

Ｙビーム４４ａの上面には、図４に示されるように、一対のＹリニアガイド４５ａが固定されている。一対のＹリニアガイド４５ａは、それぞれＹ軸方向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。また、Ｙビーム４４ａの上面における一対のＹリニアガイド４５ａ間の領域には、Ｙ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含むＹ固定子４６ａが固定されている。Ｘ粗動ステージ３２のＸ位置情報は、不図示のＸリニアエンコーダシステムを介して不図示の主制御装置により求められる。

Ｙ粗動ステージ３４は、板状の部材から成り、Ｘ粗動ステージ３２上に載置されている。Ｙ粗動ステージ３４は、図５（Ａ）に示されるように、平面視矩形の本体部３５ａと、本体部３５ａの＋Ｘ側且つ−Ｙ側の端部から−Ｙ方向に突き出して形成された突き出し部３５ｂ、及び本体部３５ａの−Ｘ側且つ＋Ｙ側の端部から−Ｘ方向に突き出して形成された突き出し部３５ｃとを有している。本体部３５ａ、突き出し部３５ｂ、及び突き出し部３５ｃは、一体的に形成されていても良いし、別部材であっても良い。本体部３５ａの中央部には、平面視矩形の開口部３７が形成されている。突き出し部３５ｂは、図２に示されるように、Ｘ粗動ステージ３２の＋Ｘ側のＹビーム４４ａの上方に位置し、突き出し部３５ｃは、Ｘ粗動ステージ３２の−Ｘ側のＹビーム４４ａよりも−Ｘ方向（Ｘ粗動ステージ３２の外側）に突き出して配置される。

図４に戻り、Ｙ粗動ステージ３４の下面には、複数のＹリニアガイド４５ａそれぞれに対応して複数（図４では紙面奥行き方向に重なっている）のＹスライド部材４５ｂが固定されている。Ｙスライド部材４５ｂは、対応するＹリニアガイド４５ａとともに、例えば米国特許第６，７６１，４８２号明細書に開示されるような機械的なＹリニアガイド装置４５を構成しており、Ｙ粗動ステージ３４をＸ粗動ステージ３２上でＹ軸方向に直進案内する。また、Ｙ粗動ステージ３４の下面には、Ｙ固定子４６ａに対向してＹ可動子４６ｂが固定されている。Ｙ可動子４６ｂは、不図示のコイルユニットを含む。コイルユニットに供給される電流の向き、及び大きさは、不図示の主制御装置により制御される。Ｙ可動子４６ｂは、対応するＹ固定子４６ａとともに、例えば米国特許第８，０３０，８０４号明細書に開示されるようなＹリニアモータ４６を構成している。Ｙ粗動ステージ３４は、一対のＹリニアモータ４６を介して、Ｘ粗動ステージ３２上でＹ軸方向に直進駆動される。Ｙ粗動ステージ３４のＹ位置情報は、不図示のＹリニアエンコーダシステムを介して不図示の主制御装置により求められる。

重量キャンセル装置３６は、Ｙ粗動ステージ３４の開口部３７内に挿入され、一対のＹビーム４４ａ間に配置されている。重量キャンセル装置３６は、有底筒状の筐体３６ａ、筐体３６ａ内に収容された空気ばね３６ｂ、空気ばね３６ｂ上に載置されたＺスライド部材３６ｃを含む。重量キャンセル装置３６は、筐体３６ａの下面に取り付けられた複数のエアベアリング３６ｄを介して定盤２２上に所定のクリアランスを介して浮上している。上述したＹ粗動ステージ３４の開口部３７を規定する部分（開口端部）からは、矩形枠状の部材４８が吊り下げ固定されており、重量キャンセル装置３６は、その重心高さ位置で、上記矩形枠状の部材４８に複数のフレクシャ４９と称される装置を介して機械的に、且つＹ粗動ステージ３４に対してＸＹ平面に交差する方向に関して振動的に分離された状態で接続されている。重量キャンセル装置３６は、複数のフレクシャ４９の少なくともひとつを介してＹ粗動ステージ３４に牽引されることにより、Ｙ粗動ステージ３４と一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に移動する。フレクシャ４９を含み、重量キャンセル装置３６の構成は、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。

重量キャンセル装置３６は、Ｚスライド部材３６ｃの上面に取り付けられた不図示のエアベアリングを介して球面軸受け装置４７を下方から非接触支持している。球面軸受け装置４７は、微動ステージ３８をθｘ及びθｙ方向に揺動（チルト動作）自在に下方から支持している。球面軸受け装置４７は、微動ステージ３８と一体的にＸＹ平面に沿って移動することが可能であり、微動ステージ３８と重量キャンセル装置３６とは、ＸＹ平面に沿って相対移動可能となっている。なお、球面軸受け装置４７に換えて、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるような疑似球面軸受け装置を用いても良い。

微動ステージ３８は、基板テーブル４０、及び基板ホルダ４２を有している。基板テーブル４０は、平面視矩形の板状（あるいは箱形）の部材から成り、中央部が上述した球面軸受け装置４７を介して重量キャンセル装置３６に下方から支持されている。基板ホルダ４２は、平面視矩形の板状部材から成り、基板テーブル４０の上面に固定されている。基板ホルダ４２の上面には、基板Ｐが載置される。基板ホルダ４２は、基板ステージ装置２０の外部に設置されたバキューム装置（不図示）から供給される真空吸引力を用いて基板Ｐを吸着保持する。

微動ステージ３８は、複数のボイスコイルモータを含む微動ステージ駆動系により、Ｙ粗動ステージ３４上で３自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、θｚ方向）に微少駆動される。本実施形態において、複数のボイスコイルモータには、図２に示されるように、基板テーブル４０の＋Ｘ側に配置された、例えば２つのＸボイスコイルモータ５０ｘ、及び基板テーブル４０の＋Ｙ側に配置された、例えば２つのＹボイスコイルモータ５０ｙが含まれる。

Ｘボイスコイルモータ５０ｘは、図４に示されるように、Ｙ粗動ステージ３４に支持柱５１を介して固定された断面Ｔ字状の固定子５０ａと、基板テーブル４０の＋Ｘ側の側面に固定された断面Ｕ字状の可動子５０ｂとを含む。Ｘボイスコイルモータ５０ｘは、固定子５０ａに不図示のコイルユニット、可動子５０ｂに不図示の磁石ユニットがそれぞれ設けられたムービングマグネットタイプのリニアモータであり、Ｘ軸に平行な方向の推力を発生する。Ｘボイスコイルモータ５０ｘの高さ位置（Ｚ位置）は、微動ステージ３８の重心Ｇｓの高さ位置と概ね一致しており、Ｘボイスコイルモータ５０ｘから付与される推力に起因して微動ステージ３８がθｙ方向に回転すること（ピッチングモーメントの発生）が抑制される。Ｙボイスコイルモータ５０ｙ（図４では不図示。図２参照）は、Ｙ軸に平行な推力を発生する点を除き、Ｘボイスコイルモータ５０ｘと実質的に同様の構成のムービングマグネットタイプのリニアモータであるので説明を省略する。

不図示の主制御装置は、Ｙ粗動ステージ３４をＸ軸、及び／又はＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動する際に、上記複数のボイスコイルモータを介して微動ステージ３８にＸ軸、及び／又はＹ軸方向の推力（電磁力）を作用させる。これにより、重量キャンセル装置３６に非接触支持された微動ステージ３８が、Ｙ粗動ステージ３４と一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。また、不図示の主制御装置は、例えば２つのＸボイスコイルモータ５０ｘ（あるいは２つのＹボイスコイルモータ５０ｙ（図４では不図示。図２参照））それぞれの出力（推力）を異ならせることにより、微動ステージ３８をＹ粗動ステージ３４に対してθｚ方向に微少駆動する。

また、微動ステージ駆動系は、微動ステージ３８をＹ粗動ステージ３４に対してＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向（以下、Ｚ・チルト方向と称する）に微少駆動するための複数のＺボイスコイルモータ５０ｚを有している。本実施形態において、Ｚボイスコイルモータ５０ｚは、基板テーブル４０の四隅部に対応して、例えば合計で４つ配置されている。Ｚボイスコイルモータ５０ｚは、上述したＸボイスコイルモータ５０ｘと配置が異なる点を除き、実質的に同様の構成のムービングマグネットタイプのリニアモータであるので説明を省略する。不図示の主制御装置は、投影光学系１６（図１参照）の焦点深度内に基板Ｐの表面が位置するように、上記複数のＺボイスコイルモータ５０ｚを用いて適宜微動ステージ３８をＺ・チルト方向に駆動する制御（オートフォーカス制御）を行う。この際、上述した重量キャンセル装置３６により、微動ステージ３８の重量（重量加速度による下向き（−Ｚ方向）の力）が打ち消され、これにより、複数のＺボイスコイルモータ５０ｚの負荷が低減される。なお、図面の錯綜を避ける観点から、図１では、重量キャンセル装置３６、及び微動ステージ駆動系を構成する複数のボイスコイルモータの図示が省略されている。

次に、微動ステージ３８（すなわち基板Ｐ）の６自由度方向の位置情報を求めるための基板位置計測系について説明する。微動ステージ３８のＺ・チルト方向の位置情報を求めるためのＺ・チルト位置計測系は、図４に示されるように、基板テーブル４０の下面に取り付けられたプローブ５２ａと、重量キャンセル装置３６の筐体３６ａに取り付けられたターゲット５２ｂとを含むＺセンサ５２を複数備えている。複数のＺセンサ５２は、例えば微動ステージ３８の重心Ｇｓを通るＺ軸に平行な軸線回りに所定間隔で、例えば４つ（少なくとも３つ）配置されている。不図示の主制御装置は、上記複数のＺセンサ５２の出力に基づいて、微動ステージ３８のＺ位置情報、及びθｘ、及びθｙ方向の回転量情報を求める。上記Ｚセンサ５２を含み、Ｚ・チルト位置計測系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に詳しく開示されている。

微動ステージ３８のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置情報（以下、ＸＹ平面内の位置情報と称する）は、基板干渉計システムにより求められる。基板干渉計システムは、図２に示されるように、一対のＸレーザ干渉計５８ｘ、一対のＹレーザ干渉計５８ｙ、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙ、一対のＸ変位計７０ｘ、及び一対のＹ変位計７０ｙを含む。

一対のＸレーザ干渉計５８ｘは、そのＺ位置が基板ホルダ４２のＺ位置をほぼ同じとなるように、干渉計コラム１８ｃと称される部材を介して装置本体１８に固定されている。干渉計コラム１８ｃは、図３に示されるように、ＸＺ断面Ｌ字状の部材から成り、装置本体１８が有する−Ｘ側の下架台部１８ａに固定されている。図２に戻り、一対のＸレーザ干渉計５８ｘは、Ｙ軸方向に所定間隔で離間して配置されている。また、一対のＹレーザ干渉計５８ｙは、そのＺ位置が基板ホルダ４２のＺ位置をほぼ同じとなるように、装置本体１８が有する−Ｙ側の中架台部１８ｂに固定されている。一対のＹレーザ干渉計５８ｙは、Ｘ軸方向に所定間隔で離間して配置されている。

Ｘミラーステージ６０ｘは、基板ステージ３０と分離された状態で定盤２２上に載置され、Ｘ粗動ステージ３２の−Ｘ側であって、該Ｘ粗動ステージ３２に所定のクリアランスを介して配置されている。Ｘミラーステージ６０ｘは、図１に示されるように、ベース部材６２、ミラー支持部材６３、Ｘバーミラー６４ｘを備えている。ベース部材６２は、平面視円形に形成されている（図５（Ａ）参照）。ベース部材６２の下面には、複数のエアベアリング６１が取り付けられている。Ｘミラーステージ６０ｘは、複数のエアベアリング６１から定盤２２の上面に対して噴出される加圧気体（例えば空気）の静圧により、定盤２２上に所定のクリアランスを介して浮上した状態で自立している。ミラー支持部材６３は、正面視（−Ｘ側から見て）で上底よりも下底が短い等脚台形状の板状の部材から成り（Ｙミラーステージ６０ｙのミラー支持部材６３を参照）、下端部がベース部材６２の上面に固定されている。

Ｘバーミラー６４ｘは、ミラー支持部材６３の上端部に固定されている。Ｘバーミラー６４ｘは、図２に示されるように、Ｙ軸に平行に延びるＸＺ断面矩形の棒状の部材から成り、−Ｘ側及び＋Ｘ側それぞれの面が鏡面加工されている。なお、Ｙ軸方向に延びるＸＺ断面矩形の棒状部材の−Ｘ側及び＋Ｘ側それぞれの面に鏡（例えば平面鏡）を固定したものをＸバーミラー６４ｘとしても良い。この場合、−Ｘ側の面にはＹ軸方向に長尺な鏡を設け、＋Ｘ側の面には、少なくとも一対のＸ変位計７０ｘからの測長ビームが照射される位置に鏡を設けると良い。Ｘバーミラー６４ｘとＸ変位計７０ｘとは、Ｙ軸方向に関して相対移動しないように設けられているため、＋Ｘ側の面に設ける鏡は、必ずしも長尺な鏡である必要はない。なお、Ｘバーミラー６４ｘの長手方向（Ｙ軸方向）の寸法は、基板ホルダ４２のＹ軸に平行な辺（短辺）の寸法と同程度に設定すると良い（本実施形態では幾分長く設定されている）。

Ｘミラーステージ６０ｘは、図５（Ａ）に示されるように、Ｙ粗動ステージ３４の突き出し部３５ｃに固定された固定子とミラー支持部材６３に固定された可動子とを含むＹボイスコイルモータ６６ｙを介して、Ｙ粗動ステージ３４からＹ軸方向（＋Ｙ方向、又は−Ｙ方向）の推力を付与される。また、Ｘミラーステージ６０ｘは、Ｙ粗動ステージ３４の本体部３５ａに固定された固定子とミラー支持部材６３に固定された可動子とを含む一対のＸボイスコイルモータ６６ｘを介して、Ｙ粗動ステージ３４からＸ軸方向（＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向）及びθｚ方向の推力を付与される。Ｘボイスコイルモータ６６ｘ、及びＹボイスコイルモータ６６ｙそれぞれは、配置が異なる点を除き、上述したＸボイスコイルモータ５０ｘ（図４参照）と実質的に同様の構成のムービングマグネットタイプのリニアモータであるので詳細な説明は省略する。

不図示の主制御装置は、Ｘミラーステージ６０ｘに対して上記Ｙボイスコイルモータ６６ｙ、及び一対のＸボイスコイルモータ６６ｘを用いてＸ軸、Ｙ軸、及びθｚ方向の推力を適宜付与することにより、Ｘミラーステージ６０ｘのＸＹ平面内の位置制御を行う。Ｘボイスコイルモータ６６ｘ、及びＹボイスコイルモータ６６ｙそれぞれの高さ位置（Ｚ位置）は、Ｘミラーステージ６０ｘの重心Ｇｍｘ（図４参照）の高さ位置と概ね一致しており、Ｙボイスコイルモータ６６ｙ、及び一対のＸボイスコイルモータ６６ｘを介して付与される推力に起因してＸミラーステージ６０ｘがθｘあるいはθｙ方向に回転すること（ピッチングモーメントの発生）が抑制される。

Ｘミラーステージ６０ｘのＸ位置情報（及びθｚ方向の回転量情報）は、図６に示されるように、上述した一対のＸレーザ干渉計５８ｘにより、Ｘバーミラー６４ｘの−Ｘの反射面を用いて求められる。Ｘレーザ干渉計５８ｘは、固定の参照ミラー（不図示）に参照ビームを照射するとともに、Ｘバーミラー６４ｘに測長ビームを照射し、上記参照ビームの参照ミラーからの反射光と、上記測長ビームのＸバーミラー６４ｘからの反射光との光に干渉に基づいて、参照ミラーのＸ位置を基準とするＸバーミラー６４ｘ（−Ｘ側の反射面）のＸ位置情報（Ｘ軸方向の変位量情報）を求める。Ｘレーザ干渉計５８ｘの出力は、不図示の主制御装置に供給される。

一対のＸ変位計７０ｘは、基板ホルダ４２とＸミラーステージ６０ｘとのＸ軸方向の相対移動（変位）量を求めるのに用いられる。一対のＸ変位計７０ｘは、基板ホルダ４２の−Ｘ側の側面に、Ｚ位置がＸバーミラー６４ｘ（すなわちＸレーザ干渉計５８ｘ）のＺ位置と概ね同じとなるように固定されている。一対のＸ変位計７０ｘは、上述した一対のＸレーザ干渉計５８ｘの間隔とほぼ同じ間隔でＹ軸方向に離間して配置されている。本実施形態において、Ｘ変位計７０ｘは、反射式のレーザ変位計が用いられており、Ｘバーミラー６４ｘの＋Ｘ側の反射面に測長ビームを照射し、該反射面からの反射ビームに基づいて、基板ホルダ４２とＸミラーステージ６０ｘとの相対変位量を求める。ここで、Ｘ変位計７０ｘは、Ｘレーザ干渉計５８ｘと同等の（あるいはＸレーザ干渉計５８ｘよりも高い）分解能（計測精度）を有することが好ましい。Ｘバーミラー６４ｘのＺ方向寸法（高さ）は、微動ステージ３８がＺ・チルト方向に駆動されても、Ｘ変位計７０ｘからの測長ビームが反射面から外れないように設定されている。

基板ホルダ４２のＸ位置情報は、Ｘレーザ干渉計５８ｘの出力と、Ｘ変位計７０ｘの出力と、Ｘバーミラー６４ｘの−Ｘ側の反射面（Ｘレーザ干渉計５８ｘ用の反射面）と、＋Ｘ側の反射面（Ｘ変位計７０ｘ用の反射面）との間の距離（すなわち、既知であるＸバーミラー６４ｘの厚み）と、の合計により求められる。このため、Ｘバーミラー６４ｘは、例えば熱によって厚み（Ｘ軸方向寸法）が変化しないように、熱膨張率の低い材料（例えばゼロデュア（登録商標））などにより形成されている。また、上述したミラー支持部材６３、ベース部材６２（それぞれ図１参照）も同様に、熱膨張率の低い材料で形成されている。また、Ｘバーミラー６４ｘを含み、Ｘミラーステージ６０ｘは、熱が均等に分散するように正面視（Ｘ軸方向から見て）熱対称構造となっており、Ｘバーミラー６４ｘの変形が抑制されるようになっている。また、基板ホルダ４２のθｚ方向の回転量情報は、上記一対のＸ変位計７０ｘの出力に基づいて、Ｘミラーステージ６０ｘを基準に求められる。

Ｙミラーステージ６０ｙは、図２に示されるように、基板ステージ３０と分離された状態で定盤２２上に載置され、Ｙ粗動ステージ３４の−Ｙ側であって、Ｘ粗動ステージ３２が有する一対のＹビーム４４ａの間に挿入されている。駆動系、計測系を含み、Ｙミラーステージ６０ｙの構成及び機能は、上記Ｘミラーステージ６０ｘと概ね同じである（ただし、Ｘミラーステージ６０ｘをＺ軸回りに、ほぼ９０°回転させたように構成されている）。すなわち、Ｙミラーステージ６０ｙは、図１に示されるように、ベース部材６２、ミラー支持部材６３、Ｙバーミラー６４ｙを備えており、複数のエアベアリング６１を介して定盤２２上に載置されている。

Ｙミラーステージ６０ｙは、図５（Ａ）に示されるように、Ｘボイスコイルモータ６６ｘ、及び一対のＹボイスコイルモータ６６ｙを介してＹ粗動ステージ３４から付与される推力により、ＸＹ平面内の位置制御が行われる。Ｙバーミラー６４ｙの長手方向（Ｘ軸方向）の寸法は、図２に示されるように、基板ホルダ４２のＸ軸に平行な辺（長辺）の寸法と同程度に（本実施形態では幾分長く）設定されており、Ｘバーミラー６４ｘに比べて幾分長い。

Ｙミラーステージ６０ｙのＹ位置情報（及びθｚ方向の回転量情報）は、図６に示されるように、上述した一対のＹレーザ干渉計５８ｙにより、Ｙバーミラー６４ｙの−Ｙ側の反射面を用いて求められる。また、基板ホルダ４２に固定された一対のＹ変位計７０ｙにより、基板ホルダ４２に対するＹミラーステージ６０ｙのＹ軸方向の位置情報（及びθｚ方向の回転量情報）が、Ｙバーミラー６４ｙの＋Ｙ側の反射面を用いて求められる。そして、基板ホルダ４２のＹ軸方向の位置情報（及びθｚ方向の回転量情報）が、上記一対のＹレーザ干渉計５８ｙの出力と、一対のＹ変位計７０ｙの出力と、既知であるＹバーミラー６４ｙの厚さ方向（Ｙ軸方向）寸法と、に基づいて求められる。

なお、Ｘミラーステージ６０ｘとＹ粗動ステージ３４とのＹ軸方向に関する相対位置情報、及びＹミラーステージ６０ｙとＹ粗動ステージ３４とのＸ軸方向に関する相対位置情報は、図１に示されるように、Ｙ粗動ステージ３４に固定された変位センサ６８ａの出力に基づいて求められる。なお、図１では、Ｙミラーステージ６０ｙとＹ粗動ステージ３４とのＸ軸方向に関する相対位置情報を求めるためのＸ変位センサのみが図示され、Ｘミラーステージ６０ｘとＹ粗動ステージ３４とのＹ軸方向に関する相対位置情報を求めるためのＹ変位センサは、Ｘミラーステージ６０ｘのミラー支持部材６３の紙面奥側に隠れている。

ここで、変位センサ６８ａは、微動ステージ３８（基板Ｐ）の位置情報を求めるために用いられるものではないので、変位センサ６８ａの分解能は、上記Ｘレーザ干渉計５８ｘ、Ｙレーザ干渉計５８ｙ、Ｘ変位計７０ｘ、Ｙ変位計７０ｙ（それぞれ図２参照）の分解能よりも低くても良い。変位センサ６８ａとしては、例えば、三角測量方式のレーザ変位計、過電流センサ、静電容量センサ、リニアエンコーダ、レーザ干渉計などを用いることができる。この場合、変位センサ６８ａに対向した状態でミラー支持部材６３に取り付けられるターゲット６８ｂも、変位センサ６８ａの種類に応じて、適宜選択すると良い。

また、図４に示されるように、Ｙ粗動ステージ３４には、ギャップセンサ６９ａが取り付けられている。ギャップセンサ６９ａは、Ｘミラーステージ６０ｘに取り付けられたターゲット６９ｂを用いて、Ｙ粗動ステージ３４とＸミラーステージ６０ｘとのＸ軸方向の間隔を計測する。なお、不図示であるが、Ｙ粗動ステージ３４には、Ｙ粗動ステージ３４とＹミラーステージ６０ｙとのＹ軸方向の間隔を計測するためのギャップセンサも取り付けられている。ギャップセンサ６９ａの出力は、微動ステージ３８の位置情報を求めるためには用いられず、主に上記基板干渉計システムを用いて微動ステージ３８のＸＹ平面内の位置情報を高精度で求めることができない場合に、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙとＹ粗動ステージ３４（あるいは基板ホルダ４２）との衝突を防止するために用いられる。従って、ギャップセンサ６９ａの分解能は、上記変位センサ６８ａ（図１参照）よりも低くても良い。

また、不図示であるが、基板ステージ装置２０（図２参照）は、Ｙ粗動ステージ３４に対してＸミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙそれぞれを機械的に連結可能する連結装置を備えている。例えば、基板ステージ装置２０の初期化時など、レーザ干渉計及びレーザ変位計を用いた基板ホルダ４２の位置制御ができない場合には、上記連結装置を用いてＹ粗動ステージ３４に対してＹミラーステージ６０ｙ、Ｘミラーステージ６０ｘそれぞれを連結することにより、Ｙ粗動ステージ３４とＸミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙとの衝突を防止すると良い。さらに、不図示であるが、基板ステージ装置２０は、Ｙ粗動ステージ３４に対するＹミラーステージ６０ｙ、Ｘミラーステージ６０ｘそれぞれの移動可能範囲を規定する機械的なストッパ装置を備えている。該ストッパ装置の作用により、仮にＸミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙ（あるいはＹ粗動ステージ３４）の位置制御が不能となった場合であっても、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙとＹ粗動ステージ３４（あるいは基板ホルダ４２）との衝突が防止される。

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、主制御装置（不図示）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１４上へのマスクＭのロード、及び不図示の基板ローダによって、基板ステージ装置２０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。なお、この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるので、その詳細な説明は省略するものとする。上記基板Ｐのロード時、アライメント計測時、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、上述した基板干渉計システムを用いて微動ステージ３８のＸＹ平面内の位置が適宜制御される。

以上説明した第１の実施形態に係る基板ステージ装置２０によれば、基板Ｐを保持する微動ステージ３８（基板ステージ３０）と、基板Ｐの水平面内の位置情報を求めるために用いられるＸバーミラー６４ｘ、Ｙバーミラー６４ｙ（Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙ）とが、分離して配置されているので、微動ステージ３８に干渉計システム用のバーミラーを固定する場合に比べ、微動ステージ３８を軽量化することができる。また、微動ステージ３８の重量バランスも良くなる。従って、基板Ｐの位置制御性が向上し、高精度の露光処理を行うことができる。

また、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙが微動ステージ３８に対して分離しているので、基板ステージ装置２０の熱的なバランスが向上する。これにより、例えばバイメタル作用、あるいは温度分布（温度勾配）の発生によるＸバーミラー６４ｘ、Ｙバーミラー６４ｙの変形が抑制される。従って、干渉計システムを用いて基板Ｐの高精度の位置決め制御を長期的に行うことができる。

なお、上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０の構成は、適宜変更が可能である。例えば、図５（Ｂ）に示される基板ステージ装置１２０のように、Ｙミラーステージ６０ｙにＸ軸方向の推力を付与するＸボイスコイルモータ６６ｘをＹミラーステージ６０ｙの−Ｘ側に、Ｘミラーステージ６０ｘにＹ軸方向の推力を付与するＹボイスコイルモータ６６ｙをＸミラーステージ６０ｘの−Ｙ側に、それぞれ追加的に配置しても良い。また、基板テーブル４０にＸ軸方向の推力を付与するＸボイスコイルモータ５０ｘを基板テーブル４０の−Ｘ側に一対、基板テーブル４０にＹ軸方向の推力を付与するＹボイスコイルモータ５０ｙを基板テーブル４０の−Ｙ側に一対、それぞれ追加的に配置しても良い。この場合、基板ステージ装置１２０の熱的なバランスをさらに向上させることができる。

また、上記第１の実施形態では、図７（Ａ）に示されるように、Ｘバーミラー６４ｘの一面と他面との、ほぼ同じ高さ位置にＸレーザ干渉計５８ｘからの測長ビーム、及びＸ変位計７０ｘからの測長ビームが照射されたが、反射面の位置は、これに限られない。例えば、図７（Ｂ）に示されるように、Ｘバーミラー１６４ｘの−Ｘ側の面に、＋Ｘ側の面に反射面を有する別の平面ミラー６５ａを固定し、Ｘ変位計７０ｘからの測長ビームがＸバーミラー１６４ｘに形成された貫通孔６５ｂを介して平面ミラー６５ａに照射されるようにしても良い。この場合、Ｘレーザ干渉計５８ｘからの測長ビームを反射するＸバーミラー１６４ｘの反射面のＸ位置と、Ｘ変位計７０ｘからの測長ビームを反射する平面ミラー６５ａの反射面のＸ位置とが同じとなるので、基板ホルダ４２（図４参照）の位置を求める際に、Ｘバーミラー１６４ｘのＸ軸方向の寸法（厚み）を考慮する必要がなく、仮にＸバーミラー１６４ｘが、例えば熱により変形しても計測精度に影響がない。また、図７（Ｃ）に示されるように、Ｘバーミラー６４ｘの上面に＋Ｘ側の面に反射面を有する別の平面ミラー６５ｃを固定し、Ｘ変位計７０ｘからの測長ビームが平面ミラー６５ｃに照射されるようにしても良い。この場合も、Ｘバーミラー６４ｘが、例えば熱により変化しても計測精度に影響がない。なお、平面ミラー６５ａ，６５ｃは、少なくとも一対のＸ変位計７０ｘからの測長ビームが照射される位置に配置されていれば良く、Ｘバーミラー１６４ｘのようにバーミラー（換言すると長尺鏡）でなくてもよい。上記図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示される変形例は、Ｙバーミラー６４ｙ（図１参照）に適用することができる。

また、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙにおいて、ベース部材６２、及びミラー支持部材６３（Ｘバーミラー６４ｘ、Ｙバーミラー６４ｙを除く部分）は、中実に形成されても中空に形成されても良い。中空とする場合には、内部に補剛用のリブなどを配置すると良い。また、図８に示される基板ステージ装置２２０ように、Ｘミラーステージ２６０ｘ、Ｙミラーステージ２６０ｙを、熱の影響による伸縮の少ない材料（例えばＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics））により形成された棒状の部材を複数組み合わせたトラス構造としても良い。なお、図面の錯綜を避ける観点から、図８では、重量キャンセル装置３６、及び微動ステージ駆動系を構成する複数のボイスコイルモータの図示が省略されている。

《第２の実施形態》
次に第２の実施形態及びその変形例に係る液晶露光装置について、図９〜図１３を用いて説明する。第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板ステージ装置８０の一部の構成が異なる点を除き、上記第１の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第１の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

上記第１の実施形態において、Ｙミラーステージ６０ｙ、及びＸミラーステージ６０ｘそれぞれは、重量キャンセル装置３６とともに定盤２２上に載置されたのに対し（それぞれ図２及び図３参照）、本第２の実施形態では、図９及び図１０に示されるように、重量キャンセル装置３６（図９では不図示）とＸミラーステージ６０ｘとが第１ステップ定盤９６上に載置され、Ｙミラーステージ６０ｙが第２ステップ定盤９８上に載置される点が異なる。また、上記第１の実施形態では、Ｘ粗動ステージ３２上にＹ粗動ステージ３４が載置されたのに対し（それぞれ図２参照）、本第２の実施形態では、図９に示されるように、Ｙ粗動ステージ９２上にＸ粗動ステージ９４が載置される点が異なる。

図９に示されるように、基板ステージ装置８０は、一対のベースフレーム８２、基板ステージ９０、第１ステップ定盤９６、第２ステップ定盤９８、Ｙミラーステージ６０ｙ、及びＸミラーステージ６０ｘを備えている。ベースフレーム８２は、上記第１の実施形態のベースフレーム２４（図２参照）をθｚ方向に、ほぼ９０°回転させたような構成の部材であり、Ｙ軸方向に延びている点、及び長手方向の寸法が幾分短い点を除き、ベースフレーム２４と同様の構成及び機能を有している。基板ステージ９０は、Ｙ粗動ステージ９２、Ｘ粗動ステージ９４、重量キャンセル装置３６（図９では不図示。図１０参照）、微動ステージ３８を有している。

Ｙ粗動ステージ９２は、上記第１の実施形態に係るＸ粗動ステージ３２（図２参照）をθｚ方向に、ほぼ９０°回転させたような構成の部材であり、一対のベースフレーム８２上に架設された一対のＸビーム９３ａを有し、一対のベースフレーム８２上をＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。Ｘ粗動ステージ９４は、上記第１の実施形態に係るＹ粗動ステージ３４（図２参照）とほぼ同じ構成の部材であり、Ｙ粗動ステージ９２上に載置され、該Ｙ粗動ステージ９２上でＸ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。Ｙ粗動ステージ９２、Ｘ粗動ステージ９４の駆動系、及び計測系については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。重量キャンセル装置３６（図１０参照）、及び微動ステージ３８（駆動系も含む）の構成も、上記第１の実施形態と実質的に同じであるので、説明を省略する。

第１ステップ定盤９６は、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り、一対のＸビーム９３ａ間に配置されている。第１ステップ定盤９６のＸ軸方向（長手方向）の寸法は、上記第１の実施形態における定盤２２（図２参照）のＸ軸方向の寸法と同程度に設定されている。これに対し、第１ステップ定盤９６のＹ軸方向（幅方向）の寸法は、定盤２２よりも短く、重量キャンセル装置３６（図９では不図示。図１０参照）のフットプリントと同程度に設定されている。第１ステップ定盤９６は、図１０に示されるように、下架台部１８ａの上面に固定されたＹリニアガイド８１ａと、第１ステップ定盤９６の下面に固定された複数（紙面奥行き方向に重なっている）のＹスライド部材８１ｂとにより構成される複数のＹリニアガイド装置８１を介してＹ軸方向に直進案内されている。

図９に戻り、第１ステップ定盤９６は、一対のＸビーム９３ａに対して複数のフレクシャ９７を介して機械的に接続されており、Ｙ粗動ステージ９２と一体的にＹ軸方向に移動する。駆動系、計測系を含み、Ｘミラーステージ６０ｘの構成は、上記第１の実施形態と実質的に同じであるので、説明を省略する。重量キャンセル装置３６（図１０参照）、及びＸミラーステージ６０ｘは、Ｘ粗動ステージ９４がＸ軸方向にのみ移動する場合、静止状態の第１ステップ定盤９６上をＸ軸方向に移動し、Ｘ粗動ステージ９４がＹ軸方向に移動する場合（Ｘ軸方向への移動を伴う場合も含む）、第１ステップ定盤９６と共にＹ軸方向に移動する。従って、微動ステージ３８の位置に関わらず、Ｘミラーステージ６０ｘが第１ステップ定盤９６から脱落しない。

図９に戻り、第２ステップ定盤９８は、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り、−Ｙ側のＸビーム９３ａの−Ｙ側に配置されている。第２ステップ定盤９８上には、Ｙミラーステージ６０ｙが載置されている。駆動系、計測系を含み、Ｙミラーステージ６０ｙの構成は、上記第１の実施形態と実質的に同じであるので、説明を省略する。第２ステップ定盤９８のＸ軸方向（長手方向）の寸法は、第１ステップ定盤９６よりも短く設定されており、第１ステップ定盤９６の−Ｘ側の端部近傍が、第２ステップ定盤９８の−Ｘ側の端部よりも−Ｘ側に延びて（突き出して）いる。これは、第１ステップ定盤９６が、重量キャンセル装置３６（図１０参照）、及びＸミラーステージ６０ｘをガイドする必要があるのに対し、第２ステップ定盤９８は、Ｙミラーステージ６０ｙのみをガイドすれば良いからである。なお、第１ステップ定盤９６において、上記突き出した部分（Ｘミラーステージ６０ｘのみをガイドする部分）は、その他の部分（重量キャンセル装置３６をガイドする必要がある部分）よりもＺ軸方向の剛性が低くても良い。

第２ステップ定盤９８は、第１ステップ定盤９６に対して複数のフレクシャ９９を介して機械的に接続されており、第１ステップ定盤９６と一体的にＹ軸方向に移動する。従って、微動ステージ３８の位置に関わらず、Ｙミラーステージ６０ｙが第２ステップ定盤９８から脱落しない。なお、第２ステップ定盤９８は、Ｙ粗動ステージ９２に接続されても良い。また、第１ステップ定盤９６、第２ステップ定盤９８それぞれをＹ粗動ステージ９２から分離して配置し、独立した駆動系（例えばリニアモータ）によりＹ位置制御しても良い。以上説明した第２の実施形態でも、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記第２の実施形態の基板ステージ装置８０の構成は、適宜変更が可能であり、例えば、図１１（Ａ）〜図１３に示されるような変更が可能である。なお、図１１（Ａ）〜図１２では、重量キャンセル装置３６、微動ステージ３８（それぞれ図１０参照）の図示が省略されている。図１１（Ａ）に示される変形例では、Ｘミラーステージ３６０ｘ、Ｙミラーステージ３６０ｙそれぞれのベース部３６２がＹＺ断面逆Ｕ字状に形成されている。Ｘミラーステージ３６０ｘのベース部３６２の一対の対向面間には、第１ステップ定盤９６が挿入され、Ｙミラーステージ３６０ｙのベース部３６２の一対の対向面間には、第２ステップ定盤９８が挿入されている。ベース部３６２それぞれの一対の対向面、及び天井面には、不図示のエアベアリングが配置されており、該エアベアリングから第１ステップ定盤９６、第２ステップ定盤９８の上面、及び両側面に加圧気体が噴出され、該加圧気体の静圧により、Ｘミラーステージ３６０ｘが第１ステップ定盤９６上に、Ｙミラーステージ３６０ｙが第２ステップ定盤９８上に、それぞれ非接触で載置されている。Ｘミラーステージ３６０ｘは、ベース部３６２の作用により、第１ステップ定盤９６に対するＹ軸方向の相対移動が制限され、Ｙミラーステージ３６０ｙは、ベース部３６２の作用により、第２ステップ定盤９８に対するＹ軸方向の相対移動が制限される。従って、第１ステップ定盤９６、第２ステップ定盤９８それぞれをＹ軸方向に移動させることにより、Ｘミラーステージ３６０ｘ、Ｙミラーステージ３６０ｙそれぞれをＹ軸方向に移動させることができ、Ｘミラーステージ３６０ｘ、Ｙミラーステージ３６０ｙをＹ軸方向に駆動するためのアクチュエータ（上記第１及び第２の実施形態のＹボイスコイルモータ６６ｙ（図５（Ａ）参照）に相当）が不要となる。

また、図１１（Ｂ）に示される変形例のように、第２ステップ定盤４９８のＺ軸方向寸法（高さ）を図１１（Ａ）に示される変形例に比べて大きく（高く）しても良い。この場合、Ｙミラーステージ４６０ｙのミラー支持部材４６３のＺ軸方向寸法が短くなり、Ｙミラーステージ４６０ｙの重心ＧｍｙのＺ位置が低くなる（重心Ｇｍｙがベース部４６２内となる）。従って、第２ステップ定盤４９８を用いてＹミラーステージ４６０ｙをＹ軸方向に移動させる際に、Ｙミラーステージ４６０ｙに作用するピッチングモーメントを低減できる（なお、Ｘミラーステージ３６０ｘがθｘ方向に微少角度回転しても、Ｘミラーステージ３６０ｘのＸ位置の計測精度には影響がない）。

また、図１２及び図１３に示される変形例のように、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙそれぞれを、Ｘ粗動ステージ９４（便宜上、上記第２の実施形態と同じ符号を用いる）に対して複数のフレクシャ８４を介して機械的に、且つＸＹ平面に交差する方向に関して振動的に分離された状態で接続しても良い。フレクシャ８４としては、Ｙ粗動ステージ３４と重量キャンセル装置３６とを接続するフレクシャ４９（それぞれ図５（Ａ）参照）と同様の構成のものを用いると良い。複数のフレクシャ８４は、そのＺ位置がＸミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙの重心高さＧｍｘ、Ｇｍｙ（それぞれ図１参照）のＺ位置とほぼ一致するように支柱８５を介してＸ粗動ステージ９４に一端が取り付けられている。なお、図１３では不図示であるが、Ｙミラーステージ６０ｙをＹ軸方向に牽引するためのフレクシャ、及びＸミラーステージ６０ｘをＸ軸方向に牽引するためのフレクシャが、Ｘバーミラー６４ｘ、Ｙバーミラー６４ｙの紙面奥側に配置されている。この場合、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙそれぞれが、フレクシャ８４を介してＸ粗動ステージ９４に牽引されるので、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙそれぞれを駆動するためのアクチュエータ（上記第１及び第２の実施形態のＹボイスコイルモータ６６ｘ、６６ｙ（図５（Ａ）参照）に相当）が不要となる。従って、構造が簡単になり、コストダウンが可能となる。また、発熱源であるボイスコイルモータが不要となるので、Ｘバーミラー６４ｘ、Ｙバーミラー６４ｙの熱変形も抑制することができる。

また、上記第２の実施形態の変形例としては、不図示であるが、一対のＸビーム９３ａを図９よりも離間して配置し、該一対のＸビーム９３ａ間に、第１ステップ定盤９６、及び第２ステップ定盤９８（あるいは、Ｘミラーステージ６０ｘ、及びＹミラーステージ６０ｙの両方が載置されるひとつのステップ定盤）を配置しても良い。

《第３の実施形態》
次に第３の実施形態に係る液晶露光装置について、図１４を用いて説明する。第３の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、微動ステージ３８の位置計測系の一部の構成が異なる点を除き、上記第１あるいは第２の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第１あるいは第２の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１あるいは第２の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

上述したように、上記第１の実施形態において、微動ステージ３８とＸミラーステージ６０ｘに関して、Ｘ軸方向の相対位置情報は、Ｘ変位計７０ｘにより求められ、Ｙ軸方向の相対位置情報は、変位センサ６８ａによりＹ粗動ステージ３４を介して間接的に求められた（それぞれ図１参照。ただし、Ｙ粗動ステージ３４とＸミラーステージ６０ｘとのＹ軸方向の相対位置情報を求めるための変位センサ６８ａは、不図示）。これに対し、本第３の実施形態では、図１４に示されるように、Ｘミラーステージ６０ｘが有する反射型のＹスケール７２と、基板ホルダ４２に固定されたＹＸ２次元エンコーダヘッド７４とを含むＸＹ２次元エンコーダシステムにより、基板ホルダ４２とＸミラーステージ６０ｘとのＸ軸方向、及びＹ軸方向の相対位置情報が直接的に求められる。また、不図示であるが、Ｙミラーステージ６０ｙが有する反射型のＸスケールと、基板ホルダ４２に固定されたＸＹ２次元エンコーダヘッドとを含むＸＹ２次元エンコーダシステムにより、基板ホルダ４２とＹミラーステージ６０ｙとのＸ軸方向、及びＹ軸方向の相対位置情報が求められる。

Ｙスケール７２は、Ｘバーミラー６４ｘの＋Ｘ側の面に固定されている。Ｙスケール７２の表面（＋Ｘ側面）は、反射面とされ、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子が形成されている。ＹＸ２次元エンコーダヘッド７４は、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示されるようなエンコーダヘッドと同様に構成されており、Ｙスケール７２とＹＸ２次元エンコーダヘッド７４とによりＸＹ２次元エンコーダシステムが構成されている。ここで、２次元エンコーダヘッド７４に代えて、１次元エンコーダヘッドを２つ組み合わせたものをＸＹ２次元計測用のエンコーダヘッドとして用いても良い。また、不図示であるが、Ｙミラーステージ６０ｙが有するＸスケールには、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子が形成されている。なお、図面の錯綜を避ける観点から、図１４では、重量キャンセル装置３６、及び微動ステージ駆動系を構成する複数のボイスコイルモータの図示が省略されている。

本第３の実施形態によれば、上記ＸＹ２次元エンコーダシステムによって、直接的に基板ホルダ４２とＸミラーステージ６０ｘ、及びＹミラーステージ６０ｙそれぞれに対するＸＹ平面内の相対位置情報が求められるので、上記第１の実施形態のような変位センサ６８ａ（図１参照）が不要となり、装置構成が簡単になる。

なお、上記第３の実施形態において、微動ステージ３８のＺ・チルト方向の位置情報は、上記第１及び第２の実施形態と同様に複数のＺセンサ５２（図１４では不図示。図１０参照）により求められるのに対し、図１５に示される変形例のように、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙ（図１５では不図示。図１４参照）が有する２次元スケール７２ａを用いて、基板ホルダ４２に固定された、少なくとも３つの２次元エンコーダヘッド７４ａ（図１５では、ひとつのみ図示）により求められても良い。

図１５に示される変形例において、Ｘミラーステージ６０ｘが有するＸバーミラー６４ｘの＋Ｘ側の面には、Ｙ軸及びＺ軸方向を周期方向とする２次元回折格子（Ｙ／Ｚ２次元スケール）が形成された反射型の２次元スケール７２ａが取り付けられている。また、不図示であるが、Ｙミラーステージ６０ｙが有するＹバーミラー６４ｙ（それぞれ図１４参照）の＋Ｙ側の面に取り付けられた反射型の２次元スケールには、Ｘ軸及びＺ軸方向を周期方向とする２次元回折格子（Ｘ／Ｚ２次元スケール）が形成されている。上記２次元スケール７２に対向して、基板ホルダ４２の−Ｘ側の端部には、３次元エンコーダヘッド７４ａがＹ軸方向に離間して一対（図１５では一方は不図示）固定されている。また、不図示であるが、同様に基板ホルダ４２の−Ｙ側の端部には、上記Ｘ／Ｚ２次元スケールに対向して３次元エンコーダヘッドがＸ軸方向に離間して一対固定されている。

そして、複数のＺボイスコイルモータ５０ｚにより微動ステージ３８がＺ・チルト方向に駆動されると、不図示の主制御装置は、複数（少なくとも３つ）の３次元エンコーダヘッド７４ａの出力に基づいて、Ｘミラーステージ６０ｘ、及びＹミラーステージ６０ｙに対する基板ホルダ４２のＺ・チルト方向の変位量を求める。また、主制御装置は、基板ホルダ４２の−Ｘ側の端部に固定された、例えば２つの３次元エンコーダヘッド７４ａの出力に基づいて、Ｘミラーステージ６０ｘに対する基板ホルダ４２のＸ軸及びＹ軸方向の相対変位量を求める。同様に、主制御装置は、基板ホルダ４２の−Ｙ側の端部に固定された、例えば２つの３次元エンコーダヘッドの出力に基づいて、Ｙミラーステージ６０ｙ（図１５では不図示。図１４参照）に対する基板ホルダ４２のＸ軸及びＹ軸方向の相対変位量を求める。このように、Ｘミラーステージ６０ｘ、及びＹミラーステージ６０ｙを用いて微動ステージ３８のＺ・チルト位置情報が求められるので、上記第２の実施形態のような複数のＺセンサ５２（図１０参照）が不要となり、微動ステージ３８が軽量化する。なお、３次元エンコーダヘッド７４ａに代えて、１次元エンコーダヘッドを３つ組み合わせたものを３次元計測用のエンコーダヘッドとして用いても良い。基板ホルダ４２の−Ｙ側の端部に固定される３次元エンコーダヘッドについても同様に、１次元エンコーダヘッドを３つ組み合わせたもの用いることができる。

なお、以上説明した第１〜第３の実施形態で説明した構成は、適宜変更可能である。例えば、上記第１〜第３の実施形態では、互いに直交する２軸方向に関する微動ステージ３８の位置情報を求めるために、Ｘ位置情報計測用のＸミラーステージ６０ｘとＹ位置情報計測用Ｙミラーステージ６０ｙとが配置されたが、これに限られず、例えば微動ステージ３８のＸ位置情報は、上記第１〜第３の実施形態のようにＸミラーステージ６０ｘを用いて求め、微動ステージ３８のＹ位置情報は、従来の光干渉計システムと同様に、微動ステージ３８に固定されたバーミラーを用いて求めても良い（Ｙ位置情報をＹミラーステージ６０ｙを用いて求め、Ｘ位置情報を微動ステージ３８に固定されたバーミラーを用いて求めても良い）。

また、Ｘミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙをＸ軸方向に駆動するためのＸボイスコイルモータ６６ｘと、Ｙ軸方向駆動するためのＹボイスコイルモータ６６ｙとが、個別に配置されていたが、これに限られず、例えばＸＹ２自由度モータによりＸミラーステージ６０ｘ、Ｙミラーステージ６０ｙをＸＹ平面に沿って駆動しても良い。

また、レーザ干渉計システムによる位置情報の計測対象物は、基板Ｐを保持する微動ステージ３８であったが、これに限られず、例えばマスクステージ１４、Ｘ粗動ステージ３２、Ｙ粗動ステージ３４など、その他の移動体であっても良い。

また、Ｘ変位計７０ｘがＸミラーステージ６０ｘに、Ｙ変位計７０ｙがＹミラーステージ６０ｙにそれぞれ設けられ、該Ｘ変位計７０ｘ、Ｙ変位計７０ｙに対応する反射面が基板ホルダ４２に設けられても良い。

また、上記第１の実施形態におけるＸ粗動ステージ３２、第２及び第３の実施形態におけるＹ粗動ステージ９２は、一対のビーム状部材を有していたが、これに限られず、Ｘ軸方向に延びる長穴が形成された板状の部材であっても良い。また、重量キャンセル装置３６は、微動ステージ３８に対してＸＹ平面に平行な方向に相対移動可能に配置されたが、これに限られず、微動ステージ３８と一体化されていても良い。この場合、重量キャンセル装置３６を牽引するためのフレクシャ４９が不要となる。また、基板ホルダ４２には、基板搬送用の部材（基板トレイなどと称される）を収容するための溝、基板Ｐを基板ホルダ４２から離間されるためのリフトピンなどが設けられても良い。また、微動ステージ３８は、基板テーブル４０を有していなくても良い。

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、投影光学系１６が複数本の光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系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、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、投影光学系１６としては、拡大系、又は縮小系であっても良い。

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、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル製造用の露光装置、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適用できる。

また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、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。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が５００ｍｍ以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。

液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の移動体装置は、移動体を所定の２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生産に適している。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、２０…基板ステージ装置、３０…基板ステージ、３８…微動ステージ、４２…基板ホルダ、５８ｘ…Ｘレーザ干渉計、５８ｙ…Ｙレーザ干渉計、６０ｘ…Ｘミラーステージ、６０ｙ…Ｙミラーステージ、７０ｘ…Ｘ変位計、７０ｙ…Ｙ変位計、Ｐ…基板。

Claims (14)

1. 物体を保持し、所定方向に沿って移動可能な第１移動体と、
   前記所定方向に関して前記第１移動体と離間して設けられた第２移動体と、
   前記所定方向に関して位置が異なる領域により、前記第１移動体と前記第２移動体とをそれぞれ支持する支持面を有する支持装置と、
   前記第２移動体に設けられた反射面に計測ビームを照射し前記第２移動体の前記所定方向の位置情報を求めるレーザ干渉計システムと、前記第２移動体に対する前記第１移動体の前記所定方向に関する変位量情報を求める変位量センサと、を有する計測系と、
   前記位置情報と前記変位量情報とに基づいて、前記第１移動体および前記第２移動体を前記支持面上で前記所定方向へ相対移動させる駆動系と、を備え、
   前記変位量センサは、前記第１移動体に設けられた変位計を有し、前記変位計から前記第２移動体に設けられた計測面へ射出された測長ビームを用いて前記変位量情報を求める移動体装置。
2. 前記計測面と前記反射面とは、前記所定方向に関する位置が一致している請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記変位量センサは、前記所定方向である第１方向に交差する第２方向に沿って複数設けられ、
   前記計測系は、前記第２方向に沿って互いに離間した少なくとも２点における前記変位量情報に基づいて、前記第１移動体の前記第１及び第２方向に交差する第３方向を回転軸とする回転量情報を求める請求項１又は２に記載の移動体装置。
4. 前記駆動系は、前記第１移動体を前記所定方向へ移動させる第１駆動部と、前記第１駆動部に固定子が設けられ且つ前記第２移動体に可動子が設けられ前記第２移動体に対して前記第１移動体を相対移動させる第２駆動部と、を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体装置。
5. 前記第２移動体は、前記所定方向である第１報告に交差する第２方向に関して熱的に対称な構造である請求項１又は２に記載の移動体装置。
6. 前記干渉計システム及び前記変位量センサの分解能がほぼ同じである請求項１又は２に記載の移動体装置。
7. 前記変位量センサの分解能が前記干渉計システムの分解能よりも高い請求項１又は２に記載の移動体装置。
8. 前記第１移動体は、前記物体を保持する物体保持部と、前記物体保持部を非接触支持する支持部と、を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動体装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の移動体装置と、
   前記所定方向へ移動中の前記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。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    前記所定方向と交差する交差方向へ移動中の前記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。
11. 前記物体は、フラットパネルディスプレイに用いられる基板である請求項９又は１０に記載の露光装置。
12. 前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である請求項１１に記載の露光装置。
13. 請求項１１又は１２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。
14. 請求項９又は１０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。
    

Images