JP6958354B2 - 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、移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法に関する。 The present invention relates to a mobile device, an exposure device, a method for manufacturing a flat panel display, a device manufacturing method, and a measurement method.

従来、液晶表示素子、半導体素子(集積回路等)等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「マスク」と総称する)と、ガラスプレート又はウエハ等(以下、「基板」と総称する)とを所定の走査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(例えば、特許文献1参照)。 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 referred to as "masks") are used. , "Substrate") are synchronously moved along a predetermined scanning direction, and the pattern formed on the mask is transferred onto the substrate using an energy beam. A so-called scanning stepper (also called a scanner)) or the like is used (see, for example, Patent Document 1).

この種の露光装置では、マスクに形成されたパターンを基板上に高解像度で結像させるために、基板の表面位置(例えば、基板表面の水平面に交差する方向の位置情報)を計測するととともに、該基板の表面位置を投影光学系の焦点深度内に自動的に位置させるオートフォーカス制御を行っている。 In this type of exposure apparatus, in order to form a pattern formed on a mask on a substrate with high resolution, the surface position of the substrate (for example, position information in a direction intersecting the horizontal plane of the substrate surface) is measured, and at the same time, Autofocus control is performed to automatically position the surface position of the substrate within the depth of focus of the projection optical system.

ここで、オートフォーカス制御を確実に行うためには、基板の表面位置を高精度で計測することが好ましい。 Here, in order to reliably perform autofocus control, it is preferable to measure the surface position of the substrate with high accuracy.

米国特許出願公開第2010/0266961号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/0266961

本発明の第1の態様によれば、物体を保持し、第1方向へ移動可能な第1移動体と、前記第1移動体に対向して設けられ、前記第1方向へ移動可能な第2移動体と、前記第1及び第2移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第1移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備え、前記計測部は、前記第1方向へ移動した前記第1移動体に対して、前記第1移動体に対向するように前記第2移動体が前記第1方向へ移動し、計測を行う移動体装置が、提供される。 According to the first aspect of the present invention, a first moving body that holds an object and can move in the first direction and a first moving body that is provided so as to face the first moving body and can move in the first direction. It has two moving bodies, a measuring system provided on one of the first and second moving bodies, and a measured system provided on the other moving body, with respect to the measured system. The measurement system includes a measurement unit that irradiates a measurement beam and measures the position of the first moving body in the vertical direction, and the measurement unit refers to the first moving body that has moved in the first direction. A mobile device is provided in which the second moving body moves in the first direction so as to face the first moving body and performs measurement.

本発明の第2の態様によれば、物体を保持し、第1方向へ移動可能な第1移動体と、前記第1移動体に対向して設けられ、前記第1方向へ移動可能な第2移動体と、前記第1及び第2移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第1移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備える移動体装置が、提供される。 According to the second aspect of the present invention, a first moving body that holds an object and can move in the first direction and a first moving body that is provided so as to face the first moving body and can move in the first direction. It has two moving bodies, a measuring system provided on one of the first and second moving bodies, and a measured system provided on the other moving body, with respect to the measured system. Provided is a mobile device including a measurement unit in which the measurement system irradiates a measurement beam and measures the position of the first moving body in the vertical direction.

本発明の第3の態様によれば、第1の態様に係る移動体装置及び第2の態様に係る移動体装置のいずれかと、前記第1移動体に保持された物体に対してエネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える露光装置が、提供される。 According to the third aspect of the present invention, an energy beam is emitted to either the mobile device according to the first aspect or the mobile device according to the second aspect and the object held by the first moving object. An exposure apparatus comprising a pattern forming apparatus that is used to form a predetermined pattern is provided.

本発明の第4の態様によれば、第3の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が、提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, a method for manufacturing a flat panel display including exposing the object using the exposure apparatus according to the third aspect and developing the exposed object. , Provided.

本発明の第5の態様によれば、第3の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including exposing the object using the exposure apparatus according to the third aspect and developing the exposed object. NS.

本発明の第6の態様によれば、物体を保持し、第1方向へ移動可能な第1移動体と前記第1移動体に対向して設けられ、前記第1方向へ移動可能な第2移動体との一方に設けられた被計測系に対して、前記第1移動体と前記第2移動体との他方に設けられた計測系が計測ビームを照射し、前記第1移動体の上下方向の位置を計測することを含み、前記計測することでは、前記第1方向へ移動した前記第1移動体に対向するように、前記第1移動体に対して前記第2移動体が前記第1方向へ移動し、前記計測が行われる計測方法が、提供される。 According to a sixth aspect of the present invention, a first moving body that holds an object and can move in the first direction and a second moving body that is provided to face the first moving body and can move in the first direction. The measurement system provided on one side of the moving body is irradiated with the measurement beam by the measuring system provided on the other side of the first moving body and the second moving body, and the upper and lower sides of the first moving body are raised and lowered. Including measuring the position in the direction, in the measurement, the second moving body is the second moving body with respect to the first moving body so as to face the first moving body that has moved in the first direction. A measurement method that moves in one direction and performs the measurement is provided.

第1の実施形態に係る液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic the structure of the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment. 図1のA−A線断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 図1の液晶露光装置が備える基板ステージZチルト位置計測系の概念図である。It is a conceptual diagram of the substrate stage Z tilt position measurement system provided in the liquid crystal exposure apparatus of FIG. 液晶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 a liquid crystal exposure apparatus. ステップ動作時における基板ステージ装置及び基板ステージZチルト位置計測系の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the operation of the substrate stage apparatus and the substrate stage Z tilt position measurement system at the time of a step operation. 図6(a)及び図6(b)は、露光動作時の基板ステージ装置及び基板ステージZチルト位置計測系の動作を説明するための図(その1及びその2)である。6 (a) and 6 (b) are diagrams (No. 1 and No. 2) for explaining the operation of the substrate stage apparatus and the substrate stage Z tilt position measurement system during the exposure operation. 第2の実施形態に係る液晶露光装置を示す図(断面図)である。It is a figure (cross-sectional view) which shows the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態における基板ステージZチルト位置計測系の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation of the substrate stage Z tilt position measurement system in 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る液晶露光装置を示す図(正面図)である。It is a figure (front view) which shows the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態における基板ステージZチルト位置計測系の概念図である。It is a conceptual diagram of the substrate stage Z tilt position measurement system in 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る液晶露光装置を示す図(断面図)である。It is a figure (cross-sectional view) which shows the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る液晶露光装置を示す図(正面図)である。It is a figure (front view) which shows the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態における基板位置計測系の概念図である。It is a conceptual diagram of the substrate position measurement system in 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る液晶露光装置を示す図(断面図)である。It is a figure (cross-sectional view) which shows the liquid crystal exposure apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第5の実施形態における基板位置計測系の概念図である。It is a conceptual diagram of the substrate position measurement system in 5th Embodiment. 図16(a)及び図16(b)は、第6の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図(それぞれ断面図、平面図)である。16 (a) and 16 (b) are views (cross-sectional view and plan view, respectively) showing the substrate stage apparatus according to the sixth embodiment. エンコーダスケール上における計測ビームの照射点を示す図である。It is a figure which shows the irradiation point of the measurement beam on the encoder scale.

《第1の実施形態》
以下、第1の実施形態について、図1〜図6(b)を用いて説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6 (b).

図1には、第1の実施形態に係る液晶露光装置10の構成が概略的に示されている。液晶露光装置10は、液晶表示装置(フラットパネルディスプレイ)などに用いられる矩形(角型)のガラス基板P(以下、単に基板Pと称する)を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。 FIG. 1 schematically shows the configuration of the liquid crystal exposure apparatus 10 according to the first embodiment. The liquid crystal exposure apparatus 10 is a step-and-scan projection in which a rectangular (square) glass substrate P (hereinafter, simply referred to as a substrate P) used for a liquid crystal display device (flat panel display) or the like is used as an exposure object. An exposure device, a so-called scanner.

液晶露光装置10は、照明系12、回路パターン等のパターンが形成されたマスクMを保持するマスクステージ14、投影光学系16、装置本体18、表面(図1で+Z側を向いた面)にレジスト(感応剤)が塗布された基板Pを保持する基板ステージ装置20、及びこれらの制御系等を有している。以下、露光時にマスクMと基板Pとが投影光学系16に対してそれぞれ相対走査される方向をX軸方向とし、水平面内でX軸に直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸に直交する方向をZ軸方向として説明を行う。また、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。 The liquid crystal exposure apparatus 10 is provided on the illumination system 12, the mask stage 14 holding the mask M on which a pattern such as a circuit pattern is formed, the projection optical system 16, the apparatus main body 18, and the surface (the surface facing the + Z side in FIG. 1). It has a substrate stage device 20 for holding a substrate P coated with a resist (sensitizer), a control system for these, and the like. Hereinafter, the direction in which the mask M and the substrate P are relatively scanned with respect to the projection optical system 16 at the time of exposure is defined as the X-axis direction, and the directions orthogonal to the X-axis in the horizontal plane are defined as the Y-axis direction, the X-axis, and the Y-axis. The direction perpendicular to the Z-axis direction will be described as the Z-axis direction. Further, the rotation directions around the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis will be described as θx, θy, and θz directions, respectively.

照明系12は、米国特許第5,729,331号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系12は、図示しない光源(水銀ランプなど)から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光(照明光)ILとしてマスクMに照射する。照明光ILとしては、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。 The lighting system 12 is configured in the same manner as the lighting system disclosed in US Pat. No. 5,729,331 and the like. That is, the illumination system 12 emits light emitted from a light source (mercury lamp or the like) (not shown) via a reflector, a dichroic mirror, a shutter, a wavelength selection filter, various lenses, or the like (not shown) for exposure illumination (illumination). Light) Irradiate the mask M as IL. As the illumination light IL, light such as i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), and h-line (wavelength 405 nm) (or the composite light of the i-line, g-line, and h-line) is used.

マスクステージ14は、光透過型のマスクMを保持している。主制御装置50(図4参照)は、リニアモータを含むマスクステージ駆動系52(図4参照)を介してマスクステージ14(すなわちマスクM)を、照明系12(照明光IL)に対してX軸方向(スキャン方向)に所定の長ストロークで駆動するとともに、Y軸方向、及びθz方向に微少駆動する。マスクステージ14の水平面内の位置情報は、レーザ干渉計を含むマスクステージ位置計測系54(図4参照)により求められる。 The mask stage 14 holds a light-transmitting mask M. The main control device 50 (see FIG. 4) attaches the mask stage 14 (that is, the mask M) to the illumination system 12 (illumination light IL) via the mask stage drive system 52 (see FIG. 4) including the linear motor. It is driven with a predetermined long stroke in the axial direction (scanning direction), and is slightly driven in the Y-axis direction and the θz direction. The position information of the mask stage 14 in the horizontal plane is obtained by the mask stage position measurement system 54 (see FIG. 4) including the laser interferometer.

投影光学系16は、マスクステージ14の下方に配置されている。投影光学系16は、米国特許第6,552,775号明細書などに開示される投影光学系と同様な構成の、いわゆるマルチレンズ型の投影光学系であり、正立正像を形成する両側テレセントリックな複数の光学系を備えている。投影光学系16から基板Pに投射される照明光ILの光軸AXは、Z軸に平行である。 The projection optical system 16 is arranged below the mask stage 14. The projection optical system 16 is a so-called multi-lens type projection optical system having the same configuration as the projection optical system disclosed in US Pat. No. 6,552,775, and is a bilateral telecentric lens that forms an erect image. It is equipped with multiple optical systems. The optical axis AX of the illumination light IL projected from the projection optical system 16 onto the substrate P is parallel to the Z axis.

液晶露光装置10では、照明系12からの照明光ILによって所定の照明領域内に位置するマスクMが照明されると、マスクMを通過した照明光ILにより、投影光学系16を介してその照明領域内のマスクMのパターンの投影像(部分的なパターンの像)が、基板P上の露光領域に形成される。そして、照明領域(照明光IL)に対してマスクMが走査方向に相対移動するとともに、露光領域(照明光IL)に対して基板Pが走査方向に相対移動することで、基板P上の1つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクMに形成されたパターン(マスクMの走査範囲に対応するパターン全体)が転写される。ここで、マスクM上の照明領域と基板P上の露光領域(照明光の照射領域)とは、投影光学系16によって互いに光学的に共役な関係になっている。 In the liquid crystal exposure apparatus 10, when the mask M located in the predetermined illumination region is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 12, the illumination light IL passing through the mask M illuminates the mask M via the projection optical system 16. A projected image (partial pattern image) of the mask M pattern in the region is formed in the exposed region on the substrate P. Then, the mask M moves relative to the illumination region (illumination light IL) in the scanning direction, and the substrate P moves relative to the exposure region (illumination light IL) in the scanning direction, so that 1 on the substrate P Scanning exposure of one shot area is performed, and a pattern formed on the mask M (the entire pattern corresponding to the scanning range of the mask M) is transferred to the shot area. Here, the illumination region on the mask M and the exposure region (irradiation region of the illumination light) on the substrate P are optically coupled to each other by the projection optical system 16.

装置本体18は、上記マスクステージ14、及び投影光学系16を支持する部分であり、複数の防振装置18dを介してクリーンルームの床F上に設置されている。装置本体18は、米国特許出願公開第2008/0030702号明細書に開示される装置本体と同様に構成されており、上記投影光学系16を支持する上架台部18a(光学定盤などとも称される)、一対の下架台部18b(図1では、紙面奥行き方向に重なっているため一方は不図示。図2参照)、及び一対の中架台部18cを有している。 The apparatus main body 18 is a portion that supports the mask stage 14 and the projection optical system 16, and is installed on the floor F of the clean room via a plurality of vibration isolators 18d. The apparatus main body 18 has the same configuration as the apparatus main body disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0030702, and is also referred to as an upper pedestal portion 18a (also referred to as an optical surface plate or the like) that supports the projection optical system 16. It has a pair of lower pedestals 18b (in FIG. 1, one is not shown because they overlap in the depth direction of the paper surface. See FIG. 2), and a pair of middle pedestals 18c.

基板ステージ装置20は、基板Pを投影光学系16(照明光IL)に対して高精度位置決めする部分であり、基板Pを水平面(X軸方向、及びY軸方向)に沿って所定の長ストロークで駆動するとともに、6自由度方向に微少駆動する。基板ステージ装置20の構成は、特に限定されないが、米国特許出願公開第2008/129762号明細書、あるいは米国特許出願公開第2012/0057140号明細書などに開示されるような、2次元粗動ステージと、該2次元粗動ステージに対して微少駆動される微動ステージとを含む、いわゆる粗微動構成のステージ装置を用いることが好ましい。 The substrate stage device 20 is a portion for positioning the substrate P with respect to the projection optical system 16 (illumination light IL) with high accuracy, and the substrate P has a predetermined long stroke along the horizontal plane (X-axis direction and Y-axis direction). It is driven by 6 degrees of freedom and is slightly driven in the direction of 6 degrees of freedom. The configuration of the substrate stage apparatus 20 is not particularly limited, but is a two-dimensional coarse motion stage as disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/129762, US Patent Application Publication No. 2012/0057140, and the like. It is preferable to use a stage device having a so-called coarse and fine movement configuration, which includes a fine movement stage that is slightly driven with respect to the two-dimensional coarse movement stage.

本第1の実施形態における基板ステージ装置20は、一例として、複数(本実施形態では、3つ)のベースフレーム22(図1では紙面奥行き方向に重なっている。図2参照)、Y粗動ステージ24、X粗動ステージ26、重量キャンセル装置28、Yステップガイド30、微動ステージ32、基板ホルダ36などを備えた粗微動構成のステージ装置である。 As an example, the substrate stage apparatus 20 in the first embodiment has a plurality of (three in this embodiment) base frames 22 (overlapping in the depth direction of the paper surface in FIG. 1; see FIG. 2), Y coarse motion. It is a stage device having a coarse and fine movement configuration including a stage 24, an X coarse movement stage 26, a weight canceling device 28, a Y step guide 30, a fine movement stage 32, a substrate holder 36, and the like.

ベースフレーム22は、Y軸方向に延びる部材から成り、装置本体18と振動的に絶縁された状態で床F上に設置されている。3つのベースフレーム22は、X軸方向に所定間隔で配置されている(図2参照)。 The base frame 22 is made of a member extending in the Y-axis direction, and is installed on the floor F in a state of being vibrationally insulated from the apparatus main body 18. The three base frames 22 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction (see FIG. 2).

Y粗動ステージ24は、図2に示されるように、3つのベースフレーム22上に載置されている。Y粗動ステージ24は、上記ベースフレーム22に対応した、3つのYキャリッジ24aと、該3つのYキャリッジ24a上に載置された一対(図2では一方は不図示。図1参照)のXビーム24bとを有している。Y粗動ステージ24は、基板Pを6自由度方向に駆動するための基板ステージ駆動系56(図2では不図示。図4参照)の一部である複数のYアクチュエータ24cを介して3つのベースフレーム22上でY軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、Y粗動ステージ24は、ベースフレーム22との間に配置されたリニアガイド装置24dを介して、Y軸方向に直進案内される。 The Y coarse movement stage 24 is mounted on three base frames 22 as shown in FIG. The Y coarse movement stage 24 includes three Y carriages 24a corresponding to the base frame 22 and a pair of Xs mounted on the three Y carriages 24a (one of which is not shown in FIG. 2; see FIG. 1). It has a beam 24b. The Y coarse motion stage 24 has three Y actuators 24c via a plurality of Y actuators 24c which are a part of the substrate stage drive system 56 (not shown in FIG. 2, see FIG. 4) for driving the substrate P in the direction of 6 degrees of freedom. It is driven on the base frame 22 in the Y-axis direction with a predetermined long stroke. Further, the Y coarse movement stage 24 is guided straight in the Y-axis direction via a linear guide device 24d arranged between the Y coarse movement stage 24 and the base frame 22.

図1に戻り、X粗動ステージ26は、一対のXビーム24b上に載置されている。X粗動ステージ26は、平面視(+Z方向から見て)矩形の板状の部材から成り、中央に開口部が形成されている。X粗動ステージ26は、基板ステージ駆動系56(図4参照)の一部である複数のXアクチュエータ26aを介してY粗動ステージ24上でX軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、X粗動ステージ26は、Y粗動ステージ24との間に配置されたリニアガイド装置26bを介して、X軸方向に直進案内される。なお、図2は、X粗動ステージ26が+X側のストロークエンドに位置した状態を示す図である。また、X粗動ステージ26は、上記リニアガイド装置26bによりY粗動ステージ24に対するY軸方向への相対移動が機械的に制限されており、Y粗動ステージ24と一体的にY軸方向に移動する。上述した基板ステージ駆動系56が有するYアクチュエータ24c(図2参照)、Xアクチュエータ26a(図1参照)としては、リニアモータ、送りネジ(ボールネジ)装置などを用いることができる。 Returning to FIG. 1, the X coarse movement stage 26 is mounted on the pair of X beams 24b. The X coarse movement stage 26 is composed of a rectangular plate-shaped member in a plan view (viewed from the + Z direction), and an opening is formed in the center. The X coarse movement stage 26 is driven on the Y coarse movement stage 24 with a predetermined long stroke in the X-axis direction via a plurality of X actuators 26a that are a part of the substrate stage drive system 56 (see FIG. 4). Further, the X coarse movement stage 26 is guided straight in the X-axis direction via a linear guide device 26b arranged between the X coarse movement stage 26 and the Y coarse movement stage 24. Note that FIG. 2 is a diagram showing a state in which the X coarse movement stage 26 is located at the stroke end on the + X side. Further, the X coarse movement stage 26 is mechanically restricted from moving relative to the Y coarse movement stage 24 in the Y-axis direction by the linear guide device 26b, and is integrated with the Y coarse movement stage 24 in the Y-axis direction. Moving. As the Y actuator 24c (see FIG. 2) and the X actuator 26a (see FIG. 1) of the substrate stage drive system 56 described above, a linear motor, a feed screw (ball screw) device, or the like can be used.

重量キャンセル装置28は、図2に示されるように、X粗動ステージ26に形成された開口部内に挿入されている。重量キャンセル装置28は、心柱とも称され、微動ステージ32、及び基板ホルダ36を含む系の自重を下方から支持している。重量キャンセル装置28の詳細に関しては、米国特許出願公開第2010/0018950号明細書に開示されているので、説明を省略する。重量キャンセル装置28は、X粗動ステージ26に対して複数の接続装置28a(フレクシャ装置とも称される)を介して機械的に接続されており、X粗動ステージ26に牽引されることにより、X粗動ステージ26と一体的にXY平面に沿って移動する。 The weight canceling device 28 is inserted into the opening formed in the X coarse movement stage 26 as shown in FIG. The weight canceling device 28, also referred to as a central pillar, supports the weight of the system including the fine movement stage 32 and the substrate holder 36 from below. The details of the weight canceling device 28 are disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950, and thus the description thereof will be omitted. The weight canceling device 28 is mechanically connected to the X coarse movement stage 26 via a plurality of connecting devices 28a (also referred to as a flexure device), and is pulled by the X coarse movement stage 26. It moves along the XY plane integrally with the X coarse movement stage 26.

Yステップガイド30は、重量キャンセル装置28が移動する際の定盤として機能する部分である。Yステップガイド30は、X軸方向に延びる部材から成り、装置本体18が有する一対の下架台部18b上に複数のリニアガイド装置30aを介して載置されている。Yステップガイド30は、Y粗動ステージ24が有する一対のXビーム24b間に挿入され(図1参照)、且つY粗動ステージ24に複数の接続装置30b(図2では不図示。図1参照)を介して機械的に接続されている。これにより、Yステップガイド30は、Y粗動ステージ24と一体的にY軸方向に所定の長ストロークで移動する。重量キャンセル装置28は、Yステップガイド30上にエアベアリング28bを介して非接触状態で載置されており、X粗動ステージ26がY粗動ステージ24上でX軸方向にのみ移動する場合には、静止状態のYステップガイド30上をX軸方向に移動し、X粗動ステージ26がY粗動ステージ24と一体的にY軸方向に移動する(X軸方向への移動を伴う場合も含む)場合には、Yステップガイド30と一体的に(Yステップガイド30から脱落しないように)Y軸方向に移動する。 The Y step guide 30 is a part that functions as a surface plate when the weight canceling device 28 moves. The Y step guide 30 is composed of a member extending in the X-axis direction, and is mounted on a pair of lower pedestals 18b included in the device main body 18 via a plurality of linear guide devices 30a. The Y step guide 30 is inserted between the pair of X beams 24b included in the Y coarse motion stage 24 (see FIG. 1), and a plurality of connecting devices 30b (not shown in FIG. 2; see FIG. 1) are connected to the Y coarse motion stage 24. ) Is mechanically connected. As a result, the Y step guide 30 moves integrally with the Y coarse movement stage 24 in the Y-axis direction with a predetermined long stroke. The weight canceling device 28 is mounted on the Y step guide 30 in a non-contact state via the air bearing 28b, and when the X coarse movement stage 26 moves only in the X axis direction on the Y coarse movement stage 24. Moves in the X-axis direction on the stationary Y step guide 30, and the X-coarse movement stage 26 moves in the Y-axis direction integrally with the Y-coarse movement stage 24 (may be accompanied by movement in the X-axis direction). In the case of including), it moves in the Y-axis direction integrally with the Y step guide 30 (so as not to fall off from the Y step guide 30).

微動ステージ32は、平面視矩形の板状(あるいは箱形)の部材から成り、中央部が球面軸受け装置34を介してXY平面に対して揺動(チルト動作)自在な状態で重量キャンセル装置28に下方から非接触状態(XY平面に沿って相対移動可能な状態)で支持されている。微動ステージ32の上面には、基板ホルダ36が固定され、該基板ホルダ36上に基板Pが載置される。基板ホルダ36は、平面視矩形の板状に形成され、基板Pを、真空吸着保持する。 The fine movement stage 32 is composed of a plate-shaped (or box-shaped) member having a rectangular shape in a plan view, and the weight canceling device 28 is in a state where the central portion can swing (tilt) with respect to the XY plane via the spherical bearing device 34. It is supported from below in a non-contact state (a state in which it can move relative to the XY plane). A substrate holder 36 is fixed on the upper surface of the fine movement stage 32, and the substrate P is placed on the substrate holder 36. The substrate holder 36 is formed in a rectangular plate shape in a plan view, and holds the substrate P by vacuum suction.

微動ステージ32は、上記基板ステージ駆動系56(図1及び図2では不図示。図4参照)の一部であって、X粗動ステージ26が有する固定子と微動ステージ32が有する可動子とを含む複数のリニアモータを介して、主制御装置50(図4参照)により、X粗動ステージ26に対して6自由度方向に微少駆動される。複数のリニアモータとしては、Xボイスコイルモータ56x(図1では不図示)、Yボイスコイルモータ56y(図2では不図示)、Zボイスコイルモータ56zがそれぞれ複数含まれる。また、主制御装置50は、X粗動ステージ26がXY平面に沿って長ストロークで移動する際には、微動ステージ32とX粗動ステージ26とが一体的にXY平面に沿って長ストロークで移動するように、上記複数のリニアモータにより微動ステージ32に推力を付与する。基板ステージ駆動系56を含み、以上説明した基板ステージ装置20の構成(計測系を除く)は、米国特許出願公開第2012/0057140号明細書などに開示されている。 The fine movement stage 32 is a part of the substrate stage drive system 56 (not shown in FIGS. 1 and 2; see FIG. 4), and includes a stator included in the X coarse movement stage 26 and a mover included in the fine movement stage 32. It is slightly driven in the direction of 6 degrees of freedom with respect to the X coarse movement stage 26 by the main controller 50 (see FIG. 4) via a plurality of linear motors including. The plurality of linear motors include a plurality of X voice coil motors 56x (not shown in FIG. 1), Y voice coil motors 56y (not shown in FIG. 2), and Z voice coil motors 56z, respectively. Further, in the main control device 50, when the X coarse movement stage 26 moves along the XY plane with a long stroke, the fine movement stage 32 and the X coarse movement stage 26 integrally move along the XY plane with a long stroke. Thrust is applied to the fine movement stage 32 by the plurality of linear motors so as to move. The configuration (excluding the measurement system) of the substrate stage apparatus 20 including the substrate stage drive system 56 and described above is disclosed in US Patent Application Publication No. 2012/0057140 and the like.

微動ステージ32(すなわち基板P)の位置計測系は、図4に示されるように、基板のXY平面内の位置情報(θz方向の回転量情報を含む)を求めるための基板ステージ水平面内位置計測系58(以下、「水平面内位置計測系58」と称する)と、基板の水平面に交差する方向の位置情報(Z軸方向の位置情報、θx及びθy方向の回転量情報。以下「Zチルト位置情報」と称する)を求めるための基板ステージZチルト位置計測系70(以下、「Zチルト位置計測系70」と称する)とを含む。 As shown in FIG. 4, the position measurement system of the fine movement stage 32 (that is, the substrate P) measures the position in the horizontal plane of the substrate stage for obtaining the position information (including the rotation amount information in the θz direction) of the substrate in the XY plane. System 58 (hereinafter referred to as "horizontal position measurement system 58") and position information in the direction intersecting the horizontal plane of the substrate (position information in the Z-axis direction, rotation amount information in the θx and θy directions, hereinafter “Z tilt position”. It includes a substrate stage Z tilt position measurement system 70 (hereinafter, referred to as “Z tilt position measurement system 70”) for obtaining (referred to as “information”).

水平面内位置計測系58としては、不図示であるが、微動ステージ32、あるいは基板ホルダ36(それぞれ図1参照)に固定されたバーミラー(X軸に平行に延びるYバーミラー、及びY軸に平行に延びるXバーミラー)を用いた光干渉計システムなどを用いることができる。光干渉計システムを用いた位置計測系の詳細に関しては、米国特許出願公開第2010/0018950号明細書などに開示されているので、説明を省略する。 Although not shown, the horizontal position measurement system 58 is a bar mirror fixed to the fine movement stage 32 or the substrate holder 36 (see FIG. 1 respectively) (Y bar mirror extending parallel to the X axis and parallel to the Y axis). An optical interferometer system or the like using an extending X-bar mirror) can be used. Details of the position measurement system using the optical interferometer system are disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950 and the like, and thus the description thereof will be omitted.

Zチルト位置計測系70は、図1に示されるように、一対のヘッドユニット(ヘッドユニット72a、72b)を有している。一方のヘッドユニット72aは、投影光学系16の+Y側に配置され、他方のヘッドユニット72bは、投影光学系16の−Y側に配置されている(図2参照)。ヘッドユニット72a、72bは、配置が異なる点を除き、実質的に同じ装置である。 As shown in FIG. 1, the Z tilt position measuring system 70 has a pair of head units (head units 72a and 72b). One head unit 72a is arranged on the + Y side of the projection optical system 16, and the other head unit 72b is arranged on the −Y side of the projection optical system 16 (see FIG. 2). The head units 72a and 72b are substantially the same device except that they are arranged differently.

ヘッドユニット72a、72bは、基板ステージ装置20が有する一対のターゲット38(ターゲット部材)を用いて基板PのZチルト位置情報を計測する。一対のターゲット38のうち、一方は基板ホルダ36の+Y側に配置され、他方は基板ホルダ36の−Y側に配置されている。一対のターゲット38のY軸方向に関する間隔は、上述したヘッドユニット72a、72bのY軸方向の間隔と概ね同じに設定されている。 The head units 72a and 72b measure the Z tilt position information of the substrate P using a pair of targets 38 (target members) included in the substrate stage device 20. Of the pair of targets 38, one is arranged on the + Y side of the substrate holder 36, and the other is arranged on the −Y side of the substrate holder 36. The distance between the pair of targets 38 in the Y-axis direction is set to be substantially the same as the distance between the head units 72a and 72b described above in the Y-axis direction.

ターゲット38は、図1及び図2から分かるように、X軸方向に延び、且つXY平面に平行な板状(帯状)の部材から成る。ターゲット38の上面は、反射面となっている。ターゲット38としては、平面鏡などを用いることができる。ターゲット38のX軸方向の長さは、基板ホルダ36(及び基板P)のX軸方向の長さよりも長く設定されており、本実施形態では、基板ホルダ36のX軸方向の長さの1.1〜2倍程度に設定されている。なお、ターゲット38の長さは基板ホルダ36のX軸方向の長さよりも短くても良い。例えば、Zチルト位置情報を計測する場所やタイミングに対応して、基板ホルダ36のX軸方向の長さよりも短いターゲット38を複数設けても良い。 As can be seen from FIGS. 1 and 2, the target 38 is composed of a plate-shaped (strip-shaped) member extending in the X-axis direction and parallel to the XY plane. The upper surface of the target 38 is a reflective surface. As the target 38, a plane mirror or the like can be used. The length of the target 38 in the X-axis direction is set to be longer than the length of the board holder 36 (and the board P) in the X-axis direction. In this embodiment, the length of the board holder 36 in the X-axis direction is 1. . It is set to about 1 to 2 times. The length of the target 38 may be shorter than the length of the substrate holder 36 in the X-axis direction. For example, a plurality of targets 38 shorter than the length of the substrate holder 36 in the X-axis direction may be provided according to the location and timing for measuring the Z tilt position information.

ターゲット38は、その上面の高さ位置(Z軸方向の位置)が、基板ホルダ36上に載置された基板Pの表面の高さ位置とほぼ同じとなるように、基板ホルダ36の側面にブラケット38aを介して取り付けられている。従って、基板ホルダ36が水平面に交差する方向(光軸AX方向への移動、及び水平面に対して傾斜する方向)に駆動されると、一対のターゲット38は、該基板ホルダ36と一体的に水平面に交差する方向に移動する。これにより、基板ホルダ36上に載置された基板Pの姿勢変化が、ターゲット38の上面(反射面)に反映される。なお、図1及び図2において、ターゲット38は、基板ホルダ36の側面に取り付けられているが、基板Pの姿勢変化を反映できれば、ターゲット38の設置位置は特に限定されず、微動ステージ32に固定されていても良し、あるいは基板ホルダ36の上面に直接取り付けられても良い。また、基板ホルダ36、微動ステージ32、基板P等の少なくとも一部の上面をターゲット38として、Zチルト位置情報を計測しても良い。すなわち、基板ホルダ36、微動ステージ32、基板P等の少なくとも一部の上面をターゲット38と同等に機能させても良い。これによって、ターゲット38を設けなくても良いので、基板ステージ装置20の構成をシンプルにすることができる。 The target 38 is placed on the side surface of the substrate holder 36 so that the height position of the upper surface thereof (position in the Z-axis direction) is substantially the same as the height position of the surface of the substrate P mounted on the substrate holder 36. It is attached via the bracket 38a. Therefore, when the substrate holder 36 is driven in a direction intersecting the horizontal plane (movement in the optical axis AX direction and a direction inclining with respect to the horizontal plane), the pair of targets 38 are integrally driven in the horizontal plane with the substrate holder 36. Move in the direction of intersection. As a result, the posture change of the substrate P placed on the substrate holder 36 is reflected on the upper surface (reflection surface) of the target 38. Although the target 38 is attached to the side surface of the substrate holder 36 in FIGS. 1 and 2, the installation position of the target 38 is not particularly limited as long as the posture change of the substrate P can be reflected, and the target 38 is fixed to the fine movement stage 32. It may be attached directly to the upper surface of the substrate holder 36. Further, the Z tilt position information may be measured by targeting at least a part of the upper surfaces of the substrate holder 36, the fine movement stage 32, the substrate P, and the like as the target 38. That is, at least a part of the upper surfaces of the substrate holder 36, the fine movement stage 32, the substrate P, and the like may function in the same manner as the target 38. As a result, it is not necessary to provide the target 38, so that the configuration of the substrate stage device 20 can be simplified.

次にヘッドユニット72a、72bについて説明する。ヘッドユニット72aは、図1に示されるように、Yリニアアクチュエータ74、該Yリニアアクチュエータ74により投影光学系16(及び装置本体18)に対してY軸方向に所定のストロークで駆動されるYスライダ76、及びYスライダ76に固定された一対のセンサヘッド78(図1では紙面奥行き方向に重なっている。図2参照)を備えている。ヘッドユニット72bも同様である。 Next, the head units 72a and 72b will be described. As shown in FIG. 1, the head unit 72a is driven by a Y linear actuator 74 and a Y slider driven by the Y linear actuator 74 with a predetermined stroke in the Y-axis direction with respect to the projection optical system 16 (and the apparatus main body 18). It includes a pair of sensor heads 78 fixed to the 76 and the Y slider 76 (in FIG. 1, they overlap in the depth direction of the paper surface. See FIG. 2). The same applies to the head unit 72b.

Yリニアアクチュエータ74(駆動機構)は、装置本体18が有する上架台部18aの下面に固定されている。Yリニアアクチュエータ74は、Yスライダ76をY軸方向に案内するリニアガイドと、Yスライダ76に推力を付与する駆動系とを備えている。リニアガイドの種類は、特に限定されないが、繰り返し再現性の高いエアベアリングが好適である。駆動系の種類も、特に限定されず、リニアモータ、ベルト(あるいはワイヤ)駆動装置などを用いることができる。 The Y linear actuator 74 (drive mechanism) is fixed to the lower surface of the pedestal portion 18a included in the apparatus main body 18. The Y linear actuator 74 includes a linear guide that guides the Y slider 76 in the Y-axis direction, and a drive system that applies thrust to the Y slider 76. The type of linear guide is not particularly limited, but an air bearing having high repeatability is preferable. The type of drive system is not particularly limited, and a linear motor, a belt (or wire) drive device, or the like can be used.

Yリニアアクチュエータ74は、主制御装置50(図4参照)により制御される。主制御装置50は、Yスライダ76のY軸方向への移動方向、移動量、及び移動速度が、基板P(微動ステージ32)のY軸方向への移動方向、移動量、及び移動速度とほぼ同じとなるようにYリニアアクチュエータ74を制御する。また、図1及び図2では不図示であるが、主制御装置50は、Yスライダ位置計測系80(図4参照)を介して、Yスライダ76の装置本体18(すなわち投影光学系16)に対する位置情報を求める。Yスライダ位置計測系80としては、リニアエンコーダシステムのような計測システムであっても良いし、Yリニアアクチュエータ74に対する入力信号などに基づくものであっても良い。 The Y linear actuator 74 is controlled by the main controller 50 (see FIG. 4). In the main control device 50, the moving direction, moving amount, and moving speed of the Y slider 76 in the Y-axis direction are substantially the same as the moving direction, moving amount, and moving speed of the substrate P (fine movement stage 32) in the Y-axis direction. The Y linear actuator 74 is controlled so as to be the same. Further, although not shown in FIGS. 1 and 2, the main control device 50 refers to the device main body 18 (that is, the projection optical system 16) of the Y slider 76 via the Y slider position measurement system 80 (see FIG. 4). Ask for location information. The Y slider position measurement system 80 may be a measurement system such as a linear encoder system, or may be based on an input signal to the Y linear actuator 74 or the like.

一対のセンサヘッド78は、Yスライダ76の下面にX軸方向に離間して取り付けられている(図2参照)。一対のセンサヘッド78は、図3に示されるように、ターゲット38に対向して、下方(−Z方向)を向いて配置されている。本実施形態において、センサヘッド78としては、一例として、レーザ変位計が用いられているが、センサヘッド78の種類は、装置本体18(図1参照)を基準としたターゲット38のZ軸方向の変位を所望の精度(分解能)で、且つ非接触で計測できれば、特に限定されない。 The pair of sensor heads 78 are attached to the lower surface of the Y slider 76 so as to be separated from each other in the X-axis direction (see FIG. 2). As shown in FIG. 3, the pair of sensor heads 78 are arranged so as to face the target 38 and face downward (−Z direction). In the present embodiment, a laser displacement meter is used as an example of the sensor head 78, but the type of the sensor head 78 is in the Z-axis direction of the target 38 with reference to the apparatus main body 18 (see FIG. 1). The displacement is not particularly limited as long as it can be measured with desired accuracy (resolution) and without contact.

ここで、ヘッドユニット72a、72bそれぞれが有する一対のセンサヘッド78は、X軸方向に離間していることから、主制御装置50(図4参照)は、該一対のセンサヘッド78の出力の平均値に基づいて、対応するターゲット38のZ軸方向の位置(変位量)情報を求めること、及び一対のセンサヘッド78の出力の差分に基づいてターゲット38のθy方向の傾斜量情報を求めることができる。また、ヘッドユニット72a、72b(及び対応するターゲット38)がY軸方向に離間していることから、主制御装置50は、該ヘッドユニット72a、72bが有する、同一直線上にない合計で、4つのセンサヘッド78の出力に基づいて、基板ホルダ36(図1参照)のθx方向の傾斜量情報を求めることができる。なお、ターゲット38のZ軸方向の位置(変位量)情報を求める場合に、該一対のセンサヘッド78のうちの一つのセンサヘッドの出力に基づいて求めても良い。 Here, since the pair of sensor heads 78 of the head units 72a and 72b are separated from each other in the X-axis direction, the main control device 50 (see FIG. 4) averages the outputs of the pair of sensor heads 78. Based on the value, the position (displacement amount) information of the corresponding target 38 in the Z-axis direction can be obtained, and the inclination amount information of the target 38 in the θy direction can be obtained based on the difference between the outputs of the pair of sensor heads 78. can. Further, since the head units 72a and 72b (and the corresponding targets 38) are separated from each other in the Y-axis direction, the main control device 50 has a total of 4 head units 72a and 72b that are not on the same straight line. Based on the outputs of the two sensor heads 78, it is possible to obtain information on the amount of inclination of the substrate holder 36 (see FIG. 1) in the θx direction. When obtaining the position (displacement amount) information of the target 38 in the Z-axis direction, it may be obtained based on the output of one of the pair of sensor heads 78.

図4には、液晶露光装置10(図1参照)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、液晶露光装置10の構成各部を統括制御する。 FIG. 4 shows a block diagram showing an input / output relationship of a main control device 50 that mainly configures a control system of the liquid crystal exposure apparatus 10 (see FIG. 1) 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 liquid crystal exposure device 10 in an integrated manner.

上述のようにして構成された液晶露光装置10(図1参照)では、主制御装置50(図4参照)の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ14上へのマスクMのロードが行われるとともに、不図示の基板ローダによって、基板ステージ装置20(基板ホルダ36)上への基板Pのロードが行なわれる。その後、主制御装置50により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、そのアライメント計測の終了後、基板P上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。 In the liquid crystal exposure device 10 (see FIG. 1) configured as described above, the mask M is loaded onto the mask stage 14 by a mask loader (not shown) under the control of the main control device 50 (see FIG. 4). Is performed, and the board P is loaded onto the board stage device 20 (board holder 36) by a board loader (not shown). After that, the main control device 50 executes the alignment measurement using an alignment detection system (not shown), and after the alignment measurement is completed, the multiple shot regions set on the substrate P are sequentially step-and-scan. An exposure operation is performed.

上記スキャン露光動作時において、主制御装置50(図4参照)は、Zチルト位置計測系70(図4参照)の出力に基づいて、基板P上における照明光IL(図1参照)の照射領域(露光領域)が、投影光学系16(図1参照)の焦点深度内に自動的に位置するように、基板PのZチルト方向の位置決め制御(いわゆるオートフォーカス制御)を行う。なお、基板PのZチルト位置計測系として、上記露光領域の近傍で基板Pの面位置情報を直接計測する方式の計測系(公知のオートフォーカスセンサ)を、本実施形態のZチルト位置計測系70と併用しても良い。 During the scan exposure operation, the main control device 50 (see FIG. 4) is the irradiation region of the illumination light IL (see FIG. 1) on the substrate P based on the output of the Z tilt position measurement system 70 (see FIG. 4). Positioning control (so-called autofocus control) in the Z tilt direction of the substrate P is performed so that (exposure region) is automatically positioned within the depth of focus of the projection optical system 16 (see FIG. 1). As the Z tilt position measurement system of the substrate P, a measurement system (known autofocus sensor) of a method of directly measuring the surface position information of the substrate P in the vicinity of the exposure region is used as the Z tilt position measurement system of the present embodiment. It may be used in combination with 70.

一連のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、主制御装置50(図4参照)は、図5、図6(a)に示されるように、ショット間移動を行うために基板P(基板ホルダ36)をY軸方向(図5、図6(a)では+Y方向。白矢印参照)に移動させる際に、該基板Pと同期するように(センサヘッド78からの計測光が対応するターゲット38から外れないように)、ヘッドユニット72a、72bそれぞれのYスライダ76をY軸方向に駆動(図5、図6(a)の黒矢印参照)する。これにより、基板PのY位置に関わらず、基板PのZチルト位置情報を求めることができる。この際、ターゲット38のY軸方向の幅は、センサヘッド78のターゲット38上における計測点に比べて十分に広く設定されているので、センサヘッド78と基板ホルダ36とは、厳密にY軸方向の位置が同期していなくても良い。 During a series of step-and-scan exposure operations, the main controller 50 (see FIG. 4) uses the substrate P (subject) to move between shots, as shown in FIGS. 5 and 6 (a). When the holder 36) is moved in the Y-axis direction (+ Y direction in FIGS. 5 and 6 (a); see the white arrow), the target corresponding to the measurement light from the sensor head 78 is synchronized with the substrate P. The Y sliders 76 of the head units 72a and 72b are driven in the Y-axis direction (see the black arrows in FIGS. 5 and 6A) so as not to deviate from 38). Thereby, the Z tilt position information of the substrate P can be obtained regardless of the Y position of the substrate P. At this time, the width of the target 38 in the Y-axis direction is set sufficiently wider than the measurement point on the target 38 of the sensor head 78, so that the sensor head 78 and the substrate holder 36 are strictly in the Y-axis direction. The positions of are not required to be synchronized.

これに対し、図6(b)に示されるように、一連のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、スキャン露光動作を行うために基板P(基板ホルダ36)をX軸方向(図6(b)では−X方向。白矢印参照)に移動させる際、主制御装置50(図4参照)は、ヘッドユニット72a、72bそれぞれのYスライダ76を静止状態(センサヘッド78と対応するターゲット38とが対向した状態)として、基板PのZチルト位置情報を求める。なお、ターゲット38表面の平面度、及びYスライダ76の直進走行精度の確保が困難となる可能性がある場合には、上記平面度、直進走行精度に関しては、あらかじめ計測を行って補正情報を求め、実際のZチルト位置情報の計測時に、センサヘッド78の出力を上記補正情報により補正すると良い。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, during a series of step-and-scan exposure operations, the substrate P (substrate holder 36) is moved in the X-axis direction (FIG. 6) in order to perform the scan exposure operation. In (b), when moving in the −X direction (see the white arrow), the main control device 50 (see FIG. 4) puts the Y sliders 76 of the head units 72a and 72b in a stationary state (the sensor head 78 and the corresponding target 38). The Z tilt position information of the substrate P is obtained. If there is a possibility that it will be difficult to secure the flatness of the surface of the target 38 and the straight-ahead running accuracy of the Y slider 76, the flatness and the straight-ahead running accuracy will be measured in advance to obtain correction information. When actually measuring the Z tilt position information, the output of the sensor head 78 may be corrected by the above correction information.

以上説明した第1の実施形態に係るZチルト位置計測系70によれば、装置本体18を基準として、基板Pを保持する基板ホルダ36の姿勢変化をダイレクトに計測するので、基板PのZチルト位置情報を高精度で求めることができる。ここで、基板ホルダ36に計測センサを取り付け、重量キャンセル装置28(すなわちYステップガイド30)を基準に基板ホルダ36の姿勢変化を求めることも考えられるが、重量キャンセル装置28(及びYステップガイド30)は、XY平面に沿って移動する構成であるため、計測精度が低下する可能性がある。これに対し、本実施形態のZチルト位置計測系70では、投影光学系16が取り付けられた上架台部18aを基準とするので、基板ステージ装置20の動作に関わらず、高精度で基板Pの姿勢変化を計測することができる。 According to the Z tilt position measurement system 70 according to the first embodiment described above, the posture change of the substrate holder 36 holding the substrate P is directly measured with reference to the apparatus main body 18, so that the Z tilt of the substrate P is measured. Position information can be obtained with high accuracy. Here, it is conceivable to attach a measurement sensor to the board holder 36 and obtain the posture change of the board holder 36 based on the weight canceling device 28 (that is, the Y step guide 30), but the weight canceling device 28 (and the Y step guide 30) ) Is configured to move along the XY plane, so that the measurement accuracy may decrease. On the other hand, in the Z tilt position measurement system 70 of the present embodiment, since the pedestal portion 18a to which the projection optical system 16 is attached is used as a reference, the substrate P can be mounted with high accuracy regardless of the operation of the substrate stage device 20. It is possible to measure changes in posture.

また、上述した露光領域の近傍で基板Pの面位置情報を直接計測する方式のZチルト位置計測系(オートフォーカスセンサ)は、図2に示されるように、基板ホルダ36がX軸方向に関するストロークエンドに位置した場合には、投影光学系16の下方に基板Pが位置していないため、基板PのZチルト位置情報を求めることができないが、本実施形態のZチルト位置計測系70を用いることにより、基板ホルダ36のX軸方向の位置に関わらず、基板PのZチルト位置情報を求めることが可能となる。 Further, in the Z tilt position measurement system (autofocus sensor) of the method of directly measuring the surface position information of the substrate P in the vicinity of the exposure region described above, as shown in FIG. 2, the substrate holder 36 has a stroke in the X-axis direction. When it is located at the end, since the substrate P is not located below the projection optical system 16, the Z tilt position information of the substrate P cannot be obtained, but the Z tilt position measurement system 70 of the present embodiment is used. This makes it possible to obtain the Z tilt position information of the substrate P regardless of the position of the substrate holder 36 in the X-axis direction.

《第2の実施形態》
次に第2の実施形態に係る液晶露光装置について、図7及び図8を用いて説明する。第2の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板PのZチルト位置情報を求めるための計測系の構成が異なる点を除き、上記第1の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第1の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第1の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
<< Second Embodiment >>
Next, the liquid crystal exposure apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The configuration of the liquid crystal exposure apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the measurement system for obtaining the Z tilt position information of the substrate P is different. Only the points will be described, and the elements having the same configuration and function as those of the first embodiment will be designated by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

上記第1の実施形態のZチルト位置計測系70(図6(a)など参照)では、投影光学系16の+Y側及び−Y側にヘッドユニット(ヘッドユニット72a、72b)がそれぞれ1つずつ配置されていたのに対し、本第2の実施形態のZチルト位置計測系170では、図8に示されるように、投影光学系16の+Y側に、2つのヘッドユニット172a、172cが配置されるとともに、投影光学系16の−Y側にも、2つのヘッドユニット172b、172dが配置されている。すなわち、主制御装置50(図4参照)は、上記第1の実施形態では、2つのヘッドユニット72a、72b(すなわち、合計で4つのセンサヘッド78)を用いて基板PのZチルト位置情報を求めたのに対し、本第2の実施形態では、4つのヘッドユニット172a〜172d(すなわち、合計で8つのセンサヘッド78)を適宜用いて基板PのZチルト位置情報を求める。ヘッドユニット172a〜172dの構成は、上記第1の実施形態のヘッドユニット72a、72bと同じであるので、説明は省略する。 In the Z tilt position measurement system 70 of the first embodiment (see FIG. 6A and the like), one head unit (head unit 72a, 72b) is provided on each of the + Y side and the −Y side of the projection optical system 16. In contrast to the arrangement, in the Z tilt position measurement system 170 of the second embodiment, as shown in FIG. 8, two head units 172a and 172c are arranged on the + Y side of the projection optical system 16. At the same time, two head units 172b and 172d are arranged on the −Y side of the projection optical system 16. That is, in the first embodiment, the main control device 50 (see FIG. 4) uses two head units 72a and 72b (that is, a total of four sensor heads 78) to provide Z tilt position information of the substrate P. On the other hand, in the second embodiment, the Z tilt position information of the substrate P is obtained by appropriately using four head units 172a to 172d (that is, eight sensor heads 78 in total). Since the configurations of the head units 172a to 172d are the same as those of the head units 72a and 72b of the first embodiment, the description thereof will be omitted.

また、図2、図6(a)などに示されるように、上記第1の実施形態において、2つのヘッドユニット72a、72bのX位置は、投影光学系16のX位置とほぼ同じであったのに対し、図8に示されるように、本第2の実施形態において、投影光学系16の+Y側の、2つのヘッドユニット172a、172cは、一方(ヘッドユニット172a)が投影光学系16よりも+X側に配置されるとともに、他方(ヘッドユニット172c)が投影光学系16の−X側に(すなわち走査方向の手前側と奥側に)配置されている。投影光学系16の−Y側の、2つのヘッドユニット172b、172dも同様である。このように、本第2の実施形態では、投影光学系16の周囲に、4つのヘッドユニット172a〜172dが配置されている。なお、基板ホルダ36にブラケット138aを介してX軸方向に延びる反射面を有するターゲット138が固定されている点は、上記第1の実施形態と同様であるが、本第2実施形態において、ターゲット138のX軸方向の寸法は、上記第1の実施形態よりも短い。 Further, as shown in FIGS. 2 and 6A, in the first embodiment, the X positions of the two head units 72a and 72b are substantially the same as the X positions of the projection optical system 16. On the other hand, as shown in FIG. 8, in the second embodiment, one of the two head units 172a and 172c on the + Y side of the projection optical system 16 (head unit 172a) is from the projection optical system 16. Is also arranged on the + X side, and the other (head unit 172c) is arranged on the −X side (that is, on the front side and the back side in the scanning direction) of the projection optical system 16. The same applies to the two head units 172b and 172d on the −Y side of the projection optical system 16. As described above, in the second embodiment, the four head units 172a to 172d are arranged around the projection optical system 16. The target 138 having the reflecting surface extending in the X-axis direction is fixed to the substrate holder 36 via the bracket 138a, which is the same as the first embodiment, but in the second embodiment, the target The dimension of 138 in the X-axis direction is shorter than that of the first embodiment.

本第2の実施形態おける走査露光動作時の各ヘッドユニット172a〜172dの動作は、上記第1の実施形態と概ね同じであるので説明を省略する。すなわち、主制御装置50(図4参照)は、基板ホルダ36(基板P)のY軸方向への移動(図8の白矢印参照)に同期して、各ヘッドユニット172a〜172dのYスライダ76をY軸方向に移動(図8の黒矢印参照)させつつ、4つのヘッドユニット172a〜172dのうちの少なくとも2つのヘッドユニット(ヘッドユニット172aとヘッドユニット172b、又はヘッドユニット172cとヘッドユニット172d、あるいは全てのヘッドユニット172a〜172d)が有するセンサヘッド78の出力に基づいて、基板PのZチルト位置情報を求める。 Since the operations of the head units 172a to 172d during the scanning exposure operation in the second embodiment are substantially the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted. That is, the main control device 50 (see FIG. 4) synchronizes with the movement of the board holder 36 (board P) in the Y-axis direction (see the white arrow in FIG. 8), and the Y sliders 76 of the head units 172a to 172d. At least two of the four head units 172a to 172d (head unit 172a and head unit 172b, or head unit 172c and head unit 172d,) while moving in the Y-axis direction (see the black arrow in FIG. 8). Alternatively, the Z tilt position information of the substrate P is obtained based on the output of the sensor head 78 possessed by all the head units 172a to 172d).

以上説明した、本第2の実施形態のZチルト位置計測系170は、投影光学系16の+X側及び−X側それぞれに、Y軸方向に離間した、2つのヘッドユニット(ヘッドユニット172a、172b、及びヘッドユニット172c、172d)が配置されているので、上記第1の実施形態に比べ、X軸方向に関する検出領域が長い。従って、図7に示されるように、上記第1の実施形態(図2参照)に比べ、ターゲット138のX軸方向の長さを短くすることができる。これにより、微動ステージ32を軽量化することができるので、基板Pの位置制御性が向上する。 The Z tilt position measurement system 170 of the second embodiment described above has two head units (head units 172a and 172b) separated in the Y-axis direction on the + X side and the −X side of the projection optical system 16, respectively. , And the head units 172c, 172d) are arranged, so that the detection region in the X-axis direction is longer than that of the first embodiment. Therefore, as shown in FIG. 7, the length of the target 138 in the X-axis direction can be shortened as compared with the first embodiment (see FIG. 2). As a result, the weight of the fine movement stage 32 can be reduced, so that the position controllability of the substrate P is improved.

《第3の実施形態》
次に第3の実施形態に係る液晶露光装置について、図9〜図11を用いて説明する。第3の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板PのZチルト位置情報を求めるための計測系の構成が異なる点を除き、上記第1又は第2の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第1又は第2の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第1又は第2の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
<< Third Embodiment >>
Next, the liquid crystal exposure apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11. The configuration of the liquid crystal exposure apparatus according to the third embodiment is the same as that of the first or second embodiment, except that the configuration of the measurement system for obtaining the Z tilt position information of the substrate P is different. Hereinafter, only the differences will be described, and the elements having the same configuration and function as those of the first or second embodiment are designated by the same reference numerals as those of the first or second embodiment and the description thereof will be omitted. ..

本第3の実施形態のZチルト位置計測系270は、センサヘッド78を有するYスライダ76の水平面(XY平面)に対する傾き量情報が、主制御装置50(図4参照)により求められる点が上記第1及び第2の実施形態と異なる。主制御装置50は、センサヘッド78の出力と、該出力時のYスライダ76の傾き量情報とに基づいて(すなわち、Yスライダ76の傾きを補正しつつ)基板PのZチルト位置情報を求める。 In the Z tilt position measurement system 270 of the third embodiment, the point that the tilt amount information with respect to the horizontal plane (XY plane) of the Y slider 76 having the sensor head 78 is obtained by the main control device 50 (see FIG. 4) is described above. It differs from the first and second embodiments. The main control device 50 obtains the Z tilt position information of the substrate P based on the output of the sensor head 78 and the tilt amount information of the Y slider 76 at the time of the output (that is, while correcting the tilt of the Y slider 76). ..

なお、本第3の実施形態では、上記第2の実施形態と同様の配置で(すなわち、投影光学系16の周囲に)、4つのヘッドユニット272a〜272dが配置されている(図9及び図11参照)。4つのヘッドユニット272a〜272dの構成は、配置が異なる点を除き、実質的に同じである。なお、これに限られず、上記第1の実施形態と同様の配置で(すなわち、投影光学系16と同じX位置に)、2つのヘッドユニットが配置される構成であっても良い。この場合、上記第1の実施形態と同様に、ターゲット138よりもX軸方向の寸法が長いターゲット38(図2など参照)を用いる。 In the third embodiment, four head units 272a to 272d are arranged in the same arrangement as in the second embodiment (that is, around the projection optical system 16) (FIGS. 9 and 9). 11). The configurations of the four head units 272a to 272d are substantially the same, except that they are arranged differently. Not limited to this, two head units may be arranged in the same arrangement as in the first embodiment (that is, at the same X position as the projection optical system 16). In this case, as in the first embodiment, the target 38 (see FIG. 2 and the like) having a longer dimension in the X-axis direction than the target 138 is used.

図10に示されるように、ヘッドユニット272a(ヘッドユニット272b〜272dも同様)は、上記第2の実施形態と同様に、ターゲット138に対して(−Z方向に)計測光を照射する、X軸方向に離間した一対のセンサヘッド78(下向きヘッド)を有している。4つのヘッドユニット272a〜272dそれぞれが有する一対の(合計で、8つの)センサヘッド78を用いて基板PのZチルト位置情報を求める手法は、上記第2の実施形態と同様であるので、説明を省略する。 As shown in FIG. 10, the head unit 272a (the same applies to the head units 272b to 272d) irradiates the target 138 with the measurement light (in the −Z direction) as in the second embodiment. It has a pair of sensor heads 78 (downward heads) separated in the axial direction. The method of obtaining the Z tilt position information of the substrate P by using the pair of sensor heads 78 (eight in total) of each of the four head units 272a to 272d is the same as that of the second embodiment. Is omitted.

ここで、ヘッドユニット272aにおいて、センサヘッド78が取り付けられたYスライダ76(図10では不図示。図9参照)は、リニアガイド装置によってY軸方向に直進案内される構成であることから、センサヘッド78(対応するターゲット138に対する計測光の光軸)に傾き、及びZ変位が生じる可能性がある。そこで、主制御装置50(図4参照)は、Yスライダ76に取り付けられた、4つのセンサヘッド278(上向きヘッド)を用いて、Yスライダ76の傾き(倒れ)量に関する情報(光軸方向の変位量に関する情報も含む)を求めるとともに、該Yスライダ76の傾き(計測光の光軸のズレ)を打ち消すように、2つのセンサヘッド78の出力を、4つのセンサヘッド278の出力に基づいて補正する。なお、本第4の実施形態において、4つのセンサヘッド278(上向きヘッド)は、同一直線上にない4箇所に配置されているが、これに限られず、3つのセンサヘッド278を、同一直線上にない3箇所に配置しても良い。 Here, in the head unit 272a, the Y slider 76 to which the sensor head 78 is attached (not shown in FIG. 10, see FIG. 9) is configured to be guided straight in the Y-axis direction by the linear guide device, and thus the sensor. Tilt and Z displacement can occur on the head 78 (the optical axis of the measurement light with respect to the corresponding target 138). Therefore, the main control device 50 (see FIG. 4) uses four sensor heads 278 (upward heads) attached to the Y slider 76 to provide information on the amount of tilt (tilt) of the Y slider 76 (in the optical axis direction). The output of the two sensor heads 78 is based on the output of the four sensor heads 278 so as to obtain (including information on the amount of displacement) and cancel the inclination of the Y slider 76 (the deviation of the optical axis of the measurement light). to correct. In the fourth embodiment, the four sensor heads 278 (upward heads) are arranged at four locations that are not on the same straight line, but the present invention is not limited to this, and the three sensor heads 278 are placed on the same straight line. It may be arranged in three places not found in.

本実施形態において、センサヘッド278(上向きセンサ)としては、一例としてセンサヘッド78と同様のレーザ変位計が用いられており、上架台部18a(図9、図11参照)の下面に固定された、Y軸方向に延びるターゲット280を用いて(すなわち上架台部18aを基準として)Yスライダ76の傾き量に関する情報を求める。なお、Yスライダ76の傾き量に関する情報を所望の精度で求めることができれば、センサヘッド278の種類は、特に限定されない。 In the present embodiment, as the sensor head 278 (upward sensor), a laser displacement meter similar to the sensor head 78 is used as an example, and is fixed to the lower surface of the pedestal portion 18a (see FIGS. 9 and 11). , The target 280 extending in the Y-axis direction is used (that is, with reference to the pedestal portion 18a) to obtain information on the amount of inclination of the Y slider 76. The type of the sensor head 278 is not particularly limited as long as the information regarding the amount of inclination of the Y slider 76 can be obtained with a desired accuracy.

以上説明した第3の実施形態によれば、基板PのZチルト情報をより高精度で求めることができる。また、センサヘッド78(下向きヘッド)の出力が補正されるので、Yスライダ76の直進案内精度は、上記第1及び第2実施形態に比べてラフで良い。 According to the third embodiment described above, the Z tilt information of the substrate P can be obtained with higher accuracy. Further, since the output of the sensor head 78 (downward head) is corrected, the straight-ahead guidance accuracy of the Y slider 76 may be rougher than that of the first and second embodiments.

《第4の実施形態》
次に第4の実施形態に係る液晶露光装置について、図12及び図13を用いて説明する。本第4の実施形態におけるZチルト位置計測系370は、図12に示されるように、上記第1の実施形態と同様に、投影光学系16の+Y側に配置されたヘッドユニット372aと、投影光学系16の−Y側にヘッドユニット372bとを有している。また、基板ホルダ36には、ヘッドユニット372a、372bに対応して、一対のターゲット338が取り付けられている。ターゲット338のX軸方向の長さは、上記第1の実施形態と同様である。
<< Fourth Embodiment >>
Next, the liquid crystal exposure apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13. As shown in FIG. 12, the Z tilt position measurement system 370 in the fourth embodiment is projected with the head unit 372a arranged on the + Y side of the projection optical system 16 as in the first embodiment. A head unit 372b is provided on the −Y side of the optical system 16. Further, a pair of targets 338 are attached to the substrate holder 36 corresponding to the head units 372a and 372b. The length of the target 338 in the X-axis direction is the same as that of the first embodiment.

図13に示されるように、ヘッドユニット372aは、上記第3の実施形態(図10参照)と同様に、基板P(図12参照)のZチルト位置情報を求めるための一対のセンサヘッド78(下向きヘッド)と、一対のセンサヘッド78の傾き量情報を計測するための、4つのセンサヘッド278(上向きヘッド)とを有している。センサヘッド78、278を用いて基板PのZチルト位置情報を求める手順などについては、上記第3の実施形態と同じであるので説明を省略する。 As shown in FIG. 13, the head unit 372a is a pair of sensor heads 78 (see FIG. 10) for obtaining Z tilt position information of the substrate P (see FIG. 12), similarly to the third embodiment (see FIG. 10). It has a downward head) and four sensor heads 278 (upward heads) for measuring tilt amount information of the pair of sensor heads 78. The procedure for obtaining the Z tilt position information of the substrate P using the sensor heads 78 and 278 is the same as that of the third embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

また、本第4の実施形態の液晶露光装置は、基板Pの水平面内の位置情報を求めるための計測系である水平面内位置計測系58(図4参照)として、エンコーダシステムを有している。以下、本第3の実施形態に関しては、エンコーダシステムに関して説明し、上記第1〜3の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第1〜第3の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。 Further, the liquid crystal exposure apparatus of the fourth embodiment has an encoder system as a horizontal plane position measurement system 58 (see FIG. 4), which is a measurement system for obtaining position information of the substrate P in the horizontal plane. .. Hereinafter, the third embodiment will be described with respect to the encoder system, and elements having the same configuration and functions as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals as those of the first to third embodiments. And the explanation is omitted.

図12に示されるように、ヘッドユニット372aは、Yリニアアクチュエータ74、該Yリニアアクチュエータ74により投影光学系16に対してY軸方向に所定のストロークで駆動されるYスライダ76、及びYスライダ76に固定された複数の計測ヘッド(詳細は後述する)を備えている。ヘッドユニット372bも同様である。Yリニアアクチュエータ74、及びYスライダ76の構成、及び機能は、上記第1の実施形態のヘッドユニット72a(図1参照)が有するYリニアアクチュエータ74、及びYスライダ76と実質的に同じであるので説明を省略する。 As shown in FIG. 12, the head unit 372a includes a Y linear actuator 74, a Y slider 76 driven by the Y linear actuator 74 with a predetermined stroke in the Y-axis direction with respect to the projection optical system 16, and a Y slider 76. It is equipped with a plurality of measuring heads (details will be described later) fixed to the device. The same applies to the head unit 372b. Since the configuration and function of the Y linear actuator 74 and the Y slider 76 are substantially the same as those of the Y linear actuator 74 and the Y slider 76 included in the head unit 72a (see FIG. 1) of the first embodiment. The explanation is omitted.

図13に示されるように、ヘッドユニット372aは、上記複数の計測ヘッドの一部として、2つのXエンコーダヘッド384x(下向きXヘッド)、2つのYエンコーダヘッド384y(下向きYヘッド)、2つのXエンコーダヘッド386x(上向きXヘッド)、及び2つのYエンコーダヘッド386y(上向きYヘッド)を有している。また、上述したように、ヘッドユニット372aは、上記複数の計測ヘッドの一部として、一対のセンサヘッド78(下向きZヘッド)と、4つのセンサヘッド278(上向きZヘッド)とを有している。以上の各ヘッド384x、384y、386x、386y、78、278は、Yスライダ76(図12参照)に固定されている。図12で紙面左右対称に構成されている点を除き、ヘッドユニット372bも同様に構成されている。また、一対のターゲット338も、図12において、左右対称に構成されている。 As shown in FIG. 13, the head unit 372a has two X encoder heads 384x (downward X heads), two Y encoder heads 384y (downward Y heads), and two X encoder heads as a part of the plurality of measurement heads. It has an encoder head 386x (upward X head) and two Y encoder heads 386y (upward Y head). Further, as described above, the head unit 372a has a pair of sensor heads 78 (downward Z heads) and four sensor heads 278 (upward Z heads) as a part of the plurality of measurement heads. .. Each of the above heads 384x, 384y, 386x, 386y, 78, and 278 is fixed to the Y slider 76 (see FIG. 12). The head unit 372b is also configured in the same manner, except that it is configured symmetrically on the paper surface in FIG. 12. The pair of targets 338 are also symmetrically configured in FIG.

ここで、本第4の実施形態において、ターゲット338の上面には、複数のスケール板340が取り付けられている。スケール板340は、X軸方向に延びる平面視帯状の部材から成り、ターゲット338の上面に、接着されている。スケール板340のX軸方向の長さは、ターゲット338のX軸方向の長さに比べて短く、複数のスケール板340が、X軸方向に所定の間隔で(互いに離間して)配列されている。また、ターゲット338の上面のうち、−Y側の端部近傍を含む帯状の領域には、スケール板340が貼り付けられておらず、該帯状の領域は、一対のセンサヘッド78(下向きZヘッド)に対向し、上記第1〜第3の実施形態と同様に、基板PのZチルト位置計測用の反射面として機能する。なお、複数のスケール板340の上面を反射面として、基板PのZチルト位置計測を行っても良い。これによって、該帯状の領域を設けなくて良いので、ターゲット338の構成をシンプルにすることができる。 Here, in the fourth embodiment, a plurality of scale plates 340 are attached to the upper surface of the target 338. The scale plate 340 is composed of a plan view band-shaped member extending in the X-axis direction, and is adhered to the upper surface of the target 338. The length of the scale plate 340 in the X-axis direction is shorter than the length of the target 338 in the X-axis direction, and a plurality of scale plates 340 are arranged at predetermined intervals (separate from each other) in the X-axis direction. There is. Further, the scale plate 340 is not attached to the strip-shaped region including the vicinity of the end portion on the −Y side of the upper surface of the target 338, and the strip-shaped region is a pair of sensor heads 78 (downward Z heads). ), And functions as a reflective surface for measuring the Z tilt position of the substrate P, as in the first to third embodiments. The Z tilt position of the substrate P may be measured with the upper surfaces of the plurality of scale plates 340 as reflecting surfaces. As a result, it is not necessary to provide the band-shaped region, so that the configuration of the target 338 can be simplified.

スケール板340には、Xスケール342xとYスケール342yとが形成されている。Xスケール342xは、スケール板340の−Y側の半分の領域に形成され、Yスケール342yは、スケール板340の+Y側の半分の領域に形成されている。Xスケール342xは、反射型のX回折格子を有し、Yスケール342yは、反射型のY回折格子を有している。なお、図13では、理解を容易にするために、スケール板340が実際よりも厚く図示されるとともに、Xスケール342x、Yスケール342yを形成する複数の格子線間の間隔(ピッチ)が、実際よりも広く図示されている。 An X scale 342x and a Y scale 342y are formed on the scale plate 340. The X scale 342x is formed in a half region on the −Y side of the scale plate 340, and the Y scale 342y is formed in a half region on the + Y side of the scale plate 340. The X scale 342x has a reflection type X diffraction grating, and the Y scale 342y has a reflection type Y diffraction grating. In FIG. 13, for ease of understanding, the scale plate 340 is shown thicker than it actually is, and the spacing (pitch) between the plurality of grid lines forming the X scale 342x and the Y scale 342y is actually shown. More widely illustrated.

2つのXエンコーダヘッド384xは、Xスケール342xに対向して配置された状態で、Xスケール342xに対して計測光を照射する。主制御装置50(図4参照)は、基板P(図12参照)のX軸方向への移動に伴い、Xスケール342xからの光に基づくXエンコーダヘッド384xの出力に応じて、基板PのX軸方向に関する変位量情報を求める。2つのYエンコーダヘッド384yも同様に、Yスケール342yに対向して配置され、主制御装置50は、該Yエンコーダヘッド384yの出力に応じて、基板PのY軸方向に関する変位量情報を求める。また、主制御装置50は、ヘッドユニット372a、及びヘッドユニット372b(図12参照)それぞれのXエンコーダヘッド384xの出力に基づいて、基板Pのθz方向の回転量情報を求める。 The two X encoder heads 384x irradiate the X scale 342x with the measurement light in a state of being arranged so as to face the X scale 342x. The main control device 50 (see FIG. 4) moves the substrate P (see FIG. 12) in the X-axis direction, and the X of the substrate P responds to the output of the X encoder head 384x based on the light from the X scale 342x. Obtain displacement amount information in the axial direction. Similarly, the two Y encoder heads 384y are arranged to face the Y scale 342y, and the main control device 50 obtains displacement amount information of the substrate P in the Y axis direction according to the output of the Y encoder head 384y. Further, the main control device 50 obtains rotation amount information of the substrate P in the θz direction based on the outputs of the X encoder heads 384x of the head unit 372a and the head unit 372b (see FIG. 12).

ここで、2つのXエンコーダヘッド384x、及びYエンコーダヘッド384yのX軸方向に関する間隔は、隣接するスケール板340間の間隔よりも広く設定されている。したがって、基板P(図12参照)のX位置に関わらず、常に、2つのXエンコーダヘッド384x、Yエンコーダヘッド384yの少なくとも一方がスケール板340に対向する。これにより、主制御装置50(図4参照)は、2つのエンコーダヘッド384x、384yの一方、あるいは2つのエンコーダヘッド384x、384yの平均値に基づいて、基板Pの位置情報を求めることができる。なお、本実施形態では、複数のスケール板340がX軸方向に所定間隔で配置されているが、これに限られず、X軸方向の長さがターゲット338と同等である長尺のスケール板を用いても良い。この場合、基板Pの水平面内の位置情報を求めるためのエンコーダヘッド(下向きXヘッド384x、下向きYヘッド384y)は、1つのヘッドユニット372a、372bにつき、それぞれ1つ設けられていれば良い。 Here, the distance between the two X encoder heads 384x and the Y encoder head 384y in the X-axis direction is set wider than the distance between the adjacent scale plates 340. Therefore, regardless of the X position of the substrate P (see FIG. 12), at least one of the two X encoder heads 384x and the Y encoder head 384y always faces the scale plate 340. Thereby, the main control device 50 (see FIG. 4) can obtain the position information of the substrate P based on the average value of one of the two encoder heads 384x and 384y or the two encoder heads 384x and 384y. In the present embodiment, a plurality of scale plates 340 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, but the present invention is not limited to this, and a long scale plate having a length in the X-axis direction equivalent to that of the target 338 is used. You may use it. In this case, one encoder head (downward X head 384x, downward Y head 384y) for obtaining the position information of the substrate P in the horizontal plane may be provided for each of the head units 372a and 372b.

また、水平面内位置計測系58に関して、図13のスケール板380に対して+X方向側に設けられるXエンコーダヘッド384xとYエンコーダヘッド384y(+X方向側のヘッド組と呼ぶ)がスケール板340のうちの第1のスケール板340から第2のスケール板340(第1のスケール板に隣接するスケール板340)に移動して第2のスケール板340を測定する時に、+X方向側のヘッド組は、第2のスケール板340を用いて計測動作可能な状態となった直後から、基板PのX軸方向に関する位置情報を計測可能であるが、+X方向側のヘッド組の出力は、不定値(またはゼロ)からカウントを再開するので基板PのX位置情報の算出に用いることができない。従って、この状態で、+X方向側のヘッド組のそれぞれの出力の繋ぎ処理が必要となる。繋ぎ処理としては、具体的には、不定値(またはゼロ)とされた+X方向側のヘッド組の出力を、スケール板380に対して−X方向側に設けられるXエンコーダヘッド384xとYエンコーダヘッド384y(−X方向側のヘッド組と呼ぶ)の出力を用いて(同値となるように)補正する処理を行う。該繋ぎ処理は、−X方向側のヘッド組が、第1のスケールの計測範囲外となる前に完了する。 Further, regarding the position measurement system 58 in the horizontal plane, the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y (referred to as a head set on the + X direction side) provided on the + X direction side with respect to the scale plate 380 in FIG. 13 are among the scale plates 340. When moving from the first scale plate 340 to the second scale plate 340 (scale plate 340 adjacent to the first scale plate) and measuring the second scale plate 340, the head set on the + X direction side is Immediately after the measurement operation is possible using the second scale plate 340, the position information regarding the X-axis direction of the substrate P can be measured, but the output of the head set on the + X direction side is an indefinite value (or). Since the count is restarted from zero), it cannot be used to calculate the X position information of the substrate P. Therefore, in this state, it is necessary to connect the outputs of the head sets on the + X direction side. Specifically, as the connection process, the output of the head set on the + X direction side, which is an indefinite value (or zero), is provided to the X encoder head 384x and the Y encoder head provided on the −X direction side with respect to the scale plate 380. A correction process is performed using the output of 384y (referred to as a head set on the −X direction side) (so that the values are the same). The connecting process is completed before the head set on the −X direction side is out of the measurement range of the first scale.

同様に、−X方向側のヘッド組が、第1のスケール板340の計測範囲外となった場合には、該計測範囲外となる前に、−X方向側のヘッド組の出力を無効扱いとする。従って、基板PのX位置情報は、+X方向側のヘッド組の出力に基づいて求められる。そして、−X方向側のヘッド組のそれぞれが第2のスケール板340を用いて計測動作を行うことが可能となった直後に、−X方向側のヘッド組に対して、+X方向側のヘッド組の出力を用いた繋ぎ処理を行う。 Similarly, when the head set on the -X direction side is out of the measurement range of the first scale plate 340, the output of the head set on the -X direction side is treated as invalid before going out of the measurement range. And. Therefore, the X position information of the substrate P is obtained based on the output of the head set on the + X direction side. Immediately after each of the head sets on the −X direction side can perform the measurement operation using the second scale plate 340, the heads on the + X direction side with respect to the head sets on the −X direction side. Performs connection processing using the output of the set.

なお、上述した繋ぎ処理は、4つのヘッド(+X方向側のヘッド組、−X方向側のヘッド組)の互いの位置関係が既知であることが前提となっている。この各ヘッド間の位置関係は、上記4つのヘッドが共通のスケールに対向した状態でそのスケールを使用して求めること、あるいは、各ヘッド間に配置した計測装置(レーザ干渉計や距離センサ等)を使用して求めることが可能である。この繋ぎ処理は、上向きXヘッド386xとYヘッド386yとについて行っても良いし、下向きZヘッド78や上向きZヘッド278等について行っても良い。 The above-mentioned connecting process is based on the premise that the positional relationship between the four heads (head set on the + X direction side and head set on the −X direction side) is known. The positional relationship between the heads can be obtained by using the scale with the four heads facing a common scale, or a measuring device (laser interferometer, distance sensor, etc.) arranged between the heads. Can be obtained using. This connecting process may be performed on the upward X head 386x and the Y head 386y, or may be performed on the downward Z head 78, the upward Z head 278, and the like.

また、主制御装置50(図4参照)は、上記第1〜第3の実施形態と同様に、基板P(図12参照)のY軸方向への移動に伴い、Yスライダ76(図12参照)を基板Pに同期してY軸方向へ駆動する。ここで、本実施形態の水平面内位置計測系58では、Yスライダ76が有するXエンコーダヘッド384x、Yエンコーダヘッド384yの出力に基づいて、基板Pの位置情報を求めることから、Yスライダ76自体のY軸方向への変位量情報も、基板Pと同程度の精度で計測する必要がある。このため、本実施形態の水平面内位置計測系58は、Yスライダ位置計測系80(図4参照)として、上架台部18a(図12参照)の下面に固定されたスケール板380を用いてYスライダ76の変位を求めるエンコーダシステムを更に備えている。 Further, the main control device 50 (see FIG. 4) has a Y slider 76 (see FIG. 12) as the substrate P (see FIG. 12) moves in the Y-axis direction, as in the first to third embodiments. ) Is driven in the Y-axis direction in synchronization with the substrate P. Here, in the horizontal plane position measurement system 58 of the present embodiment, since the position information of the substrate P is obtained based on the outputs of the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y of the Y slider 76, the Y slider 76 itself The displacement amount information in the Y-axis direction also needs to be measured with the same accuracy as the substrate P. Therefore, the horizontal position measurement system 58 of the present embodiment uses a scale plate 380 fixed to the lower surface of the pedestal portion 18a (see FIG. 12) as the Y slider position measurement system 80 (see FIG. 4). It further includes an encoder system for determining the displacement of the slider 76.

スケール板380は、Y軸方向に延びる板状の部材から成り、その下面には、上述したスケール板340と同様に、Xスケール382x、及びYスケール382yが形成されている。また、Yスライダ76(図12参照)には、Xスケール382xに対向して、2つのXエンコーダヘッド386xがY軸方向に離間して取り付けられるとともに、Yスケール382yに対向して、2つのYエンコーダヘッド386yがY軸方向に離間して取り付けられている。また、スケール板380は、4つのセンサヘッド278(上向きZヘッド)にも対向しており、該4つのセンサヘッド278を用いてYスライダ76の傾き量を求める際のターゲット(反射面)としても機能する。 The scale plate 380 is made of a plate-shaped member extending in the Y-axis direction, and an X scale 382x and a Y scale 382y are formed on the lower surface thereof, similarly to the scale plate 340 described above. Further, two X encoder heads 386x are attached to the Y slider 76 (see FIG. 12) so as to face the X scale 382x so as to be separated from each other in the Y axis direction, and two Y Ys are attached to the Y slider 76 so as to face the Y scale 382y. The encoder head 386y is attached so as to be separated from each other in the Y-axis direction. The scale plate 380 also faces the four sensor heads 278 (upward Z heads), and can also be used as a target (reflection surface) when determining the amount of inclination of the Y slider 76 using the four sensor heads 278. Function.

主制御装置50(図4参照)は、基板P(図12参照)をY軸方向に移動させる際に、該基板Pと同期してYスライダ76をY軸方向に移動させる。主制御装置50は、この際のYスライダ76のXY平面内の位置情報を、2つのXエンコーダヘッド386x及び2つのYエンコーダヘッド386yの出力に基づいて求め、該Yスライダ76の位置情報と、Yスライダ76に取り付けられた、2つのXエンコーダヘッド384x、Yエンコーダヘッド384yの出力とに基づいて、基板PのXY平面内の位置情報を求める。このように、本実施形態の水平面内位置計測系58は、Yスライダ76を介して、間接的に装置本体18を基準として基板Pの水平面内の位置情報をエンコーダシステムによって求める。 When the substrate P (see FIG. 12) is moved in the Y-axis direction, the main control device 50 (see FIG. 4) moves the Y slider 76 in the Y-axis direction in synchronization with the substrate P. The main control device 50 obtains the position information of the Y slider 76 in the XY plane at this time based on the outputs of the two X encoder heads 386x and the two Y encoder heads 386y, and obtains the position information of the Y slider 76 and the position information of the Y slider 76. The position information of the substrate P in the XY plane is obtained based on the outputs of the two X encoder heads 384x and the Y encoder head 384y attached to the Y slider 76. As described above, the horizontal plane position measurement system 58 of the present embodiment indirectly obtains the horizontal plane position information of the substrate P with reference to the apparatus main body 18 by the encoder system via the Y slider 76.

以上説明した第4の実施形態によれば、基板PのXY平面内の位置情報を、エンコーダシステムにより求めるので、光干渉計システムに比べて、空気ゆらぎなどの影響を低減でき、計測精度が向上する。また、本実施形態のエンコーダシステムは、基板PのY軸方向への移動に追従してヘッドが移動するので、基板PのXY平面内の全移動範囲をカバーするような広いスケール板を用意する必要がない。 According to the fourth embodiment described above, since the position information of the substrate P in the XY plane is obtained by the encoder system, the influence of air fluctuations and the like can be reduced and the measurement accuracy is improved as compared with the optical interferometer system. do. Further, in the encoder system of the present embodiment, since the head moves following the movement of the substrate P in the Y-axis direction, a wide scale plate that covers the entire movement range of the substrate P in the XY plane is prepared. No need.

なお、本第4の実施形態では、Xエンコーダヘッド384x、386x、及びYエンコーダヘッド384y、386yによって、基板P、及びYスライダ76それぞれのXY平面内の位置情報を求めたが、Z軸方向の変位量情報を計測可能な2次元エンコーダヘッド(XZエンコーダヘッド、あるいはYZエンコーダヘッド)を用いて、基板P及びYスライダ76それぞれのXY平面内の位置情報と併せて、基板P及びYスライダ76それぞれのZチルト変位量情報を求めても良い。この場合、基板PのZチルト位置情報を求めるためのセンサヘッド78、278を省略することが可能である。なお、この場合、基板PのZチルト位置情報を求めるためには、常に2つの下向きZヘッドがスケール板340に対向している必要があるので、スケール板340をターゲット338と同程度の長さの1枚の長尺のスケール板により構成すること、あるいは上記2次元エンコーダヘッドをX軸方向に所定間隔で、3つ以上配置することが好ましい。 In the fourth embodiment, the X encoder heads 384x, 386x, and the Y encoder heads 384y and 386y are used to obtain the position information of the substrate P and the Y slider 76 in the XY plane, but in the Z-axis direction. Using a two-dimensional encoder head (XZ encoder head or YZ encoder head) capable of measuring displacement information, the substrate P and Y slider 76 each have position information in the XY plane of the substrate P and Y slider 76, respectively. Z tilt displacement amount information may be obtained. In this case, the sensor heads 78 and 278 for obtaining the Z tilt position information of the substrate P can be omitted. In this case, in order to obtain the Z tilt position information of the substrate P, it is necessary that the two downward Z heads always face the scale plate 340, so that the scale plate 340 has the same length as the target 338. It is preferable that the two-dimensional encoder heads are composed of one long scale plate, or that three or more of the two-dimensional encoder heads are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.

また、本第4の実施形態では、ターゲット338の上面に、基板PのXY平面内の位置情報を得るために用いられるスケール板340と、基板PのZチルト位置計測用の被計測面(スケール板340が貼り付けられていない帯状の領域)とが設けられているので、Xエンコーダヘッド384xとYエンコーダヘッド384yとがスケール板340間をまたぐ際に行う繋ぎ処理を、センサヘッド78(下向きZヘッド)については行う必要がない。これによって、Zチルト位置計測をシンプルに行うことができる。なお、複数のスケール板340の上面を反射面として、基板PのZチルト位置計測を行う場合は、センサヘッド78(下向きZヘッド)についても繋ぎ処理を行っても良い。この場合、該帯状の領域を設けなくて良いので、ターゲット338の構成をシンプルにすることができる。 Further, in the fourth embodiment, on the upper surface of the target 338, a scale plate 340 used for obtaining position information in the XY plane of the substrate P and a surface to be measured (scale) for measuring the Z tilt position of the substrate P. Since the strip-shaped region to which the plate 340 is not attached) is provided, the sensor head 78 (downward Z) performs the connecting process when the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y straddle between the scale plates 340. There is no need to do about the head). This makes it possible to simply measure the Z tilt position. When measuring the Z tilt position of the substrate P with the upper surfaces of the plurality of scale plates 340 as reflecting surfaces, the sensor head 78 (downward Z head) may also be connected. In this case, since it is not necessary to provide the band-shaped region, the configuration of the target 338 can be simplified.

ここで、上述したように、上記基板ホルダ36のYステップ動作時において、基板ステージ装置20では、例えば2つのYスライダ76が、基板ホルダ36に同期してY軸方向に駆動される。すなわち、主制御装置50(図4参照)は、エンコーダシステムの出力に基づいて、基板ホルダ36を目標位置までY軸方向に駆動しつつ、Yスライダ位置計測系80(図4参照。ここではエンコーダシステム)の出力に基づいて、Yスライダ76をY軸方向に駆動する。この際、主制御装置50は、Yスライダ76と基板ホルダ36とを同期して(Yスライダ76が基板ホルダ36に追従するように)駆動する。また、主制御装置50は、複数のヘッド384x、384yのうちの少なくとも1つのヘッドが、スケール板340から外れない(計測可能範囲外とならない)範囲で、Yスライダ76の位置制御を行う。 Here, as described above, during the Y-step operation of the substrate holder 36, in the substrate stage device 20, for example, two Y sliders 76 are driven in the Y-axis direction in synchronization with the substrate holder 36. That is, the main control device 50 (see FIG. 4) drives the board holder 36 to the target position in the Y-axis direction based on the output of the encoder system, and the Y slider position measurement system 80 (see FIG. 4, here, the encoder). The Y slider 76 is driven in the Y-axis direction based on the output of the system). At this time, the main control device 50 drives the Y slider 76 and the substrate holder 36 in synchronization (so that the Y slider 76 follows the substrate holder 36). Further, the main control device 50 controls the position of the Y slider 76 within a range in which at least one of the plurality of heads 384x and 384y does not deviate from the scale plate 340 (does not deviate from the measurable range).

従って、基板ホルダ36のY位置(基板ホルダ36の移動中も含む)に関わらず、Xヘッド384x、Yヘッド384y(それぞれ図13参照)から照射される計測ビームそれぞれが、Xスケール342x、Yスケール342y(それぞれ図13参照)から外れることがない。換言すると、基板ホルダ36をY軸方向に移動中(Yステップ動作中)にXヘッド384x、Yヘッド384yから照射される計測ビームそれぞれがXスケール342x、Yスケール342yから外れない程度、すなわちXヘッド384x、Yヘッド384yからの計測ビームによる計測が途切れない(計測を継続できる)程度に、例えば2つのYスライダ76と基板ホルダ36とを同期してY軸方向へ移動させれば良い。 Therefore, regardless of the Y position of the substrate holder 36 (including the movement of the substrate holder 36), the measurement beams emitted from the X head 384x and the Y head 384y (see FIG. 13 respectively) are the X scale 342x and the Y scale, respectively. It does not deviate from 342y (see FIG. 13 respectively). In other words, while the substrate holder 36 is moving in the Y-axis direction (during Y step operation), the measurement beams emitted from the X head 384x and the Y head 384y do not deviate from the X scale 342x and the Y scale 342y, respectively, that is, the X head. For example, the two Y sliders 76 and the substrate holder 36 may be moved in the Y-axis direction in synchronization with each other so that the measurement by the measurement beam from the 384x and the Y head 384y is not interrupted (the measurement can be continued).

このとき、基板ホルダ36がステップ方向(Y軸方向)に動く前に、Yスライダ76(Xヘッド384x、386x、Yヘッド384y、386y)を基板ホルダ36に先立ってステップ方向に動かし始めても良い。これにより、各ヘッドの加速度を抑制することができ、さらに移動中の各ヘッドの傾き(進行方向に対して前のめりとなること)を抑制することができる。また、これに替えて、Yスライダ76を基板ホルダ36よりも、遅れてステップ方向に動かし始めても良い。 At this time, before the substrate holder 36 moves in the step direction (Y-axis direction), the Y slider 76 (X head 384x, 386x, Y head 384y, 386y) may be started to move in the step direction prior to the substrate holder 36. As a result, the acceleration of each head can be suppressed, and the inclination of each head during movement (being leaning forward with respect to the traveling direction) can be suppressed. Alternatively, the Y slider 76 may start moving in the step direction later than the substrate holder 36.

また、基板ホルダ36のYステップ動作が完了すると、マスクステージ位置計測系54(図4参照)の出力に基づいてマスクM(図1参照)が−X方向に駆動されるとともに、該マスクMに同期して、基板ステージ水平面内位置計測系(図4参照。ここではエンコーダシステム)の出力に基づいて基板ホルダ36が−X方向に駆動されることにより、基板P上のショット領域にマスクパターンが転写される。この際、例えば2つのYスライダ76は、静止状態とされる。液晶露光装置10では、上記マスクMのスキャン動作、基板ホルダ36のYステップ動作、及び基板ホルダ36のスキャン動作を適宜繰り返すことによって、基板P上の複数のショット領域に対して、マスクパターンが順次転写される。上記露光動作時において、例えば2つのYスライダ76は、ターゲット338(スケール板340)との対向状態が維持されるように、基板ホルダ36が+Y方向、及び−Y方向にステップする度に、該基板ホルダ36と同方向に、同距離だけ駆動される。 When the Y-step operation of the substrate holder 36 is completed, the mask M (see FIG. 1) is driven in the −X direction based on the output of the mask stage position measurement system 54 (see FIG. 4), and the mask M is driven. Synchronously, the board holder 36 is driven in the −X direction based on the output of the position measurement system in the horizontal plane of the board stage (see FIG. 4, in this case, the encoder system), so that a mask pattern is generated in the shot area on the board P. Transferred. At this time, for example, the two Y sliders 76 are in a stationary state. In the liquid crystal exposure apparatus 10, by appropriately repeating the scanning operation of the mask M, the Y-step operation of the substrate holder 36, and the scanning operation of the substrate holder 36, the mask patterns are sequentially generated for a plurality of shot regions on the substrate P. Transferred. During the above exposure operation, for example, the two Y sliders 76 are said to be in the + Y direction and the −Y direction each time the substrate holder 36 is stepped so as to maintain the facing state with the target 338 (scale plate 340). It is driven in the same direction as the substrate holder 36 and by the same distance.

ここで、上述したように、Yスケール342yは、X軸方向に延びる複数の格子線を有している。また、図17に示されるように、Yヘッド384yからYスケール342y上に照射される計測ビームの照射点384y(便宜上、Yヘッドと同じ符号を付して説明する)は、Y軸方向を長軸方向とする楕円状となっている。エンコーダシステムでは、Yヘッド384yとYスケール342yとがY軸方向に相対移動して計測ビームが格子線を跨ぐと、上記照射点からの±1次回折光の位相変化に基づいて、Yヘッド384yからの出力が変化する。 Here, as described above, the Y scale 342y has a plurality of grid lines extending in the X-axis direction. Further, as shown in FIG. 17, the irradiation point 384y of the measurement beam irradiated from the Y head 384y onto the Y scale 342y (described with the same reference numerals as the Y head for convenience) is elongated in the Y-axis direction. It has an elliptical shape in the axial direction. In the encoder system, when the Y head 384y and the Y scale 342y move relative to each other in the Y axis direction and the measurement beam straddles the grid line, the Y head 384y starts from the Y head 384y based on the phase change of the ± primary diffracted light from the irradiation point. Output changes.

これに対し、主制御装置50(図4参照)は、上記スキャン露光動作中において、基板ホルダ36をスキャン方向(X軸方向)に駆動する際に、Yスライダ76(図12参照)が有するYヘッド384yからの計測ビームが、Yスケール342yを形成する複数の格子線を跨がないように、すなわち、Yヘッド384yの出力が変化しない(変化がゼロである)ように、Yスライダ76のステップ方向の位置(Y位置)を制御する。 On the other hand, the main control device 50 (see FIG. 4) has the Y held by the Y slider 76 (see FIG. 12) when the substrate holder 36 is driven in the scan direction (X-axis direction) during the scan exposure operation. The step of the Y slider 76 so that the measurement beam from the head 384y does not straddle the plurality of grid lines forming the Y scale 342y, that is, the output of the Y head 384y does not change (change is zero). Control the position in the direction (Y position).

具体的には、例えばYスケール342yを構成する格子線間のピッチよりも高い分解能を有するセンサによってYヘッド384yのY位置を計測し、該Yヘッド384yからの計測ビームの照射点が格子線を跨ぎそう(Yヘッド384yの出力が変化しそう)になる直前で、Yヘッド384yのY位置をYリニアアクチュエータ74(図12参照)を介して制御する。なお、これに限らず、例えばYヘッド384yからの計測ビームが格子線を跨ぐことにより、Yヘッド384yの出力が変化した場合に、これに応じて、該Yヘッド384yを駆動制御することにより、実質的にYヘッド384yからの出力が変化しないようにしても良い。この場合、Yヘッド384yのY位置を計測するセンサが不要である。 Specifically, for example, the Y position of the Y head 384y is measured by a sensor having a resolution higher than the pitch between the grid lines constituting the Y scale 342y, and the irradiation point of the measurement beam from the Y head 384y makes the grid lines. Immediately before straddling (the output of the Y head 384y is likely to change), the Y position of the Y head 384y is controlled via the Y linear actuator 74 (see FIG. 12). Not limited to this, for example, when the output of the Y head 384y changes due to the measurement beam from the Y head 384y straddling the grid line, the Y head 384y is driven and controlled accordingly. The output from the Y head 384y may be substantially unchanged. In this case, a sensor for measuring the Y position of the Y head 384y is unnecessary.

《第5実施形態》
次に第5の実施形態に係る液晶露光装置について、図14及び図15を用いて説明する。本第5の実施形態に係る液晶露光装置は、上記第4の実施形態と同様に、エンコーダシステムを用いて基板Pの水平面内の位置情報を求めるが、該エンコーダシステム用(水平面内位置計測系)のヘッドユニットと、Zチルト位置計測系用のヘッドユニットとが独立している点が上記第4の実施形態と異なる。以下、第4の実施形態との相違点に関して説明し、上記第4の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第4の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
<< Fifth Embodiment >>
Next, the liquid crystal exposure apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15. Similar to the fourth embodiment, the liquid crystal exposure apparatus according to the fifth embodiment obtains the position information of the substrate P in the horizontal plane by using the encoder system, but is used for the encoder system (position measurement system in the horizontal plane). ) And the head unit for the Z tilt position measurement system are independent, which is different from the fourth embodiment. Hereinafter, differences from the fourth embodiment will be described, and elements having the same configuration and functions as those of the fourth embodiment will be designated by the same reference numerals as those of the fourth embodiment, and the description thereof will be omitted. ..

本第5の実施形態の液晶露光装置におけるZチルト位置計測系は、上記第3の実施形のZチルト位置計測系270と同様に構成されている。すなわち、図14に示されるように、上架台部18aの下面には、4つのヘッドユニット272a〜272d(図12では、ヘッドユニット272b、272dは不図示。図9など参照)が取り付けられており、該ヘッドユニット272a〜272dを用いて基板PのZチルト位置情報が求められる。上架台部18aには、ヘッドユニット272a〜272dに対向してターゲット280(反射面)が固定されている。4つのヘッドユニット272a〜272dそれぞれが有するZセンサヘッド78、278を用いて基板PのZチルト位置情報を求める手順などについては、上記第3の実施形態と同じであるので説明を省略する。 The Z tilt position measurement system in the liquid crystal exposure apparatus of the fifth embodiment is configured in the same manner as the Z tilt position measurement system 270 of the third embodiment. That is, as shown in FIG. 14, four head units 272a to 272d (head units 272b and 272d are not shown in FIG. 12, see FIG. 9 and the like) are attached to the lower surface of the gantry portion 18a. , Z tilt position information of the substrate P is obtained by using the head units 272a to 272d. A target 280 (reflection surface) is fixed to the upper base portion 18a so as to face the head units 272a to 272d. The procedure for obtaining the Z tilt position information of the substrate P using the Z sensor heads 78 and 278 of the four head units 272a to 272d are the same as those in the third embodiment, and thus the description thereof will be omitted.

エンコーダシステム(水平面内位置計測系58)は、上記第4の実施形態と同様に、投影光学系16を挟んで一対のヘッドユニット472a、472bを有している。ヘッドユニット472a、472bは、配置が異なる点を除き、実質的に同じ構成である。ヘッドユニット472aは、ヘッドユニット272aとヘッドユニット272cとの間に配置されている。また、不図示であるが、ヘッドユニット472bは、ヘッドユニット272bとヘッドユニット272dとの間に配置されている。ヘッドユニット472a、472bは、ヘッドユニット272a〜272dと同様に、上架台部18aの下面に固定されている。また、上架台部18aには、ヘッドユニット472a、472bに対向してスケール板380が固定されている。 The encoder system (horizontal plane position measurement system 58) has a pair of head units 472a and 472b with the projection optical system 16 interposed therebetween, as in the fourth embodiment. The head units 472a and 472b have substantially the same configuration except that the arrangement is different. The head unit 472a is arranged between the head unit 272a and the head unit 272c. Although not shown, the head unit 472b is arranged between the head unit 272b and the head unit 272d. The head units 472a and 472b are fixed to the lower surface of the pedestal portion 18a in the same manner as the head units 272a to 272d. Further, a scale plate 380 is fixed to the upper pedestal portion 18a so as to face the head units 472a and 472b.

図15に示されるように、ヘッドユニット472aは、上記第4の実施形態のヘッドユニット372a(図13参照)から、複数のセンサヘッド78、278を取り除いたものである。本第5の実施形態おけるヘッドユニット472a、472b(図14参照)を用いて基板Pの水平面内の位置情報を求める手順などについては、上記第4の実施形態と同じであるので説明を省略する。 As shown in FIG. 15, the head unit 472a is obtained by removing a plurality of sensor heads 78 and 278 from the head unit 372a (see FIG. 13) of the fourth embodiment. The procedure for obtaining the position information of the substrate P in the horizontal plane using the head units 472a and 472b (see FIG. 14) in the fifth embodiment is the same as that in the fourth embodiment, and thus the description thereof will be omitted. ..

本第5の実施形態によれば、基板Pの水平面内位置計測系のヘッドユニットと、基板のZチルト位置計測系用のヘッドユニットとが独立しているので、上記第4の実施形態に比べ、ヘッドユニットの構成がシンプルであり、各センサヘッドの配置が容易である。また、上記第4の実施形態に比べて、ターゲット438のX軸方向の寸法を短くすることができる。 According to the fifth embodiment, the head unit for the horizontal plane position measurement system of the substrate P and the head unit for the Z tilt position measurement system of the substrate are independent, so that the head unit is compared with the fourth embodiment. , The configuration of the head unit is simple, and the arrangement of each sensor head is easy. Further, the dimension of the target 438 in the X-axis direction can be shortened as compared with the fourth embodiment.

《第4及び第5の各実施形態の変形例》
なお、上記第4及び第5の各実施形態(基板ステージ水平面内位置計測系58がエンコーダシステムである場合の実施形態)において、Xスケール(図中に示されるX軸方向計測用の格子パターン)やYスケール(図中に示されるY軸方向計測用の格子パターン)を、互いに独立したスケール用部材(例えばターゲット338上に配置されている複数のスケール板)に設けるように構成している。しかしながら、これら複数の格子パターンを、同一の長いスケール用部材上に一群の格子パターンごと分けて形成するようにしても良い。また同一の長いスケール用部材上に格子パターンを連続して形成しても良い。
<< Modifications of the Fourth and Fifth Embodiments >>
In each of the fourth and fifth embodiments (the embodiment when the substrate stage horizontal plane position measurement system 58 is an encoder system), the X scale (lattice pattern for X-axis direction measurement shown in the figure). And Y scales (lattice patterns for Y-axis direction measurement shown in the figure) are provided on scale members (for example, a plurality of scale plates arranged on the target 338) that are independent of each other. However, these plurality of grid patterns may be formed separately for each group of grid patterns on the same long scale member. Further, the lattice pattern may be continuously formed on the same long scale member.

また、ターゲット338、438上において、X軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群(スケール列)を、複数列、互いにY軸方向に離れた異なる位置(例えば投影光学系16に対して一方の側(+Y側)の位置と、他方(−Y側)の位置)に配置する場合に、複数列間において、上記所定間隔の隙間の位置がX軸方向において重複しないように配置しても良い。このように複数のスケール列を配置すれば、互いのスケール列に対応して配置されたヘッドが同時に計測範囲外になる(換言すれば、両ヘッドが同時に隙間に対向する)ことがない。 Further, on the targets 338 and 438, a plurality of scales (scale rows) in which a plurality of scales are arranged in a row in the X-axis direction with a gap at a predetermined interval are arranged in a plurality of rows at different positions separated from each other in the Y-axis direction. (For example, when arranging on one side (+ Y side) position and the other (-Y side) position with respect to the projection optical system 16), the position of the gap at the predetermined interval between the plurality of rows is the X-axis. It may be arranged so as not to overlap in the direction. When a plurality of scale rows are arranged in this way, the heads arranged corresponding to each other's scale rows do not go out of the measurement range at the same time (in other words, both heads do not face the gap at the same time).

また、ターゲット338、438上において、X軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群(スケール列)を、複数列、互いにY軸方向に離れた異なる位置(例えば投影光学系16に対して一方の側(+Y側)の位置と、他方(−Y側)の位置)に配置する場合に、この複数のスケール群(複数のスケール列)を、基板上におけるショットの配置(ショットマップ)に基づいて使い分け出来るように構成しても良い。たとえば、複数のスケール列の全体としての長さを、スケール列間で互いに異ならせておけば、異なるショットマップに対応でき、4面取りの場合と6面取りの場合など、基板上に形成するショット領域の数の変化にも対応できる。またこのように配置すると共に、各スケール列の隙間の位置をX軸方向において互いに異なる位置にすれば、複数のスケール列にそれぞれ対応するヘッドが同時に計測範囲外になることがないので、繋ぎ処理において不定値とされるセンサの数を減らすことができ、繋ぎ処理を高精度に行うことができる。 Further, on the targets 338 and 438, a plurality of scales (scale rows) in which a plurality of scales are arranged in a row in the X-axis direction with a gap at a predetermined interval are arranged in a plurality of rows at different positions separated from each other in the Y-axis direction. (For example, when arranging on one side (+ Y side) position and the other (-Y side) position with respect to the projection optical system 16), the plurality of scale groups (plurality of scale rows) are placed on the substrate. It may be configured so that it can be used properly based on the arrangement of shots (shot map) in. For example, if the overall lengths of a plurality of scale rows are different from each other among the scale rows, different shot maps can be supported, and shot areas formed on the substrate such as in the case of 4-chamfering and in the case of 6-chamfering. It can also respond to changes in the number of. In addition to arranging in this way, if the positions of the gaps in each scale row are set to different positions in the X-axis direction, the heads corresponding to the plurality of scale rows will not be out of the measurement range at the same time. It is possible to reduce the number of sensors that have an indefinite value in the above, and it is possible to perform the connection process with high accuracy.

また、ターゲット338、438上で、X軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群(スケール列)において、1つのスケール(X軸計測用のパターン)のX軸方向の長さを、1ショット領域の長さ(基板ホルダ上の基板をX軸方向に移動させながらスキャン露光を行う際に、デバイスパターンが照射されて基板上に形成される長さ)分だけ連続して測定できるような長さにしても良い。このようにすれば、1ショット領域のスキャン露光中に、複数スケールに対するヘッドの乗継制御を行わずに済むため、スキャン露光中の基板P(基板ホルダ)の位置計測(位置制御)を容易にできる。 Further, in a scale group (scale row) in which a plurality of scales are arranged in a row on the target 338 and 438 in the X-axis direction with a gap at a predetermined interval, one scale (pattern for X-axis measurement). The length in the X-axis direction is the length of the one-shot region (the length formed on the substrate by irradiating the device pattern when performing scan exposure while moving the substrate on the substrate holder in the X-axis direction). The length may be set so that it can be measured continuously for a minute. In this way, it is not necessary to control the transfer of the head to a plurality of scales during the scan exposure of one shot area, so that the position measurement (position control) of the substrate P (board holder) during the scan exposure can be easily performed. can.

また、ターゲット338、438上の、所定間隔の隙間を介しながら複数のスケールがX軸方向に連なって配置されたスケール群(スケール列)において、上記実施形態では各スケールの長さが同一の長さのものを連ねて配置しているが、互いに長さの異なるスケールを連ねて配置するようにしても良い。例えば、ターゲット338、438上のスケール列において、X軸方向における両端部寄りにそれぞれ配置されるスケール(スケール列において、各端部に配置されるスケール)のX軸方向の長さよりも、中央部に配置されるスケールの方を物理的に長くしても良い。 Further, in a scale group (scale sequence) in which a plurality of scales are arranged in a row in the X-axis direction on the target 338 and 438 with a gap at a predetermined interval, the length of each scale is the same in the above embodiment. Although the items are arranged in a row, scales of different lengths may be arranged in a row. For example, in the scale row on the target 338 and 438, the central portion of the scale arranged near both ends in the X-axis direction (the scale arranged at each end in the scale row) rather than the length in the X-axis direction. The scale placed in may be physically longer.

また、ターゲット338、438上の、所定間隔の隙間を介しながら複数のスケールがX軸方向に連なって配置されたスケール群(スケール列)において、複数のスケール間の距離(換言すれば隙間の長さ)と、1つのスケールの長さと、そのスケール列に対して相対移動する2つのヘッド(1つのYスライダ76の内部において互いに対向配置されているヘッド、例えば図13に示す2つのヘッド384x)とは、「1つのスケール長さ > 対向配置されているヘッド間の距離 > スケール間の距離」の関係を満たすように配置されている。この関係は、ターゲット338、438上に設けられたスケールとそれに対応するヘッド384x、384yだけでなく上架台部18aに設けられているスケール板380をY軸方向に所定間隔で配置する場合に、該上架台部18aに設けられているスケール板380とそれに対応するヘッド386x、386yとの間においても満たされている。 Further, in a scale group (scale sequence) in which a plurality of scales are arranged in a row in the X-axis direction via a gap at a predetermined interval on the target 338 and 438, the distance between the plurality of scales (in other words, the length of the gap). (S), the length of one scale, and two heads that move relative to the scale sequence (heads that are opposed to each other inside one Y slider 76, for example, two heads 384x shown in FIG. 13). Is arranged so as to satisfy the relationship of "one scale length> distance between heads arranged opposite to each other> distance between scales". This relationship applies when the scales provided on the targets 338 and 438 and the corresponding heads 384x and 384y as well as the scale plates 380 provided on the gantry 18a are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction. It is also filled between the scale plate 380 provided on the pedestal portion 18a and the corresponding heads 386x and 386y.

また、一対のXヘッド384xと一対のYヘッド384yが、一つずつペアを組むようにX軸方向において並んで配置されているが(Xヘッド384xとYヘッド384yとがX軸方向において同じ位置に配置されているが)、これらをX軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い。 Further, although the pair of X heads 384x and the pair of Y heads 384y are arranged side by side in the X axis direction so as to form a pair one by one (the X head 384x and the Y head 384y are located at the same position in the X axis direction). Although they are arranged), they may be arranged so as to be relatively offset in the X-axis direction.

また、ターゲット338、438上に形成されているスケール板340内において、Xスケール342xとYスケール342yとがX軸方向に同一長さで形成されているが、これらの長さを互いに異ならせるようにしても良い。また両者をX軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い。 Further, in the scale plate 340 formed on the targets 338 and 438, the X scale 342x and the Y scale 342y are formed to have the same length in the X-axis direction, but these lengths are made different from each other. You can do it. Further, both may be arranged so as to be relatively offset in the X-axis direction.

また、あるYスライダ76とそれに対応するスケール列(所定の隙間を介して複数のスケールを所定方向に連なって配置されるスケール列)とがX軸方向に相対的に移動している際に、Yスライダ76内のある一組のヘッド(例えば図13のXヘッド384xとYヘッド384y)が上述のスケール間の隙間に同時に対向した後で別のスケールに同時に対向した場合(ヘッド384x,384yが別のスケールに乗り継いだ場合)に、その乗り継いだヘッドの計測初期値を算出する必要がある。その際に、乗り継いだヘッドとは別の、Yスライダ76内の残りの一組のヘッド(384x,384y)と、それとは更に別の1つのヘッド(X軸方向に離れて且つ、落ちたヘッドとの距離がスケール長よりも短い位置に配置されるもの)の出力とを用いて、乗り継いだヘッドの乗継の際の初期値を算出するようにしても良い。上述の更に別のヘッドは、X軸方向の位置計測用ヘッドでもY軸方向の位置計測用ヘッドでも構わない。 Further, when a certain Y slider 76 and a corresponding scale row (a scale row in which a plurality of scales are arranged in a predetermined direction through a predetermined gap) are relatively moving in the X-axis direction, When a set of heads in the Y slider 76 (for example, the X head 384x and the Y head 384y in FIG. 13) simultaneously face the gap between the scales described above and then simultaneously face another scale (heads 384x, 384y). When transferring to another scale), it is necessary to calculate the initial measurement value of the transferred head. At that time, the remaining set of heads (384x, 384y) in the Y slider 76, which is different from the transferred head, and another head (a head separated in the X-axis direction and dropped). The initial value at the time of transfer of the transferred head may be calculated by using the output of (the one arranged at a position where the distance from and is shorter than the scale length). The other head described above may be a position measurement head in the X-axis direction or a position measurement head in the Y-axis direction.

また、Yスライダ76が基板ホルダ36に同期して移動する、と説明する場面があるが、これはYスライダ76が、基板ホルダ36に対する相対的な位置関係を概ね維持した状態で移動することを意味し、Yスライダ76、基板ホルダ36の両者間の位置関係、移動方向、及び移動速度が厳密に一致した状態で移動する場合に限定されるものではない。 Further, there is a scene explaining that the Y slider 76 moves in synchronization with the board holder 36, which means that the Y slider 76 moves while maintaining a relative positional relationship with respect to the board holder 36. This means that the movement is not limited to the case where the Y slider 76 and the substrate holder 36 are moved in a state in which the positional relationship, the moving direction, and the moving speed are exactly the same.

また、エンコーダシステムは、基板ステージ装置20が基板ローダとの基板交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、基板ステージ装置20又は別のステージ装置に基板交換用のスケールを設け、下向きのヘッド(Xヘッド384xなど)を使って基板ステージ装置20の位置情報を取得しても良い。あるいは、基板ステージ装置20又は別のステージ装置に基板交換用のヘッドを設け、スケール板340や基板交換用のスケールを計測することによって基板ステージ装置20の位置情報を取得しても良い。またエンコーダシステムとは別の位置計測系(たとえばステージ上のマークとそれを観察する観察系)を設けてステージの交換位置制御(管理)を行っても良い。 Further, in the encoder system, in order to acquire the position information while the board stage device 20 moves to the board replacement position with the board loader, the board stage device 20 or another stage device is provided with a scale for board replacement and faces downward. The position information of the board stage device 20 may be acquired by using the head (X head 384x or the like). Alternatively, the board stage device 20 or another stage device may be provided with a board replacement head, and the position information of the board stage device 20 may be acquired by measuring the scale plate 340 or the board replacement scale. Further, a position measurement system (for example, a mark on the stage and an observation system for observing the mark) different from the encoder system may be provided to control (manage) the replacement position of the stage.

また、Zセンサは、エンコーダシステムに限らず、レーザ干渉計でも、TOFセンサでも、距離が測定できるセンサでも良い。 Further, the Z sensor is not limited to the encoder system, and may be a laser interferometer, a TOF sensor, or a sensor capable of measuring a distance.

また、ターゲット338、438上にスケール板340を設けるように構成しているが、スケールを露光処理で基板Pに直接形成するようにしても良い。たとえばショット領域間のスクライブライン上に形成するようにしても良い。このようにすれば、基板上に形成されたスケールを計測し、その位置計測結果に基づいて、基板上の各ショット領域ごとの非線形成分誤差を求めることができ、またその誤差に基づいて露光の際の重ね精度を向上させることもできる。 Further, although the scale plate 340 is provided on the targets 338 and 438, the scale may be formed directly on the substrate P by the exposure process. For example, it may be formed on a scribe line between shot areas. In this way, the scale formed on the substrate can be measured, and the nonlinear component error for each shot region on the substrate can be obtained based on the position measurement result, and the exposure can be obtained based on the error. It is also possible to improve the stacking accuracy.

また、Yスライダ76、Yリニアアクチュエータ74は、装置本体18の上架台部18aの下面(図12参照)に設けるよう構成しているが、下架台部18bや中架台部18cに設けるようにしても良い。 Further, the Y slider 76 and the Y linear actuator 74 are configured to be provided on the lower surface (see FIG. 12) of the upper pedestal portion 18a of the apparatus main body 18, but are provided on the lower pedestal portion 18b and the middle pedestal portion 18c. Is also good.

《第6実施形態》
次に第6の実施形態に係る液晶露光装置について、図16(a)及び図16(b)を用いて説明する。本第6の実施形態に係る液晶露光装置は、基板Pを投影光学系16(図1参照)に対して高精度位置決めするための基板ステージ装置520の構成が、上記第1〜第5の実施形態と異なる。基板Pの6自由度方向の位置情報を求めるための計測系の構成は、上記第1〜第5の実施形態に係る計測系の何れかと同様の構成の計測系を適宜用いることができる。以下、本第6の実施形態については、上記第1〜第5の実施形態との相違点についてのみ説明し、上記第1〜第5の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第1〜第5の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
<< 6th Embodiment >>
Next, the liquid crystal exposure apparatus according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b). In the liquid crystal exposure apparatus according to the sixth embodiment, the configuration of the substrate stage apparatus 520 for positioning the substrate P with respect to the projection optical system 16 (see FIG. 1) with high accuracy is the above-mentioned first to fifth embodiments. Different from the form. As the configuration of the measurement system for obtaining the position information in the six degrees of freedom direction of the substrate P, a measurement system having the same configuration as any of the measurement systems according to the first to fifth embodiments can be appropriately used. Hereinafter, the sixth embodiment will be described only with respect to the differences from the first to fifth embodiments, and the elements having the same configuration and functions as those with the first to fifth embodiments will be described above. The same reference numerals as those of the first to fifth embodiments are given, and the description thereof will be omitted.

上記第1〜第5の実施形態において、基板Pは、その裏面が基板ホルダ36に真空吸着保持されたのに対し(図1など参照)、図16(a)及び図16(b)に示されるように、本第6の実施形態における基板ステージ装置520において、基板ホルダ540は、平面視で矩形の枠状(額縁状)に形成され、基板Pの端部近傍のみを吸着保持する点が異なる。そして、基板Pの中央部を含むほぼ全面が、水平面に対してZチルト方向に微小駆動可能な非接触テーブル536により下方から非接触支持されることにより、該非接触テーブル536の上面に沿って平面矯正される。 In the first to fifth embodiments, the back surface of the substrate P is vacuum-sucked and held by the substrate holder 36 (see FIG. 1 and the like), whereas the substrate P is shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b). As described above, in the substrate stage apparatus 520 according to the sixth embodiment, the substrate holder 540 is formed in a rectangular frame shape (frame shape) in a plan view, and only the vicinity of the end portion of the substrate P is attracted and held. different. Then, almost the entire surface including the central portion of the substrate P is non-contact supported from below by the non-contact table 536 that can be micro-driven in the Z tilt direction with respect to the horizontal plane, so that the flat surface is along the upper surface of the non-contact table 536. Be corrected.

より詳細に説明すると、非接触テーブル536は、微動ステージ32の上面上に固定されている。本第6の実施形態において、微動ステージ32は、X粗動ステージ26に対して、ボールジョイントなどを含む複数の連結装置550を介して機械的に(ただしZチルト方向への微小移動可能な状態で)連結されており、該X粗動ステージ26に牽引されることによって、X軸方向、及びY軸方向に所定の長ストロークで移動する。また、基板ホルダ540は、平面視で矩形の枠状に形成された本体部542と、該本体部542の上面に固定された吸着部544とを有している。吸着部544も本体部542と同様に、平面視で矩形の枠状に形成されている。基板Pは、吸着部544に、真空吸着保持される。上記非接触テーブル536は、基板ホルダ540の吸着部544に対して所定の隙間が形成された状態で、該吸着部544が有する開口内に挿入されている。非接触テーブル536は、基板Pの下面に対する加圧気体の噴出と気体の吸引を併用することにより、基板Pに荷重(プリロード)を作用させて、該基板Pを非接触状態(水平面に沿った相対移動を阻害しない状態)で平面矯正する。 More specifically, the non-contact table 536 is fixed on the upper surface of the fine movement stage 32. In the sixth embodiment, the fine movement stage 32 is mechanically (however, minutely movable in the Z tilt direction) with respect to the X coarse movement stage 26 via a plurality of connecting devices 550 including a ball joint and the like. By being pulled by the X coarse movement stage 26, it moves in the X-axis direction and the Y-axis direction with a predetermined long stroke. Further, the substrate holder 540 has a main body portion 542 formed in a rectangular frame shape in a plan view, and a suction portion 544 fixed to the upper surface of the main body portion 542. Like the main body portion 542, the suction portion 544 is also formed in a rectangular frame shape in a plan view. The substrate P is vacuum-sucked and held by the suction unit 544. The non-contact table 536 is inserted into the opening of the suction portion 544 with a predetermined gap formed in the suction portion 544 of the substrate holder 540. The non-contact table 536 applies a load (preload) to the substrate P by simultaneously ejecting a pressurized gas to the lower surface of the substrate P and sucking the gas to bring the substrate P into a non-contact state (along a horizontal plane). Correct the plane without hindering relative movement.

また、微動ステージ32の下面からは、複数(本実施形態では、4枚)のガイド板548が水平面に沿って放射状に延びている。基板ホルダ540は、上記複数のガイド板548に対応して、エアベアリングを含む複数のパッド546を有しており、該エアベアリングからガイド板548の上面に噴出される加圧気体の静圧により、ガイド板548上に非接触状態で載置されている。微動ステージ32は、上記第1〜第5の実施形態と異なり、X粗動ステージ24に対してZチルト方向にのみ微小駆動される。この際、上記複数のガイド板548も微動ステージ32と一体的にZチルト方向に移動(姿勢変化)するので、微動ステージ32が姿勢変化すると、該微動ステージ32、非接触テーブル536、及び基板ホルダ540(すなわち基板P)が、一体的に姿勢変化する。 Further, from the lower surface of the fine movement stage 32, a plurality of guide plates 548 (four in the present embodiment) extend radially along the horizontal plane. The substrate holder 540 has a plurality of pads 546 including an air bearing corresponding to the plurality of guide plates 548, and the static pressure of the pressurized gas ejected from the air bearing onto the upper surface of the guide plate 548 causes the substrate holder 540 to have a plurality of pads 546. , It is placed on the guide plate 548 in a non-contact state. Unlike the first to fifth embodiments, the fine movement stage 32 is minutely driven only in the Z tilt direction with respect to the X coarse movement stage 24. At this time, the plurality of guide plates 548 also move (change their posture) integrally with the fine movement stage 32 in the Z tilt direction. Therefore, when the fine movement stage 32 changes its posture, the fine movement stage 32, the non-contact table 536, and the substrate holder The 540 (that is, the substrate P) integrally changes its posture.

また、基板ホルダ540は、該基板ホルダ540が有する可動子と微動ステージ32が有する固定子とを含む複数のリニアモータ552(ボイスコイルモータ)を介して微動ステージ32に対して水平面内の3自由度方向に微小駆動される。また、微動ステージ32がXY平面に沿って長ストロークで移動する際には、微動ステージ32と該基板ホルダ540とが一体的にXY平面に沿って長ストロークで移動するように、上記複数のリニアモータ552によって基板ホルダ540に推力が付与される。 Further, the substrate holder 540 has three degrees of freedom in the horizontal plane with respect to the fine movement stage 32 via a plurality of linear motors 552 (voice coil motors) including a mover included in the substrate holder 540 and a stator included in the fine movement stage 32. It is driven minutely in the degree direction. Further, when the fine movement stage 32 moves along the XY plane with a long stroke, the plurality of linears described above are used so that the fine movement stage 32 and the substrate holder 540 move integrally along the XY plane with a long stroke. Thrust is applied to the substrate holder 540 by the motor 552.

基板ホルダ540には、上記第1の実施形態と同様に、ブラケット38aを介してターゲット38が固定されている。主制御装置50(図4参照)は、上記第1の実施形態と同様に、ターゲット38に計測光を照射する複数のセンサヘッド78(図1など参照)を用いて、基板ホルダ540(すなわち基板P)の姿勢変化量を計測する。なお、複数のセンサヘッド78の配置を含み、基板PのZチルト位置の計測系の構成は、上記第2〜第5の実施形態と同様の変形が可能である。また、本第6の実施形態では、基板ホルダ540にブラケット38aを介してターゲット38が固定されたが、これに限られず、基板ホルダ540の上面に直接ターゲット38(及びスケール板340)を貼り付けても良いし、基板ホルダ540の上面を鏡面加工してターゲットと同等に機能させても良い。 The target 38 is fixed to the substrate holder 540 via the bracket 38a as in the first embodiment. Similar to the first embodiment, the main control device 50 (see FIG. 4) uses a plurality of sensor heads 78 (see FIG. 1 and the like) that irradiate the target 38 with measurement light, and the substrate holder 540 (that is, the substrate). P) Measure the amount of change in posture. The configuration of the Z tilt position measurement system of the substrate P, including the arrangement of the plurality of sensor heads 78, can be modified in the same manner as in the second to fifth embodiments. Further, in the sixth embodiment, the target 38 is fixed to the substrate holder 540 via the bracket 38a, but the present invention is not limited to this, and the target 38 (and the scale plate 340) is directly attached to the upper surface of the substrate holder 540. Alternatively, the upper surface of the substrate holder 540 may be mirror-finished to function in the same manner as the target.

なお、上記第1〜第6の各実施形態で説明した構成については、適宜変更が可能である。例えば、上記各実施形態において、基板PのZチルト位置情報を求めるためのセンサヘッド78(下向きヘッド)は、基板ホルダ36に取り付けられたターゲット38(138、238)が有する反射面に計測光を照射したが、センサヘッド78から照射される計測光を反射することができ、且つ基板Pの姿勢変化を反映することができれば、ターゲットの形態は、これに限られず、基板Pに計測光を反射させても(すなわち、基板P自体をターゲットとして機能させても)良い。また、上記各実施形態のターゲット38などは、微動ステージ32に取り付けられていても良い。 The configurations described in the first to sixth embodiments can be changed as appropriate. For example, in each of the above embodiments, the sensor head 78 (downward head) for obtaining the Z tilt position information of the substrate P transmits the measurement light to the reflective surface of the target 38 (138, 238) attached to the substrate holder 36. If the measurement light emitted from the sensor head 78 can be reflected and the attitude change of the substrate P can be reflected, the target form is not limited to this, and the measurement light is reflected on the substrate P. It may be made to function (that is, the substrate P itself may be made to function as a target). Further, the target 38 or the like of each of the above embodiments may be attached to the fine movement stage 32.

また、上記各実施形態では、X軸方向(走査方向)に延びるターゲット38に対して、センサヘッド78(下向きヘッド)がY軸方向に移動する構成であったが、これに限られず、ターゲット38が他の方向(Y軸方向)に延び、該ターゲット38の延びる方向に対して水平面内で直交する方向にセンサヘッド78が移動する構成でも良い。 Further, in each of the above embodiments, the sensor head 78 (downward head) moves in the Y-axis direction with respect to the target 38 extending in the X-axis direction (scanning direction), but the present invention is not limited to this, and the target 38 is not limited to this. May extend in another direction (Y-axis direction), and the sensor head 78 may move in a direction orthogonal to the extending direction of the target 38 in the horizontal plane.

また、上記各実施形態では、基板ステージ装置20がX軸方向に延びるターゲット38を有し、該ターゲット38に同期して装置本体18に取り付けられたセンサヘッド78がY軸方向に移動する構成であったが、これとは逆に、基板ステージ装置20がセンサヘッド78を有し、該センサヘッド78に同期して装置本体18に取り付けられたターゲット38がY軸方向に移動する構成であっても良い。この場合、ターゲット38の姿勢変化を計測し、その出力に基づいてセンサヘッド78の出力を補正すると良い。 Further, in each of the above embodiments, the substrate stage device 20 has a target 38 extending in the X-axis direction, and the sensor head 78 attached to the device main body 18 moves in the Y-axis direction in synchronization with the target 38. However, contrary to this, the substrate stage device 20 has a sensor head 78, and the target 38 attached to the device main body 18 moves in the Y-axis direction in synchronization with the sensor head 78. Is also good. In this case, it is preferable to measure the posture change of the target 38 and correct the output of the sensor head 78 based on the output.

また、上記各実施形態において、重量キャンセル装置28は、Y軸方向へ移動可能な可動定盤であるYステップガイド30上に載置されたが、これに限られず、重量キャンセル装置28のXY平面内の移動範囲の全体をカバーするガイド面を有する、固定の定盤上に重量キャンセル装置28が載置されても良い。 Further, in each of the above embodiments, the weight canceling device 28 is placed on the Y step guide 30 which is a movable surface plate movable in the Y-axis direction, but the present invention is not limited to this, and the XY plane of the weight canceling device 28 is not limited to this. The weight canceling device 28 may be mounted on a fixed surface plate having a guide surface that covers the entire range of movement within.

また、照明系12で用いられる光源、及び該光源から照射される照明光ILの波長は、特に限定されず、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。 The wavelength of the light source used in the illumination system 12 and the illumination light IL emitted from the light source is not particularly limited, and ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Alternatively, it may be vacuum ultraviolet light such as F2 laser light (wavelength 157 nm).

また、上記各実施形態では、投影光学系16として、等倍系が用いられたが、これに限られず、縮小系、あるいは拡大系を用いても良い。 Further, in each of the above embodiments, the same magnification system is used as the projection optical system 16, but the present invention is not limited to this, and a reduction system or an expansion system may be used.

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、有機EL(Electro-Luminescence)パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用できる。 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, and the exposure apparatus for manufacturing an organic EL (Electro-Luminescence) panel and semiconductor manufacturing. It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like. 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 and the like, glass substrates or silicon wafers and the like are used. It can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a wafer.

また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、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、フィルム状(可撓性を有するシート状の部材)のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が500mm以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。また、露光対象の基板が可撓性を有するシート状である場合には、該シートがロール状に形成されていても良い。 Further, the object to be exposed is not limited to the glass plate, but 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 a film-like (flexible sheet-like member) is also included. The exposure apparatus of the present embodiment is particularly effective when a substrate having a side length or a diagonal length of 500 mm or more is an exposure target. Further, when the substrate to be exposed is in the form of a flexible sheet, the sheet may be formed in a roll shape.

液晶表示素子(あるいは半導体素子)などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク(あるいはレチクル)を製作するステップ、ガラス基板(あるいはウエハ)を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 For electronic devices such as liquid crystal display elements (or semiconductor elements), a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a mask (or reticle) based on this design step, and a step of manufacturing a glass substrate (or wafer). Except for the etching apparatus of each of the above-described embodiments, the lithography step of transferring the mask (reticle) pattern to the glass substrate by the exposure method, the developing step of developing the exposed glass substrate, and the portion where the resist remains. It is manufactured through an etching step of removing exposed members by etching, a resist removing step of removing a resist that is no longer needed after etching, a device assembly step, an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the above-mentioned exposure method is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and the device pattern is formed on the glass substrate, so that a device having a high degree of integration can be manufactured with high productivity. ..

なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての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 disclosure of all US patent application publication specifications and US patent specifications relating to the exposure apparatus and the like cited in the above embodiment is incorporated as a part of the description of this specification.

以上説明したように、本発明の移動体装置及び計測方法は、移動体の位置情報を求めるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの製造に適している。また、本発明のバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。 As described above, the mobile device and the measuring method of the present invention are suitable for obtaining the position information of the moving body. Further, the exposure apparatus of the present invention is suitable for exposing an object. Further, the method for manufacturing a flat panel display of the present invention is suitable for manufacturing a flat panel display. Further, the vise manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a microdevice.

10…液晶露光装置、20…基板ステージ装置、36…基板ホルダ、70…基板ステージZチルト位置計測系、72a、72b…ヘッドユニット、74…Yリニアアクチュエータ、76…Yスライダ、78…センサヘッド、P…基板。 10 ... Liquid crystal exposure device, 20 ... Board stage device, 36 ... Board holder, 70 ... Board stage Z tilt position measurement system, 72a, 72b ... Head unit, 74 ... Y linear actuator, 76 ... Y slider, 78 ... Sensor head, P ... Substrate.

Claims (14)

投影光学系を介して照明光により物体を露光する露光装置であって、
物体を保持する第1移動体と、
前記第1移動体を、互いに交差する第1方向と第2方向とへ移動させる第1駆動部と、
前記投影光学系を支持するフレーム部材と、
前記フレーム部材と前記第1移動体との間に設けられる第2移動体と、
前記第2移動体を前記第1方向へ移動させる第2駆動部と、
前記第1及び第2移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第1移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備え、
前記第1及び第2駆動部は、前記計測部による前記位置の計測中に、前記第1移動体と前記第2移動体とをそれぞれ前記第1方向へ移動させ、
前記第1駆動部は、前記計測部による前記位置の計測中に、前記第1移動体を前記第2移動体に対して前記第2方向へ相対移動させる露光装置。
An exposure device that exposes an object with illumination light via a projection optical system.
The first moving body that holds the object,
A first driving unit that moves the first moving body in the first direction and the second direction that intersect each other,
A frame member that supports the projection optical system and
A second moving body provided between the frame member and the first moving body,
A second drive unit that moves the second moving body in the first direction, and
It has a measurement system provided on one of the first and second moving bodies and a measured system provided on the other moving body, and the measuring system measures the measured system. It is provided with a measuring unit that irradiates a beam and measures the position of the first moving body in the vertical direction.
The first and second drive units move the first moving body and the second moving body in the first direction, respectively, during the measurement of the position by the measuring unit.
The first driving unit is an exposure device that moves the first moving body relative to the second moving body in the second direction while the measuring unit measures the position.
前記第2駆動部は、前記第2移動体、前記計測ビームが前記被計測系から外れないように、前記第1移動体に対して前記第1方向へ移動させる請求項1に記載の露光装置。 The exposure according to claim 1, wherein the second driving unit moves the second moving body in the first direction with respect to the first moving body so that the measurement beam does not deviate from the measured system. Device. 前記計測系は、前記第2移動体に設けられ、
前記計測部は、前記第2移動体に設けられた前記計測系が前記第1方向への駆動に起因して生じる前記第1方向の軸を含む面に対する前記第2移動体の傾き量を求める請求項1又は2に記載の露光装置。
The measurement system is provided on the second mobile body and is provided on the second moving body.
The measuring unit obtains the amount of inclination of the second moving body with respect to the surface including the axis in the first direction generated by the measurement system provided on the second moving body driven in the first direction. The exposure apparatus according to claim 1 or 2.
前記被計測系は、前記第1方向と交差する第2方向に関する前記第1移動体の移動可能範囲を計測可能な長さを有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the measured system has a length capable of measuring the movable range of the first moving body in a second direction intersecting with the first direction. 前記第1駆動部は、前記第1移動体、前記計測ビームが前記被計測系から外れないように、前記第2移動体に対して前記第2方向へ相対移動させる請求項4に記載の露光装置。 The first driving unit, said first moving member, such that the measuring beam is not deviated from the object to be measured based, according to claim 4 which makes relative movement in the second direction relative to the second moving member Exposure device. 前記計測部は、前記第1駆動部による前記第1移動体前記第2方向への移動、前記第2方向に関する前記第2移動体の位置を変えずに計測を行う請求項4又は5に記載の露光装置。 Claim 4 or 5 in which the measuring unit performs measurement without changing the position of the second moving body with respect to the second direction while the first moving body is moving in the second direction by the first driving unit. The exposure apparatus according to. 前記計測系は、複数設けられ、
前記複数の計測系の前記被計測系に対する計測点は、前記第2方向に関して互いに位置が異なる請求項4〜6のいずれか一項に記載の露光装置。
A plurality of the measurement systems are provided.
The exposure apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the measurement points of the plurality of measurement systems with respect to the system to be measured are located at different positions with respect to the second direction.
前記計測部は、前記被計測系に前記計測ビームを照射するとともに該計測ビームの前記被計測系からの戻り光に基づいて前記第1移動体の前記上下方向の位置を計測する請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置。 The measuring unit irradiates the measured system with the measured beam and measures the vertical position of the first moving body based on the return light of the measured beam from the measured system. The exposure apparatus according to any one of 7. 前記フレーム部材は、前記第1移動体の移動の基準である請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the frame member is a reference for movement of the first moving body. 前記物体を非接触支持する支持部をさらに備え、
前記第1移動体は、前記支持部により非接触支持された前記物体を保持する請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置。
Further provided with a support portion for non-contact support of the object,
The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the first moving body holds the object non-contactly supported by the support portion.
前記物体は、フラットパネルディスプレイに用いられる基板である請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the object is a substrate used for a flat panel display. 前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が500mm以上である請求項11に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 11 , wherein the substrate has at least one side length or a diagonal length of 500 mm or more. 請求項12のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
To expose the object by using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12.
A method of manufacturing a flat panel display, comprising developing the exposed object.
請求項12のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
To expose the object by using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12.
A device manufacturing method comprising developing the exposed object.
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