JP2013218018A - 移動体装置、露光装置、デバイス製造方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法、並びに移動体システム - Google Patents

Abstract

【課題】 平面ミラーを大型化することなく、移動部材の駆動ストロークを延ばすこと。
【解決手段】 Ｘリニアモータ２１０により、平面ミラー１１６が、基板ステージＰＳＴに対してＸ軸方向に駆動される。従って、Ｘリニアモータ２１０が、平面ミラー１１６に対してＹ干渉計１０４からの計測ビームが当たり続けるように、平面ミラー１１６を駆動することで、反射面がその長手方向に延長された平面ミラーを用いる場合と同様の基板ステージＰＳＴのＹ軸方向の位置情報の計測が可能となる。従って、平面ミラーを大型化することなく、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の駆動ストロークを延ばすことが可能になる。
【選択図】図９

Description

本発明は、移動体装置、露光装置、デバイス製造方法及びフラットパネルディスプレイの製造方法、並びに移動体システムに係り、特に、所定の平面内で少なくとも一軸方向に所定ストロークで移動する移動体（移動部材）を備えた移動体装置、前記平面内で一軸方向にエネルギビームに対して基板を移動し、そのエネルギビームで基板を露光する露光装置、該露光装置を用いるデバイス製造方法及び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、並びに移動部材を移動させる移動体装置を備える移動体システムに関する。

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等の物体（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、投影光学系を介して基板上に転写する走査型の投影露光装置などが用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この種の投影露光装置の露光対象である基板は、年々大型化している。例えば、液晶表示素子用のガラス基板（マザーガラス）の場合、最新の第１０世代のマザーガラスのサイズは、約３ｍ角のサイズ（正確には、２８５０ｍｍ×３０５０ｍｍ）にもなっている。液晶用の投影露光装置では、基板が載置されるテーブルなどの移動部材（以下、基板テーブルと称する）の位置は、干渉計システムを用いて計測することが一般的に行われている。干渉計システムでは、その計測対象である基板テーブルに干渉計からのレーザビームが照射される移動鏡、例えば長尺鏡（長尺の平面ミラー）が固定される。

特に走査型の露光装置では、基板の長さとほぼ同じ長さの長尺鏡が用いられており、基板（基板テーブル）の必要な移動範囲、すなわち基板の長さの１．５倍以上２倍未満の範囲をカバーしている。長尺鏡は、基板の大きさ（辺の長さ）に比例して長大化した結果、今や３ｍを越えるようになっている。そのため、長尺鏡の成形から加工、表面処理（ミラー材蒸着）までに大型の高価な設備を必要とし、製作が困難になっている。例えば、現状の設備で製作できる長尺鏡の限界長さから１０ｍｍでも長くなると、新たな設備が必要になる。また長尺鏡が大型化することによって重量が増し、基板テーブルを含む移動体装置の可動部分（基板ステージとも呼ばれる）の制御性が悪化している。また、長尺鏡を基板テーブルに固定するとき、基板テーブルと長尺鏡との線膨張係数の差によって両者間にバイメタル作用が発生するが、大型の長尺鏡の場合、その反射面の変形により許容できないレベルの基板テーブルの位置決め精度の低下を招くことがある。

近い将来の世代では、基板の１辺の長さが３ｍを超えることは確実であり、長尺鏡の製造が困難となる事態も予想される。

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、互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定の平面内で少なくとも前記第１軸に平行に所定ストロークで移動する移動部材と、前記移動部材の外部の第１部材に前記第１軸に平行な第１方向に移動可能に設けられ、前記第２軸に直交する反射面を有し前記第１方向を長手方向とする長尺の平面ミラーと、前記移動部材に少なくとも一部が設けられ、前記平面ミラーの前記反射面に前記第２軸に平行な計測光を照射し、該計測光の前記反射面からの反射光を受光して前記移動部材の前記第２軸に平行な第２方向の位置情報を計測する干渉計を含み、前記移動部材の前記平面内における位置に関連する物理量を計測する計測システムと、前記第１部材に対して前記平面ミラーを前記第１方向に駆動するミラー駆動系と、前記計測システムの計測結果に基づいて、前記移動部材の移動を制御する制御系と、を備える移動体装置が、提供される。

ここで、移動部材の平面内における位置に関連する物理量とは、移動部材の平面内の位置のみならず、位置を時間で微分した物理量である速度、加速度などの総称である。本明細書では、かかる意味で位置に関連する物理量という用語を用いている。

これによれば、移動部材の外部の第１部材に第１方向に移動可能に設けられた平面ミラーが、ミラー駆動系により、第１部材に対して第１方向に駆動される。従って、ミラー駆動系が、平面ミラーに対して干渉計からの計測光が当たり続けるように、平面ミラーを駆動することで、反射面がその長手方向に延長された平面ミラーを移動部材上に固定する場合と同様の移動部材の第２方向の位置情報の計測が可能となり、平面ミラーを大型化することなく、移動部材の第１方向の駆動ストロークを延ばすことが可能になる。

本発明の第２の態様によれば、エネルギビームによりマスクを介して基板を露光し、前記マスクに形成されたパターンを基板に転写する露光装置であって、前記マスクを保持する第１移動体装置と、前記基板を保持する第２移動体装置と、前記マスクを介した前記エネルギビームを前記基板に投射する投影光学系と、を備え、前記第１移動体装置及び前記第２移動体装置の少なくとも一方が、本発明の移動体装置である第１の露光装置が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、互いに直交する第１軸及び第２軸を含む平面内で前記第１軸に平行な第１方向に沿ってエネルギビームに対して基板を移動し、前記エネルギビームで前記基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持して前記所定平面内で移動する移動部材と、前記移動部材の外部の第１部材に前記第１方向に移動可能に設けられ、前記第２軸に直交する反射面を有し前記第１方向を長手方向とする長尺の平面ミラーと、前記移動部材に少なくとも一部が設けられ、前記平面ミラーの前記反射面に前記第２軸に平行な計測光を照射し、該計測光の前記反射面からの反射光を受光して前記移動部材の前記第２軸に平行な第２方向の位置情報を計測する干渉計を含み、前記移動部材の前記平面内における位置に関連する物理量を計測する計測システムと、前記平面ミラーを前記第１部材に対して前記第１方向に駆動するミラー駆動系と、前記計測システムの計測結果に基づいて、前記移動部材の移動を制御するとともに、前記干渉計による前記移動部材の位置情報の計測が可能となるように、前記ミラー駆動系を介して前記平面ミラーの前記第１方向の移動を制御する制御系と、を備える第２の露光装置が、提供される。

これによれば、制御系により、計測システムの計測結果に基づいて、移動部材の移動が制御されるとともに、干渉計による移動部材の位置情報の計測が可能となるように、ミラー駆動系を介して平面ミラーの第１方向の移動が制御される。これにより、反射面がその長手方向に延長された平面ミラーを移動部材上に固定する場合と同様の移動部材の第２方向の位置情報の計測が可能となり、平面ミラーを大型化することなく、移動部材の第１方向の駆動ストロークを延ばすことが可能になる。従って、大型の基板であっても、基板を保持する移動部材を高精度で位置制御することが可能になり、基板の高精度な露光が可能になる。

本発明の第４の態様によれば、上記第１及び第２の露光装置のいずれかを用いて感応基板を露光することと、露光された前記感応基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。

本発明の第５の態様によれば、上記第１及び第２の露光装置のいずれか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６の態様によれば、第１方向に沿って移動部材を移動させる移動体装置と、前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記移動部材を介して照射される計測光を反射する反射部材と、前記反射部材および前記移動部材を介した前記計測光を検出し、該計測光の検出結果に基づいて、前記第２方向における前記移動部材の位置に関する情報を計測する計測システムと、前記第１方向に関する前記移動部材の所定の移動範囲に亘って前記反射部材が前記計測光を反射可能なように、前記反射部材を前記第１方向に移動させる反射部材駆動系と、を備える移動体システムが、提供される。

第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を説明するための図である。 図２は図１の露光装置が備える基板ステージ装置を取り出して示す側面図である。 図３は基板ステージ装置を示す正面図である。 図４は基板ステージ装置を示す一部省略した平面図である。 図５は図３における基板ステージ装置の有するミラーベース近傍を示す側面図である。 図６は図４のＡ−Ａ線に沿って断面したミラーベース近傍の構成部分を示す断面図である。 図７は図４のＢ−Ｂ線に沿って断面したミラーベース近傍の構成部分を示す断面図である。 図１の露光装置が備えるステージ制御に関連する構成を示すブロック図である。 露光動作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）である。 露光動作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２）である。 露光動作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）である。 露光動作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４）である。 露光動作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）である。 露光動作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６）である。 第２の実施形態に係る露光装置が備える基板ステージ装置を示す一部省略した平面図である。 図１５の基板ステージ装置の動作を説明するための図である。 第３の実施形態に係る露光装置が備える基板ステージ装置を示す一部省略した平面図である。 第３の実施形態に係る基板ステージ装置の作用効果を説明するための図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図１４に基づいて説明する。

図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０は、例えばフラットパネルディスプレイ、液晶表示装置（液晶パネル）などの製造に用いられる。露光装置１０は、液晶表示装置の表示パネル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投影露光装置である。

露光装置１０は、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、基板Ｐを保持する基板ステージＰＳＴを含む基板ステージ装置１００、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（Ｘ方向）とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向（Ｙ方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向（Ｚ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。

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、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、不図示のボディの一部を構成するマスク定盤上に、例えばその底面に固定された不図示のエアベアリングを介して非接触状態で支持されている。マスクステージＭＳＴは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系３２０（図１では図示せず、図８参照）によって、マスク定盤上で、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、マスクレーザ干渉計システム（以下、「マスク干渉計システム」という）９０によって、マスクステージＭＳＴに形成された（あるいは固定された）反射面を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。マスク干渉計システム９０の計測値は、ステージ制御装置５００（図１では図示せず、図８参照）に送られる。ステージ制御装置５００は、マスク干渉計システム９０の計測値に基づいてマスクステージ駆動系３２０を介してマスクステージＭＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置（及び速度）を制御する。

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、不図示のボディの一部を成す鏡筒定盤に支持されている。ここで、前述のマスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬが搭載されるボディ（不図示）は、本実施形態では、後述する基板ステージ装置１００とは、物理的に分離して、不図示の防振装置を介して床Ｆ上に設置されている。また、マスクステージＭＳＴの駆動力の反力が鏡筒定盤の振動要因とならないように、マスク定盤及びマスク駆動系と、鏡筒定盤とは振動的に分離されている。すなわち、鏡筒定盤に対して、床振動及びマスクステージＭＳＴの駆動反力に起因する振動が伝達されるのが効果的に防止されている。

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に構成されている。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例えば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。前述の照明系ＩＯＰは、マルチレンズ投影光学系に対応した複数の照明光ＩＬをそれぞれマスクＭに照射するように構成されている。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、投影光学系ＰＬの像面側に配置される、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）に形成される。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージ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を走査方向に相対移動させるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐを走査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のパターンが転写される。すなわち、露光装置１０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。

露光装置１０では、前述の如く、基板ステージ装置１００は、不図示のボディとは別に床Ｆ上に設置されている。図２には、基板ステージ装置１００の側面図（−Ｙ側から見た図）が示され、図３には、基板ステージ装置１００の正面図（＋Ｘ側から見た図）が示されている。

基板ステージ装置１００は、上面がＸＹ平面に平行となる状態で、クリーンルームの床Ｆ上に複数の防振装置３４を介して設置された基板ステージ架台３３と、基板ステージ架台３３上に固定された定盤１２と、定盤１２に対して、Ｘ軸方向に所定ストロークで移動可能な基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴを駆動する基板ステージ駆動系３１０（図１〜３では不図示、図８参照）と、基板ステージＰＳＴの位置情報を計測する、基板レーザ干渉計システム（以下、基板干渉計システム）９２を含む位置計測系４００（図１〜図３等では、その一部のみ図示、図８参照）と、を備えている。なお、基板ステージＰＳＴの駆動力の反力が、鏡筒定盤に対して伝達されない構造になっているのであれば、基板ステージ架台３３が、前述のボディの一部を構成していても良い。この場合、例えば、基板ステージ架台３３の上面に鏡筒定盤の＋Ｙ側、及び−Ｙ側の端部近傍それぞれを下方から支持する一対のサイドコラムを固定し、該サイドコラム上に防振装置を介して鏡筒定盤を支持するなどの構成を採用することができる。

基板ステージ架台３３は、Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向より長い平面視矩形の直方体状部材からなり、その底面の四隅部が、床Ｆ上に設置された防振装置３４によって支持されている。

定盤１２は、例えば石材により形成されたＸ軸方向を長手方向とする平面視で（＋Ｚ側から見て）矩形の直方体部材から成り、基板ステージ架台３３上に設置されている。定盤１２のＸ軸方向の長さは、基板ステージ架台３３の長さより幾分短い。定盤１２の上面及びＹ軸方向の両側面は、平坦度が高く仕上げられている。特に、定盤１２の上面は、基板ステージＰＳＴの移動の際の案内面となるため、その平坦度が非常に高く設定されている。

基板ステージＰＳＴは、図２及び図３を総合すると分かるように、定盤１２のＹ軸方向の両側面及び上面に対向する段付きの凹部１０２が底面に形成されたステージ本体１５、ステージ本体１５の上面に固定されたＸ軸方向を長手方向とする平面視矩形のテーブル２３、テーブル２３上に搭載された基板ホルダＰＨ、テーブル２３の−Ｙ側の側面に固定されたＹ干渉計ベース１１２、Ｙ干渉計ベース１１２上に支持されたＹ干渉計１０４、及びテーブル２３の−Ｘ側の側面に不図示のＸミラーベースを介して取り付けられた（又は基板ホルダＰＨの−Ｘ側の側面に直接固定された（図２では、基板ホルダＰＨの−Ｘ側の側面に固定されている））コーナーキューブから成る一対のＸ移動鏡２０１ａ、２０１ｂ等を備えている。

ステージ本体１５の凹部１０２の内面には、定盤１２のＹ軸方向の両側面及び上面にそれぞれ加圧気体を噴きつける気体静圧軸受、例えばエアベアリング（不図示）が複数固定されており、これらのエアベアリングによってステージ本体１５（基板ステージＰＳＴ）が、定盤１２に対して非接触で支持されている。

基板ホルダＰＨは、テーブル２３の上面に固定された平面視矩形の板状の部材から成り、その上面には、基板Ｐを真空吸着するバキュームチャック（又は静電吸着する静電チャック）などが設けられている。

Ｙ干渉計１０４は、Ｙ干渉計ベース１１２上面のＸ軸方向中央部の−Ｙ側端部に配置されている。Ｙ干渉計ベース１１２は、＋Ｙ側の端面が、テーブル２３の−Ｙ側側面のＸ軸方向のほぼ全長に渡って接続されている。Ｙ干渉計１０４は、後述する基板干渉計システム９２の一部を構成している。

位置計測系４００は、図８に示されるように、基板干渉計システム９２、一対の変位センサ１２０（及びＸリニアエンコーダ１０６）を含む。

基板干渉計システム９２は、図２〜図４を総合するとわかるように、一対のＸ移動鏡２０１ａ，２０１ｂのそれぞれにＸ軸に平行な計測ビームを照射し、それぞれの反射光を受光して計測ビームの照射点におけるＸ移動鏡２０１ａ，２０１ｂの位置、すなわち基板ステージＰＳＴのＸ位置を計測する一対のＸ干渉計８０ａ，８０ｂと、基板ステージＰＳＴに固定され、基板ステージＰＳＴの外部に配置されたＹ移動鏡１１６にＹ軸に平行な計測ビームを照射し、その反射光を受光して、計測ビームの照射点におけるＹ移動鏡１１６のＹ位置、すなわちＹ移動鏡１１６のＹ位置を基準とする基板ステージＰＳＴのＹ位置を計測する前述のＹ干渉計１０４と、を備えている。

一対のＸ干渉計８０ａ，８０ｂは、図２に示されるように、基板ステージ架台３３の−Ｘ端部上面に、支持部材３５を介して、それぞれ配置されている。支持部材３５の一部には、不図示の防振部材が設けられており、基板ステージＰＳＴの駆動力の反力が、Ｘ干渉計８０ａ，８０ｂに伝達されるのが、効果的に抑制されている。Ｘ干渉計８０ａ，８０ｂの測長軸は、ここでは、投影光学系ＰＬの中心軸から＋Ｙ側、−Ｙ側に等距離隔てたＸ軸に平行な軸に一致している。

Ｙ干渉計ベース１１２上に支持されたＹ干渉計１０４からの計測光を反射するＹ移動鏡１１６は、図３及び図４に示されるように、Ｙ干渉計１０４の−Ｙ位置にてＹ干渉計１０４に対向する位置に配置されている。Ｙ移動鏡１１６は、床Ｆ上に固定された支持部材４０４の上端面に支持されたミラーベース４０２上に、Ｙ干渉計１０４に対向して配置されている。ミラーベース４０２は、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視矩形の板部材から成る。

Ｙ移動鏡１１６としては、図３及び図４に示されるように、Ｘ軸方向に伸びる所定長さ、一例として基板Ｐ（及び基板ホルダＰＨ）とほぼ同等（幾分長い）の長さの長尺の平面ミラー（長尺鏡）が用いられている。Ｙ移動鏡１１６としては、一例として、中空の断面矩形の部材が用いられている。ただし、これに限らず、中実部材から成る長尺鏡を、Ｙ移動鏡１１６として用いても良い。

Ｙ移動鏡１１６は、ミラーベース４０２上面の＋Ｙ側端部に、Ｘ軸方向に所定間隔で同軸上に配置された複数（例えば一対）のミラーガイド１１４に挿入されている。

各ミラーガイド１１４は、ミラーベース４０２の近傍部分を＋Ｘ方向から見た図５の側面図に示されるように、４つのＹＺ断面矩形の気体静圧軸受部材である下側パッド１１４ａ、上側パッド１１４ｂ、−Ｙ側パッド１１４ｃ及び＋Ｙ側パッド１１４ｄから成る、ＹＺ断面が概略一部が欠けた矩形枠状の部材である。各ミラーガイド１１４は、ＹＺ断面においてＹ移動鏡１１６を囲う配置で、４つのパッド１１４ａ〜１１４ｄが互いに接続されており、４つのパッド１１４ａ〜１１４ｄのそれぞれの内側の面（Ｙ移動鏡１１６に対する対向面）に軸受面が設けられている。一対のミラーガイド１１４がそれぞれ有する４つのパッド１１４ａ〜１１４ｄのそれぞれの軸受面から、図５中に短い複数の矢印で示されるように、Ｙ移動鏡１１６に対して加圧気体、例えば加圧空気が噴出され、その加圧空気の静圧（隙間内圧力）によって、Ｙ移動鏡１１６は、一対のミラーガイド１１４によって、Ｙ軸及びＺ軸方向の動きが非接触で制限された状態で、Ｘ軸方向に関しては移動可能に支持されている。

＋Ｙ側パッド１１４ｄは、−Ｙ側パッド１１４ｃに比べ高さが約２／３程度であり、＋Ｙ側パッド１１４ｄと上側パッド１１４ｂとの間に所定幅の隙間１１５が存在する。Ｙ移動鏡１１６の−Ｙ側の面には、この隙間１１５に対応する部分に所定幅の反射面１４０が鏡面加工によって形成されている。すなわち、後述するように、基板ステージＰＳＴの移動に伴って、Ｙ干渉計１０４からの計測ビーム（測長ビーム）の照射点とミラーガイド１１４のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）とが一致することがあるが、このようなときにも、Ｙ干渉計１０４からの計測ビームが、上記の隙間を介してＹ移動鏡１１６の反射面１４０に当たり続けるようになっている。

また、＋Ｙ側パッド１１４ｄの内面（−Ｙ側面）のＺ軸方向中央付近には、後述するスケール１０６ｂとの干渉を避けるため、溝部１１７が設けられている。

Ｘ干渉計８０ａ、８０ｂ及びＹ干渉計１０４の計測情報は、図８に示されるステージ制御装置５００に常時供給されるとともに、ステージ制御装置５００を介して主制御装置６００に供給されている。ステージ制御装置５００は、Ｘ干渉計８０ａ、８０ｂによる計測値の平均に基づいて、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）のＸ位置を求め、Ｘ干渉計８０ａ、８０ｂによる計測値の差に基づいて、基板ステージＰＳＴのθｚ回転を算出する。

また、ステージ制御装置５００は、Ｙ干渉計１０４の計測値に基づいて、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）のＹ位置を求める。ここで、本実施形態では、Ｙ移動鏡１１６は、可動であるため、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）のＹ位置は、Ｙ干渉計の初期設定（リセット時）におけるＹ移動鏡１１６の位置（基準位置）を基準とする、Ｙ移動鏡１１６のＹ軸方向及びθｚ方向）に関する変位量に応じたＹ位置の補正値を、Ｙ干渉計１０４の計測値から差し引くことで求められる。

なお、Ｘ干渉計８０ａ、８０ｂの一方、及びＹ干渉計１０４として、測長軸を複数有する多軸干渉計を用いることもできる。この場合、基板ステージＰＳＴのθｘ方向及びθｙ方向の回転（傾斜）の計測も可能となる。また、Ｘ干渉計８０ａ、８０ｂは、不図示であるが、投影光学系ＰＬに一体的に設けられた固定の反射鏡へもそれぞれ計測ビームを照射し、その反射光を受光することによって、投影光学系ＰＬを基準にした基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）の位置を求めることができるようになっている。

前述の各ミラーガイド１１４の−Ｙ側パッド１１４ｃの中央部には、ミラーベース４０２の近傍を示す図４のＢ−Ｂ線断面図である図７からわかるように、円形若しくは矩形の貫通孔１１９が形成され、貫通孔１１９の内部に、ミラーガイド１１４とＹ移動鏡１１６とのＹ軸方向の間隔（距離）、すなわちミラーガイド１１４に対するＹ移動鏡１１６のＹ軸方向の変位を測定する非接触型の変位センサ１２０のセンサヘッド部が挿入されている。変位センサ１２０は、−Ｙ側パッド１１４ｃに固定されている。ここで、変位センサ１２０としては、例えば静電容量式、光反射式、あるいは圧力検出式などの変位センサを用いることができる。変位センサ１２０としては、測定レンジが例えば数十μｍ（例えば１０〜２０μｍ）で、測定分解能が例えば１ｎｍ程度のものを用いることが望ましい。なお、ミラーガイド１１４は、前述の計測ビームを通過させるための隙間を有する、ＹＺ断面が概略一部が欠けた矩形枠状の一体成形部材であっても良い。

また、Ｙ移動鏡１１６の＋Ｙ側面の下端部のＸ軸方向中央部には、ミラーベース４０２の近傍を示す図４のＡ−Ａ線断面図である図６及び図４からわかるように、Ｘ軸方向に所定長さを有するスケール１０６ｂが固定されている。スケール１０６ｂの表面には、Ｘ軸方向を周期方向とする所定ピッチの格子（例えば回折格子）が形成されている。スケール１０６ｂは、Ｙ移動鏡１１６が後述するミラー駆動系２００によってＸ軸方向に駆動された際に、ミラーガイド１１４と干渉しないようにミラーガイド１１４の溝部１１７に対応する高さ方向の位置に配置されている。スケール１０６ｂに対向して、図４び図６に示されるように、エンコーダヘッド（以下、ヘッドと略記する）１０６ａが配置されている。ヘッド１０６ａは、スケール１０６ｂに計測ビームを照射して、スケール１０６ｂの格子で回折された回折光を受光して、ヘッド１０６ａの位置を基準として、スケール１０６ｂ（Ｙ移動鏡１１６）のＸ位置を計測するＸリニアエンコーダ１０６（図８参照）を構成する。ヘッド１０６ａは、図６に示されるように、ＹＺ断面Ｌ字状の支持部１０８によって、ミラーベース４０２上面の＋Ｙ側端部のＸ軸方向中央位置に、固定されている。

Ｙ移動鏡１１６の−Ｙ側面のＸ軸方向中央部には、図４及び図６に示されるように、Ｘ固定子１２２とともに、Ｘリニアモータ２１０を構成するＸ可動子１２４が固定されている。Ｘ固定子１２２は、Ｘ可動子１２４に対向して、ミラーベース４０２の上面にＸ軸方向に所定長さで延設されている。Ｘリニアモータ２１０は、ステージ制御装置５００からの指令に応じ、Ｙ移動鏡１１６をＸ軸方向に所定ストローク（スケール１０６ｂのＸ軸方向の長さにほぼ一致）の範囲内で駆動するようになっている。ステージ制御装置５００は、Ｘリニアエンコーダ１０６の計測値に基づいて、Ｘリニアモータ２１０に駆動指令を与える。また、Ｘリニアモータ２１０が、ステージ制御装置５００によって停止された状態では、Ｙ移動鏡１１６は所定位置に固定される（Ｘ位置が維持される）。すなわち、本実施形態では、Ｙ移動鏡１１６をＹ軸及びＺ軸方向の動きが非接触で制限された状態で、Ｘ軸方向に関しては移動可能に支持する一対のミラーガイド１１４（が有する各４つのエアパッド群１１４ａ〜１１４ｄ）と、Ｘリニアモータ２１０とを含んでミラー駆動系２００（図８参照）が構成されている。

上述のように、本実施形態では、Ｙ移動鏡１１６は、一対のミラーガイド１１４によってＹ軸及びＺ軸方向の動きが制限された状態で、Ｘリニアモータ２１０によりミラーベース４０２上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動される。この際、Ｙ移動鏡１１６のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）はリニアエンコーダ１０６（ヘッド１０６ａ）によって計測される。

また、Ｘリニアモータ２１０により、Ｙ移動鏡１１６がミラーガイド１１４に沿ってＸ軸方向に駆動されると、Ｙ移動鏡１１６は、ミラーガイド１１４の−Ｙ側パッド１１４ｃ及び＋Ｙ側パッド１１４ｄの一方の隙間内圧力に抗し、＋Ｙ側又は−Ｙ側に僅かに移動する、あるいはθｚ方向に移動（θｚ回転）する場合が起こり得る。Ｙ移動鏡１１６がＹ軸方向及び／又はθｚ方向に移動すると、Ｙ干渉計１０４によって計測されるＹ移動鏡１１６のＹ位置に計測誤差（測長誤差）が生じる。かかる場合、そのＹ移動鏡１１６のＹ位置の変位（上述した基準位置からの変位）が、一対の変位センサ１２０によって計測され、その計測結果が、ステージ制御装置５００に供給される。ステージ制御装置５００は、その一対の変位センサ１２０の計測結果に基づいて、基板干渉計システム９２によって計測される基板ステージＰＳＴのＹ位置を補正する。ここで、一層正確に、基板ステージＰＳＴのＹ位置を補正するため、Ｙ移動鏡１１６の反射面の精度（平面度）を予め求めて、Ｙ移動鏡１１６の反射面の凹凸（いわゆる曲がり）に起因する、Ｙ干渉計１０４によって計測される基板ステージＰＳＴのY変位の補正（キャリブレーション）を、Ｙ移動鏡１１６のＸ位置毎に行なっても良い。この場合、Ｙ移動鏡１１６のＸ位置（Ｘ軸方向の変位）によって補正値が変わってくるので、リニアエンコーダ１０６によってＹ移動鏡１１６のＸ位置（Ｘ軸方向の変位）を正確に計測する必要がある。また、上記リニアエンコーダ１０６に代えて、二次元リニアエンコーダを用いることで、Ｙ移動鏡１１６のX軸方向及びＹ軸方向の位置（変位）を同時に計測するようにしても良い。かかる場合には、前述の変位センサ１２０は不要となる。

基板ステージ駆動系３１０は、ここでは、図３に示されるリニアモータ２２０によって主に構成されている。リニアモータ２２０は、定盤１２の上面のＹ軸方向の中央部分に定盤１２のＸ軸方向ほぼ全長に渡って配置されたＸ固定子１６と、Ｘ固定子１６に対向してステージ本体１５の段付きの凹部１０２の内部底面に固定されたＸ可動子１７とによって構成されている。本実施形態では、リニアモータ２２０として、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の長ストローク駆動及びＹ軸方向の微小駆動が可能な２次元リニアモータが用いられている。かかる２次元リニアモータは、例えば特開２０００−０７８８３０号公報に開示されている。リニアモータ２２０としては、ムービングマグネット型、ムービングコイル型のいずれを用いても良い。

なお、本実施形態では、後述する露光時などには、ステージ制御装置５００が、基板ステージＰＳＴのθｚ回転に併せて、マスクステージＭＳＴを回転させるようになっている。ただし、２つのリニアモータを、Ｙ軸方向に関して所定距離離れてＸ軸方向に延設し、少なくとも一方のリニアモータとして、上記の２次元リニアモータを用いることで、基板ステージＰＳＴを、Ｘ軸方向に長ストローク、Ｙ軸及びθｚの各方向に微小駆動するようにしても良い。

このようにして、図８に示される基板ステージ駆動系３１０が構成されている。

上述のようにして構成された露光装置１０（図１参照）では、主制御装置６００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ＰＳＴ上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置６００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。かかる一連の動作に際し、基板ステージＰＳＴ及びマスクステージＭＳＴの駆動は、主制御装置６００の管理の下、ステージ制御装置５００によって制御される。

次に、本実施形態の露光装置１０において、Ｘ軸方向に所定間隔で配置された２面（２つ）のショット領域（区画領域）を有する基板Ｐを露光する（すなわち、基板Ｐ上にマスクＭのパターンを転写する）際の動作を、基板ステージＰＳＴの動作を中心として、図９〜１４に基づいて、説明する。以下では、図９における−Ｘ側のショット領域をショット領域ＳＡ１、＋Ｘ側のショット領域をショット領域ＳＡ２と称する。

なお、図９〜図１４において示される露光領域ＩＡは、露光時に照明光ＩＬが投影光学系ＰＬを介して照射される照明領域であり、実際には、露光時以外に形成されることはないが、基板Ｐ、Ｙ移動鏡１１６及び投影光学系ＰＬの３者間の位置関係を明確にするため常に図示されている。

図９には、基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）が、＋Ｘ方向の移動限界位置に位置し、この位置で、基板ホルダＰＨ上の基板Ｐの交換が行われた後、ショット領域ＳＡ１の露光のための基板ステージＰＳＴの移動（加速）が開始される前の状態が示されている。なお、基板Ｐは、露光開始に先立って、不図示のアライメント系を用いて、主制御装置６００によってアライメントされる（位置検出が行われる）が、アライメント動作等の説明は省略する。

上記の基板交換に先立ち、露光済みの基板を保持した基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）は、図１４中に白抜き矢印で示されるように、＋Ｘ方向に移動する。この移動は、ステージ制御装置５００により、基板干渉計システム９２の各干渉計の計測値をモニタしつつ、基板ステージ駆動系３１０を介して行われる。この際、ステージ制御装置５００は、Ｘリニアエンコーダ１０６の計測値をもモニタして、交換後の基板Ｐのショット領域ＳＡ１の露光のための基板ステージＰＳＴの移動中に、Ｙ干渉計１０４からの計測ビームが切れないように（常にＹ移動鏡１１６の反射面１４０に計測ビームが当たるように）、Ｙ移動鏡１１６を図１４中に黒塗り矢印で示されるように、Ｘリニアモータ２１０を介して＋Ｘ方向の移動限界位置に駆動する。同様に、図９でも、Ｙ移動鏡１１６が、＋Ｘ方向の移動限界位置に移動した状態が示されている。なお、これらの場合、Ｙ移動鏡１１６を＋Ｘ方向に関して移動させる位置は、移動限界位置に限定されるものではなく、移動限界位置の近傍の位置、あるいはＸリニアモータ２１０によるＹ移動鏡１１６の可動範囲内の移動限界位置とは異なる所定位置としてもよい。

基板交換後、主制御装置６００によって、ショット領域ＳＡ１の露光のための、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとの−Ｘ方向の移動が開始される。このときの、２つのステージＭＳＴ，ＰＳＴの移動は、ステージ制御装置５００が、図１０中に白抜き矢印で示されるように、基板ステージＰＳＴをマスクステージＭＳＴと同期して、−Ｘ方向に加速することで開始される。そして、２つのステージＭＳＴ，ＰＳＴが、ともに目標速度に達し、等速同期状態に達する。このとき、照明光ＩＬは露光領域ＩＡに照射されていない。

その後、ステージ制御装置５００により、マスクステージＭＳＴと同期して、基板ステージＰＳＴが−Ｘ方向に等速駆動され、基板Ｐのショット領域ＳＡ１が、マスクＭを介した照明光ＩＬにより投影光学系ＰＬを介して露光される。

露光終了後（露光領域ＩＡを、基板Ｐのショット領域ＳＡ１が完全に通過した直後）、照明光ＩＬの照射が、主制御装置６００によって停止されるとともに、２つのステージＭＳＴ，ＰＳＴの減速が行われ、２つのステージＭＳＴ，ＰＳＴが停止する。これにより、ショット領域ＳＡ１の露光のための、２つのステージＭＳＴ，ＰＳＴの動作が終了する。図１０には、ショット領域ＳＡ１への照明光ＩＬの照射が停止され、基板ステージＰＳＴの減速が開始された状態、図１１には、その後に基板ステージＰＳＴが停止された状態が示されている。

ここで、上述したマスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとの−Ｘ方向の移動中（走査中）、少なくともショット領域ＳＡ１の露光中、ステージ制御装置５００は、Ｘリニアモータ２１０を、停止して、Ｙ移動鏡１１６を所定位置に維持している。しかし、これに限らず、ステージ制御装置５００は、基板ステージＰＳＴの動きに追従させるようにＹ移動鏡１１６を駆動しても良い。本実施形態では、Ｙ移動鏡１１６が基板ステージＰＳＴとは振動的に分離したミラーベース４０２上でＸ軸方向に駆動されるので、Ｙ移動鏡１１６の駆動力の反力が、基板ステージＰＳＴの振動要因となることがない。Ｙ移動鏡１１６を駆動する場合、Ｙ移動鏡１１６がＹ軸方向に関して仮に変位してもその変位は変位センサ１２０によって計測されるので、この計測結果に基づいて、Ｙ干渉計１０４の計測値を補正することで、基板ステージＰＳＴは、Ｙ軸方向に関しても、高精度な位置制御が行われる。

ショット領域ＳＡ１の露光終了後、基板Ｐのショット領域ＳＡ２の露光開始に先立って、ステージ制御装置５００は、図１２中に白抜き矢印で示されるように、基板ステージＰＳＴを図１１に示される位置から＋Ｘ方向に所定量（ショット領域ＳＡ２の露光のための加速を開始する位置まで）戻す。この基板ステージＰＳＴの＋Ｘ方向の移動中に、ステージ制御装置５００は、次のショット領域ＳＡ２の露光の際に、基板ステージＰＳＴの−Ｘ方向への移動中にＹ干渉計１０４からの計測ビームが切れないように（常にＹ移動鏡１１６の反射面に計測ビームが当たるように）、図１２中に黒塗り矢印で示されるように、Ｙ移動鏡１１６を、Ｘリニアモータ２１０を介して−Ｘ方向の移動限界位置に向けて駆動する。上記の基板ステージＰＳＴの＋Ｘ方向の移動と並行して、ステージ制御装置５００は、マスクステージＭＳＴを加速開始位置に戻す。

そして、上記の２つのステージＭＳＴ、ＰＳＴの加速開始位置への移動終了後、前述のショット領域ＳＡ１の露光と同様にして、ショット領域ＳＡ２の露光が行われる。この露光動作に際し、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）が図１３中に白抜き矢印で示されるように、−Ｘ方向に移動された後、図１３に示される位置で停止される。なお、ステージ制御装置５００は、ショット領域ＳＡ１の露光終了後、ショット領域ＳＡ２の露光を開始するまでに基板ステージＰＳＴを所定位置（例えば、加速を開始する位置）に移動させる間に、Ｙ移動鏡１１６をＸリニアモータ２１０を介して−Ｘ方向の移動限界位置に向けて移動させるようにしてもよい。

基板Ｐのショット領域ＳＡ２のスキャンが終了すると、図１４中に白抜き矢印で示されるように、基板ステージＰＳＴは、基板交換位置に向けて＋Ｘ方向に駆動され、同時にＹ移動鏡１１６は、図１４中に黒塗り矢印で示されるように、Ｘリニアモータ２１０により＋Ｘ方向に駆動される。そして、基板ステージＰＳＴが、基板交換位置まで駆動されると、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２にマスクＭのパターンが転写された基板Ｐが不図示の基板ローダによって、基板ホルダＰＨ上から不図示の外部装置へと移動され、基板ステージＰＳＴ上へ新しい基板Ｐのロードが行なわれる。以後、上記と同様の動作が繰り返し行われることで、複数枚の基板が連続して露光される。

以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１０によると、露光開始に先立って、ステージ制御装置５００からの指示に応じて、Ｘリニアモータ２１０が、Ｙ移動鏡１１６をＸ軸方向に駆動することができる。従って、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）が、例えば基板Ｐの露光のためスキャン方向である−Ｘ方向に移動する際に、基板ステージＰＳＴ（基板Ｐ）のＹ位置を計測するためのＹ干渉計１０４からの計測ビームを、切らすことなく、Ｙ移動鏡１１６の反射面に照射し続けさせることが可能になる。これにより、基板ステージＰＳＴの外部にＹ干渉計１０４を配置し、基板ステージＰＳＴ上にＹ移動鏡１１６に固定する場合は勿論、基板ステージＰＳＴ上にＹ干渉計１０４を設け、Ｙ移動鏡１１６をがミラーベース４０２上に固定する場合に比べて、より短いＹ移動鏡１１６を用いても基板Ｐの露光（上記の例ではショット領域ＳＡ１，ＳＡ２の露光）を支障なく行うことが可能になる。従って、Ｙ移動鏡１１６の駆動ストロークを十分に確保することで、基板ＰのＸ軸方向の長さより幾分短いＹ移動鏡１１６を用いても、基板Ｐの露光を行うことが可能になる。従って、本実施形態によると、近い将来の世代で基板の１辺の長さが３ｍを超えても、現在の設備で製造が可能な限界長さ程度の長尺鏡をＹ移動鏡１１６として用いても、その１辺の長さが３ｍを超える基板の露光を支障なく行うことが可能になる。

また、本実施形態に係る露光装置１０によると、Ｙ移動鏡１１６の駆動力の反力が、基板ステージＰＳＴの振動要因となることがない。従って、ステージ制御装置５００が、基板Ｐの走査露光中に、Ｙ移動鏡１１６を駆動しても露光精度に影響を与えることなく露光を行うことができる。

また、本実施形態に係る露光装置１０によると、Ｙ移動鏡１１６を短くすることで、Ｙ移動鏡１１６の反射面１４０の製作（加工）が容易になるとともに、Ｙ移動鏡１１６の重量が軽くなることで基板ステージＰＳＴの位置制御性を向上させることが可能になる。

なお、上記実施形態に係る露光装置１０では、Ｙ干渉計１０４の全体がＹ干渉計ベース１１２の上面に配置される場合について例示したが、これに限らず、Ｙ干渉計ベース１１２の上面には、Ｙ干渉計を構成するプリズム又はビームスプリッタを含む光学系の一部のみが配置され、光源及びディテクタは、外部に配置され、その位置が固定であっても良い。例えば、米国特許第６，２１１，９６５号明細書の図５に開示されているように、基板ステージＰＳＴ（Ｙ干渉計ベース１１２）上には、光源からのレーザビームを参照ビームと測定ビーム（計測ビーム）とに分離する分離光学系（例えば偏光ビームスプリッタ）、ミラー（参照鏡）、１／４波長板、及びコーナーキューブなどを配置し、光源及びディテクタ（レシーバ）を、基板ステージＰＳＴの外部に配置しても良いし、上記米国特許明細書の図６に開示されているように、同明細書中の図５中のコーナーキューブに代えてレシーバを基板ステージＰＳＴ上に固定しても良い。

また、上記の説明では、Ｙ移動鏡１１６を駆動するアクチュエータ（駆動装置）としてリニアモータを用いる場合を例示したが、これに限らず、ボールねじ、ワイヤーロープ、あるいはエアシリンダなどを用いて、Ｙ移動鏡１１６を駆動する駆動機構を構成しても良い。また、アクチュエータとして、リニアモータを用いる場合、小型の超音波モータなどを用いても良い。また、Ｙ移動鏡１１６の駆動に際して、極力モーメントが発生しないように、Ｙ移動鏡１１６のＹＺ断面の重心近くを駆動するのが望ましい。また、アクチュエータは、発熱が小さいものを用いることが望ましい。

また、上記の説明では、Ｘリニアモータ２１０を構成するＸ可動子１２４をＹ移動鏡１１６の＋Ｙ側面に取り付けたが、どの面に取り付けても構わない。Ｙ移動鏡１１６のＸ軸方向の一側面（一端面）に取り付けることが可能ならば、重心駆動が可能となるので最も望ましい。また、Ｘリニアエンコーダ１０６（ヘッド１０６ａ）はＹ移動鏡１１６の反射面１４０側に配置された場合について例示したが、別の位置でも構わない。また、Ｙ移動鏡１１６のＸ位置（Ｘ軸方向の変位）を計測する計測手段は、リニアエンコーダに限られるものではないし、計測手段は、必ずしも設けなくても良い。

《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態について、図１５及び図１６に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態に係る露光装置と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いると共にその説明を簡略若しくは省略する。

本第２の実施形態に係る露光装置は、Ｙ移動鏡１１６のＹ軸方向の位置を計測するためにアライメント検出系２０４が設けられている点、及びアライメント検出系２０４によって検出されるアライメントマークが、Ｙ移動鏡１１６に配置されている点を除き、第１の実施形態の露光装置１０と同様の構成を有している。以下では、相違点を中心として説明を行う。

図１５には、第２の実施形態に係る露光装置の基板ステージ装置１００の一部省略した平面図が示されている。図１５に示されるように、Ｙ移動鏡１１６上面には、Ｘ軸方向に距離（間隔）ｓだけ離間した一対のアライメントマーク２０２_１、２０２_２が複数対（例えば２対）所定の間隔Ｌ１だけ離れて配置されている。各アライメントマーク２０２_１、２０２_２として、２次元マークが用いられているものとする。

また、Ｙ移動鏡１１６の上方（＋Ｚ側）には、複数（例えば３つ）のアライメント検出系２０４が、Ｘ軸方向に間隔Ｌ２で配置されている。この３つのアライメント検出系２０４は、不図示の支持部材を介して不図示の鏡筒定盤に固定されている。アライメント検出系２０４としては、例えば画像処理方式のＦＩＡ系が用いられている。ただし、ＦＩＡ系に限らず、他の検出方式のアライメント検出系を用いても良い。ここで、上述したアライメントマーク２０２_１又は２０２_２のＸ軸方向の間隔Ｌ１とアライメント検出系２０４のＸ軸方向の配列間隔Ｌ２とは、概ね一致している。

本第２の実施形態に係る露光装置では、前述した第１の実施形態と同様の手順で、２つのショット領域ＳＡ１，ＳＡ２に対して露光が行われ、その際に、Ｙ移動鏡１１６の移動も上記と同様にして行われる。

ここで、一例として、基板Ｐ上のショット領域ＳＡ１の露光終了後を取りあげて、本第２の実施形態におけるＹ移動鏡１１６のＹ軸方向に関する位置ずれの計測方法及び補正方法について簡単に説明する。

例えば、基板Ｐ上のショット領域ＳＡ１の露光終了後に基板ステージＰＳＴは、図１５に示される位置に停止する。このとき、各対のアライメントマーク２０２_１、２０２_２のうちの−Ｘ側のアライメントマーク２０２_２が、−Ｘ側及び中央にそれぞれ位置する２つのアライメント検出系２０４の検出視野内に位置している。そこで、主制御装置６００が、その２つのアライメント検出系２０４の少なくとも一方を用いて、対応するアライメントマーク２０２_２の位置（Ｘ，Ｙ）を検出する。

上記のアライメントマーク２０２_２の検出後、基板Ｐのショット領域ＳＡ２の露光開始に先立って、ステージ制御装置５００により、前述の如く、基板ステージＰＳＴが＋Ｘ方向に所定量（ショット領域ＳＡ２の露光のための加速を開始する位置まで）戻される。この基板ステージＰＳＴの＋Ｘ方向への移動の開始に先立って、ステージ制御装置５００は、Ｙ移動鏡１１６を、Ｘリニアモータ２１０を介して−Ｘ方向に距離ｓだけ駆動する。これにより、図１６に示されるように、上記２つのアライメント検出系２０４の検出視野内に各対のアライメントマークのうちの＋Ｘ側のアライメントマーク２０２_１が、位置する。主制御装置６００は、その２つのアライメント検出系２０４のうち、先にアライメントマーク２０２_２の検出に用いた少なくとも一方のアライメント検出系２０４を用いて、対応するアライメントマーク２０２_１の位置（Ｙ位置又は（Ｘ，Ｙ）位置）を検出する。

主制御装置６００は、Ｙ移動鏡１１６の移動前後におけるアライメントマーク２０２_１，２０２_２の位置の計測結果を比較し、Ｙ移動鏡１１６のＸ軸方向移動前後におけるＹ軸方向の位置ずれ量を算出する。主制御装置６００は、この位置ずれ量に基づいて、Ｙ干渉計１０４の計測値の補正値を算出して、ステージ制御装置５００に与える。

Ｙ移動鏡１１６の＋Ｘ方向の移動後（又は移動と同時に）基板ステージＰＳＴは、ショット領域ＳＡ２の露光のための加速を開始する位置に戻され、その後、基板Ｐのショット領域２の走査露光が行われる。上記の基板ステージＰＳＴの駆動に際して、ステージ制御装置５００は、上記の補正値を用いてＹ干渉計１０４のＹ軸方向の計測値を補正する。この結果、Ｙ移動鏡１１６のＸ軸方向の移動に伴うＹ干渉計１０４のＹ軸方向の計測誤差が補正され、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向に関する位置の制御誤差が生じることがない。なお、主制御装置６００は、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向に関する位置の目標値を補正することとしても良い。

本第２の実施形態に係る露光装置では、アライメント検出系２０４を用いてＹ移動鏡１１６のＹ軸方向（及びθｚ方向）に関する変位（位置ずれ）を計測するので、前述の変位センサ１２０を省略することができる。なお、Ｙ移動鏡１１６のＸ軸方向の駆動の前後で、必ず、同一のアライメント検出系２０４により、互いに対をなすアライメントマーク２０２_１、２０２_２の位置（Ｘ，Ｙ）が検出できるのであれば、さらに、Ｘリニアエンコーダ１０６（ヘッド１０６ａ及びスケール１０６ｂ）をも省略することができる。

《第３の実施形態》
以下、本発明の第３の実施形態について、図１７及び図１８に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態に係る露光装置と同一若しくは同等の構成部分については、同一若しくは類似の符号を用いると共にその説明を簡略若しくは省略する。

本第３の実施形態に係る露光装置は、Ｙ移動鏡１１６の支持構造が異なる点を除き、第１の実施形態の露光装置１０とほぼ同様の構成を有している。以下では、相違点を中心として説明を行う。

図１７には、第３の実施形態に係る露光装置の基板ステージ装置１００の一部省略した平面図が示されている。図１７に示されるように、ミラーベース４０２上面にはＸ軸方向に所定間隔で（Ｘ軸方向の一端部近傍と他端部近傍に）一対の板ばね支持部３０４が固定されている。

一対の板ばね支持部３０４のそれぞれのＸ軸方向の一端面と他端面には、Ｘ軸方向から見て矩形でＹＺ平面に平行な薄板部材から成る一対の板ばね３０２の−Ｙ側の端部が固定されている。各板ばね３０２の＋Ｙ側の端部は、Ｙ移動鏡１１６の−Ｙ側の端面に接続されている。すなわち、本第３の実施形態では、Ｙ移動鏡１１６は、前述したミラーガイド１１４の代わりに、Ｘ軸方向に関する剛性が、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に比べて低い２対の板ばね３０２によって支持されている。この場合、板ばね支持部３０４とＹ移動鏡１１６の−Ｙ側面との間の、各板ばね３０２のＹ軸方向の長さは、ほぼ同じ長さとなっている。

本第３の実施形態に係る露光装置では、前述した第１の実施形態と同様の手順で、２つのショット領域ＳＡ１，ＳＡ２に対して露光が行われ、その際に、Ｙ移動鏡１１６の移動も上記と同様にして行われる。

ステージ制御装置５００により、前述と同様、Ｘリニアモータ２１０を介して、Ｙ移動鏡１１６は、Ｘ軸方向に駆動されるが、その際、図１８に示されるように、２対の板ばね３０２によって、Ｙ移動鏡１１６は、ほぼ正確にＸ軸方向に案内される。板ばね３０２のＸ軸方向の剛性が低いので、板ばね３０２の弾性変形により比較的小さい力でＹ移動鏡１１６をＸ軸方向に駆動することできる。

また、本第３の実施形態では、板ばね３０２の弾性変形を利用しているため、Ｙ移動鏡１１６がＸ軸方向に駆動される際のＹ移動鏡１１６のＹ軸方向の変位量が、変化することはなく、また接触式のガイドを用いる場合などのように摩擦力も生じないので、再現性の高いＹ移動鏡１１６のＸ軸方向の駆動を行うことが可能になる。なお、Ｙ移動鏡１１６のガイドとして、板ばね３０２と、第１実施形態で用いる静圧空気軸受けを有するミラーガイド１１４とを併用しても良い。

ただし、本第３の実施形態では、板ばね３０２が弾性変形している状態で、Ｘリニアモータ２１０を停止すると、板ばね３０２の原位置復帰力により、Ｙ移動鏡１１６の静止状態が維持されない。従って、本第３の実施形態では、ステージ制御装置５００は、ショット領域の露光中などにＹ移動鏡を所定位置に維持する場合には、Ｘリニアモータ２１０を、静止サーボ制御することとしている。

なお、上記第３の実施形態において、Ｙ移動鏡１１６を所定位置に維持する方法は、上述のＸリニアモータ２１０の静止サーボ制御（による保持力）に限られない。例えば、Ｙ移動鏡１１６のガイドとして、板ばね３０２と前述したミラーガイド１１４とを併用する場合に、ミラーガイド１１４の上側パッド１１４ｂの厚さを薄くし、その上側パッド１１４ｂを、例えばばね等により常時下向きに押圧する構成を採用することとしても良い。この場合、ミラーガイド１１４の下側パッド１１４ａ及び上側パッド１１４ｂから噴き出される加圧空気の静圧（隙間内圧力）により、上記の押圧力に抗して、下側パッド１１４ａ及び上側パッド１１４ｂのそれぞれとＹ移動鏡１１６との間に所定の隙間を形成することができ、下側パッド１１４ａ及び上側パッド１１４ｂからの加圧空気の噴出しを停止することで、上述のばね等の下向きの押圧力により、Ｙ移動鏡１１６を、所定位置に固定した状態を維持することができる。また、例えば、Ｙ移動鏡１１６を駆動する駆動機構をボールねじを用いて構成する場合には、ボールねじと回転モータによる保持力を用いることができるし、駆動機構をワイヤーロープを用いて構成する場合には、ワイヤーロープのテンションと回転モータの保持力とを用いることができるし、駆動機構をエアシリンダを用いて構成する場合には、エアシリンダの圧力による保持力を用いることができる。

なお、上記第１〜第３の実施形態では、可動部（基板ステージＰＳＴ）がＸ方向へのみ往復移動する１軸の基板ステージ装置１００（移動体装置）について例示したが、これに限らず、ＸＹ２次元方向に移動する基板ステージ装置１００にも、上記各実施形態は適用可能である。また、基板ステージ装置１００に限らず、マスクを保持するマスクステージＭＳＴを含むマスクステージ装置に、上記各実施形態を適用しても良い。この場合、マスクステージＭＳＴは、２枚のマスクを並べて搭載可能ないわゆるダブルホルダ方式のマスクステージＭＳＴ、あるいは複数のショット領域が走査方向に所定間隔で並んだマスクを保持するステージであれば、より好適である。また、上記各実施形態は、移動体装置が微動ステージと粗動ステージから成るステージシステムにも適用できる。

また、上記第１〜第３の実施形態では、説明の簡略化のために、単一のＹ干渉計１０４を用いる場合について説明したが、これに限らず、Ｙ干渉計１０４をＸ軸方向に所定間隔隔てて複数配置し、それら複数のＹ干渉計間で計測値のつなぎ処理を行うようにしても良い。このようにすると、その２つのＹ干渉計間で計測値をつなぐことにより、同一のＹ移動鏡１１６を用いて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向の位置制御可能な範囲を広げることができる。また、上記各実施形態では、基板ステージＰＳＴのＸ位置及びθｚ方向の位置を、一対のＸ干渉計８０ａ，８０ｂによって計測する場合を例示したが、これに限らず、干渉計以外の計測装置、例えばエンコーダシステム等によって基板ステージＰＳＴのＸＹ平面内の位置を計測しても良い。また、基板ステージＰＳＴの位置を計測する代わりに、あるいは位置の計測と共に、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθｚ方向（並びにＹ軸方向）に関する速度及び／又は加速度などの物理量を計測し、これらの物量量に基づいて、基板ステージＰＳＴのＸ軸方向及びθｚ方向（並びにＹ軸方向）の位置を求めても良い。

なお、構成が相互に矛盾しない限りにおいて、上記第１〜第３の実施形態を任意に組み合わせて採用しても良い。

なお、上記各実施形態では、露光装置が、基板Ｐのステップ・アンド・スキャン動作を伴う走査型露光を行う投影露光装置である場合について説明したが、これに限らず、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・スティッチ方式の投影露光装置、さらには投影光学系を用いないプロキシミティ方式の露光装置にも、上記各実施形態は適用が可能である。

また、上記各実施形態の露光装置では、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、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、上記各実施形態に係る露光装置は、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。これは、基板の大型化に対応すべく本発明がなされているからである。

また、上記各実施形態に係る露光装置を用いて、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造することができる。まず、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。その後、カラーフィルタ形成工程、セル組み立て工程、及びモジュール組立工程等を経ることによって、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。

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、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として、例えば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上記各実施形態を適用しても良い。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記各実施形態を適用することができる。

なお、本発明に係る移動体装置は、露光装置に限らず、例えば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、あるいは検査装置などに適用しても良い。

以上説明したように、本発明の移動体装置は、物体を長いストロークで移動するのに適している。また、本発明の露光装置は、基板上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、液晶表示素子等の電子デバイスを製造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、本発明の移動体システムは、移動部材を長いストロークで移動するのに適している。

１０…露光装置、９０…マスク干渉計システム、１００…基板ステージ装置、１０４…Ｙ干渉計、１１４…ミラーガイド、１１６…Ｙ移動鏡、１２０…変位センサ、１４０…反射面、２００…ミラー駆動系、２１０…Ｘリニアモータ、３０２…板ばね、２０２_１，２０２_２…アライメントマーク、２０４…アライメント検出系、３２０…マスクステージ駆動系、４００…位置計測系、４０２…ミラーベース、５００…ステージ制御装置、ＰＳＴ…基板ステージ、ＭＳＴ…マスクステージ、ＩＬ…照明光、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＳＡ１，ＳＡ２…ショット領域。

Claims (25)

1. 互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定の平面内で少なくとも前記第１軸に平行に所定ストロークで移動する移動部材と、
   前記移動部材の外部の第１部材に前記第１軸に平行な第１方向に移動可能に設けられ、前記第２軸に直交する反射面を有し前記第１方向を長手方向とする長尺の平面ミラーと、
   前記移動部材に少なくとも一部が設けられ、前記平面ミラーの前記反射面に前記第２軸に平行な計測光を照射し、該計測光の前記反射面からの反射光を受光して前記移動部材の前記第２軸に平行な第２方向の位置情報を計測する干渉計を含み、前記移動部材の前記平面内における位置に関連する物理量を計測する計測システムと、
   前記第１部材に対して前記平面ミラーを前記第１方向に駆動するミラー駆動系と、
   前記計測システムの計測結果に基づいて、前記移動部材の移動を制御する制御系と、を備える移動体装置。
2. 前記制御系は、前記移動部材の前記第１方向の位置に関連する物理量に基づいて、前記干渉計による前記移動部材の位置情報の計測が可能となるように、前記ミラー駆動系を介して前記平面ミラーの前記第１部材に対する前記第１方向の位置を制御する請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記ミラー駆動系は、前記第１部材に設けられ、前記平面ミラーを前記第１部材上で前記第１方向に駆動するとともに、所定の位置に保持可能な駆動装置を含む請求項２に記載の移動体装置。
4. 前記ミラー駆動系は、前記平面ミラーの前記第１部材に対する前記第１方向への移動を案内するガイド部材をさらに含む請求項３に記載の移動体装置。
5. 前記ガイド部材は、静圧流体軸受ガイドを含む請求項４に記載の移動体装置。
6. 前記ガイド部材は、前記第１部材に対して前記平面ミラーを接続する複数の板ばねを含む請求項４に記載の移動体装置。
7. 前記制御系は、前記移動部材の前記第１方向の速度及び加速度の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置を制御する請求項２〜６のいずれか一項に記載の移動体装置。
8. 前記制御系は、前記移動部材の前記第１方向の速度が零以外でかつ加速度が零のとき、前記駆動装置を介して前記平面ミラーの前記第１部材に対する前記第１方向の位置を一定に維持する請求項７に記載の移動体装置。
9. 前記制御系は、前記移動部材の前記第１方向の加速度が零以外のとき、前記駆動装置を介して前記平面ミラーの前記第１部材に対する前記第１方向の位置を一定に維持する請求項７又は８に記載の移動体装置。
10. 前記計測システムは、前記第１部材と前記平面ミラーとの位置関係を計測する計測装置をさらに含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の移動体装置。
11. 前記計測装置は、前記第１部材と前記平面ミラーとの前記第２方向の位置関係を計測する請求項１０に記載の移動体装置。
12. 前記計測装置は、前記平面ミラーの前記第１方向に離れた２点で、前記位置関係を計測する複数の変位センサを含む請求項１１に記載の移動体装置。
13. 前記平面ミラーの前記反射面とは異なる面に複数のアライメントマークが配置され、
    前記計測装置は、前記アライメントマークを計測するマーク検出系を含み、前記マーク検出系を用いて、前記第１部材と前記平面ミラーとの少なくとも前記第２方向の位置関係を計測する請求項１１に記載の移動体装置。
14. エネルギビームによりマスクを介して基板を露光し、前記マスクに形成されたパターンを基板に転写する露光装置であって、
    前記マスクを保持する第１移動体装置と、
    前記基板を保持する第２移動体装置と、
    前記マスクを介した前記エネルギビームを前記基板に投射する投影光学系と、を備え、
    前記第１移動体装置及び前記第２移動体装置の少なくとも一方が、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の移動体装置である露光装置。
15. 互いに直交する第１軸及び第２軸を含む平面内で前記第１軸に平行な第１方向に沿ってエネルギビームに対して基板を移動し、前記エネルギビームで前記基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持して前記所定平面内で移動する移動部材と、
    前記移動部材の外部の第１部材に前記第１方向に移動可能に設けられ、前記第２軸に直交する反射面を有し前記第１方向を長手方向とする長尺の平面ミラーと、
    前記移動部材に少なくとも一部が設けられ、前記平面ミラーの前記反射面に前記第２軸に平行な計測光を照射し、該計測光の前記反射面からの反射光を受光して前記移動部材の前記第２軸に平行な第２方向の位置情報を計測する干渉計を含み、前記移動部材の前記平面内における位置に関連する物理量を計測する計測システムと、
    前記平面ミラーを前記第１部材に対して前記第１方向に駆動するミラー駆動系と、
    前記計測システムの計測結果に基づいて、前記移動部材の移動を制御するとともに、前記干渉計による前記移動部材の位置情報の計測が可能となるように、前記ミラー駆動系を介して前記平面ミラーの前記第１方向の移動を制御する制御系と、を備える露光装置。
16. 前記制御系は、前記移動部材と共に前記基板が前記エネルギビームに対して等速で前記第１方向に駆動される走査露光中以外のときに、前記平面ミラーを前記第１部材に対し前記第１方向に駆動する請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記制御系は、前記基板上に前記第１方向に並んで配置された複数の区画領域を露光する際に、露光対象の区画領域の前記第１方向の位置に応じて、前記一方の部材に対する前記平面ミラーの前記第１方向の位置を異ならせる請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記制御系は、前記基板上の複数の区画領域のうち、前記基板上で前記第１方向に関して中央より一側にその中心が位置する区画領域を露光する際には、前記平面ミラーを前記第１部材に対し前記第１方向の前記一側と反対側に駆動する請求項１７に記載の露光装置。
19. 前記制御系は、前記移動部材と共に前記基板が前記エネルギビームに対して等速で前記走査方向に駆動される走査露光中は、前記第１部材に対する前記平面ミラーの前記第１方向の位置を一定に維持する請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
20. 前記制御系は、前記移動部材の移動方向に追従する側に前記平面ミラーを前記第１方向に関して駆動させる請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
21. 前記計測システムは、前記第１部材と前記平面ミラーとの位置関係を計測する計測装置をさらに含み、
    前記制御系は、前記干渉計の計測情報と前記計測装置の計測結果とに基づいて、前記移動部材の前記第２方向の移動を制御する請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
22. パターンが形成されたマスクを保持して前記第１方向に移動可能な別の移動部材と、
    前記パターンを介した前記エネルギビームを前記基板上に投射する投影光学系と、をさらに備え、
    前記制御系は、前記移動部材と前記別の移動部材とを同期して、前記投影光学系に対して相対走査する請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
23. 請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて感応基板を露光することと、
    露光された前記感応基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
24. 請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の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。
25. 第１方向に沿って移動部材を移動させる移動体装置と、
    前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記移動部材を介して照射される計測光を反射する反射部材と、
    前記反射部材および前記移動部材を介した前記計測光を検出し、該計測光の検出結果に基づいて、前記第２方向における前記移動部材の位置に関する情報を計測する計測システムと、
    前記第１方向に関する前記移動部材の所定の移動範囲に亘って前記反射部材が前記計測光を反射可能なように、前記反射部材を前記第１方向に移動させる反射部材駆動系と、
    を備える移動体システム。

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