JP2003076029A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP2003076029A JP2001270544A JP2001270544A JP2003076029A JP 2003076029 A JP2003076029 A JP 2003076029A JP 2001270544 A JP2001270544 A JP 2001270544A JP 2001270544 A JP2001270544 A JP 2001270544A JP 2003076029 A JP2003076029 A JP 2003076029A
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順一 森
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昌之 新井
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動ベースの移動中においてガイドにうねり
などが生じても、パターン形成用のマスクと露光対象基
板とのギャップや重ね合わせにズレが生じないようにす
る。 【解決手段】 パターン形成用のマスクMと露光対象基
板Pとを露光光Lに対して走査することによって露光処
理を行う露光装置において、マスクを複数の支柱を介し
て保持するマスクホルダ1と、露光対象基板を保持し、
該露光対象基板と該マスクとの間に所定のギャップを形
成すると共に該露光対象基板と該マスクとの位置合わせ
を行うアライメントステージ2とを搭載する移動ベース
3と、前記マスクと前記露光対象基板とを露光光に対し
て走査するように前記移動ベースを案内する一対のガイ
ド6a,6bとを備える。前記一対のガイドには当該一
対のガイドの長手方向の異なる3箇所で前記移動ベース
が支持部材7a〜7cによって移動自在に支持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、液晶ディスプレ
イやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプ
レイの製造工程において露光対象基板であるガラス基板
やカラーフィルタ等の面上にパターンを形成する露光装
置に係り、特に、フォトマスクと露光対象基板とを露光
光に対して走査することによって当該露光対象基板の面
上にパターンを形成するスキャンタイプの露光装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイ(LCD:Liqud Crys
tal Display )は、CRT(CathodeRay Tube)に比べ
て薄型化、軽量化が可能であるため、CTV(Color Te
levision)やOA機器等のディスプレイ装置として採用
され、画面サイズも10型以上の大型化が図られ、より
一層の高精細化及びカラー化が押し進められている。
【0003】液晶ディスプレイは、フォトリソグラフィ
技術によりガラス基板の表面に微細なパターンを描画し
て作られる。露光装置は、フォトマスクの微細パターン
をガラス基板上に投影・転写するものである。露光装置
としては、マスクパターンをレンズまたはミラーを用い
てガラス基板上に投影するプロジェクション方式と、フ
ォトマスクとガラス基板との間に微小なギャップを設け
てマスクパターンをガラス基板上に転写するプロキシミ
ティ方式とがある。プロキシミティ方式の露光装置は、
プロジェクション方式に比べてパターン解像性能が劣る
ものの、照射光学系が非常にシンプルであり、スループ
ットが高く、装置コストから見たコストパフォーマンス
も優れており、生産性の高い量産用装置に適したもので
ある。
【0004】プロキシミティ方式の露光装置では、フォ
トマスクとガラス基板との間隔を所定の微小ギャップ
(セパレーションギャップ)に設定するようにガラス基
板の位置決め制御いわゆるプロキシミティギャップ制御
が行われる。プロキシミティギャップ制御では、ギャッ
プが高精度に設定されない場合、露光ぼけなどが生じる
ので、ギャップの高精度化がマスクパターン転写時の微
細条件を決定する重要な要因となる。また、プロキシミ
ティ方式の露光装置では、フォトマスクとガラス基板と
を高精度に重ね合わせるアライメント制御が行われる。
通常、ガラス基板面上にマスクパターンを転写する露光
工程では、フォトマスクを複数枚用いてガラス基板に所
定のマスクパターンを順次転写するため、アライメント
制御によるフォトマスクとガラス基板との重ね合わせ精
度が露光性能の重要な位置を占めることになる。
【0005】近年、液晶ディスプレイのサイズがますま
す大版化する傾向にある。液晶ディスプレイのサイズが
大版化するに伴い、ガラス基板のサイズが大版化し、こ
れに伴いフォトマスクのサイズも大版化される。そこ
で、大版のフォトマスクを用いて大版のガラス基板にマ
スクパターンを転写する露光装置として、フォトマスク
とガラス基板とをプロキシミティギャップ制御及びアラ
イメント制御を完了した状態に保持し、該フォトマスク
とガラス基板とを露光光に対して走査することによっ
て、マスクパターンをガラス基板面上に露光するスキャ
ンタイプの露光装置が採用されるようになってきた。
【0006】図3に、従来のスキャンタイプの露光装置
の一例を示す。図3(a)において、フォトマスクM
は、移動ベース21上に複数の支柱(図示例では、4つ
の支柱)22a〜22dを介して配置されたマスクホル
ダ23によってほぼ水平に吸着保持される。各支柱22
a〜22dは、移動ベース21の上面に平行に立設さ
れ、マスクホルダ23の四隅を支持する。一方、ガラス
基板Pは、移動ベース21上に設けられたアライメント
ステージ24の露光チャック24a上にほぼ水平に吸着
保持される。アライメントステージ24は、ガラス基板
Pを吸着保持する露光チャック24aと、プロキシミテ
ィギャップ制御用のZ軸テーブル24bと、アライメン
ト用のXYθテーブル24cなどを含んで構成される。
移動ベース21は、図3(a)〜(c)に示されるよう
に、床Fに設置された装置基台25上の一対の平行なガ
イドレール26a及び26bのそれぞれに複数の支持ブ
ロック(図示例では、各ガイドレール26a,26bに
対して3つの支持ブロック)27a〜27c,27d〜
27fを介して移動自在に載置されている。
【0007】上記のスキャン露光装置では、図3(a)
に示されるように、移動ベース21を露光光Lの照射位
置から退避させ、その退避位置でアライメントステージ
24によってフォトマスクMとガラス基板Pとのプロキ
シミティギャップ制御やアライメント制御などが行われ
る。すなわち、Z軸テーブル24bによって露光チャッ
ク24aを上昇させることにより、ガラス基板Pとフォ
トマスクMとの間に所定のプロキシミティギャップを設
定する。また、XYθテーブル24cによって露光チャ
ック24aをXYθ方向にそれぞれ位置決めすることに
より、ガラス基板PとフォトマスクMとを高精度に重ね
合わせる。そして、プロキシミティギャップ制御やアラ
イメント制御などが完了した後に、移動ベース21を所
定の駆動機構(図示せず)によって露光光Lの照射位置
に向けて移動(矢印Q方向へ移動)し、フォトマスクM
とガラス基板Pとを光源(図示せず)から照射される露
光光Lに対して移動することによって、該露光光Lの照
射位置でフォトマスクMのマスクパターンをガラス基板
面上に転写する。ガラス基板Pへのマスクパターンの転
写が完了すると、光源による露光光Lの照射を停止し、
移動ベース21を駆動機構によってマスクパターンの転
写完了位置から矢印R方向へ移動して退避位置まで戻
す。又、移動ベース21をR方向へ移動する際にも露光
光Lを照射すれば2倍の露光量を得ることができるの
で、スループットの向上を図れる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記のスキャンタイプ
の露光装置においては、マスクホルダ23やアライメン
トステージ24の他に、大版のフォトマスクM及びガラ
ス基板Pなどが移動ベース21に搭載されることから、
該移動ベース21の重量は数トンにも及ぶ。このため、
移動ベース21が露光光Lの照射位置に向けて移動する
移動中に、床Fの沈み込みなどに起因して、装置基台2
5の各ガイドレール26a,26bに、例えば、図2
(a)において一点鎖線で示されるようなうねり(或い
は、撓み)26a’26b’が生ずる。このうねり26
a’26b’は、移動ベース21の移動方向において、
移動ベース21のほぼ中央に配置された2つの支持ブロ
ック27b及び27e部分で最大となり、該移動ベース
21の両端部に配置された4つの支持ブロック27a,
27c及び27d,27f部分に近くなるに従って徐々
に小さくなる。このように、各ガイドレール26a,2
6bにうねり26a’26b’が生じると、支持ブロッ
ク27a〜27c,27d〜27fは、移動ベース21
の移動中に、各ガイドレール26a,26bのうねり量
に応じた量だけ変位する。これによって、移動ベース2
1は、それぞれの支持ブロック27a〜27c,27d
〜27fを通じて各ガイドレール26a,26bのうね
り量を受けることになるから、支柱22a〜22d側の
面状態(平坦度)が各支持ブロック27a〜27c,2
7d〜27fの変位量に応じて変化することとなる。そ
の結果、各支柱22a〜22dが変位して、当該各支柱
22a〜22dによるマスクホルダ23の支持バランス
が崩れ、フォトマスクMとガラス基板Pとのギャップや
重ね合わせにズレが生じるという問題があった。
【0009】そこで、上述の問題を解消するため、マス
クホルダの上方にセンサを配置し、該センサによって移
動ベースの移動中におけるフォトマスクとガラス基板と
のギャップやアライメントのズレ量を検出し、その検出
結果に基づきZ軸テーブルやXYθテーブルを制御しな
がら露光処理を行うことが考えられる。この場合、マス
クホルダの上方に配置したセンサが露光光の影になって
露光処理の障害となるという問題が生ずる。また、一対
のガイドレールのうねりなどを防止するため、装置基台
の剛性を高めることによって、各支持ブロックに対する
ガイドレールの面精度をアップすることが考えられる
が、この場合、装置自体の重量が更に増大するという問
題が生ずる。
【0010】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
で、移動ベースの移動中においてガイドにうねりなどが
生じても、パターン形成用のマスクと露光対象基板との
ギャップや重ね合わせにズレが生じないようにした露光
装置を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る露光装置
は、パターン形成用のマスクと露光対象基板とを露光光
に対して走査することによって露光処理を行う露光装置
において、マスクを複数の支柱を介して保持するマスク
ホルダと、露光対象基板を保持し、該露光対象基板と該
マスクとの間に所定のギャップを形成すると共に該露光
対象基板と該マスクとの位置合わせを行うアライメント
ステージとを搭載する移動ベースと、前記マスクと前記
露光対象基板とを露光光に対して走査するように前記移
動ベースを案内する一対のガイドと、前記一対のガイド
に前記移動ベースを当該一対のガイドの長手方向の異な
る3箇所で移動自在に支持する支持部材とを具えたもの
である。これによれば、移動ベースが一対のガイドに当
該ガイドの長手方向の異なる3箇所で支持部材によって
移動自在に支持されるので、移動ベースの移動中に一対
のガイドにうねりが生じても、移動ベースは、1箇所の
支持部材と残りの2箇所の支持部材とのうねり量の差分
量だけ傾くことになることから、支柱側の面状態(平坦
度)が一対のガイドのうねりに応じて変化することがな
い。これによって、各支柱の変位が防止されるので、当
該各支柱によるマスクホルダの支持バランスが安定し、
マスクと露光対象基板とのギャップや重ね合わせにズレ
が生じるようなことがなくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置の一
実施の形態を添付図面に従って説明する。図1は、本実
施の形態に係る露光装置の概略構成を示し、(a)は露
光装置の概略構成図、(b)は(a)に示される露光装
置の移動ベース3と装置基台4上のガイドレール6a〜
6cとの配置態様を示す図、(c)は(a)に示される
露光装置の移動ベース3と装置基台4上のガイドレール
6a〜6cとの結合態様を示す図である。本実施の形態
に係る露光装置は、図1に示されるように、フォトマス
クMとガラス基板Pとを露光光Lに対して走査すること
によって露光処理を行うスキャンタイプの装置である。
図1において、露光装置は、マスクホルダ1と、アライ
メントステージ2と、該マスクホルダ1及びアライメン
トステージ2などを搭載する移動ベース3と、該移動ベ
ース3を移動自在に載置する装置基台4と、該装置基台
4に対して移動ベース3を移動させるための任意の駆動
機構(図示せず)と、露光光照射用の光源(図示せず)
などを含んで構成される。アライメントステージ2や駆
動機構などは、MPU、ROM、RAMなどを含むマイ
クロコンピュータから構成されてなる制御部(図示せ
ず)によって駆動制御される。マスクホルダ1は、露光
光導入用の空間部1aを中央に有する枠形形状に形成さ
れてなり、移動ベース3の上面に平行に立設された複数
の支柱(図示例では、4本)5a〜5dによって四隅が
支持されている。このマスクホルダ1は、空間部1aの
外周部分でフォトマスクMをほぼ水平に吸着保持する。
アライメントステージ2は、マスクホルダ1と対向する
位置で移動ベース3上に配置されている。このアライメ
ントステージ2は、ガラス基板Pを吸着保持する露光チ
ャック2aと、プロキシミティギャップ制御用のZ軸テ
ーブル2bと、アライメント制御用のXYθテーブル2
cなどを含んで構成される。露光チャック2aは、基板
搬入ユニット(図示せず)から搬入されるガラス基板P
をほぼ水平に吸着保持する。移動ベース3は、床Fに設
置固定された装置基台4上に平行に設けられた一対のガ
イドレール6a及び6bに面接触するように形成されて
なる3つの支持ブロック7a〜7cを介して移動自在に
支持されている。すなわち、移動ベース3は、図1
(b)に示されるように、その長手方向において、ほぼ
中央に設けられた1つの支持ブロック7aによって一方
のガイドレール6aに摺動自在に支持され、両端部近傍
に設けられた2つの支持ブロック7b及び7cによって
他方のガイドレール6bに摺動自在に支持されている。
【0013】本例に示される露光装置では、図1(a)
に示されるように、移動ベース3を露光光Lの照射位置
から退避させ、その退避位置でアライメントステージ2
によってフォトマスクMとガラス基板Pとのプリアライ
メント制御、プロキシミティギャップ制御及びアライメ
ント制御などが行われる。プリアライメント制御では、
例えば、エッジ検出センサ(図示せず)を用いてガラス
基板Pのエッジを非接触で検出し、その検出位置に基づ
き制御部によってガラス基板Pの搬入ずれを求め、その
搬入ずれに基づいて該制御部がXYθテーブル2cをX
Yθ方向に駆動することによって、該搬入ずれを補正す
る。また、プロキシミティギャップ制御では、例えば、
4つのギャップ検出センサ(図示せず)によりフォトマ
スクMとガラス基板Pとの間のギャップ量を検出し、そ
のギャップ量に応じて制御部がZ軸テーブル2bを駆動
して露光チャック2aを上昇させることにより、フォト
マスクMとガラス基板Pとの間に所定のプロキシミティ
ギャップを設定する。また、アライメント制御では、例
えば、フォトマスクM及びガラス基板Pの所定の位置に
設けられたアライメントマークをCCDなどを用いて検
出し、その検出結果からアライメントマークのずれ量を
求め、そのずれ量に基づき制御部がXYθテーブル2c
をXYθ方向に駆動することによって、該ずれ量を補正
してフォトマスクMとガラス基板Pとを高精度に重ね合
わせる。
【0014】上述のような、プリアライメント制御、プ
ロキシミティギャップ制御及びアライメント制御などが
完了した後に、移動ベース3は駆動機構によって露光光
Lの照射位置に向けて移動(矢印P方向へ移動)され
る。移動ベース3の移動中において、床Fの沈み込みな
どに起因して、装置基台4の一対のガイドレール6a及
び6bに、例えば、一点鎖線で示されるようなうねり
(或いは、撓み)すなわち移動ベース3のほぼ中央の支
持ブロック7a部分で最大となり、移動ベース3の両端
部の2つ支持ブロック7b,7c部分に近くなるに従っ
て徐々に小さくなるうねり(或いは、撓み)6a’,6
b’が生じた場合、各支持ブロック7a〜7cは、各ガ
イドレール6a,6bのうねり量に応じた量だけ変位す
る。このとき、3つの支持ブロック7a〜7cのうち、
1つの支持ブロック7aは移動ベース3をそのほぼ中央
で一方のガイドレール6aに摺動自在に支持し、残りの
2つの支持ブロック7b及び7cは移動ベース3をその
両端部で他方のガイドレール6bに摺動自在に支持する
ので、該移動ベース3をほぼ中央で支持する1つの支持
ブロック7aの変位量が最も大きくなるが、該移動ベー
ス3を両端部で支持する残りの2つの支持ブロック7b
及び7cの変位量は該1つの支持ブロック7aの変位量
よりも小さくなる。従って、移動ベース3は、移動中に
おいて、図1(c)に一点鎖線で示されるように、1つ
の支持ブロック7aの変位量と、残りの2つの支持ブロ
ック7b及び7cの変位量との差分量だけ、該1つの摺
動ブロック7a側に傾くことから、移動ベース3の上面
の面状態(平坦度)が各ガイドレール6a,6bのうね
り6a’,6b’に応じて変化することがない。これに
よって、各支柱5a〜5dの変位を防止できるので、当
該各支柱5a〜5dによるマスクホルダ1の支持バラン
スが安定し、フォトマスクMとガラス基板Pとのギャッ
プや重ね合わせにズレが生じるようなことがなくなる。
【0015】上記の移動ベース3は、図1(a)におい
て、一点鎖線で示される位置から更に露光光Lの照射位
置に向けて移動される。これにより、フォトマスクMと
ガラス基板Pとが露光光Lに対して走査され、該露光光
Lがその照射位置でマスクホルダ1の空間部1aからフ
ォトマスクMを照射することによって、当該フォトマス
クMのマスクパターンをガラス基板面上に転写する露光
処理が行われる。この際に、フォトマスクMとガラス基
板Pとのギャップや重ね合わせにズレが生じていないの
で、マスクパターンをガラス基板面上に高精度に転写す
ることができる。ガラス基板Pへのマスクパターンの転
写が完了すると、光源による露光光Lの照射を停止し、
移動ベース3を駆動機構によってマスクパターンの転写
完了位置から矢印R方向へ移動して退避位置まで戻す。
【0016】上述の実施例に示される露光装置では、装
置基台4上のガイドレール6a,6bに面接触する3つ
の摺動ブロック7a〜7cを用いて移動ベース3を移動
自在に支持したが、追って説明する鋼球を具備してなる
3つの支持ブロック8a〜8cを用いてガイドレール6
a,6bに移動ベース3を移動自在に支持するようにし
てもよい。図2に、鋼球を具備してなる3つの支持ブロ
ック8a〜8cを一例を示す。図2において、(a)
は、移動ベース3をそのほぼ中央でガイドレール6aに
支持する支持ブロック8aの概略構成図、(b)は、移
動ベース3をその一端でガイドレール6bに支持する支
持ブロック8bの概略構成図、(c)は、移動ベース3
をその他端でガイドレール6bに支持する支持ブロック
8cの概略構成図である。
【0017】図2(a)において、支持ブロック8a
は、移動ベース3の下面に固着された鋼球保持用の保持
部材8a1と、ガイドレール6aの上面に摺動自在に配
置された鋼球保持用の保持部材8a2と、該各保持部材
8a1,8a2間に介在された鋼球8a3などを有す
る。鋼球8a3は、ガイドレール6a側の保持部材8a
2に設けられたほぼ半球状の凹部8a1’と、移動ベー
ス3側の保持部材8a2の平坦面8a2’とで点接触状
態に保持される。図2(b)において、支持ブロック8
bは、移動ベース3の下面に固着された鋼球保持用の保
持部材8b1と、ガイドレール6bの上面に摺動自在に
配置された鋼球保持用の保持部材8b2と、該各保持部
材8b1,8b2間に介在された鋼球8b3などを有す
る。鋼球8b3は、ガイドレール6a側の保持部材8b
2に設けられたほぼ半球状の凹部8b1’と、移動ベー
ス3側の保持部材8b2の平坦面8b2’とで点接触状
態に保持される。図2(c)において、支持ブロック8
cは、移動ベース3の下面に固着された鋼球保持用の保
持部材8c1と、ガイドレール6bの上面に摺動自在に
配置された鋼球保持用の保持部材8c2と、該各保持部
材8c1,8c2間に介在された鋼球8c3などを有す
る。鋼球8c3は、ガイドレール6b側の保持部材8c
2に設けられたほぼ半球状の凹部8c2’と、移動ベー
ス3側の保持部材8c1に設けられたほぼV字形状の溝
8c1’とで点接触状態に保持される。V字形状の溝8
c1’は、ガイドレール6bの長手方向に延びている。
これによって、一対のガイドレール6a及び6bにうね
り6a’,6b’が生じた場合に、該各ガイドレール6
a,6bのうねり6a’,6b’に追従して鋼球8c3
をガイドレール6bの長手方向へ移動できるようしてい
る。勿論、各鋼球8c1〜8c3は、その中心が床Fか
ら同一高さとなるようにガイドレール6a,6b側の保
持部材8a2〜8c2に保持されている。なお、図2
(a)〜(c)に示される支持ブロック8a〜8cは、
移動ベース3において、上記の支持位置に限られるもの
でなく、任意の支持位置に適宜適用してよい。
【0018】このように、装置基台4上の一対のガイド
レール6a及び6bに移動ベース3を3つの支持ブロッ
ク8a〜8cの鋼球8a3〜8c3によって点接触で支
持するようにすれば、上述した支持ブロック7a〜7c
の場合に比べて各ガイドレール6a,6bに対する接触
面積を小さくすることができるので、各ガイドレール6
a,6bのうねり6a’,6b’による支持ブロック8
a〜8cの変位量を更に小さくすることができる。これ
によって、各ガイドレール6a,6bのうねり6a’,
6b’による移動ベース3の傾き量が更に小さくなり、
各支柱5a〜5dによるマスクホルダ1の支持バランス
がより安定する。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係る露
光装置によれば、移動ベースを一対のガイドに当該ガイ
ドの長手方向の異なる3箇所で支持部材によって移動自
在に支持するようにしたので、移動ベースの移動中にお
いてガイドにうねりなどが生じても、各支柱が変位する
ことがないので、当該各支柱によるマスクホルダの支持
バランスが安定し、よって、マスクと露光対象基板との
ギャップや重ね合わせにズレが生じるようなことを防止
できる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る露光装置の一実施例の概略構成
を示し、(a)は露光装置の概略構成図、(b)は
(a)に示される露光装置の移動ベースとガイドレール
との配置態様図、(c)は(a)に示される露光装置の
移動ベースとガイドレールとの結合態様図。
【図2】 ガイドレールと移動ベースとを点接触で支持
する支持ブロックの一例を示す概略構成図。
【図3】 従来の露光装置の概略構成を示し、(a)は
露光装置の概略構成図、(b)は(a)に示される露光
装置の移動ベースとガイドレールとの配置態様図、
(c)は(a)に示される露光装置の移動ベースとガイ
ドレールとの結合態様図。
【符号の説明】
1 マスクホルダ 2 アライメントステージ 3 移動ベース 4 装置基台 5a〜5d 支柱 6a,6b ガイドレール 7a〜7c 支持ブロック 8a〜8c 支持ブロック 8a3〜8c3 鋼球 L 露光光 M フォトマスク P ガラス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H097 AA03 AB09 BA10 LA12 5F046 BA02 CC01 CC02 CC05 CC17 DA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターン形成用のマスクと露光対象基板
    とを露光光に対して走査することによって露光処理を行
    う露光装置において、 マスクを複数の支柱を介して保持するマスクホルダと、
    露光対象基板を保持し、該露光対象基板と該マスクとの
    間に所定のギャップを形成すると共に該露光対象基板と
    該マスクとの位置合わせを行うアライメントステージと
    を搭載する移動ベースと、 前記マスクと前記露光対象基板とを露光光に対して走査
    するように前記移動ベースを案内する一対のガイドと、 前記一対のガイドに前記移動ベースを当該一対のガイド
    の長手方向の異なる3箇所で移動自在に支持する支持部
    材とを具えた露光装置。
  2. 【請求項2】 前記支持部材は、前記一対のガイドに前
    記移動ベースを面接触するブロックからなる請求項1に
    記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 前記支持部材は、前記一対のガイドに前
    記移動ベースを点接触する鋼球を具備する請求項1に記
    載の露光装置。
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