JP2013214024A - 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

Abstract

【課題】基板の位置制御を高精度に行うことが可能なステージ装置を提供する。
【解決手段】 基板ステージ装置２０は、基板Ｐを保持し、ＸＹ平面に沿って移動可能な微動ステージ３０と、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向に沿った位置を移動可能なＹステップガイド５０と、Ｙステップガイド５０上に設けられた筐体４２、前記筐体４２内に設けられた空気ばね装置４４、及び前記Ｙステップガイド５０内に設けられ前記空気ばね装置４４に連通する補助タンク４８を含み、前記空気ばね装置４４を用いて前記微動ステージ３０の自重を下方から支持するとともに、前記Ｙステップガイド５０に沿って前記Ｘ軸方向に移動し、且つ前記Ｙステップガイド５０と共に前記Ｙ軸方向に沿った位置を移動する重量キャンセル装置４０と、を備える。
【選択図】図２

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、物体を保持する物体保持部材が所定の二次元平面に沿って移動可能な移動体装置、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が用いられている。

この種の露光装置としては、基板を保持する微動ステージを支持する重量キャンセル装置のクロススキャン方向への移動をガイドするガイド部材が、重量キャンセル装置と共にスキャン方向に移動可能な基板ステージ装置を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、露光装置では、基板にパターンをより高精度に形成するため、基板の位置制御をより高精度に行うことが可能なものが望まれている。

米国特許出願公開第２０１０／０２６６９６１号明細書

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、物体を保持し、水平面に平行な所定の二次元平面に沿って移動可能な物体保持部材と、前記二次元平面に平行な第１方向に延び、前記二次元平面内で前記第１方向に直交する第２方向に沿った位置を移動可能なガイド部材と、前記ガイド部材上に設けられた本体部、前記本体部内に設けられた空気ばね装置、及び前記ガイド部材内に設けられ前記空気ばね装置に連通する補助タンクを含み、前記空気ばね装置を用いて前記物体保持部材の自重を下方から支持するとともに、前記ガイド部材に沿って前記第１方向に移動し、且つ前記ガイド部材と共に前記第２方向に沿った位置を移動する支持装置と、を備える移動体装置である。

これによれば、空気ばね装置に補助タンクが接続されているので、空気ばね装置のばね定数を低下（固有振動数を低下）させることができ、これにより、物体保持部材の位置制御をより高精度で行うことができる。また、補助タンクがガイド部材内に設けられているので、補助タンクを有するにも関わらず支持装置の大型化を抑制できる。

ここで、本明細書において空気ばね装置とは、気体の弾性を利用したばね（弾性体）装置（ガススプリング装置）を意味し、空気以外の気体を用いるものを含むものとする。

本発明は、第２の観点からすると、本発明の第１の観点にかかる移動体装置と、前記物体保持部材に保持された前記物体にエネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える露光装置である。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の第２の観点にかか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、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の第２の観点にかか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である。

一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断面図である。 基板ステージ装置の平面図である。 基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置の拡大図である。 基板ステージ装置の変形例（その１）を示す図である。 基板ステージ装置の変形例（その２）を示す図である。 基板ステージ装置の変形例（その３）を示す図である。 基板ステージ装置の変形例（その４）を示す図である。

以下、一実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。

図１には、一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、マスクＭを保持するマスクステージ１４、投影光学系１６、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含む。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、Ｚ軸方向に関する位置を、それぞれＸ位置、Ｙ位置、Ｚ位置と称して説明を行う。

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、露光用の照明光ＩＬをマスク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、所定の回路パターンが形成されたマスクＭを、例えば真空吸着により保持している。マスクステージ１４は、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）に所定の長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１４のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）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号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系１６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光学系を複数含む、いわゆるマルチレンズ投影光学系であり、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。

このため、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ＩＬ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が、基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域に形成される。そして、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭが走査方向に駆動されるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐが走査方向に駆動されることで、基板Ｐ上の１つ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。

基板ステージ装置２０は、図２に示されるように、一対のステージ架台２２、複数（本実施形態では、例えば３つ）のベースフレーム２４、Ｙ粗動ステージ２６、Ｘ粗動ステージ２８、微動ステージ３０、重量キャンセル装置４０、及びＹステップガイド５０を含む。

一対のステージ架台２２は、それぞれＹ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に離間して互いに平行に配置されている。ステージ架台２２は、液晶露光装置１０の装置本体（ボディ）の一部を構成している。ステージ架台２２は、その長手方向の端部近傍が、クリーンルームの床１１上に設置された防振装置２１（図１では不図示）により下方から支持されている。上記投影光学系１６、マスクステージ１４は、装置本体に支持されており、床１１から振動的に分離されている。

ベースフレーム２４は、＋Ｘ側のステージ架台２２の＋Ｘ側、−Ｘ側のステージ架台２２の−Ｘ側、及び一対のステージ架台２２の間に、それぞれステージ架台２２に所定距離隔てて（非接触状態で）配置されている。ベースフレーム２４は、Ｙ軸方向に延びるＹＺ平面に平行な板状部材から成り、複数のアジャスタ装置２４ａを介して高さ位置（Ｚ位置）が調整可能に床１１上に設置されている。ベースフレーム２４の上端面（＋Ｚ側の端部）には、Ｙ軸方向に延びるＹリニアガイド２３ａが固定されている。

Ｙ粗動ステージ２６は、図３に示されるように、複数のベースフレーム２４上に搭載されている。Ｙ粗動ステージ２６は、一対のＸビーム２６ａを有している。一対のＸビーム２６ａは、それぞれＸ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の部材から成り、Ｙ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Ｘビーム２６ａは、＋Ｘ及び−Ｘ側の端部近傍、及び長手方向中央にそれぞれにおいて、Ｙキャリッジ２６ｂと称されるＹ軸方向に延びる平面視矩形の板状部材により下面が互いに連結されている（図１参照）。なお、図３では、Ｘ粗動ステージ２８、及び微動ステージ３０（それぞれ図１参照）の図示が省略されている。

Ｙ粗動ステージ２６は、ベースフレーム２４に固定されたＹリニアガイド２３ａと、Ｙキャリッジ２６ｂに固定されたＹスライド部材２３ｂとから成るＹリニアガイド装置により、複数のベースフレーム２４上でＹ軸方向に直進案内される。また、Ｙ粗動ステージ２６は、ベースフレーム２４（中央のベースフレーム２４を除く）に取り付けられたねじ部２５ａとＹキャリッジ２６ｂに固定されたナット部２５ｂとから成る送りねじ装置により、複数のベースフレーム２４上でＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。なお、Ｙ粗動ステージ２６をＹ軸方向に駆動するためのＹアクチュエータの種類は、上記送りねじ装置に限らず、例えばリニアモータ、ベルト駆動装置などであっても良い。

図１に戻り、Ｘ粗動ステージ２８は、平面視矩形の板状部材から成り、Ｙ粗動ステージ２６上に搭載されている。Ｘ粗動ステージ２８は、Ｙ粗動ステージ２６に固定された複数のＸリニアガイド２７ａと、Ｘ粗動ステージ２８に固定された複数のＸスライド部材２７ｂとから成る複数のＸリニアガイド装置により、Ｙ粗動ステージ２６上でＸ軸方向に直進案内される。また、Ｘ粗動ステージ２８は、Ｙ粗動ステージ２６に固定された複数のＸ固定子２９ａ（例えば磁石ユニット）と、Ｘ粗動ステージ２８に固定された複数のＸ可動子２９ｂ（例えばコイルユニット）とから成る複数のＸリニアモータにより、Ｙ粗動ステージ２６上でＸ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、Ｘ粗動ステージ２８は、上記Ｘリニアガイド装置の作用により、Ｙ粗動ステージ２６と一体的にＹ軸方向に移動する。すなわち、Ｙ粗動ステージ２６とＸ粗動ステージ２８とにより、いわゆるガントリタイプのＸＹ軸ステージ装置が構成されている。

微動ステージ３０は、本体部３２、基板ホルダ３４、及びレベリング装置３６を有している。本体部３２は、図２に示されるように、高さの低い中空の直方体状（箱形）の部材から成る。本体部３２の下面には、開口部３２ａが形成されており、レベリング装置３６は、上記開口部３２ａを介して本体部３２内に収容されている。

図１に戻り、基板ホルダ３４は、平面視矩形の板状部材から成り、本体部３２の上面に固定されている。基板ホルダ３４の上面には、基板Ｐが載置され、基板ホルダ３４は、該基板Ｐを、例えば真空吸着により吸着保持する。

レベリング装置３６は、図２に示されるように、レベリングダイヤ３６ａ、レベリングカップ３６ｂ、及び複数のエアベアリング３６ｃを含む。レベリングダイヤ３６ａは、ほぼ三角錐状の部材から成り、その底面が本体部３２の天井面に固定されている。レベリングカップ３６ｂは、＋Ｚ側に開口したカップ状の部材から成り、レベリングダイヤ３６ａの下端部が開口内に挿入されている。複数（本実施形態では、例えば３つ）のエアベアリング３６ｃは、レベリングカップ３６ｂの内壁面に首振り動作可能に取り付けられており、レベリングダイヤ３６ａの対応する傾斜面に対して加圧気体を噴出する。レベリングダイヤ３６ａは、上記加圧気体の静圧によりレベリングカップ３６ｂに対してθｘ、及び／又はθｙ方向に非接触状態で揺動可能に支持されており、レベリング装置３６が球面軸受け装置と同様に機能する。また、上記揺動の中心は、微動ステージ３０の重心位置ＣＧと概ね一致している。本実施形態のレベリング装置３６の構成及び機能については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。

微動ステージ３０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微動ステージ駆動系により、Ｘ粗動ステージ２８に対して３自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、θｚ方向）に微少駆動される。微動ステージ駆動系は、Ｘ粗動ステージ２８に固定された固定子と、本体部３２に固定された可動子とから成る複数のボイスコイルモータを含む。複数のボイスコイルモータには、Ｙ軸方向の推力を発生する複数（図１参照。ただし図１では紙面奥行き方向に重なっている）のＹボイスコイルモータ３７ｙ、及びＸ軸方向の推力を発生する複数のＸボイスコイルモータ３７ｘ（図２参照。ただし図２では紙面奥行き方向に重なっている）が含まれる。微動ステージ３０は、上記複数のボイスコイルモータが発生する推力によって、Ｘ粗動ステージ２８に誘導され、これにより、Ｘ粗動ステージ２８と共にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に所定のストロークで移動する。また、微動ステージ３０は、上記複数のボイスコイルモータによりＸ粗動ステージ２８に対して上記３自由度方向に適宜微少駆動される。

また、微動ステージ駆動系は、本体部３２をθｘ、θｙ、及びＺ軸方向の３自由度方向に微少駆動するための複数のＺボイスコイルモータ３７ｚを有している。複数のＺボイスコイルモータ３７ｚは、本体部３２の四隅部に対応する箇所に配置されている（図１では、４つのＺボイスコイルモータ３７ｚのうち２つのみが示され、他の２つは紙面奥行き方向に隠れている）。なお、本体部３２をθｘ、及びθｙ方向に微少駆動できれば、複数のＺボイスコイルモータ３７ｚの配置は、これに限られず、例えば同一直線上にない三箇所に配置されても良い。

本体部３２のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、不図示レーザ干渉計を含む基板干渉計システムにより、本体部３２にミラーベース３５ａを介して固定されたＸバーミラー３５ｘ（図２参照）、Ｙバーミラー３５ｙ（図１参照）を用いて求められる。レーザ干渉計には、微動ステージ３０のＸ位置情報を求めるためのＸレーザ干渉計、及び微動ステージ３０のＹ位置情報を求めるためのＹレーザ干渉計が含まれる。

また、微動ステージ３０のθｘ、θｙ、及びＺ軸方向それぞれの位置情報は、図２に示されるように、本体部３２の下面に固定された複数のＺセンサ３９ａより、重量キャンセル装置４０にアーム状の支持部材３９ｂを介して固定されたターゲット３９ｃを用いて求められる。Ｚセンサ３９ａの種類は特に限定されないが、例えば三角測量方式の反射型レーザ変位センサ、あるいは垂直反射方式の反射型レーザ変位センサなどを用いることができる。またターゲット３９ｃの種類は、Ｚセンサ３９ａの種類に応じて適宜変更可能であり、Ｚセンサ３９ａとして、例えば三角測量方式の反射型レーザ変位センサが用いられる場合には、ターゲット３９ｃに白色セラミックスを用いることが望ましく、Ｚセンサ３９ａとして、例えば垂直反射方式の反射型レーザ変位センサが用いられる場合には、ターゲット３９ｃに鏡（あるいは表面は鏡面加工された部材）を用いることが望ましい。

重量キャンセル装置４０は、微動ステージ３０を下方から支持している。重量キャンセル装置４０は、図４に示されるように、筒状の筐体４２、筐体４２内に収容された、いわゆるベローズタイプの空気ばね４４、空気ばね４４上に載置されたＺスライド部材４６、及び後述するＹステップガイド５０内に収容された補助タンク４８を有する。

筐体４２は、底板４２ａ、底板４２ａ上に搭載された第１筒体４２ｂ、及び第１筒体４２ｂ上に搭載された第２筒体４２ｃを有し、全体的に＋Ｚ側に開口した有底の筒状に形成されている。なお、底板４２ａ、第１筒体４２ｂ、及び第２筒体４２ｃは別部材でも良いし、一体的に形成されていても良い。空気ばね４４は、筐体４２内に収容され、底板４２ａの上面上に設置されている。空気ばね４４は、下部板４４ａ、上部板４４ｂ、下部板４４ａと上部板４４ｂとの間に配置されたばね本体４４ｃを有する。ばね本体４４ｃは、例えばエラストマなどのゴム系（あるいは合成樹脂系）の材料により形成された筒状の部材から成り、下部板４４ａ、上部板４４ｂに対して、例えば加締め加工により接続されている。ばね本体４４ｃの内部には、重量キャンセル装置４０の外部から供給される加圧気体（例えば、空気）が供給されており、空気ばね４４の内部が陽圧空間となっている。

Ｚスライド部材４６は、ＸＹ平面に平行な板状の部材から成り、Ｚ軸方向に離間して配置された一対の板ばねを含む平行板ばね装置４１を介して筐体４２に接続されている。平行板ばね装置４１は、Ｚ軸回りに複数設けられており、Ｚスライド部材４６は、筐体４２に対してＺ軸方向に微少ストロークで移動可能となっている。Ｚスライド部材４６の上面には、複数のエアベアリング４３が軸受け面を＋Ｚ側に向けた状態で取り付けられている。重量キャンセル装置４０は、上記複数のエアベアリング４３を用いてレベリング装置３６（図４では不図示。図２参照）を下方から非接触支持しており、微動ステージ３０に対してＸＹ平面に平行な方向に相対移動可能となっている。

重量キャンセル装置４０の機能は、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示される重量キャンセル装置と同様である。すなわち、重量キャンセル装置４０は、空気ばね４４が発生する重力方向上向き（＋Ｚ方向）の力をＺスライド部材４６を介して微動ステージ３０に作用させる。この空気ばね４４が発生する重力方向上向きの力は、微動ステージ３０（基板ホルダ３４、レベリング装置３６（それぞれ図４では不図示。図２参照）を含む）、及びＺスライド部材４６を含む系の重量と釣り合うように、空気ばね４４に供給される気体の圧力が設定されている。これにより、上記微動ステージ３０を含む系の重量がキャンセルされ、微動ステージ３０のＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の位置（Ｚ・チルト位置と称する）に関する制御（Ｚ・チルト制御と称する）が行われる際の上記複数のＺボイスコイルモータ３７ｚの負荷が低減される。

補助タンク４８は、空気ばね４４の容積を実質的に拡大するための部材であり、筐体４２の外部であって、後述するＹステップガイド５０の内部に収容されている。補助タンク４８は、Ｘ軸方向に延びる両端が閉塞された円筒状の部材から成る第１タンク部４８ａ、第１タンク部４８ａ上に搭載された中空の直方体状（箱形）の部材からなる第２タンク部４８ｂ、第２タンク部４８ｂと空気ばね４４とを連通させるための接続管４８ｃとを有する。補助タンク４８は、本実施形態では、例えば金属などの硬質の材料を用いて一体的に形成されており、第１タンク部４８ａと第２タンク部４８ｂとの内部、及び第２タンク部４８ｂの内部と接続管４８ｃの内部とは、それぞれ連通している。補助タンク４８の容積は、特に限定されないが、例えば空気ばね４４の容積の３倍程度（あるいは３倍以下）に設定されている。なお、補助タンクの形状は、適宜変更可能であり、本実施形態に開示されるものに限られない。

筐体４２の底板４２ａの中央部には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔４２ｄが形成されている。補助タンク４８は、接続管４８ｃが貫通孔４２ｄに挿入されるとともに、接続管４８ｃの＋Ｚ側の端部が空気ばね４４の下部板４４ａに一体的に接続されている。空気ばね４４の下部板４４ａの中央部には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔４４ｄが形成されている。空気ばね４４の内部と補助タンク４８の内部とは、上記貫通孔４４ｄを介して連通している。これにより、空気ばね４４の容積が実質的に拡大される。また、接続管４８ｃは、空気ばね４４との接続部近傍に、補助タンク４８の内部と空気ばね４４の内部とを連通させるための管路を狭くする絞り４８ｄ（本実施形態では、例えばオリフィス絞り）を有しており、空気ばね４４の減衰力（振動を減衰する能力）が高められている。

重量キャンセル装置４０は、図２に示されるように、筐体４２の下端部近傍がＸ粗動ステージ２８の中央部に形成された開口部２８ａ内に挿入されている。筐体４２は、重量キャンセル装置４０の重心位置とほぼ同じ高さ位置（Ｚ位置）でフレクシャ装置４５を介してＸ粗動ステージ２８に機械的に接続されている。フレクシャ装置４５は、Ｘ軸方向に延びる板ばねを含み、重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２８がＸ軸方向に移動する際、フレクシャ装置４５を介して牽引されることによりＸ粗動ステージ２８と一体的にＸ軸方向に移動する。

Ｙステップガイド５０は、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の中空の部材から成り、図３に示されるように、上記一対のＸビーム２６ａの間に配置されている。Ｙステップガイド５０は、長手方向の両端部近傍において上記一対のＸビーム２６ａそれぞれに対して、フレクシャ装置５４を介して接続されており、Ｙ粗動ステージ２６と一体的にＹ軸方向に移動する。Ｙステップガイド５０は、図２に示されるように、ステージ架台２２に固定されたＹリニアガイド５１ａと、Ｙステップガイド５０に固定されたＹスライド部材５１ｂとから成るＹリニアガイド装置により、ステージ架台２２上でＹ軸方向に直進案内される。上記Ｘビーム２６ａの下面は、Ｙリニアガイド５１ａの上面よりも＋Ｚ側に位置しており、Ｙ粗動ステージ２６とＹステップガイド５０とは、上記フレクシャ装置５４により接続された部分を除き振動的に分離されている。

Ｙステップガイド５０の上面には、一対のＸリニアガイド５２ａがＹ軸方向に所定間隔で互いに平行に固定されている。これに対し、重量キャンセル装置４０の筐体４２の下面には、図４に示されるように、断面逆Ｕ字状に形成されたＸスライド部材５２ｂが複数（例えば一本のＸリニアガイド５２ａにつき２つ）固定されている。Ｘスライド部材５２ｂは、不図示の循環式のボール（あるいはコロのような転動体）を含み、対応するＸリニアガイド５２ａに対してＸ軸方向にスライド自在に係合している。上記Ｘリニアガイド５２ａ及びＸスライド部材５２ｂを含む機械的なＸリニアガイド装置の作用により、重量キャンセル装置４０は、Ｙステップガイド５０上において低摩擦でＸ軸方向に所定のストロークで移動可能、且つＹステップガイド５０に対するＹ軸方向の相対移動が制限されている。

Ｙステップガイド５０は、長手方向（Ｘ軸方向）の寸法が重量キャンセル装置４０のＸ軸方向に関する移動可能距離よりも幾分長く設定されている。重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２８と一体的にＸ軸方向に移動する際には、Ｙステップガイド５０上を移動する。また、重量キャンセル装置４０は、Ｙステップガイド５０がＹ粗動ステージ２６に牽引されてＹ軸方向に移動するのに伴い、上記Ｘリニアガイド５２ａ及びＸスライド部材５２ｂを含むＸリニアガイド装置の作用により、Ｙ粗動ステージ２６及びＹステップガイド５０と一体的にＹ軸方向に移動する。したがって、重量キャンセル装置４０がＹステップガイド５０上から脱落することがない。

Ｙステップガイド５０の上面であって、一対のＸリニアガイド５２ａの間の領域には、Ｘ軸方向に延びるスリット状の切り欠き５３が形成されている（図３参照。なお、図３では、重量キャンセル装置４０のうち底板４２ａ及び空気ばね４４を除く部材は不図示）。上記重量キャンセル装置４０の要素である補助タンク４８は、上記切り欠き５３を介してＹステップガイド５０内に収容されている。補助タンク４８とＹステップガイド５０との間には、補助タンク４８とＹステップガイド５０とが接触しないように所定のクリアランスが形成されている。

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、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１４上へのマスクＭのロードが行われるとともに、不図示の基板ローダによって、基板ホルダ３４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、そのアライメント計測の終了後、基板上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・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・スキャン方式の露光動作と同様であるので、その詳細な説明は省略するものとする。

基板ステージ装置２０では、上記ステップ・アンド・スキャンの露光動作時などに、装置本体に固定された不図示のオートフォーカスセンサの出力に基づいて、微動ステージ３０のＺ・チルト制御が適宜行われる。重量キャンセル装置４０では、空気ばね４４の作用（ばね性）により、Ｚスライド部材４６が微動ステージ３０のＺ位置に応じて（微動ステージ３０に追従して）上下動することにより、微動ステージ３０を安定して下方から支持することができる。

以上説明した基板ステージ装置２０は、重量キャンセル装置４０が空気ばね４４と連通する補助タンク４８を有しているため、空気ばね４４のばね定数を低下（固有振動数を低下）させることができる。また、補助タンク４８は、空気ばね４４との接続部近傍に絞り部４８ｄを有しているので、空気ばね４４の減衰力を向上させることができる。したがって、微動ステージ３０（及び基板Ｐ）のＺ・チルト制御をより高精度で行うことができる。

また、補助タンク４８がＹステップガイド５０内に収容されているので、重量キャンセル装置４０の大型化を抑制できる。また、重量キャンセル装置４０の重心位置が、仮に補助タンク４８を有さないとした場合に比べて−Ｚ側に位置するので、Ｙステップガイド５０を用いて重量キャンセル装置４０をＹ軸方向に駆動する際のＸ軸回りのモーメントが抑制される。

なお、上記実施形態の基板ステージ装置２０の構成は、適宜変形が可能である。以下、上記実施形態の基板ステージ装置２０の変形例について説明する。なお、以下説明する変形例において、上記実施形態の基板ステージ装置２０と同様の構成、及び機能を有する要素については上記実施形態と同じ番号を付してその説明を省略する。

図５には、上記実施形態の第１の変形例に係る基板ステージ装置２０ａ（ベースフレーム２４、基板ホルダ３４、Ｙボイスコイルモータ３７ｙなど（ぞれぞれ図１参照）は図示省略）が示されている。微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、上記実施形態の基板ステージ装置２０では、図２に示されるように、微動ステージ３０に取り付けられたＺセンサ３９ａにより、重量キャンセル装置４０に取り付けられたターゲット３９ｃを用いて求められたのに対し、図５に示される基板ステージ装置２０ａでは、微動ステージ３０に取り付けられたＺセンサ３９ａにより、Ｙステップガイド５０の上面に固定されたターゲット板５６を用いて求められる。ターゲット板５６は、平面視でＸ軸方向に延びる帯状の部材から成る。ターゲット板５６は、Ｙステップガイド５０の上面における＋Ｙ側及び−Ｙ側それぞれの端部近傍に固定されている。このため、Ｙステップガイド５０ａは、上記実施形態に比べて広幅に（Ｙ軸方向の寸法が大きく）設定されている。ターゲット板５６を形成する素材は、上記実施形態と同様にＺセンサ３９ａの種類に応じて適宜選択される。

Ｚセンサ３９ａは、微動ステージ３０の本体部３２の下面に、例えば４つ取り付けられており、その内の２つが一方のターゲット板５６を用い、他の２つが他方のターゲット板５６を用いて微動ステージ３０のＺ位置情報を求める。また、ターゲット板５６の長手方向（Ｘ軸方向）寸法は、Ｙステップガイド５０のＸ軸方向の寸法とほぼ同じに設定されており、微動ステージ３０のＸ位置に関わらず、微動ステージ３０のＺ・位置情報を求めることができるようになっている。本第１の変形例に係る基板ステージ装置２０ａによれば、重量キャンセル装置４０を軽量化することができるので、Ｙステップガイド５０ａの剛性が上記実施形態よりも低くても良い。これにより、Ｙステップガイド５０を小型化、軽量化することができる。なお、上記基板ステージ装置２０ａでは、ターゲット板５６がＹステップガイド５０ａに取り付けられたが、Ｚセンサ３９ａから照射されるレーザ光の反射光量を十分に確保できるのであれば、Ｙステップガイド５０ａの上面を直接ターゲット面としても良い。

また、図６には、上記実施形態の第２の変形例に係る基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置４０ｂ、及びＹステップガイド５０ｂが示されている。図４に示されるように、上記実施形態の重量キャンセル装置４０がＸリニアガイド５２ａとＸスライド部材５２ｂとから成るＸリニアガイド装置によりＹステップガイド５０上でＸ軸方向に直進案内されるとともに、Ｙステップガイド５０に対するＹ軸方向の相対移動が制限されたのに対し、図６に示される重量キャンセル装置４０ｂは、複数のエアベアリング４７により非接触状態でＹステップガイド５０ｂに直進案内されるとともに、Ｙステップガイド５０ｂに対するＹ軸方向の相対移動が制限される点が異なる。

重量キャンセル装置４０ｂにおいて、底板４９は、ＹＺ断面逆Ｕ字状に形成されており、その一対の対向面間にＹステップガイド５０ｂが挿入されている。エアベアリング４７は、Ｙステップガイド５０ｂの＋Ｚ側の面（上面）、＋Ｙの側面、及び−Ｙ側の側面それぞれに軸受け面が対向するように底板４９の内壁面に取り付けられている。エアベアリング４７は、Ｙステップガイド５０ｂの上面に対向して、例えば４つ、＋Ｙの側面、及び−Ｙ側の側面それぞれに対向して、例えば２つずつ取り付けられている。Ｙステップガイド５０ｂの上面、及び側面は、上記実施形態よりも平面度が高く設定されている。

重量キャンセル装置４０ｂは、上記複数のエアベアリング４７の作用により、Ｙステップガイド５０ｂに沿って非接触でＸ軸方向に案内されるとともに、Ｙステップガイド５０ｂに対するＹ軸方向の相対移動が制限されている。すなわち、Ｙステップガイド５０ｂと底板４９がＸリニアガイド装置と同様に機能する。重量キャンセル装置４０ｂは、Ｙステップガイド５０ｂに対して非接触であるので、振動の発生が抑制される（なお、上記実施形態でも空気ばね４４の防振作用により微動ステージ３０への振動の伝達は抑制される）。

また、図７には、上記実施形態の第３の変形例に係る基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置４０ｃ、及びＹステップガイド５０ｃが示されている。重量キャンセル装置４０ｃは、上記第２の変形例（図６参照）と同様に、複数のエアベアリング４７を介してＹステップガイド５０ｃに非接触状態で搭載される。また、Ｙステップガイド５０ｃの両側面それぞれに凹部５８が形成されるとともに、底板４９の下端部には、上記凹部５８の＋Ｚ側の壁面（天井面）に軸受け面が対向するようにエアベアリング４７ｃが取り付けられている。重量キャンセル装置４０ｃには、エアベアリング４７ｃの作用により、−Ｚ方向の力（プリロード）が作用している。したがって、重量キャンセル装置４０ｃがＹステップガイド５０ｃに沿ってＸ軸方向に移動する際の動作が安定する。

また、図８には、上記実施形態の第４の変形例に係る基板ステージ装置２０ｄ（一部省略）が示されている。基板ステージ装置２０ｄは、上記実施形態（図２参照）と比べて、レベリング装置３６ｄの構成が上下（Ｚ軸方向に関する配置が）反対となっている点が異なる。すなわち、レベリング装置３６ｄでは、レベリングカップ３６ｂが微動ステージ３０の本体部３２の天井面に下方に開口するように固定され、レベリングダイヤ３６ａが重量キャンセル装置４０に下方から非接触支持されている。微動ステージ３０のチルト動作時の回転中心が、レベリングダイヤ３６ａの重心に近づく（場合によっては一致する）ので微動ステージ３０の制御性が向上する。

また、上記実施形態（その変形例も含む。以下同じ）では、Ｙリニアガイド装置（Ｙリニアガイド５２ａ及びＹスライド部材５２ｂ）、あるいはエアベアリング４７の作用により、重量キャンセル装置４０がＹステップガイド５０によりＹ軸方向に駆動される構成であったが、これに限られず、重量キャンセル装置４０とＸ粗動ステージ２８とをＹ軸方向に延びるフレクシャ装置により機械的に連結しても良い。この場合、重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２８に牽引されてＹ軸方向に移動するので、例えば重量キャンセル装置４０は、エアベアリング（上記変形例とは異なり、Ｙステップガイドの＋Ｚ面のみに対応するエアベアリング）などを介してＹステップガイド５０に非接触支持されても良い。

また、重量キャンセル装置４０の移動をガイドするＹステップガイド５０は、スキャン方向（Ｘ軸方向）に延び、且つクロススキャン方向（Ｙ軸方向）に所定のストロークで移動する構成であったが、これに限られず、Ｙ軸方向に延び、且つＸ軸方向に所定のストロークで移動しても良い。また、Ｙステップガイド５０は、Ｙ粗動ステージ２６に牽引されることによりクロススキャン方向（Ｙ軸方向）に所定のストロークで移動する構成であったが、これに限られず、アクチュエータ（例えばリニアモータ）によりＹ粗動ステージ２６とは独立に駆動されるような構成であっても良い。

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、上記実施形態では、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１６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、上記実施形態では投影光学系１６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。

また、上記実施形態では、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が用いられたが、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。

また、液晶露光装置としては、サイズ（外径、対角線の長さ、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用の大型基板を露光対象物とする露光装置が特に適している。

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、露光装置において、搬出装置により搬出される物体は、露光対象物体である基板などに限られず、マスクなどのパターン保持体（原版）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本発明を適用できる。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。

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、物体を保持する物体保持部材を所定の二次元平面に沿って移動させるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体を露光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製造に適している。

１０…液晶露光装置、２０…基板ステージ装置、３０…微動ステージ、４０…重量キャンセル装置、４４…空気ばね、４８…補助タンク、５０…Ｙステップガイド、Ｐ…基板。

Claims (10)

1. 物体を保持し、水平面に平行な所定の二次元平面に沿って移動可能な物体保持部材と、
   前記二次元平面に平行な第１方向に延び、前記二次元平面内で前記第１方向に直交する第２方向に沿った位置を移動可能なガイド部材と、
   前記ガイド部材上に設けられた本体部、前記本体部内に設けられた空気ばね装置、及び前記ガイド部材内に設けられ前記空気ばね装置に連通する補助タンクを含み、前記空気ばね装置を用いて前記物体保持部材の自重を下方から支持するとともに、前記ガイド部材に沿って前記第１方向に移動し、且つ前記ガイド部材と共に前記第２方向に沿った位置を移動する支持装置と、を備える移動体装置。
2. 前記空気ばね装置と前記補助タンクとを連通させる連通管路に絞り部を有する請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記補助タンクは、前記本体部と一体的に前記第１方向に沿って移動する請求項１又は２に記載の移動体装置。
4. 前記ガイド部材と前記補助タンクとが非接触である請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動体装置。
5. 前記空気ばね装置は、少なくとも一部がゴム系の材料により形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置と、
   前記物体保持部材に保持された前記物体にエネルギビームを用いて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。
7. 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６に記載の露光装置。
8. 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７に記載の露光装置。
9. 請求項７又は８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、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
10. 請求項６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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