JP2008191404A

JP2008191404A - 基板搬送装置、ステージ装置、及びパターン形成装置

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Publication number: JP2008191404A
Application number: JP2007025880A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Aoki; 保夫青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】露光装置に対する基板の搬送を効率的に行う。
【解決手段】露光装置１０への基板の搬入、及び露光装置１０からの基板の搬出を行う際に、基板が載置されたトレイを露光空間と基板交換位置との間で、移動機構５０により移動する。これにより、基板ホルダＰＨと投影光学系ＰＬとの間の露光空間が上下方向に狭い場合であっても、露光装置１０に対する基板の受渡を広い空間で行うことが可能となり、基板ホルダに対する基板の搬送を効率的に行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板搬送装置、ステージ装置、及びパターン形成装置に係り、さらに詳しくは、基板ホルダに対して基板の受け渡しを行う基板搬送装置、基板を移動させるステージ装置、及び基板上にパターンを形成するパターン形成装置に関する。

例えば液晶ディスプレイ（総称としてフラットパネルディスプレイ）を製造する工程においては、各種の装置、例えば露光装置あるいは検査装置などの大型基板の処理装置が用いられている。これらの処理装置を用いた露光工程あるいは検査工程などで用いられる、大型基板（ガラス基板等）を処理装置にセットする（搬入する）作業と処理装置から取り外す（搬出する）作業とを自動的に行う、基板交換装置（基板交換システム）に関する発明は、種々提案されている。例えば、本出願人は、露光が行われる露光空間（投影光学系の下方の空間）外の非露光空間において、基板保持装置上で基板の交換が可能な露光装置を、先に提案している（特許文献１参照）。この特許文献１に記載の露光装置によると、非露光空間において基板保持装置上で基板の交換が可能であるとともに、投影光学系と基板ステージとの間の空間（ワーキングディスタンス）が狭くても、支障なく基板を投影光学系の下方の空間へ搬送することができる。この特許文献１に記載の露光装置では、非露光空間にある基板保持装置に対する基板の搬入及びその基板保持装置からの基板の搬出に何らの困難も伴わず、しかも基板保持装置自身を所定ストローク移動させることが、前提となっている。

しかるに、フラットパネルディスプレイ製造用の基板として、現在では大きなものでは２４００ｍｍ×２２００ｍｍで厚さ０．７ｍｍ程度の薄いガラス基板が用いられている。このような大きさのガラス基板は、破損し易く、例えば大きな撓みが生じただけでも破損する。従って、このガラス基板を、上記特許文献１などに開示される基板保持装置上に搬入することは、それほど容易なことではなく、また、上記のような大型基板が載置された基板保持装置を、ステージ上で移動させるためには、大きなモータが必要となり、装置の大型化とコストの大幅な上昇を招いてしまう。

かかる不都合に対応できるものとして、発明者の提案に係る、基板交換時を含む搬送時に基板に撓みが生じるのを効果的に阻止する、基板支持装置及び基板搬送装置がある（特許文献２参照）。この特許文献２に記載の発明によると、基板ホルダに複雑な重い上下動機構を必要とせず、ホルダ面の平面度を悪化させることなく、基板ホルダの基板載置面側の空間が狭い場合であっても速やかに短時間で損傷なく安全に基板を搬送することができる。

しかしながら、ガラス基板は年々大型化しており、近い将来そのサイズが３０００ｍｍ×３０００ｍｍを越えることが予想されている。これだけ基板が大型化すると、特許文献２に開示される従来技術では、基板支持装置（トレイ）が大型化し、一体成形での製作が困難になる。また、このトレイは、基板の搬送時に搬送アームにより両端が支持されること、及び支持する基板の大型化による重量増によって、基板のみならずトレイ自身にも撓みが生じてしまう。これを防止するためには、高剛性材料を使用して厚みを増やし、トレイ自身の変形を極力抑える加工をしなければならない。このため、例えば液晶用露光装置の投影光学系と基板ホルダとの間の狭い空隙（ワーキングディスタンス）に、トレイに支持された基板を搬送アームで搬送して、基板ホルダに搬入（セット）するのは困難になるとともに、コストの上昇をも招いてしまう。さらに、トレイは基板ホルダに載置されるので基板ホルダを駆動するステージ装置の負荷も増えてステージ精度へ悪影響をも及ぼすおそれがある。

特開２００３−３３２２１８号公報国際公開第９９／３９９９９号パンフレット

本発明は第１の観点からすると、基板ホルダに対して基板を受け渡しする基板搬送装置であって、前記基板を支持する支持部材と；前記基板が載置される前記基板ホルダの一面と交差する第１方向に関して前記支持部材を移動させて、前記支持部材が前記基板を支持する第１状態と前記支持部材が前記基板から離間する第２状態とをそれぞれ設定するとともに、前記基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して前記支持部材を移動させて、前記基板の搬入又は搬出が行われる第３状態を設定する駆動機構とを備える基板搬送装置である。

これによれば、支持部材が基板から離間する第２状態で、基板が基板ホルダに載置されているとき、駆動機構により、支持部材が第１方向に関して移動されて、支持部材が前記基板を支持する第１状態が設定されることで、基板は基板ホルダから離間されて支持部材に保持される。次いで、駆動機構により、支持部材が基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して基板ホルダから離れる方向へ移動され、基板の搬入又は搬出が行われる第３状態が設定される。この第３状態では基板ホルダから離れた位置（基板交換位置）で、支持部材からの基板の搬出、支持部材への基板の搬入が可能になる。また、基板の搬入後、前と逆の手順で、駆動機構によって支持部材が第２方向、及び第１方向へ駆動されることで、支持部材に支持された基板は、基板ホルダ上に載置される。

このように、本発明によれば、基板を支持する支持部材のみを移動させることで、基板交換位置と基板ホルダ上との間で基板を移動させることができる。このため、この場合の基板の移動を小型の駆動源を用いて、しかも高速で行うことが可能となる。また、基板交換位置は、基板ホルダから離れた位置に設定できるので、その位置の近傍で、基板を保持した搬入部材と、搬出部材とを待機させておくことができ、これにより基板交換位置での支持部材上での基板交換を迅速に行うことができる。

従って、基板ホルダ上の空間が狭い場合であっても、基板ホルダに対して短時間に基板の受け渡しを行うことが可能となるとともに、コストの上昇をも効果的に抑制あるいは低減させることができる。

また、本発明は第２の観点からすると、基板ホルダを含む第１ステージと；前記基板ホルダとは機械的に分離され、前記第１ステージの動きに追従するとともに、本発明の基板搬送装置が載置された第２ステージと；を備える第１のステージ装置である。

これによれば、基板ホルダとは機械的に分離され、基板ホルダを含む第１ステージの動きに追従するとともに、本発明の基板搬送装置が載置された第２ステージを備えるので、支持部材の移動のための駆動源の小型化によるコストの低減と、第２ステージの駆動に起因する振動の基板ホルダを含む第１ステージへの伝達を防止できる。従って、基板ホルダに保持された基板の位置制御精度（位置決め精度を含む）を向上させることが可能となる。

本発明は第３の観点からすると、基板を移動させるステージ装置であって、前記基板を保持する基板ホルダと；前記基板を支持する支持部材と；前記基板が載置される前記基板ホルダの一面と交差する第１方向に関して前記基板ホルダと前記支持部材とを相対移動させて、前記支持部材が前記基板を支持する第１状態と前記支持部材が前記基板から離間する第２状態とをそれぞれ設定するとともに、前記基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して前記基板ホルダと前記支持部材とを相対移動させて、前記基板の搬入又は搬出が行われる第３状態を設定する駆動機構と；を備える第２のステージ装置である。

これによれば、支持部材が基板から離間する第２状態で、基板が基板ホルダに載置されているとき、駆動機構により、支持部材が第１方向に関して移動されて、支持部材が前記基板を支持する第１状態が設定されることで、基板は基板ホルダから離間されて支持部材に保持される。次いで、駆動機構により、支持部材が基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して基板ホルダから離れる方向へ移動されることで、基板ホルダから離れた位置（基板交換位置）に支持部材に支持された基板が移動する。従って、この基板交換位置で支持部材からの基板の搬出、支持部材への基板の搬入が可能になる。また、基板の搬入後、前と逆の手順で、駆動機構によって支持部材が第２方向、及び第１方向へ駆動されることで、支持部材に支持された基板は、基板ホルダ上に載置される。

このように、本発明によれば、基板を支持する支持部材のみを移動させることで、基板交換位置と基板ホルダ上との間で基板を移動させることができるので、この場合の基板の移動を小型の駆動源を用いて高速に行うことが可能になる。また、基板交換位置は、基板ホルダから離れた位置に設定できるので、その位置で、基板を保持した搬入部材と、搬出部材とを待機させておくことができ、基板交換位置にある支持部材上での基板交換を迅速に行うことができる。

従って、基板ホルダ上の空間が上下方向に狭い場合であっても、基板ホルダに対して短時間に基板の受け渡しを行うことが可能となるとともに、コストの上昇をも効果的に抑制あるいは低減させることができる。

本発明は第４の観点からすると、基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、本発明の第２のステージ装置と、前記基板を保持して可動な搬送部材とを備え、前記第３状態では、前記支持部材と前記搬送部材との間で前記基板の受け渡しが行われるパターン形成装置である。

これによれば、基板ホルダと搬送部材との間の基板の受け渡しを短時間に行うことができる。従って、スループットの向上を図ることが可能となる。また、露光の際に基板を精度良く位置制御することができるので、露光精度の向上も図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１０の概略的な構成が示されている。この露光装置１０は、液晶表示素子パターンを基板Ｐ上に転写する液晶表示素子製造用の走査型露光装置である。

以下では、水平面と平行な面内で図１における紙面と平行な方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向と直交し紙面に垂直な方向をＹ軸方向、ＸＹ平面と直交する方向をＺ軸方向として説明を行う。

露光装置１０は、照明系２０、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板Ｐを保持するとともにＸＹ平面に沿って移動するステージ装置１１、及びこれらを統括的に制御する主制御装置１４（図１では不図示、図１０参照）などを備えている。

前記照明系２０は、光源及び照明光学系（いずれも不図示）を含み、光源から射出された露光用照明光（以下、照明光）ＩＬを均一化し整形して、液晶表示素子パターンが形成されたマスクＭを照射する。光源としてはｇ線、ｉ線等の紫外域の輝線を発する超高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、あるいはＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）などが用いられる。なお、後述するように投影光学系ＰＬを複数用いた場合には、複数の投影光学系ＰＬの数に応じて照明系２０も複数用いれば良い。

前記マスクステージＭＳＴは、照明系２０の図１における下方に配置されている。このマスクステージＭＳＴは、マスクＭを例えば真空吸着により保持している。マスクＭは、例えば１２００ｍｍ×１１００ｍｍの大きさを有し、そのパターン面には、基板Ｐに転写すべきパターンが形成されている。マスクステージＭＳＴは、リニアモータなどを含むマスクステージ駆動系１６（図１では不図示、図１０参照）により、ＸＹ平面に平行な面内で微動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＸ軸方向とする）に走査駆動が可能となっている。

マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内における位置情報は、マスクステージＭＳＴに形成され（あるいは設けられた）反射面に測長ビームを照射するマスクステージ干渉計２１によって、例えばｎｍオーダーで計測されている。このマスクステージ干渉計２１からの位置情報は、ステージ制御装置１８（図１では不図示、図１０参照）、及びこれを介して主制御装置１４に供給される。ステージ制御装置１８は、主制御装置１４からの指示に応じ、マスクステージ干渉計２１から供給される位置情報に基づいて、マスクステージ駆動系１６を介してマスクステージＭＳＴの移動を制御する。

前記投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの図１における下方に配置されている。投影光学系ＰＬはマスクＭを照射した照明光ＩＬをレジスト（感光剤）の塗布された基板Ｐ上に投射し、投影光学系ＰＬ下方の空間においてマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに転写する。

投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば等倍になっている。なお、投影倍率は、等倍に限らず、１／４倍、１／５倍等の各種の縮小倍率は勿論、拡大倍率でも構わない。投影光学系ＰＬとしては光軸に沿って光学部品を複数配置した屈折光学系や、反射光学系を一部に有するダイソン型光学系を使用することができる。投影光学系は、反射光学素子のみからなる反射光学系であっても良く、その投影像は正立像に限らず、倒立像であっても良い。

投影光学系ＰＬは一つに限らず、複数搭載することができる。たとえば、照明光ＩＬを複数の台形状に成形しこれらをそれぞれ投影する複数のダイソン型光学系を、投影された台形状の露光領域の上底がＹ軸（非走査方向）と平行になるように２列に配置し、かつ第１列の台形の斜辺部分と第２列の台形の斜辺部分とがＸ軸方向（走査方向）からみて重なるように千鳥状に配置することができる。このように複数の投影光学系ＰＬの照明光ＩＬの照射領域（露光領域）を部分的に重ねることにより、大型の基板Ｐ（例えば２４００ｍｍ×２２００ｍｍを超える基板）に前述の液晶表示素子パターンを転写することができる。

投影光学系ＰＬ、マスクステージＭＳＴは、それぞれ第１コラム、第２コラム（いずれも不図示）によって支持される。第１コラムは不図示のベースプレート上に設置されて投影光学系ＰＬを支持し、第２コラムは第１コラム上に設置され、第２コラムの上面にはマスクステージＭＳＴが移動する案内面が形成されている。

前記ステージ装置１１は、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置されている。ステージ装置１１は、基板Ｐを保持してＸＹ平面内で定盤１２上を移動する基板ステージＰＳＴ（図１では一部部品省略）、基板ステージＰＳＴに追従して移動し、定盤１２とは機械的に分離されて配置されたフォロワステージＦＳＴ（図１では一部部品省略）、及びフォロワステージＦＳＴによって支持された移動機構５０などを備えている。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを例えば真空吸着により保持する基板ホルダＰＨと、該基板ホルダＰＨを保持して、ＸＹ面内に平行な移動面内を移動するメインステージ４０とを有している。基板Ｐとしては、一例として、２４００ｍｍ×２２００ｍｍで厚さ０．７ｍｍ程度の角型のガラスプレートが用いられている。なお、基板ホルダＰＨ等の構成などについては、後述する。

基板ホルダＰＨを保持したメインステージ４０（基板ステージＰＳＴ）は、リニアモータなどを含むメインステージ駆動系４４（図１では不図示、図１０参照）によって、ＸＹ平面に平行な面内で２次元的に駆動（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）される。また、メインステージ４０は、メインステージ駆動系４４によって、Ｚ軸方向に微小駆動、並びにＸ軸回りの回転（θｘ回転）及びＹ軸回りの回転（θｙ回転）駆動も可能であり、これによって、投影光学系ＰＬによるマスクパターンの結像面に基板Ｐの露光領域の表面を合致させることが可能になる。

メインステージ４０の位置情報は、メインステージ４０に形成され（あるいは設けられた）反射面に測長ビームを照射する基板ステージ干渉計２３によって例えばｎｍオーダーで計測される。基板ステージ干渉計２３によって計測された位置情報は、ステージ制御装置１８、及びこれを介して主制御装置１４に供給される。ステージ制御装置１８は、主制御装置１４からの指示に応じ、メインステージ駆動系４４を介してメインステージ４０（基板ステージＰＳＴ）の移動を制御する。

前記フォロワステージＦＳＴは、床面に水平に載置され、定盤１２とは別に配置されたガイド（不図示）の上を移動するステージである。このフォロワステージＦＳＴは、リニアモータ、あるいは送りねじ機構を含むフォロワステージ駆動系４６（図１では不図示、図１０参照）によって駆動される。フォロワステージＦＳＴとメインステージ４０との位置関係は、両者間に設けられた非接触変位センサなどを含む変位計測装置や両者独立したリニアエンコーダなどの測長装置である計測装置４８（図１では不図示、図１０参照）によって計測され、この計測装置４８で計測されたメインステージ４０とフォロワステージＦＳＴとの位置関係の情報は、ステージ制御装置１８に供給される。ステージ制御装置１８は、主制御装置１４の指示に応じ、メインステージ４０とフォロワステージＦＳＴとの位置関係の情報に基づいて、メインステージ４０に対する位置関係を維持しつつ、フォロワステージ駆動系４６を介してフォロワステージＦＳＴをメインステージ４０に追従して駆動する。

前記基板ホルダＰＨは、図２の平面図に示されるように、矩形の板状部材から成る。基板ホルダＰＨの上面（＋Ｚ側の面）には、＋Ｘ側端から−Ｘ側端の近傍に至る、４つの格子状（網の目状）の凹部３０Ａ,３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄが、Ｙ軸方向に所定間隔で形成されている。また、基板ホルダＰＨ上面の−Ｘ側端部には、凹部３０Ａ,３０Ｂ,３０Ｃ,３０Ｄから基板ホルダＰＨの外部に至るＸ軸方向に細長い４つの溝部３２Ａ,３２Ｂ,３２Ｃ,３２Ｄがそれぞれ形成されている。基板ホルダＰＨ上面に形成された凹部３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの内部底面のＹ軸方向の両端部には、凹部３０Ａについて代表的に示されるように、矩形状の４つの開口３１が、それぞれ形成されている。

凹部３０Ａ〜３０Ｄ及び溝部３２Ａ〜３２Ｄは、基板ホルダＰＨの上面にＹ軸方向に等間隔で形成され、これら凹部３０Ａ〜３０Ｄ及び溝部３２Ａ〜３２Ｄを除く、基板ホルダＰＨの上面の部分（図２にハッチングを付して示される部分）が、基板Ｐが載置される基板載置面（保持部）となっている。図２において、基板載置面上に載置され、基板ホルダＰＨの不図示のバキュームチャックによって真空吸着された基板Ｐが破線で示されている。

前記メインステージ４０は、図３の平面図に示されるように、矩形の板状部材から成る。このメインステージ４０の上面（＋Ｚ側の面）には、上述した基板ホルダＰＨ（図３中に二点鎖線で表示）が載置され、基板ホルダＰＨに設けられた開口３１に対応した位置に開口３１と同形状の開口４１がそれぞれ形成されている。また、メインステージ４０の−Ｘ側端近傍には、４つの矩形状の開口４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃ,４２ＤがＹ軸方向に等間隔（前述の溝部３２Ａ〜３２Ｄとほぼ同じ間隔）で形成されている。

前記移動機構５０は、図４に概略的に示されるように、ベース９５、ベース９５の上面に固定された複数、例えば４つの昇降装置９０Ａ〜９０Ｄ（紙面奥側の昇降装置９０Ｃ，９０Ｄは図４では不図示、図１０参照）、昇降装置９０Ａ〜９０Ｄによって支持されるフレーム６０、フレーム６０上をＸ軸方向に移動する４つのトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄ（なお、トレイ８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄは図４におけるトレイ８０Ａの紙面奥側に隠れている（図６参照））、及びトレイ８０Ａ〜８０Ｄをワイヤ７５,７６を介して駆動する駆動装置９６などを備えている。

ベース９５は、平面視矩形の板状部材であり、上面がほぼ水平となるように前記フォロワステージＦＳＴ上に設置されている（図１参照）。

昇降装置９０Ａ〜９０Ｄは、ベース９５の上面の４隅の部分に配置されている。昇降装置９０Ａ〜９０Ｄのそれぞれは、ベース９５の上面に固定される昇降装置本体９１と、上端がフレーム６０に固定され、昇降装置本体９１により上下方向に駆動される昇降部材９２とを有している。昇降装置９０Ａ〜９０Ｄが、主制御装置１４により同時に所定量駆動されることで、フレーム６０は水平面に対する傾き（例えばほぼ零）を維持したまま昇降される。

フレーム６０は、図５（Ａ）の平面図及び図５（Ｂ）の側面図（−Ｙ側から見た図）を総合するとわかるように、矩形の枠部６１ａと、枠部６１ａのＸ軸に平行な両辺（を構成する部材）間に架設された２本の梁部６１ｂと、枠部６１ａの＋Ｘ側に一体的に設けられ、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）中に二点鎖線で示されるＸ軸方向に延びる８つのガイド８２の＋Ｘ側端部を支持する４つの支持部６１Ａ,６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｄとを有している。

枠部６１ａの−Ｘ側の辺（を構成する部材）には、Ｚ軸方向に延びる同一長さの支持部材６４Ａ,６４Ｂ,６４Ｃ,６４ＤがＹ軸方向に等間隔（前述の溝部３２Ａ〜３２Ｄとほぼ同一の間隔）で固定されている。これらの支持部材６４Ａ,６４Ｂ,６４Ｃ,６４Ｄは、その高さ方向（長手方向）の中央より幾分下方の一部が、枠部６１ａの−Ｘ側の辺（を構成する部材）に固定されている。支持部材６４Ａ〜６４Ｄそれぞれの上端部及び下端部には、滑車７１がＹ軸に平行な軸回りに往復回転自在に取り付けられている。また、枠部６１ａの＋Ｘ側端部の下面には、４つの支持部材６５Ａ,６５Ｂ,６５Ｃ,６５Ｄが、支持部材６４Ａ,６４Ｂ,６４Ｃ,６４Ｄそれぞれに対向する位置に固定されている。支持部材６５Ａ〜６５Ｄそれぞれの下端には、滑車７３がＹ軸に平行な軸回りに往復回転自在に取り付けられている。

支持部６１Ａは、図５（Ｂ）に示されるように、枠部６１ａの上方にそれぞれ配置され、Ｘ軸方向を長手方向とする一対のサポート部６１ｄと、一対のサポート部６１ｄを枠部６１ａの＋Ｘ側の辺（を構成する部材）に接続する一対の接続部６１ｃとを有している。

各サポート部６１ｄは、＋Ｘ側端部が接続部６１ｃの一端部に接続されることで、該接続部６１ｃに支持され、−Ｘ側端部近傍が枠部６１ａの＋Ｘ側の辺（を構成する部材）の上面に固定された支持柱６２よって支持され、これにより各サポート部６１ｄは、枠部６１ａの上面と平行に配置されている。一対のサポート部６１ｄの＋Ｘ側端部相互間には、滑車７７がＹ軸に平行な軸回りに往復回転自在に支持されている。その他の支持部６１Ｂ,６１Ｃ,６１Ｄそれぞれも上述した支持部６１Ａと同様に構成されている。

フレーム６０を構成する２本の梁部６１ｂそれぞれの上面、及びこれらの梁部６１ｂと交差する枠部６１ａ上面の部分には、各サポート部６１ｄの延長線上に、Ｚ軸方向に延びる支持柱６６が各一本固定されている。そして、図５（Ａ）中に二点鎖線で示される４対（８本）のガイド８２のそれぞれが、支持部６１Ａ〜６１Ｄそれぞれに設けられた各サポート部６１ｄ上面と、各２本の支持柱６６とによって下方から支持されることで、長手方向をＸ軸方向としてそれぞれ配置されている。

図６は、上述したフレーム６０上の各一対のガイド８２上に４つのトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄがそれぞれ配置された状態を示す平面図である。この図６に示されるように、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、前述した基板ホルダＰＨの上面に形成された凹部３０Ａ〜３０Ｄに嵌合可能な形状、本実施形態では、１６個の矩形状の開口部を有する、長手方向をＸ軸方向とする長方形板状の部材、すなわち格子状の部材から成る。

トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれの下面（−Ｚ側の面）の４隅の近傍には、スライダ８１が各１つ、それぞれ固定され、該スライダ８１がガイド８２にそれぞれ係合している。これにより、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、各一対のガイド８２に沿ってＸ軸方向に移動可能となっている。トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、図４にトレイ８０Ａについて代表的に示されるように、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれの−Ｘ側端部下面及び＋Ｘ側端部下面に設けられた凸部８０ｅ,８０ｆに一端がそれぞれ接続されたワイヤ７５,７６を介して駆動装置９６によって駆動される。本実施形態では、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、図６に示される位置から、各一対のガイド８２に沿ってフレーム６０の支持部６１Ａ〜６１Ｄの上方まで移動可能な構成になっている。

駆動装置９６は、図４に示されるように、Ｔ字状の可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８Ｄ（なお、図４において、可動部９８Ａの紙面奥側に位置する可動部９８Ｂ,９８Ｃ,９８Ｄは図示が省略されている、図１０参照）と、ベース９５の上面に固定され、可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８ＤをＸ軸方向に個別に駆動可能な駆動装置本体９７とを有している。駆動装置本体９７は、実際には、可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８ＤをＸ軸方向に個別に駆動可能な例えば超音波モータなどを含む４つの駆動ユニット９９Ａ,９９Ｂ,９９Ｃ,９９Ｄを含む（図４では不図示、図１０参照）。

可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８ＤそれぞれのＸ軸方向の位置情報、又はトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０ＤそれぞれのＸ軸方向の位置情報は、リニアエンコーダ１００Ａ,１００Ｂ,１００Ｃ,１００Ｄ（図４では不図示、図１０参照）によって計測され、主制御装置１４に供給されている。

可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８Ｄのそれぞれは、図４に可動部９８Ａについて代表的に示されるように、一対の動滑車７２を、Ｘ軸方向に所定間隔隔てて、かつ位置関係を保ったまま、それぞれＹ軸に平行な軸回りに往復回転自在に支持している。

トレイ８０Ａ〜８０Ｄの凸部８０ｅにそれぞれの一端が接続された４本のワイヤ７５は、フレーム６０の−Ｘ側端に支持部材６４Ａ〜６４Ｄにそれぞれ支持された各２つの滑車７１を介して、可動部９８Ａ〜９８Ｄに支持された一方の動滑車７２に巻回され、他端がベース９５の上面に固定された４本の支柱６３（図４においては、紙面奥側の３本の支柱６３は不図示）にそれぞれ接続されている。

また、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの凸部８０ｆにそれぞれの一端が連結された４本のワイヤ７６は、支持部６１Ａ〜６１Ｄそれぞれに支持された滑車７７と、フレーム６０に設けられた支持部材６５Ａ〜６５Ｄに支持された滑車７３とを介して、可動部９８Ａ〜９８Ｄに支持された他方の動滑車７２に巻回され、他端がベース９５の上面に固定された４本の支柱６３（図４においては、紙面奥側の３本の支柱６３は不図示）にそれぞれ接続されている。ここでは、説明を簡略化するために、上述のようなワイヤ７５,７６の配置を説明したが、実際には、基板ホルダＰＨが載置されるメインステージ４０の駆動系の構成によっては、フレーム６０の下方にワイヤを配置するのが困難な場合も考えられる。従って、そのような場合には、可動部９８Ａ〜９８Ｄのすべてが、ベース９５上面のＹ軸方向の一側若しくは両側の端部、又はＸ軸方向の一側若しくは両側の端部に沿って移動可能な構成を採用し、ワイヤ７６の滑車７３と動滑車７２との間の部分に引き回し経路を介在させ、かつワイヤ７５の滑車７１と動滑車７２との間の部分に引き回し経路を介在させることで、フレーム６０の下方の空間にワイヤが配置されないようにすれば良い。

いずれにしても、主制御装置１４により、リニアエンコーダ１００Ａ,１００Ｂ,１００Ｃ,１００Ｄでそれぞれ計測される位置情報に基づいて、駆動ユニット９９Ａ,９９Ｂ,９９Ｃ,９９Ｄをそれぞれ介して可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８Ｄが−Ｘ方向へ同一量だけ駆動されると、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれはワイヤ７６に引っ張られて、可動部９８Ａ〜９８Ｄの移動速度の２倍の速度で＋Ｘ方向へ移動する。

主制御装置１４により、リニアエンコーダ１００Ａ,１００Ｂ,１００Ｃ,１００Ｄでそれぞれ計測される位置情報に基づいて、駆動ユニット９９Ａ,９９Ｂ,９９Ｃ,９９Ｄをそれぞれ介して可動部９８Ａ,９８Ｂ,９８Ｃ,９８Ｄが＋Ｘ方向へ同一量だけ駆動されると、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれはワイヤ７５に引っ張られて、可動部９８Ａ〜９８Ｄの移動速度の２倍の速度で−Ｘ方向へ移動する。

これまでは、説明の便宜上から、基板ステージＰＳＴとは別に（切り離して）、移動機構５０、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの構成などについて説明したが、実際には、移動機構５０のフレーム６０の一部などは、基板ステージＰＳＴに組み込まれて使用される。そこで、以下では、基板ステージＰＳＴの構成各部と移動機構５０及び該移動機構５０によって駆動されるトレイ８０Ａ〜８０Ｄとの関係などについて説明する。

図７には、基板ステージＰＳＴ及びフレーム６０の、トレイ８０Ａ近傍の斜視図が示されている。この図７を参照するとわかるように、基板ステージＰＳＴの基板ホルダＰＨに形成された凹部３０Ａ〜３０Ｄそれぞれに、移動機構５０の各一対のガイド８２の−Ｘ側の約半分がそれぞれ収容されている。また、基板ホルダＰＨの凹部３０Ａ〜３０Ｄに収容された４対のガイド８２のそれぞれを支持する支持柱６６は、上端が基板ホルダＰＨの内部に位置し、基板ホルダＰＨの開口３１及びメインステージ４０の開口４１を介して下端部がメインステージ４０の外部に露出した状態となっている。また、フレーム６０の−Ｘ側端部に固定された支持部材６４Ａ〜６４Ｄの上端部はメインステージ４０に設けられた開口４２Ａ〜４２Ｄを上下に貫通した状態となっている。そして、支持部材６４Ａ〜６４Ｄそれぞれの上端部に設けられた滑車７１を介して架設されたワイヤ７５は、基板ホルダＰＨに設けられた溝部３２Ａ〜３２Ｄを介して凹部３０Ａ〜３０Ｄの内部にそれぞれ引き込まれている。このようにして、その一部が基板ステージＰＳＴに組み込まれた移動機構５０が、フォロワステージＦＳＴ上の昇降装置９０Ａ〜９０Ｄに支持されていることは、前述した通りである。この場合において、基板ステージＰＳＴに組み込まれた移動機構５０の各部は、基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０及び基板ホルダＰＨ）に対して非接触になっている。本実施形態では、この非接触状態が維持されるように、前述のようにしてステージ制御装置１８によって、フォロワステージＦＳＴがメインステージ４０に対して追従して駆動されるようになっている。

また、図７において、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、基板ホルダＰＨに上方から係合し、各一対のガイド８２によって下方から支持されている。

基板ステージＰＳＴに対して、上述のようにしてその一部が組み込まれた移動機構５０によると、主制御装置１４により、昇降装置９０Ａ〜９０Ｄが駆動されてフレーム６０が上昇すると、図８（Ａ）に示されるように、フレーム６０に支持された４対のガイド８２、及びこれらのガイド８２によって支持されたトレイ８０Ａ〜８０Ｄが、基板ホルダＰＨの基板載置面（上面）の上方に移動される。なお、トレイ８０Ａ〜８０Ｄが、基板ホルダＰＨの基板載置面から完全に露出すれば良く、ガイド８２は下端部が基板ホルダＰＨの凹部３０Ａ〜３０Ｄの内部に配置されていても良い。そして、この状態から、主制御装置１４により、駆動装置９６（駆動ユニット９９Ａ〜９９Ｄ）が駆動され、可動部９８Ａ〜９８Ｄが−Ｘ方向に移動することで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄは、ワイヤ７６にそれぞれ引っ張られて図８（Ｂ）に示される支持部６１Ａ〜６１Ｄ上の位置まで＋Ｘ方向へ移動する。

また、図８（Ｂ）に示される状態から、主制御装置１４により、駆動装置９６（駆動ユニット９９Ａ〜９９Ｄ）が駆動され、可動部９８Ａ〜９８Ｄが＋Ｘ方向に移動することで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄは、ワイヤ７５にそれぞれ引っ張られて図８（Ａ）に示される基板ホルダＰＨ上方の位置まで−Ｘ方向へ移動する。そして、この状態から、主制御装置１４により、昇降装置９０Ａ〜９０Ｄを介してフレーム６０が下降駆動されると、図７に示されるように、ガイド８２は基板ホルダＰＨの基板載置面の下方に移動し、トレイ８０Ａ〜８０Ｄは基板ホルダＰＨの凹部３０Ａ〜３０Ｄにそれぞれ収容される。

図１に戻り、投影光学系ＰＬから＋Ｘ方向に所定距離離れた移動機構５０の上方の位置には、後述する搬入フォークハンドに保持された基板Ｐの端部であるエッジの位置情報を検出するプリアライメント顕微鏡２５が、Ｙ軸方向に所定間隔で複数配置されている（図１では、紙面手前側のプリアライメント顕微鏡２５のみ図示）。これらのプリアライメント顕微鏡２５は、投影光学系ＰＬを保持する不図示の第１コラムに固定されている。プリアライメント顕微鏡２５で検出されたエッジの位置情報は、主制御装置１４に供給されるようになっている。

露光装置１０は、さらに、移動機構５０のトレイ８０Ａ〜８０Ｄに対する基板の搬入（ロード）及びトレイ８０Ａ〜８０Ｄからの基板の搬出（アンロード）を行う、ロボット・ローダを含む基板搬送系を備えている。このロボット・ローダは、市販されている産業用ロボットのアーム先端に、櫛状ハンド（フォークハンド）を取り付け、その上に直接基板を載置するもので、一般にフラットパネルディスプレイ製造の各工程間の移動、受け渡しに広く使われている。

本実施形態の基板搬送系は、例えば図１１に示される搬入フォークハンドＦＨ１と搬出フォークハンドＦＨ２とを有し、これらが不図示の産業用ロボットのアーム先端にそれぞれ取付けられ、相互に干渉することなく、その産業用ロボットの制御系（以下、搬送制御系と呼ぶ）によって駆動される。

搬入フォークハンドＦＨ１、搬出フォークハンドＦＨ２は、図９（Ａ）にロードアームを採り上げて示されるように、長手方向をＸ軸方向とし、上面で基板Ｐを吸着保持する３つの保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃを有している。本実施形態では、搬入フォークハンドＦＨ１、搬出フォークハンドＦＨ２の３つの保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃの間隔と、保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃそれぞれの幅とを考慮して、トレイ８０Ａ〜８０Ｄのサイズ、及びその配置間隔が設計されている。このため、本実施形態では、図９（Ｂ）に示される搬出フォークハンドＦＨ２のように、移動機構５０とフォークハンドＦＨ１,ＦＨ２それぞれとが図９（Ｂ）に示される位置関係にあるときには、フォークハンドＦＨ１,ＦＨ２それぞれは、移動機構５０に干渉することなく昇降できるようになっている。

なお、実際の基板の搬送シーケンス中に、図９（Ｂ）で示されるように、上方に基板が存在しない状態で、搬出フォークハンドＦＨ２の３つの保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃが、支持部６１Ａと６１Ｂとの間,６１Ｂと６１Ｃとの間,６１Ｃと６１Ｄとの間に挿入される状態が生じるわけではないが、説明の便宜上から図９（Ｂ）のような状態が図示されている。

図１０には、上記の基板搬送系を除く、露光装置１０の制御系の構成がブロック図にて示されている。この制御系は、ワークステーション又はマイクロコンピュータなどを含む主制御装置１４及びその配下にある、ステージ制御装置１８を中心として構成されている。

次に、上述のようにして構成された露光装置１０で行われる、露光済みの基板Ｐ’と次の露光対象の基板Ｐとの交換動作について、図１１〜図１８を参照しつつ説明する。なお、前提として基板ステージＰＳＴ上にはマスクＭに形成されたパターンが転写された露光済みの基板Ｐ’が保持されているものとする。また、フォロワステージＦＳＴは、ステージ制御装置１８によって制御され、メインステージ４０との位置関係を一定に維持したまま、メインステージ４０に追従して移動するものとする。また、搬送制御系による制御動作は、主制御装置１４の指示に基づいて行われるが、以下では、この点に関する説明は省略する。

主制御装置１４は、基板Ｐ’の露光が終了すると、基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０）を図１１に示される定盤１２の＋Ｘ側端部の上方の基板交換位置に向かって＋Ｘ方向へ移動させる。この基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０）の移動中に、主制御装置１４は、基板ホルダＰＨによる基板Ｐ’の吸着を解除するとともに、図１１に示されるように、昇降装置９０Ａ〜９０Ｄを駆動してトレイ８０Ａ〜８０Ｄを基板ホルダＰＨの基板載置面の上方へ露出させる。これにより、基板Ｐ’は、基板ホルダＰＨの基板載置面から剥離されトレイ８０Ａ〜８０Ｄによって基板ホルダＰＨの上方で保持される。そして、主制御装置１４は、基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０）をローディング・ポジションで停止させる。図１１には、この基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０）がローディング・ポジションで停止した直後の状態が示されている。上記の基板ステージＰＳＴの移動等と並行して、搬送制御系は、プリアライメント顕微鏡２５の検出視野内に基板Ｐに形成されたアライメントマークが位置決めされる、移動機構５０のフレーム６０上方のプリアライメント待機位置に向かって、次の露光対象である基板Ｐを保持した搬入フォークハンドＦＨ１を−Ｘ方向に駆動している。そして、基板ステージＰＳＴ（メインステージ４０）がローディング・ポジションに到達した時点では、搬入フォークハンドＦＨ１はプリアライメント待機位置で待機している（図１１参照）。このとき、搬出フォークハンドＦＨ２は、少し離れた位置で待機している。なお、図１１では昇降装置９０Ａ〜９０Ｄを駆動してトレイ８０Ａ〜８０Ｄを含むフレーム６０の移動機構５０のみが上昇しているが、駆動装置９６も一緒に上昇させるようにしても良い。

次に、主制御装置１４は、リニアエンコーダ１００Ａ〜１００Ｄの計測値をモニタしつつ、駆動ユニット９９Ａ〜９９Ｄを駆動して、露光済みの基板Ｐ’を保持したトレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれを不図示の第１コラムの外部に向かって−Ｘ方向へ移動させる。これにより、基板Ｐ’は基板ホルダＰＨ上方の空間からフレーム６０の支持部６１Ａ〜６１Ｄの上方であって、搬入フォークハンドＦＨ１に保持された基板Ｐの直下の位置へ移動される（図１２参照）。また、上記のトレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動と並行して、主制御装置１４は、基板Ｐ’の位置情報（Ｘ、Ｙ位置、及びθｚ回転）を取得するため、プリアライメント顕微鏡２５を用いた基板Ｐのエッジの観察、すなわちプリアライメント計測を開始している。一方、搬送制御系は、上記のトレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動等が行われている間に、搬出フォークハンドＦＨ２を−Ｘ方向へ移動させ、フレーム６０の支持部６１Ａ〜６１Ｄ上のトレイ８０Ａ〜８０Ｄの下方の搬出待機位置で待機させる。図１２には、この搬出フォークハンドＦＨ２の搬出待機位置への移動が終了する直前の状態が示されている。

次に、搬送制御系は、搬出フォークハンドＦＨ２の上昇駆動を開始する。この駆動の途中で、露光済みの基板Ｐ’は、トレイ８０Ａ〜８０Ｄから搬出フォークハンドＦＨ２の保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃに受け渡される。搬送制御系は、この受け渡し終了の直後に、搬出フォークハンドＦＨ２の保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃによる基板Ｐ’の吸着を開始する。そして、図１３に示されるように、基板Ｐを保持する搬入フォークハンドＦＨ１の近傍の位置まで、基板Ｐ’を保持した搬出フォークハンドＦＨ２が上昇すると、搬送制御系は、その位置で搬出フォークハンドＦＨ２の上昇を停止する。

次いで、搬送制御系は、図１４に示されるように、基板Ｐ’を保持した搬出フォークハンドＦＨ２を＋Ｘ方向に駆動して退避させる。この搬出フォークハンドＦＨ２の退避が終了する直前までに、プリアライメント計測は終了しており、そのプリアライメント計測で得られた基板Ｐの位置情報のうち、基板ＰのＹ位置情報に基づいて、主制御装置１４は、フォロワステージＦＳＴのＹ位置を、ステージ制御装置１８を介して微調整することで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄと基板ＰとのＹ軸方向に関する相対位置を調整している。なお、このときフォロワステージＦＳＴの位置調整に合わせて、フォロワステージＦＳＴと干渉しないようにメインステージＰＳＴの位置を微調整することも可能である。

そして、搬出フォークハンドＦＨ２の退避が終了すると、搬送制御系は、図１５に示されるように、基板Ｐを保持した搬入フォークハンドＦＨ１の下降を開始する。

この搬入フォークハンドＦＨ１の下降の途中で、図１６に示されるように、基板Ｐが、搬入フォークハンドＦＨ１からトレイ８０Ａ〜８０Ｄに受け渡される。ここで、搬入フォークハンドＦＨ１による基板Ｐの吸着は、受け渡しの直前に解除される。そして、この受け渡しが終了すると、搬送制御系は、搬入フォークハンドＦＨ１の＋Ｘ方向への退避を開始する。図１６には、搬入フォークハンドＦＨ１の退避が開始された直後の状態が示されている。

次に、主制御装置１４は、リニアエンコーダ１００Ａ〜１００Ｄの計測値をモニタしつつ、駆動ユニット９９Ａ〜９９Ｄを駆動して、基板Ｐを保持したトレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれを基板ホルダＰＨの上方に向かって−Ｘ方向へ移動させる。これにより、移動機構５０の支持部６１Ａ〜６１Ｄ上でトレイ８０Ａ〜８０Ｄに載置されていた基板Ｐは、基板ホルダＰＨの上方の空間へ搬送される。図１７には、このトレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動、すなわち基板Ｐの基板ホルダＰＨの上方の空間への搬送が終了した直後の状態が示されている。このとき、搬送制御系により、搬入フォークハンドＦＨ１の退避が続行されている。

そして、主制御装置１４は、プリアライメント計測で得られた基板Ｐの位置情報のうち、基板ＰのＸ位置情報及びθｚ回転情報に基づいて、駆動ユニット９９Ａ,９９Ｂ,９９Ｃ,９９Ｄを個別に駆動する（可動部９８Ａ〜９８Ｄを個別に微動させる）ことで、基板Ｐと基板ホルダＰＨとのθｚ回転誤差をほぼ零にするとともに、基板Ｐと基板ホルダＰＨとのＸ軸方向に関する位置誤差をほぼ零にする。これにより、基板Ｐは、基板ホルダＰＨに対する中心位置ずれ及び回転ずれの調整が完了する。このとき、図１８に示されるように、搬入フォークハンドＦＨ１の退避は完了している。

次に、主制御装置１４は、昇降装置９０Ａ〜９０Ｄを駆動してフレーム６０を下降させる。これにより、基板ホルダＰＨの上方でフレーム６０上のガイド８２に支持されていたトレイ８０Ａ〜８０Ｄは、フレーム６０とともに下降し、一例として図７に示されるトレイ８０Ａのように、基板ホルダＰＨに設けられた凹部３０Ａ〜３０Ｄの内部に収容され、トレイ８０Ａ〜８０Ｄに保持されていた基板Ｐは、図１に示されるように、基板ホルダＰＨの載置面に載置される。その後、主制御装置１４は、基板ホルダＰＨによる基板Ｐの吸着を開始する。これにより、露光済みの基板Ｐ’の基板ステージＰＳＴから搬送系への引き渡しと、未露光の基板Ｐの搬送系からの基板ステージＰＳＴへ搬入動作が終了する。

基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）に対する基板Ｐの搬入が終了すると、主制御装置１４は、ステージ制御装置１８を介して基板ステージＰＳＴを−Ｘ方向へ移動させる。

この移動の終了後、主制御装置１４は、露光を開始する。主制御装置１４は、与えられた露光条件に従いマスクステージＭＳＴおよび基板ステージＰＳＴの走査速度および基板Ｐ上の露光位置を決定してステージ制御装置１８に指示する。ステージ制御装置１８は主制御装置１４の指示に従い、マスクステージ干渉計２１及び基板ステージ干渉計２３の計測値を参照してマスクＭと基板Ｐとの位置を合わせながら、指定の走査速度（両者の走査速度の比は、投影光学系ＰＬの投影倍率に対応）でマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとを走査する。マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとはＸ軸方向に沿って互いに同期して走査され、これと並行して主制御装置１４は、照明系２０からの照明光ＩＬによりマスクＭを照射する。また、主制御装置１４は、投影光学系ＰＬのマスクパターン像面と基板Ｐの表面とが一致するように、基板ステージＰＳＴの６自由度方向の位置姿勢をステージ制御装置１８を介して制御する。

そして、露光が終了すると、主制御装置１４及び搬送制御系により、上述した手順で基板の搬出及び搬入が行われる。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、トレイ８０Ａ〜８０Ｄが基板から離間する状態で、基板Ｐ’が基板ホルダＰＨに載置されているとき、移動機構５０により、トレイ８０Ａ〜８０ＤがＺ軸方向（＋Ｚ方向）に移動されて、トレイ８０Ａ〜８０Ｄが基板Ｐ’を支持する状態が設定されることで、基板Ｐ’は、基板ホルダＰＨから離間されてトレイ８０Ａ〜８０Ｄに保持（支持）される。次いで、移動機構５０により、トレイ８０Ａ〜８０Ｄが基板ホルダＰＨの一面と平行なＸ軸方向に関して基板ホルダＰＨから離れる方向（＋Ｘ方向）へ移動され、基板の搬入又は搬出が行われる状態が設定される。この状態では基板ホルダＰＨから離れた位置（基板交換位置）で、トレイ８０Ａ〜８０Ｄからの基板Ｐ’の搬出、トレイ８０Ａ〜８０Ｄへの新たな基板、例えば基板Ｐの搬入が可能になる。また、基板Ｐの搬入後、前と逆の手順で、移動機構５０によってトレイ８０Ａ〜８０ＤがＸ軸方向、及びＺ軸方向へ駆動されることで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄに支持された基板Ｐは、基板ホルダＰＨ上に載置される。

このように、本実施形態によると、基板を支持するトレイ８０Ａ〜８０Ｄのみを移動させることで、基板交換位置と基板ホルダＰＨ上との間で基板を移動させることができる。このため、この場合の基板の移動を例えば超音波モータなどの小型の駆動源を用いて、しかも高速で行うことが可能となる。また、基板交換位置は、基板ホルダＰＨから離れた位置に設定できるので、その位置の近傍で、新たな基板を保持した搬入フォークハンドＦＨ１と、搬出フォークハンドＦＨ２とを、上下に並べて待機させておくことができ、待機させた搬出フォークハンドＦＨ２をトレイ８０Ａ〜８０Ｄの下方から上方へ移動させることで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄで支持した基板を回収し、逆に基板を保持した搬入フォークハンドＦＨ１をトレイ８０Ａ〜８０Ｄの上方から下方へ移動させることで、トレイ８０Ａ〜８０Ｄに基板の受け渡しを行い、これにより基板交換位置でのトレイ８０Ａ〜８０Ｄ上での基板交換を迅速に行うことができる。

従って、基板ホルダＰＨ上の空間（ワーキングディスタンス）が狭い場合であっても、基板ホルダＰＨに対して短時間に基板の受け渡しを行うことが可能となるとともに、コストの上昇をも効果的に抑制あるいは低減させることができる。

また、本実施形態の露光装置１０によると、基板ホルダＰＨとは機械的に分離され（非接触な状態とされ）、基板ホルダＰＨを含む基板ステージＰＳＴの動きに追従するとともに、移動機構５０が載置されたフォロワステージＦＳＴを備えるので、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動のための駆動源の小型化によるコストの低減と、フォロワステージＦＳＴの駆動に起因する振動の基板ホルダＰＨを含む基板ステージＰＳＴへの伝達を防止できる。従って、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの位置制御精度（位置決め精度を含む）を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の露光装置１０によると、基板ホルダＰＨと基板搬送系（搬出フォークハンドＦＨ２及び搬入フォークハンドＦＨ１）との間の基板の受け渡しを短時間に行うことができる。従って、スループットの向上を図ることが可能となる。また、露光の際に基板を精度良く位置制御することができるので、露光精度の向上も図ることが可能となる。

また、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動及び停止精度は、露光を行う際の基板の位置決め精度ほど高い精度が要求されないため、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの移動のためのガイド及び位置読み取り装置などに低コスト部品の使用が可能となる。また、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの位置を直接的又は間接的に計測する位置読み取り装置として、例えばレーザ干渉計よりも安価で高応答なリニアエンコーダ１００Ａ〜１００Ｄ等を用いることができるので、装置のコストの低減が可能なる。

また、本実施形態によると、基板を複数のトレイ８０Ａ〜８０Ｄで支持する構成を採用し、そのトレイ８０Ａ〜８０Ｄのサイズ及び配置間隔を搬入フォークハンドＦＨ１及び搬出フォークハンドＦＨ２の３つの保持部ＦＨａ,ＦＨｂ,ＦＨｃの間隔を考慮して設計している。これにより、産業用ロボットのアームに、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるような汎用のフォークハンドＦＨ１,ＦＨ２を取り付けた一般的なロボット・ローダを搬送系として使用することができ、基板を支持するトレイと一体的に搬送するような特別なロボット・ローダが不要になるので、装置のコストの低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態によると、基板を複数のトレイ８０Ａ〜８０Ｄで支持するので、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、比較的小型となり、一体成形加工が容易となる。また、基板を支持する複数のトレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれとしては、幅方向のサイズが小さいトレイが用いられ、しかも幅方向の両端が一対のガイド部材８２によって支持されているので、前述した国際公開第９９／３９９９９号パンフレットに開示されるトレイを用いて大型の基板を支持する場合に比べて、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれの撓みを小さくすることができる。従って、上記国際公開第９９／３９９９９号パンフレットに開示されるトレイを用いて大型の基板を支持する場合とは異なり、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの素材として、高価な高剛性の材料ではなくて、アルミニウム合金等の一般機械材料を使って安価に製作することができる。また、トレイ８０Ａ〜８０Ｄそれぞれは、矩形の開口部が複数形成されている。これにより、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの軽量化を図ることができるとともに、基板ホルダＰＨの上面に形成された、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの複数の開口部にそれぞれ嵌合するとともに基板に各開口部を介して当接する複数の保持部（基板載置面）の面積を十分に確保することが可能となる。

また、本実施形態では、Ｘ軸方向に延設された各一対のガイド８２に対して、トレイ８０Ａ〜８０Ｄが、各２対のスライダ８１を介して摺動可能に配置されている。これにより、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの上下方向の位置が一定に維持されるとともに、例えば基板の荷重やトレイ８０Ａ〜８０Ｄ自体の自重による、トレイ８０Ａ〜８０Ｄの撓みの発生を抑制できる。また、スライダ８１としては、例えばガイド８２に沿って移動するボール循環式の汎用品、例えばユニット構造である市販のＬＭガイドなどを用いることができる。

また、本実施形態では、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄそれぞれの前後にワイヤ７５，７６を繋ぎ、複数の滑車を介して適当な位置までワイヤを引き延ばし、広い場所に駆動装置９６を設置してトレイトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄを駆動する。駆動装置９６としては、上述したワイヤを水平に引っ張る方式の他、垂直に引っ張る方式や、ワイヤを巻き取る方式のものを採用することができる。このように、ワイヤを使えば狭いワーキングディスタンスの内部でトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄを無理なく駆動することができるコンパクトで安価な駆動装置を構成できる。

また、本実施形態では、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄそれぞれの一端に一端を接続したワイヤ７５を一方の動滑車７２に巻き掛け、他端は張力を与えて固定している。同様にトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄそれぞれの他端に一端を接続した別のワイヤ７６も一方の動滑車７２と同一の可動部に取付けられた他方の動滑車７２に巻き掛けて他端は張力を与えて固定している。両動滑車７２は同時にＸ軸方向に移動し、この移動により、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄは動滑車の動いた距離の２倍の距離を進む。また、進む速度も動滑車の速度の２倍となる。従って、ストロークの短い低速の駆動装置であってもトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄを長距離、高速で移動させることができる。

また、本実施形態によると、駆動ユニット９９Ａ,９９Ｂ,９９Ｃ,９９Ｄにより、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄを個別に駆動することができ、これによりトレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄによって保持された基板をＺ軸回りに回転させることができる。従って、搬入フォークハンドＦＨ１により、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄに基板が斜め（水平面内において）に載置された場合であっても、トレイ８０Ａ,８０Ｂ,８０Ｃ,８０Ｄの位置を個別に調整することで、基板のＸ位置誤差とともにθｚ回転誤差をも補正することができる。

なお、基板のθｚ回転誤差の補正を考慮しなくても良い場合には、トレイ８０Ａ〜８０Ｄを同時に駆動するようにしても良い。この場合には、動滑車として、４連の動滑車を使用することができる。また、上記実施形態では、４つのトレイ８０Ａ〜８０Ｄを備えている場合について説明したが、これに限らず、基板のθｚ回転誤差の補正を行わない場合には、個々の移動の際に位置ずれが発生しないように、各トレイの一部が連結された一体型のトレイであっても良い。また、トレイは基板の大きさに応じた、適当な数のトレイを用いるようにすれば良い。また、基板が小さい場合などには、複数のトレイのうち、基板を保持するのに十分な数のトレイのみを駆動して基板の搬送を行なうようにすれば良い。

なお、上記実施形態では、ワイヤを用いてトレイを駆動するものとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、その他の方式の駆動装置を用いて行うようにしても良いことは勿論である。

また、上記実施形態において、照明光として、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、光源としては、波長１５７ｎｍのＦ₂レーザ光、波長１４６ｎｍのＫｒ₂エキシマレーザ光、波長１２６ｎｍのＡｒ₂エキシマレーザ光などの真空紫外光を発生する光源を使用しても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６０ｎｍ）などを使用しても良い。

また、上記実施形態では、本発明が走査型露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも好適に適用することができる。

なお、上記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）を用いても良い。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ることができる。

この他、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット（対応する米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書）などに開示される、投影光学系とウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などに本発明を適用しても良い。

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レチクル又はマスクを製造するために、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本発明を適用できる。なお、露光対象となる基板はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハなどでも良い。

なお、これまでは、基板上にパターンを形成する露光装置について説明したが、スキャン動作により、基板上にパターンを形成する方法は、露光装置に限らず、例えば、特開２００４−１３０３１２号公報などに開示される，インクジェットヘッド群と同様のインクジェット式の機能性液体付与装置を備えた素子製造装置を用いても実現可能である。

上記公開公報に開示されるインクジェットヘッド群は、所定の機能性液体（金属含有液体、感光材料など）をノズル（吐出口）から吐出して基板（例えばＰＥＴ、ガラス、シリコン、紙など）に付与するインクジェットヘッドを複数有している。このインクジェットヘッド群のような機能性液体付与装置を用意して、パターンの生成に用いることとすれば良い。この機能性液体付与装置を備えた素子製造装置では、基板を固定して、機能性液体付与装置を走査方向にスキャンしても良いし、基板と機能性液体付与装置とを相互に逆向きに走査しても良い。

例えば、液晶表示素子を製造する場合、上述した各種露光装置を用いてパターンを感光性基板（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（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する工程）、露光された基板の現像工程、エッチング工程、及びレジスト剥離工程等の各処理工程を含むパターン形成ステップ、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した、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カラーフィルタ形成ステップ、パターン形成ステップ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ステップ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）を組み立てるセル組み立てステップ、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、及び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モジュール組立ステップを経る。この場合、パターン形成ステップにおいて、上述した各種露光装置（上記実施形態の露光装置１０を含む）を用いて高スループット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、本発明の基板搬送装置は、基板ホルダ上の空間から基板を移動するのに適している。また、本発明のステージ装置は、基板を移動可能に保持するのに適している。また、本発明のパターン形成装置は、基板にパターンを形成するのに適している。

一実施形態に係る露光装置の概略的な構成を示す図である。基板ホルダを示す平面図である。メインステージを示す平面図である。移動機構５０の概略的な構成を示す図である。図５（Ａ）はフレームを示す平面図であり、図５（Ｂ）はフレームを示す側面図である。フレーム上に配置されたトレイを示す図である。基板ステージ及びフレームのトレイ８０Ａ近傍部分を示す斜視図である。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、トレイの動作を説明するための図（その１、その２）である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、搬入フォークハンド及び搬出フォークハンドについて説明するための図である。露光装置（基板搬送系を除く）の制御系の構成を示すブロック図である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その１）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その２）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その３）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その４）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その５）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その６）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その７）である。基板ステージと基板搬送系との間の基板の搬送方法を説明するための図（その８）である。

符号の説明

１０…露光装置、１１…ステージ装置、４０…メインステージ、５０…移動機構、柱、７１…滑車、７２…動滑車、７５,７６…ワイヤ、８０Ａ〜８０Ｄ…トレイ、８２…ガイド、９６…駆動装置、Ｒ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…基板、ＰＨ…基板ホルダ、ＰＳＴ…基板ステージ、ＦＳＴ…フォロワステージ、ＦＨ１…搬入フォークハンド、ＦＨ２…搬出フォークハンド。

Claims

基板ホルダに対して基板を受け渡しする基板搬送装置であって、
前記基板を支持する支持部材と；
前記基板が載置される前記基板ホルダの一面と交差する第１方向に関して前記支持部材を移動させて、前記支持部材が前記基板を支持する第１状態と前記支持部材が前記基板から離間する第２状態とをそれぞれ設定するとともに、前記基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して前記支持部材を移動させて、前記基板の搬入又は搬出が行われる第３状態を設定する駆動機構と；を備える基板搬送装置。
前記駆動機構は、前記基板ホルダの外部に配置され、前記支持部材が移動するガイド部材を備え、
前記第３状態では、前記支持部材の少なくとも一部が前記ガイド部材上に配置される請求項１に記載の基板搬送装置。
前記第２状態では、前記ガイド部材の一部が前記基板ホルダ内部に配置される請求項２に記載の基板搬送装置。
前記第３状態は、前記第２状態を経由して前記基板ホルダに前記基板の搬入又は搬出が行われる請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記第２状態では、前記支持部材の少なくとも一部が、前記基板ホルダの内部に配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記第２状態では、前記基板ホルダ上に基板が載置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記支持部材は、複数の開口部を有し、
前記基板ホルダの基板載置面には、前記第２状態で前記複数の開口部にそれぞれ嵌合するとともに、前記基板に下方から当接して保持する複数の保持部がさらに形成されている請求項１〜６に記載の基板搬送装置。
前記支持部材は、複数の支持部を含み、前記第１状態では、該複数の支持部が前記基板を支持する請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
前記支持部材は、前記基板ホルダに対して機械的に分離されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
基板ホルダを含む第１ステージと；
前記基板ホルダとは機械的に分離され、前記第１ステージの動きに追従するとともに、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板搬送装置が載置された第２ステージと；を備えるステージ装置。
基板を移動させるステージ装置であって、
前記基板を保持する基板ホルダと；
前記基板を支持する支持部材と；
前記基板が載置される前記基板ホルダの一面と交差する第１方向に関して前記基板ホルダと前記支持部材とを相対移動させて、前記支持部材が前記基板を支持する第１状態と前記支持部材が前記基板から離間する第２状態とをそれぞれ設定するとともに、前記基板ホルダの一面と平行な第２方向に関して前記基板ホルダと前記支持部材とを相対移動させて、前記基板の搬入又は搬出が行われる第３状態を設定する駆動機構と；を備えるステージ装置。
前記基板ホルダが設けられる第１可動体と、前記支持部材が設けられ、前記第１可動体と異なる第２可動体とを備える請求項１１に記載のステージ装置。
前記駆動機構は、前記第２可動体に設けられて前記基板ホルダの外部に配置され、前記支持部材が移動するガイド部材を備え、
前記第３状態では、前記支持部材の少なくとも一部が前記ガイド部材上に配置される請求項１１又は１２に記載のステージ装置。
前記第２状態では、前記ガイド部材の一部が前記基板ホルダ内部に配置される請求項１３に記載のステージ装置。
前記第３状態は、前記第２状態を経由して前記基板ホルダに前記基板の搬入又は搬出が行われる請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置。
前記第２状態では、前記支持部材の少なくとも一部が、前記基板ホルダの内部に配置される請求項１１〜１５のいずれか一項に記載のステージ装置。
前記第２状態では、前記基板ホルダ上に基板が載置される請求項１１〜１６のいずれか一項に記載のステージ装置。
前記支持部材は、複数の開口部を有し、
前記基板ホルダの基板載置面には、前記第２状態で前記複数の開口部にそれぞれ嵌合するとともに、前記基板に前記各開口部を介して当接する複数の保持部がさらに形成されている請求項１１〜１７のいずれか一項に記載のステージ装置。
前記支持部材は、複数の支持部を含み、前記第１状態では、該複数の支持部が前記基板を支持する請求項１１〜１８のいずれか一項に記載のステージ装置。
基板上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
請求項１１〜１９のいずれか一項に記載のステージ装置と；
前記基板を保持して可動な搬送部材と；を備え、
前記第３状態では、前記支持部材と前記搬送部材との間で前記基板の受け渡しが行われるパターン形成装置。