JP2014098732A - 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】制御性の向上した移動体装置を提供する。
【解決手段】 基板ステージ装置２０は、Ｘ軸方向に沿って所定の長ストロークで移動可能なフォロアテーブル２８と、Ｙ軸方向に延び、フォロアテーブル２８と共にＸ軸方向に沿って移動可能なＹビームガイド２４ａと、Ｙビームガイド２４ａに対してＸＹ平面に沿った方向に移動自在な状態でＹビームガイド２４ａ上に設けられたファインステージ５０と、フォロアテーブル２８に固定子３６ａが設けられたＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータを含み、ファインステージ５０にＹ軸方向に沿った推力を作用させてＹビームガイド２４ａ上でＹ軸方向に沿って所定の長ストロークでファインステージ５０を駆動するとともに、ファインステージ５０にＸ軸方向に沿った推力を作用させてＹビームガイド２４ａ上でＸ軸方向に沿ってファインステージ５０を微少ストロークで駆動する駆動系と、を備える。
【選択図】図３

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次元平面に沿って移動する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（フォトマスク）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、基板の水平面内の位置を高速、且つ高精度で制御するため、ガントリタイプの２軸粗動ステージと、微動ステージとを組み合わせた、いわゆる粗微動構成の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及び２参照）。

ここで、露光装置の基板ステージ装置としては、スループットの向上のため、より基板を高速、且つ高精度で位置決め制御できるものの開発が望まれていた。

米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書 特開２０１１−２４９５５５号公報

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、互いに直交する第１及び第２軸を含む所定の２次元平面内の前記第１軸方向に沿って所定の長ストロークで移動可能な第１移動体と、前記第２軸方向に延び、前記第１移動体と共に前記第１軸方向に沿って移動可能な第２移動体と、前記第２移動体に対して前記２次元平面に沿った方向に移動自在な状態で前記第２移動体上に設けられた第３移動体と、前記第１移動体に少なくとも一部の要素が設けられたアクチュエータを含み、前記第３移動体に前記第２軸方向に沿った推力を作用させて前記第２移動体上で前記第２軸方向に沿って所定の長ストロークで前記第３移動体を駆動するとともに、前記第３移動体に前記第１軸方向に沿った推力を作用させて前記第２移動体上で前記第１軸方向に沿って前記第３移動体を微少ストロークで駆動する駆動系と、を備える移動体装置である。

これによれば、第３移動体は、第２移動体上で第１及び第２軸方向を含む方向に移動自在に（非拘束の状態で）設けられていることから、第１及び第２軸方向に沿った位置を高精度で制御できる。

本発明は、第２の観点からすると、所定の物体が前記第３移動体に保持される本発明の第１の観点にかかる移動体装置と、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。

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Ｃ−Ｃ矢視断面図である。 図１のＡ部拡大図である。 基板ステージ装置の動作を示す図（側面図）である。 基板ステージ装置の動作を示す図（図２のＣ−Ｃ矢視断面図）である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、第１実施形態の基板ステージ装置の変形例（その１及びその２）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図である。 図８の基板ステージ装置の平面図である。 第３の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図である。 第４の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図である。 図１１の基板ステージ装置の平面図である。 図１１のＤ部拡大図である。 図１２のＦ−Ｆ矢視断面図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、第５の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図（平面図及び側面図）である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、第５の実施形態に係る基板ステージ装置が有するスイッチング装置の動作を説明するための図（その１及びその２）である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、第６の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図（平面図及び側面図）である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、第６の実施形態の基板ステージ装置の変形例を示す図（平面図及び側面図）である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、第７の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図（平面図及び側面図）である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、第７の実施形態の基板ステージ装置の変形例（その１）を示す図（平面図及び側面図）である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、第７の実施形態の基板ステージ装置の変形例（その２）を示す図（平面図及び側面図）である。

≪第１の実施形態≫
以下、第１の実施形態について、図１〜図６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装置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。

マスクステージ装置１４は、マスクＭを、例えば真空吸着により保持している。マスクステージ装置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。マスクステージ装置１４のＸＹ平面内の位置情報は、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、マスクステージ装置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投影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、上記マスクステージ装置１４、及び投影光学系１６を支持しており、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、上架台部１８ａ、一対の下架台部１８ｂ及び一対の中架台部１８ｃ（図１では一方は不図示。図２参照）を有している。

基板ステージ装置２０は、一対のＸガイド２２（図１では一方は不図示。図２参照）、ブリッジステージ２４、フォロアベース２６、フォロアテーブル２８、ファインステージ５０、駆動系（Ｘリニアモータ２３（図１では不図示。図３参照）、及び一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦ（Degree Of Freedom）モータ３６を含む）を備える。なお、図１に示される基板ステージ装置２０は、図２のＢ−Ｂ線断面図に相当する。

一対のＸガイド２２それぞれは、図１及び図２から分かるように、Ｘ軸方向に延びるＸＺ平面に平行な板状の部材から成り、長手方向（Ｘ軸方向）の寸法は、装置本体１８のＸ軸方向と同程度となっている。一対のＸガイド２２それぞれは、一対の下架台部１８ｂの上面上に固定されている。一対のＸガイド２２は、図３に示されるように、Ｙ軸方向に所定の（基板ＰのＹ軸方向寸法よりも幾分狭い）間隔で互いに平行に配置されている。Ｘガイド２２の上面、及び両側面は、平面度が非常に高く仕上げられている。

ブリッジステージ２４は、Ｙビームガイド２４ａと、一対のＸキャリッジ２４ｂとを備えている。Ｙビームガイド２４ａは、Ｙ軸方向に延びるＸＺ断面矩形の部材から成る。本実施形態のＹビームガイド２４ａは、図１に示されるように、中空に形成されるとともに、内部に補剛用のリブが複数配置されているが、所望の撓み剛性が確保することができれば、形状はこれに限られない。Ｙビームガイド２４ａの上面は、平面度が非常に高く仕上げられている。

図３に戻り、一対のＸキャリッジ２４ｂは、一方がＹビームガイド２４ａの下面であって＋Ｙ側の端部近傍に、他方がＹビームガイド２４ａの下面であって−Ｙ側の他端部近傍に、それぞれ固定されている。Ｘキャリッジ２４ｂは、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成る。一方（＋Ｙ側）のＸキャリッジ２４ｂの一対の対向面間には、一方のＸガイド２２が、他方（−Ｙ側）Ｘキャリッジ２４ｂの一対の対向面間には、他方のＸガイド２２が、それぞれ所定のクリアランスを介して挿入されている。Ｘキャリッジ２４ｂの一対の対向面、及び天井面（Ｘガイド２２に対する対向面）には、不図示のエアベアリングが設けられている。ブリッジステージ２４は、上記一対のＸキャリッジ２４ｂそれぞれが有するエアベアリングの作用により、実質的に摩擦抵抗のない状態で一対のＸガイド２２に沿ってＸ軸方向に所定の長ストロークで移動可能となっている。

なお、上記説明では、一対のＸキャリッジ２４ｂそれぞれは、ＹＺ断面逆Ｕ字状に形成されたが、Ｙビームガイド２４ａをＸ軸方向に直進案内することができれば、これに限られず、例えば図７（Ａ）に示されるＸキャリッジ２４ｃのように、下面部に不図示のエアベアリングを有するＸＹ平面に平行な平板状の部材であっても良い。この場合、一方（図７（Ａ）では−Ｙ側であるが＋Ｙ側であっても良い）のＸキャリッジ２４ｃの下面に、該Ｘキャリッジ２４ｃとＸガイド２２とのＹ軸方向への相対移動を制限する複数のピン２４ｄを配置すると良い。

図１に戻り、フォロアベース２６は、Ｘ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な板状の部分である本体部２６ａと、該本体部２６ａの長手方向両端部近傍、及び長手方向中央部を床１１上で下方から支持する複数の脚部２６ｂとを有する。本体部２６ａの長手方向（Ｘ軸方向）の寸法は、基板ＰのＸ軸方向寸法の２倍以上に設定されている。本体部２６ａは、図３に示されるように、上記一対のＸガイド２２間に配置されている。本体部２６ａの下面と下架台部１８ｂの上面とが離間し、且つ本体部２６ａの上面のＺ位置が上記Ｙビームガイド２４ａの下面のＺ位置よりも−Ｚ側となるように、本体部２６ａのＺ位置が設定されている。脚部２６ｂは、図１に示されるように、一対の下架台部１８ｂそれぞれに対して離間して配置されている。これにより、装置本体１８とフォロアベース２６とは、振動的に分離されている。図２に示されるように、本体部２６ａの上面には、一対のＸリニアガイド２１ａが固定されている。また、本体部２６ａの上面であって、上記一対のＸリニアガイド２１ａ間の領域には、Ｘ軸方向に配列された複数の永久磁石（不図示）を含むＸ固定子２３ａが固定されている。

図１に戻り、フォロアテーブル２８は、Ｘ軸方向に延びるＸＺ平面に平行な板状の部材から成り、長手方向（Ｘ軸方向）の寸法は、基板ＰのＸ軸方向寸法より幾分短く設定されている。フォロアテーブル２８は、図３に示されるように、フォロアベース２６の本体部２６ａの上方（＋Ｚ側）に、該本体部２６ａとほぼ平行に配置されている。フォロアテーブル２８の下面には、複数（１本のＸリニアガイド２１ａにつき、例えば４つ（図１参照））のＸスライド部材２１ｂが固定されている。Ｘスライド部材２１ｂは、ＹＺ断面逆Ｕ字状に形成され、不図示の転動体（例えばボールなど）を有している。Ｘスライド部材２１ｂは、対応するＸリニアガイド２１ａ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Ｘリニアガイド装置２１を構成しており、フォロアテーブル２８は、該Ｙリニアガイド装置２１の作用により、フォロアベース２６上でＸ軸方向に直進案内される。

また、フォロアテーブル２８の下面には、上記Ｘ固定子２３ａに対向してＸ可動子２３ｂが固定されている。Ｘ可動子２３ｂ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。Ｘ可動子２３ｂは、Ｘ固定子２３ａ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Ｘリニアモータ２３を構成している。フォロアテーブル２８は、Ｘリニアモータ２３により、フォロアベース２６上でＸ軸方向に直進駆動される。フォロアテーブル２８のＸ位置情報は、不図示のリニアエンコーダシステムにより求められる。ここで、Ｘリニアモータ２３としては、フォロアテーブル２８だけでなく、ブリッジステージ２４、及びファインステージ５０（Ｙキャリッジ３０、基板テーブル３２、基板ホルダ４６、Ｘバーミラー４８ｘ（図１参照）、Ｙバーミラー４８ｙ（図３参照）を含む）の慣性質量も駆動できる推力を備えたものが使用されている。なお、フォロアテーブル２８のＸ位置を高精度で制御する必要がないことから、Ｘリニアモータ２３としては、小型で高推力を発生させる比較的安価なコア付きリニアモータを用いると良い。なお、Ｘリニアモータ２３は、ムービングマグネットタイプであっても良い。

フォロアテーブル２８の上面上であって、長手方向の両端部近傍それぞれには、後述するＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６の固定子３６ａを支持する支持台３８が固定されている。本実施形態において、支持台３８は、図３に示されるように、正面視で逆台形状に形成されているが、フォロアテーブル２８よりもＹ軸方向の寸法が長いＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６の固定子３６ａを確実に支持することができれば、形状は特に限定されない。なお、上記フォロアテーブル２８は、一方の支持台３８が固定された部分と他方の支持台３８が固定された部分とで分割され、独立にＸ位置が制御されても良い。

固定子３６ａは、Ｙ軸方向に延びるＸＺ断面Ｕ字状（図４参照）の部材から成る。本実施形態において、＋Ｘ側の固定子３６ａは、−Ｘ側に開口し、−Ｘ側の固定子３６ａは、＋Ｘ側に開口している。固定子３６ａの長手（Ｙ軸）方向の寸法は、上述したブリッジステージ２４のＹビームガイド２４ａとほぼ同じに設定されている（図２及び３参照）。固定子３６ａの一対の対向面それぞれには、Ｙ軸方向に配列された複数の永久磁石（不図示）が固定されている。

図１に戻り、上記Ｙビームガイド２４ａは、ブリッジステージ２４（Ｙビームガイド２４ａ、一対のＸキャリッジ２４ｂ）の重心位置ＣＧ_１の高さ位置近傍で、複数のフレクシャ装置４０により、一対の支持台３８それぞれ（すなわちフォロアテーブル２８）に接続されている。本実施形態において、Ｙビームガイド２４ａは、図２に示されるように、一方、及び他方の支持台３８（図２では固定子３６ａの紙面奥側に隠れているため不図示。図１参照）それぞれに対し、Ｙ軸方向に離間した一対のフレクシャ装置４０により接続されているが、フレクシャ装置４０の数は、これに限定されない。図１に戻り、フレクシャ装置４０は、例えばＸＹ平面に平行に配置された厚さの薄い帯状の鋼板と、その鋼板の両端部に設けられた滑節装置（例えばボールジョイント）とを含み、上記鋼板が滑節装置を介してＹビームガイド２４ａと支持台３８との間に架設されている。これにより、フォロアテーブル２８がＸ軸方向に移動すると、Ｙビームガイド２４ａは、フレクシャ装置４０を介して支持台３８に牽引されることにより、フォロアテーブル２８と一体的にＸ軸方向に移動する。この際、フレクシャ装置４０のＺ位置が重心位置ＣＧ_１のＺ位置と概ね一致していることから、ブリッジステージ２４にθｙ方向のモーメントが作用し難くなっている。また、フレクシャ装置４０の作用により、フォロアテーブル２８とブリッジステージ２４との間で、Ｘ軸方向以外の力（モーメント、振動を含む）が相互に伝わり難くなっている。

ファインステージ５０は、Ｙキャリッジ３０、基板テーブル３２を含む。Ｙキャリッジ３０は、高さの低い直方体状の部材から成り、前述したＹビームガイド２４ａの上方に配置されている。Ｙキャリッジ３０の下面中央部には、エアベアリング４２が固定されている。エアベアリング４２は、Ｙビームガイド２４ａの上面に加圧気体（例えば空気）を噴出し、該加圧気体の静圧によりＹキャリッジ３０をＹビームガイド２４ａ上に微少なクリアランスを介して浮上させる。すなわち、Ｙキャリッジ３０は、ＸＹ平面内の位置がＹビームガイド２４ａに対して非拘束の状態で該Ｙビームガイド２４ａ上に載置されている。

基板テーブル３２は、Ｙキャリッジ３０よりもＸ軸及びＹ軸方向の長い直方体状の部材から成り、複数のＺ駆動装置４４を介してＹキャリッジ３０上に所定のクリアランスを介して載置されている。本実施形態において、Ｚ駆動装置４４は、例えば４つ設けられ、該４つのＺ駆動装置４４は、Ｙキャリッジ３０の上面における四隅近傍に配置されている。Ｚ駆動装置４４は、各図面では模式化して示されているが、例えば上下方向に重ねて配置された一対のくさび状部材を含むカム装置であり、基板テーブル３２に固定された一方（上側）のくさび状部材に対して他方（下側）のくさび状部材を水平面に沿って（図４では＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向に）移動させることにより、基板テーブル３２をＺ軸方向に微少ストロークで駆動する。本実施形態では、不図示の面位置計測系により基板Ｐの面位置（Ｚ位置）が求められ、該面位置が投影光学系１６の焦点深度内に位置するように、例えば４つのＺ駆動装置４４を用いて基板テーブル３２がＹキャリッジ３０に対してＺ軸、θｘ、及びθｙ方向（以下、まとめてＺ・チルト方向と称する）に適宜駆動される。なお、Ｚ駆動装置４４は、同一直線上にない３箇所に配置されていれば、配置位置は特に限定されない。また、基板テーブル３２をＺ軸方向に微少駆動できれば、Ｚ駆動装置４４の種類は、特に限定されず、例えばリニアモータ、ピエゾ素子などを用いても良い。また、基板Ｐの面位置制御を行う必要がない場合には、複数のＺ駆動装置４４を省略し、Ｙキャリッジ３０上に直接基板テーブル３２を固定しても良い。

基板テーブル３２の上面上には、基板ホルダ４６が固定されている（図２、図４では不図示）。基板ホルダ４６は、基板Ｐとほぼ同じ寸法（実際には幾分短い）で形成された板状の部材から成る。基板Ｐは、基板ホルダ４６の上面上に載置され、該基板ホルダ４６に、例えば真空吸着により吸着保持される。

Ｙキャリッジ３０の＋Ｙ側及び−Ｙ側の側面それぞれには、図２に示されるように、上述した一対の固定子３６ａに対応してＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６の可動子３６ｂが固定されている。可動子３６ｂは、図４に示されるように、ＸＺ断面Ｔ字状に形成され、先端部が対応する固定子３６ａの一対の対向面間に所定のクリアランスを介して挿入されている。可動子３６ｂは、不図示のコイルユニットを含み、該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。可動子３６ｂのＹ位置及びＺ位置それぞれは、ファインステージ５０の重心位置ＣＧ_２のＹ位置及びＺ位置それぞれと概ね一致している。

固定子３６ａと可動子３６ｂとは、例えば特開２０００−０７８８３０号公報に開示されるような、ローレンツ力駆動方式のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６を構成している。本実施形態において、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６は、Ｙキャリッジ３０をＹ軸方向に長ストロークで駆動可能、且つＸ軸方向に微少ストロークで駆動可能となっている。また、本実施形態の基板ステージ装置２０では、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６がＹキャリッジ３０の＋Ｘ側、及び−Ｘ側それぞれに配置されていることから、Ｙキャリッジ３０をθｚ方向に微少駆動することができるようになっている。固定子３６ａと可動子３６ｂとの間のＸ軸方向のギャップ量（間隙量）が、不図示のギャップセンサによりモニターされており、該ギャップ量が所定値以下とならないように制御される。固定子３６ａ、及び可動子３６ｂのＺ位置は、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６の駆動対象物であるファインステージ５０の重心位置ＣＧ_２のＺ位置と概ね同じとなるように設定されており、ファインステージ５０を駆動する際のファインステージ５０のピッチング動作が抑制される。

基板ＰのＸＹ平面内の位置は、Ｙキャリッジ３０のＸＹ平面内の位置情報を求める基板干渉計システムの出力に基づいて制御される、基板干渉計システムは、図３に示されるように、装置本体１８に固定されたレーザ干渉計４９を含み、Ｙキャリッジ３０にミラーベース４７を介して固定されたＸバーミラー４８ｘ（図３では不図示。図１参照）、及びＹバーミラー４８ｙを用いてＹキャリッジ３０のＸＹ平面内の位置情報を求める。なお、レーザ干渉計４９としては、実際には、Ｘバーミラー４８ｘに対応するＸレーザ干渉計と、Ｙバーミラー４８ｙに対応するＹレーザ干渉計とが含まれる。また、Ｘレーザ干渉計（又はＹレーザ干渉計）は、水平面内で複数の測長光を対応するバーミラーに照射するようになっており、Ｙキャリッジ３０（すなわち基板Ｐ）のθｚ位置情報を求めることができるようになっている。

また、基板ステージ装置２０は、図１に示されるように、一対のローラ装置５２を有している。一方のローラ装置５２は、Ｙキャリッジ３０の＋Ｘ側の側面であって、可動子３６ｂの下方、他方のローラ装置５２は、Ｙキャリッジ３０の−Ｘ側面であって、可動子３６ｂの下方にそれぞれ固定されている。ローラ装置５２は、図４に示されるように、Ｙキャリッジ３０に固定されたＸＺ断面Ｕ字状のブラケット５２ａ、ブラケット５２ａの一対の対向面間に架設されたＺ軸に平行な軸５２ｂ、及び軸５２ｂに回転自在に支持されたローラ５２ｃを含む。ローラ５２ｃの外周面は、Ｙキャリッジ３０の側面に対して数ｍｍの間隔で離間している。＋Ｘ側のローラ５２ｃの外周面は、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６を用いてＹキャリッジ３０を＋Ｘ側のストロークエンドまで駆動した状態で、＋Ｘ側の支持台３８に当接するように配置されている（図５参照）。また、−Ｘ側のローラ５２ｃの外周面は、Ｙキャリッジ３０を−Ｘ側のストロークエンドまで駆動した状態で、−Ｘ側の支持台３８に当接するように配置されている。ローラ５２ｃと対応する支持台３８との接触動作は、前記ギャップセンサ（及び／又は不図示のロードセルなどの力センサ）の出力に基づいて行われる。

なお、上記説明では、ローラ装置５２は、可動子３６ｂの下方に配置されたが、これに限られず、例えば図７（Ｂ）に示されるように、ＸＺ断面逆Ｕ字状のブラケット５１を介して（固定子３６ａを迂回して）、固定子３６ａの外側に配置されても良い。この場合、ローラ装置５２のＺ位置をファインステージ５０の重心位置ＣＧ_２と概ね一致させることができる。したがって、ファインステージ５０にθｙ方向のモーメントが作用しない。なお、ローラ装置５２と固定子３６ａとのＺ位置がほぼ同じとなることから、固定子３６ａには、ローラ５２ｃに当接する部分に保護板５３を取り付けると良い。

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、マスクステージ装置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。

上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時などにおいて、例えば図５に示されるように、基板Ｐを−Ｘ方向に移動（加速、等速移動、及び減速）させる際には、基板ステージ装置２０では、フォロアテーブル２８がＸリニアモータ２３（図５では不図示。図３参照）により−Ｘ方向に駆動される。この際、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６それぞれには、電力が供給されず、これにより＋Ｘ側の支持台３８がローラ装置５２のローラ５２ｃ（図５では不図示。図４参照）に当接する。また、−Ｘ側の支持台３８にフレクシャ装置４０を介して牽引されることにより、ブリッジステージ２４（Ｙビームガイド２４ａ、一対のＸキャリッジ２４ｂ）がフォロアテーブル２８と一体的に−Ｘ方向に移動する。Ｙキャリッジ３０は、支持台３８、及びローラ装置５２を介してフォロアテーブル２８から付与される推力により−Ｘ方向に加速する。

そして、基板Ｐが所望の速度に概ね到達（上記基板Ｐの加速が概ね終了）すると、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６それぞれに電力が供給され、レーザ干渉計４９（図５では不図示。図３参照）を含む基板干渉計システムの出力に基づいてフォロアテーブル２８に対するＹキャリッジ３０のＸ軸方向の位置制御が行われる。この際、支持台３８とローラ装置５２とが離間した状態で、Ｙキャリッジ３０が微少駆動される。また、不図示であるが、−Ｘ方向に移動する基板Ｐ（Ｙキャリッジ３０）を減速させる際には、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６に対する電力供給が停止され、これによりＹキャリッジ３０が慣性によりＹビームガイド２４ａを移動し、−Ｘ側のローラ装置５２が−Ｘ側の支持台３８に当接する。この後、フォロアテーブル２８が減速されることにより、Ｙキャリッジ３０が一体的に減速される。基板Ｐを＋Ｘ方向に駆動する際の動作は、上記の場合の逆であるので説明を省略する。このように、基板ステージ装置２０では、大きな推力を必要とする基板Ｐ（Ｙキャリッジ３０）の加減速時には、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６を用いずに、フォロアテーブル２８を用いるので、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６の消費電力を抑制できる。

また、基板ＰをＹ軸方向に所定の長ストロークで移動させる場合には、図６に示されるように、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６（図６では一方は不図示。図１参照）によりＹキャリッジ３０がＹビームガイド２４ａ（ブリッジステージ２４）上でＹ軸方向に駆動される。図６に示される基板ＰのＹ軸方向への移動動作と、上述した図５に示される基板ＰのＸ軸方向への加減速動作を並行して行う場合、ローラ装置５２のローラ５２ｃ（図４参照）がＹキャリッジ３０のＹ軸方向への移動動作に伴って回転するので、キャリッジ３０のＹ軸方向への移動の抵抗とならない。また、基板Ｐのθｚ方向への微少駆動は、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６のＹ軸方向の駆動方向を互いに反対方向にすることにより行われる。なお、支持台３８を介してフォロアテーブル２８がＹキャリッジ３０を押圧することができれば、上記ローラ装置５２に換えて、例えば軸受け面が支持台３８に対向するエアベアリングをＹキャリッジ３０の側面に取り付け、非接触でＹキャリッジ３０を押圧しても良い。また、ローラ装置５２に換えて単なる押圧パッドを支持台３８に取り付け、接触状態でＹキャリッジ３０を押圧しても良い。

以上説明した本第１の実施形態に係る基板ステージ装置２０によれば、ファインステージ５０の重心位置ＣＧ_２と同じ高さ位置に配置されたＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６を用いてファインステージ５０がブリッジステージ２４上でＹ軸方向に長ストロークで駆動されるとともに、Ｘ軸方向に適宜微少駆動される。また、ファインステージ５０を非接触支持するブリッジステージ２４が、その重心位置ＣＧ_１と同じ高さ位置で接続されたフォロアテーブル２８によってＸ軸方向に牽引される。これにより、基板Ｐを保持するファインステージ５０は、Ｘ軸方向に移動する際、及びＹ軸方向に移動する際の両方で、駆動力が重心高さ位置に作用する（以下、重心駆動と称する）。従って、ファインステージ５０、及びブリッジステージ２４には、駆動方向に直交する軸回りのモーメント（ピッチングモーメント）が作用しないので、制御性が向上すると共に、エアベアリング４２、あるいはＸキャリッジ２４ｂが有する不図示のエアベアリングそれぞれに負荷が作用しない。これにより、ファインステージ５０のステージの加減速度を上げることが可能となり、スループットが向上する。また、ファインステージ５０のＸ軸及びＹ軸方向駆動による駆動反力は、どちらも装置本体１８とは分離したフォロアベース２６に伝わるため、装置本体１８を振動励起するおそれがない。

また、基板ステージ装置２０は、ファインステージ５０のＸ軸方向への移動を拘束する機械的な装置（例えばＹリニアガイド装置）を有していないので、装置の低コスト化が可能となるとともに、ファインステージ５０をＸ軸方向に高速で加減速する場合であっても、機械的損傷のおそれがない。また、ファインステージ５０をＸ軸方向に加減速する際に、ローラ装置５２を介してファインステージ５０がフォロアテーブル２８に押圧される構成であるので、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６のＸ軸方向の推力を小さくすることができる。さらに、ブリッジステージ２４がフォロアテーブル２８によってＸ軸方向に牽引される構成であるので、該ブリッジステージ２４を駆動する駆動装置が必要ない。また、フォロアテーブル２８を駆動するＸリニアモータ２３は、ファインステージ５０を直接駆動しないので、コアレスモータよりもリップルが大きいが、安価なコア付きリニアモータを採用することができる。

なお、上記第１の実施形態において、例えばＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６のＸ軸方向の推力が十分大きい場合には、該Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６を用いてファインステージ５０をＸ軸方向に加減速しても良い。また、ブリッジステージ２４とフォロアテーブル２８とを分離し、ブリッジステージ２４とフォロアテーブル２８とをそれぞれ独立の駆動装置を用いてＸ軸方向に駆動しても良い。この場合、その駆動装置は、ブリッジステージ２４を重心駆動することができることが望ましい。また、Ｘガイド２２、及びＸキャリッジ２４ｂは、Ｙ軸方向に離間して一対配置されたが、これに限られず３つ以上であっても良い。

《第２の実施形態》
次に第２の実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。第２の実施形態に係る基板ステージ装置１２０は、上記第１の実施形態に比べ、基板ＰをＺ・チルト方向に駆動するための駆動系の構成が異なる。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ビームガイド２４ａ上には、図１に示されるように、Ｙキャリッジ３０がエアベアリング４２を介して直接載置されたのに対し、本第２の実施形態では、Ｙビームガイド２４ａに重量キャンセル装置７０が載置され、Ｙキャリッジ３０は、該重量キャンセル装置７０にレベリング装置７２を介して下方から支持されている。また、本第２の実施形態の基板ステージ装置１２０では、Ｙキャリッジ３０の上面上に基板ホルダ４６が直接固定されており、基板ホルダ４６上に載置された基板ＰのＺ・チルト方向の位置は、図８に示されるように、例えば４つのＹ／Ｚ軸２ＤＯＦモータ３４により制御される。

図８に戻り、重量キャンセル装置７０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の構成、及び機能を有している。すなわち、重量キャンセル装置７０は、例えば不図示の空気ばねを有しており、該空気ばねが発生する重力方向上向き（＋Ｚ方向）の力により、Ｙキャリッジ３０、基板ホルダ４６などを含む系の重量（重量加速度による下向き（−Ｚ方向）の力）を打ち消し、これにより、基板ＰのＺ・チルト方向の位置制御が行われる際に上記Ｙ／Ｚ軸２ＤＯＦモータ３４の負荷を低減する。重量キャンセル装置７０は、下端部近傍に不図示のエアベアリングを有しており、該エアベアリングの作用により、Ｙビームガイド２４ａ上に微少なクリアランスを介して浮上している。

レベリング装置７２は、Ｙキャリッジ３０の下面中央部に形成された凹部に摺動可能に嵌合した球体を含む球面軸受け装置であり、Ｙキャリッジ３０をθｘ、及びθｙ方向を含む方向にチルト動作自在に支持している。重量キャンセル装置７０は、レベリング装置７２を介してＹキャリッジ３０と一体的にＸ軸、及び／又はＹ軸方向に移動する。なお、Ｙキャリッジ３０をチルト動作自在に支持することが可能であれば、レベリング装置として、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。

Ｙキャリッジ３０の＋Ｘ側の側面には、図９に示されるように、上記第１の実施形態と同様に可動子３６ｂが固定されている。また、Ｙキャリッジ３０の＋Ｘ側の側面における可動子３６ｂの＋Ｙ側、及び−Ｙ側には、可動子３４ｂが固定されている。可動子３４ｂは、外観上は上記可動子３６ｂとほぼ同じに形成されており（不図示のコイルユニットの構成及び制御が異なる）、固定子３６ａの一対の対向面間に所定のクリアランスを介して挿入されている（図８参照）。同様に、Ｙキャリッジ３０の−Ｘ側の側面には、可動子３６ｂと、一対の可動子３４ｂとが固定されている。一対の固定子３６ａと対応する可動子３６ｂにより一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６が構成されている点は、上記第１の実施形態と同じである。また、本第２の実施形態では、一対の固定子３６ａと、対応する、例えば４つの可動子３４ｂとにより、合計で、例えば４つのＺ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４が構成されている。Ｚ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４は、固定子３６ａに対して可動子３４ｂをＹ軸方向に長ストロークで駆動可能、且つ固定子３６ａに対して可動子３４ｂをＺ軸方向に微少駆動可能となっている。本実施形態のＺ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４のような、固定子３６ａの延びる方向（本実施形態ではＹ軸方向）に沿って可動子３４ｂを長ストロークで駆動（並進駆動）するとともに、可動子３６ｂに浮上力（Ｚ軸方向の力）を作用させることが可能な２ＤＯＦモータについては、例えば米国特許出願公開第２０１０／０１６７５５６号明細書に開示されている。

基板ステージ装置１２０では、上記一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６、及び、４つのＺ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４により、Ｙキャリッジ３０がフォロアテーブル２８に対してＹ軸方向に並進駆動（θｚ方向への微少駆動を含む）されるとともに、上記一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６によりＹキャリッジ３０がフォロアテーブル２８に対してＸ軸方向に微少駆動され、さらに例えば４つのＺ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４により、Ｙキャリッジ３０がフォロアテーブル２８に対してＺ・チルト方向に微少駆動される。Ｙキャリッジ３０（すなわち基板Ｐ）のＺ・チルト方向の位置情報は、図８に示されるように、Ｙキャリッジ３０の下面に取り付けられた複数のＺセンサ７４ａ（例えばレーザ変位計）により、重量キャンセル装置７０にアーム部材７４ｂを介して固定されたターゲット７４ｃを用いて求められる。Ｚセンサ７４ａ、及びこれに対応するターゲット７４ｃは、少なくとも同一直線上にない３箇所に配置される。なお、Ｚセンサ７４ａ用のターゲットとしては、Ｙビームガイド２４ａの上面を用いても良い。本第２の実施形態は、上記第１の実施形態と同様の効果に加え、ファインステージ５０をＺ・チルト方向の位置制御を、固定子３６ａをＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６と共用するＺ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４により行うので効率が良い。

なお、本第２の実施形態において、固定子３６ａと可動子３６ｂとにより構成されるモータ（Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６）、及び固定子３６ａと可動子３４ｂとにより構成されるモータ（Ｚ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３４）は、それぞれＹ軸方向に推力を発生可能となっていたが、いずれか一方がＹ軸方向に推力を発生可能であれば、例えば固定子３６ａと可動子３６ｂとにより構成される他方のモータがＸリニアモータであっても良いし、あるいは、例えば固定子３６ａと可動子３４ｂとにより構成される他方のモータがＺリニアモータであっても良い。

《第３の実施形態》
次に第３の実施形態について、図１０を用いて説明する。第３の実施形態に係る基板ステージ装置２２０は、上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０（図１参照）に比べ、Ｙキャリッジ３０をＹ軸、及び／又はＸ軸方向に駆動するための一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３５の構成が異なる。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。

一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３５それぞれは、固定子３５ａと、可動子３５ｂとにより構成されている。Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３５は、上記第２の実施形態におけるＹ／Ｚ軸２ＤＯＦモータ３４（図８及び図９参照）を、Ｙ軸回りに９０°回転させたように構成されている。すなわち、固定子３５ａは、ＸＺ断面Ｕ字状に形成され、＋Ｚ側に開口した状態で支持台３８に固定されている。また、可動子３５ｂは、取り付け板３５ｃを介してＹキャリッジ３０の上面に取り付けられている。Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３５は、可動子３５ｂを固定子３５ａの一対の対向面間でＸ軸方向に微少駆動することができる。これにより、基板ステージ装置２２０では、Ｙキャリッジ３０がフォロアテーブル２８に対してＸ軸方向に微少駆動される。なお、Ｙキャリッジ３０が複数のＺ駆動装置４４によりＺ・チルト方向に駆動される点は、上記第１の実施形態と同じである。本第３の実施形態の基板ステージ装置２２０では、ローラ装置５２のＺ位置をファインステージ５０の重心位置ＣＧ_２のＺ位置に一致させることができる。以下、本明細書において、本第３の実施形態のように、固定子が＋Ｚ側に開口する２ＤＯＦモータ（あるいはリニアモータ）の配置を「縦置き配置」と称し、上記第１の実施形態のように、固定子が＋Ｘ（あるいは−Ｘ）側に開口する２ＤＯＦモータ（あるいはリニアモータ）の配置を「横置き配置」と称して説明する。

《第４の実施形態》
次に第４の実施形態について、図１１〜図１４を用いて説明する。本第４の実施形態に係る基板ステージ装置３２０は、上記第１〜第３の実施形態と比べてＹキャリッジ３０の駆動方式が異なる。以下、相違点についてのみ説明し、上記第１〜３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１〜３の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。なお、図１１に示される基板ステージ装置３２０は、図１２のＥ−Ｅ線断面図に相当する。

上記第１の実施形態（図１参照）において、Ｙキャリッジ３０は、一対のＸ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６により２自由度方向に駆動されたのに対し、本第４の実施形態において、Ｙキャリッジ３０は、図１２に示されるように、一対のＹリニアモータ３７によりＹ軸方向に長ストロークで駆動されるとともに、複数のＸボイスコイルモータ７６によりＸ軸方向に微少駆動される。

基板ステージ装置３２０では、図１１、及び図１２から分かるように、一対の下架台部１８ｂ上にＸＹ平面に平行な板状の部材から成るベース板２５が固定され、該ベース板２５上に一対のＸガイド２２が固定されている。なお、上記第１の実施形態と同様に、一対の下架台部１８ｂ上に一対のＸガイド２２が直接固定されても良い（ベース板２５を設けなくても良い）。また、一対のＸガイド２２上には、ブリッジステージ２４が搭載されている。本第４の実施形態において、図１２に示されるように、ブリッジステージ２４のＹビームガイド２４ａは、上記第１の実施形態（図２参照）に比べ幾分広幅に形成されているが、機能的に同じであるので便宜上同じ符号を付して説明する。また、本第４の実施形態に係るブリッジステージ２４において、Ｙビームガイド２４ａは、図７（Ａ）に示される変形例と同様に、複数のエアベアリング２４ｃを介して一対のＸガイド２２上に浮上するとともに、複数のピン２４ｄによりＸガイド２２に対するＹ軸方向の相対移動が制限されている（エアベアリング２４ｃ、ピン２４ｄの形状が図７（Ａ）とは異なるが機能的に同じであるので便宜上同じ符号を付す）。なお、Ｙビームガイド２４ａは、上記第１の実施形態と同様に、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成るＸキャリッジ２４ｂ（図３参照）を介して一対のＸガイド２２上に搭載されても良い。

Ｙビームガイド２４ａ上には、上記第１の実施形態と同様にＹキャリッジ３０がエアベアリング４２（機能的に同じであるので便宜上、上記第１の実施形態と同じ符号を付す）を介して非接触状態で載置されている。なお、本第４の実施形態では、例えば４つのエアベアリング４２がＹキャリッジ３０の四隅部近傍に配置されているが、上記第１の実施形態と同様にＹキャリッジ３０の下面中央部にエアベアリング４２がひとつ取り付けられても良い。Ｙキャリッジ３０上には、複数のＺ駆動装置４４を介して基板テーブル３２が配置される点、及び該基板テーブル３２に基板Ｐを吸着保持する基板ホルダ４６が固定されている点については、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。フォロアベース２６、及びフォロアベース２６上でＸリニアモータ２３によりＸ軸方向に駆動されるフォロアテーブル２８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。

フォロアテーブル２８の＋Ｘ側、及び−Ｘ側それぞれの端部近傍には、支持台３８を介して固定子３５ａが固定されている。なお、図１４に示されるように、本第４の実施形態における支持台３８は、正面視で矩形に形成されているが、上記第１の実施形態と機能的に同じであるので便宜上、上記第１の実施形態と同じ符号を付す。また、第１の実施形態と同様に正面視逆台形状に形成されていても良い。上記Ｙビームガイド２４ａが複数のフレクシャ装置４０を介して支持台３８に接続され、該フレクシャ装置４０を介してフォロアテーブル２８に牽引される点は、上記第１の実施形態と同じである。

次に、図１２を用いてＹキャリッジ３０をＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動する一対のＹリニアモータ３７、Ｙキャリッジ３０をＸ軸方向に微少駆動するための、例えば４つのＸボイスコイルモータ７６、及び、例えば４つＸボイスコイルモータ７６それぞれの固定子７６ａ（図１３参照）をＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動するための、例えば４つのＹリニアモータ３９の構成について説明する。

一対のＹリニアモータ３７それぞれは、固定子３７ａ、及び可動子３７ｂにより構成される。固定子３７ａは、上記第３の実施形態と同様に、ＸＺ断面Ｕ字状に形成され、＋Ｚ側に開口した状態（縦置き配置）で支持台３８に固定されている。固定子３７ａの一対の対向面それぞれには、Ｙ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石が固定されている。固定子３７ａの一対の対向面間には、可動子３７ｂが挿入されている。図１３に示されるように、支持台３８の上端部には、固定子３７ａの外側面であって、Ｙキャリッジ３０に対向する面部に沿って、Ｙ軸方向に延びるＹＺ平面に平行なガイド板５７ａが固定され、該ガイド板５７ａには、一対のＹリニアガイド５８ａがＺ軸方向に所定間隔で固定されている。可動子３７ｂは、一端がスペーサ５４ａを介してＹキャリッジ３０の上面に固定された取り付け板５４の他端近傍（図１２参照）の下面に固定されている（図１３では、可動子３９ｂの紙面奥側に隠れている）。可動子３７ｂは、不図示のコイルユニットを有し、該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。

図１２に戻り、例えば４つのＹリニアモータ３９それぞれは、固定子３７ａ（上記Ｙリニアモータ３７と共用される）、及び可動子３９ｂにより構成される。可動子３９ｂは、可動子３７ｂの＋Ｙ側、及び−Ｙ側それぞれに、該可動子３７ｂに対して所定のクリアランスを介して配置されて、固定子３７ａの一対の対向面間に挿入されている（図１３では、一方の可動子３９ｂは、他方の可動子３９ｂの紙面奥側に隠れている）。可動子３９ｂは、不図示のコイルユニットを有し、該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。

可動子３９ｂは、図１３に示されるように、ＸＺ断面逆Ｌ字状に形成されたサブステージ５６に取り付けられている。サブステージ５６は、ＹＺ平面に平行な部分である第１面部が上記ガイド板５７ａに対向して配置され、ＸＹ平面に平行な部分である第２面部が固定子３７ａの上方に配置されている。該第２面部は、取り付け板５４とほぼ同じＺ位置に配置され、一対の可動子３９ｂが該第２面部の下面に固定されている（図１２参照）。なお、本実施形態では、ひとつのサブステージ５６が、例えば２つのＹリニアモータ３９により駆動されるが、これに限られず、Ｙリニアモータ３９は、例えばひとつ、あるいは３つ以上でも良い。また、上記第２面部の中央部には、取り付け板５４を所定のクリアランスを介して挿入させるための切り欠きが形成されている（図１２参照）。上記サブステージ５６の第１面部には、上記Ｙリニアガイド５８ａ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５８を構成するＹスライド部材５８ｂが複数（１本のＹリニアガイド５８ａに対し、例えば３つ）固定されている。サブステージ５６は、一対のＹリニアモータ３９により、Ｙキャリッジ３０（取り付け板５４）に同期してＹ軸方向に直進駆動される。また、サブステージ５６は、対応するガイド板５７が固定された支持台３８（すなわちフォロアテーブル２８）と一体的にＸ軸方向に移動する。

Ｘボイスコイルモータ７６は、固定子７６ａ、及び可動子７６ｂにより構成される。固定子７６ａは、サブステージ５６の下端部近傍に固定されたＸＹ平面に平行な取り付け板５７ｂ上に固定されており、サブステージ５６と一体的に（すなわちＹキャリッジ３０と一体的に）Ｙ軸方向に所定の長ストロークで移動する。固定子７６ａは、ＹＺ断面Ｕ字状に形成され、一対の対向面それぞれに複数の永久磁石が固定されている。可動子７６ｂは、Ｙキャリッジ３０の側面に取り付け板５７ｃを介して固定されている。可動子７６ｂは、不図示のコイルユニットを有し、該コイルユニットが固定子７６ａの一対の対向面間に挿入されている。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。

図１２に戻り、基板ステージ装置３２０では、Ｙキャリッジ３０をＸ軸方向に駆動（加速、及び減速）する際、フォロアテーブル２８がＸリニアモータ２３（図１４参照）によりＸ軸方向に駆動され、これに応じてＸボイスコイルモータ７６の固定子７６ａがＸ軸方向に移動する。そして、Ｙキャリッジ３０がフォロアテーブル２８と一体的にＸ軸方向に移動するように、Ｘボイスコイルモータ７６の固定子７６ａと可動子７６ｂとの間に発生する推力が制御される。従って、フォロアテーブル２８とＹキャリッジ３０とをＸ軸方向に殆ど相対移動させないでＸ軸方向に一体的に移動させることができる。また、Ｙキャリッジ３０がＸ軸方向に等速移動する際には、上記例えば４つのＸボイスコイルモータ７６によりＹキャリッジ３０のＸ位置、及びθｚ位置が適宜高精度制御される。

《第５の実施形態》
次に第５の実施形態について、図１５（Ａ）〜図１６（Ｂ）を用いて説明する。第５の実施形態に係る基板ステージ装置４２０は、スイッチング装置８０を有している点が上記第４の実施形態の基板ステージ装置３２０（図１１参照）と異なる。以下、相違点についてのみ説明し、上記第４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４の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

スイッチング装置８０は、図１６（Ａ）に示されるように、Ｙキャリッジ３０の−Ｙ側の側面に固定された枠状部材８４と、取り付け板５７ｂの中央部に回転駆動装置８６を介して取り付けられた回転楕円体８２と、を備える。枠状部材８４は、平面視矩形の板状部材から成り、中央部にＺ軸方向に貫通する平面視矩形の開口部８４ａが形成されている。回転楕円体８２は、ＸＹ断面楕円形の板状の部材から成り、上記開口部８４ａ内に挿入されている。開口部８４ａを規定する内壁面のうち、Ｘ軸方向に離間する一対の対向面間の間隔は、回転楕円体８２の長軸方向寸法と同程度に（あるいは幾分長く）設定され、Ｙ軸方向に離間する一対の対向面間の間隔は、回転楕円体８２の長軸方向寸法よりも長く設定されている。

スイッチング装置８０では、図１６（Ｂ）に示されるように、回転楕円体８２の長軸方向がＸ軸に平行とされた状態では、回転楕円体８２の外周面と、開口部８４ａを規定する内壁面とが当接（あるいは微少な隙間を介して接近）し、Ｙキャリッジ３０とサブステージ５６（図１６（Ｂ）では取り付け板５７ｂ以外は不図示。図１５（Ｂ）参照）とのＸ軸方向に沿った相対移動が制限される。これに対し、図１６（Ａ）に示されるように、回転楕円体８２の長軸方向がＹ軸に平行とされた状態では、回転楕円体８２の外周面と、開口部８４ａを規定する内壁面とが所定間隔（例えば、１０ｍｍ以下）で離間し、Ｙキャリッジ３０とサブステージ５６とのＸ軸方向に沿った相対移動が許容される。

図１５（Ａ）に戻り、基板ステージ装置４２０では、スイッチング装置８０を図１６（Ｂ）に示される状態にしてフォロアテーブル２８（図１５（Ａ）では不図示。図１５（Ｂ）参照）をＸ軸方向に駆動すると、該フォロアテーブル２８とＹキャリッジ３０とが一体的にＸ軸方向に移動する。これにより、複数のＸボイスコイルモータ７６を用いることなく、Ｙキャリッジ３０をＸ軸方向に加速、及び減速させることができ効率が良い。これに対し、Ｙキャリッジ３０のＸ位置を高精度制御する必要がある場合には、スイッチング装置８０を図１６（Ａ）に示される状態とし、複数のＸボイスコイルモータ７６を用いてフォロアテーブル２８に対するＹキャリッジ３０のＸ軸方向に関する位置制御を行えば良い。

基板ステージ装置４２０では、Ｙキャリッジ３０の加減速にＸボイスコイルモータ７６が用いられないことから、Ｘボイスコイルモータ７６の推力は、上記第４の実施形態などと比べても小さくて良い。このため、Ｙキャリッジ３０の＋Ｘ側には、Ｘボイスコイルモータ７６が設けられておらず、支持台３８に固定された固定子３７ａとＹキャリッジ３０の＋Ｘ側の側面に直方体状の固定部材５９を介して固定された可動子３７ｂとにより構成されるひとつのＹリニアモータ３７のみが配置されている。Ｙキャリッジ３０の＋Ｘ側のＹリニアモータ３７は、横置きタイプあるが、機能的に同じなので上記第４の実施形態と同じ符号を付す。なお、＋Ｘ側のＹリニアモータ３７を−Ｘ側のＹリニアモータ３７と同様に縦置きとしても良い。

《第６の実施形態》
次に第６の実施形態について、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）を用いて説明する。第６の実施形態に係る基板ステージ装置５２０は、サブステージ５６（上記第５の実施形態のサブステージ５６（図１５（Ａ）参照）と機能的には同じなので第５の実施形態と同じ符号を付す）が支持台３８に取り付けられている点が異なる。以下、相違点についてのみ説明し、上記第５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５の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本第６の実施形態のサブステージ５６は、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）から分かるように、ＹＺ平面に平行な板状に形成された一対の第１部分と、該一対の第１部分間に架設されたＸＹ平面に平行な板状に形成された第２部分とを含むＸＺ断面Ｌ字状の部材から成る。上記第１部分がＹリニアガイド装置５８によりＹ軸方向に直進案内される。また、上記第２部分には、スイッチング装置８０の回転駆動装置８６、Ｘボイスコイルモータ７６の固定子７６ａなどが固定されている。サブステージ５６には、一対の可動子３９ｂが固定されており、該一対の可動子３９ｂ間に、可動子３７ｂがサブステージ５６とは所定のクリアランスを介した状態で挿入されている。Ｙリニアモータ３７、及びＹリニアモータ３９それぞれは、横置きタイプとされ、これにより、Ｙリニアモータ３７、及びＹリニアモータ３９の高さ方向寸法を低くすることができる。また、上記第５の実施形態のようなガイド板５７ａ（図１５（Ｂ）参照）が不要となる。また、固定子３７ａの交換など、メンテナンス性が向上する。

なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）に示される変形例のように、基板ステージ装置５２０（便宜上図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）と同じ符号を用いる）では、Ｙキャリッジ３０が−Ｘ側に配置された一対のＹリニアモータ３７と、＋Ｘ側に配置されたひとつのＹリニアモータ３７によりＹ軸方向に駆動されても良い。−Ｘ側の一対のＹリニアモータ３７それぞれのＹ可動子３７ｂは、取り付け板５４を介してＹキャリッジ３０に固定されている。また、サブステージ５６をＹ軸方向に駆動するためのＹリニアモータ３９は、ひとつのみ設けられ、該ひとつのＹリニアモータ３９の可動子３９ｂがサブステージ５６に固定されている。

《第７の実施形態》
次に第７の実施形態について、図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）を用いて説明する。第７の実施形態に係る基板ステージ装置６２０は、上記第６の実施形態と比べて一対のＸボイスコイルモータ７６（図１７（Ａ）参照）を有していない点が異なる。以下、相違点についてのみ説明し、上記第６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６の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

基板ステージ装置６２０では、−Ｘ側の支持台３８上に固定子９０ａが固定されている。Ｙキャリッジ３０には、取り付け板５４を介して可動子９０ｂが固定されている。固定子９０ａと可動子９０ｂとは、横置きタイプのＸ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０を構成している。サブステージ５６は、上記第６の実施形態と同様に、Ｙリニアガイド装置５８を介して支持台３８に沿ってＹ軸方向に直進案内される。サブステージ５６には、一対の可動子９２ｂが固定されている。一方の可動子９２ｂは、可動子９０ｂの＋Ｙ側、他方の可動子９２ｂは、可動子９０ｂの−Ｙ側にそれぞれ所定のクリアランスを介して配置されている。固定子９０ａと一対の可動子９２ｂとは、一対の横置きタイプのＹリニアモータ９２を構成している。基板ステージ装置６２０において、Ｙキャリッジ３０は、Ｙキャリッジ３０が−Ｘ側に配置されたＸ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０と、＋Ｘ側に配置されたひとつのＹリニアモータ３７によりＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動されるとともに、Ｘ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０によりＸ軸方向に微少駆動される。また、Ｙキャリッジ３０の加減速時には、スイッチング装置８０によりＹキャリッジ３０とフォロアテーブル２８（図１９（Ｂ）参照）相対移動が制限される。スイッチング装置８０の回転楕円体８２（図１９（Ａ）参照）、及び回転駆動装置８６（図１９（Ｂ）参照）は、一対のＹリニアモータ９２により、Ｙキャリッジ３０と一体的にＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。

なお、図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）に示される第１の変形例のように、基板ステージ装置６２０（便宜上図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）と同じ符号を用いる）では、Ｙキャリッジ３０が−Ｘ側に配置された一対のＸ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０と、＋Ｘ側に配置されたひとつのＹリニアモータ３７によりＹ軸方向に駆動されても良い。−Ｘ側の一対のＸ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０それぞれのＹ可動子９０ｂは、固定部材５９を介してＹキャリッジ３０に固定されている。サブステージ５６は、上記一対の固定部材５９の間に配置され、該サブステージ５６には、スイッチング装置８０の回転楕円体８２（図２０（Ａ）参照）、及び回転駆動装置８６（図２０（Ｂ）参照）が取り付けられている。サブステージ５６には、可動子９２ｂが固定され、Ｙリニアモータ９２によりＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。

また、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示される第２の変形例のように、基板ステージ装置６２０（便宜上図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）と同じ符号を用いる）は、一対のクランプ装置９４を更に備えていても良い。一方のクランプ装置９４は、スイッチング装置８０の＋Ｙ側に配置され、他方のクランプ装置９４は、スイッチング装置８０の−Ｙ側に配置されている。クランプ装置９４は、サブステージ５６上に固定されたエアシリンダ９４ａを備えている。エアシリンダ９４ａのロッド先端には、ボール９４ｂが固定されている。また、エアシリンダ９４ａの上方には、取り付け板５４に取り付け板９４ｃを介してピボット９４ｄが固定されている。ピボット９４ｄには、テーパ面により規定される凹部が形成されている。クランプ装置９４では、ボール９４ｂが凹部内に挿入されることにより、サブステージ５６とＹキャリッジ３０とのＸＹ平面に沿った装置移動が制限される。基板ステージ装置６２０は、機械的なガイド装置によりガイドされていないため、位置制御が行われていない状態（初期化時など）では、水平面内の位置が不安定になりがちであるが、上記一対のクランプ装置９４を用いることにより、Ｙキャリッジ３０をＸＹ平面内で拘束することができる。

なお、以上説明した第１〜第７の実施形態（その変形例を含む。以下同じ）の構成は、適宜変更可能である。例えば、上記第１〜第７の実施形態において、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３６、Ｙ／Ｚ軸２ＤＯＦモータ３４、Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ３５、Ｙリニアモータ３７、Ｙリニアモータ３９、Ｘボイスコイルモータ７６、Ｘ／Ｙ２ＤＯＦモータ９０、及びＹリニアモータ９２は、ムービングコイルタイプであったが、これに限られずムービングマグネットタイプであっても良い。また、上記第１〜第７の実施形態の２ＤＯＦモータ、あるいはリニアモータにおいて、ひとつの固定子を共用する可動子の数（すなわち、ひとつの固定子を共用する２ＤＯＦモータ、あるいはリニアモータの数）は、所望の速度、あるいは精度で駆動対象物を駆動できれば特に限定されず、上記各実施形態で例示した場合よりも多くても良いし、少なくても良い。

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、所定の２次元平面に沿って移動体を移動させるのに適している。また、本発明の露光装置は、移動体装置に保持された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、２２…Ｘガイド、２４…ブリッジステージ、２８…フォロアテーブル、３０…Ｙキャリッジ、３６…Ｘ／Ｙ軸２ＤＯＦモータ、３８…支持台、４０…フレクシャ装置、５２…ローラ装置、Ｐ…基板。

Claims (17)

1. 互いに直交する第１及び第２軸を含む所定の２次元平面内の前記第１軸方向に沿って所定の長ストロークで移動可能な第１移動体と、
   前記第２軸方向に延び、前記第１移動体と共に前記第１軸方向に沿って移動可能な第２移動体と、
   前記第２移動体に対して前記２次元平面に沿った方向に移動自在な状態で前記第２移動体上に設けられた第３移動体と、
   前記第１移動体に少なくとも一部の要素が設けられたアクチュエータを含み、前記第３移動体に前記第２軸方向に沿った推力を作用させて前記第２移動体上で前記第２軸方向に沿って所定の長ストロークで前記第３移動体を駆動するとともに、前記第３移動体に前記第１軸方向に沿った推力を作用させて前記第２移動体上で前記第１軸方向に沿って前記第３移動体を微少ストロークで駆動する駆動系と、を備える移動体装置。
2. 前記駆動系は、前記第３移動体の重心高さ位置に前記第１及び第２軸方向の推力を作用させる請求項１に記載の移動体装置。
3. 前記アクチュエータは、前記第１移動体に設けられた固定子と、前記第３移動体に設けられた可動子とを含む電磁モータである請求項１又は２に記載の移動体装置。
4. 前記アクチュエータは、ひとつの前記固定子でひとつの前記可動子を前記第１及び第２軸方向に駆動する２自由度電磁モータを含む請求項３に記載の移動体装置。
5. 前記アクチュエータは、前記固定子で別の前記可動子を前記第２軸方向、及び前記２次元平面に交差する方向に駆動する２自由度電磁モータを含む請求項４に記載の移動体装置。
6. 前記第２軸方向に所定の長ストロークで移動可能な第４移動体を更に備え、
   前記駆動系は、前記第３移動体を前記第２軸方向に沿って長ストロークで駆動する第１のアクチュエータと、前記第４移動体を前記第２軸方向に沿って長ストロークで駆動する第２のアクチュエータと、前記第３移動体を前記第１軸方向に沿って微少駆動する第３のアクチュエータと、を有し、
   前記第１のアクチュエータは、前記第１移動体に設けられた第１固定子と、前記第３移動体に設けられた第１可動子とを含み、
   前記第２のアクチュエータは、前記第１固定子と、前記第４移動体に設けられた第２可動子とを含み、
   前記第３アクチュエータは、前記第４移動体に設けられた第３固定子と、前記第３移動体に設けられた第３可動子とを含む、請求項３に記載の移動体装置。
7. 前記第３移動体は、前記第２移動体上に非接触支持される請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動体装置。
8. 前記第２移動体は、所定の接続部材を介して前記第１移動体に接続され、該接続部材を介して前記第１移動体から付与される推力により該第１移動体と一体的に前記第１軸方向に沿って移動する請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動体装置。
9. 前記接続部材は、前記第２移動体の重心高さ位置で前記第１移動体と前記第２移動体とを接続し、
   前記第１移動体から前記第２移動体に付与される前記推力は、前記第２移動体の重心高さ位置に作用する請求項８に記載の移動体装置。
10. 前記接続部材は、前記第１軸方向の剛性に比べてその他の方向の剛性が低い請求項８又は９に記載の移動体装置。
11. 前記駆動系は、前記第１及び第２移動体が前記第１軸方向に沿って加減速する際に、前記アクチュエータを用いて前記第３移動体に前記第１軸方向に沿った推力を作用させることにより、該第３移動体を前記第１及び第２移動体と共に前記第１軸方向に沿って加減速させる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
12. 前記第１及び第２移動体が前記第１軸方向に沿って加減速される際に前記第１移動体と前記３移動体との前記第１軸方向に沿った相対移動を制限する制限装置を更に備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
13. 所定の物体が前記第３移動体に保持される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    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。
14. 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１３に記載の露光装置。
15. 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１４に記載の露光装置。
16. 請求項１４又は１５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。
17. 請求項１３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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