TWI693481B - 曝光裝置、曝光方法、平板顯示器之製造方法、及元件製造方法 - Google Patents

曝光裝置、曝光方法、平板顯示器之製造方法、及元件製造方法 Download PDF

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Abstract

於基板載台(PST)，在Y粗動載台(23Y)移動於Y軸方向時，X粗動載台(23X)、重量消除裝置(40)及X導件(102)與Y粗動載台(23Y)一體移動於Y軸方向，在X粗動載台(23X)於Y粗動載台(23Y)上移動於X軸方向時，重量消除裝置(40)在X導件(102)上與X粗動載台(23X)一體移動於X軸方向。由於X導件(102)係涵蓋重量消除裝置(40)於X軸方向之移動範圍延設於X軸方向，因此重量消除裝置(40)不受其位置限制，恆被X導件(102)支承。

Description

曝光裝置、曝光方法、平板顯示器之製造方法、及元件製造方法
本發明係關於曝光裝置、移動體裝置、平板顯示器之製造方法、及元件製造方法，進一步詳言之，係關於在製造半導體元件、液晶顯示元件等之微影製程中所使用之曝光裝置，適合作為該曝光裝置保持曝光對象物體而移動之裝置的移動體裝置、使用前述曝光裝置之平板顯示器之製造方法、以及使用前述曝光裝置之元件製造方法。
於習知用以製造液晶顯示元件、半導體元件(積體電電路等)等電子元件(微元件)之微影製程中，係使用一邊使光罩或標線片(以下，統稱為「光罩」)與玻璃板或晶圓(以下，統稱為「基板」)沿既定掃描方向(掃描方向)同步移動、一邊將形成於光罩之圖案使用能量束轉印至基板上之步進掃描(step & scan)方式之曝光裝置(所謂之掃描步進機(亦稱掃描機))等。
此種曝光裝置，以具有可在掃描方向以長行程移動之X粗動載台上搭載可移動於掃描交叉方向(與掃描方向正交之方向)之Y粗動載台的重疊型(gantry型)載台裝置者廣為人知，作為該載台裝置，已知有例如在以石材形成之平台上重量消除(cancel)裝置沿水平面移動之構成者(例如，參照專利文獻1)。
然而，上述專利文獻1所記載之曝光裝置，由於重量消除裝置係以對應步進掃描(step & scan)動作之廣範圍移動，因此必須在一廣範圍將平台上 面(重量消除裝置之移動導引面)之平面度做得非常高。加上近年來曝光裝置之曝光對象基板有日益大型化之傾向，隨之而來的平台亦大型化，因此除了成本増加外，曝光裝置之搬運性、組裝時之作業性悪化等亦受到極大關注。
又，上述專利文獻1所記載之曝光裝置，為了在平台(載台基座)與微動載台之間容納XY二軸載台、及用以微幅驅動微動載台之致動器等，因此在高度方向需要非常大的空間。為此，重量消除裝置不得不變得更大(高)，而為了沿水平面驅動重量消除裝置，亦必須有大的驅動力。
一直以來，在驅動大質量之基板載台時，係採用可產生大驅動力(推力)之具有鐵心之線性馬達。此具有鐵心之線性馬達，在可動子(或固定子)中所含之磁石單元與固定子(或可動子)中所含之具有鐵心之線圈單元之間，可產生數倍於推力之磁吸力(吸引力)。具體而言，相對於4000N之推力，可產生10000~20000N之吸引力。
因此，上述構成之習知基板載台裝置，會在X粗動載台與載台基座之間配置之一對單軸驅動單元，產生基板、Y粗動載台、X粗動載台等之大重量負載(及伴隨X粗動載台之移動之慣性力)之作用，且特別是從構成上述一對單軸驅動單元之具鐵心之線性馬達產生之大吸引力亦會作用於此。因此，單軸驅動單元、尤其是分別構成該單軸驅動單元之一部分之線性馬達及導引裝置必須具備大負載容量(能力)，此外，亦必須將可動構件及固定構件牢固的構成為可耐來自線性馬達之吸引力。
另一方面，由於構成導引裝置(單軸導件)之線性導件(軌道)與滑件之間會作用大的摩擦阻抗，因此而導致驅動阻抗増加，因此需要能產生更大驅動力之線性馬達。除此之外，諸如基板載台裝置之大型化、在導引裝置之摩擦熱及在線性馬達之焦耳熱之產生、吸附物造成之機械損傷等附帶之問題亦日趨明顯。
先行技術文獻
[專利文獻1]美國專利申請公開第2010/0018950號說明書
本發明第1態樣之第1掃描型曝光裝置，係在曝光處理時相對曝光用之能量束使曝光對象之物體在與水平面平行之第1方向以既定第1行程移動，其具備：第1移動體，可於該第1方向至少以該既定第1行程移動；第2移動體，引導該第1移動體於該第1方向之移動，且能於該水平面內在與該第1方向正交之第2方向與該第1移動體一起以第2行程移動；物體保持構件，可保持該物體、與該第1移動體一起至少在與該水平面平行之方向移動；重量消除裝置，從下方支承該物體保持構件以消除該物體保持構件之重量；以及支承構件，係延伸於該第1方向，從下方支承該重量消除裝置並能在從下方支承有該重量消除裝置的狀態下，於該第2方向以該第2行程移動。
根據此裝置，在對物體之曝光處理時，保持物體之物體保持構件係與第1移動體一起被驅動於與第1方向(掃描方向)平行之方向。此外，物體則藉由第2移動體被驅動於與第1方向正交之第2方向，而往第2方向移動。因此，可使物體沿與水平面平行之平面二維移動。此處，欲使物體往第1方向移動僅需驅動第1移動體(及物體保持構件)即可，因此，假設與在往第1方向移動之移動體上搭載往第2方向移動之另一移動體之情形相較，於掃描曝光時驅動之移動體(僅第1移動體、物體保持構件、重量消除裝置即可)質量小。因此，能使用以移動物體之致動器等小型化。又，從下方支承重量消除裝置之支承構件由於係由延伸於第1方向之構件構成、且能在從下方支承重量消除裝置之狀態下往第2方向移動，因此與水平面內之位置無關的，重量消除裝置恆被支承構件從下方支承。因此，與設置具有能涵蓋重量消除裝置之移動範圍之大導引面 之大構件的情形相對較，能使裝置全體輕量化、小型化。
本發明第2態樣之移動體裝置，具備：移動體，係在與水平面平行之面內至少移動於與第1軸平行之第1方向；基座，供支承該移動體；以及驅動裝置，包含分別朝向第1既定方向及與此交叉之第2既定方向設於該移動體之第1及第2可動子、以及與該第1及第2可動子之各個對向而在該基座上分別延設於該第1方向之第1及第2固定子，使用在該第1可動子與該第1固定子之間及該第2可動子與該第2固定子之間分別產生之該第1方向之驅動力將該移動體相對該基座驅動於該第1方向；該第1既定方向及第2既定方向中之至少一方，係在該水平面內與該第1軸正交之第2軸及與該水平面正交之第3軸交叉的方向；至少在該移動體之該第1方向之驅動時，在該第1可動子與該第1固定子之間、及該第2可動子與該第2固定子之間分別作用該第1既定方向及該第2既定方向之力。
此處，作用在第1可動子與第1固定子之間之第1既定方向(對向方向)之力、作用在第2可動子與第2固定子之間之第2既定方向(對向方向)之力，係對向方向之吸引力或斥力之任一種，例如可代表性的舉出磁力，但不限於此，亦可以是真空吸引力、氣體靜壓造成之壓力等。
根據此裝置，能利用在移動體之第1方向驅動時作用在第1可動子與第1固定子之間之第1既定方向之力、與作用在第2可動子與第2固定子之間之第2既定方向之力，減輕包含移動體自重之作用於基座之負荷，並在不損及驅動性能之情形下進行高精度之移動體驅動。
本發明第3態樣之第2曝光裝置，係照射能量束以在物體上形成圖案，其具備該物體被保持於該另一移動體之本發明之移動體裝置。
根據此裝置，由於能以高精度驅動保持物體之移動體，因此能進行對該物體之高精度曝光。
本發明第4態樣之第3曝光裝置，具備：移動體，係保持物體在與水平面平行之面內至少移動於與第1軸平行之第1方向；基座，供支承該移動體；驅動裝置，包含分別朝向第1既定方向及與此交叉之第2既定方向設於該移動體之第1及第2可動子、以及與該第1及第2可動子之各個對向而在該基座上分別延設於該第1方向之第1及第2固定子，將該移動體相對該基座驅動於該第1方向，並在該驅動時，利用分別作用在該第1可動子與該第1固定子之間、該第2可動子與該第2固定子之間之該第1既定方向及該第2既定方向之力作為該移動體之浮力；以及圖案生成裝置，對該物體照射能量束以在該物體上生成圖案。
根據此裝置，在以驅動裝置進行移動體之驅動時，將在第1可動子與前述第1固定子之間、前述第2可動子與前述第2固定子之間分別作用之第1既定方向及第2既定方向之力利用為前述移動體之浮力，減輕包含移動體自重之作用於基座之負荷，並能在不損及驅動性能之情形下進行高精度之移動體驅動。
本發明第5態樣提供一種平板顯示器之製造方法，其包含：使用上述第1至第3曝光裝置之任一種使前述基板曝光之動作；以及使曝光後之前述基板顯影之動作。
本發明第6態樣提供一種元件製造方法，其包含：使用前述第1至第3曝光裝置之任一種使前述物體曝光之動作；以及使曝光後之前述物體顯影之動作。
10、110‧‧‧曝光裝置
12‧‧‧底床
13‧‧‧防振裝置
14‧‧‧基座架
14a‧‧‧基座架之本體部
14b‧‧‧基座架之腳部
14c‧‧‧基座架之調整器
16‧‧‧光罩干涉儀
18X‧‧‧X音圈馬達
18Y‧‧‧Y音圈馬達
18Z‧‧‧Z音圈馬達
19‧‧‧基板載台架台
21‧‧‧微動載台
22X‧‧‧X移動鏡
22Y‧‧‧Y移動鏡
23‧‧‧粗動載台
23X‧‧‧X粗動載台
23Y‧‧‧Y粗動載台
24X、24Y‧‧‧反射鏡基座
26‧‧‧微動載台驅動系
40、40’、40A~40C‧‧‧重量消除裝置
41‧‧‧筐體
41C‧‧‧主體
42‧‧‧空氣彈簧
43‧‧‧Z滑件
44‧‧‧空氣軸承(基座墊)
45‧‧‧連結裝置
46‧‧‧靶
47‧‧‧臂構件
48‧‧‧平行板彈簧裝置
49‧‧‧調平杯
50‧‧‧主控制裝置
51‧‧‧間隔件
52‧‧‧Z感測器
57、57A‧‧‧調平裝置
61a~61f‧‧‧腳部
61a0~61f0‧‧‧調整具
62a、62b‧‧‧基墩
63‧‧‧固定構件
630‧‧‧固定具
64‧‧‧多面體構件
65‧‧‧空氣軸承
66‧‧‧固定板
67e‧‧‧平行板彈簧
68‧‧‧板片
70A、70‧‧‧風扇
71A‧‧‧Y線性導件
71B‧‧‧Y滑件
72A‧‧‧Y可動子
73‧‧‧Y固定子
74A‧‧‧Y線性導件
74B‧‧‧滑件
75‧‧‧Y支架
76‧‧‧板片
77A‧‧‧Y線性導件
77B‧‧‧滑件
78‧‧‧輔助支架
79‧‧‧連結構件
80A‧‧‧X線性導件
80B‧‧‧滑件
81A‧‧‧X固定子
81B‧‧‧X可動子
82‧‧‧Y線性馬達
83‧‧‧Y支架
84‧‧‧可動構件
85‧‧‧墊高塊
86‧‧‧平行板彈簧
87‧‧‧蓋
92‧‧‧基板干涉儀系統
100‧‧‧一組永久磁石
100a、100b‧‧‧永久磁石
101‧‧‧X柱
102‧‧‧X導件
102a‧‧‧導件本體
102b‧‧‧肋部
103‧‧‧輔助導件框
107‧‧‧撓曲裝置
108‧‧‧推進裝置
109‧‧‧止推型空氣軸承
199‧‧‧連接構件
200‧‧‧脫落防止裝置
AL1~AL6‧‧‧對準檢測系
EX‧‧‧X線性編碼器系統
EXh1、EXh2‧‧‧讀頭
EXs1、EXs2‧‧‧標尺
EY‧‧‧Y線性編碼器系統
F‧‧‧地面
IL‧‧‧曝光用照明光
IOP‧‧‧照明系
M‧‧‧光罩
MD1~MD6‧‧‧標記像檢測系
MSD‧‧‧光罩載台驅動系
MST‧‧‧光罩載台
P‧‧‧基板
PH‧‧‧基板保持具
PL‧‧‧投影光學系
PSD‧‧‧基板載台驅動系
PST、PSTa~PSTe‧‧‧基板載台裝置
STX‧‧‧X載台
STY‧‧‧Y載台
XD1、XD2‧‧‧X軸驅動單元
XD11、XD21‧‧‧可動子
XD12、XD22‧‧‧固定子
XDM‧‧‧X線性馬達
XG1、XG2、XG3‧‧‧導引裝置
XG3a、XG4‧‧‧止推型靜壓氣體軸承裝置
XGG3、XGG4‧‧‧導引面
XGP3、XGP4‧‧‧空氣墊
XGR1、XGR2、XGR3‧‧‧X軸線性導件
XGS1、XGS2、XGS3‧‧‧滑件
YD‧‧‧Y軸驅動單元
YD1‧‧‧可動子
YD2‧‧‧固定子
YDM‧‧‧Y線性馬達
YG‧‧‧導引裝置
YGR‧‧‧Y軸線性導件
YGS‧‧‧滑件
圖1係概略顯示第1實施形態之曝光裝置之構成的圖。
圖2係圖1之曝光裝置具有之基板載台的俯視圖。
圖3(A)係從-Y方向觀察圖2之基板載台的側視圖(圖2之A-A線剖面圖)、圖3(B)係基板載台具有之重量消除裝置周邊的放大圖、圖3(C)則係基座架(-X側)周邊的放大圖。
圖4係除去微動載台後之基板載台的俯視圖(圖3(A)之B-B線剖面圖)。
圖5係圖2之C-C線剖面圖。
圖6係省略圖2之基板載台之一部分的立體圖。
圖7係顯示以第1實施形態之曝光裝置之控制系為中心構成之主控制裝置之輸出入關係的方塊圖。
圖8係概略顯示第2實施形態之曝光裝置之構成的圖。
圖9係圖8之曝光裝置具有之基板載台的俯視圖。
圖10係圖9之D-D線剖面圖。
圖11係除去微動載台後之基板載台的俯視圖(圖10之E-E線剖面圖)。
圖12係圖9之F-F線剖面圖。
圖13係圖9之基板載台裝置具有之重量消除裝置的剖面圖。
圖14係第3實施形態之基板載台的俯視圖。
圖15係圖14之G-G線剖面圖。
圖16係圖14之基板載台裝置具有之重量消除裝置的剖面圖。
圖17係第4實施形態之基板載台的俯視圖。
圖18係第1變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置及調平裝置的剖面圖。
圖19係第2變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置及調平裝置的剖面圖。
圖20係第3變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置及調平裝置的剖面圖。
圖21(A)係顯示X導件之變形例的圖、圖21(B)及圖21(C)係分別顯示其他變形例之基板載台裝置的圖。
圖22係顯示基板載台之其他變形例的圖。
圖23係顯示第5實施形態之曝光裝置所具備之載台裝置之概略構成的側視圖。
圖24係圖23之H-H線剖面圖。
圖25係用以說明第5實施形態之曝光裝置所具備之主控制裝置之輸出入關係的方塊圖。
圖26係顯示構成載台驅動系之單軸驅動單元之概略構成的剖面圖。
圖27係用以說明作用於單軸驅動單元之構成各部之力之平衡的圖。
圖28係用以說明單軸驅動單元之組裝方法的圖。
圖29係顯示單軸驅動單元之變形例(其1)的圖。
圖30係顯示單軸驅動單元之變形例(其2)的圖。
《第1實施形態》
以下，根據圖1~圖7說明第1實施形態。
圖1中，概略的顯示了第1實施形態之曝光裝置10之構成。曝光裝置10係以用於液晶顯示裝置(平板顯示器)之矩形玻璃基板P(以下，僅稱為基板P)作為曝光對象物之步進掃描方式之投影曝光裝置，所謂的掃描機。
曝光裝置10，如圖1所示，具備照明系IOP、保持光罩M之光罩載台MST、投影光學系PL、一對基板載台架台19、將基板P保持成可沿水平面移動之基板載台裝置PST、以及此等之控制系等。以下之說明中，係設曝光時使光罩M與基板P相對投影光學系PL分別被掃描之水平面內之一方向為X軸方 向、水平面內與此正交之方向為Y軸方向、與X軸及Y軸方向正交之方向為Z軸方向，並設繞X軸、Y軸及Z軸之旋轉(傾斜)方向分別為θ x、θ y及θ z方向來進行說明。
照明系IOP，係與例如美國專利第6,552,775號說明書等所揭示之照明系同樣的構成。亦即，照明系IOP具有分別照明光罩M上被配置成鋸齒狀之複數個、例如5個照明區域的複數個、例如5個照明系，各照明系將從未圖示之光源(例如水銀燈)射出之光，經由未圖示之反射鏡、分光鏡(dichroic mirror)、遮簾、波長選擇濾波器、各種透鏡等，作為曝光用照明光(照明光)IL照射於光罩M。照明光IL，係使用例如i線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)等之光(或上述i線、g線、h線之合成光)。又，照明光IL之波長可藉由波長選擇濾波器，例如視所要求之解析度適當的加以切換。
於光罩載台MST，例如以真空吸附着方式固定有其圖案面(圖1之下面)形成有電路圖案等之光罩M。光罩載台MST係以非接觸狀態搭載在未圖示之導件上，藉由例如包含線性馬達之光罩載台驅動系MSD(圖1中未圖示，參照圖7)以既定行程驅動於掃描方向(X軸方向)，並被適當的微驅動於Y軸方向及θ z方向。
光罩載台MST於XY平面內之位置資訊係藉由對固定(或形成)於光罩M之反射面照射雷射光束(測長光束)之雷射干涉儀(以下，稱「光罩干涉儀」)16，隨時例如以0.5~1nm程度之分解能力加以測量。此測量結果被供應至主控制裝置50(參照圖7)。
主控制裝置50根據光罩干涉儀16之上述測量結果，透過光罩載台驅動系MSD(圖1中未圖示，參照圖4)進行光罩載台MST之驅動控制。又，亦可取代光罩干涉儀16、或與光罩干涉儀16一起使用編碼器(或由複數個編碼器構成之編碼器系統)。
投影光學系PL配置在光罩載台MST之圖1中的下方。投影光學系PL具有與例如美國專利第6,552,775號說明書所揭示之投影光學系相同之構成。亦即，投影光學系PL對應前述複數個照明區域，包含光罩M之圖案像之投影區域配置成交錯狀之複數個、例如五個投影光學系(多透鏡投影光學系)，與具有以Y軸方向為長邊方向之長方形單一像場之投影光學系具有相等之機能。本實施形態中，複數個投影光學系之各個係例如由具備沿光軸配置之稜鏡、光學元件群(透鏡群)、反射鏡各二組之2段透鏡中反射鏡(in mirror lens)光學系構成，例如使用兩側遠心之等倍系、形成正立正像者。
因此，當以來自照明系IOP之照明光IL照明光罩M上之照明區域時，即藉由通過被配置成投影光學系PL之第1面(物體面)與圖案面大致一致之光罩M的照明光IL，透過投影光學系PL將該照明區域內之光罩M之電路圖案之投影像(部分正立像)，形成於與被配置在投影光學系PL之第2面(像面)側、表面塗有光阻劑(感應劑)之基板P上之照明區域共軛之照明光IL之照射區域(曝光區域)。並藉由光罩載台MST與構成基板載台裝置PST之一部分之後述微動載台21的同步驅動，相對照明區域(照明光IL)使光罩M移動於掃描方向(X軸方向)且相對曝光區域(照明光IL)使基板P移動於掃描方向(X軸方向)，據以進行基板P上一個照射區域(區劃區域)之掃描曝光，於該照射區域轉印光罩M之圖案(光罩圖案)。亦即，本實施形態中，係以照明系IOP及投影光學系PL在基板P上生成光罩M之圖案，藉由使用照明光IL之基板P上感應層(光阻層)之曝光以在基板P上形成該圖案。
一對基板載台架台19係分別由延伸於Y軸方向之構件構成(參照圖5)，其長邊方向兩端部被設在地面F上之防振裝置13從下方支承。一對基板載台架台19係於X軸方向以既定間隔平行配置。一對基板載台架台19構成曝光裝置10之裝置本體(機體)，投影光學系PL及光罩載台MST等係搭載於裝置本體。
基板載台裝置PST，如圖1所示，具備一對底床(bed)12、一對基座架14、粗動載台23、微動載台21、重量消除裝置40、及從下方支承重量消除裝置40之X導件102等。
一對底床12，如圖2所示，分別由俯視(從+Z側觀察)以Y軸方向為長邊方向之矩形箱形構件(長方體狀構件)構成。一對底床12於X軸方向以既定間隔平行配置。+X側之底床12，如圖1所示，係搭載在+X側之基板載台架台19上，-X側之底床12則係搭載在-X側之基板載台架台19上。一對底床12各自之上面於Z軸方向之位置(以下，稱Z位置)被調整為大致相同。
一對底床12，由圖1及圖2可知，係藉由二個連結構件79將長邊方向兩端部近旁機械性的連結。一對底床12，如圖3(A)所示，分別由中空構件構成，於其上面部及下面部間於X軸方向以既定間隔設有複數個由與YZ平面平行之板狀構件構成之肋部，以確保剛性及強度。此外，雖未圖示，但在底床12之上面部及下面部之間，於Y軸方向亦以既定間隔設有複數個由與XZ平面平行之板狀構件構成之肋部。於複數個肋部各個之中央部及底床12之側面部，形成有用以輕量化及成形之圓形孔(參照圖5)。又，例如在不設置連結構件79亦能充分確保曝光精度之情形等時，亦可不設置連結構件79。
在一對底床12各自之上面，如圖2所示，於X軸方向以既定間隔固、彼此平行之方式固定有複數支機械性單軸導引裝置之要件的Y線性導件71A(本實施形態中，係一個底床設有例如四支)。
一對基座架14中之一方，如圖1及圖3(A)所示，係配置在+X側底床12之+X側，另一方則配置在-X側底床12之-X側。一對基座架14由於具有相同構造，因此，以下僅針對-X側之基座架14加以說明。基座架14，如圖3(C)所示，包含：具有與YZ平面平行之一面與另一面、由延伸於Y軸方向之板狀構件構成之本體部14a與從下方支承本體部14a之複數個脚部14b(圖2及圖4中 未圖示)。本體部14a之長度(長邊方向(Y軸方向)尺寸)被設定為較一對底床12各自於Y軸方向之長度長。脚部14b係於Y軸方向以既定間隔設有例如三個。於脚部14b之下端部，設有複數個調整器14c而能調整本體部14a之Z位置。
於本體部14a之兩側面固定有分別為線性馬達之要件的Y固定子73。Y固定子73具有包含於Y軸方向以既定間隔排列之複數個永久磁石的磁石單元。此外，於本體部14a之上面及兩側面(上述Y固定子73之下方)，固定有分別為機械性單軸導引裝置之要件的Y線性導件74A。
回到圖1，粗動載台23包含Y粗動載台23Y、與搭載在Y粗動載台23Y上之X粗動載台23X。粗動載台23位在上述一對底床12之上方(+Z側)。
Y粗動載台23Y，如圖2所示，具有一對X柱101。一對X柱101分別由延伸於X軸方向、YZ剖面為矩形之構件構成，於Y軸方向以既定間隔彼此平行的配置。又，各X柱101由於與Z軸方向(重力方向)之剛性相較未要求Y軸方向之剛性，因此YZ剖面之形狀可以是例如I字狀。
在一對X柱101各個之長邊方向兩端部近旁下面，如圖6所示，透過板片76固定有被稱為Y支架(carriage)75之構件。亦即，於Y粗動載台23Y下面，安裝有例如合計四個之Y支架75。板片76係由延伸於Y軸方向之與XY平面平行之板狀構件構成，將一對X柱101機械性的加以彼此連結。例如合計四個Y支架75之各個，由於具有相同構造，因此，以下僅說明對應-X側基座架14之一個Y支架75。
Y支架75，如圖3(C)所示，係由XZ剖面逆U字狀之構件構成，在一對對向面間插入基座架14之本體部14a。於Y支架75之一對對向面之各個，分別與一對Y固定子73之各個透過既定間隙分別固定有對向之一對Y可動子72。各Y可動子72包含未圖示之線圈單元，與對向之Y固定子73一起構成將Y粗動載台23Y(參照圖1)以既定行程驅動於Y軸方向之Y線性馬達YDM(參照圖7)。 本實施形態，如上所述，由於Y支架75例如合計設有四個，因此Y粗動載台23Y係藉由例如合計八個Y線性馬達YDM驅動於Y軸方向。
於Y支架75之一對對向面及頂面分別固定有包含轉動體(例如，複數個球等)、能滑動卡合於Y線性導件74A之滑件74B。又，圖3(C)中雖於紙面深度方向重疊而被遮蔽，但在Y支架75之一對對向面及頂面之各個，滑件74B係在紙面深度方向(Y軸方向)以既定間隔、例如各安裝有二個(參照圖5)。Y粗動載台23Y(參照圖1)係藉由包含Y線性導件74A與滑件74B之複數個Y線性導引裝置，被直進引導於Y軸方向。此外，雖未圖示，於上述基座架14之本體部14a固定有以Y軸方向為週期方向之Y標尺，於Y支架75則固定有編碼器讀頭，此編碼器讀頭係構成用以和Y標尺一起求出Y粗動載台23Y於Y軸方向之位置資訊的Y線性編碼器系統EY(參照圖7)。Y粗動載台23Y於Y軸方向之位置係根據上述編碼器讀頭之輸出由主控制裝置50(參照圖7)加以控制。
此處，如圖1所示，於上述一對底床12之間配置有輔助導件框103。輔助導件框103係由延伸於Y軸方向之構件構成，透過複數個調整器設置在地面F上。於輔助導件框103之上端面(+Z側端面)固定有延伸於Y軸方向之機械性單軸導引裝置之要件的一條Y線性導件77A。輔助導件框103上端之Z位置被設定為與一對底床12之上面大致相同。又，輔助導件框103對一對底床12及一對基板載台架台19分別在振動上分離。此外，由於一對底床12係以連結構件79機械性的連結，因此，於輔助導件框103形成有用以使連結構件79通過之未圖示的貫通孔。
於一對X柱101各個之長邊方向中央部下面固定有輔助支架78(參照圖6)。輔助支架78由長方體狀構件構成，如圖1所示，於其下面固定有包含轉動體(例如複數個球等)、以滑動可能之方式卡合於Y線性導件77A之滑件77B。又，圖1中雖因在紙面深度方向重疊而無法看見，但針對一個輔助支架78，滑 件77B係於紙面深度方向(Y軸方向)以既定間隔例如安裝有二個。如此，Y粗動載台23Y之長邊方向中央部透過輔助支架78而被輔助導件框103從下方支承，以抑制因自重產生之彎曲。
回到圖2，於一對X柱101各個之上面，以彼此平行之方式、於Y軸方向子既定間隔固定有複數支(本實施形態中，係針對一個X柱101例如二支)延伸於X軸方向之機械性單軸導引裝置要件之X線性導件80A。又，於一對X柱101各個之上面的一對X線性導件80A間之區域，固定有X固定子81A。X固定子81A具有磁石單元，此磁石單元包含於X軸方向以既定間隔排列之複數個永久磁石。
如上所述，Y粗動載台23Y被一對基座架14及輔助導件框103從下方支承，與一對底床12及基板載台架台19在振動上分離。
X粗動載台23X由俯視矩形之板狀構件構成，如圖4所示，其中央部形成有開口部。於X粗動載台23X之下面，如圖5所示，固定有一對X可動子81B，此一對X可動子81B透過既定間隙與固定在一對X柱101各個之X固定子81A分別對向。各X可動子81B包含未圖示之線圈單元，與對向之X固定子81A一起構成將X粗動載台23X以既定行程驅動於X軸方向之X線性馬達XDM(參照圖7)。本實施形態中，X粗動載台23X係被與一對X柱101對應設置之例如一對(二個)X線性馬達XDM驅動於X軸方向。
又，於X粗動載台23X之下面，如圖1所示，固定有複數個包含轉動體(例如複數個球等)、以可滑動之方式卡合於X線性導件80A之滑件80B。滑件80B係針對一支X線性導件80A於X軸方向以既定間隔設置例如四個，於X粗動載台23X之下面固定有例如合計16個之滑件80B。X粗動載台23X係被分別包含X線性導件80A與滑件80B之複數個X線性導引裝置直進引導於X軸方向。此外，X粗動載台23X係被複數個滑件80B限制相對Y粗動載台23Y往Y軸方向之 移動，而與Y粗動載台23Y一體移動於Y軸方向。
又，雖未圖示，但於一對X柱101中之至少一方固定有以X軸方向為週期方向之X標尺，於X粗動載台23X固定有編碼器讀頭，此編碼器讀頭係與X標尺一起構成用來求出X粗動載台23X於X軸方向之位置資訊的X線性編碼器系統EX(參照圖7)。X粗動載台23X於X軸方向之位置係根據上述編碼器讀頭之輸出由主控制裝置50(參照圖7)加以控制。本實施形態中，包含上述X線性編碼器系統EX與前述Y線性編碼器系統EY，構成用以檢測粗動載台(X粗動載台23X)於XY平面內之位置資訊(含θ z方向之旋轉)的編碼器系統20(參照圖7)。
又，雖未圖示，於X粗動載台23X安裝有以機械方式限制微動載台21相對X粗動載台23X之可移動量的擋止(stopper)構件、或用以測量於X軸及Y軸方向之微動載台21相對X粗動載台23X之移動量的間隙感測器等。
微動載台21，由圖1及圖2可知，係由俯視大致正方形之板狀構件(或箱形(中空長方體)構件)構成，透過基板保持具PH將基板P以例如真空吸附(或靜電吸附)方式吸附保持在其上面。
微動載台21係藉由微動載台驅動系26在X粗動載台23X上被微驅動於XY平面內之3自由度方向(X軸、Y軸及θ z之各方向)，該微動載台驅動系26(參照圖7)包含分別含固定於X粗動載台23X之固定子、與固定於微動載台21之可動子所構成之複數個音圈馬達(或線性馬達)。複數個音圈馬達，如圖2所示，將微動載台21微驅動於X軸方向之X音圈馬達18X係於Y軸方向分離設置一對，而將微動載台21微驅動於Y軸方向之Y音圈馬達18Y則於X軸方向分離設置一對。微動載台21，係使用上述X音圈馬達18X及/或Y音圈馬達18Y與X粗動載台23X同步被驅動(以同速度與X粗動載台23X被驅動於同方向)，而與X粗動載台23X一起以既定行程移動於X軸方向、及/或Y軸方向。因此，微動載台21可相對投影光學系PL(參照圖1)於XY二軸方向以長行程移動(粗動)，且能於X、 Y、θ z方向之三自由度方向微動。
又，微動載台驅動系26，如圖3(B)所示，具有用以將微動載台21微驅動於θ x、θ y及Z軸方向之3自由度方向的複數個Z音圈馬達18Z。複數個Z音圈馬達18Z係配置在與微動載台21底面四角部之處(圖3(B)中僅顯示四個Z音圈馬達18Z中的二個，另二個則省略圖示)。關於包含複數個音圈馬達、微動載台驅動系之構成，例如已揭示於美國專利申請公開第2010/0018950號說明書。
本實施形態中，包含微動載台驅動系26、與由前述複數個Y線性馬達YDM及一對X線性馬達XDM構成之粗動載台驅動系，構成基板載台驅動系PSD(參照圖7)。
於微動載台21之-X側側面，如圖3(A)所示，透過反射鏡(mirror)基座24X固定有具有與X軸正交之反射面的X移動鏡(棒狀反射鏡(bar mirror))22X。此外，於微動載台21之-Y側側面，如圖5所示，透過反射鏡基座24Y固定有具有與Y軸正交之反射面的Y移動鏡22Y。微動載台21於XY平面內之位置資訊係以使用X移動鏡22X及Y移動鏡22Y之雷射干涉儀系統(以下，稱基板干涉儀系統)92(參照圖1)，以例如0.5~1nm程度之解析能力隨時加以檢測。又，實際上，基板干涉儀系統92具備複數個分別與X移動鏡22X對應之X雷射干涉儀及與Y移動鏡22Y對應之Y雷射干涉儀，但圖1中僅代表性的顯示X雷射干涉儀。複數個雷射干涉儀分別固定於裝置本體。又，微動載台21於θ x、θ y及Z軸方向之位置資訊係以固定在微動載台21下面之未圖示的感測器，使用例如固定在後述重量消除裝置40之靶加以求出。關於上述微動載台21之位置測量系之構成，已揭示於例如美國專利申請公開第2010/0018950號說明書。
重量消除裝置40，如圖3(A)所示，由延設於Z軸方向之柱狀構件構成，亦稱為心柱。重量消除裝置40被搭載在後述X導件102上，透過後述之調 平(leveling)裝置57從下方支承微動載台21。重量消除裝置40之上半部插入X粗動載台23X之開口部內，其下半部則插入一對X柱101(參照圖4)之間。
重量消除裝置40，如圖3(B)所示，具有筐體41、空氣彈簧42及Z滑件43等。筐體41係由+Z側之面為開口之有底筒狀構件構成。於筐體41之下面安裝有複數個軸承面朝向-Z側之空氣軸承(以下，稱基座墊)44。空氣彈簧42係收容在筐體41內部。對空氣彈簧42從外部供應加壓氣體。Z滑件43由延伸於Z軸方向之筒狀構件構成，插入筐體41內而被搭載於空氣彈簧42上。於Z滑件43之+Z側端部安裝有軸承面朝向+Z側之未圖示的空氣軸承。
調平裝置57係用以將微動載台21支承為傾斜自如(相對XY平面於θ x及θ y方向擺動自如)之裝置，被安裝在Z滑件43之上述空氣軸承從下方以非接觸方式支承。重量消除裝置40係藉由空氣彈簧42產生之重力方向提升之力，透過Z滑件43及調平裝置57抵消(消除)含微動載台21之系的重量(重力方向向下之力)，據以降低上述複數個Z音圈馬達18Z之負荷。
重量消除裝置40透過複數個連結裝置45機械性的連接於X粗動載台23X。複數個連結裝置45之Z位置與重量消除裝置40於Z軸方向之重心位置大致一致。連結裝置45包含與XY平面平行之厚度薄的鋼板等，亦稱為彎曲(flexure)裝置。連結裝置45在重量消除裝置40之+X側、-X側、+Y側、-Y側將重量消除裝置40之筐體41與X粗動載台23X加以連結(圖3(B)中，+Y側、-Y側之連結裝置45未圖示。參照圖4)。因此，重量消除裝置40透過複數個連結裝置45之任一者被X粗動載台23X牽引，而與該X粗動載台23X一體的移動於X軸方向或Y軸方向。此時，於重量消除裝置40會在與包含其於Z軸方向之重心位置之XY平面平行的平面內作用一牽引力，因此不會產生(作用)繞與移動方向正交之軸線的力矩(俯仰力矩)。又，含調平裝置57、連結裝置45關於本實施形態之重量消除裝置40之詳細構成，已揭示於例如美國專利申請公開第2010/ 0018950號說明書。
X導件102，如圖3(A)所示，包含由以X軸方向為長邊方向之YZ剖面為倒U字形之構件(參照圖5)構成的導件本體102a、與複數個肋部102b。X導件102係在上述一對底床12之上方(+Z側)，以橫越一對底床12之方式配置。 X導件102之長度(長邊方向(X軸方向)尺寸)係設定為較
於X軸方向以既定間隔配置之一對底床12各個之X軸方向尺寸、與一對底床12間之間隙於X軸方向之尺寸之和略長。因此，如圖2所示，X導件102之+X側端部較+X側底床12之+X側端部突出於+X側(底床12之外側)，X導件102之-X側端部則較-X側底床12之-X側端部突出於-X側(底床12之外側)。
導件本體102a之上面(+Z側之面)與XY平面平行且平坦度被做得非常高。於導件本體102a之上面，透過複數個基座墊44以非接觸狀態搭載有重量消除裝置40。導件本體102a之上面被以良好精度調整為與水平面平行，具有作為重量消除裝置40移動時之導引面之機能。導件本體102a之長度(長邊方向之尺寸)係設定為較重量消除裝置40(亦即X粗動載台23X)往X軸方向之可移動量略長。導件本體102a上面之寬度(Y軸方向之尺寸)則設定成可與複數個基座墊44所有之軸承面對向之尺寸(參照圖4)。此外，導件本體102a之長邊方向兩端部係被與YZ平面平行之板狀構件閉塞。
複數個肋部102b係由分別與YZ平面平行之板狀構件構成，於X軸方向以既定間隔設置。複數個肋部102b之各個係連接於導件本體102a之對向的一對對向面及頂面。此處，含複數個肋部102b，X導件102之材質及製造方法雖無特別限定，但例如係以使用鐵等之鑄造形成之情形、以石材(例如輝長岩)形成之情形、以陶瓷或CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)材等形成之情形時，導件本體102a及複數個肋部102b係一體形成。不過，亦可將導件本體102a 與複數個肋部102b作成不同構件，將複數個肋部102b例如以熔接等方式連接於導件本體102a。又，X導件102可以中實構件構成、亦可以下面側閉塞之箱形構件構成。
於複數個肋部102b各個之下端部，固定有包含轉動體(例如複數個球等)、能在固定於上述一對底床12各個之上面之Y線性導件71A滑動的Y滑件71B。又，如圖4所示，Y滑件71B係於Y軸方向以既定間隔固定有複數個(本實施形態中，例如係對一支Y線性導件71A固定有二個)。導件本體102a上面之平面度調整，可在複數個肋部102b與Y滑件71B之間適當的插入墊片等來進行。
在設於X導件102長邊方向兩端部之上述板狀構件，如圖2所示，以和上述一對Y固定子73(參照圖3(C))分別隔著既定間隙之方式，對向固定有用以將X導件102以既定行程驅動於Y軸方向之Y線性馬達82(參照圖7)之要件的Y可動子72A(參照圖4。為易於理解，圖4中板片76未圖示)。各Y可動子72A具有未圖示之線圈單元。X導件102被分別包含Y固定子73與Y可動子72A之一對Y線性馬達82以既定行程驅動於Y軸方向。亦即，本實施形態中，用以將X導件102驅動於Y軸方向之一對Y線性馬達82及用以將Y粗動載台23Y驅動於Y軸方向之Y線性馬達YDM，係分別使用共通的固定子73。
又，雖未圖示，於上述一對底床12中之一方固定有以Y軸方向為週期方向之Y標尺，於X導件102固定有和Y標尺一起構成用以求出X導件102於Y軸方向之位置資訊之Y線性編碼器系統104(參照圖7)的編碼器讀頭。X導件102及Y粗動載台23Y係由主控制裝置50(參照圖7)根據上述編碼器讀頭之輸出同步驅動於Y軸方向(不過，若有需要時亦可個別的控制Y位置)。
除此之外，於基板保持具PH之上面固定有以Y軸方向為長邊方向之矩形標記板(未圖示)。此標記板之高度被設定為其表面與裝載在基板保持具PH上之基板P表面大致同一面高。又，於標記板表面形成有複數個、此處為 六個排列於Y軸方向之基準標記(未圖示)。
此外，於基板保持具PH(微動載台21)內部，在六個基準標記各個之下方(-Z側)配置有包含透鏡系與攝影元件(CCD等)之六個標記像檢測系MD1~MD6(參照圖7)。此等標記像檢測系MD1~MD6同時檢測以五個投影光學系之各個與透鏡系形成之光罩M上之對準標記之投影像、以及以透鏡系形成之基準標記(未圖示)之像，測量以基準標記像之位置為基準之對準標記像之位置。其測量結果被供應至主控制裝置50，用於光罩M之位置對準(光罩對準)等。
進一步的，於曝光裝置10，為檢測六個基準標記及基板P上之對準標記，設有六個離軸方式之對準檢測系AL1~AL6(參照圖7)。六個對準檢測系係在投影光學系PL之+X側沿Y軸依序配置。
各對準檢測系係採用影像處理方式之FIA(Field Image Alignment)系感測器。FIA系感測器，例如係對對象標記照射不會使基板P上之光阻感光之寬頻檢測光，並使用攝影元件(CCD)等拍攝由該來自對象標記之反射光在受光面成像之對象標記之像與指標(未圖示)之像。對準檢測系AL1~AL6之檢測結果透過對準訊號處理系(未圖示)送至主控制裝置50。
此外，亦能單獨或適當組合使用能將同調檢測光照射於對象標記以檢測從該對象標記產生之散射光或繞射光、或是使從該對象標記產生之兩繞射光(例如同階數)干涉以檢測的對準感測器。
圖7中，以曝光裝置10之控制系為中心構成，顯示統籌控制構成各部之主控制裝置50之輸出入關係的方塊圖。主控制裝置50包含工作站(或微電腦)等，統籌控制曝光裝置10之構成各部。
接著，簡單說明在曝光裝置10之基板P的批次處理。
由複數(例如50片或100片)基板P構成之處理對象之一批被掰入 聯機於曝光裝置10之塗布顯影機(以下、稱「C/D」)(未圖示)後，批內之基板係依序被C/D內之塗布機(光阻塗布裝置)塗布光阻，並被搬送系(未圖示)搬送至曝光裝置10。此外，在主控制裝置50之管理下，藉由未圖示之光罩搬送裝置(光罩裝載器)進行光罩M至光罩載台MST上之裝載，接著進行前述光罩對準。
當塗有光阻之基板P被裝載於基板保持具PH上後，主控制裝置50即使用對準檢測系AL1~AL6檢測基板保持具PH上之基準標記，進行基準線測量。
接著，主控制裝置50使用對準檢測系AL1~AL6檢測在前層之前之曝光時與圖案一起轉印形成於基板P上之複數個對準標記，以進行基板P之對準。
基板P之對準結束後，由主控制裝置50之控制，進行為於基板P上之複數個照射區域，藉由前述掃描曝光依序轉印光罩M之圖案之步進掃描方式的曝光動作。由於此曝光動作於習知進行之步進掃描方式之曝光動作相同，因此省略其詳細說明。
此時，上述步進掃描方式之曝光動作，係對設在基板P上之複數個照射區域依序進行曝光處理。基板P在掃描動作時係於X軸方向以既定行程被等速驅動(以下稱X掃描動作)，於步進動作時(照射區域間移動時)則係適當的被驅動於X軸方向及/或Y軸方向(以下，分別稱X步進動作、Y步進動作)。
在上述X掃描動作時及X步進動作時，使基板P往X軸方向移動之際，於基板載台裝置PST係依根據來自主控制裝置50之X線性編碼器系統EX之測量值的指示，在Y粗動載台23Y上以一對(二個)X線性馬達XDM將X粗動載台23X驅動於X軸方向，並依根據來自主控制裝置50之基板干涉儀系統92之測量值的指示，以複數個X音圈馬達18X與X粗動載台23X同步驅動微動載台21。又，當X粗動載台23X往X軸方向移動時，由於被此X粗動載台23X牽引，重量 消除裝置40即與X粗動載台23X一起往X軸方向移動。此時，重量消除裝置40在X導件102上移動。又，上述X掃描動作及X步進動作時，雖有相對X粗動載台23X將微動載台21微驅動於Y軸方向及/或θ z方向之情形，但由於重量消除裝置40之Y位置不會變化，因此重量消除裝置40恆僅在X導件102上移動。
相對於此，上述Y步進動作時，於基板載台裝置PST則係依根據來自主控制裝置50之Y線性編碼器系統EY之測量值的指示，將Y粗動載台23Y以複數個Y線性馬達YDM在一對基座架14上以既定行程驅動於Y軸方向，X粗動載台23X與此Y粗動載台23Y一體既定行程移動於Y軸方向。又，重量消除裝置40與X粗動載台23X一體以既定行程移動於Y軸方向。此時，被重量消除裝置40從下方支承之X導件102則與Y粗動載台23Y同步被驅動。因此，重量消除裝置40恆被X導件102從下方支承。
如以上之說明，依據本實施形態之曝光裝置10，重量消除裝置40無論其XY平面之位置為何，恆被X導件102從下方支承。X導件102由於係由延伸於掃描方向之寬度窄的板狀構件構成，因此與使用例如具有能涵蓋重量消除裝置40之全移動範圍之大導引面之導件(例如以石材形成之平台)的情形相較，能使基板載台裝置PST輕量化。此外，上述具有大導引面之導件在大型基板之情形時加工及搬運會變得困難，但本實施形態之X導件102由於係由具有延伸於X軸方向之帶狀導引面之寬度窄的板狀構件構成，因此加工及搬運容易。
此外，由於延伸於X軸方向之構件的X導件102係被一對底床12在複數處從下方支承，因此能抑制因X導件102之自重、或重量消除裝置40荷重而引起的彎曲。又，由於底床12之數量為二，因此與一個底床12之情形相較，能使二個底床12各個之尺寸小型化、輕量化。從而底床12之加工及搬運容易且能提升基板載台裝置PST組裝時之作業性。
又，由於X導件102及將X導件102引導於Y軸方向之一對底床12 皆為肋構造，因此輕量且易確保Z軸方向之剛性。從而，基板載台裝置PST之組裝作業亦較上述使用具有大導引面之導件的情形相較較佳。
又，由於重量消除裝置40係以非接觸方式支承在X導件102上，因此因重量消除裝置40之移動而產生之振動不會傳遞至X導件102。從而，振動不會透過X導件102、一對底床12、基板載台架台19等而傳遞至例如投影光學系PL等，能以高精度進行曝光動作。又，由於X導件102係被包含固定於一對基座架14之Y固定子73的一對Y線性馬達82驅動於該Z軸方向之重心附近，因此不會產生繞X軸之力矩(俯仰力矩)，此外，該驅動力之反力亦不會傳遞至基板載台架台19。從而，能以高精度進行曝光動作。
由於，X導件102之Y軸方向移動係在不需要高度之定位精度的上述Y步進動作時進行，因此即使線性導引裝置之摩擦阻力或驅動產生之力矩作用於重量消除裝置40或X導件102，亦能在該Y步進動作後之X掃描動作之前，使起因於上述力矩之振動收斂。又，X導件102之Y軸方向驅動所造成之偏轉運動(繞Z軸之力矩，yawing)，可藉由用以驅動X導件102之一對Y線性馬達82之驅動力差來嚴密的控制而加以抑制。
進一步的，由於本實施形態之粗動載台23(XY載台裝置)係在Y粗動載台23Y上搭載X粗動載台23X之構成，因此與例如在X粗動載台上搭載Y粗動載台之構成的習知XY載台裝置相較，於掃描方向之X軸方向以長行程移動之X粗動載台23X之慣性質量小。從而，於X掃描動作時地面F透過粗動載台23承受之驅動反力小。其結果，於X掃描動作時能抑制影響裝置全體之地面振動。相對於此，Y粗動載台23Y移動於Y軸方向時之驅動質量及驅動反力與上述習知XY載台裝置相較較大，但由於是不需要高精度定位之Y步進動作，因此地面振動對曝光動作之影響少。
又，於粗動載台23，Y粗動載台23Y具有之一對X柱101係分別 被配置在一對底床12間之輔助導件框103支承X方向中間部，因此能抑制因自重或X粗動載台23X之荷重造成之彎曲。從而，能提升固定在一對X柱101上之X線性導件80A之真直精度，而能以高精度將X粗動載台23X直進引導於X軸方向。又，與僅支承兩端部之情形相較，無需為了確保彎曲剛性而將一對X柱101分別作成堅固的構造(纖細之構件即可)，可使其輕量化。
《第2實施形態》
其次，根據圖8~圖13說明第2實施形態。此處，前述第1實施形態
Figure 107141482-A0101-12-0023-33
相同或同等之構成部分係使用相同或類似符號，並簡化或省略其說明。
圖8中概略顯示了第2實施形態之曝光裝置110之構成。曝光裝置110係以用於液晶顯示裝置(平板顯示器)之基板P為曝光對象物之步進掃描方式之投影曝光裝置、即所謂的掃描機(scanner)。
圖9係顯示圖8之曝光裝置110具有之基板載台裝置PSTa的俯視圖、圖10係圖9之D-D線剖面圖。此外，圖11係去除微動載台之基板載台裝置的俯視圖(圖10之E-E線剖面圖)，圖12係圖9之F-F線剖面圖。又，圖13則係基板載台裝置PSTa具有之重量消除裝置的剖面圖。
比較圖8~圖13與前述第1實施形態之圖1~圖6可知，本第2實施形態之曝光裝置110，係取代前述基板載台裝置PST而設置基板載台裝置PSTa，此點與曝光裝置10不同。
基板載台裝置PSTa之整體構成雖與基板載台裝置PST相同，但取代重量消除裝置40設置重量消除裝置40’之點及X導件102之驅動系之構成與基板載台裝置PST部分相異等若干處，與基板載台裝置PST不同。以下，以相異點為中心加以說明。
基板載台裝置PSTa，由圖8、圖10等可知，Y粗動載台23Y與X導件102於Z軸方向(鉛直方向)之位置(高度位置)部分重複。
具體而言，基板載台裝置PSTa，如圖8及圖10所示，於一對X柱101各個之長邊方向兩側面(非兩端部近旁下面)固定有前述Y支架75。亦即，Y粗動載台23Y具有例如合計四個Y支架75。又，+X側的二個Y支架75之上面係以板片76加以機械性的連結，-X側的二個Y支架75之上面亦同樣的以板片76加以機械性的連結。此外，為易於理解，圖11中未圖示板片76。
又，作為重量消除裝置40’，例如圖10所示，係使用Z滑件43與調平裝置57被一體固定型之裝置。重量消除裝置40’搭載於X導件102上，其下半部插入X粗動載台23X之開口部內。又，圖8、圖10~圖12中，為避免圖之錯綜複雜，重量消除裝置40’及調平裝置57等係以示意方式顯示(詳細之構成參照圖13)。
重量消除裝置40’，如圖13所示，具有筐體41、空氣彈簧42、Z滑件43等。筐體41係由+Z側之面開口之有底筒狀構件構成。於筐體41之下面安裝有軸承面朝向-Z側之複數個基座墊44。於筐體41之外壁面固定有用以支承固定在微動載台21下面之複數個Z感測器52之靶46的複數個臂構件47。空氣彈簧42被收容在筐體41內部。從外部供應加壓氣體至空氣彈簧42。Z滑件43係由高度低於前述第1實施形態使用之Z滑件之延伸於Z軸方向的筒狀構件構成。Z滑件43插入筐體41內，搭載在空氣彈簧42上。Z滑件43係藉由於Z軸方向分離配置之一對包含與XY平面平行之板彈簧的平行板彈簧裝置48，連接於筐體41之內壁面。平行板彈簧裝置48係例如於Z滑件43之外周周圍(θ z方向)以大致均等之間隔設有複數個(例如三個或四個)。Z滑件43藉由複數個板彈簧之於水平面平行方向之剛性(拉伸剛性)，與筐體41一體沿XY平面移動。相對於此，Z滑件43可藉由板彈簧之柔軟性(可撓性)相對筐體41於Z軸方向微動。平行板彈簧裝置48具有之一對板彈簧係於Z軸方向分離，因此Z滑件43傾倒(往θ x或θ y方向之旋轉)受到抑制，實質上僅能於Z軸方向以微小行程相對筐體41移動。
調平裝置57係將微動載台21支承為可傾斜自如(相對XY平面於θ x及θ y方向擺動自如)之裝置，透過微動載台21下面形成之開口部21a，上半部插入微動載台21內。重量消除裝置40’藉由空氣彈簧42產生之重力方向朝上之力，透過Z滑件43及調平裝置57抵銷(消除)包含微動載台21之系的重量(重力方向朝下之力)，據以降低複數個Z音圈馬達18Z之負荷。
調平裝置57包含+Z側之面開口之杯狀構件構成之調平杯49、插入調平杯49內徑側之多面體構件64、以及安裝在調平杯49內壁面之複數個空氣軸承65。調平杯49之下面透過板片68一體固定於Z滑件43之上面。又，於微動載台21之頂面安裝有為防止調平杯49脫落之複數個脫落防止裝置200。多面體構件64係由三角錐狀之構件構成，其前端部插入調平杯49內。多面體構件64之底面(朝向+Z側之面)透過間隔件51固定在微動載台21之頂面。空氣軸承65係在調平杯49之內壁面、繞θ z以大致均等之間隔設有例如三個。調平裝置57藉由從複數個空氣軸承65對多面體構件64之側面噴射加壓氣體，以包含微動載台21之系之重心位置CG為旋轉中心、隔著微小間隙(空隙)以非接觸方式將微動載台21支承為可傾斜。又，為易於理解，圖13中顯示了例如三個空氣軸承65中二個的剖面(亦即，就調平裝置57而言，圖13並非與YZ平面平行之剖面的剖面圖)。
此處，當微動載台21往與XY平面平行之方向移動時，多面體構件64即與微動載台21一體往與XY平面平行之方向。此時，因空氣軸承65之軸承面與多面體構件64之間形成之氣體膜之剛性(靜壓)，空氣軸承65被按壓向多面體構件64，據此，微動載台21與調平杯49即一體的與微動載台21往同方向移動。而由於調平杯49與Z滑件43係透過板片68固定，因此微動載台21與Z滑件43一體的移動於與水平面平行之方向。此外，如上所述，由於Z滑件43與筐體41係藉由複數個平行板彈簧裝置48連接，因此微動載台21與筐體41一體的移動於 與水平面平行之方向。如此，微動載台21與重量消除裝置40’，包含被複數個音圈馬達18X、18Y微驅動之情形，恆一體的移動於與XY平面平行之方向。因此，本第2實施形態中，重量消除裝置40’與X粗動載台23X之間沒有設置前述連結裝置45。
又，本第2實施形態中，導件本體102a之Z軸方向尺寸係設定為與X柱101之Z軸方向尺寸相等。此外，由圖9、圖10及圖12可知，導件本體102a係插在一對X柱101之間。亦即，X導件102之位置(鉛直方向之位置)與Y粗動載台23Y之Z位置是部分重複的。
基板載台裝置PSTa之其他部分之構成與前述基板載台裝置PST相同。
以上述方式構成之曝光裝置110，在步進掃描方式之曝光動作時、X掃描動作時、及X步進動作時使基板P移動於X軸方向之際，基板載台裝置PSTa，基本上，與前述第1實施形態相同之在Y粗動載台23Y上之X粗動載台23X之驅動、微動載台21與X粗動載台23X之同步驅動，係依據來自主控制裝置50之指示進行。不過，基板載台裝置PSTa中，重量消除裝置40’不被X粗動載台23X牽引，而是與微動載台21一起移動於X軸方向。又，上述X掃描動作及X步進動作時，雖會有微動載台21相對X粗動載台23X被微驅動於Y軸方向，而重量消除裝置40’之Y位置微幅變化之情形，但X導件102之寬度方向尺寸係被設定為即使重量消除裝置40’被微驅動於Y軸方向，基座墊44亦不致從X導件102上脫落。
又，Y步進動作時，基板載台裝置PSTa，基本上，與前述第1實施形態相同之Y粗動載台23Y及X粗動載台23X之Y軸方向驅動、以及X粗動載台23X與微動載台21之同步驅動，係依據來自主控制裝置50之指示。不過，於基板載台裝置PSTa，重量消除裝置40’係與微動載台21一起移動於Y軸方向。此 時，從下方支承重量消除裝置40’之X導件102係與Y粗動載台23Y同步被驅動。因此，重量消除裝置40’恆被X導件102從下方支承。
根據以上說明之本第2實施形態之曝光裝置110，能得到與前述第1實施形態之曝光裝置10同等的效果。除此之外，根據曝光裝置110，由於X導件102之Z位置(鉛直方向位置)與Y粗動載台23Y之Z位置部分重複，因此與例如在具有大導引面之導件上搭載重量消除裝置40’之情形相較，能縮短重量消除裝置40’之Z軸方向尺寸。此場合，由於能縮短筐體41及Z滑件43之Z軸方向尺寸，因此能使重量消除裝置40’輕量化。此外，當重量消除裝置40’得以輕量化時，用以微動載台21之致動器(複數個線性馬達及複數個音圈馬達)亦得以小型化。
又，由於重量消除裝置40’係對粗動載台23在振動上分離，因此能完全消除來自粗動載台23之振動傳遞而提升控制性能。再者，由於使重量消除裝置40’與微動載台21一體化而構造變得簡單，因此能更進一步的謀求輕量化並降低製造成本，故障率亦降低。此外，由於重量消除裝置40’與微動載台21之一體化使得微動載台21之重心位置CG降低，因此即使基板保持具PH大型化，亦能抑制重心位置的上升。
又，根據曝光裝置110，由於作為延伸於X軸方向之構件的X導件102被一對底床12在複數處從下方支承，因此能抑制X導件102之自重或包含重量消除裝置40之微動載台21之荷重造成的彎曲。
又，由於重量消除裝置40’與粗動載台23是分離的，因此重量消除裝置40之移動引起之振動不會傳遞至X導件102。從而，振動不會經由X導件102、一對底床12、基板載台架台19等而傳遞至例如投影光學系等，能以高精度進行曝光動作。
《第3實施形態》
其次，根據圖14~圖16說明第3實施形態。第3實施形態之基板載台裝置PSTb，除X導件102之驅動方法不同外，具有與上述第2實施形態之基板載台裝置PSTa(參照圖9等)大致相同之構成，因此與第2實施形態相同或同等之構成部分係使用相同或類似符號，並簡化或省略其說明。
相對於上述第2實施形態中，Y支架75係固定在X柱101之兩側面，本第3實施形態中，如圖15所示，Y支架75係與前述曝光裝置10同樣的，固定在X柱101之下面。因此，基座架14(為求方便，使用相同符號)與上述第2實施形態相較，其高度較低。據此，可使基板載台裝置PSTb之構成更為精簡。
又，相較於上述第1、第2實施形態中X導件102係以一對Y線性馬達82以電磁方式加以驅動，本第3實施形態中，X導件102則係如圖14所示，在長邊方向之兩端部近旁，分別透過連接構件199以一對被稱為撓曲(flexure)裝置107之裝置機械性的連接於X柱101。又，為易於理解，圖14中連結一對X柱101之一對板片76(參照圖9)及微動載台21(參照圖8)並未圖示。
各撓曲裝置107，包含配置成與XY平面平行、延伸於Y軸方向之薄鋼板(例如板彈簧)，透過球接頭等之鉸接裝置架設在X柱101與X導件102之間。各撓曲裝置107藉由鋼板之Y軸方向剛性，於Y軸方向將X柱101與X導件102以高剛性加以連結。因此，X導件102透過撓曲裝置107被一對X柱101中之一方牽引而與Y粗動載台23Y一體往Y軸方向。相對於此，各撓曲裝置107藉由鋼板之柔軟性(或可撓性)及鉸接裝置之作用，除Y軸方向以外之5自由度方向使X導件102相對X柱101不受拘束，因此振動不易透過X柱101傳遞至X導件102。此外，複數個撓曲裝置107係在與包含X導件102之重心位置之XY平面平行的平面內將一對X柱101與X導件102加以連結。因此，牽引X導件102時，不會有θ x方向之力矩作用於X導件102。
本第3實施形態之基板載台裝置PSTb，除第2實施形態之基板載 台裝置PSTa所能獲得之效果外，係作成透過撓曲裝置107由X柱101牽引X導件102之構成，因此例如與設置用以驅動X導件102之致動器之情形相較，成本較低。此外，亦無需用以求出X導件102之位置資訊的測量系(例如線性編碼器等)。又，與第2實施形態相較，可將X導件102之X軸方向尺寸縮短，因此可降低成本。再者，一對基座架14與第2實施形態相較，係配置在X軸方向兩內側，因此可使裝置精簡。
又，由於撓曲裝置107具有Y軸方向以外之剛性極低的構造(形狀及材料)，因此Y軸方向以外之力之傳遞造成之振動不易傳至X導件102，故微動載台21之控制性佳。即使，Y軸方向之振動侵入X導件102，亦因設置在重量消除裝置40’下面之氣體靜壓軸承的基座墊44，使X導件102與重量消除裝置40’在水平方向之力之傳遞上斷開，因此不會對微動載台21造成影響。又，由於X導件102與底床12係藉由Y線性導件71A而抑制了Y軸方向之力之連續(Y軸方向之力被釋放)，因此不會對底床12(裝置本體)造成影響。同樣的，當然亦可使用一對撓曲裝置107將前述第1實施形態之基板載台裝置PST之一對X柱101與X導件102加以連接。
《第4實施形態》
其次，根據圖17說明第4實施形態。第4實施形態之基板載台裝置PSTc，除X導件102之驅動方法不同點外，具有與上述第2實施形態之基板載台裝置PSTa(參照圖9等)大致相同之構成，因此針對與第2實施形態相同或同等之構成部分係使用相同或類似符號，並簡化或省略其說明。
如圖17所示，於基板載台裝置PSTc，一對X柱101分別在彼此對向之對向面具有二個在X軸方向分離之推進(pusher)裝置108。亦即，推進裝置108合計設有四個。各推進裝置108具有與X導件102之+Y側側面或-Y側側面對向之鋼球。一般情況下，鋼球係與X導件102分離，於基板載台裝置PSTc當Y 粗動載台23Y被驅動於Y軸方向時，被推進裝置108按壓而使X導件102被按壓，據此，Y粗動載台23Y與X導件102即一體的往Y軸方向移動。又，各推進裝置108並一定必須設於X柱101，亦可設在例如Y支架75之X軸方向內側且Y軸方向內側，來按壓X導件102。
又，於基板載台裝置PSTc，Y粗動載台23Y使X導件102Y步進移動至既定位置後，為防止振動傳遞而被驅動向離開X導件102之方向，據此，Y粗動載台23Y與X導件102即在振動上分離。作為使Y粗動載台23Y與X導件102在振動上分離之方法，例如可適當的微驅動X柱101，亦可於推進裝置108設置將鋼球微驅動於Y軸方向之未圖示的氣缸等致動器。此外，作為推進裝置，亦可取代鋼球而設置可繞Z軸周
Figure 107141482-A0101-12-0030-34
或X軸旋轉約90°之旋轉橢圓體，藉由使該旋轉橢圓體適當的旋轉，以使X導件102與Y粗動載台23Y之Y軸方向間隙為可變(藉由旋轉橢圓體之旋轉量來切換接觸狀態與非接觸狀態)。
本第4實施形態，在除了X導件102之掃描交叉方向移動時以外之曝光動作時，X柱101與X導件102間之機械性連結不存在，可完全的防止干擾進入X導件102。同樣的，於前述第1實施形態之基板載台裝置PST，當然亦可於一對X柱101與X導件102之任一者設置推進裝置108。
又，上述第1~第4實施形態之曝光裝置所具備之基板載台裝置之構成僅為一例，其構成不限定於此。以下，說明基板載台裝置具有之重量消除裝置及調平裝置之變形例。又，以下之說明中，為求說明之簡化及圖示之方便，僅對調平裝置與重量消除裝置進行說明，針對與上述第2實施形態具有相同構成者係賦予與上述第2實施形態相同之符號並省略其說明。
《第1變形例》
圖18中顯示了第1變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置40A及調平裝置57A。第1變形例中，調平裝置57A與重量消除裝置40A雖具有與 第2實施形態相同的構成，但係調平裝置57A從下方支承重量消除裝置40A之配置(亦即，係第2實施形態中之調平裝置57與重量消除裝置40’之配置在上下方向互換之形態)。具體而言，於多面體構件64之上面連接筐體41之下面。又，圖18中雖予以省略，但重量消除裝置40A之Z滑件43上面，透過間隔件51固定有微動載台21。
第1變形例之基板載台裝置與上述各實施形態相較，因將重量消除裝置40A設置在調平裝置57A上方，使得多面體構件64與基座墊44間之零件減少而重量減輕，在掃描時等之水平移動時的多面體構件64以下(從多面體構件64至基座墊44)之慣性質量變小，其重心位置接近驅動點(多面體構件64與空氣軸承65之接觸點)，因此θ x、θ y方向之剛性變高(不易擺動)，控制性獲得提升。
《第2變形例》
圖19中顯示了第2變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置40B及調平裝置57B。第2變形例中，除了空氣彈簧42與Z滑件43(亦含平行板彈簧裝置48)之位置在上下方向互換以外，與第1變形例(參照圖18)為相同構成。重量消除裝置40B中，筐體41B係由下面開口之有底筒狀構件構成，其上面固定於微動載台21(圖19中未圖示)而成一體。
第2變形例之基板載台裝置，除第1變形例之基板載台裝置可獲得之效果外，由於平行板彈簧裝置48之位置變低，配置在更接近重量消除裝置40B之重心的位置，因此曝光動作之安定性獲得提升。
《第3變形例》
圖20中顯示了第3變形例之基板載台裝置所具有之重量消除裝置40C。重量消除裝置40C係由上面開口之有底筒狀構件的主體41C、收容在主體41C內之空氣彈簧42、連接在空氣彈簧42上面之調平杯49、複數個空氣軸承 65、以及固定在未圖示之微動載台21的多面體構件64等構成。第3變形例中，排除了Z滑件，構成為直接以空氣彈簧42將調平杯49之下面壓向Z軸方向。於主體41C之外壁面固定有用以支承靶46之複數個臂構件47。
調平杯49，除了具有與上述第2實施形態等相同之功能外，亦具有上述第2實施形態等中之Z滑件43(參照圖13)之功能。因此，於調平杯49之外周部上端面及下端面連接有複數個(例如在上端面及下端面，於周方向均等的分別有各四個)平行板彈簧67e(不過，為避免圖之錯綜複雜，配置在±X側之平行板彈簧67e未圖示)。如此，調平杯49相對於主體41C之水平方向之相對受到限制、且僅能上下滑動。
第3變形例之基板載台裝置與上述各實施形態相較，由於無需Z滑件，因此重量消除裝置40C之構造變得單純，輕量且造價便宜。
又，由於將設置在多面體構件64下部，作動時會擺動(振動)之零件中較大、且Z軸方向尺寸較大之調平杯49之上下端面附近，以平行板彈簧67e連接成相對主體41C於水平方向無法移動，因此多面體構件64下部之θ x、θ y方向剛性變高，藉由抑制水平移動時之慣性造成之多面體構件64下部零件之振動，使得控制性獲得提升。
又，由於平行板彈簧67e之作用，調平杯49係在相對主體41C維持高真直度之狀態下僅移動於Z方向，因此調平杯49之底面與空氣彈簧42之上面(金属板片)可不固定，而能容易的進行組裝及拆解，作業性可提升。
又，由於以空氣彈簧42進行之Z軸方向驅動及以多面體構件64進行之調平驅動(θ x、θ y)可獨立的控制(不干涉)，因此控制性佳。
又，上述各變形例之重量消除裝置40A~40C不限於XY雙軸載台，亦可適用於X軸(或Y軸)單方向之單軸載台、或在X粗動載台上搭載Y粗動載台之習知XY雙軸載台裝置。
又，上述第2~第4實施形態(及上述各變形例)中，雖然重量消除裝置之Z滑件43或調平杯49係因配置複數個平行板彈簧裝置48而僅能移動於Z軸方向，但不限於此，亦可使用例如空氣軸承或滾動導件等。
又，上述第2~第4實施形態(及上述各變形例)中，雖係作成在Y粗動載台23Y上裝載X粗動載台23X之構成，但不限於此，若僅著眼於使重量消除裝置40之小型化、與微動載台21之一體化的話，粗動載台23可與習知裝置相同的，在X粗動載台23X上裝載Y粗動載台23Y。此時，即成為在將本實施形態所使用之X導件102配置成以Y軸方向為長邊方向之構件(假設為Y導件)上，重量消除裝置40步進移動於Y軸方向、或於掃描方向之X軸方向則與Y導件整個移動。
又，上述第2~第4實施形態(及上述各變形例)中，X導件102係透過一對底床12設置在裝置本體(主體)之一部分之基板載台架台19上，但不限於此，亦可如圖22所示之基板載台裝置PSTd，於基板載台架台19上直接固定複數個Y線性導件71A。如此，即能省略底床12(參照圖8)，使曝光裝置全體之重量更為輕量化，進而降低全高(Z軸方向尺寸)。上述第1實施形態，亦相同。
又，上述第1至第4實施形態之各個(以下，稱各實施形態)中，係以二個底床12從下方支承X導件102，但不限於此，底床12之數量亦可以是三個以上。此場合，亦可增加配置在相鄰底床12間之輔助導件框103。又，在基板P於X軸方向之移動量較小之場合(或基板P本身為小型之場合)，底床12可以是一個。又，底床12之形狀雖係設定為Y軸方向之長度較X軸方向之長度長，但不限定於此，亦可作成X方向之長度較長。再者，、複數個底床可於X軸、及/或Y軸方向分離。
又，在X導件102之彎曲小至可忽視程度之情形時，可不設置輔助導件框103。
又，上述各實施形態中，雖係構成為於一對底床12上固定複數個Y線性導件71A，X導件102沿該複數個Y線性導件71A移動於Y軸方向，但不限於此，亦可在例如X導件102之下面設置複數個氣體靜壓軸承或滾輪等之轉動體，以在底床12上以低摩擦移動。不過，為了將Y可動子72A與Y固定子73間之間隔保持一定，最好是能設置限制X導件102相對一對底床12往X軸方向移動之某種裝置。作為限制X導件102往X軸方向移動之裝置，可使用例如氣體靜壓軸承或機械性的單軸導引裝置等。如此，即無需用以將複數個Y線性導件71A配置成彼此平行之位置調整作業，基板載台裝置之組裝變得容易。
又，亦可將使X導件102與Y滑件71B於X軸方向可相對移動微距離之裝置(離隙裝置)，設置在例如X導件102與Y滑件71B之間。此場合，即使複數個Y線性導件71A彼此未配置成平行，X導件102亦能在複數個Y線性導件71A上順暢的直進於Y軸方向。作為可使X導件102與Y滑件71B相對移動於X軸方向之裝置，可使用例如鉸鏈裝置等。同樣的離隙裝置，可設於其他線性導引裝置。此外，亦可同樣的設置使一對X柱101與Y支架75於X軸方向相對移動微距離之裝置。此場合，即使一對基座架14未配置成平行，亦能將一對X柱101順暢的直進引導於Y軸方向。
又，如圖21(A)所示，上述第1或第2實施形態中，亦可於X導件102之兩端部安裝XZ剖面分別為J字形及倒J字形之一對Y支架83，再於該等Y支架83之各個固定Y可動子72A。此場合，Y固定子73(圖1，參照圖8)所具有之磁石單元與Y可動子72A所具有之線圈單元之間之磁吸力均等的作用於基座架14，可防止基座架14之傾倒。此外，用以驅動X導件102之推力亦提升。又，上述第1、第2實施形態中，複數個線性馬達皆為動圈方式，但不限於此，亦可以是動磁方式。又，上述第2實施形態以外之實施形態中，作為將Y支架75驅動於Y軸方向之驅動裝置，不限於線性馬達，可使用例如滾珠螺桿式驅動裝置、帶 式驅動裝置、或齒條與小齒輪式驅動裝置等。
又，上述第1、第2實施形態中，固定於基座架14之Y固定子73(圖1，參照圖8)雖係共用於用以驅動X導件102之Y線性馬達、及用以驅動Y粗動載台23Y之Y線性馬達，但亦可將各個之Y線性馬達分別構成。此外，亦可將用以驅動Y粗動載台23Y之Y線性馬達之Y固定子固定於輔助導件框103，於輔助支架78安裝Y可動子。
又，上述第1、第2實施形態中，一對X柱101雖係於X方向兩端部例如以板片76加以機械性的連結，但不限於此，但亦可例如藉由具有與X柱101相同程度剖面積之構件加以連結。此外，X導件102(導件本體102a)之Z軸尺寸可大於一對X柱101各自之Z軸尺寸。此場合，可更為縮短重量消除裝置40之Z軸尺寸。
又，上述第1、第2實施形態中，雖於Y粗動載台23Y之+X側及-X側分別設有例如二個(合計四個)Y支架75，但不限於此，Y支架75可於Y粗動載台23Y之+X側及-X側分別設置例如一個。此場合，若將Y支架75之長度設定為與板片76同等，則無需板片76。又，於此場合之Y支架，形成有供安裝在X導件102之X軸方向兩端面之Y可動子72A插入之缺口。
又，上述各實施形態中，一對X柱101雖係機械性連結，但不限於此，亦可以是機械性分離。此場合，只要分別同步控制一對X柱101即可。
又，上述第4實施形態中，X導件102雖係透過推進裝置108以接觸狀態被按壓於X柱101，但不限於此，X導件10亦可以是以非接觸狀態被按壓於X柱101。例如，可如圖21(B)所示，於X柱101(或X導件102)安裝止推(thrust)型空氣軸承109(空氣墊)，藉由從該軸承面噴出之氣體之靜壓，以非接觸方式按壓X導件102即可。或者，可如圖21(C)所示，於X柱101及X導件102分別以彼此對向之部分之磁極相同之方式安裝永久磁石100a、100b(一組永久磁石100)，藉 由於該對向之永久磁石100a、100b間產生之斥力(斥力)，以非接觸方式按壓X導件102。此種使用一組永久磁石100之情形，由於無需供應加壓氣體、電氣等，因此裝置之構成簡單。上述止推型空氣軸承109、一組永久磁石100，可分別在+Y側之X柱101與X導件102之間、及-Y側之X柱101與X導件102之間，於X軸方向分離設置複數個(例如二個)。
《第5實施形態》
其次，依據圖23~圖28說明第5實施形態。
本第5實施形態之曝光裝置，除了取代基板載台裝置PST而設置基板載台裝置PSTe之外，與前述第1實施形態之曝光裝置10為相同構成。
以下，以基板載台裝置PSTe為中心進行說明。此處，針對與前述第1實施形態之曝光裝置10相同或同等之構成部分係使用相同或類似符號，並簡化或省略其說明。
本第5實施形態之曝光裝置，取代前述粗微動構成之基板載台，如圖23及圖24所示，係使用具備所謂之支架(gantry)型雙軸載台(基板載台)ST的基板載台裝置PSTe，此支架型雙軸載台(基板載台)ST具備移動於X軸方向之以Y軸方向為長邊的樑(beam)狀X載台STX、與在該X載台STX上保持基板(板片)P移動於Y軸方向之Y載台STY。基板載台裝置PSTe，雖未圖示，但與前述基板載台裝置PST同樣的，配置在投影光學系PL(圖23及圖24中，參照圖1)之下方(-Z側)。
基板載台裝置PSTe具備基板載台ST、與驅動該基板載台ST之基板載台驅動系PSD(圖23及圖24中未圖示，參照圖25)。基板載台驅動系PSD，如圖24及圖25所示，具備將X載台STX驅動於X軸方向之一對X軸驅動單元XD1、XD2與在X載台STX上將Y載台STY驅動於Y軸方向之Y軸驅動單元YD。藉由基板載台驅動系PSD，保持基板P之Y載台STY以既定行程被驅動於X軸方向及Y 軸方向。
詳言之，基板載台裝置PSTe，如圖23及圖24所示，具備在設置曝光裝置之無塵室之地面F上於XY二維方向排列設置之合計六個脚部61a~61f、被各三個脚部61a~61c及61d~61f分別支承之二個基墩62a、62b、設於二個基墩62a、62b之各個的一對(二個)X軸驅動單元XD1、XD2、被二個X軸驅動單元XD1、XD2驅動於X軸方向之X載台STX、設在X載台STX上之Y軸驅動單元YD、以及被Y軸驅動單元YD驅動於Y軸方向之Y載台STY等。
脚部61a~61c，如圖23所示，係於X軸方向相隔既定間隔排列。同樣的，脚部61d~61f則分別在脚部61a~61c之+Y側(圖23中之紙面內側)，於X軸方向相隔既定間隔排列。於脚部61a~61f各個之裙部設有各四個調整具61a0~61f0。由圖23及圖24可知，例如於脚部61b，在其±Y側面之裙部設有各二個調整具61b0。
脚部61a~61c及61d~61f分別支承以長邊方向為X軸方向、於Y軸方向相隔既定距離隔彼此平行配置之基墩62a、62b。例如使用水平儀適當的調整設於各脚部61a~61f之調整具61a0~61f0，據以將基墩62a、62b支承為與和地軸(重力方向)正交之平面平行(對水平面呈平行)、且距地面F同一高度。
於基墩62a、62b，如圖24所示，分設有X軸驅動單元XD1、XD2。X軸驅動單元XD1、XD2分別從下方支承X載台STX之-Y側端部及+Y側端部，將X載台STX驅動於X軸方向。
一方(-Y側)之X軸驅動單元XD1，如圖23及圖24所示，包含複數個固定構件63與一個可動構件84、於X軸方向產生驅動力之一對線性馬達XDM1、XDM2、限制X載台STX往X軸方向以外之移動之一對導引裝置XG1、XG2、測量可動構件(X載台STX)相對於固定構件63(基墩62a)於X軸方向之位置的線性編碼器EX1(參照圖25)。
於基墩62a之±Y側端部，如圖23及圖24所示，固定有分別排列於X軸方向之複數個(本實施形態中各十個)之固定構件63。又，為易於理解，圖23中未顯示-Y側之複數個固定構件63(含後述固定子XD12)中之一部分、或剖斷顯示。各固定構件63，係使用固定具(螺栓)630將-Z端部固定於基墩62a之側面。此處，各固定構件63之內側面係如圖26所示，相對XZ平面向內傾斜角π/2-θ(對XY平面形成角θ)。其結果，將基墩62a與固定構件63組合而成之構件的YZ剖面形狀，呈+Z側開口之大致U字形(不過，一對對向面間之間隔，在+Z側(開口側)較-Z側窄)。
可動構件84，如圖24所示，係由具有等邊梯形之YZ剖面之角柱構件構成，被配置成其上面及下面為水平(與XY平面平行)且以其長邊方向為可動方向(X軸方向)。可動構件84，透過固定在其上面之具有矩形YZ剖面的墊高塊85，安裝在以固定具(螺栓)660固定在X載台STX之-Y端部近旁下面(-Z面)之固定板66。
可動構件84係配置在以基墩62a與固定構件63形成之空間內。此處，可動構件84之±Y側面係對XZ平面傾斜角π/2-θ(對XY平面形成角θ)。亦即，可動構件84之+Y側之面係相對+Y側之固定構件63之-Y側之面成平行且相隔既定間隙對向，而可動構件84之-Y側之面則相對-Y側之固定構件63之+Y側之面成平行且相隔既定間隙對向。可動構件84為謀求輕量化而為中空構造。又，可動構件84之±X端面不一定須為平行。此外，YZ剖面亦不一定須為梯形。又，若固定後述可動子XD11、XD21之面若係對XZ面(Z軸)傾斜角π/2-θ之形狀的話，可對可動構件84之角部進行去角等。
如圖24所示，線性馬達XDM1係由可動子XD11與固定子XD12構成，線性馬達XDM2則由可動子XD21與固定子XD22構成。
上述一對固定子XD12、XD22，如圖24所示，分別固定在±Y側 之固定構件63之內側面，如圖23所示，延設於X軸方向(圖23中，固定子XD12未圖示)。又，如圖23所示，於最+X側及最-X側之固定構件63，未固定有固定子XD12、XD22(固定子XD12未顯示於圖23)。上述一對可動子XD11、XD21分別固定在可動構件84之±Y側兩側面，與固定在兩側面分別對向之固定構件63之固定子XD12、XD22相對Z軸(XZ平面)形成角θ之方向，隔著些微間隙對向。
又，雖未圖示，但在可動子XD11、XD21各個之內部，於X軸方向排列有複數個線圈單元(分別包含鐵心繞有巻線之複數個線圈)。在固定子XD12、XD22各個之內部，於X軸方向排列有複數個磁石單元(分別包含複數個永久磁石)。本第5實施形態中，係以可動子XD11與固定子XD12構成動圈方式之線性馬達XDM1，以可動子XD21與固定子XD22構成動圈方式之XDM2。
導引裝置XG1，如圖23及圖24所示，包含X軸線性導件(軌道)XGR1與二個滑件XGS1。同樣的，導引裝置XG2亦包含X軸線性導件(軌道)XGR2與二個滑件XGS2。
詳言之，於基墩62a之上面設定延伸於X軸方向之既定深度的凹溝，在從該溝部內部底面之Y軸方向中心於±Y側相距大致相同距離之位置，彼此平行的固定有延伸於X軸方向之X軸線性導件XGR1、XGR2。各二個滑件XGS1、XGS2，分別固定在可動構件84下面之與X軸線性導件XGR1、XGR2對向之位置。此處，滑件XGS1、XGS2具有倒U字形之剖面，-Y側的二個滑件XGS1卡合於X軸線性導件XGR1，+Y側的二個滑件XGS2卡合於X軸線性導件XGR2。於X軸線性導件XGR1、XGR2各個之±X端近旁，如圖23所示，設有防止X載台STX之越距(overrun)的停止裝置88、89。
線性編碼器EX1，如圖4所示，包含讀頭EXh1與標尺EXs1。標尺EXs1，其表面形成有以X軸方向為週期方向之反射型繞射光柵，在基墩62a之 凹溝內部底面之Y軸方向中央與X軸線性導件XGR1、XGR2平行的延設。讀頭EXh1設在可動構件84之下面(或+X側(或-X側)之側面)。讀頭EXh1，在可動構件84(X載台STX)之X軸方向移動行程內與標尺EXs1對向，藉由對標尺EXs1照射測量光並接收來自標尺EXs1之反射繞射光，據以測量可動構件84(X載台STX之-Y端部)相對基墩62a於X軸方向之位置資訊。其測量結果被送至主控制裝置50(參照圖25)。
另一方(+Y側)之X軸驅動單元XD2，與上述X軸驅動單元XD1大致同樣的構成。不過，X軸驅動單元XD2中所含之可動構件84，則係透過取代前述墊高塊85設置之平行板彈簧86，安裝在使用固定具660固定在X載台STX之+Y端部近旁下面(-Z面)之固定板66。平行板彈簧86係由以和XZ平面平行之X軸方向為長邊方向、於Y軸方向相隔既定距離之一對板彈簧構成。藉由此平行板彈簧86，固定板66與可動構件84在Y軸方向容許微小行程下之相對移動。因此，即使基墩62a與基墩62b之平行度降低，亦能藉由平行板彈簧86之作用降低對後述導引裝置XG3(由滑件XGS3與X軸線性導件(軌道)XGR3構成)之負荷。
又，於固定構件63之上面，如上所述，安裝有容許在固定板66與可動構件84於Y軸方向以微小行程相對移動時產生之平行板彈簧86之變形、且覆蓋上面開口之蓋87。同樣的，於前述X軸驅動單元XD1側之固定構件63上面，安裝有容許隨平行板彈簧86之變形產生之墊高塊85往Y軸方向之移動、且覆蓋上面開口之蓋87。藉由此等蓋87，可防止從X軸驅動單元XD2、XD1之各個所具有之一對可動子XD11、XD21內之線圈單元產生之熱往X軸驅動單元XD2、XD1外部之擴散。
於X軸驅動單元XD2，如圖24所示，僅設有一個與導引裝置XG1、XG2同樣的、由一個X軸線性導件XGR3及與此卡合之二個滑件XGS3構成的導引裝置XG3。於X軸驅動單元XD2，設有與前述線性編碼器EX1同樣 的、由讀頭EXh2與標尺EXs2構成之線性編碼器EX2。線性編碼器EX2測量可動構件84相對基墩62b於X軸方向之位置資訊。其測量結果被送至主控制裝置50(參照圖25)。
進一步的，X軸驅動單元XD1、XD2之各個，如圖23所示，在-X側之端部及+X側之端部分別具有風扇70A及風扇70B。風扇70A係將外氣(空氣)送至X軸驅動單元之內部空間(基墩(62a或62b)與一對固定構件63間之空間)之供氣用風扇，風扇70B則係將通過X軸驅動單元內部空間之空氣排至外部之排氣用風扇。藉由此等風扇70A、70B，可以良好效率冷卻設在X軸驅動單元XD1、XD2各個之內部空間的一對可動子XD11、XD21內之線圈單元。
此處，X載台STX及之承在其上之Y載台STY等之荷重(及伴隨該等之移動的慣性力)會施加至X軸驅動單元XD1、XD2。此外，X軸驅動單元XD1、XD2中所含之線性馬達XDM1、XDM2，在各自之可動子與固定子之間會較驅動力大數倍之磁吸力。此處，相對固定子作用於可動子之磁吸力，對可動構件84而言係作用為浮力(反重力方向之力)。X軸驅動單元XD1、XD2利用該磁吸力(浮力)大致抵消上述荷重，在不致對導引裝置XG1~XG3施加大荷重(及慣性力)之情形下，支承並驅動X載台STX。又，在X軸驅動單元XD1(XD2)之X載台STX等之荷重與來自線性馬達XDM1、XDM2之磁吸力(浮力)的抵消(平衡)，於後詳述。
於X載台STX上，如圖23所示，透過構成Y軸驅動單元YD之一部分之導引裝置YG，支承有Y載台STY。於Y載台STY上保持有基板P。
Y軸驅動單元YD，如圖23所示，包含於Y軸方向產生驅動力的線性馬達YDM、限制Y載台STY往Y軸方向以外之移動的導引裝置YG、以及測量Y載台STY相對X載台STX於Y軸方向之位置的線性編碼器EY(參照圖25)。
線性馬達YDM，如圖23所示，包含可動子YD1與固定子YD2。 固定子YD2係在X載台STX上面之X軸方向中央延設於Y軸方向。可動子YD1係與固定子YD2於Z軸方向對向，固定在Y載台STY底面之X軸方向中央。
導引裝置YG包含一對Y軸線性導件(軌道)YGR與四個滑件YGS(圖23中，部分未圖示)。一對Y軸線性導件YGR之各個，係在X載台STX上面之-X側及+X側之端部近旁，彼此平行的延設於Y軸方向。四個滑件YGS分別固定在Y載台STY下面的四角近旁。此處，四個滑件YGS具有倒U字形之XZ剖面，四個中位於-X側之二個滑件YGS卡合於X載台STX上-X側之Y軸線性導件YGR，位於+X側之二個滑件YGS則卡合於+X側之Y軸線性導件YGR(參照圖24)。
線性編碼器EY(參照圖25)由讀頭與標尺構成。標尺(未圖示)，其表面形成有以Y軸方向為週期方向之反射型繞射光柵，在X載台STX上與Y軸線性導件YGR平行的延設。讀頭(未圖示)係設在Y載台STY之下面(或+Y側(或-Y側)之側面)。讀頭在Y載台STY之Y軸方向移動行程內與標尺對向，藉由對標尺照射測量光並接收來自該標尺之反射繞射光，據以測量Y載台STY相對X載台STX於Y軸方向之位置資訊。該測量結果被送至主控制裝置50(參照圖25)。
基板載台ST(Y載台STY)在XY平面內之位置資訊(含偏轉(yawing、θ z方向之旋轉量))係以由上述X軸驅動單元XD1、XD2之各個所含之線性編碼器EX1、EX2與Y軸驅動單元YD所含之線性編碼器EY構成之編碼器系統20(參照圖25)，隨時加以測量。
又，與編碼器系統20獨立的，藉由前述基板干涉儀系統92，透過設於(或形成於)Y載台STY之反射面(未圖示)測量Y載台STY(基板載台ST)於XY平面內之位置資訊(含θ z)及相對Z軸之傾斜量資訊(pitching(θ x方向之旋轉量)及rolling(θ y方向之旋轉量))。基板干涉儀系統92之測量結果被供應至主控制裝置50(參照圖25)。
主控制裝置50根據編碼器系統20及/或基板干涉儀系統92之測量結果，透過基板載台驅動系PSD(參照圖25)，更正確而言，透過構成X軸驅動單元XD1、XD2及Y軸驅動單元YD各個之一部分的線性馬達XDM1、XDM2及YDM，驅動控制基板載台ST(Y載台STY及X載台STX)。
圖25，係顯示以本第5實施形態之曝光裝置之控制系為中心構成，統籌控制構成各部之主控制裝置50之輸出入關係的方塊圖。主控制裝置50包含工作站(或微電腦)等，統籌控制曝光裝置之構成各部。
其次，說明在上述X軸驅動單元XD1(XD2)之X載台STX等之荷重與來自線性馬達XDM1、XDM2之磁吸力(浮力)的平衡。又，由於上述荷重與浮力間之平衡、和X軸驅動單元XD1與X軸驅動單元XD2相同，因此，以下針對X軸驅動單元XD1加以說明。
如圖26所示，在X載台STX(參照圖24)靜止的狀態下，鉛直方向朝下(以塗白箭頭所示之方向)之X載台STX、Y載台STY等總重量之約1/2之荷重W會作用於X軸驅動單元XD1之可動構件84。與此同時，構成線性馬達XDM1之可動子XD11與固定子XD12間產生之磁吸力F1會在對Z軸成角θ之方向、構成線性馬達XDM2之可動子XD21與固定子XD22間產生之磁吸力F2則會在對Z軸成角-θ之方向，分別作用於可動構件84。又，在例如Y載台STY位於其可移動範圍之中央的情形時，雖然X載台STX、Y載台STY等總重量之約一半的荷重W會分別大致均等作用於X軸驅動單元XD1及X軸驅動單元XD2之可動構件84，嚴格來說，作用於可動構件84之鉛直方向朝下之荷重(負荷)會隨著Y載台STY之位置變化。
此處，假設於線性馬達XDM1、XDM2之各個產生之磁吸力F1、F2是彼此相等(亦即F1=F2=F)。因此，線性馬達XDM1、XDM2產生之磁吸力F1、F2於鉛直方向成分之合力P=Fz1+Fz2(=2Fcos θ)，會於鉛直方向朝 上(塗黒箭頭所示之方向)的作用於可動構件84。合力P係以和荷重W大致相等之方式設定其角θ。因此，遠小於荷重W之負荷(殘力)｜W-P｜會作用於導引裝置XG1、XG2。又，於水平方向(Y軸方向)，由於磁吸力F1、F2各個之水平方向成分Fy1、Fy2會被抵消，因此合力不會作用於可動構件84(零合力作用)。此外，由於係藉由導引裝置XG1、XG2限制固定構件63與可動構件84之Z軸方向(+Z方向及-Z方向)相對移動，因此上述合力P與荷重W之關係可以是P<W、亦可以是P>W。
上述構成之X軸驅動單元XD1(XD2)，係視導引裝置XG1、XG2之負荷容量適當的決定可動構件84與固定構件63彼此對向之側面的傾斜(傾斜角θ)，而能利用線性馬達XDM1、XDM2之磁吸力F1、F2，在不致對可動構件84賦予水平方向之力之情形下，抵消作用於鉛直方向之荷重W。
另一方面，於固定在基墩62a之-Y側之固定構件63，會作用相對Z軸於θ方向由線性馬達XDM1產生之磁吸力(-F1)。此吸引力對固定構件63賦予剪力與彎曲力矩。同樣的，於固定在基墩62a之+Y側之固定構件63，會作用相對Z軸於-θ方向由線性馬達XDM2產生之磁吸力(-F2)。此吸引力對固定構件63賦予剪力與彎曲力矩。因此，兩固定構件63相對與基墩62a之固定端向內彎曲，其結果，固定構件63與可動構件84間之彼此對向之側面間的間隙尺寸可變化。
因固定構件63之彎曲產生之間隙尺寸之變化，可藉由使固定構件63之厚度(Y軸方向之寬度)最佳化來加以抑制。
例如，在X載台STX之驅動力(推力)小、相對磁吸力F1、F2(正確來說，係鉛直朝上之合力P=2Fcos θ)荷重W大之情形時(W>P)，則將傾斜角θ定得小。如此，合力P、亦即施加於可動構件84之浮力變大，而作用於導引裝置XG1、XG2之負荷(殘力)｜W-P｜變小。此場合，由於磁吸力小，因此作 用於固定構件63之剪力與彎曲力矩亦小。從而，可將固定構件63之厚度設定得較小。
相反的，在X載台STX之驅動力(推力)大、相對磁吸力F1、F2(鉛直朝上之合力P=2Fcos θ)荷重W小之情形時(W<P)，則將傾斜角θ定得較大。如此，即能取得合力P與荷重W之平衡。此場合，相對於大的傾斜角θ，磁吸力大，因此作用於固定構件63之剪力與彎曲力矩亦變大。從而，須將固定構件63之厚度設定得較大。
其次，參照圖27，說明求出固定構件63之厚度(Y軸方向之寬度幅)h的方法。如圖27所示，設可動子XD11、XD21與固定子XD12、XD22之寬度為s(Y軸方向之投影長a=scos θ)、可動構件84與固定構件63彼此對向之側面之間隙尺寸為c(Y軸方向之投影長d=csin θ)、固定構件63之X軸方向長度為b、固定構件63從固定端至內側面中心(固定子XD12、XD22之中心)為止之高度(Z軸方向之距離)為L=(s/2)sin θ+α。其中，α係尺寸裕度。又，假設磁吸力為F1=F2=F、亦即作用於可動構件84之浮力為P=2(Fcos θ)。將固定構件63之楊氏係數(縱彈性係數)及撓曲分別記為E及W時，固定構件63之厚度h，可使用直角力作用於單純懸臂樑之前端時之撓曲的關係式，如下式(1)般求出。
Figure 107141482-A0101-12-0045-1
又，欲使X軸驅動單元XD1小型化(詳言之，縮短X軸驅動單元XD1之Y軸方向寬度尺寸)時，選定一使a+d+h小之傾斜角θ即可。
惟，如前所述，在固定構件63與可動構件84之間，為抑制可動構件84之真直度誤差(Y並進誤差及Z並進誤差)與旋轉及傾斜誤差、隨Y載台STY之移動產生之反力等，設有導引裝置XG1、XG2。因此，施加至可動構件84之荷重W，即使沒有僅被來自線性馬達XDM1、XDM2之浮力P完全抵消亦 可。
例如，相對於s=100mm、b=500mm、c=50mm、E=16000Kgf/mm2、α=100mm、F=2000Kgf、W=0.1mm、W=800Kgf，θ、a、d、h、a+d+h、浮力P(=2Fcos θ)之關係可如下表1所示求出。
Figure 107141482-A0101-12-0046-2
根據上述表1，角θ以設定在θ=70~85度較佳。相對於荷重W=800Kgf，浮力P=1368.1~348.6Kgf、亦即作用於導引裝置XG1、XG2之殘力為-568.1~+451.4Kgf，可大致抵消荷重W。此外，由於可將殘力調整的極小，因此能使導引裝置XG1、XG2小型化。據此，構成導引裝置XG1、XG2之X軸線性導件與滑件間之摩擦阻抗亦變小。亦即，驅動可動構件84(X載台STX)所須之推力亦小，例如可以手動方式移動可動構件84，X載台STX之維修保養等之作業效率變佳。再者，可藉由將傾斜角θ設定得較大，使固定構件63、亦即使X軸驅動單元XD1小型化。
又，上述構成之X軸驅動單元XD1、XD2，可在不使用間隔件等調整板之情形下，容易的調整可動子XD11、XD21與固定子XD12、XD22間之間隙。以下，依據圖28說明調整程序。於調整時，作業員首先使用適當的固 定具將可動構件84固定於基墩62a。其次，作業員將具有較可動子XD11、XD21大適當間隙量g份之厚度的非磁性體塊69，安裝於可動構件84之兩側面。接著，作業員在使固定於固定構件63內側面之固定子XD12、XD22接觸於非磁性體塊69之狀態下，使用固定具(螺栓)630將固定構件63固定於基墩62a。此處，由於相對固定構件63之內側面(相對Z軸傾斜±角θ之面)固定面(與XZ平面平行之面)並非平行，因此可藉由使固定構件63於圖28中以塗白箭頭所示之上下方向滑動來調整固定位置(高度)，據以調整間隙之尺寸。此處，為能進行該調整，於固定部63形成有固定具(螺栓)630可上下滑動、XZ剖面與圓相較於Z軸方向較長之長孔。
接著，作業員一邊變化可動構件84之X位置、一邊同樣的將所有固定構件63(除最+X端及最-X端之固定構件63之外)固定於基墩62a。最後，作業員在使可動構件84退至+X端(或-X端)之狀態下，將非磁性體塊69更換為可動子XD11、XD21後，將±X端之固定構件63固定於基墩62a。
據此，即能將固定子XD12、XD22牢牢的固定在固定構件63內側面之大範圍，亦能容量的調整與可動子XD11、XD21間之間隙。此外，由於X軸驅動單元XD1、XD2之構造物加工精度可較不精密，因此較為經濟。其結果，能以低價構成驅動精度高的基板載台裝置PSTe。又，由於固定子XD12、XD22(磁石單元)係固定在X軸驅動單元XD1、XD2之內側(固定構件63之內側面)，因此即使磁性體接近固定構件63之外側面，亦不致被吸引。
以上述方式構成之本第5實施形態之曝光裝置，雖省略詳細說明，但係以和前述第1實施形態之曝光裝置10相同之程序進行批次處理。
如以上之說明，根據本第5實施形態之曝光裝置，除能將基板載台ST(X載台STX)驅動於X軸方向之一對X軸驅動單元XD1、XD2之各個所具備之第1可動子XD11與第1固定子XD12之間產生之引力Fz1、與在第2可動子XD21 與第2固定子XD22之間產生之引力Fz2之垂直分力的合力P，作為浮力加以利用來減輕含基板載台ST自重之施加於基墩62a、62b之負荷，並能在不損及驅動性能之情形下進行高精度之基板載台ST(X載台STX)之驅動控制。
又，根據本第5實施形態之曝光裝置，由於能在基板P之掃描曝光時以高精度驅動保持基板P之基板載台ST(正確來說，是透過Y載台STY保持基板P之X載台STX)，因此可進行對基板P之高精度的曝光。
又，上述第5實施形態中，雖係使用具有等邊梯形之剖面的可動構件84構成X軸驅動單元XD1(XD2)，但亦可取代此，使用以下第1及第2變形例所示之非等邊梯形之梯形剖面的可動構件84來構成X軸驅動單元XD1(XD2)。
圖29中顯示了第1變形例之X軸驅動單元XD1(XD2)之構成(惟，針對基墩62a、固定構件63、可動構件84，為方便起見，係賦予與上述第5實施形態相同之符號)。此圖29之構成中，可動構件84之±Y側面之傾斜角互異(θ1>θ2)。因此，線性馬達XDM1、XDM2之磁吸力F1、F2之水平方向成分彼此不會抵消，於可動構件84會作用-Y方向之合力Py。
此圖29之X軸驅動單元XD1(XD2)之構成中，作為導引裝置係使用止推型靜壓氣體軸承裝置XG3a、XG4。於基墩62a之凹溝內部底面及兩側面形成有高平坦度的導引面XGG3、XGG4(導引面XGG3、XGG4，分別具有凹溝底面與側面正交的二個導引面)。於可動構件84之底面，安裝有分別具有與導引面XGG3、XGG4對向之軸承面的複數個靜壓氣體軸承之空氣墊XGP3、XGP4。空氣墊XGP3、XGP4透過閥門(補償要件)對該等軸承面與導引面XGG3、XGG4間之些微的間隙(軸承間隙)內噴出高壓空氣。此處，空氣墊XGP3、XGP4之各個，具有限制可動構件84之縱搖(pitching)運動與偏轉(yawing)運動之二個空氣墊的功能。
於止推型靜壓氣體軸承裝置XG3a、XG4，藉由對可動構件84施 加外力以將空氣墊XGP3、XGP4之軸承面壓於導引面XGG3、XGG4，可提升間隙內空氣膜(空氣墊)之剛性。因此，適當決定可動構件84之±Y側面之傾斜角θ1、θ2，並調整線性馬達XDM1、XDM2之磁吸力F1、F2之鉛直方向成分之合力Pz與水平方向成分之合力Py，以調整施加於空氣墊XGP3、XGP4之鉛直方向之負荷與水平方向之負荷，即能任意的調整各空氣墊之剛性。
又，適當決定可動構件84之±Y側面之傾斜角θ1、θ2以調整合力Py，並調整施加於空氣墊XGP3、XGP4之水平方向之負荷，極能使空氣墊XGP3、XGP4中一方之剛性高於另一方之剛性。如此，可使可動構件84沿一方之導引面移動。因此，在凹溝兩側面形成之導引面XGG3、XGG4之平行度不佳時，可使可動構件84沿剛性高之一方之空氣墊對向之導引面移動。此外，在凹溝兩側面形成之導引面XGG3、XGG4之一方之真直度不佳時，可藉由提高與導引面XGG3、XGG4之另一方對向之空氣墊的剛性，來使可動構件84沿剛性高之一方之空氣墊對向之真直度較佳之導引面移動。
圖30中顯示了X軸驅動單元XD1(XD2)之第2變形構成(惟，針對基墩62a、固定構件63、可動構件84，為方便起見，係賦予與上述第5實施形態相同之符號)。此圖30之構成中，於凹溝之-Y側，於其底面與側面形成有前述導引面XGG3，但於凹溝之+Y側，則僅於其底面形成有導引面XGG4’。而具有與此等導引面XGG3、XGG4’分別對向之軸承面的空氣墊XGP3、XGP4’安裝在可動構件84之底面。此場合，亦與上述第1變形例同樣的，可沿與空氣墊XGP3對向之導引面XGG3使可動構件84移動。
又，由於在基墩62a之凹溝兩側面形成高平坦度之導引面，一般是不容易的，因此亦可使用複數個分割構件來構成基墩62a，而於凹溝兩側面設置導引面。
又，上述第5實施形態，係針對於二個X軸驅動單元XD1、XD2 所具備之線性馬達XDM1、XDM2之各個，在固定子(XD11、XD21)與可動子(XD12、XD22)之間產生磁吸力，該吸引力之鉛直方向成分係從固定子側拉起可動子之方向的情形做了說明。然而，並不限於此，亦可採用例如於上述第5實施形態之線性馬達XDM1、XDM2之各個中，將固定子(XD11、XD21)與可動子(XD12、XD22)之位置互換之構成。此場合，可作成在固定子(XD11、XD21)與可動子(XD12、XD22)之間，於X載台STX之X軸方向之驅動時產生磁性斥力，而該斥力之鉛直方向成分係從固定子側將可動子頂起的方向。在此種場合，亦能將固定子(XD11、XD21)與可動子(XD12、XD22)之間產生之力之鉛直方向成分之合力利用為浮力，而獲得與上述第5實施形態同等之效果。除此之外，亦可取代或在固定子(XD11、XD21)與可動子(XD12、XD22)之間之磁力再加上其他吸力(例如真空吸力等)或斥力(例如氣體靜壓等)，至少在X載台STX之X軸方向驅動時作用。此種場合時，亦可將上述吸力或斥力之鉛直方向成分作為浮力加以利用。
又，上述第5實施形態中，雖係於Y載台STY上裝載基板P，但亦可如例如美國專利申請公開第2010/0018950號說明書所揭示之載台裝置般，設置相對Y載台STY能被微驅動於6自由度方向之微動載台，於該微動載台上裝載基板P。此場合，亦可設置如上述美國專利申請公開第2010/0018950號說明書所揭示之重量消除裝置，從下方支承上述微動載台。
又，上述各實施形態之曝光裝置中，照明光可以是ArF準分子雷射光(波長193nm)、KrF準分子雷射光(波長248nm)等之紫外光、或F2雷射光(波長157nm)等之真空紫外光。此外，作為照明光，亦可使用例如將從DFB半導體雷射或光纖雷射發出之紅外線帶或可見光帶之單一波長雷射光以例如摻雜有鉺(或鉺及鐿兩者)之光纖放大器加以增幅，使用非線性光學結晶加以波長轉換為紫外光之諧波。再者，亦可使用固體雷射(波長：355nm、266nm)等。
又，上述各實施形態，雖係針對投影光學系PL是具備複數支投影光學單元之多透鏡方式之投影光學系的情形作了說明，但投影光學單元之支數不限於此，只要是一支以上即可。此外，不限於多透鏡方式之投影光學系，亦可以是例如使用歐夫那(Ofner)型大型反射鏡的投影光學系等。
又，上述各實施形態之曝光裝置中之投影光學系不限於等倍系，亦可以是縮小系及放大系之任一種，亦可以是折反射系、反射系及折射系之任一種。又，其投影像可以是倒立像及正立像之任一種。
又，上述實施形態中，雖係使用在光透射性之光罩基板上形成有既定遮光圖案(或相位圖案、減光圖案)之光透射型光罩，但亦可取代此光罩，使用例如美國專利第6,778,257號說明書所揭示之根據待曝光圖案之電子資料，來形成透射圖案或反射圖案、或發光圖案之電子光罩(可變成形光罩)，例如使用非發光型影像顯示元件(亦稱空間光調變器)之一種之DMD(Digital Micro-mirror Device))的可變成形光罩。
又，上述各實施形態之曝光裝置，特別是對使尺寸(包含外徑、對角線、一邊之至少一個)為500mm以上之基板、例如液晶顯示元件等平板顯示器(FPD)用大型基板曝光之曝光裝置尤其有效。
又，上述各實施形態亦能適用於步進接合(step & stitch)方式之曝光裝置。此外，特別是上述第5實施形態可適用於例如靜止型曝光裝置。
又，曝光裝置之用途並不限於將液晶顯示元件圖案轉印至方型玻璃板之液晶用曝光裝置，亦可廣泛適用於例如半導體製造用之曝光裝置、用以製造薄膜磁頭、微機器及DNA晶片等之曝光裝置。此外，不僅是半導體元件素子等之微元件，本發明亦能適用於為製造用於光曝光裝置、EUV曝光裝置、X線曝光裝置及電子線曝光裝置等之光罩或標線片，而將電路圖案轉印至玻基板或矽晶圓等之曝光裝置。再者，曝光對象之物體不限於玻璃板，亦可以是例 如晶圓、陶瓷基板、薄膜構件或光罩基板(mask blank)等其他物體。又，曝光對象物是平板顯示器用基板之情形時，該基板之厚度並無特別限定，例如亦包含薄膜狀(具可撓性之片狀構件)者。
此外，援用上述說明所引用之關於曝光裝置之所有公報、國際公開公報、美國專利及美國專利申請公開說明書之揭示作為本說明書記載之一部分。
《元件製造方法》
接著，說明於微影製程中使用上述各實施形態之曝光裝置之微元件製造方法。上述各實施形態之曝光裝置，亦可藉由在平板(玻璃基板)上形成既定圖案(電路圖案、電極圖案等)，獲得作為微元件之液晶顯示元件。
〈圖案形成步驟〉
首先，使用上述各實施形態之曝光裝置，實施將圖案像形成於感光性基板(塗有光阻之玻璃基板等)、所謂之微影製程。藉由此微影製程，於感光性基板上形成包含多數電極等之既定圖案。之後，曝光後之基板經由顯影步驟、蝕刻步驟、光阻剝離步驟等各步驟，於基板上形成既定圖案。
〈彩色濾光片形成步驟〉
其次，形成對應R(Red)、G(Green)、B(Blue)之三個點之組多數排列成矩陣狀之彩色濾光片，或形成R、G、B三條線之濾光器之組複數排列於水平掃描線方向之彩色濾光片。
〈單元組裝步驟〉
接著，使用以圖案形成步驟所得之具有既定圖案之基板、以及於彩色濾光片形成步驟所得之彩色濾光片等組裝液晶面板(液晶單元)。例如，在圖案形成步驟所得之具有既定圖案之基板與彩色濾光片形成步驟所得之彩色濾光片之間注入液晶，以製造液晶面板(液晶單元)。
〈模組組裝步驟〉
之後，安裝用以進行所組裝之液晶面板(液晶單元)之顯示動作之電路、背光單元等各零件而完成液晶顯示元件
此場合，於圖案形成步驟中，由於能使用上述各實施形態之曝光裝置以高生產率且高精度進行板片之曝光，其結果能提升液晶顯示元件之生產性。
產業上之可利用性
如以上之說明，本發明之曝光裝置適合於在曝光處理時相對曝光用能量束使曝光對象之物體於掃描方向以既定行程移動。又，本發明之移動體裝置非常適合用於移動體之驅動。此外，本發明之平板顯示器之製造方法非常適合用於平板顯示器之製造。本發明之元件製造方法適合微元件之生產。
12‧‧‧底床
14‧‧‧基座架
14a‧‧‧基座架之本體部
14b‧‧‧基座架之腳部
14c‧‧‧基座架之調整器
18‧‧‧音圈馬達
18X‧‧‧X音圈馬達
18Z‧‧‧Z音圈馬達
19‧‧‧基板載台架台
21‧‧‧微動載台
22X‧‧‧X移動鏡
22Y‧‧‧Y移動鏡
23‧‧‧粗動載台
23X‧‧‧X粗動載台
23Y‧‧‧Y粗動載台
24X、24Y‧‧‧反射鏡基座
40‧‧‧重量消除裝置
41‧‧‧筐體
42‧‧‧空氣彈簧
43‧‧‧Z滑件
44‧‧‧空氣軸承(基座墊)
45‧‧‧連結裝置
57‧‧‧調平裝置
71A‧‧‧Y線性導件
71B‧‧‧Y滑件
72‧‧‧Y可動子
73‧‧‧Y固定子
74A‧‧‧Y線性導件
74B‧‧‧滑件
75‧‧‧Y支架
76‧‧‧板片
77A‧‧‧Y線性導件
77B‧‧‧滑件
79‧‧‧連結構件
80A‧‧‧X線性導件
80B‧‧‧滑件
101‧‧‧X柱
102‧‧‧X導件
102a‧‧‧導件本體
102b‧‧‧肋部
103‧‧‧輔助導件框
F‧‧‧地面
P‧‧‧基板
PH‧‧‧基板保持具
PST‧‧‧基板載台裝置

Claims (13)

  1. 一種曝光裝置，其一面使物體相對能量束移動於第1方向一面進行曝光，具備：保持部，其保持該物體；第1支承部，其支承該保持部，且能夠向該第1方向移動；第2支承部，其支承向該第1方向移動之該第1支承部；支承裝置，其於支承有該第1支承部之狀態下，支承向與該第1方向交叉之第2方向移動之該第2支承部；驅動部，其具有於支承有該保持部之狀態下使該第1支承部相對該第2支承部向該第1方向相對移動之第1驅動部、及使該第2支承部相對該支承裝置向該第2方向相對移動之第2驅動部；以及基座，其與支承該第2支承部之該支承裝置分離配置於該第1方向，且支承該驅動部。
  2. 如請求項1所述之曝光裝置，其進一步具備：連結裝置，其將該第1支承部與該第1驅動部連結；該第1驅動部係在該第1方向透過該連結裝置使該第1支承部移動。
  3. 如請求項1或2所述之曝光裝置，其進一步具備：連結板，其將該第2支承部與該第2驅動部連結；該第2驅動部係在該第2方向透過該連結板使該第2支承部移動。
  4. 如請求項1或2所述之曝光裝置，其中，該驅動部在該第2方向設於該第2支承部之兩側。
  5. 如請求項1或2所述之曝光裝置，其中，該物體係用於平板顯示器之基板。
  6. 如請求項5所述之曝光裝置，其中， 該基板之至少一邊之長度或對角線長為500mm以上。
  7. 一種平板顯示器之製造方法，其包含使用請求項5或6所述之曝光裝置曝光該物體之動作；以及使曝光後之該物體顯影之動作。
  8. 一種元件製造方法，其包含使用請求項1至6項中任一項所述之曝光裝置曝光該物體之動作；以及使曝光後之該物體顯影之動作。
  9. 一種曝光方法，其一面使物體相對能量束移動於第1方向一面進行曝光，包含：藉由驅動部所具有之第1驅動部，使支承有保持該物體之保持部之狀態之第1支承部相對支承該第1支承部之第2支承部向該第1方向相對移動之動作；藉由支承裝置對支承該第1支承部之該第2支承部進行支承之動作；藉由該驅動部所具有之第2驅動部，使該第2支承部相對該支承裝置向與該第1方向交叉之第2方向相對移動之動作；以及藉由與支承該第2支承部之該支承裝置分離配置之基座支承該驅動部之動作。
  10. 如請求項9所述之曝光方法，其中，在向該第1方向相對移動之動作中，於該第1方向，透過將該第1支承部與該第1驅動部連結之連結裝置，藉由該第1驅動部使該第1支承部移動。
  11. 如請求項9或10所述之曝光方法，其中，在向該第2方向相對移動之動作中，於該第2方向，透過將該第2支承部與該第2驅動部連結之連結板使該第2支承部移動。
  12. 一種平板顯示器之製造方法，其包含使用請求項9或10所述之曝光方法曝光該物體之動作；以及 使曝光後之該物體顯影之動作。
  13. 一種元件製造方法，其包含使用請求項9至11項中任一項所述之曝光方法曝光該物體之動作；以及使曝光後之該物體顯影之動作。
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