JP6900974B2 - Exposure equipment, flat panel display manufacturing method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure equipment, flat panel display manufacturing method, and device manufacturing method Download PDF

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Description

本発明は、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、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程において用いられる露光装置、前記露光装置を用いる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るデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, a method for manufacturing a flat panel display, and a device manufacturing method, and more specifically, an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, or the like, and a flat panel using the exposure apparatus. The present invention relates to a method for manufacturing a display and a method for manufacturing a device using the exposure apparatus.

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(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。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as liquid crystal display elements and semiconductor elements (integrated circuits, etc.), masks or reticle (hereinafter collectively referred to as "masks") and glass plates or wafers (hereinafter, hereinafter, "masks") are used. A step-and-scan exposure method in which a pattern formed on a mask is transferred onto a substrate using an energy beam while synchronously moving the “substrate”) along a predetermined scanning direction (scanning direction). Devices (so-called scanning steppers (also called scanners)) and the like are used.

この種の露光装置は、スキャン方向に長ストロークで移動可能なX粗動ステージの上に、クロススキャン方向(スキャン方向に直交する方向)に移動可能なY粗動ステージを搭載した積み重ね型(ガントリー型)のステージ装置を有したものが知られ、そのステージ装置としては、例えば石材により形成された定盤上を重量キャンセル装置が水平面に沿って移動する構成のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 This type of exposure device is a stacking type (gantry) in which a Y coarse movement stage that can move in the cross scan direction (direction orthogonal to the scan direction) is mounted on an X coarse movement stage that can move in the scanning direction with a long stroke. A type) stage device is known, and as the stage device, for example, a structure in which a weight canceling device moves along a horizontal plane on a surface plate made of stone is known (for example,). See Patent Document 1).

しかし、上記特許文献1に記載の露光装置では、重量キャンセル装置がステップ・アンド・スキャン動作に対応した広い範囲で移動するため、広範囲に渡って定盤上面(重量キャンセル装置の移動ガイド面)の平面度を高く仕上げる必要がある。しかるに、近年、露光装置の露光対象である基板は、より大型化される傾向にあり、それに伴い定盤も大型化されるため、コスト増に加え、露光装置の運搬性、組付け時の作業性の悪化などが懸念されている。 However, in the exposure apparatus described in Patent Document 1, since the weight canceling apparatus moves in a wide range corresponding to the step-and-scan operation, the upper surface of the surface plate (moving guide surface of the weight canceling apparatus) covers a wide range. It is necessary to finish with high flatness. However, in recent years, the substrate to be exposed by the exposure apparatus tends to be larger, and the surface plate is also enlarged accordingly. Therefore, in addition to the cost increase, the transportability of the exposure apparatus and the work at the time of assembly There are concerns about sexual deterioration.

また、上記特許文献1に記載の露光装置では、定盤(ステージベース)と微動ステージとの間に、XY2軸ステージ、及び微動ステージを微少駆動するためのアクチュエータなどを納めるために高さ方向に広いスペースが必要であった。このため、重量キャンセル装置が大きく(背が高く)ならざるを得ず、そのため重量キャンセル装置を水平面に沿って駆動するためには、大きな駆動力が必要であった。 Further, in the exposure apparatus described in Patent Document 1, the XY 2-axis stage, an actuator for finely driving the fine movement stage, and the like are accommodated between the surface plate (stage base) and the fine movement stage in the height direction. A large space was needed. Therefore, the weight canceling device has to be large (tall), and therefore, a large driving force is required to drive the weight canceling device along the horizontal plane.

従来、大質量の基板ステージを駆動する場合、大きな駆動力(推力)を発するコア付きリニアモータが採用されていた。このコア付きリニアモータでは、可動子(又は固定子)に含まれる磁石ユニットと固定子(又は可動子)に含まれるコア(鉄心)を有するコイルユニットとの間に、推力の数倍もの磁気吸引力(吸引力)が発生する。具体的には、4000Nの推力に対して、10000〜20000Nの吸引力が発生する。 Conventionally, when driving a large-mass substrate stage, a linear motor with a core that generates a large driving force (thrust) has been adopted. In this linear motor with a core, magnetic attraction of several times the thrust between the magnet unit included in the mover (or stator) and the coil unit having the core (iron core) included in the stator (or mover). Force (suction force) is generated. Specifically, a suction force of 1000 to 20000 N is generated for a thrust of 4000 N.

従って、上述した構成の従来の基板ステージ装置の場合、X粗動ステージとステージベースとの間に配置される一対の単軸駆動ユニットに、基板、Y粗動ステージ、X粗動ステージ等の大きな重量負荷(及びX粗動ステージの移動に伴う慣性力)が作用するとともに、特に上記の一対の単軸駆動ユニットを構成するコア付きリニアモータから発生する大きな吸引力も作用する。このため、単軸駆動ユニット、特に、該単軸駆動ユニットの一部をそれぞれ構成するリニアモータ及びガイド装置に大きな負荷容量(能力)を備える必要があり、また、可動部材及び固定部材をリニアモータからの吸引力にも耐え得るよう強固に構成する必要もある。 Therefore, in the case of the conventional substrate stage apparatus having the above-described configuration, a large number of substrates, a Y coarse stage, an X coarse stage, etc. are added to the pair of single-axis drive units arranged between the X coarse stage and the stage base. A heavy load (and an inertial force accompanying the movement of the X coarse motion stage) acts, and in particular, a large attractive force generated from a linear motor with a core constituting the pair of single-axis drive units also acts. Therefore, it is necessary to provide a large load capacity (capacity) to the uniaxial drive unit, particularly the linear motor and the guide device that form a part of the uniaxial drive unit, respectively, and the movable member and the fixing member are linear motors. It is also necessary to make it strong so that it can withstand the suction force from.

その一方で、ガイド装置(一軸ガイド)を構成するリニアガイド(レール)とスライダとの間に大きな摩擦抵抗が作用し、これにより駆動抵抗が増すため、さらに大きな駆動力を発するリニアモータを必要とすることとなる。また、基板ステージ装置の大型化、ガイド装置における摩擦熱及びリニアモータにおけるジュール熱の発生、吸着物による機械的な損傷等、付加的な問題も顕在化することとなる。 On the other hand, a large frictional resistance acts between the linear guide (rail) constituting the guide device (uniaxial guide) and the slider, which increases the driving resistance. Therefore, a linear motor that generates a larger driving force is required. Will be done. In addition, additional problems such as an increase in the size of the substrate stage device, frictional heat in the guide device, Joule heat in the linear motor, and mechanical damage due to adsorbents will become apparent.

米国特許出願公開第2010/0018950号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/0018950

本発明の第1の態様によれば、第1方向へ移動中の露光対象の物体に対して露光する露光装置であって、前記物体を保持する物体保持部材と、前記物体保持部材を下方から支持する支持部材と、前記物体保持部材を支持する前記支持部材を下方から支持する支持装置と、前記支持装置を支持するベース部と、前記支持部材が前記物体保持部材を支持した状態で、前記支持部材を前記支持装置に対して前記第1方向に移動させる第1駆動部と、前記支持装置と前記支持装置上の前記支持部材とを、前記第1方向に交差する第2方向に移動させる第2駆動部と、前記物体保持部材に設けられた第1部品と、前記第1駆動部とに設けられた第2部品とを有し、前記第1部品と前記第2部品とを介して、前記物体保持部材を前記第1駆動部に対して前記第1方向と前記第2方向とへ相対移動させる第3駆動部と、前記支持装置を支持する前記ベース部に対して前記第1方向に離れて配置され、前記第2駆動部を支持するベース部材と、を備える露光装置が、提供される。 According to the first aspect of the present invention, it is an exposure device that exposes an object to be exposed while moving in the first direction, and an object holding member that holds the object and the object holding member from below. a support member for supporting a support device for supporting the supporting member supporting the object holding member from below, a base portion for supporting the supporting device in a state where the support member is supporting the object holding member, the The first drive unit that moves the support member in the first direction with respect to the support device, and the support device and the support member on the support device are moved in a second direction that intersects the first direction. It has a second drive unit, a first component provided on the object holding member, and a second component provided on the first drive unit, via the first component and the second component. A third drive unit that moves the object holding member relative to the first drive unit in the first direction and the second direction, and the first direction with respect to the base unit that supports the support device. An exposure apparatus is provided that includes a base member that is spaced apart from the surface and supports the second drive unit.

本発明の第2の態様によれば、第1の態様に係る露光装置を用いて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。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a flat panel display including exposing a substrate using the exposure apparatus according to the first aspect and developing the exposed substrate. Will be done.

本発明の第3の態様によれば、第1の態様に係る露光装置を用いて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が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including exposing an object using the exposure apparatus according to the first aspect and developing the exposed object.

第1の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the structure of the exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1の露光装置が有する基板ステージの平面図である。It is a top view of the substrate stage which the exposure apparatus of FIG. 1 has. 図3(A)は、図2の基板ステージを−Y方向から見た側面図(図2のA−A線断面図)、図3(B)は、基板ステージが有する重量キャンセル装置周辺の拡大図、図3(C)は、ベースフレーム(−X側)周辺の拡大図である。FIG. 3A is a side view of the substrate stage of FIG. 2 as viewed from the −Y direction (cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2), and FIG. 3B is an enlargement of the periphery of the weight canceling device of the substrate stage. FIG. 3C is an enlarged view of the periphery of the base frame (−X side). 微動ステージを除いた基板ステージの平面図(図3(A)のB−B線断面図)である。It is a top view (the cross-sectional view taken along line BB of FIG. 3A) of the substrate stage excluding the fine movement stage. 図2のC−C線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 図2の基板ステージを一部省略した斜視図である。It is a perspective view which partially omitted the substrate stage of FIG. 第1の実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the input / output relation of the main control apparatus which mainly constitutes the control system of the exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the structure of the exposure apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 図8の露光装置が有する基板ステージの平面図である。It is a top view of the substrate stage which the exposure apparatus of FIG. 8 has. 図9のD−D線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. 微動ステージを除いた基板ステージの平面図(図10のE−E線断面図)である。It is a top view (the cross-sectional view taken along line EE of FIG. 10) of the substrate stage excluding the fine movement stage. 図9のF−F線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. 図9の基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置の断面図である。It is sectional drawing of the weight canceling apparatus which the substrate stage apparatus of FIG. 9 has. 第3の実施形態に係る基板ステージの平面図である。It is a top view of the substrate stage which concerns on 3rd Embodiment. 図14のG−G線断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view taken along the line GG of FIG. 図14の基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置の断面図である。It is sectional drawing of the weight canceling apparatus included in the substrate stage apparatus of FIG. 第4の実施形態に係る基板ステージの平面図である。It is a top view of the substrate stage which concerns on 4th Embodiment. 第1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及びレベリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the weight canceling apparatus and leveling apparatus which the substrate stage apparatus which concerns on 1st modification has. 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及びレベリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the weight canceling apparatus and the leveling apparatus which the substrate stage apparatus which concerns on 2nd modification has. 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及びレベリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the weight canceling apparatus and leveling apparatus which the substrate stage apparatus which concerns on 3rd modification has. 図21(A)は、Xガイドの変形例を示す図、図21(B)及び図21(C)は、その他の変形に係る基板ステージ装置をそれぞれ示す図である。21 (A) is a diagram showing a modified example of the X guide, and FIGS. 21 (B) and 21 (C) are diagrams showing a substrate stage device related to other modifications. 基板ステージのその他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the substrate stage. 第5の実施形態に係る露光装置が備えるステージ装置の概略構成を示す側面図である。It is a side view which shows the schematic structure of the stage apparatus provided in the exposure apparatus which concerns on 5th Embodiment. 図23のH−H線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line HH of FIG. 23. 第5の実施形態に係る露光装置が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the input / output relation of the main control apparatus included in the exposure apparatus which concerns on 5th Embodiment. ステージ駆動系を構成する単軸駆動ユニットの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the uniaxial drive unit which constitutes a stage drive system. 単軸駆動ユニットの構成各部に作用する力の釣り合いを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the balance of the force acting on each part of the structure of a uniaxial drive unit. 単軸駆動ユニットの組み立て方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the assembling method of a uniaxial drive unit. 単軸駆動ユニットの変形例(その1)を示す図である。It is a figure which shows the modification (the 1) of the uniaxial drive unit. 単軸駆動ユニットの変形例(その2)を示す図である。It is a figure which shows the modification (the 2) of the uniaxial drive unit.

《第1の実施形態》
以下、第1の実施形態について、図1〜図7に基づいて説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

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、液晶表示装置(フラットパネルディスプレイ)に用いられる矩形のガラス基板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。 FIG. 1 schematically shows the configuration of the exposure apparatus 10 according to the first embodiment. The exposure apparatus 10 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner, in which a rectangular glass substrate P (hereinafter, simply referred to as a substrate P) used for a liquid crystal display device (flat panel display) is an exposure object. is there.

露光装置10は、図1に示されるように、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、一対の基板ステージ架台19、基板Pを水平面に沿って移動可能に保持する基板ステージ装置PST、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水平面内の1方向をX軸方向とし、水平面内でこれに直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。 As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 10 movably holds the illumination system IOP, the mask stage MST holding the mask M, the projection optical system PL, the pair of substrate stage mounts 19, and the substrate P along the horizontal plane. It is equipped with a substrate stage device PST, a control system for these, and the like. In the following, one direction in the horizontal plane in which the mask M and the substrate P are scanned relative to the projection optical system PL at the time of exposure is defined as the X-axis direction, and the direction orthogonal to this in the horizontal plane is the Y-axis direction and X. The direction orthogonal to the axis and the Y-axis direction is defined as the Z-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are defined as the θx, θy, and θz directions, respectively.

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、マスクM上に千鳥状に配置された複数、例えば5つの照明領域のそれぞれを照明する複数、例えば5つの照明系を有し、各照明系は、図示しない光源(例えば、水銀ランプ)から射出された光を、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、例えば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。 The lighting system IOP is configured in the same manner as the lighting system disclosed in, for example, US Pat. No. 6,552,775. That is, the illumination system IOP has a plurality of, for example, five illumination systems that illuminate each of a plurality of, for example, five illumination regions arranged in a staggered pattern on the mask M, and each illumination system has a light source (for example, not shown). , Mercury lamp) is irradiated to the mask M as exposure illumination light (illumination light) IL through a reflector (not shown), a dichroic mirror, a shutter, a wavelength selection filter, various lenses, and the like. As the illumination light IL, for example, light such as i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm) (or the composite light of the i-line, g-line, and h-line) is used. Further, the wavelength of the illumination light IL can be appropriately switched by the wavelength selection filter, for example, according to the required resolution.

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、不図示のガイド部材上に非接触状態で搭載され、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系MSD(図1では不図示、図7参照)により走査方向(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。 On the mask stage MST, a mask M on which a circuit pattern or the like is formed on the pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The mask stage MST is mounted on a guide member (not shown) in a non-contact state, and is determined in the scanning direction (X-axis direction) by, for example, a mask stage drive system MSD (not shown in FIG. 1, see FIG. 7) including a linear motor. It is driven by the stroke of, and is also slightly driven in the Y-axis direction and the θz direction as appropriate.

マスクステージMSTのXY平面内での位置情報は、マスクMに固定された(あるいは形成された)反射面にレーザビーム(測長ビーム)を照射するレーザ干渉計(以下、「マスク干渉計」という)16により、常時、例えば0.5〜1nm程度の分解能で計測される。この計測結果は、主制御装置50に供給される(図7参照)。 The position information of the mask stage MST in the XY plane is referred to as a laser interferometer (hereinafter referred to as "mask interferometer") that irradiates a laser beam (measurement beam) on a reflection surface fixed (or formed) on the mask M. ) 16, it is always measured with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. This measurement result is supplied to the main control device 50 (see FIG. 7).

主制御装置50は、マスク干渉計16による上記計測結果に基づいて、マスクステージ駆動系MSD(図1では不図示、図4参照)を介してマスクステージMSTを駆動制御する。なお、マスク干渉計16に代えて、あるいはマスク干渉計16とともにエンコーダ(又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を用いても良い。 The main control device 50 drives and controls the mask stage MST via the mask stage drive system MSD (not shown in FIG. 1, see FIG. 4) based on the measurement result by the mask interferometer 16. An encoder (or an encoder system composed of a plurality of encoders) may be used instead of the mask interferometer 16 or together with the mask interferometer 16.

投影光学系PLは、マスクステージMSTの図1における下方に配置されている。投影光学系PLは、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の構成を有している。すなわち、投影光学系PLは、前述した複数の照明領域に対応して、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、例えば5つの投影光学系(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、複数の投影光学系のそれぞれとしては、例えば光軸に沿って配置されたプリズム、光学素子群(レンズ群)、反射鏡を各2組備える2段インミラーレンズ光学系から構成され、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。 The projection optical system PL is arranged below the mask stage MST in FIG. The projection optical system PL has, for example, the same configuration as the projection optical system disclosed in US Pat. No. 6,552,775. That is, the projection optical system PL includes a plurality of, for example, five projection optical systems (multi-lens projection optical systems) in which the projection regions of the pattern image of the mask M are arranged in a staggered pattern corresponding to the plurality of illumination regions described above. Including, it functions equivalently to a projection optical system having a single rectangular image field with the Y-axis direction as the longitudinal direction. In the present embodiment, each of the plurality of projection optical systems includes, for example, a two-stage in-mirror lens optical system including two sets of prisms, optical element groups (lens groups), and reflectors arranged along the optical axis. For example, a bilateral telecentric equal-magnification system that forms an erect image is used.

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、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面とがほぼ一致して配置されるマスク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の第2面(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と基板ステージ装置PSTの一部を構成する後述する微動ステージ21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(X軸方向)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(X軸方向)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(マスクパターン)が転写される。すなわち、本実施形態では照明系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。 Therefore, when the illumination area on the mask M is illuminated by the illumination light IL from the illumination system IOP, the mask M is arranged so that the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface substantially coincide with each other. The projected image (partially upright image) of the circuit pattern of the mask M in the illumination region is arranged on the second surface (image plane) side of the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the projection optical system PL. It is formed in the irradiation region (exposure region) of the illumination light IL conjugated to the illumination region on the substrate P on which the resist (sensitizer) is coated on the surface. Then, the mask M is moved relative to the illumination region (illumination light IL) in the scanning direction (X-axis direction) by synchronous driving of the mask stage MST and the fine movement stage 21 which is a part of the substrate stage device PST, which will be described later. By moving the substrate P relative to the exposure region (illumination light IL) in the scanning direction (X-axis direction), scanning exposure of one shot region (partition region) on the substrate P is performed. The pattern of the mask M (mask pattern) is transferred to the shot area. That is, in the present embodiment, the pattern of the mask M is generated on the substrate P by the illumination system IOP and the projection optical system PL, and the pattern is generated on the substrate P by the exposure of the sensitive layer (resist layer) on the substrate P by the illumination light IL. Is formed.

一対の基板ステージ架台19は、それぞれY軸方向に延びる部材から成り(図5参照)、その長手方向の両端部が床(床面)F上に設置された防振装置13により下方から支持されている。一対の基板ステージ架台19は、X軸方向に所定間隔で平行に配置されている。一対の基板ステージ架台19は、露光装置10の装置本体(ボディ)を構成し、投影光学系PL、及びマスクステージMSTなどは、装置本体に搭載されている。 Each of the pair of substrate stage mounts 19 is composed of members extending in the Y-axis direction (see FIG. 5), and both ends in the longitudinal direction thereof are supported from below by a vibration isolator 13 installed on the floor (floor surface) F. ing. The pair of substrate stage mounts 19 are arranged in parallel at predetermined intervals in the X-axis direction. The pair of substrate stage mounts 19 constitute the apparatus main body (body) of the exposure apparatus 10, and the projection optical system PL, the mask stage MST, and the like are mounted on the apparatus main body.

基板ステージ装置PSTは、図1に示されるように、一対のベッド12、一対のベースフレーム14、粗動ステージ23、微動ステージ21、重量キャンセル装置40、及び重量キャンセル装置40を下方から支持するXガイド102などを備えている。 As shown in FIG. 1, the substrate stage device PST supports a pair of beds 12, a pair of base frames 14, a coarse movement stage 23, a fine movement stage 21, a weight canceling device 40, and a weight canceling device 40 from below. It is equipped with a guide 102 and the like.

一対のベッド12のそれぞれは、図2に示されるように、平面視(+Z側から見て)でY軸方向を長手方向とする矩形の箱形部材(直方体状部材)から成る。一対のベッド12は、X軸方向に所定間隔で平行に配置されている。+X側のベッド12は、図1に示されるように、+X側の基板ステージ架台19上に搭載され、−X側のベッド12は、−X側の基板ステージ架台19上に搭載されている。一対のベッド12のそれぞれの上面のZ軸方向に関する位置(以下、Z位置と呼ぶ)は、ほぼ同じとなるように調整されている。 As shown in FIG. 2, each of the pair of beds 12 is composed of a rectangular box-shaped member (rectangular parallelepiped member) whose longitudinal direction is the Y-axis direction in a plan view (viewed from the + Z side). The pair of beds 12 are arranged in parallel at predetermined intervals in the X-axis direction. As shown in FIG. 1, the bed 12 on the + X side is mounted on the substrate stage pedestal 19 on the + X side, and the bed 12 on the −X side is mounted on the substrate stage pedestal 19 on the −X side. The positions of the upper surfaces of the pair of beds 12 with respect to the Z-axis direction (hereinafter referred to as Z positions) are adjusted to be substantially the same.

一対のベッド12は、図1及び図2から分かるように、2つの連結部材79により長手方向の両端部近傍が機械的に連結されている。一対のベッド12は、図3(A)に示されるように、それぞれ中空の部材から成り、その上面部及び下面部間には、YZ平面に平行な板状の部材から成るリブがX軸方向に所定間隔で複数設けられ、剛性及び強度が確保されている。また、不図示であるが、ベッド12の上面部及び下面部間には、XZ平面に平行な板状の部材から成るリブがY軸方向にも所定間隔で複数設けられている。複数のリブそれぞれの中央部、及びベッド12の側面部には、軽量化及び成形のための円形の穴が形成されている(図5参照)。なお、例えば連結部材79を設けなくても十分な露光精度を確保できる場合などには、連結部材79を設けなくても良い。 As can be seen from FIGS. 1 and 2, the pair of beds 12 are mechanically connected to each other in the vicinity of both ends in the longitudinal direction by two connecting members 79. As shown in FIG. 3A, the pair of beds 12 are each made of a hollow member, and ribs made of a plate-shaped member parallel to the YZ plane are formed between the upper surface portion and the lower surface portion in the X-axis direction. A plurality of them are provided at predetermined intervals to ensure rigidity and strength. Further, although not shown, a plurality of ribs made of plate-shaped members parallel to the XZ plane are provided at predetermined intervals in the Y-axis direction between the upper surface portion and the lower surface portion of the bed 12. Circular holes for weight reduction and molding are formed in the central portion of each of the plurality of ribs and the side surface portion of the bed 12 (see FIG. 5). In addition, for example, when sufficient exposure accuracy can be ensured without providing the connecting member 79, it is not necessary to provide the connecting member 79.

一対のベッド12のそれぞれの上面には、図2に示されるように、機械的な一軸ガイド装置の要素であるYリニアガイド71Aが複数本(本実施形態では1つのベッドにつき、例えば4本)、X軸方向に所定間隔で互いに平行に固定されている。 As shown in FIG. 2, a plurality of Y linear guides 71A, which are elements of the mechanical uniaxial guide device, are provided on the upper surfaces of the pair of beds 12 (for example, four Y linear guides 71A per bed in the present embodiment). , Are fixed parallel to each other at predetermined intervals in the X-axis direction.

一対のベースフレーム14のうちの一方は、図1及び図3(A)に示されるように、+X側のベッド12の+X側に配置され、他方は、−X側のベッド12の−X側に配置されている。一対のベースフレーム14は、同じ構造を有しているため、以下、−X側のベースフレーム14について説明する。ベースフレーム14は、図3(C)に示されるように、YZ平面に平行な一面と他面とを有しY軸方向に延びる板状部材から成る本体部14aと、本体部14aを下方から支持する複数の脚部14b(図2及び図4では不図示)とを含む。本体部14aの長さ(長手方向(Y軸方向)寸法)は、一対のベッド12それぞれのY軸方向に関する長さよりも長く設定されている。脚部14bは、Y軸方向に所定間隔で、例えば3つ設けられている。脚部14bの下端部には、複数のアジャスタ14cが設けられ、本体部14aのZ位置が調整できるようになっている。 As shown in FIGS. 1 and 3A, one of the pair of base frames 14 is arranged on the + X side of the bed 12 on the + X side, and the other is arranged on the −X side of the bed 12 on the −X side. Is located in. Since the pair of base frames 14 have the same structure, the base frame 14 on the −X side will be described below. As shown in FIG. 3C, the base frame 14 has a main body portion 14a having one surface parallel to the YZ plane and another surface and extending in the Y-axis direction, and the main body portion 14a from below. Includes a plurality of supporting legs 14b (not shown in FIGS. 2 and 4). The length of the main body portion 14a (longitudinal direction (Y-axis direction) dimension) is set to be longer than the length of each of the pair of beds 12 in the Y-axis direction. For example, three legs 14b are provided at predetermined intervals in the Y-axis direction. A plurality of adjusters 14c are provided at the lower end of the leg portion 14b so that the Z position of the main body portion 14a can be adjusted.

本体部14aの両側面には、それぞれリニアモータの要素であるY固定子73が固定されている。Y固定子73は、Y軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含む磁石ユニットを有している。また、本体部14aの上面、及び両側面(上記Y固定子73の下方)には、それぞれ機械的な一軸ガイド装置の要素であるYリニアガイド74Aが固定されている。 Y stators 73, which are elements of the linear motor, are fixed to both side surfaces of the main body 14a. The Y stator 73 has a magnet unit including a plurality of permanent magnets arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction. Further, a Y linear guide 74A, which is an element of a mechanical uniaxial guide device, is fixed to the upper surface and both side surfaces (below the Y stator 73) of the main body portion 14a, respectively.

図1に戻り、粗動ステージ23は、Y粗動ステージ23Yと、Y粗動ステージ23Y上に搭載されたX粗動ステージ23Xとを含む。粗動ステージ23は、上記一対のベッド12の上方(+Z側)に位置している。 Returning to FIG. 1, the coarse movement stage 23 includes a Y coarse movement stage 23Y and an X coarse movement stage 23X mounted on the Y coarse movement stage 23Y. The coarse movement stage 23 is located above (+ Z side) of the pair of beds 12.

Y粗動ステージ23Yは、図2に示されるように、一対のXビーム101を有している。一対のXビーム101のそれぞれは、X軸方向に延びるYZ断面が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。なお、各Xビーム101は、Z軸方向(重力方向)の剛性に比べてY軸方向の剛性は要求されないので、YZ断面の形状は、例えばI字状でも良い。 The Y coarse movement stage 23Y has a pair of X beams 101 as shown in FIG. Each of the pair of X-beams 101 has a member having a rectangular YZ cross section extending in the X-axis direction, and is arranged parallel to each other at predetermined intervals in the Y-axis direction. Since each X-beam 101 is not required to have rigidity in the Y-axis direction as compared with rigidity in the Z-axis direction (gravity direction), the shape of the YZ cross section may be, for example, I-shaped.

一対のXビーム101のそれぞれの長手方向両端部近傍の下面には、図6に示されるように、Yキャリッジ75と称される部材がプレート76を介して固定されている。すなわち、Y粗動ステージ23Yの下面には、例えば計4つのYキャリッジ75が取り付けられている。プレート76は、Y軸方向に延びるXY平面に平行な板状部材から成り、一対のXビーム101を互いに機械的に連結している。例えば計4つのYキャリッジ75のそれぞれは、同じ構造を有しているため、以下、−X側のベースフレーム14に対応する1つのYキャリッジ75について説明する。 As shown in FIG. 6, a member called a Y carriage 75 is fixed to the lower surface of each of the pair of X beams 101 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction via a plate 76. That is, for example, a total of four Y carriages 75 are attached to the lower surface of the Y coarse movement stage 23Y. The plate 76 is composed of a plate-shaped member parallel to the XY plane extending in the Y-axis direction, and a pair of X beams 101 are mechanically connected to each other. For example, since each of the four Y carriages 75 has the same structure, one Y carriage 75 corresponding to the base frame 14 on the −X side will be described below.

Yキャリッジ75は、図3(C)に示されるように、XZ断面逆U字状の部材から成り、一対の対向面間にベースフレーム14の本体部14aが挿入されている。Yキャリッジ75の一対の対向面のそれぞれには、一対のY固定子73のそれぞれに所定のクリアランス(隙間/ギャップ)を介して対向する一対のY可動子72のそれぞれが固定されている。各Y可動子72は、不図示のコイルユニットを含み、対向するY固定子73と共にY粗動ステージ23Y(図1参照)をY軸方向に所定のストロークで駆動するYリニアモータYDM(図7参照)を構成している。本実施形態では、上述したようにYキャリッジ75が、例えば計4つ設けられていることから、Y粗動ステージ23Yは、例えば合計8つのYリニアモータYDMによりY軸方向に駆動される。 As shown in FIG. 3C, the Y carriage 75 is composed of an inverted U-shaped member with an XZ cross section, and the main body portion 14a of the base frame 14 is inserted between the pair of facing surfaces. On each of the pair of facing surfaces of the Y carriage 75, each of the pair of Y stators 72 facing each other via a predetermined clearance (gap / gap) is fixed to each of the pair of Y stators 73. Each Y mover 72 includes a coil unit (not shown), and together with an opposing Y stator 73, drives a Y coarse movement stage 23Y (see FIG. 1) with a predetermined stroke in the Y-axis direction, a Y linear motor YDM (FIG. 7). See). In the present embodiment, for example, a total of four Y carriages 75 are provided as described above, so that the Y coarse movement stage 23Y is driven in the Y-axis direction by, for example, a total of eight Y linear motors YDM.

Yキャリッジ75の一対の対向面、及び天井面のそれぞれには、転動体(例えば、複数のボールなど)を含み、Yリニアガイド74Aにスライド可能に係合するスライダ74Bが固定されている。なお、図3(C)では紙面奥行き方向に重なって隠れているが、Yキャリッジ75の一対の対向面、及び天井面のそれぞれにおいて、スライダ74Bは、紙面奥行き方向(Y軸方向)に所定間隔で、例えば2つずつ取り付けられている(図5参照)。Y粗動ステージ23Y(図1参照)は、Yリニアガイド74Aとスライダ74Bとを含む複数のYリニアガイド装置により、Y軸方向に直進案内される。なお、不図示ではあるが、上記ベースフレーム14の本体部14aには、Y軸方向を周期方向とするYスケールが固定され、Yキャリッジ75には、Yスケールと共にY粗動ステージ23YのY軸方向に関する位置情報を求めるためのYリニアエンコーダシステムEY(図7参照)を構成するエンコーダヘッドが固定されている。Y粗動ステージ23YのY軸方向に関する位置は、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて主制御装置50(図7参照)により制御される。 A slider 74B that includes a rolling element (for example, a plurality of balls) and slidably engages with the Y linear guide 74A is fixed to each of the pair of facing surfaces and the ceiling surface of the Y carriage 75. Although in FIG. 3C, the sliders 74B are overlapped and hidden in the depth direction of the paper surface, but the sliders 74B are spaced apart from each other in the depth direction of the paper surface (Y-axis direction) on each of the pair of facing surfaces of the Y carriage 75 and the ceiling surface. So, for example, two are attached (see FIG. 5). The Y coarse movement stage 23Y (see FIG. 1) is guided straight in the Y-axis direction by a plurality of Y linear guide devices including a Y linear guide 74A and a slider 74B. Although not shown, a Y scale having a Y-axis direction as a periodic direction is fixed to the main body 14a of the base frame 14, and a Y-axis of the Y coarse movement stage 23Y is fixed to the Y carriage 75 together with the Y scale. An encoder head constituting a Y linear encoder system EY (see FIG. 7) for obtaining position information regarding a direction is fixed. The position of the Y coarse movement stage 23Y with respect to the Y-axis direction is controlled by the main control device 50 (see FIG. 7) based on the output of the encoder head.

ここで、図1に示されるように、上述した一対のベッド12間には、補助ガイドフレーム103が配置されている。補助ガイドフレーム103は、Y軸方向に延びる部材から成り、複数のアジャスタを介して床(床面)F上に設置されている。補助ガイドフレーム103の上端面(+Z側の端面)には、Y軸方向に延びる機械的な一軸ガイド装置の要素である一本のYリニアガイド77Aが固定されている。補助ガイドフレーム103の上端のZ位置は、一対のベッド12の上面とほぼ同じに設定されている。また、補助ガイドフレーム103は、一対のベッド12,及び一対の基板ステージ架台19のそれぞれに対して、振動的に分離されている。なお、一対のベッド12が連結部材79により機械的に連結されていることから、補助ガイドフレーム103には、連結部材79を通過させるための不図示の貫通穴が形成されている。 Here, as shown in FIG. 1, the auxiliary guide frame 103 is arranged between the pair of beds 12 described above. The auxiliary guide frame 103 is composed of a member extending in the Y-axis direction, and is installed on the floor (floor surface) F via a plurality of adjusters. A single Y linear guide 77A, which is an element of a mechanical uniaxial guide device extending in the Y-axis direction, is fixed to the upper end surface (end surface on the + Z side) of the auxiliary guide frame 103. The Z position of the upper end of the auxiliary guide frame 103 is set to be substantially the same as the upper surface of the pair of beds 12. Further, the auxiliary guide frame 103 is oscillatedly separated from each of the pair of beds 12 and the pair of substrate stage mounts 19. Since the pair of beds 12 are mechanically connected by the connecting member 79, the auxiliary guide frame 103 is formed with a through hole (not shown) for passing the connecting member 79.

一対のXビーム101のそれぞれの長手方向中央部の下面には、補助キャリッジ78(図6参照)が固定されている。補助キャリッジ78は、直方体状の部材から成り、図1に示されるように、その下面には、転動体(例えば、複数のボールなど)を含み、Yリニアガイド77Aにスライド可能に係合するスライダ77Bが固定されている。なお、図1では紙面奥行き方向に重なって隠れているが、1つの補助キャリッジ78につき、スライダ77Bは、紙面奥行き方向(Y軸方向)に所定間隔で、例えば2つ取り付けられている。このように、Y粗動ステージ23Yは、長手方向の中央部が補助キャリッジ78を介して補助ガイドフレーム103に下方から支持されており、自重に起因する撓みが抑制されている。 An auxiliary carriage 78 (see FIG. 6) is fixed to the lower surface of each of the pair of X beams 101 in the central portion in the longitudinal direction. The auxiliary carriage 78 is composed of a rectangular parallelepiped member, and as shown in FIG. 1, a slider having a rolling element (for example, a plurality of balls) on the lower surface thereof and slidably engaging with the Y linear guide 77A. 77B is fixed. Although they are overlapped and hidden in the depth direction of the paper surface in FIG. 1, two sliders 77B are attached to one auxiliary carriage 78 at predetermined intervals in the depth direction of the paper surface (Y-axis direction), for example. As described above, in the Y coarse movement stage 23Y, the central portion in the longitudinal direction is supported from below by the auxiliary guide frame 103 via the auxiliary carriage 78, and the bending due to its own weight is suppressed.

図2に戻り、一対のXビーム101それぞれの上面には、X軸方向に延びる機械的な一軸ガイド装置の要素であるXリニアガイド80Aが、Y軸方向に所定間隔で複数本(本実施形態では、1つのXビーム101につき、例えば2本)、互いに平行に固定されている。また、一対のXビーム101それぞれの上面であって、一対のXリニアガイド80A間の領域には、X固定子81Aが固定されている。X固定子81A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磁石ユニットを有している。 Returning to FIG. 2, on the upper surface of each of the pair of X beams 101, a plurality of X linear guides 80A, which are elements of the mechanical uniaxial guide device extending in the X-axis direction, are provided at predetermined intervals in the Y-axis direction (the present embodiment). Then, for each X-beam 101, for example, two) are fixed in parallel with each other. Further, the X stator 81A is fixed to the upper surface of each of the pair of X beams 101 and in the region between the pair of X linear guides 80A. The X stator 81A has a magnet unit including a plurality of permanent magnets arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.

上述したように、Y粗動ステージ23Yは、一対のベースフレーム14、及び補助ガイドフレーム103により下方から支持されており、一対のベッド12、及び基板ステージ架台19に対して振動的に切り離されている。 As described above, the Y coarse movement stage 23Y is supported from below by the pair of base frames 14 and the auxiliary guide frame 103, and is oscillatedly separated from the pair of beds 12 and the substrate stage pedestal 19. There is.

X粗動ステージ23Xは、平面視矩形の板状部材から成り、図4に示されるように、その中央部に開口部が形成されている。X粗動ステージ23Xの下面には、図5に示されるように、一対のXビーム101のそれぞれに固定されたX固定子81Aに所定のクリアランス(隙間/ギャップ)を介してそれぞれ対向する一対のX可動子81Bが固定されている。各X可動子81Bは、不図示のコイルユニットを含み、対向するX固定子81Aと共にX粗動ステージ23XをX軸方向に所定のストロークで駆動するXリニアモータXDM(図7参照)を構成している。本実施形態では、X粗動ステージ23Xは、一対のXビーム101に対応して設けられた例えば一対(2つ)のXリニアモータXDMによりX軸方向に駆動される。 The X coarse movement stage 23X is composed of a plate-shaped member having a rectangular shape in a plan view, and has an opening formed in the central portion thereof as shown in FIG. On the lower surface of the X coarse movement stage 23X, as shown in FIG. 5, a pair of X stators 81A fixed to each of the pair of X beams 101 are opposed to each other via a predetermined clearance (gap / gap). The X mover 81B is fixed. Each X mover 81B includes a coil unit (not shown), and together with the opposing X stator 81A, constitutes an X linear motor XDM (see FIG. 7) that drives the X coarse movement stage 23X with a predetermined stroke in the X axis direction. ing. In the present embodiment, the X coarse motion stage 23X is driven in the X-axis direction by, for example, a pair (two) of X linear motors XDM provided corresponding to the pair of X beams 101.

また、X粗動ステージ23Xの下面には、図1に示されるように、転動体(例えば、複数のボールなど)を含み、Xリニアガイド80Aにスライド可能に係合するスライダ80Bが複数固定されている。スライダ80Bは、一本のXリニアガイド80Aにつき、X軸方向に所定間隔で、例えば4個設けられており、X粗動ステージ23Xの下面には、例えば合計16個のスライダ80Bが固定されている。X粗動ステージ23Xは、Xリニアガイド80Aとスライダ80Bとをそれぞれ含む複数のXリニアガイド装置により、X軸方向に直進案内される。また、X粗動ステージ23Xは、複数のスライダ80BによりY粗動ステージ23Yに対するY軸方向への相対移動が制限されており、Y粗動ステージ23Yと一体的にY軸方向に移動する。 Further, as shown in FIG. 1, a plurality of sliders 80B including rolling elements (for example, a plurality of balls and the like) and slidably engaged with the X linear guide 80A are fixed to the lower surface of the X coarse movement stage 23X. ing. For each X linear guide 80A, for example, four sliders 80B are provided at predetermined intervals in the X-axis direction, and for example, a total of 16 sliders 80B are fixed to the lower surface of the X coarse movement stage 23X. There is. The X coarse movement stage 23X is guided straight in the X-axis direction by a plurality of X linear guide devices including the X linear guide 80A and the slider 80B, respectively. Further, the X coarse movement stage 23X is restricted from moving relative to the Y coarse movement stage 23Y in the Y-axis direction by a plurality of sliders 80B, and moves integrally with the Y coarse movement stage 23Y in the Y-axis direction.

なお、不図示ではあるが、一対のXビーム101のうちの少なくとも一方には、X軸方向を周期方向とするXスケールが固定され、X粗動ステージ23Xには、Xスケールと共にX粗動ステージ23XのX軸方向に関する位置情報を求めるためのXリニアエンコーダシステムEX(図7参照)を構成するエンコーダヘッドが固定されている。X粗動ステージ23XのX軸方向に関する位置は、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて主制御装置50(図7参照)により制御される。本実施形態では、上記のXリニアエンコーダシステムEXと前述したYリニアエンコーダシステムEYとを含んで、粗動ステージ(X粗動ステージ23X)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転を含む)を検出するエンコーダシステム20(図7参照)が構成されている。 Although not shown, an X scale having a periodic direction in the X-axis direction is fixed to at least one of the pair of X beams 101, and an X coarse movement stage 23X together with the X scale The encoder head constituting the X linear encoder system EX (see FIG. 7) for obtaining the position information of the 23X in the X-axis direction is fixed. The position of the X coarse movement stage 23X in the X-axis direction is controlled by the main controller 50 (see FIG. 7) based on the output of the encoder head. In the present embodiment, the above-mentioned X linear encoder system EX and the above-mentioned Y linear encoder system EY are included, and the position information (including rotation in the θz direction) of the coarse motion stage (X coarse motion stage 23X) in the XY plane is included. An encoder system 20 (see FIG. 7) for detecting the above is configured.

また、不図示であるが、X粗動ステージ23Xには、微動ステージ21のX粗動ステージ23Xに対する移動可能量を機械的に制限(規制)するストッパ部材、あるいはX軸、及びY軸方向に関して微動ステージ21のX粗動ステージ23Xに対する相対移動量を計測するためのギャップセンサなどが取り付けられている。 Further, although not shown, the X coarse movement stage 23X has a stopper member that mechanically limits (regulates) the movable amount of the fine movement stage 21 with respect to the X coarse movement stage 23X, or the X-axis and Y-axis directions. A gap sensor or the like for measuring the relative movement amount of the fine movement stage 21 with respect to the X coarse movement stage 23X is attached.

微動ステージ21は、図1及び図2から分かるように、平面視ほぼ正方形の板状部材(又は箱形(中空の直方体)の部材)から成り、その上面に基板ホルダPHを介して基板Pを、例えば真空吸着(又は静電吸着)により吸着保持する。 As can be seen from FIGS. 1 and 2, the fine movement stage 21 is composed of a plate-shaped member (or a box-shaped (hollow rectangular parallelepiped) member) having a substantially square plan view, and the substrate P is placed on the upper surface thereof via the substrate holder PH. For example, it is adsorbed and held by vacuum adsorption (or electrostatic adsorption).

微動ステージ21は、X粗動ステージ23Xに固定された固定子と、微動ステージ21に固定された可動子とをそれぞれ含んで構成される複数のボイスコイルモータ(あるいはリニアモータ)を含む微動ステージ駆動系26(図7参照)により、X粗動ステージ23X上でXY平面内の3自由度方向(X軸、Y軸、及びθzの各方向)に微少駆動される。複数のボイスコイルモータとしては、図2に示されるように、微動ステージ21をX軸方向に微少駆動するXボイスコイルモータ18XがY軸方向に離間して一対設けられ、微動ステージ21をY軸方向に微少駆動するYボイスコイルモータ18YがX軸方向に離間して一対設けられている。微動ステージ21は、上記Xボイスコイルモータ18X、及び/又はYボイスコイルモータ18Yを用いてX粗動ステージ23Xに同期駆動(X粗動ステージ23Xと同方向に同速度で駆動)されることにより、X粗動ステージ23X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。従って、微動ステージ21は、投影光学系PL(図1参照)に対し、XY2軸方向に長ストロークで移動(粗動)可能、かつX,Y、θz方向の3自由度方向に微少移動(微動)可能となっている。 The fine movement stage 21 is a fine movement stage drive including a plurality of voice coil motors (or linear motors) including a stator fixed to the X coarse movement stage 23X and a mover fixed to the fine movement stage 21. The system 26 (see FIG. 7) is slightly driven on the X coarse motion stage 23X in the three-degree-of-freedom directions (X-axis, Y-axis, and θz directions) in the XY plane. As a plurality of voice coil motors, as shown in FIG. 2, a pair of X voice coil motors 18X that slightly drive the fine movement stage 21 in the X-axis direction are provided so as to be separated from each other in the Y-axis direction, and the fine movement stage 21 is provided on the Y-axis. A pair of Y voice coil motors 18Y that are slightly driven in the direction are provided so as to be separated from each other in the X-axis direction. The fine movement stage 21 is synchronously driven by the X coarse movement stage 23X (driven at the same speed in the same direction as the X coarse movement stage 23X) by using the X voice coil motor 18X and / or the Y voice coil motor 18Y. , X Coarse movement stage 23X moves in the X-axis direction and / or the Y-axis direction with a predetermined stroke. Therefore, the fine movement stage 21 can move (coarse movement) with a long stroke in the XY2 axis direction with respect to the projection optical system PL (see FIG. 1), and also makes a slight movement (fine movement) in the three degrees of freedom direction in the XY, θz directions. ) It is possible.

また、微動ステージ駆動系26は、図3(B)に示されるように、微動ステージ21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18Zを有している。複数のZボイスコイルモータ18Zは、微動ステージ21の底面の四隅部に対応する箇所に配置されている(図3(B)では、4つのZボイスコイルモータ18Zのうち2つのみが示され、他の2つは図示省略)。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。 Further, as shown in FIG. 3B, the fine movement stage drive system 26 finely drives the fine movement stage 21 in the directions of θx, θy, and three degrees of freedom in the Z-axis direction, and the plurality of Z voice coil motors 18Z. have. The plurality of Z voice coil motors 18Z are arranged at locations corresponding to the four corners of the bottom surface of the fine movement stage 21 (in FIG. 3B, only two of the four Z voice coil motors 18Z are shown. The other two are not shown). The configuration of the fine movement stage drive system, including the plurality of voice coil motors, is disclosed, for example, in US Patent Application Publication No. 2010/0018950.

本実施形態では、微動ステージ駆動系26と、前述の複数のYリニアモータYDMと、一対のXリニアモータXDMとから成る粗動ステージ駆動系とを含んで、基板ステージ駆動系PSDが構成されている(図7参照)。 In the present embodiment, the substrate stage drive system PSD includes a fine movement stage drive system 26, a coarse movement stage drive system including the above-mentioned plurality of Y linear motors YDM, and a pair of X linear motors XDM. (See Fig. 7).

微動ステージ21の−X側の側面には、図3(A)に示されるように、ミラーベース24Xを介して、X軸に直交する反射面を有するX移動鏡(バーミラー)22Xが固定されている。また、微動ステージ21の−Y側の側面には、図5に示されるように、ミラーベース24Yを介して、Y軸に直交する反射面を有するY移動鏡22Yが固定されている。微動ステージ21のXY平面内の位置情報は、X移動鏡22X、及びY移動鏡22Yを用いたレーザ干渉計システム(以下、基板干渉計システムと呼ぶ)92(図1参照)によって、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、基板干渉計システム92は、X移動鏡22Xに対応するXレーザ干渉計、及びY移動鏡22Yに対応するYレーザ干渉計をそれぞれ複数備えているが、図1では、代表的にXレーザ干渉計のみが図示されている。複数のレーザ干渉計は、それぞれ装置本体に固定されている。また、微動ステージ21のθx、θy、及びZ軸方向に関する位置情報は、微動ステージ21の下面に固定された不図示のセンサにより、例えば後述する重量キャンセル装置40に固定されたターゲットを用いて求められる。上記微動ステージ21の位置計測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。 As shown in FIG. 3A, an X moving mirror (bar mirror) 22X having a reflecting surface orthogonal to the X axis is fixed to the side surface of the fine movement stage 21 on the −X side via a mirror base 24X. There is. Further, as shown in FIG. 5, a Y moving mirror 22Y having a reflecting surface orthogonal to the Y axis is fixed to the side surface of the fine movement stage 21 on the −Y side via a mirror base 24Y. The position information of the fine movement stage 21 in the XY plane is obtained by, for example, 0. It is always detected with a resolution of about 5 to 1 nm. In reality, the substrate interferometer system 92 includes a plurality of X laser interferometers corresponding to the X moving mirror 22X and a plurality of Y laser interferometers corresponding to the Y moving mirror 22Y, respectively. Only the X laser interferometer is shown. Each of the plurality of laser interferometers is fixed to the main body of the apparatus. Further, the position information regarding the θx, θy, and Z-axis directions of the fine movement stage 21 is obtained by a sensor (not shown) fixed to the lower surface of the fine movement stage 21, for example, using a target fixed to the weight canceling device 40 described later. Be done. The configuration of the position measurement system of the fine movement stage 21 is disclosed, for example, in US Patent Application Publication No. 2010/0018950.

重量キャンセル装置40は、図3(A)に示されるように、Z軸方向に延設された柱状の部材から成り、心柱とも称される。重量キャンセル装置40は、後述するXガイド102上に搭載され、後述するレベリング装置57を介して微動ステージ21を下方から支持している。重量キャンセル装置40は、その上半部がX粗動ステージ23Xの開口部内に挿入され、その下半部が一対のXビーム101(図4参照)間に挿入されている。 As shown in FIG. 3A, the weight canceling device 40 is composed of a columnar member extending in the Z-axis direction, and is also referred to as a core column. The weight canceling device 40 is mounted on the X guide 102 described later, and supports the fine movement stage 21 from below via the leveling device 57 described later. The upper half of the weight canceling device 40 is inserted into the opening of the X coarse movement stage 23X, and the lower half thereof is inserted between the pair of X beams 101 (see FIG. 4).

重量キャンセル装置40は、図3(B)に示されるように、筐体41、空気ばね42及びZスライダ43などを有する。筐体41は、+Z側の面が開口した有底の筒状部材から成る。筐体41の下面には、軸受面が−Z側を向いた複数のエアベアリング(以下、ベースパッドと呼ぶ)44が取り付けられている。空気ばね42は、筐体41の内部に収容されている。空気ばね42には、外部から加圧気体が供給される。Zスライダ43は、Z軸方向に延びる筒状の部材から成り、筐体41内に挿入され、空気ばね42上に搭載されている。Zスライダ43の+Z側の端部には、軸受面が+Z側を向いた不図示のエアベアリングが取り付けられている。 As shown in FIG. 3B, the weight canceling device 40 includes a housing 41, an air spring 42, a Z slider 43, and the like. The housing 41 is made of a bottomed tubular member having an open surface on the + Z side. A plurality of air bearings (hereinafter, referred to as base pads) 44 having bearing surfaces facing the −Z side are attached to the lower surface of the housing 41. The air spring 42 is housed inside the housing 41. Pressurized gas is supplied to the air spring 42 from the outside. The Z slider 43 is made of a tubular member extending in the Z axis direction, is inserted into the housing 41, and is mounted on the air spring 42. An air bearing (not shown) with the bearing surface facing the + Z side is attached to the end of the Z slider 43 on the + Z side.

レベリング装置57は、微動ステージ21をチルト自在(XY平面に対してθx及びθy方向に揺動自在)に支持する装置であり、Zスライダ43に取り付けられた上記エアベアリングにより下方から非接触支持されている。重量キャンセル装置40は、空気ばね42が発生する重力方向上向きの力により、Zスライダ43、及びレベリング装置57を介して微動ステージ21を含む系の重量(重力方向下向きの力)を打ち消す(キャンセルする)ことにより、上述した複数のZボイスコイルモータ18Zの負荷を低減する。 The leveling device 57 is a device that supports the fine movement stage 21 so as to be tiltable (swingable in the θx and θy directions with respect to the XY plane), and is non-contactly supported from below by the air bearing attached to the Z slider 43. ing. The weight canceling device 40 cancels (cancels) the weight (downward force in the gravity direction) of the system including the fine movement stage 21 via the Z slider 43 and the leveling device 57 by the upward force in the gravity direction generated by the air spring 42. ) By this, the load of the plurality of Z voice coil motors 18Z described above is reduced.

重量キャンセル装置40は、複数の連結装置45を介してX粗動ステージ23Xに機械的に接続されている。複数の連結装置45のZ位置は、重量キャンセル装置40のZ軸方向に関する重心位置とほぼ一致している。連結装置45は、XY平面に平行な厚さの薄い鋼板などを含み、フレクシャ装置とも称される。連結装置45は、重量キャンセル装置40の+X側、−X側、+Y側、−Y側で重量キャンセル装置40の筐体41とX粗動ステージ23Xを連結している(図3(B)では+Y側、−Y側の連結装置45は不図示。図4参照)。従って、重量キャンセル装置40は、複数の連結装置45のいずれかを介してX粗動ステージ23Xに牽引されることにより、そのX粗動ステージ23Xと一体的にX軸方向、又はY軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置40には、そのZ軸方向に関する重心位置を含むXY平面に平行な平面内で牽引力が作用するので、移動方向に直交する軸線周りのモーメント(ピッチングモーメント)が作用しない。なお、レベリング装置57、連結装置45を含み、本実施形態の重量キャンセル装置40の詳細な構成について、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。 The weight canceling device 40 is mechanically connected to the X coarse movement stage 23X via a plurality of connecting devices 45. The Z position of the plurality of connecting devices 45 substantially coincides with the position of the center of gravity of the weight canceling device 40 in the Z-axis direction. The connecting device 45 includes a thin steel plate having a thickness parallel to the XY plane, and is also referred to as a flexure device. The connecting device 45 connects the housing 41 of the weight canceling device 40 and the X coarse movement stage 23X on the + X side, the −X side, the + Y side, and the −Y side of the weight canceling device 40 (in FIG. 3B). The + Y side and −Y side coupling devices 45 are not shown. See FIG. 4). Therefore, the weight canceling device 40 is pulled by the X coarse movement stage 23X via any of the plurality of coupling devices 45, and is integrally with the X coarse movement stage 23X in the X-axis direction or the Y-axis direction. Moving. At this time, since the traction force acts on the weight canceling device 40 in the plane parallel to the XY plane including the position of the center of gravity in the Z-axis direction, the moment (pitching moment) around the axis orthogonal to the moving direction does not act. The detailed configuration of the weight canceling device 40 of the present embodiment, including the leveling device 57 and the connecting device 45, is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2010/0018950.

Xガイド102は、図3(A)に示されるように、X軸方向を長手方向とするYZ断面が逆U字状の部材(図5参照)から成るガイド本体102aと、複数のリブ102bとを含む。Xガイド102は、上述した一対のベッド12の上方(+Z側)に、一対のベッド12を横断するように配置されている。Xガイド102の長さ(長手方向(X軸方向)の寸法)は、X軸方向に所定間隔で配置され一対のベッド12それぞれのX軸方向の寸法と、一対のベッド12間の隙間のX軸方向の寸法との和よりも幾分長く設定されている。このため、図2に示されるように、Xガイド102の+X側の端部は、+X側のベッド12の+X側の端部よりも+X側(ベッド12の外側)に突き出しており、Xガイド102の−X側の端部は、−X側のベッド12の−X側の端部よりも−X側(ベッド12の外側)に突き出している。 As shown in FIG. 3A, the X guide 102 includes a guide main body 102a made of a member (see FIG. 5) having an inverted U-shaped cross section in YZ with the X-axis direction as the longitudinal direction, and a plurality of ribs 102b. including. The X guide 102 is arranged above the pair of beds 12 (+ Z side) so as to cross the pair of beds 12. The length of the X guide 102 (dimension in the longitudinal direction (X-axis direction)) is the dimension in the X-axis direction of each of the pair of beds 12 arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, and the X of the gap between the pair of beds 12. It is set somewhat longer than the sum of the axial dimensions. Therefore, as shown in FIG. 2, the + X-side end of the X-guide 102 protrudes to the + X side (outside of the bed 12) from the + X-side end of the + X-side bed 12, and the X-guide The −X side end of 102 protrudes to the −X side (outside of the bed 12) from the −X side end of the −X side bed 12.

ガイド本体102aの上面(+Z側の面)は、XY平面に平行で平坦度が非常に高く仕上げられている。ガイド本体102aの上面には、重量キャンセル装置40が複数のベースパッド44を介して非接触状態で搭載されている。ガイド本体102aの上面は、水平面と平行となるように精度良く調整されており、重量キャンセル装置40が移動する際のガイド面をとして機能する。ガイド本体102aの長さ(長手方向の寸法)は、重量キャンセル装置40(すなわちX粗動ステージ23X)のX軸方向への移動可能量よりも幾分長く設定されている。ガイド本体102aの上面の幅(Y軸方向の寸法)は、複数のベースパッド44全ての軸受面と対向可能な寸法に設定されている(図4参照)。また、ガイド本体102aの長手方向の両端部は、YZ平面に平行な板状部材により閉塞されている。 The upper surface (the surface on the + Z side) of the guide body 102a is parallel to the XY plane and has a very high flatness. A weight canceling device 40 is mounted on the upper surface of the guide main body 102a in a non-contact state via a plurality of base pads 44. The upper surface of the guide main body 102a is precisely adjusted so as to be parallel to the horizontal plane, and functions as a guide surface when the weight canceling device 40 moves. The length (longitudinal dimension) of the guide main body 102a is set to be slightly longer than the movable amount in the X-axis direction of the weight canceling device 40 (that is, the X coarse movement stage 23X). The width (dimension in the Y-axis direction) of the upper surface of the guide main body 102a is set to a dimension that can face the bearing surfaces of all the plurality of base pads 44 (see FIG. 4). Further, both ends of the guide main body 102a in the longitudinal direction are closed by plate-shaped members parallel to the YZ plane.

複数のリブ102bは、それぞれ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設けられている。複数のリブ102bのそれぞれは、ガイド本体102aの対向する一対の対向面、及び天井面に接続されている。ここで、複数のリブ102bを含み、Xガイド102の材質、及び製造方法は、特に限定されないが、例えば、鉄などを用いた鋳造により形成される場合、石材(例えば、斑レイ岩)により形成される場合、セラミックス、あるいはCFRP(Carbon Fiver Reinforced Plastics)材などにより形成される場合、ガイド本体102a、及び複数のリブ102bは、一体的に形成される。ただし、ガイド本体102aと複数のリブ102bとを別部材とし、複数のリブ102bをガイド本体102aに、例えば溶接などにより接続しても良い。なお、Xガイド102は、中実の部材により構成しても良いし、下面側が閉塞された箱形の部材により構成しても良い。 The plurality of ribs 102b are each composed of plate-shaped members parallel to the YZ plane, and are provided at predetermined intervals in the X-axis direction. Each of the plurality of ribs 102b is connected to a pair of facing surfaces of the guide main body 102a and a ceiling surface. Here, the material and manufacturing method of the X guide 102 including the plurality of ribs 102b are not particularly limited, but when it is formed by casting using, for example, iron or the like, it is formed of a stone material (for example, gabbro). When the guide body 102a and the plurality of ribs 102b are formed of ceramics or CFRP (Carbon Fiver Reinforced Plastics) material, the guide body 102a and the plurality of ribs 102b are integrally formed. However, the guide main body 102a and the plurality of ribs 102b may be used as separate members, and the plurality of ribs 102b may be connected to the guide main body 102a by welding, for example. The X guide 102 may be composed of a solid member or a box-shaped member whose lower surface side is closed.

複数のリブ102bのそれぞれの下端部には、転動体(例えば、複数のボールなど)を含み、上述した一対のベッド12のそれぞれの上面に固定されたYリニアガイド71Aにスライド可能にYスライダ71Bが固定されている。なお、図4に示されるように、Yスライダ71Bは、複数(本実施形態では、例えば1本のYリニアガイド71Aにつき2つ)、Y軸方向に所定間隔で固定されている。ガイド本体102aの上面の平面度調整は、複数のリブ102bとYスライダ71Bとの間にシムなどを適宜挿入して行うと良い。 Each lower end of each of the plurality of ribs 102b includes a rolling element (for example, a plurality of balls) and is slidable to the Y linear guide 71A fixed to the upper surface of each of the pair of beds 12 described above. Is fixed. As shown in FIG. 4, a plurality of Y sliders 71B (for example, two for each Y linear guide 71A in the present embodiment) are fixed at predetermined intervals in the Y-axis direction. The flatness of the upper surface of the guide body 102a may be adjusted by appropriately inserting a shim or the like between the plurality of ribs 102b and the Y slider 71B.

Xガイド102の長手方向の両端部に設けられた上記板状部材には、図2に示されるように、それぞれXガイド102をY軸方向に所定のストロークで駆動するためのYリニアモータ82(図7参照)の要素であるY可動子72Aが、上述した一対のY固定子73(図3(C)参照)のそれぞれに所定のクリアランス(隙間/ギャップ)を介して対向して固定されている(図4参照。なお、理解を容易にするため、図4ではプレート76が不図示とされている)。各Y可動子72Aは、不図示のコイルユニットを有している。Xガイド102は、Y固定子73とY可動子72Aとをそれぞれ含む一対のYリニアモータ82により、Y軸方向に所定のストロークで駆動される。すなわち、本実施形態において、Xガイド102をY軸方向に駆動するための一対のYリニアモータ82、及びY粗動ステージ23YをY軸方向に駆動するためのYリニアモータYDMは、それぞれ共通の固定子73を用いている。 As shown in FIG. 2, the plate-shaped members provided at both ends of the X guide 102 in the longitudinal direction include a Y linear motor 82 (as shown in FIG. 2) for driving the X guide 102 with a predetermined stroke in the Y axis direction. The Y mover 72A, which is an element of FIG. 7), is fixed to each of the pair of Y stators 73 (see FIG. 3C) described above so as to face each other via a predetermined clearance (gap / gap). (See FIG. 4. The plate 76 is not shown in FIG. 4 for ease of understanding). Each Y mover 72A has a coil unit (not shown). The X guide 102 is driven by a pair of Y linear motors 82 including a Y stator 73 and a Y mover 72A, respectively, with a predetermined stroke in the Y-axis direction. That is, in the present embodiment, the pair of Y linear motors 82 for driving the X guide 102 in the Y-axis direction and the Y linear motor YDM for driving the Y coarse motion stage 23Y in the Y-axis direction are common to each other. The stator 73 is used.

また、不図示であるが、上述した一対のベッド12のうちの一方には、Y軸方向を周期方向とするYスケールが固定され、Xガイド102には、Yスケールと共にXガイド102のY軸方向に関する位置情報を求めるためのYリニアエンコーダシステム104(図7参照)を構成するエンコーダヘッドが固定されている。Xガイド102、及びY粗動ステージ23Yは、主制御装置50(図7参照)により、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて、Y軸方向に同期駆動される(ただし、必要であれば個別にY位置を制御することもできる)。 Further, although not shown, a Y scale having a Y-axis direction as a periodic direction is fixed to one of the pair of beds 12 described above, and the Y-axis of the X-guide 102 is fixed to the X-guide 102 together with the Y-scale. An encoder head constituting a Y linear encoder system 104 (see FIG. 7) for obtaining position information regarding a direction is fixed. The X guide 102 and the Y coarse movement stage 23Y are synchronously driven in the Y-axis direction by the main controller 50 (see FIG. 7) based on the output of the encoder head (however, Y individually if necessary). You can also control the position).

その他、基板ホルダPHの上面には、Y軸方向を長手方向とする矩形状のマーク板(不図示)が固定されている。このマーク板の高さは、その表面が基板ホルダPH上に載置される基板Pの表面とほぼ同一面になるように設定されている。そして、マーク板の表面には、複数、ここでは6つの基準マーク(不図示)がY軸方向に並んで形成されている。 In addition, a rectangular mark plate (not shown) having a longitudinal direction in the Y-axis direction is fixed on the upper surface of the substrate holder PH. The height of the mark plate is set so that the surface thereof is substantially the same as the surface of the substrate P placed on the substrate holder PH. A plurality of, here, six reference marks (not shown) are formed on the surface of the mark plate side by side in the Y-axis direction.

また、基板ホルダPH(微動ステージ21)の内部には、6つの基準マークのそれぞれの下方(−Z側)に、レンズ系と撮像素子(CCD等)とを含む6つのマーク像検出系MD〜MD(図7参照)が配置されている。これらのマーク像検出系MD〜MDは、5つの投影光学系のそれぞれとレンズ系とによるマスクM上のアライメントマークの投影像と、レンズ系による基準マーク(不図示)の像とを同時に検出し、基準マークの像の位置を基準とするアライメントマークの像の位置を計測する。その計測結果は、主制御装置50に供給され、マスクMの位置合わせ(マスクアライメント)等に用いられる。 Further, inside the substrate holder PH (fine movement stage 21), six mark image detection systems MD 1 including a lens system and an image sensor (CCD, etc.) below each of the six reference marks (-Z side). ~ MD 6 (see FIG. 7) is arranged. In these mark image detection systems MD 1 to MD 6 , the projected image of the alignment mark on the mask M by each of the five projection optical systems and the lens system and the image of the reference mark (not shown) by the lens system are simultaneously displayed. Detect and measure the position of the image of the alignment mark with reference to the position of the image of the reference mark. The measurement result is supplied to the main control device 50 and used for the alignment (mask alignment) of the mask M and the like.

さらに、露光装置10には、6つの基準マーク及び基板P上のアライメントマークを検出するために、6つのオフアクシス方式のアライメント検出系AL〜AL(図7参照)が設けられている。6つのアライメント検出系は、投影光学系PLの+X側に、Y軸に沿って順に配置されている。 Further, the exposure apparatus 10 is provided with six off-axis alignment detection systems AL 1 to AL 6 (see FIG. 7) in order to detect the six reference marks and the alignment marks on the substrate P. The six alignment detection systems are arranged in order along the Y axis on the + X side of the projection optical system PL.

各アライメント検出系としては、画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが採用されている。FIA系のセンサは、例えば、基板P上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と指標(不図示)の像とを撮像素子(CCD)等を用いて撮像する。アライメント検出系AL〜ALの検出結果は、アライメント信号処理系(不図示)を介して主制御装置50に送られる。 As each alignment detection system, an image processing type FIA (Field Image Alignment) type sensor is adopted. For example, the FIA sensor irradiates the target mark with broadband detection light that does not expose the resist on the substrate P, and the image and index (non-existence) of the target mark formed on the light receiving surface by the reflected light from the target mark. The image of (shown) is imaged using an image sensor (CCD) or the like. The detection results of the alignment detection systems AL 1 to AL 6 are sent to the main control device 50 via the alignment signal processing system (not shown).

なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出し、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独であるいは適宜組み合わせて用いることも可能である。 Not limited to the FIA system, the target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light generated from the target mark, or two diffracted lights (for example, the same order) generated from the target mark. It is also possible to use an alignment sensor that detects by interfering with each other alone or in combination as appropriate.

図7には、露光装置10の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置50の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置50は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、露光装置10の構成各部を統括制御する。 FIG. 7 shows a block diagram showing an input / output relationship of a main control device 50 that mainly configures the control system of the exposure apparatus 10 and controls each component in an integrated manner. The main control device 50 includes a workstation (or a microprocessor) and the like, and controls each component of the exposure device 10 in an integrated manner.

次に、露光装置10における基板Pのロット処理について簡単に説明する。 Next, the lot processing of the substrate P in the exposure apparatus 10 will be briefly described.

複数(例えば、50枚又は100枚)の基板Pからなる処理対象のロットが、露光装置10にインライン接続されたコータ・デベロッパ(以下、「C/D」という)(不図示)に搬入されると、ロット内の基板が、順次、C/D内のコータ(レジスト塗布装置)によりレジストを塗布され、搬送系(不図示)により露光装置10に搬送される。また、主制御装置50の管理の下、不図示のマスク搬送装置(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のロードが行われ、次いで前述のマスクアライメントが行われる。 A lot to be processed, which is composed of a plurality of (for example, 50 or 100) substrates P, is carried into a coater / developer (hereinafter referred to as “C / D”) (not shown) connected in-line to the exposure apparatus 10. Then, the substrates in the lot are sequentially coated with resist by the coater (resist coating device) in the C / D, and are conveyed to the exposure apparatus 10 by the transfer system (not shown). Further, under the control of the main control device 50, the mask M is loaded onto the mask stage MST by a mask transfer device (mask loader) (not shown), and then the above-mentioned mask alignment is performed.

そして、レジストが塗布された基板Pが基板ホルダPH上にロードされると、主制御装置50は、アライメント検出系AL〜ALを用いて基板ホルダPH上の基準マークを検出して、ベースライン計測を行う。 Then, when the resist-coated substrate P is loaded onto the substrate holder PH, the main control device 50 detects the reference mark on the substrate holder PH using the alignment detection systems AL 1 to AL 6 and bases the substrate P. Perform line measurement.

そして、主制御装置50は、前層以前の露光の際に基板P上にパターンとともに転写形成された複数のアライメントマークを、アライメント検出系AL〜ALを用いて検出して基板Pのアライメントを行う。 Then, the main control device 50 detects a plurality of alignment marks transferred and formed on the substrate P together with the pattern during the exposure before the pre-layer using the alignment detection systems AL 1 to AL 6, and aligns the substrate P. I do.

基板Pのアライメントの終了後、主制御装置50により、基板P上の複数のショット領域に、前述した走査露光によりマスクMのパターンを順次転写するためのステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。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。 After the alignment of the substrate P is completed, the main control device 50 performs a step-and-scan exposure operation for sequentially transferring the pattern of the mask M to a plurality of shot regions on the substrate P by the above-mentioned scanning exposure. Is done. Since this exposure operation is the same as the conventional step-and-scan exposure operation, detailed description thereof will be omitted.

ここで、上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作では、基板P上に設けられた複数のショット領域に対して順次露光処理が行われる。基板Pは、スキャン動作時にはX軸方向に所定のストロークで等速駆動され(以下、Xスキャン動作と呼ぶ)、ステップ動作時(ショット領域間移動時)にはX軸方向、及び/又はY軸方向に適宜駆動される(以下、それぞれXステップ動作、Yステップ動作と呼ぶ)。 Here, in the step-and-scan exposure operation, the exposure processing is sequentially performed on a plurality of shot regions provided on the substrate P. The substrate P is driven at a constant speed in the X-axis direction with a predetermined stroke during the scanning operation (hereinafter referred to as the X-scan operation), and during the step operation (moving between shot areas), the substrate P is driven in the X-axis direction and / or the Y-axis. It is appropriately driven in the direction (hereinafter, referred to as X-step operation and Y-step operation, respectively).

上記Xスキャン動作時、及びXステップ動作時に基板PをX軸方向に移動させる際、基板ステージ装置PSTでは、主制御装置50からのXリニアエンコーダシステムEXの計測値に基づく指示に応じて、Y粗動ステージ23Y上でX粗動ステージ23Xが一対(2つ)のXリニアモータXDMによりX軸方向に駆動されるとともに、主制御装置50からの基板干渉計システム92の計測値に基づく指示に応じて、複数のXボイスコイルモータ18Xにより微動ステージ21がX粗動ステージ23Xに同期駆動される。また、X粗動ステージ23XがX軸方向に移動すると、このX粗動ステージ23Xに牽引されることにより、重量キャンセル装置40がX粗動ステージ23Xと共にX軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置40は、Xガイド102上を移動する。なお、上記Xスキャン動作、及びXステップ動作時、X粗動ステージ23Xに対して微動ステージ21がY軸方向、及び/又はθz方向に微少駆動される場合があるが、重量キャンセル装置40のY位置は変化しないので、重量キャンセル装置40は、常にXガイド102上のみを移動する。 When moving the board P in the X-axis direction during the X scan operation and the X step operation, the board stage device PST responds to an instruction based on the measurement value of the X linear encoder system EX from the main control device 50, and Y On the coarse movement stage 23Y, the X coarse movement stage 23X is driven in the X-axis direction by a pair (two) of X linear motors XDM, and the instruction is based on the measurement value of the substrate interferometer system 92 from the main control device 50. Accordingly, the fine movement stage 21 is synchronously driven by the X coarse movement stage 23X by the plurality of X voice coil motors 18X. Further, when the X coarse movement stage 23X moves in the X-axis direction, the weight canceling device 40 moves in the X-axis direction together with the X coarse movement stage 23X by being pulled by the X coarse movement stage 23X. At this time, the weight canceling device 40 moves on the X guide 102. During the X scan operation and the X step operation, the fine movement stage 21 may be slightly driven in the Y-axis direction and / or the θz direction with respect to the X coarse movement stage 23X, but the Y of the weight canceling device 40 Since the position does not change, the weight canceling device 40 always moves only on the X guide 102.

これに対し、上記Yステップ動作時、基板ステージ装置PSTでは、主制御装置50からのYリニアエンコーダシステムEYの計測値に基づく指示に応じて、Y粗動ステージ23Yが複数のYリニアモータYDMにより一対のベースフレーム14上でY軸方向に所定のストロークで駆動され、このY粗動ステージ23Yと一体的にX粗動ステージ23XがY軸方向に所定のストロークで移動する。また重量キャンセル装置40は、X粗動ステージ23Xと一体的にY軸方向に所定のストロークで移動する。この際、重量キャンセル装置40を下方から支持するXガイド102がY粗動ステージ23Yに同期駆動される。従って、重量キャンセル装置40は、常にXガイド102に下方から支持される。 On the other hand, during the Y step operation, in the board stage device PST, the Y coarse movement stage 23Y is operated by a plurality of Y linear motors YDM in response to an instruction based on the measurement value of the Y linear encoder system EY from the main control device 50. It is driven by a predetermined stroke in the Y-axis direction on the pair of base frames 14, and the X-coarse movement stage 23X moves integrally with the Y-coarse movement stage 23Y in the Y-axis direction with a predetermined stroke. Further, the weight canceling device 40 moves integrally with the X coarse movement stage 23X in the Y-axis direction with a predetermined stroke. At this time, the X guide 102 that supports the weight canceling device 40 from below is synchronously driven by the Y coarse movement stage 23Y. Therefore, the weight canceling device 40 is always supported by the X guide 102 from below.

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、重量キャンセル装置40は、そのXY平面の位置に関わらず、常にXガイド102により下方から支持される。Xガイド102は、スキャン方向に延びる狭幅の板状部材から成るので、例えば重量キャンセル装置40の全移動範囲をカバーする広いガイド面を有するガイド部材(例えば石材により形成された定盤)を用いる場合に比べ、基板ステージ装置PSTを軽量化できる。また、上記広いガイド面を有するガイド部材は、基板が大型化した場合に加工、及び運搬が困難になるが、本実施形態のXガイド102は、X軸方向に延びる帯状のガイド面を有する狭幅の板状部材から成るので、加工及び運搬が容易である。 As described above, according to the exposure apparatus 10 according to the present embodiment, the weight canceling apparatus 40 is always supported from below by the X guide 102 regardless of the position of the XY plane. Since the X guide 102 is composed of a narrow plate-shaped member extending in the scanning direction, for example, a guide member having a wide guide surface covering the entire moving range of the weight canceling device 40 (for example, a surface plate formed of a stone material) is used. Compared with the case, the weight of the substrate stage device PST can be reduced. Further, the guide member having the wide guide surface becomes difficult to process and transport when the substrate becomes large, but the X guide 102 of the present embodiment has a narrow band-shaped guide surface extending in the X-axis direction. Since it is composed of a plate-shaped member having a width, it is easy to process and transport.

また、X軸方向に延びる部材であるXガイド102が、一対のベッド12により複数箇所で下方から支持されているので、Xガイド102の自重による、あるいは重量キャンセル装置40の荷重に起因する撓みが抑制される。また、ベッド12の数を2つにしたため、仮にベッド12を1つとする場合に比べ、2つのベッド12のそれぞれのサイズを小型化、軽量化できる。従って、ベッド12の加工、及び運搬が容易となり、かつ基板ステージ装置PST組立時の作業性が向上する。 Further, since the X guide 102, which is a member extending in the X-axis direction, is supported from below at a plurality of locations by the pair of beds 12, bending due to the weight of the X guide 102 or the load of the weight canceling device 40 occurs. It is suppressed. Further, since the number of beds 12 is two, the size of each of the two beds 12 can be reduced in size and weight as compared with the case where the number of beds 12 is one. Therefore, the bed 12 can be easily processed and transported, and the workability at the time of assembling the substrate stage device PST is improved.

また、Xガイド102、及びXガイド102をY軸方向に案内する一対のベッド12は、リブ構造とされているので、軽量であり、かつZ軸方向の剛性を容易に確保することができる。従って、基板ステージ装置PSTを組み立てる作業も、上記広いガイド面を有するガイド部材を用いる場合に比べ、作業性が良い。 Further, since the X guide 102 and the pair of beds 12 that guide the X guide 102 in the Y-axis direction have a rib structure, they are lightweight and can easily secure the rigidity in the Z-axis direction. Therefore, the work of assembling the substrate stage device PST is also better in workability than the case of using the guide member having the wide guide surface.

また、重量キャンセル装置40がXガイド102上に非接触支持されているので、重量キャンセル装置40の移動に起因する振動がXガイド102に伝達しない。従って、Xガイド102,一対のベッド12,基板ステージ架台19などを介して振動が、例えば投影光学系PLなどに伝達せず、露光動作を高精度で行うことができる。また、Xガイド102は、一対のベースフレーム14に固定されたY固定子73を含む一対のYリニアモータ82により、そのZ軸方向に関する重心付近を駆動されるので、X軸周りのモーメント(ピッチングモーメント)が発生せず、また、その駆動力の反力が基板ステージ架台19に伝達しない。従って、露光動作を高精度で行うことができる。 Further, since the weight canceling device 40 is non-contactly supported on the X guide 102, the vibration caused by the movement of the weight canceling device 40 is not transmitted to the X guide 102. Therefore, the vibration is not transmitted to, for example, the projection optical system PL via the X guide 102, the pair of beds 12, the substrate stage mount 19, and the like, and the exposure operation can be performed with high accuracy. Further, since the X guide 102 is driven near the center of gravity in the Z-axis direction by a pair of Y linear motors 82 including a Y stator 73 fixed to the pair of base frames 14, a moment (pitching) around the X axis is driven. A moment) is not generated, and the reaction force of the driving force is not transmitted to the substrate stage mount 19. Therefore, the exposure operation can be performed with high accuracy.

また、Xガイド102のY軸方向移動は、高精度な位置決め精度が不要な上記Yステップ動作時に行われるため、仮にリニアガイド装置の摩擦抵抗力、あるいは駆動によるモーメントが重量キャンセル装置40、あるいはXガイド102に作用しても、そのYステップ動作後のXスキャン動作までには、上記モーメントに起因して発生する振動を収束させることができる。また、Xガイド102のY軸方向の駆動によるヨーイング運動(Z軸回りのモーメント)は、Xガイド102を駆動するための一対のYリニアモータ82の駆動力差によって厳密に制御して抑制することができる。 Further, since the movement of the X guide 102 in the Y-axis direction is performed during the above-mentioned Y step operation that does not require high-precision positioning accuracy, the frictional resistance force of the linear guide device or the moment due to driving is assumed to be the weight canceling device 40 or X. Even if it acts on the guide 102, the vibration generated due to the above moment can be converged by the X scan operation after the Y step operation. Further, the yawing motion (moment around the Z axis) caused by driving the X guide 102 in the Y axis direction is strictly controlled and suppressed by the driving force difference of the pair of Y linear motors 82 for driving the X guide 102. Can be done.

さらに、本実施形態の粗動ステージ23(XYステージ装置)は、Y粗動ステージ23Y上にX粗動ステージ23Xが搭載される構成であるので、例えばX粗動ステージ上にY粗動ステージが搭載される構成の従来のXYステージ装置に比べ、スキャン方向であるX軸方向に長ストロークで移動するX粗動ステージ23Xの慣性質量が小さい。従って、Xスキャン動作時に粗動ステージ23を通して床(床面)Fが受ける駆動反力は小さくなる。その結果、Xスキャン動作時には、装置全体に影響する床振動を抑制することができる。これに対し、Y粗動ステージ23YがY軸方向に移動するときの駆動質量及び駆動反力は、上記従来のXYステージ装置に比べ大きくなるが、高精度な位置決めを必要としないYステップ動作であるため、露光動作に対する床振動の影響は少ない。 Further, since the coarse movement stage 23 (XY stage device) of the present embodiment has a configuration in which the X coarse movement stage 23X is mounted on the Y coarse movement stage 23Y, for example, the Y coarse movement stage is mounted on the X coarse movement stage. The inertial mass of the X coarse movement stage 23X, which moves with a long stroke in the X-axis direction, which is the scanning direction, is smaller than that of the conventional XY stage device having the mounted configuration. Therefore, the driving reaction force received by the floor (floor surface) F through the coarse motion stage 23 during the X scan operation becomes small. As a result, it is possible to suppress floor vibration that affects the entire device during the X-scan operation. On the other hand, the drive mass and drive reaction force when the Y coarse motion stage 23Y moves in the Y-axis direction are larger than those of the conventional XY stage device, but the Y step operation does not require highly accurate positioning. Therefore, the influence of floor vibration on the exposure operation is small.

また、粗動ステージ23において、Y粗動ステージ23Yが有する一対のXビーム101は、それぞれ一対のベッド12間に配置された補助ガイドフレーム103により、X方向中間部が支持され、自重、あるいはX粗動ステージ23Xの荷重に起因する撓みが抑制される。従って、一対のXビーム101上に固定されたXリニアガイド80Aの真直精度を向上させることができ、高精度でX粗動ステージ23XをX軸方向に直進案内することができる。また、両端部のみを支持する場合に比べて、一対のXビーム101それぞれを、撓み剛性確保のために頑丈な構造にする必要がなく(華奢な部材で良い)、軽量化することができる。 Further, in the coarse movement stage 23, the pair of X beams 101 included in the Y coarse movement stage 23Y are supported by the auxiliary guide frames 103 arranged between the pair of beds 12, respectively, and the intermediate portion in the X direction is supported by their own weight or X. Deflection due to the load of the coarse motion stage 23X is suppressed. Therefore, the straightness accuracy of the X linear guide 80A fixed on the pair of X beams 101 can be improved, and the X coarse movement stage 23X can be guided straight in the X-axis direction with high accuracy. Further, as compared with the case where only both ends are supported, it is not necessary for each of the pair of X beams 101 to have a sturdy structure in order to secure the bending rigidity (a delicate member may be used), and the weight can be reduced.

《第2の実施形態》
次に、第2の実施形態について、図8〜図13に基づいて説明する。ここで、前述した第1の実施形態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ともに、その説明を簡略若しくは省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 13. Here, the same or similar reference numerals are used for the same or equivalent components as those in the first embodiment described above, and the description thereof will be simplified or omitted.

図8には、第2の実施形態に係る露光装置110の構成が概略的に示されている。露光装置110は、液晶表示装置(フラットパネルディスプレイ)に用いられる基板P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。 FIG. 8 schematically shows the configuration of the exposure apparatus 110 according to the second embodiment. The exposure apparatus 110 is a so-called scanner, which is a step-and-scan type projection exposure apparatus in which a substrate P used for a liquid crystal display device (flat panel display) is an exposure target.

図9には、図8の露光装置110が有する基板ステージ装置PSTaの平面図が示され、図10には、図9のD−D線断面図が示されている。また、図11には、微動ステージを除いた基板ステージ装置の平面図(図10のE−E線断面図)が示され、図12には、図9のF−F線断面図が示されている。また、図13には、基板ステージ装置PSTaが有する重量キャンセル装置の断面図が示されている。 9 shows a plan view of the substrate stage device PSTa included in the exposure device 110 of FIG. 8, and FIG. 10 shows a cross-sectional view taken along the line DD of FIG. Further, FIG. 11 shows a plan view (cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 10) of the substrate stage device excluding the fine movement stage, and FIG. 12 shows a cross-sectional view taken along the line FF of FIG. ing. Further, FIG. 13 shows a cross-sectional view of the weight canceling device included in the substrate stage device PSTa.

図8〜図13と、前述の第1の実施形態に係る図1〜図6とを比較するとわかるように、本第2の実施形態に係る露光装置110では、前述の基板ステージ装置PSTに代えて、基板ステージ装置PSTaが設けられている点が、露光装置10と相違している。 As can be seen by comparing FIGS. 8 to 13 with FIGS. 1 to 6 according to the first embodiment, the exposure apparatus 110 according to the second embodiment replaces the substrate stage apparatus PST described above. The difference from the exposure apparatus 10 is that the substrate stage apparatus PSTa is provided.

基板ステージ装置PSTaは、全体的な構成は、基板ステージ装置PSTと同様になっているが、重量キャンセル装置40に代えて、重量キャンセル装置40’が設けられている点、及びXガイド102の駆動系の構成が、基板ステージ装置PSTと一部相違するなど、いくつかの点で、基板ステージ装置PSTと相違している。以下、相違点を中心として説明する。 The overall configuration of the board stage device PSTa is the same as that of the board stage device PST, but instead of the weight canceling device 40, a weight canceling device 40'is provided, and the X guide 102 is driven. The system configuration is different from the substrate stage apparatus PST in some respects, such as being partially different from the substrate stage apparatus PST. Hereinafter, the differences will be mainly described.

基板ステージ装置PSTaでは、図8、図10等から分かるように、Y粗動ステージ23YとXガイド102とのZ軸方向(鉛直方向)に関する位置(高さ位置)が一部重複している。 In the substrate stage device PSTa, as can be seen from FIGS. 8 and 10, the positions (height positions) of the Y coarse movement stage 23Y and the X guide 102 in the Z-axis direction (vertical direction) partially overlap.

具体的には、基板ステージ装置PSTaでは、図8及び図10に示されるように、一対のXビーム101それぞれの長手方向両側面(両端部近傍の下面ではない)には、前述のYキャリッジ75が固定されている。すなわち、Y粗動ステージ23Yは、例えば計4つのYキャリッジ75を有している。また、+X側の2つのYキャリッジ75の上面は、プレート76により機械的に連結され、−X側の2つのYキャリッジ75の上面も、同様にプレート76により機械的に連結されている。なお、理解を容易にするため、図11ではプレート76が不図示とされている。 Specifically, in the substrate stage device PSTa, as shown in FIGS. 8 and 10, the above-mentioned Y carriage 75 is provided on both side surfaces (not the lower surfaces near both ends) of each of the pair of X beams 101 in the longitudinal direction. Is fixed. That is, the Y coarse movement stage 23Y has, for example, a total of four Y carriages 75. Further, the upper surfaces of the two Y carriages 75 on the + X side are mechanically connected by the plate 76, and the upper surfaces of the two Y carriages 75 on the −X side are also mechanically connected by the plate 76. The plate 76 is not shown in FIG. 11 for ease of understanding.

また、重量キャンセル装置40’として、例えば図10に示されるように、Zスライダ43とレベリング装置57とが一体的に固定されたタイプの装置が用いられている。重量キャンセル装置40’は、Xガイド102上に搭載され、その下半部がX粗動ステージ23Xの開口部内に挿入されている。なお、図8、図10〜図12では、図面の錯綜を避ける観点から、重量キャンセル装置40’、及びレベリング装置57などが模式的に示されている(詳細な構成は、図13参照)。 Further, as the weight canceling device 40', for example, as shown in FIG. 10, a type of device in which the Z slider 43 and the leveling device 57 are integrally fixed is used. The weight canceling device 40'is mounted on the X guide 102, and the lower half thereof is inserted into the opening of the X coarse movement stage 23X. In addition, in FIGS. 8 and 10 to 12, the weight canceling device 40', the leveling device 57, and the like are schematically shown from the viewpoint of avoiding the complexity of the drawings (see FIG. 13 for the detailed configuration).

重量キャンセル装置40’は、図13に示されるように、筐体41、空気ばね42,Zスライダ43などを有する。筐体41は、+Z側の面が開口した有底の筒状部材から成る。筐体41の下面には、軸受面が−Z側を向いた複数のベースパッド44が取り付けられている。筐体41の外壁面には、微動ステージ21の下面に固定された複数のZセンサ52のターゲット46を支持するための複数のアーム部材47が固定されている。空気ばね42は、筐体41の内部に収容されている。空気ばね42には、外部から加圧気体が供給される。Zスライダ43は、前述の第1の実施形態で用いられるZスライダに比べて高さの低い(背の低い)Z軸方向に延びる筒状の部材から成る。Zスライダ43は、筐体41内に挿入され、空気ばね42上に搭載されている。Zスライダ43は、Z軸方向に離間して配置された一対のXY平面に平行な板ばねを含む平行板ばね装置48により筐体41の内壁面に接続されている。平行板ばね装置48は、例えばZスライダ43の外周周り(θz方向)にほぼ均等な間隔で複数(例えば3つ、あるいは4つ)設けられている。Zスライダ43は、複数の板ばねの水平面に平行な方向の剛性(引張り剛性)により、筐体41と一体的にXY平面に沿って移動する。これに対し、Zスライダ43は、板ばねの柔軟性(可撓性)により、筐体41に対してZ軸方向に微少移動可能となっている。平行板ばね装置48の有する一対の板ばねは、Z軸方向に離間しているので、Zスライダ43は、倒れ(θxあるいはθy方向への回転)が抑制されており、実質的にZ軸方向にのみ微少ストロークで筐体41に対して移動可能となっている。 As shown in FIG. 13, the weight canceling device 40'has a housing 41, an air spring 42, a Z slider 43, and the like. The housing 41 is made of a bottomed tubular member having an open surface on the + Z side. A plurality of base pads 44 with the bearing surface facing the −Z side are attached to the lower surface of the housing 41. On the outer wall surface of the housing 41, a plurality of arm members 47 for supporting the targets 46 of the plurality of Z sensors 52 fixed to the lower surface of the fine movement stage 21 are fixed. The air spring 42 is housed inside the housing 41. Pressurized gas is supplied to the air spring 42 from the outside. The Z slider 43 is composed of a tubular member extending in the Z-axis direction, which is lower in height (shorter) than the Z slider used in the first embodiment described above. The Z slider 43 is inserted into the housing 41 and mounted on the air spring 42. The Z slider 43 is connected to the inner wall surface of the housing 41 by a parallel leaf spring device 48 including a pair of leaf springs parallel to the XY planes arranged apart from each other in the Z axis direction. A plurality (for example, three or four) of parallel leaf spring devices 48 are provided, for example, around the outer circumference of the Z slider 43 (in the θz direction) at substantially equal intervals. The Z slider 43 moves along the XY plane integrally with the housing 41 due to the rigidity (tensile rigidity) in the direction parallel to the horizontal plane of the plurality of leaf springs. On the other hand, the Z slider 43 can be slightly moved in the Z-axis direction with respect to the housing 41 due to the flexibility of the leaf spring. Since the pair of leaf springs included in the parallel leaf spring device 48 are separated in the Z-axis direction, the Z slider 43 is suppressed from falling (rotation in the θx or θy direction), and is substantially in the Z-axis direction. It is possible to move with respect to the housing 41 with a very small stroke.

レベリング装置57は、微動ステージ21をチルト自在(XY平面に対してθx及びθy方向に揺動自在)に支持する装置であり、微動ステージ21の下面に形成された開口部21aを介して上半部が微動ステージ21内に挿入されている。重量キャンセル装置40’は、空気ばね42が発生する重力方向上向きの力により、Zスライダ43、及びレベリング装置57を介して微動ステージ21を含む系の重量(重力方向下向きの力)を打ち消す(キャンセルする)ことにより、複数のZボイスコイルモータ18Zの負荷を低減する。 The leveling device 57 is a device that supports the fine movement stage 21 so as to be tiltable (swingable in the θx and θy directions with respect to the XY plane), and is an upper half via an opening 21a formed on the lower surface of the fine movement stage 21. The portion is inserted in the fine movement stage 21. The weight canceling device 40'cancels (cancels) the weight (downward force in the gravity direction) of the system including the fine movement stage 21 via the Z slider 43 and the leveling device 57 by the upward force in the gravity direction generated by the air spring 42. By doing so, the load of the plurality of Z voice coil motors 18Z is reduced.

レベリング装置57は、+Z側の面が開口したカップ状の部材から成るレベリングカップ49と、レベリングカップ49の内径側に挿入される多面体部材64と、レベリングカップ49の内壁面に取り付けられた複数のエアベアリング65とを含む。レベリングカップ49は、その下面がZスライダ43の上面にプレート68を介して一体的に固定されている。なお、微動ステージ21の天井面には、レベリングカップ49の脱落を防止する複数の脱落防止装置200が取り付けられている。多面体部材64は、三角錐状の部材から成り、その先端部がレベリングカップ49内に挿入されている。多面体部材64の底面(+Z側を向いた面)は、スペーサ51を介して微動ステージ21の天井面に固定されている。エアベアリング65は、レベリングカップ49の内壁面に、θz周りにほぼ均等な間隔で、例えば3つ設けられている。レベリング装置57は、複数のエアベアリング65から多面体部材64の側面に加圧気体を噴射することにより、微動ステージ21を含む系の重心位置CGを回転中心として微動ステージ21をチルト可能に微少なクリアランス(隙間/ギャップ)を介して非接触支持する。なお、図13には、理解を容易にするために、例えば3つのエアベアリング65のうちの2つの断面が示されている(すなわち図13は、レベリング装置57に関してはYZ平面に平行な断面の断面図ではない)。 The leveling device 57 includes a leveling cup 49 made of a cup-shaped member having an open + Z side surface, a polyhedral member 64 inserted into the inner diameter side of the leveling cup 49, and a plurality of leveling cups 49 attached to the inner wall surface of the leveling cup 49. Includes with air bearing 65. The lower surface of the leveling cup 49 is integrally fixed to the upper surface of the Z slider 43 via a plate 68. A plurality of dropout prevention devices 200 for preventing the leveling cup 49 from falling off are attached to the ceiling surface of the fine movement stage 21. The polyhedral member 64 is made of a triangular pyramid-shaped member, and its tip is inserted into the leveling cup 49. The bottom surface (the surface facing the + Z side) of the polyhedral member 64 is fixed to the ceiling surface of the fine movement stage 21 via the spacer 51. Three air bearings 65 are provided on the inner wall surface of the leveling cup 49 at substantially equal intervals around θz, for example. The leveling device 57 injects pressurized gas from the plurality of air bearings 65 onto the side surfaces of the polyhedral member 64 so that the fine movement stage 21 can be tilted around the center of gravity position CG of the system including the fine movement stage 21. Non-contact support via (gap / gap). For ease of understanding, FIG. 13 shows, for example, two cross sections of the three air bearings 65 (that is, FIG. 13 shows a cross section parallel to the YZ plane with respect to the leveling device 57. Not a cross section).

ここで、微動ステージ21がXY平面に平行な方向に移動すると、多面体部材64が微動ステージ21と一体的にXY平面に平行な方向に移動する。この際、エアベアリング65の軸受面と多面体部材64との間に形成される気体膜の剛性(静圧)により、エアベアリング65が多面体部材64に押圧され、これにより微動ステージ21とレベリングカップ49とが一体的に微動ステージ21と同方向に移動する。そして、レベリングカップ49とZスライダ43がプレート68を介して固定されていることから、微動ステージ21とZスライダ43とは、一体的に水平面に平行な方向に移動する。また、上述したように、Zスライダ43と筐体41とが複数の平行板ばね装置48により接続されていることから、微動ステージ21と筐体41とが一体的に水平面に平行な方向に移動する。このように、微動ステージ21と重量キャンセル装置40’とは、複数のボイスコイルモータ18X、18Yにより微少駆動される場合を含み、常に一体的にXY平面に平行な方向に移動する。このため、本第2の実施形態では、重量キャンセル装置40’とX粗動ステージ23Xとの間に、前述した連結装置45は設けられていない。 Here, when the fine movement stage 21 moves in a direction parallel to the XY plane, the polyhedral member 64 moves integrally with the fine movement stage 21 in a direction parallel to the XY plane. At this time, the air bearing 65 is pressed against the polyhedral member 64 by the rigidity (static pressure) of the gas film formed between the bearing surface of the air bearing 65 and the polyhedral member 64, whereby the fine movement stage 21 and the leveling cup 49 And integrally move in the same direction as the fine movement stage 21. Since the leveling cup 49 and the Z slider 43 are fixed via the plate 68, the fine movement stage 21 and the Z slider 43 move integrally in a direction parallel to the horizontal plane. Further, as described above, since the Z slider 43 and the housing 41 are connected by a plurality of parallel leaf spring devices 48, the fine movement stage 21 and the housing 41 move integrally in the direction parallel to the horizontal plane. To do. As described above, the fine movement stage 21 and the weight canceling device 40'are always integrally moved in a direction parallel to the XY plane, including the case where the fine movement stage 21 and the weight canceling device 40'are slightly driven by a plurality of voice coil motors 18X and 18Y. Therefore, in the second embodiment, the above-mentioned connecting device 45 is not provided between the weight canceling device 40'and the X coarse movement stage 23X.

また、本第2の実施形態では、ガイド本体102aのZ軸方向の寸法は、Xビーム101のZ軸方向の寸法と同等に設定されている。そして、図9、図10、及び図12から分かるように、ガイド本体102aは、一対のXビーム101間に挿入されている。すなわち、Xガイド102のZ位置(鉛直方向の位置)と、Y粗動ステージ23YのZ位置とは、一部重複している。 Further, in the second embodiment, the dimension of the guide main body 102a in the Z-axis direction is set to be the same as the dimension of the X-beam 101 in the Z-axis direction. Then, as can be seen from FIGS. 9, 10, and 12, the guide main body 102a is inserted between the pair of X beams 101. That is, the Z position (position in the vertical direction) of the X guide 102 and the Z position of the Y coarse movement stage 23Y partially overlap.

基板ステージ装置PSTaのその他の部分の構成は、前述の基板ステージ装置PSTと同様になっている。 The configuration of other parts of the substrate stage apparatus PSTa is the same as that of the substrate stage apparatus PST described above.

上述のようにして構成された露光装置110では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作に際し、Xスキャン動作時、及びXステップ動作時に基板PをX軸方向に移動させる際、基板ステージ装置PSTaでは、基本的には、前述した第1の実施形態と同様のY粗動ステージ23Y上でX粗動ステージ23Xの駆動、微動ステージ21とX粗動ステージ23Xとの同期駆動が、主制御装置50からの指示に応じて行われる。ただし、基板ステージ装置PSTaでは、重量キャンセル装置40’は、X粗動ステージ23Xに牽引されることなく、微動ステージ21と共に重量キャンセル装置40’は、X軸方向に移動する。なお、上記Xスキャン動作、及びXステップ動作時、X粗動ステージ23Xに対して微動ステージ21がY軸方向に微少駆動され、重量キャンセル装置40’のY位置が微少に変化する場合があるが、Xガイド102の幅方向寸法は、重量キャンセル装置40’がY軸方向に微少駆動された場合であっても、ベースパッド44がXガイド102上から脱落しないように設定されている。 In the exposure apparatus 110 configured as described above, in the step-and-scan type exposure operation, when the substrate P is moved in the X-axis direction during the X-scan operation and the X-step operation, the substrate stage apparatus PSTa Basically, the drive of the X coarse movement stage 23X and the synchronous drive of the fine movement stage 21 and the X coarse movement stage 23X on the Y coarse movement stage 23Y similar to the first embodiment described above are performed by the main control device 50. It is done according to the instruction from. However, in the substrate stage device PSTa, the weight canceling device 40'moves in the X-axis direction together with the fine movement stage 21 without being pulled by the X coarse movement stage 23X. During the X scan operation and the X step operation, the fine movement stage 21 is slightly driven in the Y-axis direction with respect to the X coarse movement stage 23X, and the Y position of the weight canceling device 40'may change slightly. The width direction dimension of the X guide 102 is set so that the base pad 44 does not fall off from the X guide 102 even when the weight canceling device 40'is slightly driven in the Y axis direction.

また、Yステップ動作時、基板ステージ装置PSTaでは、基本的には、前述した第1の実施形態と同様のY粗動ステージ23Y及びX粗動ステージ23XのY軸方向の駆動、並びにX粗動ステージ23Xと微動ステージ21との同期駆動が、主制御装置50からの指示に応じて行われる。ただし、基板ステージ装置PSTaでは、重量キャンセル装置40’は、微動ステージ21と共にY軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置40’を下方から支持するXガイド102がY粗動ステージ23Yに同期駆動される。従って、重量キャンセル装置40’は、常にXガイド102に下方から支持される。 Further, during the Y step operation, in the substrate stage device PSTa, basically, the Y coarse movement stage 23Y and the X coarse movement stage 23X are driven in the Y-axis direction, and the X coarse movement is the same as in the first embodiment described above. Synchronous drive of the stage 23X and the fine movement stage 21 is performed in response to an instruction from the main control device 50. However, in the substrate stage device PSTa, the weight canceling device 40'moves in the Y-axis direction together with the fine movement stage 21. At this time, the X guide 102 that supports the weight canceling device 40'from below is synchronously driven by the Y coarse movement stage 23Y. Therefore, the weight canceling device 40'is always supported by the X guide 102 from below.

以上説明した本第2の実施形態に係る露光装置110によると、前述した第1の実施形態に係る露光装置10と同等の効果を得ることができる。これに加え、露光装置110によると、Xガイド102のZ位置(鉛直方向位置)と、Y粗動ステージ23YのZ位置とは、一部重複しているため、例えば広いガイド面を有するガイド部材上に重量キャンセル装置40’が搭載される場合に比べ、重量キャンセル装置40’のZ軸方向寸法を短くできる。この場合、筐体41、及びZスライダ43のZ軸方向寸法を短くできるので、重量キャンセル装置40’を軽量化できる。また、重量キャンセル装置40’が軽量化されると、微動ステージ21を駆動するためのアクチュエータ(複数のリニアモータ、及び複数のボイスコイルモータ)を小型化できる。 According to the exposure apparatus 110 according to the second embodiment described above, the same effect as that of the exposure apparatus 10 according to the first embodiment described above can be obtained. In addition to this, according to the exposure apparatus 110, the Z position (vertical position) of the X guide 102 and the Z position of the Y coarse movement stage 23Y partially overlap, so that, for example, a guide member having a wide guide surface The Z-axis direction dimension of the weight canceling device 40'can be shortened as compared with the case where the weight canceling device 40'is mounted on the top. In this case, since the dimensions of the housing 41 and the Z slider 43 in the Z-axis direction can be shortened, the weight canceling device 40'can be reduced in weight. Further, when the weight canceling device 40'is reduced in weight, the actuators (a plurality of linear motors and a plurality of voice coil motors) for driving the fine movement stage 21 can be miniaturized.

また、重量キャンセル装置40’は、粗動ステージ23に対して振動的に分離されているので、粗動ステージ23からの振動伝達を完全になくすことができ、制御性能が向上する。さらに、重量キャンセル装置40’と微動ステージ21とを一体化することで、構造がシンプルになるため、より軽量化を図ることができるとともに、製造コストが下がり、また故障の確率も減る。また、重量キャンセル装置40’と微動ステージ21とが、一体化されたことにより、微動ステージ21の重心位置CGが下がるため、仮に基板ホルダPHが大型化しても、重心位置が上がることを防ぐことができる。 Further, since the weight canceling device 40'is vibrationally separated from the coarse movement stage 23, vibration transmission from the coarse movement stage 23 can be completely eliminated, and the control performance is improved. Further, by integrating the weight canceling device 40'and the fine movement stage 21, the structure is simplified, so that the weight can be further reduced, the manufacturing cost is lowered, and the probability of failure is also reduced. Further, since the weight canceling device 40'and the fine movement stage 21 are integrated, the center of gravity position CG of the fine movement stage 21 is lowered, so that even if the substrate holder PH is enlarged, the center of gravity position is prevented from being raised. Can be done.

また、露光装置110によると、X軸方向に延びる部材であるXガイド102が、一対のベッド12により複数箇所で下方から支持されているので、Xガイド102の自重による、あるいは重量キャンセル装置40を含む微動ステージ21の荷重に起因する撓みが抑制される。 Further, according to the exposure apparatus 110, since the X guide 102, which is a member extending in the X-axis direction, is supported from below at a plurality of locations by the pair of beds 12, the weight canceling apparatus 40 can be operated by the weight of the X guide 102. The bending caused by the load of the fine movement stage 21 including the fine movement stage 21 is suppressed.

また、重量キャンセル装置40’が粗動ステージ23と分離されているので、重量キャンセル装置40の移動に起因する振動がXガイド102に伝達しない。従って、Xガイド102,一対のベッド12,基板ステージ架台19などを介して振動が、例えば投影光学系などに伝達せず、露光動作を高精度で行うことができる。 Further, since the weight canceling device 40'is separated from the coarse movement stage 23, the vibration caused by the movement of the weight canceling device 40 is not transmitted to the X guide 102. Therefore, the vibration is not transmitted to, for example, the projection optical system via the X guide 102, the pair of beds 12, the substrate stage mount 19, and the like, and the exposure operation can be performed with high accuracy.

《第3の実施形態》
次に、第3の実施形態について図14〜図16に基づいて説明する。第3の実施形態に係る基板ステージ装置PSTbは、Xガイド102の駆動方法が異なる点を除き、上記第2の実施形態の基板ステージ装置PSTa(図9など参照)とほぼ同様の構成を有しているため、第2の実施形態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。
<< Third Embodiment >>
Next, the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14 to 16. The substrate stage apparatus PSTb according to the third embodiment has substantially the same configuration as the substrate stage apparatus PSTa (see FIG. 9 and the like) of the second embodiment, except that the driving method of the X guide 102 is different. Therefore, the same or similar reference numerals are used for the same or equivalent components as those in the second embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

上記第2の実施形態で、Yキャリッジ75がXビーム101の両側面に固定されていたのに対し、本第3の実施形態では、図15に示されるように、Yキャリッジ75は、前述した露光装置10と同様に、Xビーム101の下面に固定されている。このため、ベースフレーム14(便宜上同じ符号を用いる)は、上記第2の実施形態に比べて高さが低くなっている。これにより、基板ステージ装置PSTbをコンパクトに構成することができる。 In the second embodiment, the Y carriage 75 is fixed to both side surfaces of the X beam 101, whereas in the third embodiment, as shown in FIG. 15, the Y carriage 75 is described above. Like the exposure apparatus 10, it is fixed to the lower surface of the X beam 101. Therefore, the height of the base frame 14 (the same reference numerals are used for convenience) is lower than that of the second embodiment. As a result, the substrate stage device PSTb can be compactly configured.

また、上記第1、第2の実施形態でXガイド102が一対のYリニアモータ82により電磁的に駆動されたのに対し、本第3の実施形態では、Xガイド102は、図14に示されるように、長手方向の両端部近傍それぞれにおいて、接続部材199を介して一対のフレクシャ装置107と称される装置によりXビーム101に機械的に接続されている。なお、理解を容易にするため、図14では一対のXビーム101を連結する一対のプレート76(図9参照)、及び微動ステージ21(図8参照)が不図示とされている。 Further, while the X guide 102 is electromagnetically driven by the pair of Y linear motors 82 in the first and second embodiments, the X guide 102 is shown in FIG. 14 in the third embodiment. As described above, the X-beam 101 is mechanically connected to the X-beam 101 by a pair of devices called flexure devices 107 via a connecting member 199 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction. For ease of understanding, FIG. 14 does not show a pair of plates 76 (see FIG. 9) and a fine movement stage 21 (see FIG. 8) connecting the pair of X beams 101.

各フレクシャ装置107は、XY平面に平行に配置された、Y軸方向に延びる厚さの薄い鋼板(例えば、板ばね)を含み、ボールジョイントなどの滑節装置を介してXビーム101とXガイド102との間に架設されている。各フレクシャ装置107は、鋼板のY軸方向の剛性により、Y軸方向に関してXビーム101とXガイド102とを高剛性で連結する。従って、Xガイド102は、フレクシャ装置107を介して一対のXビーム101のいずれかに牽引されることにより、Y粗動ステージ23Yと一体的にY軸方向に移動する。これに対し、各フレクシャ装置107は、鋼板の柔軟性(あるいは可撓性)、及び滑節装置の作用により、Y軸方向を除く5自由度方向に関してXガイド102をXビーム101に対して拘束しないので、Xビーム101を介して振動がXガイド102に伝達し難くなっている。また、複数のフレクシャ装置107は、Xガイド102の重心位置を含むXY平面に平行な平面内で一対のXビーム101とXガイド102とを連結している。従って、Xガイド102を牽引する際、Xガイド102にθx方向のモーメントが作用しない。 Each flexure device 107 includes a thin steel plate extending in the Y-axis direction (for example, a leaf spring) arranged parallel to the XY plane, and the X beam 101 and the X guide via a sliding device such as a ball joint. It is erected between 102 and 102. Each flexure device 107 connects the X beam 101 and the X guide 102 with high rigidity in the Y-axis direction due to the rigidity of the steel plate in the Y-axis direction. Therefore, the X guide 102 moves in the Y-axis direction integrally with the Y coarse movement stage 23Y by being pulled by any of the pair of X beams 101 via the flexure device 107. On the other hand, each flexure device 107 restrains the X guide 102 with respect to the X beam 101 in the five-degree-of-freedom direction excluding the Y-axis direction due to the flexibility (or flexibility) of the steel plate and the action of the sliding device. Therefore, it is difficult for the vibration to be transmitted to the X guide 102 via the X beam 101. Further, the plurality of flexure devices 107 connect the pair of X beams 101 and the X guide 102 in a plane parallel to the XY plane including the position of the center of gravity of the X guide 102. Therefore, when the X guide 102 is towed, the moment in the θx direction does not act on the X guide 102.

本第3の実施形態に係る基板ステージ装置PSTbでは、第2の実施形態の基板ステージ装置PSTaで得られる効果に加え、フレクシャ装置107を介してXビーム101がXガイド102を牽引する構成としたので、例えばXガイド102を駆動するためのアクチュエータを設ける場合にくらべ低コストである。また、Xガイド102の位置情報を求めるための計測系(例えば、リニアエンコーダなど)も必要ない。また、Xガイド102は、第2の実施形態に比べ、X軸方向寸法を短くできるのでコストが下がる。さらに、一対のベースフレーム14が第2の実施形態に比べX軸方向両内側に配置されるので、装置がコンパクトになる。 In the substrate stage apparatus PSTb according to the third embodiment, in addition to the effects obtained by the substrate stage apparatus PSTa of the second embodiment, the X beam 101 is configured to pull the X guide 102 via the flexure apparatus 107. Therefore, the cost is lower than, for example, when an actuator for driving the X guide 102 is provided. Further, a measurement system (for example, a linear encoder or the like) for obtaining the position information of the X guide 102 is not required. Further, the cost of the X guide 102 can be reduced because the dimensions in the X-axis direction can be shortened as compared with the second embodiment. Further, since the pair of base frames 14 are arranged on both inner sides in the X-axis direction as compared with the second embodiment, the apparatus becomes compact.

また、フレクシャ装置107はY軸方向以外の剛性が極めて低い構造(形状及び材料)を有するため、Y軸方向以外の力の伝達による振動がXガイド102に伝わりにくく、微動ステージ21の制御性が良い。仮に、Y軸方向の振動がXガイド102に侵入した場合であっても、重量キャンセル装置40’の下面に設置した気体静圧軸受であるベースパッド44によって、Xガイド102と、重量キャンセル装置40’とは、水平方向の力のつながりが分断されているため、微動ステージ21に影響を与えることはない。またXガイド102とベッド12とは、Yリニアガイド71AによってY軸方向の力のつながりが抑えられている(Y軸方向の力が逃げる)ので、ベッド12(装置本体)に影響を与えることはない。同様に、一対のフレクシャ装置107を用いて、前述の第1の実施形態に係る基板ステージ装置PSTの一対のXビーム101とXガイド102とを接続しても良いことは勿論である。 Further, since the flexure device 107 has a structure (shape and material) having extremely low rigidity other than the Y-axis direction, vibration due to the transmission of a force other than the Y-axis direction is difficult to be transmitted to the X guide 102, and the controllability of the fine movement stage 21 is improved. good. Even if vibration in the Y-axis direction enters the X guide 102, the X guide 102 and the weight canceling device 40 are provided by the base pad 44, which is a gaseous hydrostatic bearing installed on the lower surface of the weight canceling device 40'. 'Because the horizontal force connection is divided, it does not affect the fine movement stage 21. Further, since the connection of the force in the Y-axis direction is suppressed by the Y linear guide 71A between the X guide 102 and the bed 12 (the force in the Y-axis direction escapes), the bed 12 (device body) may be affected. Absent. Similarly, it goes without saying that the pair of flexure devices 107 may be used to connect the pair of X beams 101 and the X guide 102 of the substrate stage device PST according to the first embodiment described above.

《第4の実施形態》
次に、第4の実施形態について図17に基づいて説明する。第4の実施形態に係る基板ステージ装置PSTcは、Xガイド102の駆動方法が異なる点を除き、上記第2の実施形態の基板ステージ装置PSTa(図9など参照)とほぼ同様の構成を有しているため、第2の実施形態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。
<< Fourth Embodiment >>
Next, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. The substrate stage apparatus PSTc according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as the substrate stage apparatus PSTa (see FIG. 9 and the like) of the second embodiment, except that the driving method of the X guide 102 is different. Therefore, the same or similar reference numerals are used for the same or equivalent components as those in the second embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted.

図17に示されるように、基板ステージ装置PSTcにおいて、一対のXビーム101のそれぞれは、互いに対向する対向面に、X軸方向に離間する2つのプッシャ装置108を有している。すなわち、プッシャ装置108は、合計4つ設けられている。各プッシャ装置108は、Xガイド102の+Y側の側面、あるいは−Y側の側面に対向する鋼球を有している。鋼球は、通常はXガイド102から離間しているが、基板ステージ装置PSTcでは、Y粗動ステージ23YがY軸方向に駆動されると、プッシャ装置108に押圧されることにより、Xガイド102が押圧され、これによりY粗動ステージ23YとXガイド102とが一体的にY軸方向に移動する。なお、各プッシャ装置108は、必ずしもXビーム101に設ける必要はなく、例えばYキャリッジ75のX軸方向内側かつY軸方向内側に設置し、Xガイド102を押すようにしても良い。 As shown in FIG. 17, in the substrate stage device PSTc, each of the pair of X beams 101 has two pusher devices 108 separated from each other in the X-axis direction on facing surfaces facing each other. That is, a total of four pusher devices 108 are provided. Each pusher device 108 has a steel ball facing the + Y side surface or the −Y side side surface of the X guide 102. The steel ball is normally separated from the X guide 102, but in the substrate stage device PSTc, when the Y coarse movement stage 23Y is driven in the Y-axis direction, the steel ball is pressed by the pusher device 108, so that the X guide 102 Is pressed, which causes the Y coarse movement stage 23Y and the X guide 102 to move integrally in the Y-axis direction. The pusher device 108 does not necessarily have to be provided on the X beam 101. For example, the pusher device 108 may be installed inside the Y carriage 75 in the X-axis direction and inside the Y-axis direction to push the X guide 102.

また、基板ステージ装置PSTcでは、Y粗動ステージ23Yは、Xガイド102を所定の位置までYステップ移動させた後、振動伝達防止のためにXガイド102から離間する方向に駆動され、これによりY粗動ステージ23YとXガイド102とが振動的に分離される。Y粗動ステージ23YとXガイド102とを振動的に分離する方法としては、例えばXビーム101を適宜微小駆動させても良いし、プッシャ装置108に鋼球をY軸方向に微少駆動する不図示のエアシリンダ等のアクチュエータを設けも良い。また、プッシャ装置としては、鋼球に替えてZ軸周り、又はX軸周りに約90°回転可能な回転楕円体を設け、その回転楕円体を適宜回転させることにより、Xガイド102とY粗動ステージ23YとのY軸方向の隙間を可変する(回転楕円体の回転量により接触状態と非接触状態とを切り替える)ようにしても良い。 Further, in the substrate stage device PSTc, the Y coarse movement stage 23Y is driven in a direction away from the X guide 102 in order to prevent vibration transmission after the X guide 102 is moved by Y steps to a predetermined position, whereby Y The coarse movement stage 23Y and the X guide 102 are oscillatedly separated. As a method of vibratingly separating the Y coarse motion stage 23Y and the X guide 102, for example, the X beam 101 may be slightly driven as appropriate, or the pusher device 108 may be slightly driven in the Y-axis direction (not shown). An actuator such as an air cylinder may be provided. Further, as the pusher device, a spheroid that can rotate about 90 ° around the Z axis or the X axis is provided instead of the steel ball, and the spheroid is appropriately rotated to allow the X guide 102 and the Y coarse. The gap between the moving stage 23Y and the Y-axis direction may be varied (switching between a contact state and a non-contact state depending on the amount of rotation of the spheroid).

本第4の実施形態では、Xガイド102のクロススキャン方向移動時を除く露光動作時では、Xビーム101と、Xガイド102との機械的な連結がなくなり、Xガイド102への外乱の進入を完全に防ぐことができる。同様に、前述の第1の実施形態に係る基板ステージ装置PSTにおいて、一対のXビーム101とXガイド102とのいずれかにプッシャ装置108を設けても良いことは勿論である。 In the fourth embodiment, the mechanical connection between the X beam 101 and the X guide 102 is lost during the exposure operation except when the X guide 102 is moved in the cross scan direction, and the disturbance enters the X guide 102. It can be completely prevented. Similarly, in the substrate stage device PST according to the first embodiment described above, it goes without saying that the pusher device 108 may be provided on either of the pair of X beams 101 and the X guide 102.

なお、上記第1〜第4の実施形態の露光装置が備える基板ステージ装置の構成は、一例であって、その構成がこれらに限定されるものではない。以下、基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置、及びレベリング装置の変形例について説明する。なお、以下の説明では、説明の簡略化及び図示の便宜上から、レベリング装置と、重量キャンセル装置のみについて説明を行い、上記第2の実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第2の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。 The configuration of the substrate stage apparatus included in the exposure apparatus of the first to fourth embodiments is an example, and the configuration is not limited thereto. Hereinafter, a modification of the weight canceling device and the leveling device of the substrate stage device will be described. In the following description, only the leveling device and the weight canceling device will be described for the sake of simplification of the description and convenience of illustration, and those having the same configuration as the second embodiment will be described in the second embodiment. The same reference numerals as those of the embodiment are assigned, and the description thereof will be omitted.

《第1の変形例》
図18には、第1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40A及びレベリング装置57Aが示されている。第1の変形例では、レベリング装置57Aと、重量キャンセル装置40Aとは、第2の実施形態と同様の構成を有するが、レベリング装置57Aが重量キャンセル装置40Aを下方から支持する配置(すなわち、第2の実施形態においてレベリング装置57と重量キャンセル装置40’との配置が上下方向に関して入れ替わった形態)となっている。具体的には、多面体部材64の上面に筐体41の下面が接続されている。また、図18では省略されているが、重量キャンセル装置40AのZスライダ43の上面は、スペーサ51を介して微動ステージ21に固定されている。
<< First variant >>
FIG. 18 shows a weight canceling device 40A and a leveling device 57A included in the substrate stage device according to the first modification. In the first modification, the leveling device 57A and the weight canceling device 40A have the same configuration as that of the second embodiment, but the leveling device 57A supports the weight canceling device 40A from below (that is, the first modification). In the second embodiment, the arrangement of the leveling device 57 and the weight canceling device 40'is interchanged in the vertical direction). Specifically, the lower surface of the housing 41 is connected to the upper surface of the polyhedral member 64. Although omitted in FIG. 18, the upper surface of the Z slider 43 of the weight canceling device 40A is fixed to the fine movement stage 21 via the spacer 51.

第1の変形例に係る基板ステージ装置では、上記各実施形態に比べ、重量キャンセル装置40Aをレベリング装置57Aの上方に設置することで、多面体部材64と、ベースパッド44との間の部品が減少し重量が減ることで、スキャン時等の水平移動時における多面体部材64以下(多面体部材64からベースパッド44まで)の慣性質量が小さくなり、その重心位置が駆動点(多面体部材64とエアベアリング65が接する点)に近づくため、θx,θy方向の剛性が高くなる(振られにくくなる)ため、制御性が向上する。 In the substrate stage device according to the first modification, by installing the weight canceling device 40A above the leveling device 57A, the number of parts between the polyhedron member 64 and the base pad 44 is reduced as compared with each of the above embodiments. By reducing the weight, the inertial mass of the polyhedron member 64 or less (from the polyhedron member 64 to the base pad 44) during horizontal movement such as during scanning becomes smaller, and the position of the center of gravity thereof becomes the drive point (polyhedron member 64 and air bearing 65). Since it approaches the point where is in contact), the rigidity in the θx and θy directions becomes high (it becomes difficult to swing), so that the controllability is improved.

《第2の変形例》
図19には、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及びレベリング装置57Bが示されている。第2の変形例は、空気ばね42とZスライダ43(平行板ばね装置48も合わせて)との位置を上下方向に関して入れ替えた以外は、第1の変形例(図18参照)と同様の構成である。重量キャンセル装置40Bでは、筐体41Bは下面が開口した有底の筒状部材から成り、その上面が微動ステージ21(図19では不図示)に一体的に固定される。
<< Second variant >>
FIG. 19 shows a weight canceling device 40B and a leveling device 57B included in the substrate stage device according to the second modification. The second modification has the same configuration as the first modification (see FIG. 18) except that the positions of the air spring 42 and the Z slider 43 (including the parallel leaf spring device 48) are exchanged in the vertical direction. Is. In the weight canceling device 40B, the housing 41B is made of a bottomed tubular member having an open lower surface, and the upper surface thereof is integrally fixed to the fine movement stage 21 (not shown in FIG. 19).

第2の変形例に係る基板ステージ装置では、第1の変形例に係る基板ステージ装置で得られる効果に加えて、平行板ばね装置48の位置が下がり、より重量キャンセル装置40Bの重心に近い位置に配置されるため、露光動作の安定性が向上する。 In the substrate stage device according to the second modification, in addition to the effect obtained by the substrate stage apparatus according to the first modification, the position of the parallel leaf spring device 48 is lowered, and the position closer to the center of gravity of the weight canceling device 40B. Since it is arranged in, the stability of the exposure operation is improved.

《第3の変形例》
図20には、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が示されている。重量キャンセル装置40Cは、上面が開口した有底筒状部材のボディ41Cと、ボディ41C内に収容された空気ばね42と、空気ばね42の上面に接続されたレベリングカップ49と、複数のエアベアリング65と、不図示の微動ステージ21に固定された多面体部材64等から構成される。第3の変形例では、Zスライダが排除され、レベリングカップ49の下面を直接空気ばね42でZ軸方向に押すように構成される。ボディ41Cの外壁面にはターゲット46を支持するための複数のアーム部材47が固定されている。
<< Third variant >>
FIG. 20 shows a weight canceling device 40C included in the substrate stage device according to the third modification. The weight canceling device 40C includes a body 41C of a bottomed tubular member having an open upper surface, an air spring 42 housed in the body 41C, a leveling cup 49 connected to the upper surface of the air spring 42, and a plurality of air bearings. It is composed of 65 and a polyhedral member 64 and the like fixed to a fine movement stage 21 (not shown). In the third modification, the Z slider is eliminated, and the lower surface of the leveling cup 49 is directly pushed by the air spring 42 in the Z-axis direction. A plurality of arm members 47 for supporting the target 46 are fixed to the outer wall surface of the body 41C.

レベリングカップ49は、上記第2の実施形態等と同様の役割に加え、上記第2の実施形態等におけるZスライダ43(図13参照)の役割も担う。そのため、レベリングカップ49の外周部の上端面及び下端面には、複数(例えば上端面及び下端面に、周方向均等にそれぞれ4つずつ)の平行板ばね67eが接続されている(ただし、±X側に配置した平行板ばね67eは図面の錯綜を避けるため不図示)。これにより、レベリングカップ49は、ボディ41Cに対し水平方向の相対移動が規制され、かつ上下スライドのみが可能となっている。 The leveling cup 49 also plays the role of the Z slider 43 (see FIG. 13) in the second embodiment and the like, in addition to the same role as the second embodiment and the like. Therefore, a plurality of parallel leaf springs 67e (for example, four evenly in the circumferential direction) are connected to the upper end surface and the lower end surface of the outer peripheral portion of the leveling cup 49 (however, ± The parallel leaf spring 67e arranged on the X side is not shown to avoid complication of the drawings). As a result, the leveling cup 49 is restricted from moving relative to the body 41C in the horizontal direction, and can only slide up and down.

第3の変形例に係る基板ステージ装置では、上記各実施形態に比べ、Zスライダが不要となるため、重量キャンセル装置40Cの構造がよりシンプルになり、軽量かつ安価にて製造することができる。 In the substrate stage device according to the third modification, since the Z slider is not required as compared with each of the above embodiments, the structure of the weight canceling device 40C is simpler, and the weight canceling device 40C can be manufactured at low cost.

また、多面体部材64の下部に設置され、稼動時に揺動される(振られる)部品の中で、比較的大きく、Z軸方向寸法の大きいレベリングカップ49の上下端面付近を平行板ばね67eにより、ボディ41Cに対して水平方向の相対移動ができないように接続するため、多面体部材64下部のθx、θy方向の剛性が高くなり、水平移動時の慣性による多面体部材64下部の部品の振れを抑えることで制御性が向上する。 Further, among the parts that are installed under the polyhedral member 64 and swing (swing) during operation, the parallel leaf spring 67e is used to move the vicinity of the upper and lower end surfaces of the leveling cup 49, which is relatively large and has a large dimension in the Z-axis direction. Since it is connected to the body 41C so that it cannot move relative to the polyhedron member 64 in the horizontal direction, the rigidity of the lower part of the polyhedron member 64 in the θx and θy directions is increased, and the runout of the parts under the polyhedron member 64 due to the inertia during horizontal movement is suppressed. Improves controllability.

また、平行板ばね67eの作用により、レベリングカップ49は、ボディ41Cに対して高い真直度を維持したままZ方向のみに移動するため、レベリングカップ49の底面と、空気ばね42の上面(金属プレート)とは固定しなくても良く、組立て及び分解が容易に行なえ作業性が向上する。 Further, due to the action of the parallel leaf spring 67e, the leveling cup 49 moves only in the Z direction while maintaining high straightness with respect to the body 41C, so that the bottom surface of the leveling cup 49 and the upper surface of the air spring 42 (metal plate). ) Does not have to be fixed, and it can be easily assembled and disassembled to improve workability.

また、空気ばね42によるZ軸方向駆動と多面体部材64によるレベリング駆動(θx、θy)は、独立に制御できる(干渉しない)ので、制御性が良い。 Further, the Z-axis direction drive by the air spring 42 and the leveling drive (θx, θy) by the polyhedral member 64 can be controlled independently (does not interfere with each other), so that the controllability is good.

なお、上記各変形例に係る重量キャンセル装置40A〜40Cは、XY2軸ステージに限らず、X軸(あるいはY軸)のみの1軸ステージ、あるいは、X粗動ステージ上にY粗動ステージが搭載される従来のXY2軸ステージ装置にも適用できる。 The weight canceling devices 40A to 40C according to each of the above modifications are not limited to the XY 2-axis stage, but are mounted on a 1-axis stage having only the X-axis (or Y-axis) or a Y-coarse stage on the X-coarse stage. It can also be applied to the conventional XY 2-axis stage device.

また、上記第2〜第4の実施形態(及び上記各変形例)では、重量キャンセル装置のZスライダ43若しくはレベリングカップ49は、平行板ばね装置48を複数配置することによってZ軸方向のみに移動できるようにしたが、これに限らず、例えばエアベアリング若しくはころがりガイドなどを用いても良い。 Further, in the second to fourth embodiments (and each of the above modifications), the Z slider 43 or the leveling cup 49 of the weight canceling device moves only in the Z-axis direction by arranging a plurality of parallel leaf spring devices 48. However, the present invention is not limited to this, and for example, an air bearing or a rolling guide may be used.

また、上記第2〜第4の実施形態(及び上記各変形例)では、Y粗動ステージ23Yの上にX粗動ステージ23Xを載置する構成としたが、これに限らず、重量キャンセル装置40を小型化し、微動ステージ21と一体化することだけに着目するならば、粗動ステージ23は従来装置と同様に、X粗動ステージ23Xの上にY粗動ステージ23Yを載置しても良い。この場合、本実施形態で用いたXガイド102をY軸方向が長手方向となるように配置した部材(仮にYガイドとする)上を、重量キャンセル装置40がY軸方向にステップ移動し、また、スキャン方向であるX軸方向にはYガイドごと移動することとなる。 Further, in the second to fourth embodiments (and each of the above modifications), the X coarse movement stage 23X is placed on the Y coarse movement stage 23Y, but the present invention is not limited to this, and the weight canceling device is not limited to this. If we focus only on reducing the size of 40 and integrating it with the fine movement stage 21, the coarse movement stage 23 may have the Y coarse movement stage 23Y mounted on the X coarse movement stage 23X as in the conventional device. good. In this case, the weight canceling device 40 steps in the Y-axis direction on a member (temporarily referred to as a Y-guide) in which the X guide 102 used in the present embodiment is arranged so that the Y-axis direction is the longitudinal direction. , The Y guide moves in the X-axis direction, which is the scanning direction.

また、上記第2〜第4の実施形態(及び上記各変形例)では、Xガイド102が一対のベッド12を介して装置本体(ボディ)の一部である基板ステージ架台19の上に設置されているが、これに限らず、図22に示される基板ステージ装置PSTdのように、基板ステージ架台19上に直接複数のYリニアガイド71Aが固定されていても良い。これにより、ベッド12(図8参照)を省略でき、露光装置全体の重量を更に軽量化でき、さらに全高(Z軸方向寸法)を低くすることができる。上記第1の実施形態においても、同様である。 Further, in the second to fourth embodiments (and each of the above modifications), the X guide 102 is installed on the substrate stage pedestal 19 which is a part of the apparatus main body (body) via the pair of beds 12. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of Y linear guides 71A may be directly fixed on the substrate stage pedestal 19 as in the substrate stage apparatus PSTd shown in FIG. As a result, the bed 12 (see FIG. 8) can be omitted, the weight of the entire exposure apparatus can be further reduced, and the overall height (Z-axis direction dimension) can be further reduced. The same applies to the first embodiment.

また、上記第1ないし第4の実施形態のそれぞれ(以下、各実施形態と表記する)では、2つのベッド12によりXガイド102が下方から支持されたが、これに限らず、ベッド12の数は3つ以上でも良い。この場合、隣接するベッド12間に配置される補助ガイドフレーム103を増やしても良い。また、基板PのX軸方向に関する移動量が小さい場合(あるいは基板P自体が小型である場合)には、ベッド12は1つでも良い。また、ベッド12の形状はX軸方向の長さよりY軸方向の長さが長く設定されたが、これに限定されず、X方向の長さの方が長くても良い。さらに、複数のベッドは、X軸、及び/又はY軸方向に離間していても良い。 Further, in each of the first to fourth embodiments (hereinafter, referred to as each embodiment), the X guide 102 is supported from below by the two beds 12, but the number of beds 12 is not limited to this. May be 3 or more. In this case, the number of auxiliary guide frames 103 arranged between the adjacent beds 12 may be increased. Further, when the amount of movement of the substrate P in the X-axis direction is small (or when the substrate P itself is small), one bed 12 may be used. Further, the shape of the bed 12 is set to have a length in the Y-axis direction longer than the length in the X-axis direction, but the length is not limited to this, and the length in the X direction may be longer. Further, the plurality of beds may be separated in the X-axis and / or Y-axis directions.

また、Xガイド102の撓みが無視できる程度に小さい場合には、補助ガイドフレーム103を設置しなくても良い。 Further, when the deflection of the X guide 102 is small enough to be ignored, the auxiliary guide frame 103 may not be installed.

また、上記各実施形態では一対のベッド12上にYリニアガイド71Aが複数固定され、Xガイド102がその複数のYリニアガイド71Aに沿ってY軸方向に移動するように構成されているが、これに限らず、例えばXガイド102の下面に気体静圧軸受、又はころなどの転動体を複数設け、ベッド12上を低摩擦で移動できるようにしても良い。ただし、Y可動子72Aと、Y固定子73との間隔を一定に保つために、Xガイド102の一対のベッド12に対するX軸方向への移動を制限する何らかの装置を設けておくことが好ましい。Xガイド102のX軸方向への移動を制限する装置としては、例えば気体静圧軸受、あるいは機械的な一軸ガイド装置などを用いることができる。これにより、複数のYリニアガイド71Aを互いに平行に配置するための位置調整作業が不要となり、基板ステージ装置の組立てが容易になる。 Further, in each of the above embodiments, a plurality of Y linear guides 71A are fixed on the pair of beds 12, and the X guides 102 are configured to move in the Y-axis direction along the plurality of Y linear guides 71A. Not limited to this, for example, a plurality of rolling elements such as gaseous hydrostatic bearings or rollers may be provided on the lower surface of the X guide 102 so that the rolling elements can move on the bed 12 with low friction. However, in order to keep the distance between the Y mover 72A and the Y stator 73 constant, it is preferable to provide some device for restricting the movement of the X guide 102 with respect to the pair of beds 12 in the X-axis direction. As a device for restricting the movement of the X guide 102 in the X-axis direction, for example, a gaseous hydrostatic bearing, a mechanical uniaxial guide device, or the like can be used. This eliminates the need for position adjustment work for arranging the plurality of Y linear guides 71A in parallel with each other, and facilitates the assembly of the substrate stage device.

また、Xガイド102とYスライダ71BとをX軸方向に微少距離、相対移動可能にする装置(逃げ装置)を、例えばXガイド102とYスライダ71Bとの間に設けても良い。この場合、仮に複数のYリニアガイド71A同士が平行に配置されていない場合であっても、複数のYリニアガイド71A上をXガイド102がスムーズにY軸方向に直進することが可能となる。Xガイド102とYスライダ71BとをX軸方向に相対移動可能にする装置としては、例えばヒンジ装置などを用いることができる。同様な逃げ装置は、その他のリニアガイド装置に設けても良い。また、同様に一対のXビーム101とYキャリッジ75とをX軸方向に微少距離、相対移動可能にする装置を設けても良い。この場合、仮に一対のベースフレーム14が平行に配置されていない場合であっても、一対のXビーム101をスムーズにY軸方向に直進案内することが可能となる。 Further, a device (escape device) that allows the X guide 102 and the Y slider 71B to move relative to each other by a minute distance in the X axis direction may be provided between the X guide 102 and the Y slider 71B, for example. In this case, even if the plurality of Y linear guides 71A are not arranged in parallel, the X guide 102 can smoothly move straight in the Y-axis direction on the plurality of Y linear guides 71A. As a device that allows the X guide 102 and the Y slider 71B to move relative to each other in the X-axis direction, for example, a hinge device or the like can be used. A similar relief device may be provided in other linear guide devices. Similarly, a device that allows the pair of X-beams 101 and the Y-carriage 75 to move relative to each other by a minute distance in the X-axis direction may be provided. In this case, even if the pair of base frames 14 are not arranged in parallel, the pair of X beams 101 can be smoothly guided straight in the Y-axis direction.

また、図21(A)に示されるように、上記第1又は第2の実施形態において、Xガイド102の両端部にXZ断面がそれぞれJ字状及び逆J字状の一対のYキャリッジ83を取り付け、それらのYキャリッジ83のそれぞれに更にY可動子72Aを固定しても良い。この場合、Y固定子73(図1、図8参照)が有する磁石ユニットとY可動子72Aが有するコイルユニットとの間の磁気吸引力が、均等にベースフレーム14に作用し、ベースフレーム14の倒れを防止できる。また、Xガイド102を駆動するための推力も向上する。なお、上記第1、第2の実施形態において、複数のリニアモータは、すべてムービングコイル方式であったが、これに限らずムービングマグネット方式でも良い。また、上記第2の実施形態以外の実施形態において、Yキャリッジ75をY軸方向に駆動する駆動装置としては、リニアモータに限らず、例えばボールねじ式駆動装置、ベルト式駆動装置、あるいはラック・アンド・ピニオン式駆動装置などを用いても良い。 Further, as shown in FIG. 21 (A), in the first or second embodiment, a pair of Y carriages 83 having XZ cross sections of J-shape and inverted J-shape are provided at both ends of the X guide 102, respectively. It may be attached and the Y mover 72A may be further fixed to each of the Y carriages 83. In this case, the magnetic attraction force between the magnet unit of the Y stator 73 (see FIGS. 1 and 8) and the coil unit of the Y mover 72A acts evenly on the base frame 14, and the base frame 14 Can prevent falling. Further, the thrust for driving the X guide 102 is also improved. In the first and second embodiments, the plurality of linear motors are all of the moving coil type, but the moving magnet type may be used as well. Further, in the embodiment other than the second embodiment, the driving device for driving the Y carriage 75 in the Y-axis direction is not limited to the linear motor, for example, a ball screw type driving device, a belt type driving device, or a rack. An and pinion type drive device or the like may be used.

また、上記第1、第2の実施形態ではベースフレーム14に固定されたY固定子73(図1、図8参照)が、Xガイド102を駆動するためのYリニアモータ、及びY粗動ステージ23Yを駆動するためのYリニアモータに共通に用いられたが、それぞれのYリニアモータを別個に構成しても良い。また、Y粗動ステージ23Yを駆動するためのYリニアモータのY固定子を補助ガイドフレーム103に固定し、補助キャリッジ78にY可動子を取り付けても良い。 Further, in the first and second embodiments, the Y stator 73 (see FIGS. 1 and 8) fixed to the base frame 14 drives a Y linear motor and a Y coarse movement stage for driving the X guide 102. Although commonly used for Y linear motors for driving 23Y, each Y linear motor may be configured separately. Further, the Y stator of the Y linear motor for driving the Y coarse movement stage 23Y may be fixed to the auxiliary guide frame 103, and the Y mover may be attached to the auxiliary carriage 78.

また、上記第1、第2の実施形態では一対のXビーム101は、X方向両端部が、例えばプレート76により機械的に連結されたが、これに限らず、例えばXビーム101と同程度の断面積を有する部材により連結しても良い。また、Xガイド102(ガイド本体102a)のZ軸寸法は、一対のXビーム101それぞれのZ軸寸法よりも大きくても良い。この場合、重量キャンセル装置40のZ軸寸法をさらに短くできる。 Further, in the first and second embodiments, the pair of X beams 101 are mechanically connected at both ends in the X direction by, for example, a plate 76, but the present invention is not limited to this, and the pair is similar to, for example, the X beam 101. It may be connected by a member having a cross-sectional area. Further, the Z-axis dimension of the X guide 102 (guide main body 102a) may be larger than the Z-axis dimension of each of the pair of X beams 101. In this case, the Z-axis dimension of the weight canceling device 40 can be further shortened.

また、上記第1、第2の実施形態ではY粗動ステージ23Yの+X側、及び−X側それぞれに、例えば2つ(計4つ)のYキャリッジ75が設けられたが、これに限らず、Yキャリッジ75は、Y粗動ステージ23Yの+X側、及び−X側それぞれに、例えば1つでも良い。この場合、Yキャリッジ75の長さをプレート76と同等にすれば、プレート76が不要となる。なお、この場合のYキャリッジには、Xガイド102のX軸方向の両端面に取り付けられたY可動子72Aが挿入される切り欠きが形成される。 Further, in the first and second embodiments, for example, two (four in total) Y carriages 75 are provided on each of the + X side and the −X side of the Y coarse movement stage 23Y, but the present invention is not limited to this. , Y carriage 75 may be one on each of the + X side and the −X side of the Y coarse movement stage 23Y, for example. In this case, if the length of the Y carriage 75 is made equal to that of the plate 76, the plate 76 becomes unnecessary. The Y carriage in this case is formed with notches into which Y movers 72A attached to both end faces of the X guide 102 in the X-axis direction are inserted.

また、上記各実施形態では、一対のXビーム101が機械的に連結されていたが、これに限らず、機械的に分離していても良い。この場合であっても、一対のXビーム101それぞれを同期制御すれば良い。 Further, in each of the above embodiments, the pair of X beams 101 are mechanically connected, but the present invention is not limited to this, and the pair of X beams 101 may be mechanically separated. Even in this case, each of the pair of X beams 101 may be synchronously controlled.

また、上記第4の実施形態において、Xガイド102は、プッシャ装置108を介してXビーム101に接触状態で押圧されたが、これに限らず、Xガイド102が非接触状態でXビーム101に押圧されるように構成しても良い。例えば、図21(B)に示されるように、Xビーム101(又はXガイド102)にスラスト型エアベアリング109(エアパッド)を取り付け、その軸受面から噴出される気体の静圧により、非接触でXガイド102が押圧されるようにすると良い。あるいは、図21(C)に示されるように、Xビーム101、及びXガイド102のそれぞれに、互いに対向する部分の磁極が同じとなるように永久磁石100a、100b(一組の永久磁石100)を取り付け、その対向する永久磁石100a、100b間に発生する斥力(反発力)により、非接触でXガイド102を押圧しても良い。このように一組の永久磁石100を用いる場合、加圧気体、電気などを供給する必要がないので、装置の構成が簡単になる。上記スラスト型エアベアリング109、一組の永久磁石100は、+Y側のXビーム101とXガイド102との間、及び−Y側のXビーム101とXガイド102との間それぞれに、X軸方向に離間して複数(例えば2つ)設けると良い。 Further, in the fourth embodiment, the X guide 102 is pressed against the X beam 101 via the pusher device 108 in a contact state, but the present invention is not limited to this, and the X guide 102 is pressed against the X beam 101 in a non-contact state. It may be configured to be pressed. For example, as shown in FIG. 21 (B), a thrust type air bearing 109 (air pad) is attached to the X beam 101 (or X guide 102), and the static pressure of the gas ejected from the bearing surface causes non-contact. It is preferable that the X guide 102 is pressed. Alternatively, as shown in FIG. 21 (C), the permanent magnets 100a and 100b (a set of permanent magnets 100) are provided so that the magnetic poles of the portions facing each other are the same for the X beam 101 and the X guide 102, respectively. The X guide 102 may be pressed in a non-contact manner by the repulsive force (repulsive force) generated between the permanent magnets 100a and 100b facing each other. When a set of permanent magnets 100 is used in this way, it is not necessary to supply pressurized gas, electricity, or the like, which simplifies the configuration of the device. The thrust type air bearing 109 and a set of permanent magnets 100 are arranged in the X-axis direction between the X beam 101 and the X guide 102 on the + Y side and between the X beam 101 and the X guide 102 on the −Y side, respectively. It is preferable to provide a plurality (for example, two) apart from each other.

《第5の実施形態》
次に、第5の実施形態を、図23〜図28に基づいて説明する。
<< Fifth Embodiment >>
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 23 to 28.

本第5の実施形態に係る露光装置は、基板ステージ装置PSTに代えて、基板ステージ装置PSTeが設けられている点を除き、前述した第1の実施形態の露光装置10と同様に構成されている。 The exposure apparatus according to the fifth embodiment is configured in the same manner as the exposure apparatus 10 of the first embodiment described above, except that the substrate stage apparatus PSTe is provided instead of the substrate stage apparatus PST. There is.

以下では、基板ステージ装置PSTeを中心として説明する。ここで、前述した第1の実施形態に係る露光装置10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ともに、その説明を簡略若しくは省略する。 Hereinafter, the substrate stage device PSTe will be mainly described. Here, the same or similar reference numerals are used for the same or equivalent components as the exposure apparatus 10 according to the first embodiment described above, and the description thereof will be simplified or omitted.

本第5の実施形態に係る露光装置では、前述の粗微動構成の基板ステージに代えて、図23及び図24に示されるように、X軸方向に移動するY軸方向を長手とする梁(ビーム)状のXステージSTXと、該XステージSTX上で基板(プレート)Pを保持してY軸方向に移動するYステージSTYと、を備えた所謂ガントリー型の2軸ステージ(基板ステージ)STを備えた基板ステージ装置PSTeが用いられる。基板ステージ装置PSTeは、不図示ではあるが、前述した基板ステージ装置PSTと同様に、投影光学系PL(図23及び図24では不図示、図1参照)の下方(−Z側)に配置されている。 In the exposure apparatus according to the fifth embodiment, instead of the substrate stage having the coarse and fine movement configuration described above, as shown in FIGS. 23 and 24, a beam having a length in the Y-axis direction that moves in the X-axis direction ( A so-called gantry type 2-axis stage (board stage) ST equipped with a beam) -shaped X-stage STX and a Y-stage STY that holds a substrate (plate) P on the X-stage STX and moves in the Y-axis direction. The substrate stage apparatus PSTe provided with the above is used. Although not shown, the substrate stage device PST is arranged below (-Z side) the projection optical system PL (not shown in FIGS. 23 and 24, see FIG. 1) in the same manner as the above-mentioned substrate stage device PST. ing.

基板ステージ装置PSTeは、基板ステージSTと、該基板ステージSTを駆動する基板ステージ駆動系PSD(図23及び図24では不図示、図25参照)とを備えている。基板ステージ駆動系PSDは、図24及び図25に示されるように、XステージSTXをX軸方向に駆動する一対のX軸駆動ユニットXD1,XD2と、XステージSTX上でYステージSTYをY軸方向に駆動するY軸駆動ユニットYDと、を備えている。基板ステージ駆動系PSDによって、基板Pを保持するYステージSTYは、X軸方向及びY軸方向に所定ストロークで駆動される。 The substrate stage device PSTe includes a substrate stage ST and a substrate stage drive system PSD (not shown in FIGS. 23 and 24, see FIG. 25) that drives the substrate stage ST. As shown in FIGS. 24 and 25, the substrate stage drive system PSD has a pair of X-axis drive units XD1 and XD2 for driving the X-stage STX in the X-axis direction, and the Y-stage STY on the X-stage STX on the Y-axis. It includes a Y-axis drive unit YD that drives in the direction. The Y stage STY holding the substrate P is driven by the substrate stage drive system PSD in the X-axis direction and the Y-axis direction with predetermined strokes.

詳述すると、基板ステージ装置PSTeは、図23及び図24に示されるように、露光装置が設置されたクリーンルームの床面F上にXY2次元方向に並んで設置された合計6つの脚部61a〜61f、各3つの脚部61a〜61c及び61d〜61fにそれぞれ支持された2つのベースブロック62a,62b、2つのベースブロック62a,62bのそれぞれに設けられた一対(2つ)のX軸駆動ユニットXD1,XD2、2つのX軸駆動ユニットXD1,XD2によりX軸方向に駆動されるXステージSTX、XステージSTX上に設けられたY軸駆動ユニットYD、及びY軸駆動ユニットYDによりY軸方向に駆動されるYステージSTY等を備えている。 More specifically, as shown in FIGS. 23 and 24, the substrate stage device PSTe has a total of six legs 61a to which are installed side by side in the XY two-dimensional direction on the floor surface F of the clean room where the exposure device is installed. A pair (two) X-axis drive units provided on each of the two base blocks 62a and 62b supported by the 61f and the three legs 61a to 61c and 61d to 61f, respectively. XD1, XD2, X-axis drive unit XD1, XD2 driven in the X-axis direction, Y-axis drive unit YD provided on the X-stage STX, and Y-axis drive unit YD in the Y-axis direction. It is equipped with a driven Y stage STY and the like.

脚部61a〜61cは、図23に示されるように、X軸方向に所定間隔を隔てて配列されている。同様に、脚部61d〜61fは、それぞれ脚部61a〜61cの+Y側(図23における紙面奥側)に、X軸方向に所定間隔を隔てて配列されている。脚部61a〜61fのそれぞれの裾部には、各4つの調整具61a〜61fが設けられている。図23及び図24から分かるように、例えば脚部61bには、その±Y側面の裾部に各2つの調整具61bが設けられている。 As shown in FIG. 23, the legs 61a to 61c are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction. Similarly, the legs 61d to 61f are arranged on the + Y side (the back side of the paper surface in FIG. 23) of the legs 61a to 61c, respectively, at predetermined intervals in the X-axis direction. Four adjusters 61a 0 to 61f 0 are provided on the hem of each of the legs 61a to 61f. As can be seen from FIGS. 23 and 24, for example, the leg portion 61b is provided with two adjusters 61b 0 at the hem portion on the ± Y side surface thereof.

脚部61a〜61c及び61d〜61fは、それぞれ、長手方向をX軸方向として、Y軸方向に所定距離隔てて互いに平行に配置されたベースブロック62a,62bを支持している。ベースブロック62a,62bは、例えば水準器を用いて各脚部61a〜61fに設けられた調整具61a〜61fが適宜調整されることにより、地軸(重力方向)に直交する平面に平行(水平面に対して平行)に、且つ床面Fから同一高さに支持されている。 The legs 61a to 61c and 61d to 61f support the base blocks 62a and 62b arranged in parallel with each other at a predetermined distance in the Y-axis direction with the longitudinal direction as the X-axis direction, respectively. The base blocks 62a and 62b are parallel to a plane orthogonal to the earth's axis (direction of gravity) by appropriately adjusting the adjusters 61a 0 to 61f 0 provided on the legs 61a to 61f using a spirit level, for example. It is supported parallel to the horizontal plane) and at the same height from the floor surface F.

ベースブロック62a,62bには、図24に示されるように、それぞれ、X軸駆動ユニットXD1,XD2が設けられている。X軸駆動ユニットXD1,XD2は、それぞれXステージSTXの−Y側端部及び+Y側端部を下方から支持して、XステージSTXをX軸方向に駆動する。 As shown in FIG. 24, the base blocks 62a and 62b are provided with X-axis drive units XD1 and XD2, respectively. The X-axis drive units XD1 and XD2 support the −Y side end and the + Y side end of the X stage STX from below, respectively, and drive the X stage STX in the X-axis direction.

一方(−Y側)のX軸駆動ユニットXD1は、図23及び図24に示されるように、複数の固定部材63と1つの可動部材84と、X軸方向に駆動力を発生する一対のリニアモータXDM1,XDM2と、XステージSTXのX軸方向以外への移動を制限する一対のガイド装置XG1,XG2と、固定部材63(ベースブロック62a)に対する可動部材(XステージSTX)のX軸方向に関する位置を計測するリニアエンコーダEX1(図25参照)と、を含む。 On the other hand (-Y side), the X-axis drive unit XD1 has a plurality of fixing members 63, one movable member 84, and a pair of linears that generate a driving force in the X-axis direction, as shown in FIGS. 23 and 24. Regarding the X-axis directions of the motors XDM1 and XDM2, the pair of guide devices XG1 and XG2 that restrict the movement of the X-stage STX in directions other than the X-axis direction, and the movable member (X-stage STX) with respect to the fixing member 63 (base block 62a). Includes a linear encoder EX1 (see FIG. 25) that measures position.

ベースブロック62aの±Y側の端部には、図23及び図24に示されるように、複数(本実施形態では各10個)の固定部材63が、X軸方向に並んでそれぞれ固定されている。なお、理解を容易にするため、図23では、−Y側の複数の固定部材63(後述する固定子XD12を含む)のうちの一部が不図示とされ、あるいは破断して示されている。各固定部材63は、−Z端部が固定具(ボルト)63を用いてベースブロック62aの側面に固定されている。ここで、各固定部材63の内側面は、図26に示されるように、XZ平面に対して内向きに角π/2−θ傾斜している(XY平面に対して角θを成している)。この結果、ベースブロック62aと固定部材63とを組み合わせた部材のYZ断面の形状は、+Z側が開口した略U字状(ただし、一対の対向面間の間隔は、+Z側(開口側)が−Z側よりも狭い)となっている。 As shown in FIGS. 23 and 24, a plurality of fixing members 63 (10 each in the present embodiment) are fixed to the ends of the base block 62a on the ± Y side side by side in the X-axis direction. There is. For ease of understanding, in FIG. 23, a part of the plurality of fixing members 63 (including the stator XD12 described later) on the −Y side is not shown or is shown broken. .. Each fixing member 63, -Z end is fixed to the side face of the base block 62a using fasteners (bolts) 63 0. Here, as shown in FIG. 26, the inner surface surface of each fixing member 63 is inclined inward with respect to the XZ plane by an angle π / 2-θ (forming an angle θ with respect to the XY plane). There is). As a result, the shape of the YZ cross section of the member in which the base block 62a and the fixing member 63 are combined is substantially U-shaped with the + Z side open (however, the distance between the pair of facing surfaces is-on the + Z side (opening side). It is narrower than the Z side).

可動部材84は、図24に示されるように、等脚台形状のYZ断面を有する角柱部材から成り、その上面及び下面を水平に(XY平面に平行に)且つその長手方向を可動方向(X軸方向)として配置されている。可動部材84は、その上面に固定された矩形状のYZ断面を有するライザー(嵩上げ)ブロック85を介して、XステージSTXの−Y端部近傍の下面(−Z面)に固定具(ボルト)66により固定された固定板66に取り付けられている。 As shown in FIG. 24, the movable member 84 is made of a prism member having an isosceles trapezoidal YZ cross section, and its upper surface and lower surface are horizontal (parallel to the XY plane) and its longitudinal direction is the movable direction (X). (Axial direction). The movable member 84 has a fixture (bolt) on the lower surface (-Z surface) near the -Y end of the X stage STX via a riser (raising) block 85 having a rectangular YZ cross section fixed to the upper surface thereof. It is attached to a fixed plate 66 fixed by 66 0.

可動部材84は、ベースブロック62aと固定部材63とにより形成される空間内に配置されている。ここで、可動部材84の±Y側面は、XZ平面に対して角π/2−θ傾斜している(XY平面に対して角θを成している)。すなわち、可動部材84の+Y側の面は、+Y側の固定部材63の−Y側の面に対して平行で所定の隙間を隔てて対向し、可動部材84の−Y側の面は、−Y側の固定部材63の+Y側の面に対して平行で所定の隙間を隔てて対向している。可動部材84は、軽量化のために中空構造となっている。なお、可動部材84の±X端面は、必ずしも平行である必要はない。また、YZ断面は、必ずしも台形状である必要はない。また、後述する可動子XD11,XD21が固定される面がXZ面(Z軸)に対して角π/2−θ傾斜する形状であれば、可動部材84の角部を面取りする等しても良い。 The movable member 84 is arranged in the space formed by the base block 62a and the fixing member 63. Here, the ± Y side surface of the movable member 84 is inclined at an angle π / 2-θ with respect to the XZ plane (the angle θ is formed with respect to the XY plane). That is, the + Y-side surface of the movable member 84 faces the −Y-side surface of the + Y-side fixing member 63 with a predetermined gap, and the −Y-side surface of the movable member 84 is −. It is parallel to the + Y side surface of the Y side fixing member 63 and faces with a predetermined gap. The movable member 84 has a hollow structure for weight reduction. The ± X end faces of the movable member 84 do not necessarily have to be parallel. Further, the YZ cross section does not necessarily have to be trapezoidal. Further, if the surface on which the movers XD11 and XD21, which will be described later, are fixed is inclined at an angle of π / 2-θ with respect to the XZ surface (Z axis), the corner portion of the movable member 84 may be chamfered. good.

図24に示されるように、リニアモータXDM1は、可動子XD11と固定子XD12とから構成され、リニアモータXDM2は、可動子XD21と固定子XD22とから構成されている。 As shown in FIG. 24, the linear motor XDM1 is composed of a mover XD11 and a stator XD12, and the linear motor XDM2 is composed of a mover XD21 and a stator XD22.

上記一対の固定子XD12,XD22は、図24に示されるように、それぞれ±Y側の固定部材63の内側面に固定され、図23に示されるように、X軸方向に延設されている(図23では、固定子XD12は不図示)。なお、図23に示されるように、最も+X側、及び最も−X側の固定部材63には、固定子XD12,XD22(固定子XD12は図23では不図示)が固定されていない。上記一対の可動子XD11,XD21は、それぞれ可動部材84の±Y側の両側面に固定され、両側面がそれぞれ対向する固定部材63に固定された固定子XD12,XD22とZ軸(XZ平面)に対して角θを成す方向に僅かな間隙を挟んで対向する。 As shown in FIG. 24, the pair of stators XD12 and XD22 are fixed to the inner side surface of the fixing member 63 on the ± Y side, respectively, and extend in the X-axis direction as shown in FIG. 23. (In FIG. 23, the stator XD12 is not shown). As shown in FIG. 23, the stators XD12 and XD22 (the stator XD12 is not shown in FIG. 23) are not fixed to the fixing members 63 on the most + X side and the most −X side. The pair of stators XD11 and XD21 are fixed to both side surfaces of the movable member 84 on the ± Y side, respectively, and the stators XD12, XD22 and the Z axis (XZ plane) fixed to the fixing members 63 having both side surfaces facing each other. With respect to the angle θ, they face each other with a slight gap in between.

また、不図示であるが、可動子XD11,XD21のそれぞれの内部には、複数のコイルユニット(それぞれがコア(鉄心)に巻線が巻かれた複数のコイルを含む)がX軸方向に配列されている。固定子XD12,XD22のそれぞれの内部には、複数の磁石ユニット(それぞれが複数の永久磁石を含む)がX軸方向に配列されている。本第5の実施形態では、可動子XD11と固定子XD12とによってムービングコイル方式のリニアモータXDM1が構成され、可動子XD21と固定子XD22とによってムービングコイル方式のXDM2が構成されている。 Although not shown, a plurality of coil units (each including a plurality of coils in which windings are wound around a core (iron core)) are arranged in the X-axis direction inside each of the movers XD11 and XD21. Has been done. Inside each of the stators XD12 and XD22, a plurality of magnet units (each including a plurality of permanent magnets) are arranged in the X-axis direction. In the fifth embodiment, the mover XD11 and the stator XD12 constitute a moving coil type linear motor XDM1, and the mover XD21 and the stator XD22 constitute a moving coil type XDM2.

ガイド装置XG1は、図23及び図24に示されるように、X軸リニアガイド(レール)XGR1と、2つのスライダXGS1とを含む。同様に、ガイド装置XG2は、X軸リニアガイド(レール)XGR2と、2つのスライダXGS2とを含む。 As shown in FIGS. 23 and 24, the guide device XG1 includes an X-axis linear guide (rail) XGR1 and two sliders XGS1. Similarly, the guide device XG2 includes an X-axis linear guide (rail) XGR2 and two sliders XGS2.

詳述すると、ベースブロック62aの上面にはX軸方向に延びる所定深さの凹溝が設けられ、該溝部の内部底面のY軸方向の中心から±Y側にほぼ同じ距離離れた位置にX軸方向に伸びるX軸リニアガイドXGR1,XGR2が互いに平行に固定されている。各2つのスライダXGS1,XGS2は、それぞれ、可動部材84の下面のX軸リニアガイドXGR1,XGR2に対向する位置に固定されている。ここで、スライダXGS1,XGS2は逆U字状の断面を有し、−Y側の2つのスライダXGS1がX軸リニアガイドXGR1に係合し、+Y側の2つのスライダXGS2がX軸リニアガイドXGR2に係合している。X軸リニアガイドXGR1,XGR2のそれぞれの±X端近傍には、図23に示されるように、XステージSTXのオーバーランを防止する停止装置88,89が設けられている。 More specifically, the upper surface of the base block 62a is provided with a concave groove having a predetermined depth extending in the X-axis direction, and the X is located at a position approximately the same distance away from the center of the inner bottom surface of the groove in the Y-axis direction on the ± Y side. The X-axis linear guides XGR1 and XGR2 extending in the axial direction are fixed in parallel with each other. The two sliders XGS1 and XGS2 are fixed at positions facing the X-axis linear guides XGR1 and XGR2 on the lower surface of the movable member 84, respectively. Here, the sliders XGS1 and XGS2 have an inverted U-shaped cross section, the two sliders XGS1 on the −Y side engage the X-axis linear guide XGR1, and the two sliders XGS2 on the + Y side are the X-axis linear guide XGR2. Is engaged in. As shown in FIG. 23, stop devices 88 and 89 for preventing overrun of the X stage STX are provided near the ± X ends of the X-axis linear guides XGR1 and XGR2, respectively.

リニアエンコーダEX1は、図24に示されるように、ヘッドEXh1とスケールEXs1とを含む。スケールEXs1は、X軸方向を周期方向とする反射型の回折格子がその表面に形成され、ベースブロック62aの凹溝の内部底面のY軸方向の中央にX軸リニアガイドXGR1,XGR2と平行に延設されている。ヘッドEXh1は、可動部材84の下面(あるいは+X側(又は−X側)の側面)に設けられている。ヘッドEXh1は、可動部材84(XステージSTX)のX軸方向の移動ストローク内でスケールEXs1と対向し、スケールEXs1に計測光を照射し、スケールEXs1からの反射回折光を受光することにより、ベースブロック62aに対する可動部材84(XステージSTXの−Y端部)のX軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置50に転送される(図25参照)。 The linear encoder EX1 includes a head EXh1 and a scale EXs1 as shown in FIG. In the scale EXs1, a reflection type diffraction grating having a periodic direction in the X-axis direction is formed on the surface thereof, and is parallel to the X-axis linear guides XGR1 and XGR2 in the center of the inner bottom surface of the concave groove of the base block 62a in the Y-axis direction. It has been extended. The head EXh1 is provided on the lower surface (or the side surface on the + X side (or −X side)) of the movable member 84. The head EXh1 faces the scale EXs1 within the moving stroke of the movable member 84 (X stage STX) in the X-axis direction, irradiates the scale EXs1 with the measurement light, and receives the reflected diffracted light from the scale EXs1 to receive the base. Position information regarding the X-axis direction of the movable member 84 (-Y end of the X stage STX) with respect to the block 62a is measured. The measurement result is transferred to the main control device 50 (see FIG. 25).

他方(+Y側)のX軸駆動ユニットXD2は、上述したX軸駆動ユニットXD1とほぼ同様に構成されている。ただし、X軸駆動ユニットXD2に含まれる可動部材84は、XステージSTXの+Y端部近傍の下面(−Z面)に固定具66を用いて固定された固定板66に、前述のライザー(嵩上げ)ブロック85に替えて設けられた平行板ばね86を介して取り付けられている。平行板ばね86は、XZ平面に平行なX軸方向を長手方向とするY軸方向に所定距離離間した一対の板ばねによって構成されている。平行板ばね86により、固定板66と可動部材84とは、Y軸方向に関して微少ストロークでの相対移動が許容されている。このため、仮にベースブロック62aとベースブロック62bとの平行度が低下しても、平行板ばね86の作用により、後述するガイド装置XG3(スライダXGS3とX軸リニアガイド(レール)XGR3とから構成される)への負荷が低減される。 On the other hand (+ Y side), the X-axis drive unit XD2 has almost the same configuration as the X-axis drive unit XD1 described above. However, the movable member 84 included in the X-axis drive unit XD2 is the X stage STX the + Y end vicinity of the lower surface fixed plate 66 fixed with the fixture 66 0 (-Z plane) above the riser ( It is attached via a parallel leaf spring 86 provided in place of the block 85. The parallel leaf spring 86 is composed of a pair of leaf springs separated by a predetermined distance in the Y-axis direction whose longitudinal direction is the X-axis direction parallel to the XZ plane. The parallel leaf spring 86 allows the fixed plate 66 and the movable member 84 to move relative to each other in a minute stroke in the Y-axis direction. Therefore, even if the parallelism between the base block 62a and the base block 62b is lowered, the guide device XG3 (slider XGS3 and the X-axis linear guide (rail) XGR3) described later is composed of the guide device XG3 (slider XGS3) due to the action of the parallel leaf spring 86. The load on the) is reduced.

また、固定部材63の上面には、上述の如く、固定板66と可動部材84とが、Y軸方向に関して微少ストロークで相対移動する際に生じる平行板ばね86の変形を許容し、かつ上面の開口を塞ぐカバー87が取り付けられている。同様に、前述のX軸駆動ユニットXD1側の固定部材63の上面には、平行板ばね86の変形に伴うライザーブロック85のY軸方向の移動を許容しかつ上面の開口を塞ぐカバー87が取り付けられている。これらのカバー87により、X軸駆動ユニットXD2、XD1のそれぞれが有する一対の可動子XD11,XD21内のコイルユニットから発生した熱のX軸駆動ユニットXD2、XD1外部への拡散を防ぐことができる。 Further, as described above, on the upper surface of the fixing member 63, the deformation of the parallel leaf spring 86 that occurs when the fixing plate 66 and the movable member 84 move relative to each other in the Y-axis direction with a minute stroke is allowed, and the upper surface of the fixing member 63 has an upper surface. A cover 87 that closes the opening is attached. Similarly, a cover 87 that allows the riser block 85 to move in the Y-axis direction due to the deformation of the parallel leaf spring 86 and closes the opening on the upper surface is attached to the upper surface of the fixing member 63 on the X-axis drive unit XD1 side. Has been done. With these covers 87, it is possible to prevent the heat generated from the coil units in the pair of movers XD11 and XD21 of each of the X-axis drive units XD2 and XD1 from diffusing to the outside of the X-axis drive units XD2 and XD1.

X軸駆動ユニットXD2には、図24に示されるように、ガイド装置XG1,XG2と同様に1つのX軸リニアガイドXGR3とこれに係合する2つのスライダXGS3とから構成される1つのガイド装置XG3のみが設けられている。X軸駆動ユニットXD2には、前述のリニアエンコーダEX1と同様に、ヘッドEXh2とスケールEXs2とから構成されるリニアエンコーダEX2が設けられている。リニアエンコーダEX2は、ベースブロック62bに対する可動部材84のX軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置50に転送される(図25参照)。 As shown in FIG. 24, the X-axis drive unit XD2 has one guide device including one X-axis linear guide XGR3 and two sliders XGS3 engaged with the guide devices XG1 and XG2. Only XG3 is provided. The X-axis drive unit XD2 is provided with a linear encoder EX2 composed of a head EXh2 and a scale EXs2, similarly to the linear encoder EX1 described above. The linear encoder EX2 measures the position information of the movable member 84 with respect to the base block 62b in the X-axis direction. The measurement result is transferred to the main control device 50 (see FIG. 25).

さらに、X軸駆動ユニットXD1,XD2のそれぞれは、図23に示されるように、−X側の端部、及び+X側の端部に、それぞれファン70A及びファン70Bを有している。ファン70Aは、X軸駆動ユニットの内部空間(ベースブロック(62a又は62b)と一対の固定部材63との間の空間)に外気(空気)を取り込む給気用のファンであり、ファン70Bは、X軸駆動ユニットの内部空間を通った空気を外部に排気する排気用のファンである。これらのファン70A、70Bによって、X軸駆動ユニットXD1,XD2のそれぞれの内部空間に設けられた一対の可動子XD11,XD21内のコイルユニットを効率良く冷却することができる。 Further, as shown in FIG. 23, each of the X-axis drive units XD1 and XD2 has a fan 70A and a fan 70B at an end portion on the −X side and an end portion on the + X side, respectively. The fan 70A is an air supply fan that takes in outside air (air) into the internal space of the X-axis drive unit (the space between the base block (62a or 62b) and the pair of fixing members 63). This is an exhaust fan that exhausts the air that has passed through the internal space of the X-axis drive unit to the outside. These fans 70A and 70B can efficiently cool the coil units in the pair of movers XD11 and XD21 provided in the internal spaces of the X-axis drive units XD1 and XD2, respectively.

ここで、X軸駆動ユニットXD1,XD2には、XステージSTX及びその上に支持されるYステージSTY等の荷重(及びそれらの移動に伴う慣性力)が加わる。また、X軸駆動ユニットXD1,XD2に含まれるリニアモータXDM1,XDM2では、それぞれの可動子と固定子との間に、駆動力の数倍もの磁気吸引力が発生する。ここで、固定子に対して可動子に働く磁気吸引力は、可動部材84にとって浮力(反重力方向の力)として作用する。X軸駆動ユニットXD1,XD2は、その磁気吸引力(浮力)を利用して上記荷重をほぼ相殺して、ガイド装置XG1〜XG3に大きな荷重(及び慣性力)が加わることなく、XステージSTXを支持し、駆動する。なお、X軸駆動ユニットXD1(XD2)における、XステージSTX等の荷重と、リニアモータXDM1,XDM2からの磁気吸引力(浮力)との相殺(釣り合い)については、後に詳述する。 Here, loads (and inertial forces associated with their movement) such as the X stage STX and the Y stage STY supported on the X stage STX are applied to the X-axis drive units XD1 and XD2. Further, in the linear motors XDM1 and XDM2 included in the X-axis drive units XD1 and XD2, a magnetic attraction force several times as much as the driving force is generated between each mover and the stator. Here, the magnetic attraction force acting on the mover with respect to the stator acts as a buoyancy (force in the antigravity direction) for the movable member 84. The X-axis drive units XD1 and XD2 use the magnetic attraction force (buoyancy) to substantially cancel the above load, and the X stage STX can be operated without applying a large load (and inertial force) to the guide devices XG1 to XG3. Support and drive. The offset (balance) between the load of the X stage STX and the like in the X-axis drive unit XD1 (XD2) and the magnetic attraction force (buoyancy) from the linear motors XDM1 and XDM2 will be described in detail later.

XステージSTX上には、図23に示されるように、Y軸駆動ユニットYDの一部を構成するガイド装置YGを介して、YステージSTYが支持されている。YステージSTY上に、基板Pが保持されている。 As shown in FIG. 23, the Y stage STY is supported on the X stage STX via a guide device YG that constitutes a part of the Y axis drive unit YD. The substrate P is held on the Y stage STY.

Y軸駆動ユニットYDは、図23に示されるように、Y軸方向に駆動力を発生するリニアモータYDMと、YステージSTYのY軸方向以外への移動を制限するガイド装置YGと、XステージSTXに対するYステージSTYのY軸方向に関する位置を計測するリニアエンコーダEY(図25参照)と、を含む。 As shown in FIG. 23, the Y-axis drive unit YD includes a linear motor YDM that generates a driving force in the Y-axis direction, a guide device YG that restricts the movement of the Y stage STY in a direction other than the Y-axis direction, and an X stage. Includes a linear encoder EY (see FIG. 25) that measures the position of the Y stage STY with respect to the STX in the Y-axis direction.

リニアモータYDMは、図23に示されるように、可動子YD1と固定子YD2とを含む。固定子YD2は、XステージSTX上面のX軸方向の中央に、Y軸方向に延設されている。可動子YD1は、固定子YD2とZ軸方向に対向して、YステージSTYの底面のX軸方向の中央に固定されている。 The linear motor YDM includes a mover YD1 and a stator YD2, as shown in FIG. The stator YD2 extends in the Y-axis direction at the center of the upper surface of the X-stage STX in the X-axis direction. The mover YD1 faces the stator YD2 in the Z-axis direction and is fixed to the center of the bottom surface of the Y stage STY in the X-axis direction.

ガイド装置YGは、一対のY軸リニアガイド(レール)YGRと4つのスライダYGS(図23では、一部不図示)とを含む。一対のY軸リニアガイドYGRのそれぞれは、XステージSTX上面の−X側及び+X側の端部近傍に、互いに平行に、Y軸方向に延設されている。4つのスライダYGSは、それぞれ、YステージSTYの下面の4隅近傍に固定されている。ここで、4つのスライダYGSは逆U字状のXZ断面を有し、4つのうちの−X側に位置する2つのスライダYGSがXステージSTX上の−X側のY軸リニアガイドYGRに係合し、+X側に位置する2つのスライダYGSが+X側のY軸リニアガイドYGRに係合する(図24参照)。 The guide device YG includes a pair of Y-axis linear guide (rail) YGR and four sliders YGS (partially not shown in FIG. 23). Each of the pair of Y-axis linear guides YGR extends in the Y-axis direction in parallel with each other near the ends on the −X side and the + X side of the upper surface of the X stage STX. Each of the four sliders YGS is fixed near the four corners of the lower surface of the Y stage STY. Here, the four sliders YGS have an inverted U-shaped XZ cross section, and two sliders YGS located on the −X side of the four are engaged with the Y-axis linear guide YGR on the −X side on the X stage STX. Together, the two sliders YGS located on the + X side engage the Y-axis linear guide YGR on the + X side (see FIG. 24).

リニアエンコーダEY(図25参照)は、ヘッドとスケールとから構成される。スケール(不図示)は、Y軸方向を周期方向とする反射型の回折格子がその表面に形成され、XステージSTX上にY軸リニアガイドYGRと平行に延設されている。ヘッド(不図示)は、YステージSTYの下面(あるいは+Y側(又は−Y側)の側面)に設けられている。ヘッドは、YステージSTYのY軸方向の移動ストローク内でスケールと対向し、スケールに計測光を照射し、スケールからの反射回折光を受光することにより、XステージSTXに対するYステージSTYのY軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置50に転送される(図25参照)。 The linear encoder EY (see FIG. 25) is composed of a head and a scale. The scale (not shown) has a reflection type diffraction grating having a periodic direction in the Y-axis direction formed on its surface, and extends in parallel with the Y-axis linear guide YGR on the X stage STX. The head (not shown) is provided on the lower surface (or the side surface on the + Y side (or −Y side)) of the Y stage STY. The head faces the scale within the movement stroke of the Y stage STY in the Y axis direction, irradiates the scale with measurement light, and receives the reflected diffracted light from the scale to receive the reflected diffracted light from the scale. Measure position information about the direction. The measurement result is transferred to the main control device 50 (see FIG. 25).

基板ステージST(YステージSTY)のXY平面内での位置情報(ヨーイング(θz方向の回転θz)を含む)は、上述のX軸駆動ユニットXD1,XD2のそれぞれに含まれるリニアエンコーダEX1,EX2と、Y軸駆動ユニットYDに含まれるリニアエンコーダEYとから構成されるエンコーダシステム20(図25参照)により、常時、計測される。 The position information (including yawing (rotation θz in the θz direction)) of the board stage ST (Y stage STY) in the XY plane is the linear encoders EX1 and EX2 included in each of the above-mentioned X-axis drive units XD1 and XD2. , The encoder system 20 (see FIG. 25) including the linear encoder EY included in the Y-axis drive unit YD constantly measures.

また、エンコーダシステム20と独立に、前述の基板干渉計システム92によって、YステージSTYに設けられた(あるいは形成された)反射面(不図示)を介して、YステージSTY(基板ステージST)のXY平面内での位置情報(θzを含む)及びZ軸に対する傾斜量情報(ピッチング(θx方向の回転量)及びローリング(θy方向の回転量))が計測されている。基板干渉計システム92の計測結果は、主制御装置50に供給されている(図25参照)。 Further, independently of the encoder system 20, the above-mentioned substrate interferometer system 92 of the Y stage STY (board stage ST) via a reflective surface (not shown) provided (or formed) on the Y stage STY. Position information (including θz) in the XY plane and inclination amount information with respect to the Z axis (pitching (rotation amount in the θx direction) and rolling (rotation amount in the θy direction)) are measured. The measurement result of the board interferometer system 92 is supplied to the main control device 50 (see FIG. 25).

主制御装置50は、エンコーダシステム20及び/又は基板干渉計システム92の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動系PSD(図25参照)、より正確には、X軸駆動ユニットXD1,XD2、及びY軸駆動ユニットYDのそれぞれの一部を構成するリニアモータXDM1、XDM2、及びYDMを介して基板ステージST(YステージSTY及びXステージSTX)を駆動制御する。 The main control device 50 is based on the measurement results of the encoder system 20 and / or the board interferometer system 92, and the board stage drive system PSD (see FIG. 25), more accurately, the X-axis drive units XD1, XD2, and Y. The substrate stage ST (Y stage STY and X stage STX) is driven and controlled via the linear motors XDM1, XDM2, and YDM that form a part of each of the shaft drive units YD.

図25には、本第5の実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置50の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置50は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、露光装置の構成各部を統括制御する。 FIG. 25 shows a block diagram showing an input / output relationship of the main control device 50 that mainly configures the control system of the exposure apparatus according to the fifth embodiment and controls each component in an integrated manner. The main control device 50 includes a workstation (or a microprocessor) and the like, and controls each component of the exposure device in an integrated manner.

次に、上述のX軸駆動ユニットXD1(XD2)における、XステージSTX等の荷重と、リニアモータXDM1,XDM2からの磁気吸引力(浮力)との釣り合いについて説明する。なお、上記荷重と浮力との釣り合いは、X軸駆動ユニットXD1とX軸駆動ユニットXD2とで同じなので、以下ではX軸駆動ユニットXD1について説明する。 Next, the balance between the load of the X stage STX and the like in the above-mentioned X-axis drive unit XD1 (XD2) and the magnetic attraction force (buoyancy) from the linear motors XDM1 and XDM2 will be described. Since the balance between the load and the buoyancy is the same for the X-axis drive unit XD1 and the X-axis drive unit XD2, the X-axis drive unit XD1 will be described below.

図26に示されるように、XステージSTX(図24参照)が静止した状態では、X軸駆動ユニットXD1の可動部材84には、鉛直方向下向き(白抜き矢印で示される方向)にXステージSTX、YステージSTY等の総重量の約1/2の荷重Wが、作用する。これと同時に、可動部材84には、リニアモータXDM1を構成する可動子XD11と固定子XD12間に発生する磁気吸引力F1が、Z軸に対して角θを成す方向に、リニアモータXDM2を構成する可動子XD21と固定子XD22間に発生する磁気吸引力F2が、Z軸に対して角−θを成す方向に、それぞれ作用する。なお、例えばYステージSTYが、その移動可能範囲の中央に位置している場合には、X軸駆動ユニットXD1、及びX軸駆動ユニットXD2の可動部材84には、それぞれXステージSTX、YステージSTY等の総重量の約半分の荷重Wがほぼ均等に作用するが、厳密には、可動部材84に作用する鉛直方向下向きの荷重(負荷)は、YステージSTYの位置により変化する。 As shown in FIG. 26, when the X stage STX (see FIG. 24) is stationary, the movable member 84 of the X-axis drive unit XD1 is vertically downward (the direction indicated by the white arrow) of the X stage STX. , Y stage STY, etc., a load W of about 1/2 of the total weight acts. At the same time, the movable member 84 constitutes the linear motor XDM2 in a direction in which the magnetic attraction force F1 generated between the mover XD11 and the stator XD12 constituting the linear motor XDM1 forms an angle θ with respect to the Z axis. The magnetic attraction force F2 generated between the mover XD21 and the stator XD22 acts in the directions forming an angle −θ with respect to the Z axis. For example, when the Y stage STY is located in the center of the movable range, the movable members 84 of the X-axis drive unit XD1 and the X-axis drive unit XD2 are subjected to the X-stage STX and the Y-stage STY, respectively. The load W, which is about half of the total weight of the above, acts almost evenly, but strictly speaking, the load (load) acting on the movable member 84 in the vertical direction changes depending on the position of the Y stage STY.

ここで、リニアモータXDM1,XDM2のそれぞれにおいて発生する磁気吸引力F1,F2は、互いに等しい(すなわちF1=F2=F)と仮定する。従って、リニアモータXDM1,XDM2による磁気吸引力F1,F2の鉛直方向成分の合力P=Fz1+Fz2(=2Fcosθ)が、鉛直方向上向き(黒塗り矢印で示される方向)に可動部材84に作用する。合力Pは、荷重Wとほぼ等しくなるように角θが設定されている。従って、荷重Wよりはるかに小さい負荷(残力)|W−P|が、ガイド装置XG1,XG2に作用することとなる。なお、水平方向(Y軸方向)に関しては、磁気吸引力F1,F2のそれぞれの水平方向成分Fy1,Fy2が相殺されるため、可動部材84に合力は作用しない(零合力が作用する)。なお、ガイド装置XG1,XG2により、固定部材63と可動部材84とのZ軸方向(+Z方向、および−Z方向)の相対移動が制限されているので、上記合力Pと荷重Wとの関係は、P<Wであっても、P>Wであっても良い。 Here, it is assumed that the magnetic attraction forces F1 and F2 generated in each of the linear motors XDM1 and XDM2 are equal to each other (that is, F1 = F2 = F). Therefore, the resultant force P = Fz1 + Fz2 (= 2Fcosθ) of the vertical components of the magnetic attraction forces F1 and F2 by the linear motors XDM1 and XDM2 acts on the movable member 84 in the vertical direction upward (the direction indicated by the black arrow). The angle θ of the resultant force P is set so as to be substantially equal to the load W. Therefore, a load (residual force) | WP |, which is much smaller than the load W, acts on the guide devices XG1 and XG2. In the horizontal direction (Y-axis direction), since the horizontal components Fy1 and Fy2 of the magnetic attraction forces F1 and F2 cancel each other out, no resultant force acts on the movable member 84 (zero resultant force acts). Since the guide devices XG1 and XG2 limit the relative movement of the fixed member 63 and the movable member 84 in the Z-axis direction (+ Z direction and −Z direction), the relationship between the resultant force P and the load W is , P <W or P> W.

上述の構成のX軸駆動ユニットXD1(XD2)では、ガイド装置XG1,XG2の負荷容量に応じて可動部材84と固定部材63の互いに対向する側面の傾斜(傾斜角θ)を適宜定めることにより、リニアモータXDM1,XDM2の磁気吸引力F1,F2を利用して、可動部材84に水平方向の力を与えることなく、鉛直方向に働く荷重Wを相殺することができる。 In the X-axis drive unit XD1 (XD2) having the above configuration, the inclination (inclination angle θ) of the side surfaces of the movable member 84 and the fixing member 63 facing each other is appropriately determined according to the load capacity of the guide devices XG1 and XG2. By utilizing the magnetic attraction forces F1 and F2 of the linear motors XDM1 and XDM2, the load W acting in the vertical direction can be canceled without applying a force in the horizontal direction to the movable member 84.

一方、ベースブロック62aの−Y側に固定された固定部材63には、Z軸に対してθの方向にリニアモータXDM1により発生する磁気吸引力(−F1)が作用する。この吸引力は、固定部材63に対してせん断力と曲げモーメントを与える。同様に、ベースブロック62aの+Y側に固定された固定部材63には、Z軸に対して−θの方向にリニアモータXDM2により発生する磁気吸引力(−F2)が作用する。この吸引力は、固定部材63に対してせん断力と曲げモーメントを与える。従って、両固定部材63がベースブロック62aとの固定端に対して内向きに撓み、この結果、固定部材63と可動部材84との互いに対向する側面間の間隙のサイズが変化し得る。 On the other hand, the magnetic attraction force (-F1) generated by the linear motor XDM1 acts on the fixing member 63 fixed to the −Y side of the base block 62a in the direction θ with respect to the Z axis. This suction force gives a shearing force and a bending moment to the fixing member 63. Similarly, a magnetic attraction force (-F2) generated by the linear motor XDM2 acts on the fixing member 63 fixed to the + Y side of the base block 62a in the direction of −θ with respect to the Z axis. This suction force gives a shearing force and a bending moment to the fixing member 63. Therefore, both fixing members 63 bend inward with respect to the fixed end with the base block 62a, and as a result, the size of the gap between the side surfaces of the fixing member 63 and the movable member 84 facing each other can change.

固定部材63の撓みによる間隙のサイズの変化は、固定部材63の厚み(Y軸方向の幅)を最適化することにより、抑制することができる。 The change in the size of the gap due to the bending of the fixing member 63 can be suppressed by optimizing the thickness (width in the Y-axis direction) of the fixing member 63.

例えば、XステージSTXの駆動力(推力)が小さく、磁気吸引力F1,F2(正確には鉛直上向きの合力P=2Fcosθ)に対して荷重Wが大きい場合(W>P)、傾斜角θを小さく定める。これにより、合力P、すなわち可動部材84に加わる浮力が大きくなり、ガイド装置XG1,XG2に作用する負荷(残力)|W−P|が小さくなる。この場合、磁気吸引力が小さいために、固定部材63に作用するせん断力と曲げモーメントも小さくなる。そのため、固定部材63の厚みを小さく定めることができる。 For example, when the driving force (thrust) of the X stage STX is small and the load W is large with respect to the magnetic attraction forces F1 and F2 (to be exact, the vertical upward resultant force P = 2Fcosθ) (W> P), the inclination angle θ is set. Set small. As a result, the resultant force P, that is, the buoyancy applied to the movable member 84 becomes large, and the load (residual force) | WP | acting on the guide devices XG1 and XG2 becomes small. In this case, since the magnetic attraction force is small, the shearing force and bending moment acting on the fixing member 63 are also small. Therefore, the thickness of the fixing member 63 can be set small.

逆に、XステージSTXの駆動力(推力)が大きく、磁気吸引力F1,F2(鉛直上向きの合力P=2Fcosθ)に対して荷重Wが小さい場合(W<P)、傾斜角θを大きく定める。これにより、合力Pと荷重Wの釣り合いを取る。この場合、大きな傾斜角θに対し、磁気吸引力が大きいために、固定部材63に作用するせん断力と曲げモーメントが大きくなる。そのため、固定部材63の厚みを大きく定める必要が生じる。 On the contrary, when the driving force (thrust) of the X stage STX is large and the load W is small with respect to the magnetic attraction forces F1 and F2 (vertically upward resultant force P = 2Fcosθ) (W <P), the inclination angle θ is largely determined. .. As a result, the resultant force P and the load W are balanced. In this case, since the magnetic attraction force is large with respect to the large inclination angle θ, the shearing force and the bending moment acting on the fixing member 63 are large. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the fixing member 63.

次に、図27を参照して、固定部材63の厚み(Y軸方向の幅)hの求め方について説明する。図27に示されるように、可動子XD11,XD21と固定子XD12,XD22の幅をs(Y軸方向の投影長a=scosθ)、可動部材84と固定部材63の互いに対向する側面の間隙のサイズをc(Y軸方向の投影長d=csinθ)、固定部材63のX軸方向の長さをb、固定部材63の固定端からの内側面の中心(固定子XD12、XD22の中心)までの高さ(Z軸方向の距離)をL=(s/2)sinθ+αとする。ただし、αは余裕寸法である。また、磁気吸引力はF1=F2=F、すなわち可動部材84に作用する浮力はP=2(Fcosθ)と仮定する。固定部材63のヤング率(縦弾性係数)及びたわみをそれぞれE及びwと表記すると、固定部材63の厚みhは、単純片持ち梁の先端に直角力が作用する場合のたわみの関係式を用いて、次式(1)のように求められる。 Next, with reference to FIG. 27, how to obtain the thickness (width in the Y-axis direction) h of the fixing member 63 will be described. As shown in FIG. 27, the widths of the movers XD11, XD21 and the stators XD12, XD22 are s (projected length a in the Y-axis direction a = scosθ), and the gap between the side surfaces of the movable member 84 and the fixing member 63 facing each other. The size is c (projected length d in the Y-axis direction d = csinθ), the length of the fixing member 63 in the X-axis direction is b, and the center of the inner surface of the fixing member 63 from the fixed end (center of the stators XD12 and XD22). The height (distance in the Z-axis direction) of is L = (s / 2) sinθ + α. However, α is a margin dimension. Further, it is assumed that the magnetic attraction force is F1 = F2 = F, that is, the buoyancy acting on the movable member 84 is P = 2 (Fcosθ). When the Young's modulus (longitudinal elastic modulus) and the deflection of the fixing member 63 are expressed as E and w, respectively, the thickness h of the fixing member 63 uses the relational expression of the deflection when a right angle force acts on the tip of the simple cantilever. Therefore, it is obtained as shown in the following equation (1).

Figure 0006900974
なお、X軸駆動ユニットXD1を小型化(より詳細には、X軸駆動ユニットXD1のY軸方向の幅寸法を短く)するには、a+d+hが小さくなるように、傾斜角θを定めれば良い。
Figure 0006900974
In order to reduce the size of the X-axis drive unit XD1 (more specifically, to shorten the width dimension of the X-axis drive unit XD1 in the Y-axis direction), the inclination angle θ may be set so that a + d + h becomes small. ..

ただし、前述の通り、固定部材63と可動部材84との間には、可動部材84の真直度誤差(Y並進誤差及びZ並進誤差)と回転・傾斜誤差、YステージSTYの移動に伴う反力等を抑えるために、ガイド装置XG1,XG2が設けられている。従って、可動部材84に加わる荷重Wは、リニアモータXDM1,XDM2からの浮力Pのみにより完全に相殺されなくても良い。 However, as described above, between the fixed member 63 and the movable member 84, the straightness error (Y translation error and Z translation error) of the movable member 84, the rotation / tilt error, and the reaction force due to the movement of the Y stage STY. Guide devices XG1 and XG2 are provided in order to suppress such factors. Therefore, the load W applied to the movable member 84 does not have to be completely canceled only by the buoyancy P from the linear motors XDM1 and XDM2.

例えば、s=100 mm、b=500 mm、c=50 mm、E=16000 kgf/mm、α=100 mm、F=2000 kgf、w=0.1 mm、W=800 kgfに対して、θ、a、d、h、a+d+h、浮力P(=2Fcosθ)の関係は、下の表1に示されるように求められる。 For example, for s = 100 mm, b = 500 mm, c = 50 mm, E = 16000 kgf / mm 2 , α = 100 mm, F = 2000 kgf, w = 0.1 mm, W = 800 kgf. The relationship between θ, a, d, h, a + d + h, and buoyancy P (= 2Fcosθ) is obtained as shown in Table 1 below.

Figure 0006900974
Figure 0006900974

上記表1より、角θは、θ=70〜85度と定めると良い。荷重W=800 kgfに対して浮力P=1368.1〜348.6 kgf、すなわちガイド装置XG1,XG2に作用する残力は−568.1〜+451.4 kgfとなり、荷重Wをほぼ相殺できる。また、残力を極小さく調整できるので、ガイド装置XG1,XG2を小型化することができる。これにより、ガイド装置XG1,XG2を構成するX軸リニアガイドとスライダとの間の摩擦抵抗も小さくなる。すなわち、可動部材84(XステージSTX)を駆動するのに要する推力も小さくなり、例えば手動で可動部材84を移動でき、XステージSTXのメンテナンス等の作業効率も良くなる。また、傾斜角θを大きく定めることにより、固定部材63を、すなわちX軸駆動ユニットXD1を小型化することができる。 From Table 1 above, the angle θ is preferably set to θ = 70 to 85 degrees. The buoyancy P = 1368.13-48.6 kgf with respect to the load W = 800 kgf, that is, the residual force acting on the guide devices XG1 and XG2 is −568.1 to +451.4 kgf, and the load W can be substantially offset. Further, since the residual force can be adjusted to be extremely small, the guide devices XG1 and XG2 can be miniaturized. As a result, the frictional resistance between the X-axis linear guides and the sliders constituting the guide devices XG1 and XG2 is also reduced. That is, the thrust required to drive the movable member 84 (X stage STX) is also reduced, and the movable member 84 can be moved manually, for example, and the work efficiency such as maintenance of the X stage STX is improved. Further, by setting the inclination angle θ to be large, the fixing member 63, that is, the X-axis drive unit XD1 can be miniaturized.

また、上述の構成のX軸駆動ユニットXD1,XD2では、可動子XD11,XD21と固定子XD12,XD22との隙間を、スペーサ等の調整板を用いることなく、容易に調整することができる。以下、調整手順を図28に基づいて説明する。調整では、作業者は、初めに可動部材84を、適当な固定具を用いてベースブロック62aに固定する。次に、作業者は、可動子XD11,XD21より適正ギャップ量g分大きな厚みを有する非磁性体ブロック69を、可動部材84の両側面に取り付ける。次に、作業者は、固定部材63の内側面に固定された固定子XD12,XD22を非磁性体ブロック69に接触させた状態で、固定部材63を固定具(ボルト)63を用いてベースブロック62aに固定する。ここで、固定部材63の内側面(Z軸に対して±角θ傾斜した面)に対して固定面(XZ平面に平行な面)が平行でないため、固定部材63を図28中に白抜き矢印で示される上下方向にスライドさせて固定位置(高さ)を調整することにより、隙間のサイズを調整することができる。ここで、かかる調整が可能なように、固定部材63には、固定具(ボルト)63が上下にスライドできるXZ断面が円に比べてZ軸方向に長い長穴が形成されている。 Further, in the X-axis drive units XD1 and XD2 having the above-described configuration, the gap between the movers XD11 and XD21 and the stators XD12 and XD22 can be easily adjusted without using an adjusting plate such as a spacer. Hereinafter, the adjustment procedure will be described with reference to FIG. 28. In the adjustment, the operator first fixes the movable member 84 to the base block 62a using a suitable fixture. Next, the operator attaches the non-magnetic block 69 having a thickness larger than that of the movers XD11 and XD21 by an appropriate gap amount g on both side surfaces of the movable member 84. Then, the operator, the stator XD12, XD22 fixed to the inner surface of the fixing member 63 in a state in contact with the non-magnetic block 69, a fixing member 63 using fasteners (bolts) 63 0 Base It is fixed to the block 62a. Here, since the fixing surface (the surface parallel to the XZ plane) is not parallel to the inner surface surface (the surface inclined by ± angle θ with respect to the Z axis) of the fixing member 63, the fixing member 63 is outlined in FIG. The size of the gap can be adjusted by adjusting the fixed position (height) by sliding it in the vertical direction indicated by the arrow. Here, to allow this adjustment, the fixing member 63, a fixture (bolts) 63 0 XZ cross-section can slide up and down a long elongated hole in the Z axis direction as compared with a circle is formed.

次いで、作業者は、可動部材84のX位置を変えつつ、同様に、全ての固定部材63(最も+X端、及び最も−X端の固定部材63を除く)を、ベースブロック62aに固定する。最後に、作業者は、可動部材84を+X端(あるいは−X端)に退避させた状態で、非磁性体ブロック69を、可動子XD11,XD21に交換した後、±X端の固定部材63をベースブロック62aに固定する。 Next, the operator fixes all the fixing members 63 (excluding the fixing member 63 at the most + X end and the most −X end) to the base block 62a in the same manner while changing the X position of the movable member 84. Finally, the operator replaces the non-magnetic block 69 with the movers XD11 and XD21 in a state where the movable member 84 is retracted to the + X end (or −X end), and then the fixed member 63 at the ± X end. Is fixed to the base block 62a.

これにより、固定子XD12,XD22を固定部材63の内側面の広い範囲に強固に固定でき、可動子XD11,XD21との間隙も容易に調整することができる。また、X軸駆動ユニットXD1,XD2の構造物の加工精度が緩くなるため、経済的でもある。この結果、駆動精度の高い基板ステージ装置PSTeを安価に構成することが可能となっている。また、固定子XD12,XD22(磁石ユニット)がX軸駆動ユニットXD1,XD2の内側(固定部材63の内側面)に固定されているので、固定部材63の外側面に磁性体を近づけても引き寄せられることがない。 As a result, the stators XD12 and XD22 can be firmly fixed to a wide range on the inner surface of the fixing member 63, and the gap between the stators XD11 and XD21 can be easily adjusted. Further, it is economical because the processing accuracy of the structure of the X-axis drive units XD1 and XD2 becomes loose. As a result, it is possible to inexpensively configure the substrate stage device PSTe with high drive accuracy. Further, since the stators XD12 and XD22 (magnet units) are fixed to the inside of the X-axis drive units XD1 and XD2 (inner side surface of the fixing member 63), they are attracted even if the magnetic material is brought close to the outer surface of the fixing member 63. It will never be done.

上述のようにして構成された本第5の実施形態に係る露光装置では、詳細説明については省略するが、前述の第1の実施形態に係る露光装置10と同様の手順でロット処理が行われる。 In the exposure apparatus according to the fifth embodiment configured as described above, although detailed description is omitted, lot processing is performed in the same procedure as the exposure apparatus 10 according to the first embodiment described above. ..

以上説明したように、本第5の実施形態に係る露光装置によると、基板ステージST(XステージSTX)をX軸方向に駆動する一対のX軸駆動ユニットXD1,XD2がそれぞれ備える、第1可動子XD11と第1固定子XD12との間に働く引力Fz1と、第2可動子XD21と第2固定子XD22との間に働く引力Fz2との垂直分力の合力P、を浮上力として利用して基板ステージSTの自重を含むベースブロック62a,62bにかかる負荷を軽減するとともに、駆動性能を損なうことなく高精度な基板ステージST(XステージSTX)の駆動制御が可能となる。 As described above, according to the exposure apparatus according to the fifth embodiment, the first movable unit provided by the pair of X-axis drive units XD1 and XD2 for driving the substrate stage ST (X stage STX) in the X-axis direction, respectively. The attractive force Fz1 acting between the child XD11 and the first stator XD12 and the resultant force P of the vertical component force between the attractive force Fz2 acting between the second mover XD21 and the second stator XD22 are used as the levitation force. The load on the base blocks 62a and 62b including the weight of the substrate stage ST can be reduced, and the drive control of the substrate stage ST (X stage STX) can be performed with high accuracy without impairing the drive performance.

また、本第5実施形態に係る露光装置によると、基板Pを保持する基板ステージST(より正確には、基板PをYステージSTYを介して保持するXステージSTX)を、基板Pの走査露光時に高精度で駆動することができることから、基板Pに対する高精度な露光が可能になる。 Further, according to the exposure apparatus according to the fifth embodiment, the substrate stage ST holding the substrate P (more accurately, the X stage STX holding the substrate P via the Y stage STY) is subjected to scanning exposure of the substrate P. Since it can sometimes be driven with high precision, it is possible to expose the substrate P with high precision.

なお、上記第5の実施形態では、等脚台形状の断面を有する可動部材84を用いてX軸駆動ユニットXD1(XD2)が構成されていたが、これに代えて、以下の第1及び第2の変形例のように等脚台形ではない台形状の断面を有する可動部材84を用いてX軸駆動ユニットXD1(XD2)を構成することも可能である。 In the fifth embodiment, the X-axis drive unit XD1 (XD2) is configured by using the movable member 84 having an isosceles trapezoidal cross section. It is also possible to configure the X-axis drive unit XD1 (XD2) by using a movable member 84 having a trapezoidal cross section that is not an isosceles trapezoid as in the modified example of 2.

図29には、第1の変形例に係るX軸駆動ユニットXD1(XD2)の構成が示されている(ただし、ベースブロック62a、固定部材63、可動部材84については、便宜上上記第5の実施形態と同じ符号が付されている)。この図29の構成では、可動部材84の±Y側面の傾斜角は互いに異なる(θ>θ)。このため、リニアモータXDM1,XDM2の磁気吸引力F1,F2の水平方向成分同士は相殺されず、可動部材84には、−Y方向の合力Pyが作用する。 FIG. 29 shows the configuration of the X-axis drive unit XD1 (XD2) according to the first modification (however, with respect to the base block 62a, the fixing member 63, and the movable member 84, the fifth embodiment described above is performed for convenience. It has the same code as the form). In the configuration of FIG. 29, the inclination angles of the ± Y side surfaces of the movable member 84 are different from each other (θ 1 > θ 2 ). Therefore, the horizontal components of the magnetic attraction forces F1 and F2 of the linear motors XDM1 and XDM2 are not canceled out, and the resultant force Py in the −Y direction acts on the movable member 84.

この図29のX軸駆動ユニットXD1(XD2)の構成では、ガイド装置として、スラスト型の静圧気体軸受装置XG3a,XG4が用いられている。ベースブロック62aの凹溝の内部底面及び両側面には、平坦度の高いガイド面XGG3,XGG4が形成されている(ガイド面XGG3,XGG4のそれぞれが、凹溝の底面と側面との直交する2つのガイド面を有する)。可動部材84の底面には、ガイド面XGG3,XGG4に対向する軸受面をそれぞれ有する複数の静圧気体軸受であるエアパッドXGP3,XGP4が取り付けられている。エアパッドXGP3,XGP4は、絞り(補償要素)を介して、それらの軸受け面とガイド面XGG3,XGG4との僅かな間隙(軸受隙間)内に高圧空気を噴出する。ここで、エアパッドXGP3,XGP4のそれぞれが、可動部材84のピッチング運動とヨーイング運動とを制限する2つのエアパッドの機能を有している。 In the configuration of the X-axis drive unit XD1 (XD2) of FIG. 29, thrust type hydrostatic gas bearing devices XG3a and XG4 are used as guide devices. Guide surfaces XGG3 and XGG4 with high flatness are formed on the inner bottom surface and both side surfaces of the concave groove of the base block 62a (each of the guide surfaces XGG3 and XGG4 is orthogonal to the bottom surface and the side surface of the concave groove 2). Has one guide surface). Air pads XGP3 and XGP4, which are a plurality of hydrostatic gas bearings having bearing surfaces facing the guide surfaces XGG3 and XGG4, are attached to the bottom surface of the movable member 84. The air pads XGP3 and XGP4 eject high-pressure air into a slight gap (bearing gap) between the bearing surface and the guide surfaces XGG3 and XGG4 via a diaphragm (compensation element). Here, each of the air pads XGP3 and XGP4 has the functions of two air pads that limit the pitching motion and the yawing motion of the movable member 84.

スラスト型の静圧気体軸受装置XG3a,XG4では、エアパッドXGP3,XGP4の軸受け面をガイド面XGG3,XGG4に押し付けるように可動部材84に外力を加えることにより、隙間内の空気膜(エアパッド)の剛性を上げることができる。従って、可動部材84の±Y側面の傾斜角θ,θを適当に定めて、リニアモータXDM1,XDM2の磁気吸引力F1,F2の鉛直方向成分の合力Pzと水平方向成分の合力Pyを調整して、エアパッドXGP3,XGP4に加わる鉛直方向の負荷と水平方向の負荷を調整することにより、各エアパッドの剛性を任意に調整することができる。 In the thrust type hydrostatic gas bearing devices XG3a and XG4, the rigidity of the air film (air pad) in the gap is obtained by applying an external force to the movable member 84 so as to press the bearing surface of the air pads XGP3 and XGP4 against the guide surfaces XGG3 and XGG4. Can be raised. Therefore, the inclination angles θ 1 and θ 2 of the ± Y side surface of the movable member 84 are appropriately determined, and the resultant force Pz of the vertical component and the resultant force Py of the horizontal component of the magnetic attraction forces F1 and F2 of the linear motors XDM1 and XDM2 The rigidity of each air pad can be arbitrarily adjusted by adjusting the vertical load and the horizontal load applied to the air pads XGP3 and XGP4.

また、可動部材84の±Y側面の傾斜角θ,θを適当に定めて合力Pyを調整し、エアパッドXGP3,XGP4に加わる水平方向の負荷を調整することにより、エアパッドXGP3,XGP4の一方の剛性を他方の剛性より高くすることができる。これにより、可動部材84を、一方のガイド面に沿って移動させることができる。従って、凹溝の両側面で形成されるガイド面XGG3,XGG4の平行度が悪い場合には、可動部材84を、剛性の高い方のエアパッドが対向するガイド面に沿って移動させることができる。また、凹溝の両側面で形成されるガイド面XGG3,XGG4の一方の真直度が悪い場合、ガイド面XGG3,XGG4の他方に対向するエアパッドの剛性を高くすることで、可動部材84を、剛性の高い方のエアパッドが対向する真直度が良い方のガイド面に沿って移動させることができる。 Further, one of the air pads XGP3 and XGP4 is adjusted by adjusting the resultant force Py by appropriately determining the inclination angles θ 1 and θ 2 of the ± Y side surface of the movable member 84 and adjusting the horizontal load applied to the air pads XGP3 and XGP4. The rigidity of one can be made higher than the rigidity of the other. As a result, the movable member 84 can be moved along one of the guide surfaces. Therefore, when the parallelism of the guide surfaces XGG3 and XGG4 formed on both side surfaces of the concave groove is poor, the movable member 84 can be moved along the guide surface facing the air pad having the higher rigidity. Further, when one of the guide surfaces XGG3 and XGG4 formed on both side surfaces of the concave groove is not straight, the movable member 84 is made rigid by increasing the rigidity of the air pad facing the other of the guide surfaces XGG3 and XGG4. The higher air pad can be moved along the opposite guide surface with better straightness.

図30には、X軸駆動ユニットXD1(XD2)の第2の変形構成が示されている(ただし、ベースブロック62a、固定部材63、可動部材84については、便宜上上記第5の実施形態と同じ符号が付されている)。この図30の構成では、凹溝の−Y側には、その底面と側面とに前述のガイド面XGG3が形成されているが、凹溝の+Y側には、その底面にのみガイド面XGG4’が形成されている。そして、これらのガイド面XGG3、XGG4’にそれぞれ対向する軸受面を有するエアパッドXGP3,XGP4’が、可動部材84の底面に取り付けられている。この場合も、上記第1の変形例と同様にエアパッドXGP3が対向するガイド面XGG3に沿って、可動部材84を移動させることができる。 FIG. 30 shows a second modified configuration of the X-axis drive unit XD1 (XD2) (however, the base block 62a, the fixing member 63, and the movable member 84 are the same as those in the fifth embodiment for convenience. Signed). In the configuration of FIG. 30, the above-mentioned guide surface XGG3 is formed on the bottom surface and the side surface of the concave groove on the −Y side, but on the + Y side of the concave groove, the guide surface XGG4'is formed only on the bottom surface. Is formed. Then, air pads XGP3 and XGP4'having bearing surfaces facing each of the guide surfaces XGG3 and XGG4'are attached to the bottom surface of the movable member 84. In this case as well, the movable member 84 can be moved along the guide surface XGG3 on which the air pad XGP3 faces, as in the first modification.

なお、ベースブロック62aの凹溝の両側面に平坦度の高いガイド面を形成することは一般に難しいので、ベースブロック62aを複数の分割部材を用いて構成して、凹溝の両側面にガイド面を設けることとしても良い。 Since it is generally difficult to form guide surfaces having high flatness on both side surfaces of the concave groove of the base block 62a, the base block 62a is configured by using a plurality of dividing members, and the guide surfaces are formed on both side surfaces of the concave groove. May be provided.

なお、上記第5の実施形態では、2つのX軸駆動ユニットXD1,XD2が備えるリニアモータXDM1,XDM2のそれぞれにおいて、固定子(XD11、XD21)と可動子(XD12、XD22)との間に磁気吸引力が働き、その吸引力の鉛直方向成分が固定子側から可動子を引き上げる方向になっている場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば上記第5の実施形態におけるリニアモータXDM1,XDM2のそれぞれで固定子(XD11、XD21)と可動子(XD12、XD22)との位置を入れ替えたような構成を採用しても良い。この場合には、固定子(XD11、XD21)と可動子(XD12、XD22)との間に、XステージSTXのX軸方向の駆動時に、磁気的な反発力(斥力)が働くようにし、その反発力(斥力)の鉛直方向成分が固定子側から可動子を押し上げる方向になるようにすれば良い。かかる場合にも、固定子(XD11、XD21)と可動子(XD12、XD22)との間に働く力の鉛直方向成分の合力を浮上力として利用することができ、上記第5の実施形態と同等の効果を得ることができる。この他、固定子(XD11、XD21)と可動子(XD12、XD22)との間に磁気力に加えてあるいは代えて、その他の吸引力(例えば真空吸引力など)、又は斥力(例えば気体の静圧など)が、少なくともXステージSTXのX軸方向の駆動時に働くようにしても良い。かかる場合にも、上記吸引力又は斥力の鉛直方向成分を浮上力として利用することができる。 In the fifth embodiment, in each of the linear motors XDM1 and XDM2 included in the two X-axis drive units XD1 and XD2, magnetism is formed between the stator (XD11, XD21) and the mover (XD12, XD22). The case where the suction force works and the vertical component of the suction force is in the direction of pulling up the mover from the stator side has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, in each of the linear motors XDM1 and XDM2 in the fifth embodiment, the positions of the stator (XD11, XD21) and the mover (XD12, XD22) are exchanged. You may. In this case, a magnetic repulsive force (repulsive force) acts between the stators (XD11, XD21) and the movers (XD12, XD22) when the X stage STX is driven in the X-axis direction. The vertical component of the repulsive force (repulsive force) may be in the direction of pushing up the mover from the stator side. Even in such a case, the resultant force of the vertical component of the force acting between the stator (XD11, XD21) and the mover (XD12, XD22) can be used as the levitation force, which is equivalent to the fifth embodiment. The effect of can be obtained. In addition, in addition to or in place of the magnetic force between the stator (XD11, XD21) and the mover (XD12, XD22), another attractive force (for example, vacuum attractive force) or repulsive force (for example, static gas). Pressure, etc.) may be activated at least when the X stage STX is driven in the X-axis direction. Even in such a case, the vertical component of the suction force or the repulsive force can be used as the levitation force.

なお、上記第5の実施形態では、YステージSTY上に基板Pが載置されたが、例えば米国特許出願公開第2010/0018950号明細書に開示されるステージ装置のように、YステージSTYに対して6自由度方向に微少駆動される微動ステージを設け、その微動ステージ上に基板Pを載置しても良い。この場合、上記米国特許出願公開第2010/0018950号明細書に開示されるような重量キャンセル装置を設け、上記微動ステージを下方から支持しても良い。 In the fifth embodiment, the substrate P is placed on the Y stage STY, but the Y stage STY has the same stage apparatus as disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950. On the other hand, a fine movement stage that is slightly driven in the direction of 6 degrees of freedom may be provided, and the substrate P may be placed on the fine movement stage. In this case, a weight canceling device as disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950 may be provided to support the fine movement stage from below.

なお、上記各実施形態に係る露光装置において、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。 In the exposure apparatus according to each of the above embodiments, the illumination light is ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or vacuum such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). It may be ultraviolet light. As the illumination light, for example, single wavelength laser light in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and itterbium), for example. However, a harmonic whose wavelength is converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. Further, a solid-state laser (wavelength: 355 nm, 266 nm) or the like may be used.

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。 Further, in each of the above embodiments, the case where the projection optical system PL is a multi-lens type projection optical system including a plurality of projection optical units has been described, but the number of projection optical units is not limited to this. All you need is more than a book. Further, the projection optical system is not limited to the multi-lens type, and may be, for example, a projection optical system using a large mirror of the Offner type.

また、上記各実施形態に係る露光装置において、投影光学系は、投影光学系は、等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでも良いし、反射屈折系、反射系及び屈折系のいずれでも良い。また、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。 Further, in the exposure apparatus according to each of the above embodiments, the projection optical system may be not only a 1x system but also a reduction system and an enlargement system, and may be a reflection / refraction system, a reflection system and a refraction system. Either is fine. Further, the projected image may be either an inverted image or an upright image.

なお、上記実施形態においては、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク)、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。 In the above embodiment, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting mask substrate is used. Instead of this mask, for example, a US patent As disclosed in No. 6,778,257, an electronic mask (variable molding mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on the electronic data of the pattern to be exposed, for example. A variable molding mask using a DMD (Digital Micro-mirror Device), which is a kind of non-emission type image display element (also called a spatial light modulator), may be used.

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。 The exposure apparatus according to each of the above embodiments is a substrate having a size (including at least one of an outer diameter, a diagonal line, and one side) of 500 mm or more, for example, a large substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display element. It is particularly effective to apply it to an exposure apparatus for exposure.

また、上記各実施形態は、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、特に、上記第5の実施形態は、例えば、静止型露光装置に適用することができる。 Further, each of the above embodiments can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus. Further, in particular, the fifth embodiment can be applied to, for example, a static exposure apparatus.

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。 Further, the application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for liquid crystal that transfers the liquid crystal display element pattern to a square glass plate, for example, an exposure apparatus for semiconductor manufacturing, a thin film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like. It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing. Further, in order to manufacture masks or reticle used not only in microdevices such as semiconductor elements but also in optical exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc., glass substrates, silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a wafer. The object to be exposed is not limited to the glass plate, and may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. When the object to be exposed is a substrate for a flat panel display, the thickness of the substrate is not particularly limited, and for example, a film-like (flexible sheet-like member) is also included.

なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開公報、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。 It should be noted that the disclosures of all the gazettes, international publications, US patent application publication specifications, and US patent specifications cited in the above description are incorporated as a part of the description of this specification.

《デバイス製造方法》
次に、上記各実施形態に係る露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。上記各実施形態に係る露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、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。
<< Device manufacturing method >>
Next, a method for manufacturing a microdevice using the exposure apparatus according to each of the above embodiments in the lithography process will be described. In the exposure apparatus according to each of the above embodiments, a liquid crystal display element as a microdevice can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate).

〈パターン形成工程〉
まず、上記各実施形態に係る露光装置を用いて、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。
<Pattern formation process>
First, a so-called optical lithography step of forming a pattern image on a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) is executed using the exposure apparatus according to each of the above embodiments. By this optical lithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. After that, the exposed substrate undergoes each step such as a developing step, an etching step, and a resist peeling step, so that a predetermined pattern is formed on the substrate.

〈カラーフィルタ形成工程〉
次に、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列された、又はR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。
<Color filter forming process>
Next, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or a set of filters having three stripes of R, G, and B. A color filter arranged in the direction of a plurality of horizontal scanning lines is formed.

〈セル組み立て工程〉
次に、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
<Cell assembly process>
Next, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using a substrate having a predetermined pattern obtained in the pattern forming step, a color filter obtained in the color filter forming step, and the like. For example, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is manufactured by injecting liquid crystal between a substrate having a predetermined pattern obtained in the pattern forming step and a color filter obtained in the color filter forming step.

〈モジュール組立工程〉
その後、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。
この場合、パターン形成工程において、上記各実施形態に係る露光装置を用いて高スループットかつ高精度でプレートの露光が行われるので、結果的に、液晶表示素子の生産性を向上させることができる。
<Module assembly process>
After that, each component such as an electric circuit and a backlight for displaying the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) is attached to complete the liquid crystal display element.
In this case, in the pattern forming step, the plate is exposed with high throughput and high accuracy by using the exposure apparatus according to each of the above embodiments, and as a result, the productivity of the liquid crystal display element can be improved.

以上説明したように、本発明の露光装置は、露光処理時に露光用のエネルギビームに対して露光対象の物体を走査方向に所定のストロークで移動させるのに適している。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生産に適している。 As described above, the exposure apparatus of the present invention is suitable for moving an object to be exposed with a predetermined stroke in the scanning direction with respect to an energy beam for exposure during an exposure process. Further, the method for manufacturing a flat panel display of the present invention is suitable for manufacturing a flat panel display. Moreover, the device manufacturing method of the present invention is suitable for the production of microdevices.

Claims (16)

第1方向へ移動中の露光対象の物体に対して露光する露光装置であって、
前記物体を保持する物体保持部材と、
前記物体保持部材を下方から支持する支持部材と、
前記物体保持部材を支持する前記支持部材を下方から支持する支持装置と、
前記支持装置を支持するベース部と、
前記支持部材が前記物体保持部材を支持した状態で、前記支持部材を前記支持装置に対して前記第1方向に移動させる第1駆動部と、
前記支持装置と前記支持装置上の前記支持部材とを、前記第1方向に交差する第2方向に移動させる第2駆動部と、
前記物体保持部材に設けられた可動子である第1部品と、前記第1駆動部に設けられた固定子である第2部品とを有し、前記第1部品と前記第2部品とを介して、前記物体保持部材を前記第1駆動部に対して前記第1方向と前記第2方向とへ相対移動させるリニアモータである第3駆動部と、
前記支持装置を支持する前記ベース部に対して前記第1方向に離れて配置され、前記第2駆動部を支持するベース部材と、を備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object to be exposed while moving in the first direction.
An object holding member that holds the object and
A support member that supports the object holding member from below, and
A support device that supports the object holding member from below, and a support device that supports the support member from below.
A base portion that supports the support device and
A first drive unit that moves the support member in the first direction with respect to the support device while the support member supports the object holding member.
A second drive unit that moves the support device and the support member on the support device in a second direction intersecting the first direction, and
It has a first component that is a mover provided on the object holding member and a second component that is a stator provided on the first drive unit, and is interposed via the first component and the second component. A third drive unit, which is a linear motor that moves the object holding member relative to the first drive unit in the first direction and the second direction.
An exposure apparatus including a base member that is arranged apart from the base portion that supports the support device in the first direction and supports the second drive portion.
前記第2駆動部は、前記支持装置とともに前記第1駆動部を前記第2方向へ移動させる請求項1に記載の露光装置。 The exposure device according to claim 1, wherein the second drive unit moves the first drive unit together with the support device in the second direction. 前記第2駆動部と前記支持装置とを接続する接続装置を備え、
前記支持装置は、前記接続装置を介して、前記第2駆動部により前記第2方向へ移動される請求項1又は2に記載の露光装置。
A connecting device for connecting the second drive unit and the support device is provided.
The exposure device according to claim 1 or 2, wherein the support device is moved in the second direction by the second drive unit via the connection device.
前記接続装置は、前記第2方向の剛性に比べて他の方向の剛性が低い請求項3に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 3, wherein the connecting device has a rigidity lower in the other direction than the rigidity in the second direction. 前記第1駆動部と前記支持部材とを連結する連結部を備え、
前記第1駆動部は、前記連結部を介して、前記支持装置上の前記支持部材を前記第1方向へ駆動する請求項1又は2に記載の露光装置。
A connecting portion for connecting the first driving portion and the supporting member is provided.
The exposure device according to claim 1 or 2, wherein the first driving unit drives the support member on the support device in the first direction via the connecting portion.
前記ベース部は、前記第1方向に関して前記支持装置の異なる部分を下方から支持する第1ベースと第2ベースとを有する請求項1から5の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the base portion has a first base and a second base that support different parts of the support device from below in the first direction. 前記第2駆動部は、前記支持装置を、前記ベースに対して前記第2方向へ駆動する請求項6に記載の露光装置。 The exposure device according to claim 6, wherein the second drive unit drives the support device in the second direction with respect to the base. 前記第1ベースと前記第2ベースとは、前記第1方向に離れて配置され、
前記ベース部は、前記支持装置が前記第1ベースと前記第2ベースとの間に渡された状態で支持する請求項6又は7に記載の露光装置。
The first base and the second base are arranged apart from each other in the first direction.
The exposure apparatus according to claim 6 or 7, wherein the base portion supports the support device in a state of being passed between the first base and the second base.
前記第2駆動部は、前記第2方向に関して、前記支持装置の両側に配置される請求項1から8の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure device according to any one of claims 1 to 8, wherein the second drive unit is arranged on both sides of the support device in the second direction. 前記支持部材は、前記支持装置に対して前記第2方向へ相対移動可能に支持される請求項1から9の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the support member is supported so as to be movable relative to the support device in the second direction. 前記支持部材と前記支持装置との相対移動可能な範囲を制限する制限部を備える請求項1から10の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10, further comprising a limiting portion that limits a range in which the support member and the support device can move relative to each other. 前記支持装置は、前記支持部材を非接触支持する請求項1から11の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure device according to any one of claims 1 to 11, wherein the support device supports the support member in a non-contact manner. 前記物体は、フラットパネルディスプレイの製造に用いられる基板である請求項1から12の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the object is a substrate used for manufacturing a flat panel display. 前記物体は、500mm以上のサイズを有する基板である請求項1から12の何れか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12, wherein the object is a substrate having a size of 500 mm or more. 請求項14に記載の露光装置を用いて前記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。
To expose the substrate by using the exposure apparatus according to claim 14.
A method for manufacturing a flat panel display, comprising developing the exposed substrate.
請求項1から14の何れか一項に記載の露光装置を用いて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。
Exposing an object using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 14.
A device manufacturing method comprising developing the exposed object.
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