JP6197909B2 - 移動体装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動体装置に係り、更に詳しくは、移動体を所定の二次元平面に沿って移動させる移動体装置に関する。

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が重量キャンセル装置により下方から支持されるとともに、該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、近年の基板の大型化に伴い、基板ステージ装置は、大型化し、重量が増大する傾向にある。

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、所定の二次元平面内の第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、前記ガイド部材に下方から支持され、前記ガイド部材により規定される第１面に沿って前記第１方向に沿った位置を移動可能、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可能な移動体と、前記第２方向へ移動可能であり、前記ガイド部材とは異なる別部材により規定される第２面に対向するように設けられ、前記移動体と連結され、前記第２面を基準面として前記移動体の前記二次元平面に交差する第３方向に関する位置情報を求める位置計測系と、を備え、前記ガイド部材と前記別部材とは、互いをそれぞれ支持しないように、前記第２方向に関して離間して配置され、前記位置計測系は、前記第２面と対向した状態で、前記連結された前記移動体と共に前記第２方向に沿った位置を移動可能であり、前記第１方向に沿った位置を移動した前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を求める移動体装置である。

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側面図である。 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４（Ａ）は、図３の基板ステージ装置のＢ−Ｂ線断面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の基板ステージ装置から一部の要素を取り除いた図である。 第１の実施形態の変形例（その１）に係る基板ステージ装置の平面図である。 図６（Ａ）は、図５のＣ−Ｃ線断面図、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の基板ステージ装置から一部の要素を取り除いた図である。 第１の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置を示す図である。 図７の基板ステージ装置のＤ−Ｄ線断面図である。 第１の実施形態の変形例（その３）に係る基板ステージ装置を示す図である。 図９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１の実施形態の変形例（その４）に係る基板ステージ装置を示す図である。 第１の実施形態の変形例（その５）に係る基板ステージ装置を示す図である。 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１３の基板ステージ装置のＥ−Ｅ線断面図である。 図１３の基板ステージ装置の平面図である。 図１５の基板ステージ装置のＦ−Ｆ線断面図である。 図１３の基板ステージ装置におけるＺセンサの配置を示す図である。 第２の実施形態の変形例（その１）に係る基板ステージ装置を示す図である。 図１８のＧ−Ｇ線断面図である。 第２の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置を示す図である。 第２の実施形態の変形例（その３）に係る基板ステージ装置を示す図である。 図２１のＨ−Ｈ線断面図である。 第２の実施形態の変形例（その４）に係る基板ステージ装置を示す図である。 図２３のＩ−Ｉ線断面図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図４（Ｂ）に基づいて説明する。

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２０Ａ、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。

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。

マスクステージ装置１４は、中央部に開口部が形成された板状の部材から成るマスクステージ１４ａを有している。マスクステージ１４ａは、上記開口部内に挿入されたマスクＭの外周縁部を支持ハンド１４ｂにより吸着保持する。マスクステージ１４ａは、装置本体１８の一部である鏡筒定盤１８ａに固定された一対のステージガイド１４ｃ上に搭載され、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１４ａのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）は、鏡筒定盤１８ａに固定されたマスク干渉計１４ｄにより、マスクステージ１４ａに固定されたバーミラー１４ｅを用いて求められる。マスク干渉計１４ｄには、Ｘマスク干渉計とＹマスク干渉計とがそれぞれ複数含まれ、バーミラー１４ｅには、Ｘマスク干渉計に対応するＸバーミラーと、Ｙマスク干渉計に対応するＹバーミラーとがそれぞれ含まれるが、図１では代表的にＹマスク干渉計、及びＹバーミラーのみが示されている。

投影光学系１６は、マスクステージ１４ａの下方に配置され、鏡筒定盤１８ａに支持されている。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、マスクＭのパターン像の投影領域が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。

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、マスクステージ装置１４と基板ステージ装置２０Ａ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。すなわち、液晶露光装置１０では、照明系１２及び投影光学系１６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。

装置本体１８は、鏡筒定盤１８ａ、一対のサイドコラム１８ｂ、基板ステージ架台１８ｃを備えている。鏡筒定盤１８ａは、ＸＹ平面に平行な板状の部材から成り、上記マスクステージ装置１４、及び投影光学系１６を支持している。一対のサイドコラム１８ｂは、一方が鏡筒定盤１８ａの＋Ｙ側の端部近傍を下方から支持し、他方が鏡筒定盤１８ａの−Ｙ側の端部近傍を下方から支持している。サイドコラム１８ｂは、ＸＺ平面に平行な板状の部材から成り、クリーンルームの床１１上に防振装置１８ｄを介して設置されている。これにより、装置本体１８（及びマスクステージ装置１４、投影光学系１６）が、床１１に対して振動的に分離される。

基板ステージ架台１８ｃは、ＸＹ平面に平行な板状の部材から成り、一対のサイドコラム１８ｂの下端部近傍間に架設されている。図２に示されるように、基板ステージ架台１８ｃは、Ｙ軸方向に所定間隔で複数（本第１の実施形態では、例えば２つ）設けられている。基板ステージ架台１８ｃの上面には、図３に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹリニアガイド１９ａがＸ軸方向に所定間隔で複数本（例えば２本）固定されている。

基板ステージ装置２０Ａは、複数（例えば３つ）のベースフレーム２２、一対のＸビーム２４、粗動ステージ２８、微動ステージ３０（図３では不図示。図１参照）、重量キャンセル装置４０、第１ステップガイド５０、一対の第２ステップガイド５４、及びターゲット用ステージ６０を有している。

例えば３つのベースフレーム２２は、それぞれＹ軸方向に延びるＹＺ平面に平行な板状の部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。なお、図１は、図２のＡ−Ａ線断面図に相当するが、図面の錯綜を避ける観点から、ベースフレーム２２の図示が省略されている。例えば３つのベースフレーム２２のうち、第１のベースフレーム２２は、＋Ｘ側の基板ステージ架台１８ｃの＋Ｘ側に、第２のベースフレーム２２は、−Ｘ側の基板ステージ架台１８ｃの−Ｘ側に、第３のベースフレーム２２は、例えば２つの基板ステージ架台１８ｃの間に、それぞれ基板ステージ架台１８ｃに対して所定のクリアランスを介した状態で床１１（図２参照）上に設置されている。複数のベースフレーム２２それぞれの上端面（＋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。

一対のＸビーム２４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２４は、長手方向の両端部近傍、及び中央部それぞれがベースフレーム２２に下方から支持されている。一対のＸビーム２４は、図２に示されるように、その下面における長手方向の両端部近傍それぞれにおいて、Ｙ軸方向に延びる板状部材から成る接続部材２４ａにより互いに接続されている。また、Ｘビーム２４の下面における長手方向の中央部には、スペーサ２４ｂが取り付けられている。接続部材２４ａ及びスペーサ２４ｂの下面には、上記Ｙリニアガイド２３ａにスライド自在に係合するＹスライド部材２３ｂが固定されている。これにより、一対のＸビーム２４は、複数のベースフレーム２２上でＹ軸方向に直進案内される。また、一対のＸビーム２４は、不図示のＹアクチュエータ（例えばリニアモータ、送りねじ装置など）により、複数のベースフレーム２２上で所定のストロークでＹ軸方向に駆動される。ここで、一対のＸビーム２４の下面のＺ位置は、上記基板ステージ架台１８ｃの上面に固定されたＹリニアガイド１９ａの上端部のＺ位置よりも＋Ｚ側に位置しており、一対のＸビーム２４は、基板ステージ架台１８ｃ（すなわち、装置本体１８）に対して振動的に分離されている。

一対のＸビーム２４それぞれの上面には、図３に示されるように、Ｘ軸方向に延びるＸリニアガイド２５ａが固定されている。また、一対のＸビーム２４それぞれの両側面は、Ｘ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含むＸ固定子２６ａが固定されている。

粗動ステージ２８は、平面視（＋Ｚ方向から見て）矩形の板状部材から成り、上記一対のＸビーム２４上に搭載されている。粗動ステージ２８の中央部には、開口部２８ａが形成されている。粗動ステージ２８の下面には、図４（Ａ）に示されるように、上記Ｘリニアガイド２５ａにスライド自在に係合し、該Ｘリニアガイド２５ａと共にＸリニアガイド装置２５を構成するＸスライド部材２５ｂが複数（ひとつのＸリニアガイド２５ａにつき、例えば４つ）固定されている。これにより、粗動ステージ２８は、一対のＸビーム２４上でＸ軸方向に直進案内される。

また、粗動ステージ２８の下面であって、上記開口部２８ａ＋Ｙ側の領域、及び−Ｙ側の領域それぞれには、一対のＸ可動子２６ｂが固定板２７を介して上記Ｘ固定子２６ａに対向して取り付けられている。Ｘ可動子２６ｂは、コイルユニットを有し、対応するＸ固定子２６ａとともに粗動ステージ２８を一対のＸビーム２４上でＸ軸方向に駆動するためのＸリニアモータ２６を構成している。また、粗動ステージ２８は、上記Ｘリニアガイド装置２５の作用により、一対のＸビーム２４に対するＹ軸方向への相対移動が制限されており、一対のＸビーム２４と一体的にＹ軸方向へ移動する。すなわち、一対のＸビーム２４と粗動ステージ２８とは、いわゆるガントリ式の２軸ステージ装置を構成している。

図１に戻り、微動ステージ３０は、高さの低い直方体状の部材から成り、粗動ステージ２８の上方に配置されている。微動ステージ３０の上面には、基板ホルダ３２が固定されている。基板ホルダ３２は、その上面に載置された基板Ｐを、例えば真空吸着により吸着保持する。なお、図３では、図面の錯綜を避ける観点から、微動ステージ３０、及び基板ホルダ３２の図示が省略されている。微動ステージ３０の−Ｙ側の側面には、ミラーベース３３を介してＹ軸に直交する反射面を有するＹバーミラー３４ｙが固定されている。また、微動ステージ３０の−Ｘ側の側面には、図２に示されるように、ミラーベース３３を介してＸ軸に直交する反射面を有するＸバーミラー３４ｘが固定されている。

微動ステージ３０は、粗動ステージ２８に固定された固定子と、微動ステージ３０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微動ステージ駆動系により、粗動ステージ２８上で３自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、θｚ方向）に微少駆動される。複数のボイスコイルモータには、例えば２つのＸボイスコイルモータ３６ｘ（図１では不図示）、及び、例えば２つのＹボイスコイルモータ３６ｙ（図２では不図示。図１参照）が含まれる。なお、図２において、例えば２つのＸボイスコイルモータ３６ｘは、紙面奥行き方向に重なっている。また、図１において、例えば２つのＹボイスコイルモータ３６ｙは、紙面奥行き方向に重なっている。

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（電磁力）によって、粗動ステージ２８に非接触で誘導され、これにより、その粗動ステージ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、複数のボイスコイルモータにより粗動ステージ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、図１に示されるように、微動ステージ３０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３６ｚを有している。複数のＺボイスコイルモータ３６ｚは、例えば微動ステージ３０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３６ｚのうち２つのみが示され、他の２つは紙面奥側に隠れている）。複数のボイスコイルモータを含み、微動ステージ駆動系の構成については、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のＸ位置情報は、図２に示されるように、装置本体１８に干渉計コラム１８ｅと称される部材を介して固定されたＸレーザ干渉計３８ｘにより、Ｘバーミラー３４ｘを用いて求められる。また、微動ステージ３０のＹ位置情報は、図１に示されるように、装置本体１８に固定されたＹレーザ干渉計３８ｙにより、Ｙバーミラー３４ｙを用いて求められる。Ｘレーザ干渉計３８ｘ、及びＹレーザ干渉計３８ｙは、それぞれ複数設けられており（図１及び図２ではそれぞれ紙面奥行き方向に重なっている）、微動ステージ３０のθｚ位置情報を求めることができるようになっている。

微動ステージ３０のＺ軸、θｘ、及びθｙ方向の位置（以下、Ｚ・チルト位置と称する）情報は、図４（Ａ）に示されるように、微動ステージ３０の下面に取り付けられた複数（例えば、４つ）のＺセンサ３８ｚにより、後述するターゲット用ステージ６０を用いて求められる。例えば４つのＺセンサ３８ｚは、Ｚ軸回りに所定間隔で配置されている。基板ステージ装置２０Ａでは、上記複数のＺセンサ３８ｚの出力の平均値に基づいて微動ステージ３０のＺ位置情報が、上記複数のＺセンサ３８ｚの出力差に基づいて、微動ステージ３０のθｘ及びθｙ方向の回転量情報が求められる。Ｚセンサ３８ｚの種類は、特に限定されないが、例えばレーザ変位計、レーザ干渉計などを用いることができる。

重量キャンセル装置４０は、図４（Ａ）に示されるように、後述するレベリング装置４６を介して微動ステージ３０を下方から支持している。重量キャンセル装置４０は、粗動ステージ２８の開口部２８ａ内に挿入されており、後述する第１ステップガイド５０に下方から支持されている。重量キャンセル装置４０は、その下端部にエアベアリング４２を有しており、該エアベアリング４２から第１ステップガイド５０の上面に対して噴出される加圧気体（例えば空気）の静圧により、第１ステップガイド５０上に所定のクリアランスを介して浮上している。なお、図４（Ａ）は、図３のＢ−Ｂ線断面図に相当するが、図面の錯綜を避ける観点から、ベースフレーム２２の図示が省略されている。

本実施形態の重量キャンセル装置４０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４０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、微動ステージ３０、基板ホルダ３２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、微動ステージのＺ・チルト位置制御が行われる際に上記複数のＺボイスコイルモータ３６ｚの負荷を低減する。

重量キャンセル装置４０は、その重心のＺ位置とほぼ同じＺ位置（重心高さ）で、粗動ステージ２８に対して複数、例えば４つのフレクシャ装置４４を介して機械的に接続されている。本実施形態のフレクシャ装置４４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フレクシャ装置と同様の構成、及び機能を有している。すなわち、フレクシャ装置４４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重量キャンセル装置４０と粗動ステージ２８との間に架設されている。

フレクシャ装置４４は、図３に示されるように、重量キャンセル装置４０の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、及び−Ｙ側それぞれで重量キャンセル装置４０と粗動ステージ２８とを連結している。これにより、粗動ステージ２８がＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に移動すると、重量キャンセル装置４０は、複数のフレクシャ装置４４の少なくともひとつを介して粗動ステージ２８に牽引されることにより、その粗動ステージ２８と一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に移動する。

図４（Ａ）に戻り、レベリング装置４６は、ベース４６ａと、ボール４６ｂとを含む球面軸受け装置であり、微動ステージ３０をθｘ及びθｙ方向に揺動（チルト動作）自在に下方から支持するとともに、微動ステージ３０と一体的にＸＹ平面に沿って移動する。レベリング装置４６は、重量キャンセル装置４０に取り付けられた不図示のエアベアリングを介して重量キャンセル装置４０に下方から非接触支持されており、重量キャンセル装置４０に対する水平面に沿った方向の相対移動が許容されている。なお、微動ステージ３０をチルト動作自在に下方から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。

第１ステップガイド５０は、図３に示されるように、Ｘ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な板状部材から成り、例えば２つの基板ステージ架台１８ｃの上に配置されている。第１ステップガイド５０の長手方向の寸法は、微動ステージ３０のＸ軸方向に関する移動ストロークよりも幾分長めに設定されている。また、第１ステップガイド５０の幅方向（Ｙ軸方向）寸法は、重量キャンセル装置４０のフットプリントよりも幾分広幅に設定されている。第１ステップガイド５０の上面は、ＸＹ平面（水平面）と平行になるように平面度が非常に高く仕上げられており、上記重量キャンセル装置４０（及び微動ステージ３０）がＸ軸方向に移動する際のガイド面として機能する。第１ステップガイド５０の材料は、特に限定されないが、例えば石材（例えば斑レイ岩などの緻密な石材）、あるいはセラミックス、鋳鉄などを用いて形成することが好ましい。

第１ステップガイド５０の下面には、図４（Ｂ）に示されるように、上記Ｙリニアガイド１９ａにスライド自在に係合するＹスライド部材１９ｂが複数（ひとつのＹリニアガイド１９ａにつき、例えば２つ）固定されている。これにより、第１ステップガイド５０は、複数のＹリニアガイド１９ａに沿ってＹ軸方向に直進案内される。

第１ステップガイド５０の＋Ｘの端部には、図３に示されるように、一対の接続部材５０ａがＹ軸方向に所定間隔で固定されている。第１ステップガイド５０は、＋Ｙ側の接続部材５０ａがフレクシャ装置５２を介して＋Ｙ側のＸビーム２４に接続され、−Ｙ側の接続部材５０ａがフレクシャ装置５２を介して−Ｙ側のＸビーム２４に接続されている。第１ステップガイド５０の−Ｘ側の端部にも、同様に一対の接続部材５２ａが固定され、該一対の接続部材５２ａを介して第１ステップガイド５０がフレクシャ装置５２により一対のＸビーム２４それぞれに接続されている。フレクシャ装置５２は、図４（Ａ）に示されるように、第１ステップガイド５０の重心のＺ位置とほぼ同じＺ位置（重心高さ）で、第１ステップガイド５０とＸビーム２４とを接続している。

フレクシャ装置５２の構成は、上記重量キャンセル装置４０と粗動ステージ２８とを接続するフレクシャ装置４４と概ね同じである。すなわち、フレクシャ装置５２は、Ｙ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な厚さの薄い鋼板と、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第１ステップガイド５０とＸビーム２４との間に架設されている。従って、第１ステップガイド５０とＸビーム２４とは、Ｙ軸方向に関しては一体的（高剛性）に接続されるのに対し、他の５自由度方向（Ｘ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に関しては、振動的に分離される。

基板ステージ装置２０Ａでは、基板ＰをＸ軸方向に所定のストロークで駆動するために、粗動ステージ２８がＸ軸方向に駆動されると、重量キャンセル装置４０が粗動ステージ２８に牽引されて第１ステップガイド５０上をＸ軸方向に移動する。また、基板ＰをＹ軸方向に所定のストロークで駆動するために、一対のＸビーム２４がＹ軸方向に駆動されると、重量キャンセル装置４０が粗動ステージ２８に牽引されてＹ軸方向に移動する。この際、一対のＸビーム２４と第１ステップガイド５０が一体的にＹ軸方向に移動する（重量キャンセル装置４０と第１ステップガイド５０とがＹ軸方向に相対移動しない）ので、重量キャンセル装置４０が第１ステップガイド５０から脱落することがない。したがって、第１ステップガイド５０の幅方向（Ｙ軸方向）寸法は、重量キャンセル装置４０のＸ軸方向への移動をガイドできる程度の最低限の寸法で良く、軽量に形成することができる。

一対の第２ステップガイド５４は、それぞれＸ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の板状部材から成り、例えば２つの基板ステージ架台１８ｃの上に配置されている。一対の第２ステップガイド５４は、一方が第１ステップガイド５０の＋Ｙ側に、他方が第１ステップガイド５０の−Ｙ側に、それぞれ第１ステップガイド５０に対して所定のクリアランスを介して互いに平行に配置されている。

第２ステップガイド５４の長手方向寸法は、図３に示されるように、第１ステップガイド５０とほぼ同じに設定されているが、幅方向（Ｙ軸方向）寸法は、第１ステップガイド５０よりも狭く設定されている。また、図４（Ｂ）に示されるように、第２ステップガイド５４の厚さ方向寸法は、第１ステップガイド５０とほぼ同じに設定されている。第２ステップガイド５４の下面には、上記Ｙリニアガイド１９ａにスライド自在に係合するＹスライド部材１９ｃが固定されている。これにより、第２ステップガイド５４は、複数のＹリニアガイド１９ａに沿ってＹ軸方向に直進案内される。

第２ステップガイド５４の上面は、ＸＹ平面（水平面）と平行になるように平面度が非常に高く仕上げられており、後述するターゲット用ステージ６０がＸ軸方向に移動する際にガイド面として機能する。第２ステップガイド５４の材料は、特に限定されないが、例えば石材（例えば斑レイ岩などの緻密な石材）、あるいはセラミックス、鋳鉄、アルミ合金などを用いて形成することが好ましい。

一対の第２ステップガイド５４は、図４（Ａ）に示されるように、ＹＺ断面Ｕ字状の部材から成る連結部材５６により一体的に連結されている。第１ステップガイド５０は、連結部材５６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。連結部材５６は、図２に示されるように、Ｘ軸方向に所定間隔で複数（本第１の実施形態では、例えば４つ）設けられている。

第２ステップガイド５４の長手方向（＋Ｘ側及び−Ｘ側）の両端部それぞれには、図３に示されるように、接続部材５４ａが固定されている。＋Ｙ側の第２ステップガイド５４は、上記接続部材５４ａがフレクシャ装置５８を介して＋Ｙ側のＸビーム２４に接続され、−Ｙ側の第２ステップガイド５４は、上記接続部材５４ａがフレクシャ装置５８を介して−Ｙ側のＸビーム２４に接続されている。フレクシャ装置５８の構成は、上記第１ステップガイド５０とＸビーム２４とを接続するフレクシャ装置５２と概ね同じである。これにより、一対のＸビーム２４がＹ軸方向に移動すると、第１ステップガイド５０、及び一対の第２ステップガイド５４が一対のＸビーム２４と一体的にＹ軸方向に移動する。

ターゲット用ステージ６０は、一対のＸビーム２４間に配置され、一対の第２ステップガイド５４上に搭載されている。ターゲット用ステージ６０は、図４（Ｂ）に示されるように、上部リング６１、下部リング６２、接続部材６３、複数のターゲット６４、及び複数のエアベアリング６５を有している。

上部リング６１は、図３に示されるように、中央に開口部が形成された円板状の部材から成る。下部リング６２は、上記上部リング６１とほぼ同じ外径寸法及び内径寸法で形成された（ただし厚みは上部リング６１よりも薄い）円板状の部材から成り、図４（Ｂ）に示されるように、上部リング６１の下方に配置されている（図３では上部リング６１に対して紙面奥側に隠れている）。上記重量キャンセル装置４０は、上部リング６１及び下部リング６２それぞれの開口部内に挿入されている。接続部材６３は、上部リング６１の下面と下部リング６２の上面との間に挿入されており、上部リング６１と下部リング６２とを一体的に接続している。なお、下部リング６２は、上部リング６１よりも径が小さくても良いし、上部リング６１は、粗動ステージ２８よりも＋Ｚ側にあって、粗動ステージ２８の開口部よりも径が大きくても良い。

本第１の実施形態では、上記複数のＺセンサ３８ｚに対応して、例えば４つのターゲット６４は、図３に示されるように、θｚ方向（Ｚ軸回り）に所定間隔で、対応するＺセンサ３８ｚの直下に位置するように上部リング６１の上面に固定されている。ターゲット６４の種類は、Ｚセンサ３８ｚの種類に応じて選択することが望ましい。Ｚセンサ３８ｚ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６４に白色セラミックスを用いることが望ましく、Ｚセンサ３８ｚ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６４に鏡を用いることが望ましい（上部リング６１の上面を鏡面加工しターゲット６４を省略しても良い）。ターゲット６４は、微動ステージ３０が粗動ステージ２８に対して微少駆動される際の移動量を考慮して（計測ビームがターゲットから外れないように）面積が設定されている。

複数（本第１の実施形態では、例えば４つ）のエアベアリング６５は、θｚ方向（Ｚ軸回り）に所定間隔で下部リング６２の下面に固定されている。例えば４つのエアベアリング６５のうち、２つのエアベアリング６５の気体噴出面（軸受け面）は、一方（＋Ｙ側）の第２ステップガイド５４の上面に対向し、他の２つのエアベアリング６５の気体噴出面は、他方（−Ｙ側）の第２ステップガイド５４の上面に対向している。ターゲット用ステージ６０は、図４（Ｂ）に示されるように、上記複数のエアベアリング６５から対応する第２ステップガイド５４に対して噴出される加圧気体（例えば空気）の静圧により、一対の第２ステップガイド５４上に所定のクリアランスを介して浮上している。

ターゲット用ステージ６０は、図３に示されるように、複数のフレクシャ装置６６により、粗動ステージ２８に連結されている。フレクシャ装置６６の構成は、上記重量キャンセル装置４０と粗動ステージ２８とを接続するフレクシャ装置４４と概ね同じである（ただし、複数のフレクシャ装置４４がＸ軸又はＹ軸に平行に（平面視で＋字状に）配置されるのに対し、複数のフレクシャ装置６６は、Ｘ軸又はＹ軸に、例えば４５°の角度を成す方向に延びている）。

基板ステージ装置２０Ａでは、基板ＰをＸ軸方向に所定のストロークで駆動するために、粗動ステージ２８がＸ軸方向に駆動されると、ターゲット用ステージ６０が粗動ステージ２８に牽引されて一対の第２ステップガイド５４上をＸ軸方向に移動する。また、基板ＰをＹ軸方向に所定のストロークで駆動するために、一対のＸビーム２４がＹ軸方向に駆動されると、ターゲット用ステージ６０が粗動ステージ２８に牽引されてＹ軸方向に移動する。この際、一対のＸビーム２４と一対の第２ステップガイド５４が一体的にＹ軸方向に移動する（ターゲット用ステージ６０と一対の第２ステップガイド５４とがＹ軸方向に相対移動しない）ので、ターゲット用ステージ６０が一対の第２ステップガイド５４から脱落することがない。

また、微動ステージ３０は、粗動ステージ２８に誘導されてＸ軸、及び／又はＹ軸方向に移動することから、ターゲット用ステージ６０と微動ステージ３０とは、一体的にＸ軸、及び／又はＹ軸方向に移動する。したがって、Ｚセンサ３８ｚは、微動ステージ３０のＸＹ平面内の位置に関わらず、対応するターゲット６４を用いて微動ステージ３０のＺ位置情報を求めることができる。

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、マスクステージ装置１４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３２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Ｐ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、ここでは詳細な説明を省略する。

上記露光動作時、アライメント動作時において、基板ステージ装置２０Ａでは、鏡筒定盤１８ａの下面であって、投影光学系１６の近傍に固定された複数のセンサ１５（オートフォーカスセンサ）により、基板Ｐの表面のＺ位置情報が求められ、該複数のセンサ１５の出力に基づいて、基板Ｐ上の露光領域のＺ位置が投影光学系１６の焦点深度内に位置するように、微動ステージ３０のＺ・チルト位置制御が複数のＺボイスコイルモータ３６ｚを用いて行われる。

以上説明した本実施形態に係る基板ステージ装置２０Ａによれば、微動ステージ３０のＺ位置情報を求める際に使用されるターゲット６４が、重量キャンセル装置４０とは別部材であるターゲット用ステージ６０に取り付けられているので、仮にターゲット６４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合に比べて、重量キャンセル装置４０を小型化、軽量化できる。また、仮にターゲット６４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合、第１ステップガイド５０の上面の平面度が低くなっている場合、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報の計測精度が低下する可能性があるのに対し、基板ステージ装置２０Ａでは、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報を求める際に、一対の第２ステップガイド５４上に搭載されたターゲット用ステージ６０が用いられるので、仮に第１ステップガイド５０の上面の平面度が低くなっていても、第２ステップガイド５４の上面が計測基準面として機能するので、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報の計測精度には何ら問題ない。

また、微動ステージ３０のＺ・チルト位置は、複数のＺボイスコイルモータ３６ｚにより高精度で制御可能であるので、仮に第１ステップガイド５０の上面の平面度が低下しても、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報の計測精度が確保できれば微動ステージ３０のＺ・チルト位置制御は高精度で行うことができる。したがって、第１ステップガイド５０の上面の平面度を確保するために第１ステップガイド５０の剛性を高めるなどの措置を施す必要がない。したがって、第１ステップガイド５０を小型化（薄型化）、軽量化することができる。

なお、上記第１の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ａの構成は、適宜変形が可能である。以下、上記第１の実施形態の変形例について説明する。なお、以下説明する第１の実施形態の変形例において、上記第１の実施形態と同様の構成、及び機能を有する要素に関しては、同一の符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。

《第１の実施形態の変形例（その１）》
図５〜図６（Ｂ）には、上記第１の実施形態の変形例（その１）に係る基板ステージ装置２０Ｂが示されている（なお、図５では微動ステージ３０（図６（Ａ）参照）は不図示）。

上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０Ａ（図４（Ｂ）参照）において、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、複数のＺセンサ３８ｚにより、ターゲット用ステージ６０に取り付けられたターゲット６４を用いて求められたのに対し、図６（Ｂ）に示される基板ステージ装置２０Ｂでは、複数のＺセンサ３８ｚにより、一対の第２ステップガイド５４それぞれの上面を用いて求められる点が異なる。なお、一対の第２ステップガイド５４の駆動方式を含み、他の要素については、図５及び図６（Ａ）に示されるように、上記第１の実施形態と同じである。

Ｚセンサ３８ｚに、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、白色セラミックスで形成された帯状の部材をターゲット（Ｚ・チルト位置情報計測用の基準面）として第２ステップガイド５４の上面に取り付けると良い（第２ステップガイド５４そのものをターゲットとして機能させるために、第２ステップガイド５４自体をセラミックスで形成しても良いし、セラミックスなどを金属表面に溶射によって形成しても良い）。また、Ｚセンサ３８ｚに、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、第２ステップガイド５４の上面のほぼ全体を覆う帯状の鏡を第２ステップガイド５４に取り付けると良い（あるいは第２ステップガイド５４の上面のほぼ全体に鏡面加工を施しても良い）。

基板ステージ装置２０Ｂによれば、上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０Ａに比べ、ターゲット用ステージ６０（図３参照）を有していないので、構成が簡単である。また、慣性質量が小さくなるので、粗動ステージ２８（すなわち基板Ｐ）の位置制御性が向上する。また、粗動ステージ２８を駆動するためのリニアモータも小型化できる。また、第２ステップガイド５４上にターゲット用ステージ６０が搭載されないので、第２ステップガイド５４の剛性を高めるなどの措置を施す必要がない。したがって、第２ステップガイド５４を小型化（薄型化）、軽量化することができる。

《第１の実施形態の変形例（その２）》
図７及び図８には、上記第１の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置２０Ｃが示されている。上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０Ａは、図４（Ａ）に示されるように、第１ステップガイド５０上で重量キャンセル装置４０がレベリング装置４６を介して微動ステージ３０を下方から支持する構成であったのに対し、図８に示されるように、基板ステージ装置２０Ｃでは、第１ステップガイド７０Ａ上にレベリング装置７８が直接搭載されている点が異なる。なお、不図示であるが、第１ステップガイド７０Ａは、上記第１の実施形態と同様に、一対のＸビーム２４（図７及び図８では不図示。図１など参照）に対して機械的に連結されており、一対のＸビーム２４と一体的にＹ軸方向に移動する。また、粗動ステージ２８は、一対のＸビーム２４上に搭載され、該一対のＸビーム２４上でＸ軸方向に駆動されると共に、一対のＸビーム２４と共にＹ軸方向に移動する。

第１ステップガイド７０Ａは、図７に示されるように、ガイド本体７１、空気ばね７２、及び一対のＺボイスコイルモータ７３を有しており、重量キャンセル装置、及びＺアクチュエータとしても機能する。ガイド本体７１は、図８に示されるように、下板部７１ａ、上板部７１ｂ、及び一対のガイド板７１ｃを有している。下板部７１ａ、及び上板部７１ｂは、それぞれＸ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な矩形の板状部材から成り、Ｚ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。上板部７１ｂは、下板部７１ａに固定された一対のガイド板７１ｃ（あるいは不図示のリニアガイド装置）に案内されて下板部７１ａに対してＺ軸方向に移動可能となっている。

空気ばね７２は、下板部７１ａと上板部７１ｂとの間に挿入されており、上板部７１ｂの中央部を下方から支持している。空気ばね７２には、外部から加圧気体が供給され、微動ステージ３０（レベリング装置７８を含む）を含む系の重量と釣り合う重力方向上向きの力を上板部７１ｂに対して作用させる。なお、空気ばね７２は、Ｘ軸方向に所定の間隔で複数配置しても良い。

一対のＺボイスコイルモータ７３は、一方が第１ステップガイド７０Ａの＋Ｘ側の端部近傍に、他方が第１ステップガイド７０Ａの−Ｘ側の端部近傍それぞれに配置されている。Ｚボイスコイルモータ７３は、下板部７１ａに固定された固定子７３ａと、上板部７１ｂに固定された可動子７３ｂとを含み、微動ステージ３０のＺ位置制御が行われる際、上板部７１ｂをＺ軸方向に駆動する（微動ステージ３０のθｘ、及びθｙ方向の位置制御は、上記実施形態と同様に微動ステージ駆動系を介して行われる）。

レベリング装置７８は、ベース７８ａと、ボール７８ｂとを含む球面軸受け装置であり、微動ステージ３０をθｘ及びθｙ方向に揺動（チルト動作）自在に下方から支持するとともに、微動ステージ３０と一体的にＸＹ平面に沿って移動する。ベース７８ａは、粗動ステージ２８の開口部２８ａ内に挿入されており、気体噴出面（軸受け面）が−Ｚ側（下側）を向いた不図示のエアベアリングを有している。レベリング装置７８は、ベース７８ａから上板部７１ｂの上面に対して噴出される加圧気体（例えば、空気）の静圧により、所定のクリアランスを介して第１ステップガイド７０Ａ上に浮上している。

微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、図８に示されるように、上記基板ステージ装置２０Ｂ（図５〜図６（Ｂ））参照と同様に、複数のＺセンサ３８ｚにより第２ステップガイド５４の上面を用いて求められる（上記第１の実施形態と同様にターゲット用ステージ６０（図３参照）を用いても良い）。

基板ステージ装置２０Ｃでは、粗動ステージ２８の上面と微動ステージ３０の下面との間隔を短くすることができるので、基板ステージ装置２０Ｃの全体的な高さ方向寸法が低くなる。また、慣性質量が小さくなるので、粗動ステージ２８（すなわち基板Ｐ）の位置制御性が向上する。また、粗動ステージ２８を駆動するためのリニアモータも小型化できる。

《第１の実施形態の変形例（その３）》
図９には、上記第１の実施形態の変形例（その３）に係る基板ステージ装置２０Ｄが示されている。基板ステージ装置２０Ｄは、上記基板ステージ装置２０Ｃ（図７及び図８参照）に比べて、第１ステップガイド７０Ｂの構成が異なる。以下、相違点についてのみ説明する。

第１ステップガイド７０Ｂは、Ｘ軸方向に延びる中空の直方体状（箱形）の部材から成るガイド本体７４と、ガイド本体７４内に収容された複数のＺアクチュエータ７５とを含む。ガイド本体７４は、例えば厚みが薄くされることにより、上面部の剛性が下面部に比べて低く設定されている。複数のＺアクチュエータ７５は、Ｘ軸方向に所定間隔で配列されており、ガイド本体７４の上面部を＋Ｚ側に押圧する。なお、Ｚアクチュエータ７５の種類は特に限定されないが、上面部の駆動量が微少であることから、例えばエアシリンダ、ピエゾ素子などを用いることができる。

基板ステージ装置２０Ｄでは、図１０に模式的に示されるように、複数のＺアクチュエータ７５（図１０では不図示。図９参照）により、微動ステージ３０がＺ軸方向に駆動される。ここで、ガイド本体７４の上面部は、複数のＺアクチュエータ７５に押圧されることにより変形し、水平面に対して傾斜するが、微動ステージ３０がレベリング装置７８を介して支持されているため、微動ステージ３０のＺ・チルト制御には支障がない。また、図１０は、理解を容易にするためにガイド本体７４の上面部の変形（撓み）が実際よりも誇張して示されている。基板ステージ装置２０Ｄも、上記基板ステージ装置２０Ｃと同様の効果を得ることができる。

《第１の実施形態の変形例（その４）》
図１１には、上記第１の実施形態の変形例（その４）に係る基板ステージ装置２０Ｅが示されている。基板ステージ装置２０Ｅは、上記基板ステージ装置２０Ｄ（図９参照）に比べて、第１ステップガイド７０Ｃの構成が異なる。以下、相違点についてのみ説明する。

上記基板ステージ装置２０Ｄの第１ステップガイド７０Ｂ（図９参照）は、Ｘ軸方向に配列された複数のＺアクチュエータ７５を用いて微動ステージ３０をＺ軸方向に駆動したのに対し、図１１に示されるように、第１ステップガイド７０Ｃは、一対のカム装置７６が微動ステージ３０をＺ軸方向に駆動する点が異なる。

一対のカム装置７６は、一方が第１ステップガイド７０Ｃの＋Ｘ側の端部近傍、他方が第１ステップガイド７０Ｃの−Ｘ側の端部近傍において、それぞれ下板部７１ａと上板部７１ｂとの間に挿入されている。カム装置７６は、下板部７１ａに固定されたベース板７６ａ上にＸリニアガイド装置７６ｂを介してＸ軸方向に移動可能に搭載された下部くさび７６ｃと、上板部７１ｂに固定され、下部くさび７６ｃに対向して配置された上部くさび７６ｄと、下部くさび７６ｃをＸ軸方向に駆動するアクチュエータ７６ｅと、を含む。基板ステージ装置２０Ｅも、上記基板ステージ装置２０Ｄと同様の効果を得ることができる。

《第１の実施形態の変形例（その５）》
図１２には、上記第１の実施形態の変形例（その５）に係る基板ステージ装置２０Ｆが示されている。基板ステージ装置２０Ｆは、上記基板ステージ装置２０Ｃ（図７及び図８参照）に比べて、レベリング装置７８（図７及び図８参照）、及び複数のＺボイスコイルモータ３６ｚ（図７参照）を有していない点、並びに第１ステップガイド７０Ｄの構成が異なる。以下、相違点についてのみ説明する。

第１ステップガイド７０Ｄは、上記第１ステップガイド７０Ａ（図７及び図８参照）と同様に下板部７１ａと上板部７１ｂとの間に空気ばね７２が挿入され、複数のＺボイスコイルモータ７３により上板部７１ｂが駆動される。なお、第１ステップガイド７０Ｄは、上記第１ステップガイド７０Ａのようなガイド板７１ｃ（図８参照）を有していない。また、複数のＺボイスコイルモータ７３は、例えば第１ステップガイド７０Ｄの＋Ｘ側（あるいは−Ｘ側）の端部近傍にＹ軸方向に所定間隔で、例えば２つ配置されている（図１２では紙面奥行き方向に重なっている）。すなわち、複数のＺボイスコイルモータ７３は、同一直線上にない３箇所に配置されている。

微動ステージ３０の下面の中央部には、軸受け面が−Ｚ側を向いたエアベアリング７９が取り付けられている。微動ステージ３０は、エアベアリング７９から第１ステップガイド７０Ｄの上面に対して噴出される加圧気体（例えば空気）の静圧により、第１ステップガイド７０Ｄ上に所定のクリアランスを介して（非接触状態で）浮上している。

基板ステージ装置２０Ｆでは、複数のＺボイスコイルモータ７３が上板部７１ｂをＺ軸方向、及び／又は水平面に対して傾動する方向（θｘ、及びθｙ方向）に適宜駆動することにより、微動ステージ３０のＺ・チルト制御が行われる。基板ステージ装置２０Ｆによれば、上記基板ステージ装置２０Ｃ（図７及び図８参照）に比べて、さらに構成が簡単である。なお、上記基板ステージ装置２０Ｄ（図９参照）と同様に、複数のＺアクチュエータ７５（ただしＹ軸方向にも所定間隔で複数配置する）を用いて上板部７１ｂを傾動させても良いし、上記基板ステージ装置２０Ｅ（図１１参照）と同様に。複数のカム装置７６（ただし同一直線上にない３箇所に配置する）を用いて上板部７１ｂを傾動させても良い。

《第２の実施形態》
次に第２の実施形態について図１３〜図１７を用いて説明する。第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板ステージ装置２０Ｇの構成を除き、上記第１の実施形態と同じであるので、上記第１の実施形態と同様の構成、及び機能を有する要素に関しては、同一の符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。

図４（Ｂ）に示されるように、上記第１の実施形態の基板ステージ装置２０Ａでは、第１ステップガイド５０が基板ステージ架台１８ｃ上に機械的なリニアガイド装置（Ｙリニアガイド１９ａ、Ｙスライド部材１９ｂ）を介して搭載されたのに対し、図１３に示されるように、本第２の実施形態の基板ステージ装置２０Ｇは、第１ステップガイド５５が、一対のベースフレーム８０上に搭載されている点が異なる。また、上記第１の実施形態では、図２に示されるように、基板ステージ架台１８ｃが、例えば２つ設けられたのに対し、本第２の実施形態の基板ステージ架台１８ｆは、図１３に示されるように、ひとつの板状の部材から成る。したがって、基板ステージ装置２０Ｇは、Ｘビーム２４の長手方向中央部を支持するベースフレーム２２（図２参照）を有さない。

一対のベースフレーム８０は、一方が基板ステージ架台１８ｆの＋Ｘ側であって基板ステージ架台１８ｆとベースフレーム２２との間に、他方が基板ステージ架台１８ｆの−Ｘ側であって基板ステージ架台１８ｆとベースフレーム２２との間に、それぞれ基板ステージ架台１８ｆ、及びベースフレーム２２に対して所定のクリアランスを介して配置されている。なお、図１４及び図１６は、図面の錯綜を避ける観点からベースフレーム２２の図示が（図１６ではＸビーム２４の図示も）省略されている。

ベースフレーム８０は、Ｙ軸方向に延びるＸＺ平面に平行な板状の部材から成り（図１５参照）、支持板８１及び防振装置８２を介して床１１上に設置されている。第１ステップガイド５５は、ベースフレーム８０に固定されたＹリニアガイド８４と、第１ステップガイド５５の下面に固定されたＹスライド部材１９ｂとから成るＹリニアガイド装置を介して一対のベースフレーム８０上に搭載されており、Ｙ軸方向に所定のストロークで移動可能となっている。したがって、第１ステップガイド５５は、装置本体１８、及び一対のベースフレーム２２に対して振動的に分離されている。第１ステップガイド５５は、図１５に示されるように、上記第１の実施形態と同様に、一対のＸビーム２４に対して複数のフレクシャ装置５２を介して機械的に連結されており、一対のＸビーム２４と一体的にＹ軸方向に移動する。なお、第１ステップガイド５５は、自重による撓みを抑制するために上記第１の実施形態と比べて幾分厚さ方向寸法が大きく設定されている。

第２ステップガイド５４は、図１４に示されるように、上記第１の実施形態と同様、基板ステージ架台１８ｆに固定されたＹリニアガイド１９ａと、第２ステップガイド５４の下面に固定されたＹスライド部材１９ｃとから成るＹリニアガイド装置を介して基板ステージ架台１８ｆ上に搭載されており、Ｙ軸方向に所定のストロークで移動可能になっている。また、一対の第２ステップガイド５４は、図１５に示されるように、長手方向の両端部が連結部材５４ｂにより一体的に連結されている。一対の第２ステップガイド５４は、上記第１の実施形態と同様、一対のＸビーム２４に対して複数のフレクシャ装置５８（図１３及び図１４では不図示）を介して機械的に連結されており、一対のＸビーム２４と一体的にＹ軸方向に移動する。

本第２の実施形態も、図１６及び図１７に示されるように、上記第１の実施形態と同様、微動ステージ３０に取り付けられた複数のＺセンサ３８ｚにより、第２ステップガイド５４を用いて微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報が求められる。

本第２の実施形態の基板ステージ装置２０Ｇによれば、重量キャンセル装置４０を支持する第１ステップガイド５５がベースフレーム８０により支持されるので、上記第１の実施形態に比べて基板ステージ架台１８ｆの重力方向の剛性が要求されない。したがって、基板ステージ架台１８ｆの薄型化、軽量化が可能となる。

また、微動ステージ３０（及び重量キャンセル装置４０）の位置に応じて基板ステージ架台１８ｆには、偏荷重が作用するが、本第２の実施形態では、基板ステージ架台１８ｆ上に搭載されている部材が一対の第２ステップガイド５４のみなので、上記第１の実施形態に比べ、上記偏荷重の影響が少ない。なお、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、第２ステップガイド５４を用いず、上記第１の実施形態と同様にターゲット用ステージ６０（図４（Ａ）参照）を用いて求めても良い。

なお、上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇの構成は、適宜変形が可能である。以下、上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇの変形例について説明する。なお、以下説明する第２の実施形態の変形例において、上記第２の実施形態と同様の構成、及び機能を有する要素に関しては、同一の符号を付してその詳細な説明を適宜省略する。

《第２の実施形態の変形例（その１）》
図１８及び図１９には、上記第２の実施形態の変形例（その１）に係る基板ステージ装置２０Ｈが示されている。微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、上記第２の実施形態では、図１７に示されるように、複数のＺセンサ３８ｚにより、第２ステップガイド５４を用いて求められたのに対し、図１８及び図１９に示される基板ステージ装置２０Ｈでは、複数のＺセンサ３８ｚにより、基板ステージ架台１８ｇの上面を用いて求められる点が異なる。

基板ステージ装置２０Ｈでは、Ｚセンサ３８ｚ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ており、基板ステージ架台１８ｇの上面には、微動ステージ３０のＸＹ平面内の移動領域をカバーできる程度の面積を有する、例えば白色セラミックスにより形成された板状の部材から成るターゲット６９が取り付けられている。なお、Ｚセンサ３８ｚ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、基板ステージ架台１８ｇの上面を鏡面加工する（あるいは基板ステージ架台１８ｇの上面にミラーを取り付ける）と良い。

基板ステージ装置２０Ｈによれば、基板ステージ架台１８ｇ上に第１ステップガイド５５をＹ軸方向に案内するためのＹリニアガイドが設けられていないので、基板ステージ架台１８ｇの上面をターゲットとして直接的に用いることができる。このように、基板ステージ装置２０Ｈでは、図１３などに示される上記第２の実施形態の基板ステージ装置２０Ｇに比べて、第２ステップガイド５４が設けられておらず、したがって、上記基板ステージ装置２０Ｇに比べて基板ステージ架台１８ｇをより薄型化、軽量化できる。また、第２ステップガイド５４を有しないため、基板ステージ架台１８ｇに偏荷重が作用することもない。

《第２の実施形態の変形例（その２）》
図２０には、上記第２の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置２０Ｉが示されている。基板ステージ装置２０Ｉは、上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇ（図１３〜図１７参照）と、上記第１の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置２０Ｃ（図７及び図８参照）とを組み合わせたような構成を有している。

すなわち、図２０に示されるように、基板ステージ装置２０Ｉは、上記基板ステージ装置２０Ｃと同様に、第１ステップガイド７０ＡがＺアクチュエータ、及び重量キャンセル装置としての機能を有している。また、第１ステップガイド７０Ａは、上記基板ステージ装置２０Ｇと同様に、一対のベースフレーム８０上に搭載されており、基板ステージ架台１８ｆ、及びＸビーム２４に対して振動的に分離されている。基板ステージ装置２０Ｉによれば、上記第２の実施形態の効果と併せて上記第１の実施形態の変形例（その２）の効果を得ることができる。すなわち、基板ステージ装置２０Ｉでは、基板ステージ架台１８ｆの軽量化を図ることができると共に、粗動ステージ２８（すなわち基板Ｐ）の位置制御性が向上する。

《第２の実施形態の変形例（その３）》
図２１及び図２２には、上記第２の実施形態の変形例（その３）に係る基板ステージ装置２０Ｊが示されている。上記第１の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ａ（図１など参照）、及び上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇ（図１３など参照）では、一対のＸビーム２４と粗動ステージ２８とにより、いわゆるガントリ式の２軸ステージ装置が構成されたのに対し、基板ステージ装置２０Ｊでは、重量キャンセル装置４０を支持する第１ステップガイド５７と粗動ステージ２８とにより、いわゆるガントリ式の２軸ステージ装置が構成される点が異なる。

第１ステップガイド５７は、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面矩形の板状部材から成り、上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇ（図１３など参照）と同様に、長手方向の両端部それぞれが床１１上に設置されたベースフレーム８０に下方から支持され、装置本体１８に対して振動的に分離されている。第１ステップガイド５７は、図２１及び図２２では不図示であるが、例えばリニアモータ（あるいは送りねじ装置）などのアクチュエータにより、Ｙ軸方向に所定のストロークで駆動される。第１ステップガイド５７は、粗動ステージ２８を安定して支持することができるように、上記第２の実施形態の基板ステージ装置２０Ｇ（図１４参照）が有する第１ステップガイド５０に比べ広幅に形成（Ｙ軸方向の寸法が大きく設定）されている。

粗動ステージ２８の下面には、第１ステップガイド５７の上面に軸受け面が対向して配置された複数（例えば４つ）のエアベアリング５３が取り付けられている。また、粗動ステージ２８の下面には、図２２に示されるように、一対の取付板２９が取り付けられ、上記第１ステップガイド５７は、一対の取付板２９間に挿入されている。一対の取付板２９の第１ステップガイド５７の側面に対向する面それぞれには、複数（例えば２つ）のエアベアリング５３が取り付けられている。これにより、粗動ステージ２８は、第１ステップガイド５７に沿って低摩擦でＸ軸方向に所定のストロークで移動可能とされると共に、第１ステップガイド５７に対するＹ軸方向の相対移動が制限される。粗動ステージ２８は、第１ステップガイド５７に固定されたＸ固定子（不図示）と、粗動ステージ２８に固定されたＸ可動子（不図示）とから成るＸリニアモータにより、第１ステップガイド５７上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動される。

微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、上記基板ステージ装置２０Ｂ（図５〜図６（Ｂ）参照）と同様に、複数のＺセンサ３８ｚにより一対の第２ステップガイド５４の上面を用いて求められる。一対の第２ステップガイド５４は、第１ステップガイド５７に不図示のフレクシャ装置を介して連結されており、第１ステップガイド５７に牽引されることにより、Ｙ軸方向に第１ステップガイド５７と一体的に移動する。なお、第１ステップガイド５７が上記第２の実施形態の基板ステージ装置２０Ｇ（図１４参照）が有する第１ステップガイド５０に比べ広幅であることから、一対の第２ステップガイド５４の間隔も基板ステージ装置２０Ｇよりも広くなっている。

基板ステージ装置２０Ｊによれば、上記第２の実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｇ（図１３など参照）に比べ、一対のＸビーム２４（図１３〜図１７参照）を有さない分、構成が簡単である。また、第１ステップガイド５７が装置本体１８に対して振動的に分離されているので、粗動ステージ２８を駆動する際の反力が装置本体１８に作用しない。なお、微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報を求める際に用いられるターゲットは、重量キャンセル装置４０に取り付けられても良い。

《第２の実施形態の変形例（その４）》
図２３及び図２４には、上記第２の実施形態の変形例（その４）に係る基板ステージ装置２０Ｋが示されている。基板ステージ装置２０Ｋは、上記第２の実施形態の変形例（その３）に係る基板ステージ装置２０Ｊ（図２１及び図２２参照）と、上記第１の実施形態の変形例（その２）に係る基板ステージ装置２０Ｃ（図７及び図８参照）とを組み合わせたような構成を有している。

すなわち、図２３に示されるように、基板ステージ装置２０Ｋの第１ステップガイド７０Ｅは、本体部７７を構成する下板部７７ａと上板部７７ｂとの間に、例えば２つのＺボイスコイルモータ７３、及び空気ばね７２が挿入され、上記基板ステージ装置２０Ｃの第１ステップガイド７０Ａ（図７参照）と同様にＺアクチュエータ、及び重量キャンセル装置としても機能する。図２４に示されるように、第１ステップガイド７０Ｅの下板部７７ａ、及び上板部７７ｂは、それぞれ上記基板ステージ装置２０Ｃの第１ステップガイド７０Ａ（図８参照）に比べて幾分広幅に形成されている。

また、粗動ステージ２８の下面には、上板部７７ｂの上面に軸受け面が対向して配置された複数（例えば４つ）のエアベアリング５３が取り付けられている。また、粗動ステージ２８の下面には、図２４に示されるように、一対の取付板２９が取り付けられ、上記第１ステップガイド７０Ｅは、一対の取付板２９間に挿入されている。一対の取付板２９の上板部７７ｂの側面に対向する面それぞれには、複数（例えば２つ）のエアベアリング５３が取り付けられている。これにより、粗動ステージ２８は、第１ステップガイド７０Ｅに沿って低摩擦でＸ軸方向に所定のストロークで移動可能とされると共に、第１ステップガイド７０Ｅに対するＹ軸方向の相対移動が制限される。粗動ステージ２８は、上板部７７ｂの上面に固定されたＸ固定子８８ａと、粗動ステージ２８の下面に固定されたＸ可動子８８ｂとから成るＸリニアモータにより、第１ステップガイド７０Ｅに沿ってＸ軸方向に所定のストロークで駆動される。なお、図２４には不図示であるが、上板部７７ｂは下板部７７ａに対してＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が制限されている。また、前記一対の取付板２９に取付けられたエアベアリング５３は下板部７７ａの側面に対向するように構成しても良い。

また、粗動ステージ２８の上面中央部には、軸受け面が＋Ｚ側を向いたエアベアリング４８が取り付けられており、レベリング装置４６を下方から非接触支持している。微動ステージ３０のＺ・チルト位置情報は、上記基板ステージ装置２０Ｂ（図５〜図６（Ｂ））参照と同様に、複数のＺセンサ３８ｚにより第２ステップガイド５４の上面を用いて求められる。第１ステップガイド７０Ｅでは、空気ばね７２により粗動ステージ２８、及び微動ステージ３０を含む系の重量がキャンセルされることにより、粗動ステージ２８、及び微動ステージ３０をＺ軸方向に駆動するためのＺボイスコイルモータ７３への負荷が低減される。なお、第１ステップガイド７０Ｅは、Ｚボイスコイルモータ７３により粗動ステージ２８、及び微動ステージ３０をＺ軸方向に駆動したが、これに替えて、図９に示される第１ステップガイド７０Ｂのように複数のＺアクチュエータ７５を用いても良いし、あるいは図１１に示される第１ステップガイド７０Ｃのように一対のカム装置７６を用いても良い。

また、以上説明した第１及び第２の実施形態（その変形例も含む。以下同じ）の構成は、適宜変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態において、第１ステップガイド５０、及び一対の第２ステップガイド５４それぞれは、一対のＸビーム２４に牽引されることによりＹ軸方向に移動する構成であったが、例えばリニアモータなどのアクチュエータにより一対のＸビーム２４と独立にＸ位置が制御されても良い。

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であったが、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、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、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、物体を所定の二次元平面に沿って移動させる移動体装置（ステージ装置）としては、露光装置に限らず、例えば物体の検査に用いられる物体検査装置など、物体に関して所定の処理を行う物体処置装置に用いても良い。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。

なお、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する露光装置に対して適用することが特に有効である。

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、移動体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。

１０…液晶露光装置、２０Ａ…基板ステージ装置、２４…Ｘビーム、２８…粗動ステージ、３０…微動ステージ、３８ｚ…Ｚセンサ、４０…重量キャンセル装置、５０…第１ステップガイド、５４…第２ステップガイド、６０…ターゲット用ステージ、６４…ターゲット。

Claims (1)

1. 所定の二次元平面内の第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、
   前記ガイド部材に下方から支持され、前記ガイド部材により規定される第１面に沿って前記第１方向に沿った位置を移動可能、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可能な移動体と、
   前記第２方向へ移動可能であり、前記ガイド部材とは異なる別部材により規定される第２面に対向するように設けられ、前記移動体と連結され、前記第２面を基準面として前記移動体の前記二次元平面に交差する第３方向に関する位置情報を求める位置計測系と、を備え、
   前記ガイド部材と前記別部材とは、互いをそれぞれ支持しないように、前記第２方向に関して離間して配置され、
   前記位置計測系は、前記第２面と対向した状態で、前記連結された前記移動体と共に前記第２方向に沿った位置を移動可能であり、前記第１方向に沿った位置を移動した前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を求める移動体装置。
   

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