WO2010122788A1 - 移動体装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

移動体装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 Download PDF

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WO2010122788A1
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川村秀司
原篤史
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株式会社ニコン
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    • G03F7/2051Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source
    • G03F7/2053Exposure without an original mask, e.g. using a programmed deflection of a point source, by scanning, by drawing with a light beam, using an addressed light or corpuscular source using a laser
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    • H01L21/682Mask-wafer alignment

Definitions

  • the present invention relates to a moving body apparatus, an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method, and more specifically, a moving body apparatus including a moving body that moves along a predetermined two-dimensional plane, and an exposure including the moving body apparatus.
  • the present invention relates to an apparatus, an exposure method for exposing an object by irradiation with an energy beam, and a device manufacturing method using the exposure apparatus or the exposure method.
  • a step-and-repeat type projection exposure apparatus such as liquid crystal display elements, semiconductor elements (integrated circuits, etc.
  • stepper step-and-repeat type projection exposure apparatus
  • scanning stepper also called a scanner
  • the substrate that is the exposure target of the exposure apparatus tends to be larger, and the substrate table that holds the substrate is also enlarged in the exposure apparatus.
  • the accompanying weight increase makes it difficult to control the position of the substrate.
  • an exposure apparatus has been developed that supports the self-weight of the substrate table by a self-weight canceling device (self-weight canceller) made of a columnar member (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the dead weight canceling apparatus moves integrally with the substrate table along the upper surface (guide surface) of a surface plate formed of, for example, stone.
  • the first moving body movable along a two-dimensional plane including the first axis and the second axis orthogonal to each other; supporting the own weight of the first moving body; A self-weight support member that moves integrally with the first moving body within a range along a plane parallel to the two-dimensional plane; and extends in a direction parallel to the first axis at least within the predetermined range, And a movable support member that supports the self-weight support member and moves integrally with the self-weight support member in a direction parallel to the second axis.
  • the self-weight support member can be supported even if the self-weight support member moves in a direction parallel to the first axis.
  • the movable support member moves in a direction parallel to the second axis integrally with the self-weight support member when the self-weight support member moves in a direction parallel to the second axis. Even when moving in a direction parallel to the axis (including a case of moving in a direction parallel to the first axis), the self-weight support member can be supported. Therefore, in order to support the self-weight support member, it is not necessary to provide a member (for example, a surface plate) having a wide guide surface that covers the movement range of the self-weight support member.
  • the first moving body movable along a two-dimensional plane including the first axis and the second axis orthogonal to each other; supporting the first moving body, and within a predetermined range
  • a second moving body that drives the first moving body along a plane parallel to the two-dimensional plane by moving along a plane parallel to the two-dimensional plane; and supports the weight of the first moving body
  • a self-weight support member that moves integrally with the second moving body along a plane parallel to the two-dimensional plane; and a static gas pressure that ejects gas between the second moving body and the self-weight support member.
  • the second moving body presses the self-weight supporting member in a non-contact manner through the gas ejected from the hydrostatic bearing when moving along a plane parallel to the two-dimensional plane.
  • a second mobile device is provided.
  • the self-weight support member is pressed against the second moving body through the gas ejected from the gas hydrostatic bearing, thereby being integrated with the second moving body along a plane parallel to the two-dimensional plane. Move. Accordingly, vibration (disturbance) from the second moving body is not transmitted to the self-weight supporting member, and the self-weight supporting member can stably support the first moving body.
  • an exposure apparatus for exposing an object by irradiation with an energy beam, wherein the object is held by the first moving body. And a patterning device for irradiating the object placed on the first moving body with the energy beam.
  • a first exposure apparatus is provided.
  • a device manufacturing method comprising: exposing an object using the first exposure apparatus of the present invention; and developing the exposed object. .
  • an exposure method for exposing an object by irradiation with an energy beam wherein the object is within a predetermined range in a two-dimensional plane including a first axis and a second axis orthogonal to each other.
  • a first moving body that holds the first moving body along the two-dimensional plane; and a self-weight support member that supports the own weight of the first moving body is integrated with the first moving body in parallel with the two-dimensional plane.
  • a movable support member that extends in a direction parallel to the first axis at least within the predetermined range and supports the self-weight support member integrally with the self-weight support member.
  • a first exposure method comprising: driving in a direction parallel to a second axis; irradiating the object with the energy beam.
  • the self-weight support member can be supported even if the self-weight support member moves in a direction parallel to the first axis.
  • the movable support member moves in a direction parallel to the second axis integrally with the self-weight support member when the self-weight support member moves in a direction parallel to the second axis. Even when moving in a direction parallel to the axis (including a case of moving in a direction parallel to the first axis), the self-weight support member can be supported. Therefore, in order to support the self-weight support member, it is not necessary to provide a member (for example, a surface plate) having a wide guide surface that covers the movement range of the self-weight support member.
  • an exposure method for exposing an object by irradiation with an energy beam wherein the first moving body holding the object is moved along a plane parallel to a predetermined two-dimensional plane.
  • An exposure method is provided.
  • the self-weight support member is pressed against the second moving body through the gas ejected from the gas hydrostatic bearing, thereby being integrated with the second moving body along a plane parallel to the two-dimensional plane. Move. Accordingly, vibration (disturbance) from the second moving body is not transmitted to the self-weight supporting member, and the self-weight supporting member can stably support the first moving body.
  • a device manufacturing method comprising: exposing an object using any one of the first and second exposure methods of the present invention; and developing the exposed object. A method is provided.
  • an exposure apparatus that exposes an object by irradiation with an energy beam, and holds and moves the object along a two-dimensional plane including a first axis and a second axis orthogonal to each other.
  • a possible first stage and a self-weight support member that supports the self-weight of the first stage and moves along a plane parallel to the two-dimensional plane integrally with the first stage within a predetermined range;
  • a movable support member that extends in a direction parallel to the first axis within the range, supports the self-weight support member, and moves in a direction parallel to the second axis integrally with the self-weight support member;
  • a patterning device that irradiates the energy beam onto the object held on the first stage.
  • the self-weight support member can be supported even if the self-weight support member moves in a direction parallel to the first axis.
  • the movable support member moves in a direction parallel to the second axis integrally with the self-weight support member when the self-weight support member moves in a direction parallel to the second axis. Even when moving in a direction parallel to the axis (including a case of moving in a direction parallel to the first axis), the self-weight support member can be supported. Therefore, in order to support the self-weight support member, it is not necessary to provide a member (for example, a surface plate) having a wide guide surface that covers the movement range of the self-weight support member.
  • an exposure apparatus that exposes an object by irradiation with an energy beam, and moves and holds the object along a two-dimensional plane including a first axis and a second axis that are orthogonal to each other.
  • a possible first stage supporting the first stage and moving the first stage along a plane parallel to the two-dimensional plane by moving along a plane parallel to the two-dimensional plane within a predetermined range;
  • a second stage to be driven; a self-weight support member that supports the self-weight of the first stage and moves along a plane parallel to the two-dimensional plane integrally with the second stage; the second stage and the self-weight A hydrostatic bearing for jetting gas between the support member and a patterning device for irradiating the object held on the first stage with the energy beam, wherein the second stage has the two-dimensional plane.
  • the third exposure apparatus for pressing the self-weight support member in a non-contact manner via a gas blown from the static gas bearing is provided.
  • the self-weight support member moves along a plane parallel to the two-dimensional plane integrally with the second stage by being pressed by the second stage via the gas ejected from the gas hydrostatic bearing. To do. Accordingly, vibration (disturbance) from the second stage is not transmitted to the self-weight support member, and the self-weight support member can stably support the first stage.
  • a device manufacturing method comprising: exposing a substrate using any one of the first to third exposure apparatuses according to the present invention; and developing the exposed substrate. A method is provided.
  • a manufacturing method for manufacturing a flat panel display as a device is provided by using a flat panel display substrate as the substrate.
  • substrate for flat panel displays contains a film-like member etc. other than a glass substrate.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the stage apparatus with a part of the exposure apparatus of FIG. It is the side view (partial sectional view) which looked at the stage from the Y-axis direction. It is the side view (partial sectional view) which looked at the stage from the X-axis direction. It is a figure which shows the connection structure of a dead weight cancellation apparatus and a Y coarse movement stage. It is a figure which shows the connection structure of Y beam and X coarse movement stage.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a liquid crystal exposure apparatus 10 according to an embodiment.
  • the liquid crystal exposure apparatus 10 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner.
  • the liquid crystal exposure apparatus 10 includes an illumination system IOP, a mask stage MST for holding a mask M, a projection optical system PL, a mask stage MST, a projection optical system PL mounted on a body BD, a substrate P, and the like.
  • a substrate stage apparatus PST including a fine movement stage 21 movably held along the XY plane, and a control system thereof.
  • the direction in which the mask M and the substrate P are relatively scanned with respect to the projection optical system PL at the time of exposure is the X-axis direction
  • the direction orthogonal to the horizontal plane (XY plane) is the Y-axis direction
  • X The direction orthogonal to the axis and the Y-axis direction is taken as the Z-axis direction
  • the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are taken as the ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ z directions, respectively.
  • the illumination system IOP is configured similarly to the illumination system disclosed in, for example, US Pat. No. 6,552,775. That is, the illumination system IOP converts light emitted from a mercury lamp (not shown) as exposure illumination light (illumination light) IL through a reflection mirror, a dichroic mirror, a shutter, a wavelength selection filter, various lenses, etc., not shown. Irradiate the mask M.
  • the illumination light IL for example, light such as i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or the combined light of the i-line, g-line, and h-line is used.
  • the wavelength of the illumination light IL can be appropriately switched according to the required resolution by a wavelength selection filter.
  • the light source is not limited to the ultra-high pressure mercury lamp, and for example, a pulse laser light source such as an excimer laser or a solid-state laser device can be used.
  • a mask M having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface is fixed to the mask stage MST by, for example, vacuum suction.
  • the mask stage MST is, for example, an air (not shown) on a pair of mask stage guides 35 whose longitudinal direction is the X-axis direction that is integrally fixed to the upper surface of a lens barrel base plate 31 that is a part of a body BD described later. It is supported in a non-contact state via a bearing (air pad).
  • the mask stage MST is driven with a predetermined stroke in the scanning direction (X-axis direction) on the pair of mask stage guides 35 by a mask stage drive system (not shown) including a linear motor, for example, and in the Y-axis direction. And is slightly driven in the ⁇ z direction.
  • Position information (including rotation information in the ⁇ z direction) of the mask stage MST in the XY plane is fixed (or formed) to the mask stage MST by a mask laser interferometer (hereinafter referred to as “mask interferometer”) 91. ) It is always measured with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm through the reflecting surface.
  • the measurement value of the mask interferometer 91 is sent to a main control device (not shown) that comprehensively controls each element constituting the liquid crystal exposure apparatus 10, and the main control device is based on the measurement value of the mask interferometer 91.
  • the position (and speed) of the mask stage MST in the X-axis direction, Y-axis direction, and ⁇ z direction is controlled via the mask stage drive system.
  • the projection optical system PL is supported by the lens barrel base plate 31 below the mask stage MST in FIG.
  • the projection optical system PL of this embodiment has the same configuration as the projection optical system disclosed in, for example, US Pat. No. 6,552,775.
  • the projection optical system PL includes a plurality of projection optical systems (multi-lens projection optical systems) in which the projection areas of the pattern image of the mask M are arranged in a staggered pattern, and is a rectangular single unit whose longitudinal direction is the Y-axis direction. Functions in the same way as a projection optical system having one image field.
  • a bilateral telecentric equal magnification system that forms an erect image is used.
  • a plurality of projection areas arranged in a staggered pattern in the projection optical system PL are collectively referred to as exposure areas.
  • the mask M arranged so that the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially coincident is arranged.
  • a projection image (partial upright image) of the circuit pattern of the mask M in the illumination area is arranged on the second surface (image plane) side of the projection optical system PL through the projection optical system PL by the passed illumination light IL. In other words, it is formed in the irradiation region (exposure region) of the illumination light IL conjugate to the illumination region on the substrate P having a resist (sensitive agent) coated on the surface.
  • the mask M is moved relative to the illumination area (illumination light IL) in the scanning direction (X-axis direction) and the exposure area (illumination light IL) is synchronously driven by the mask stage MST and the fine movement stage 21.
  • the substrate P By moving the substrate P relatively in the scanning direction (X-axis direction), scanning exposure of one shot region (partition region) on the substrate P is performed, and the pattern of the mask M is transferred to the shot region. That is, in this embodiment, the pattern of the mask M is generated on the substrate P by the illumination system IOP and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the substrate P by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the substrate P by the illumination light IL. Is formed.
  • the body BD is horizontally supported via a substrate stage frame 33 and a support member 32 arranged on the substrate stage frame 33 as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0030702.
  • the lens barrel surface plate 31 is provided.
  • the substrate stage frame 33 is made of a member whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and two (a pair) are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.
  • Each of the two substrate stage stands 33 is supported at both ends in the longitudinal direction by a vibration isolation mechanism 34 (see FIG. 1) installed on the floor surface F, and is vibrationally separated from the floor surface F. Has been.
  • the substrate stage apparatus PST includes a plurality of (for example, a pair in this embodiment) base frames 14 disposed on a floor surface F and a pair of Xs fixed on the substrate stage mount 33.
  • An XY two-dimensional stage device driven in the Y-axis direction on the guide 12, the X coarse movement stage 23X driven in the X-axis direction on the plurality of base frames 14, and the X coarse movement stage 23X.
  • Coarse movement stage 23Y, fine movement stage 21 arranged on the + Z side (above) of Y coarse movement stage 23Y, self-weight canceling device 60 moving in the XY plane in conjunction with fine movement stage 21, and self-weight This is a beam-like member installed between the leveling device 80 disposed between the canceling device 60 and the fine movement stage 21 and the pair of X guides 12, and cancels its own weight. It includes a Y beam 70 for supporting the location 60.
  • the pair of base frames 14 are arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction as shown in FIG.
  • Each of the pair of base frames 14 includes a guide portion 15 extending in the X-axis direction on two (a pair of) substrate stage mounts 33, and both ends and a center portion of the guide portion 15 in the longitudinal direction on the floor surface F ( 1) and a plurality of, for example, three legs 16 (the central and ⁇ X side legs are not shown in FIG. 2).
  • An X guide 18 extending in the X-axis direction is fixed to the upper surface of each of the pair of guide portions 15.
  • the base frame 14 and the substrate stage pedestal 33 are mechanically disconnected (non-contact) and separated by vibration. For example, vibration (disturbance) from the floor is transmitted from the base frame 14 to the substrate stage pedestal 33. Is suppressed.
  • Each of the pair of X guides 12 is formed of a columnar (bar-shaped) member having a rectangular section in the X-axis direction formed of, for example, stone, and between the two substrate stage mounts 33 inside the pair of base frames 14. It is arranged in a state of being erected on.
  • the upper surfaces of the pair of X guides 12 are parallel to the XY plane and finished with a very high flatness.
  • the X coarse movement stage 23 ⁇ / b> X includes a pair of Y beam members 25, which are members arranged in the X axis direction at a predetermined interval and whose longitudinal direction is the Y axis direction, and a pair of Y beam members 25. And a pair of connecting members 26 that connect both ends in the longitudinal direction, and is formed in a rectangular frame shape in plan view, and has an opening 23Xa penetrating in the Z-axis direction at the center.
  • each of the pair of connection members 26 is supported by each of the pair of base frames 14.
  • the lower surface of each of the pair of connection members 26 includes a plurality of rolling bearings (not shown) (for example, balls, rollers, etc.) and is slidable on an X guide 18 fixed to the upper surface of the base frame 14.
  • a slide portion 27 having an inverted U-shaped cross section that is mechanically engaged in a fixed state is fixed.
  • a Y guide 28 extending in the Y-axis direction is fixed to the upper surface of each of the pair of Y beam members 25.
  • each guide portion 15 of the pair of base frames 14 includes a magnet unit including a plurality of magnets arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, for example, and an X coarse movement stage 23X.
  • a coil unit including a plurality of coils is fixed to the lower surface of each of the pair of connection members 26 so as to face the magnet unit.
  • the magnet unit of the base frame 14 and the coil unit of the X coarse movement stage 23X constitute a Lorentz force drive type X linear motor that drives the X coarse movement stage 23X in the X-axis direction.
  • the Y coarse movement stage 23Y is formed of a plate-like (or rectangular parallelepiped) member having a substantially square shape in plan view, and has an opening 23Ya penetrating in the Z-axis direction at the center.
  • the four corners of the lower surface of the Y coarse movement stage 23 ⁇ / b> Y include a plurality of rolling bearings (not shown), and a pair of Y beams fixed to the pair of Y beam members 25 described above.
  • Slide portions 29 having an inverted U-shaped cross section that are mechanically engaged with each other in a slidable state on the guide 28 are fixed.
  • a magnet unit including a plurality of magnets arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction is fixed in parallel to the Y guide 28 on the upper surface of each of the pair of Y beam members 25.
  • a coil unit including a plurality of coils is fixed facing the magnet unit on the Y beam member 25.
  • the magnet unit of the Y beam member 25 and the coil unit of the Y coarse movement stage 23Y constitute a Lorentz force drive type Y linear motor that drives the Y coarse movement stage 23Y in the Y axis direction on the X coarse movement stage 23X.
  • the driving method (actuator) of the X coarse movement stage and the Y coarse movement stage is not limited to this, and may be ball screw drive, belt drive, or the like.
  • a plurality of, for example, a plurality of elements arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction (overlapping in the depth direction of the drawing in FIG. 3) are arranged at the + X side end of the upper surface of the Y coarse movement stage 23Y.
  • Three X stators 53X are fixed via columnar support members 57 extending in the Z-axis direction.
  • the Y stator 53Y is fixed via a columnar support member 57 extending in the Z-axis direction.
  • Each of the X stator 53X and the Y stator 53Y has a coil unit (not shown) including a plurality of coils.
  • the four corners of the upper surface of the Y coarse movement stage 23Y (however, inside the support member 57 that supports the X stator 53X and the Y stator 53Y) are U-shaped in cross section.
  • a Z-shaped stator 53Z is fixed via a support member 58 (however, the + X side and -Y side Z stators are not shown).
  • the Z stator 53Z has a magnet unit (not shown) including a plurality of magnets on a pair of opposed surfaces facing each other.
  • the fine movement stage 21 is formed of a plate-like (or rectangular parallelepiped) member having a substantially square shape in plan view, and has a substrate holder PH on the upper surface thereof.
  • the substrate holder PH has at least a part of a vacuum suction mechanism (or electrostatic suction mechanism) (not shown), for example, and holds the substrate P on the upper surface thereof.
  • movable mirrors (bar mirrors) 22X and 22Y are fixed to the side surfaces of the fine movement stage 21 on the ⁇ X side and the ⁇ Y side via fixing members 24X and 24Y, respectively.
  • the surface on the ⁇ X side of the movable mirror 22X and the surface on the ⁇ Y side of the movable mirror 22Y are each mirror-finished to be reflective surfaces.
  • the positional information of the fine movement stage 21 in the XY plane is constantly measured with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm by a laser interferometer system 92 (see FIG. 1) that irradiates the movable mirrors 22X and 22Y with a measurement beam. Yes.
  • the laser interferometer system 92 includes an X laser interferometer and a Y laser interferometer corresponding to the X movable mirror 22X and the Y movable mirror 22Y, respectively, but in FIG. Only the laser interferometer is shown.
  • a plurality of X movers 51X having a U-shaped cross section, for example, three U-shaped cross sections arranged at predetermined intervals in the Y-axis direction are fixed to the + X side surface of fine movement stage 21.
  • a plurality of, for example, three Y movable elements 51Y having a U-shaped cross section are fixed to the + Y side surface of fine movement stage 21 at predetermined intervals in the X-axis direction.
  • Each of the X mover 51X and the Y mover 51Y has a magnet unit (not shown) including a plurality of magnets on a pair of opposing surfaces.
  • Each of the three Y movers 51Y constitutes three Lorentz force drive type Y-axis direction driving voice coil motors 55Y (hereinafter abbreviated as Y-axis VCM 55Y) together with the three Y stators 53Y.
  • Each of the X movers 51X, together with each of the three X stators 53X, constitutes three Lorentz force drive type X-axis direction driving voice coil motors 55X (hereinafter abbreviated as X-axis VCM 55X).
  • a main control device that comprehensively controls each element constituting the liquid crystal exposure apparatus 10 is, for example, an X-axis VCM 55X (or Y) at both ends of three X-axis VCM 55X (or three Y-axis VCM 55Y).
  • the fine movement stage 21 is driven in the ⁇ z direction by making the driving force (thrust) generated by the axis VCM 55Y different.
  • Z movers 51Z are fixed to the four corners of the lower surface of fine movement stage 21 (however, the + X side and ⁇ Y side Z movers are not shown). ing).
  • the Z mover 51Z has a coil unit (not shown) including a plurality of coils.
  • a main controller (not shown) drives the fine movement stage 21 in the Z-axis direction (up and down movement) by controlling the thrusts of the four Z-axis VCMs 55Z to be the same.
  • the main controller drives the fine movement stage 21 in the ⁇ x direction and the ⁇ y direction by controlling the thrusts of the Z-axis VCMs 55Z to be different.
  • four Z-axis VCMs 55Z are provided corresponding to the four corners of the fine movement stage.
  • the Z-axis VCM 55Z is not limited to this, and the Z-axis VCM 55Z is at least three points on the same axis in the Z-axis direction. You may arrange
  • the fine movement stage 21 (that is, the substrate P) can move (coarse movement) with a long stroke in the XY two-axis directions, and has six degrees of freedom (X, Y, Z-axis directions, and ⁇ x , ⁇ y, ⁇ z directions) with a slight stroke (fine movement).
  • the X-axis VCM and Y-axis VCM of this embodiment are moving magnet type voice coil motors each having a mover having a magnet unit.
  • the present invention is not limited to this, for example, a moving coil having a mover having a coil unit. It may be a type of voice coil motor.
  • the Z-axis VCM of the present embodiment is a moving coil type voice coil motor whose mover has a coil unit, but is not limited to this, for example, a moving magnet type voice coil motor whose mover has a magnet unit.
  • the drive method may be a drive method other than the Lorentz force drive method.
  • each linear motor such as the aforementioned X linear motor and Y linear motor provided in the exposure apparatus 10 may be either a moving magnet type or a moving coil type, and the driving method is not limited to the Lorentz force driving method. Other methods such as a variable magnetoresistive drive method may be used.
  • the dead weight canceling device 60 (also referred to as a core column) includes a system including at least the fine movement stage 21 (specifically, in the present embodiment, the fine movement stage 21, the substrate holder PH, the movable mirrors 22X and 22Y, the fixing members 24X and 24Y, etc.) 2) is a member that supports its own weight and is composed of a columnar member extending in the Z-axis direction, and is inserted into an opening 23Ya formed in the Y coarse movement stage 23Y as shown in FIG. Yes.
  • the dead weight canceling device 60 includes a housing 61, an air spring 62, and a slide portion 63.
  • the housing 61 is formed of a bottomed cylindrical member having an opening on the + Z side.
  • two (a pair) X arm members 64X extending in the + X direction and the ⁇ X direction, and the + Y direction and the ⁇ Y direction are provided on the outer side of the upper end of the peripheral wall of the housing 61, respectively.
  • Two (a pair of) Y arm members 64 ⁇ / b> Y extending in the direction (hereinafter, the four arm members are collectively referred to as arm members 64) are fixed.
  • a probe unit 65 is fixed to the tip of each of the four arm members 64.
  • target parts (not shown) are arranged corresponding to the four probe parts 65.
  • the probe unit 65 constitutes, together with the target unit, a capacitance sensor (hereinafter referred to as a Z sensor) that measures the distance between the probe unit 65 and the target unit, that is, the Z position of the fine movement stage 21.
  • the output of the Z sensor is supplied to a main controller (not shown).
  • the main control device controls the position of fine movement stage 21 in the Z-axis direction and the tilt amount in ⁇ x direction and ⁇ y direction by using the measurement results of the four Z sensors.
  • the number of Z sensors is not limited to four as long as the Z position of the fine movement stage can be measured at least at three locations that are not on the same straight line, and may be three, for example.
  • the Z sensor is not limited to a capacitance sensor, and may be a CCD laser displacement meter or the like. Further, the positional relationship between the probe portion and the target portion constituting the Z sensor may be opposite to the above.
  • the air spring 62 is accommodated in the lowermost part in the housing 61.
  • Gas for example, air
  • the self-weight cancel device 60 reduces the load on the Z-axis VCM 55Z by the air spring 62 absorbing (cancelling) the self-weight of the fine movement stage 21 in a state where the fine movement stage 21 is supported.
  • the air spring 62 also functions as a Z-axis air actuator that drives the fine movement stage 21 (that is, the substrate P) with a long stroke in the Z-axis direction by changing its internal pressure.
  • a damper / actuator for example, a shock absorber
  • other types of springs such as a bellows type and a hydraulic type can be used.
  • the slide part 63 is a cylindrical member accommodated in the housing 61.
  • a plurality of air bearings 66 are attached to the inside of the peripheral wall of the housing 61, and form a guide when the slide portion 63 moves in the Z-axis direction.
  • An air bearing 67 (also referred to as a sealing pad) having a bearing surface facing the + Z direction is attached to the upper surface of the slide portion 63, and supports the leveling device 80 in a floating manner.
  • the leveling device 80 is an object to be supported by the self-weight canceling device 60 (a system composed of the fine movement stage 21, the substrate holder PH, the movable mirrors 22X and 22Y, the fixing members 24X and 24Y, etc.) ⁇ x and ⁇ y around the center of gravity position CG1. As shown in FIGS. 3 and 4, the member is supported between the air bearing 67 and the polyhedron member 21 a fixed to the lower surface of the fine movement stage 21.
  • the leveling device 80 includes a leveling cup 81 formed in a cup shape with a flat bottom surface, and a plurality of, for example, three air bearings 83 attached to the inner side surface of the leveling cup 81 via ball joints 82. Yes.
  • the polyhedron member 21a has an outer shape having side portions opposed to the bearing surfaces of the three air bearings 83, specifically, an outer shape in which the tip portion of the triangular pyramid member is flattened, and its bottom surface is It is integrally fixed to the lower surface of fine movement stage 21.
  • the leveling cup 81 is supported on the slide portion 63 in a non-contact state by a static pressure of a gas ejected from the air bearing 67, for example, high pressure air.
  • each of the plurality of air bearings 83 can eject high-pressure gas, for example, air, supplied from a gas supply device (not shown) to each side surface (inclined surface) of the polyhedral member 21a.
  • the polyhedral member 21a that is, the system including the fine movement stage 21
  • the cup 81 is supported in a non-contact manner.
  • each air bearing 83 is attached to the leveling cup 81 via the ball joint 82, the fine movement stage 21 can freely swing (tilt) in the ⁇ x and ⁇ y directions while the clearance is maintained. It has become. Details of the configuration of the self-weight cancel device 60, the Z sensor, and the leveling device 80 are disclosed in, for example, International Publication No. 2008/129762 (corresponding US Patent Application Publication No. 2010/0018950).
  • FIG. 5 shows a connection structure between the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y.
  • the self-weight canceling device 60 includes a pair of connecting members 81a extending in the + X direction and the ⁇ X direction on the outside of the peripheral wall of the casing 61 and below the pair of X arms 64X, 81b.
  • pressed members 89a and 89b each having a surface parallel to the YZ plane are fixed to the distal ends of the connecting members 81a and 81b.
  • the Y coarse movement stage 23Y has a pair of opposing surfaces (+ X side surface, -X side surface) facing each other among the inner wall surfaces defining the opening 23Ya in the -X direction and the + X direction, respectively.
  • a pair of extending connecting members 82a and 82b are fixed.
  • support members 83a and 83b each having an XY cross section that is open in the ⁇ X direction and the + X direction are fixed to the distal ends of the connecting members 82a and 82b, respectively.
  • Air bearings 84a, 84b, 84c are attached to the inner wall surface of the support member 83a via ball joints 85a, 85b, 85c, respectively.
  • the bearing surface of the air bearing 84a is orthogonal to the X-axis direction and faces the pressed member 89a with a predetermined clearance.
  • the bearing surfaces of the air bearings 84b and 84c are orthogonal to the Y axis, and face the ⁇ Y side and + Y side surfaces of the connecting member 81a with a predetermined clearance.
  • air bearings 86a, 86b, 86c are attached to the inner wall surface of the support member 83b via ball joints 87a, 87b, 87c.
  • the air bearings 84a and 86a are respectively connected to the pressed members 89a and 89b, the air bearings 84b and 86b are respectively connected to the ⁇ Y side surfaces of the connecting members 81a and 81b, and the air bearings 84c and 86c are respectively connected to the ⁇ Y side surfaces.
  • a high-pressure gas for example, air, is supplied from a gas supply device (not shown) to the side surface on the + Y side of the members 81a and 81b.
  • the self-weight cancel device 60 is ejected between the air bearing 84b (or 84c) and the connecting member 81a. Due to the static pressure of the gas and the static pressure of the gas ejected between the air bearing 86b (or 86c) and the connecting member 81b, the Y coarse movement stage 23Y is pressed in a non-contact state, and the Y coarse movement stage 23Y Move in the + Y direction (or -Y direction) as a unit.
  • the self-weight canceling device 60 includes an air bearing. 84a and the pressed member 89a (or the air bearing 86a and the pressed member 89b) are pressed against the Y coarse movement stage 23Y in a non-contact state by the static pressure of the gas ejected between the Y coarse movement stage 23Y and the Y coarse movement stage 23Y and It moves in the ⁇ X direction (or + X direction) integrally with the X coarse movement stage 23X.
  • the self-weight cancel device 60 is not restricted in the Z-axis direction with respect to the Y coarse movement stage 23Y, but is pressed by the plurality of air bearings 84a to 84c and 86a to 86c, thereby causing the Y coarse movement stage 23Y. And move in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the plurality of air bearings 84a to 84c and 86a to 86c are arranged on the XY plane where the pressing force when pressing the self-weight canceling device 60 includes the gravity center position CG2 (see FIG. 3) in the Z-axis direction of the self-weight canceling device 60.
  • the Y coarse movement stage 23Y can drive the gravity canceling device 60 along the XY plane including the center of gravity position CG2 (center of gravity driving), and the gravity canceling device 60 can be driven around the X axis or the Y axis ( ⁇ x or It is possible to suppress the action in the ⁇ y direction).
  • a plurality of air bearings may be arranged in the Z-axis direction (so as to overlap in the depth direction in FIG. 5).
  • the self-weight canceling device can be driven in the center of gravity by arranging a plurality of air bearings vertically symmetrical with respect to the XY plane including the center of gravity position CG2.
  • the air bearing is attached to the Y coarse movement stage side.
  • the present invention is not limited to this as long as a rigid gas film can be formed between the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y.
  • the air bearing may be attached to the self-weight canceling device side.
  • the Y beam 70 is formed of a long hollow prismatic member whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and is disposed in the opening 23Xa of the X coarse movement stage 23X. One end and the other end are respectively supported by the pair of X guides 12 from below.
  • the dimension of the Y beam 70 in the longitudinal direction (Y-axis direction) is set to a length that can cover the movement range of the self-weight canceling device 60 in the Y-axis direction.
  • a flat plate-like mounting member 71 (see FIG.
  • a pair of air bearings 73a are attached at predetermined intervals in the X-axis direction via ball joints 74a. The bearing surfaces of the pair of air bearings 73a are opposed to the upper surface of the X guide 12 on the + Y side.
  • a mounting member 72 having an inverted U-shaped cross section is fixed to the lower surface of the ⁇ Y side end portion of the Y beam 70, and is attached to the inner wall surface of the mounting member 72.
  • the air bearing 73b has a bearing surface that faces the upper surface of the X guide 12 on the -Y side, and a pair of air bearings 73c whose bearing surfaces face the + Y side and -Y side surfaces of the -Y side X guide 12, respectively.
  • 73d are attached via ball joints 74b, 74c and 74d, respectively.
  • a pair of air bearings 73b to 73d are also arranged at predetermined intervals in the X-axis direction, similarly to the air bearing 73a.
  • Each of the air bearings 73a and 73b ejects high-pressure gas (for example, air) supplied from a gas supply device (not shown) to the upper surface (guide surface) of the X guide 12.
  • the Y beam 70 is levitated and supported on the pair of X guides 12 in a non-contact state by the static pressure of the gas ejected from the air bearings 73a and 73b.
  • each of the air bearings 73c and 73d ejects a high-pressure gas (for example, air) supplied from a gas supply device (not shown) to both side surfaces of the -Y side X guide 12, and the Y beam is generated by the static pressure of the gas.
  • the relative movement in the Y-axis direction with respect to the X guide 12 is limited in a non-contact state. Therefore, the Y beam 70 can move linearly only on the pair of X guides 12 in the X-axis direction.
  • the arrangement of the air bearings for restricting the relative movement of the Y beam with respect to the X guide in the Y-axis direction is not limited to this.
  • a pair of air bearings, and the bearing surfaces of the pair of X guides face each other. You may arrange
  • a pair of Y guides 75 are fixed on the upper surface of the Y beam 70 with the Y-axis direction as a longitudinal direction and arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.
  • the four corners of the lower surface of the casing 61 of the self-weight canceling device 60 described above include a plurality of rolling bearings (for example, balls, rollers, etc.) and mechanically engage with the Y guide 75 in a slidable state.
  • a shaped slide portion 68 is fixed. Therefore, the self-weight canceling device 60 is movable in the Y-axis direction on the Y beam 70, while the relative movement with respect to the Y beam 70 is limited in the X-axis direction.
  • the width of the upper surface of the Y beam 70 (dimension in the X-axis direction) is substantially the same as the size of the self-weight cancel device 60 in the X-axis direction.
  • the minimum required dimensions are set.
  • the Y coarse moving stage 23X is arranged so that the Y beam 70 moves in the X-axis direction integrally with the self-weight canceling device 60.
  • Y beam 70 is connected.
  • FIG. 6 shows a connection structure between the X coarse movement stage 23 ⁇ / b> X and the Y beam 70.
  • the Y beam 70 has a pair of connecting members 41a and 41b extending in the + Y direction and the ⁇ Y direction at the + Y side and ⁇ Y side ends, respectively.
  • the X coarse movement stage 23X has a pair of connecting members 42a and 42b extending in the ⁇ Y direction and the + Y direction on a pair of opposing surfaces of the pair of connecting members 26, respectively.
  • support members 43a and 43b each having an XY cross section that opens in the ⁇ Y direction and the + Y direction are fixed to the distal ends of the coupling members 42a and 42b.
  • Air bearings 44a and 44b whose bearing surfaces are opposed to each other are attached to a pair of opposing surfaces of the inner wall surface of the support member 43a via ball joints 45a and 45b, respectively.
  • air bearings 46a and 46b are attached to the inner wall surface of the support member 43b via ball joints 47a and 47b.
  • the bearing surfaces of the air bearings 44a, 44b, 46a, 46b are orthogonal to a direction parallel to the X-axis direction.
  • the air bearings 44a and 46a are respectively connected to the + X side of the connecting members 41a and 41b, and the air bearings 44b and 46b are respectively connected to the ⁇ X side of the connecting members 41a and 41b from a gas supply device (not shown).
  • the supplied high-pressure gas for example, air
  • the Y beam 70 is moved between the air bearing 44a (or 44b) and the connecting member 41a, and the air bearing 46a ( Or 46b) and the static pressure of the gas ejected between the connecting member 41b, the X coarse movement stage 23X (see FIG. 4) is pressed in a non-contact state, and the X coarse movement stage 23X is integrated with the ⁇ X direction. (Or + X direction).
  • the Y beam 70 is not restrained in the Z-axis direction with respect to the X coarse movement stage 23X, while the X coarse movement stage 23X via the gas ejected from the plurality of air bearings 44a, 44b, 46a, 46b. Is moved in the X axis direction integrally with the X coarse movement stage 23X.
  • the plurality of air bearings 44 a, 44 b, 46 a, and 46 b are arranged such that the pressing force when pressing the Y beam 70 is the center of gravity position of the Y beam 70 in the Z-axis direction.
  • the X coarse movement stage 23X can drive the Y beam 70 along the XY plane including the center of gravity position CG3 (center of gravity drive), and a moment around the Y axis ( ⁇ y direction) acts on the Y beam 70. Can be suppressed.
  • a plurality of air bearings may be arranged in the Z-axis direction (so as to overlap in the depth direction in FIG. 6). Even in this case, the Y beam can be driven in the center of gravity by arranging a plurality of air bearings symmetrically with respect to the XY plane including the center of gravity position CG3.
  • the mask loader (not shown) loads the mask M onto the mask stage MST and the substrate loader (not shown). Then, the substrate P is loaded onto the substrate holder PH on the fine movement stage 21. Thereafter, the main controller performs alignment measurement using an alignment detection system (not shown), and after the alignment measurement is completed, a step-and-scan exposure operation is performed. Since this exposure operation is the same as the conventional step-and-scan method, its description is omitted.
  • the self-weight cancel device 60 moves the Y beam.
  • the upper 70 moves in the Y-axis direction integrally with the Y coarse movement stage 23Y.
  • the Y beam 70 is a beam-like member extending in the Y-axis direction, and its upper surface covers the movement range in the Y-axis direction of the self-weight canceling device 60. Regardless of the position, it is always supported by the Y beam 70. Therefore, the fine movement stage 21 (that is, the substrate P) can be mounted without providing a member (for example, a surface plate) having a guide surface wide enough to cover the entire movement range in the X-axis and Y-axis directions of the self-weight canceling device 60. Guide along the XY plane with high accuracy.
  • the X guide 12 is composed of a pair of columnar (bar-shaped) members whose width direction dimension and height direction dimension are shorter than the longitudinal direction dimension, it is easy to secure a material (for example, a stone material) and to process it. In addition, transportation is easy. Further, since the Y beam 70 has a width that is approximately the same as the external dimension of the self-weight canceling device 60, the liquid crystal exposure device 10 can be reduced in weight compared to the case where a surface plate or the like that can cover the moving range of the self-weight canceling device 60 is provided. it can.
  • the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y are connected in a non-contact manner, it is possible to suppress vibration (disturbance) from being transmitted from the outside to the self-weight cancellation device 60 via the Y coarse movement stage 23Y.
  • the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X are connected in a non-contact manner, it is possible to suppress vibrations from being transmitted from the outside to the self-weight canceling device 60 via the X coarse movement stage 23X and the Y beam 70.
  • the Y beam 70 is levitated on the X guide 12, it is possible to suppress vibrations from being transmitted to the system including the Y beam 70 and the self-weight canceling device 60 from the outside via the substrate stage mount 33 or the like.
  • the Y beam 70 is supported at both ends in the longitudinal direction by the pair of X guides 12.
  • an intermediate portion in the longitudinal direction (a plurality of portions may be provided) is the X guide. (That is, three or more members corresponding to the X guide may be provided).
  • a member for example, a flat member having lower rigidity than the Y beam of the embodiment may be used instead of the Y beam.
  • the dead weight canceling device may be supported in a non-contact manner on the Y beam via an air bearing or the like.
  • the Y beam since vibration is suppressed from being transmitted to the self-weight canceling device via the Y beam, the Y beam may be contacted and supported by the X guide via a rolling bearing or the like.
  • the self-weight canceling device may be supported in a non-contact manner on the Y beam, and the Y beam may be supported in a non-contact manner on the X guide as in the above embodiment.
  • the Y beam is levitated and supported on the X guide via a predetermined clearance due to the rigidity of the gas film formed by the high-pressure gas ejected from the air bearing.
  • the beam may be magnetically levitated on the X guide.
  • connection structure for integrally moving the self-weight cancel device 60 and the Y coarse movement stage 23Y and the connection structure for integrally moving the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X are the above-described embodiments. It is not restricted to what was demonstrated by (1), It can change suitably. For example, by using a connection structure in which thrust is transmitted only in one axial direction, such as a connection structure of the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X, the + X side, -X side, + Y side, -Y The side and the Y coarse movement stage may be connected to each other.
  • the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X may be coupled using a coupling structure in which thrust is transmitted in two axial directions, such as a coupling structure between the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y.
  • a coupling structure between the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y such as a coupling structure between the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y.
  • the air bearings 73c and 73d for restricting the movement of the Y beam in the Y-axis direction are not necessary).
  • the number and arrangement of the air bearings can be changed as appropriate.
  • the self-weight canceling device 60 and the Y coarse movement stage 23Y are in the two axis directions orthogonal to the X axis direction and the Y axis direction.
  • the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X can transmit the thrust in the X-axis direction in a non-contact manner while constraining the position of the Y beam 70 in the Y-axis direction in a non-contact manner. I can do it.
  • the Y beam 70 and the X coarse movement stage 23X, the self-weight canceling device 60, and the Y coarse movement stage 23Y are connected in a non-contact state via a plurality of air bearings.
  • a Y beam and an X coarse movement stage, a dead weight canceling device, and a Y coarse movement stage are respectively disclosed in, for example, the flexure disclosed in International Publication No. 2008/129762 (corresponding US Patent Application Publication No. 2010/0018950). It is good also as connecting mechanically using such a member.
  • the Y beam 70 has a configuration in which the relative movement in the X-axis direction is restricted by the air bearing that ejects high-pressure gas to the X guide 12.
  • the configuration may be such that the relative movement in the X-axis direction is limited by an air bearing that jets high-pressure gas to the coarse movement stage.
  • the shape of the member (Y beam in the above embodiment) that supports the self-weight canceling device is not limited to the shape of the above embodiment (beam-like member), and may be another shape (for example, a flat plate shape).
  • the Y beam is driven by the X coarse movement stage.
  • the Y coarse movement stage and the X coarse movement stage are integrally moved in the X-axis direction.
  • the driving method of the Y beam is not limited to this.
  • a dedicated actuator for example, a linear motor
  • the self-weight cancel device is configured to be driven by the Y coarse movement stage.
  • the self-weight cancel device and the Y coarse movement stage are configured to move integrally along the XY plane. If so, the driving method of the self-weight canceling device is not limited to this, and for example, a dedicated actuator (for example, a linear motor) may be used.
  • the illumination light may be ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm).
  • illumination light for example, a single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and ytterbium).
  • harmonics converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • a solid laser (wavelength: 355 nm, 266 nm) or the like may be used.
  • the projection optical system PL is a multi-lens projection optical system including a plurality of projection optical units.
  • the number of projection optical units is not limited to this, and the number of projection optical units is one. That's all you need.
  • the projection optical system is not limited to a multi-lens type projection optical system, and may be a projection optical system using an Offner type large mirror, for example.
  • the projection optical system PL has the same projection magnification.
  • the present invention is not limited to this, and the projection optical system may be either a reduction system or an enlargement system.
  • a light transmissive mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive mask substrate is used.
  • an electronic mask (variable shaping mask) that forms a transmission pattern or a reflection pattern, or a light emission pattern, for example, You may use the variable shaping
  • DMD Digital * Micro-mirror * Device
  • the exposure apparatus of the above embodiment exposes a substrate having a size (including at least one of an outer diameter, a diagonal line, and one side) of 500 mm or more, for example, a large substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display element. It is particularly effective to apply to an exposure apparatus. This is because the exposure apparatus of the above embodiment is configured to cope with the increase in the size of the substrate.
  • a size including at least one of an outer diameter, a diagonal line, and one side
  • FPD flat panel display
  • the present invention is applied to a projection exposure apparatus that performs scanning exposure with a step-and-scan operation of a plate.
  • a proximity-type exposure apparatus that does not use a system may be used.
  • the exposure apparatus of the above embodiment may be a step-and-repeat type exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-stitch type exposure apparatus.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate.
  • the present invention can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • the object to be exposed is not limited to the glass plate, and may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, a film member, or mask blanks.
  • an exposure apparatus for transferring a circuit pattern onto a silicon wafer or the like for example, an immersion type exposure in which a liquid is filled between a projection optical system and a wafer as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2005/0259234. You may apply to an apparatus etc.
  • the present invention is also applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer. can do.
  • an exposure apparatus lithography system
  • the present invention is not limited to the exposure apparatus, and may be applied to an element manufacturing apparatus provided with, for example, an ink jet type functional liquid application apparatus.
  • a microdevice manufacturing method using the exposure apparatus 10 of the above embodiment in a lithography process will be described.
  • a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate).
  • a so-called photolithography process is performed in which a pattern image is formed on a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist).
  • a photosensitive substrate such as a glass substrate coated with a resist.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate.
  • the exposed substrate is subjected to various processes such as a developing process, an etching process, and a resist stripping process, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate.
  • ⁇ Color filter formation process> a set of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) is arranged in a matrix, or a set of three stripe filters of R, G, and B A color filter arranged in a plurality of horizontal scanning line directions is formed.
  • a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step, the color filter obtained in the color filter forming step, and the like.
  • liquid crystal is injected between a substrate having a predetermined pattern obtained in the pattern formation step and a color filter obtained in the color filter formation step to manufacture a liquid crystal panel (liquid crystal cell).
  • the moving body device of the present invention is suitable for driving the moving body along a plane parallel to a predetermined two-dimensional plane.
  • the exposure apparatus and exposure method of the present invention are suitable for exposing an object by irradiation with an energy beam.
  • the device manufacturing method of the present invention is suitable for the production of micro devices.

Abstract

【課題】 基板ステージ装置(PST)では、X粗動ステージ(23X)がX軸方向に移動する際には、Y粗動ステージ(23Y),自重キャンセル装置(60)、及びYビーム(70)がX粗動ステージと一体的にX軸方向に移動し、Y粗動ステージがX粗動ステージ上でY軸方向に移動する際には、自重キャンセル装置は、Yビーム上でY粗動ステージと一体的にY軸方向移動する。Yビームは、自重キャンセル装置のY軸方向に関する移動範囲をカバーした状態でY軸方向に延設されているので、自重キャンセル装置は、その位置に関わらず、常にYビームに支持される。従って、自重キャンセル装置の全移動範囲をカバーできるだけの広さのガイド面を有する部材(例えば定盤など)を設けなくても、基板(P)を精度よくXY平面に沿って案内できる。

Description

移動体装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法
 本発明は、移動体装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定の二次元平面に沿って移動する移動体を備える移動体装置、該移動体装置を備える露光装置、及びエネルギビームの照射により物体を露光する露光方法、並びに該露光装置又は該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
 従来、液晶表示素子、半導体素子(集積回路等)等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・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。
 しかるに、近年、露光装置の露光対象である基板(特に液晶露光装置の露光対象であるガラスプレート)は、より大型化する傾向にあり、露光装置においても、基板を保持する基板テーブルが大型化し、これに伴う重量増により基板の位置制御が困難となってきている。このような問題を解決するものとして、基板テーブルの自重を柱状の部材から成る自重キャンセル装置(自重キャンセラ)で支持する露光装置が開発されている(例えば、特許文献1、2等参照)。
 この種の露光装置では、自重キャンセル装置は、例えば石材により形成された定盤の上面(ガイド面)に沿って基板テーブルと一体的に移動する。
 しかし、大型化した基板を水平面に平行な2次元平面に沿って長ストロークで駆動するためには、自重キャンセル装置が移動する際のガイド面を有する定盤を大型化する必要があり、定盤の加工、輸送などが困難になる。
 また、国際公開第2008/129762号に記載の露光装置では、自重キャンセル装置を基板テーブルと一体的に二次元平面に沿って移動させるために、自重キャンセル装置と、基板テーブルを含むステージ装置の一部とが機械的に連結されている。このため、自重キャンセル装置に対し、ステージ装置を介して外部から振動が伝達されるのを抑制する対策が必要であった。
国際公開第2008/129762号 米国特許出願公開第2010/0018950号明細書
 本発明の第1の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;前記第1移動体の自重を支持し、所定範囲内で前記第1移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持するとともに、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に移動する可動支持部材と;を備える第1の移動体装置が、提供される。
 これによれば、可動支持部材は、第1軸に平行な方向に延設されているので、自重支持部材が第1軸に平行な方向に移動しても、この自重支持部材を支持できる。また、可動支持部材は、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する際に、この自重支持部材と一体的に第2軸に平行な方向に移動するので、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する場合(第1軸に平行な方向への移動を伴う場合も含む)であっても自重支持部材を支持できる。従って、自重支持部材を支持するために、自重支持部材の移動範囲をカバーする広いガイド面を有する部材(例えば、定盤)を設けなくても良い。
 本発明の第2の態様によれば、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;前記第1移動体を支持し、所定範囲内で前記二次元平面に平行な平面に沿って移動することにより前記第1移動体を前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動する第2移動体と;前記第1移動体の自重を支持し、前記第2移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;前記第2移動体と前記自重支持部材との間に気体を噴出する気体静圧軸受と;を備え、前記第2移動体は、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する第2の移動体装置が、提供される。
 これによれば、自重支持部材は、気体静圧軸受から噴出される気体を介して第2移動体に押圧されることによって、第2移動体と一体的に二次元平面に平行な平面に沿って移動する。従って、第2移動体からの振動など(外乱)が自重支持部材に伝わらず、自重支持部材は、安定して第1移動体を支持できる。
 本発明の第3の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、前記第1移動体に前記物体が保持される本発明の第1、第2の移動体装置のいずれかと;前記第1移動体上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備える第1の露光装置が、提供される。
 本発明の第4の態様によれば、本発明の第1の露光装置を用いて物体を露光することと;露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法が、提供される。
 本発明の第5の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光方法であって、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面内の所定範囲内で、前記物体を保持する第1移動体を前記二次元平面に沿って駆動することと;前記第1移動体の自重を支持する自重支持部材を、前記第1移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動させることと;少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持する可動支持部材を、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に駆動することと;前記物体に前記エネルギビームを照射することと;を含む第1の露光方法が、提供される。
 これによれば、可動支持部材は、第1軸に平行な方向に延設されているので、自重支持部材が第1軸に平行な方向に移動しても、この自重支持部材を支持できる。また、可動支持部材は、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する際に、この自重支持部材と一体的に第2軸に平行な方向に移動するので、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する場合(第1軸に平行な方向への移動を伴う場合も含む)であっても自重支持部材を支持できる。従って、自重支持部材を支持するために、自重支持部材の移動範囲をカバーする広いガイド面を有する部材(例えば、定盤)を設けなくても良い。
 本発明の第6の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光方法であって、前記物体を保持する第1移動体を、所定の二次元平面に平行な平面に沿って移動可能な第2移動体を用いて前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動することと;前記第1移動体の自重を支持する自重支持部材を、前記第2移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動させることと;前記第2移動体が前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際に、気体静圧軸受から前記第2移動体と前記自重支持部材との間に噴出される気体を介して、前記第2移動体に前記自重支持部材を非接触で押圧させることと;前記物体に前記エネルギビームを照射することと;を含む第2の露光方法が、提供される。
 これによれば、自重支持部材は、気体静圧軸受から噴出される気体を介して第2移動体に押圧されることによって、第2移動体と一体的に二次元平面に平行な平面に沿って移動する。従って、第2移動体からの振動など(外乱)が自重支持部材に伝わらず、自重支持部材は、安定して第1移動体を支持できる。
 本発明の第7の態様によれば、本発明の第1、第2の露光方法のいずれかを用いて物体を露光することと;露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法が、提供される。
 本発明の第8の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って物体を保持して移動可能な第1ステージと;前記第1ステージの自重を支持し、所定範囲内で前記第1ステージと一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持するとともに、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に移動する可動支持部材と;
 前記第1ステージに保持された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備える第2の露光装置が、提供される。
 これによれば、可動支持部材は、第1軸に平行な方向に延設されているので、自重支持部材が第1軸に平行な方向に移動しても、この自重支持部材を支持できる。また、可動支持部材は、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する際に、この自重支持部材と一体的に第2軸に平行な方向に移動するので、自重支持部材が第2軸に平行な方向に移動する場合(第1軸に平行な方向への移動を伴う場合も含む)であっても自重支持部材を支持できる。従って、自重支持部材を支持するために、自重支持部材の移動範囲をカバーする広いガイド面を有する部材(例えば、定盤)を設けなくても良い。
 本発明の第9の態様によれば、エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って物体を保持して移動可能な第1ステージと;前記第1ステージを支持し、所定範囲内で前記二次元平面に平行な平面に沿って移動することにより前記第1ステージを前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動する第2ステージと;前記第1ステージの自重を支持し、前記第2ステージと一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;前記第2ステージと前記自重支持部材との間に気体を噴出する気体静圧軸受と;前記第1ステージに保持された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備え、前記第2ステージは、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する第3の露光装置が、提供される。
 これによれば、自重支持部材は、気体静圧軸受から噴出される気体を介して第2ステージに押圧されることによって、第2ステージと一体的に二次元平面に平行な平面に沿って移動する。従って、第2ステージからの振動など(外乱)が自重支持部材に伝わらず、自重支持部材は、安定して第1ステージを支持できる。
 本発明の第10の態様によれば、本発明の第1ないし第3の露光装置のいずれかを用いて基板を露光することと;露光された前記基板を現像することと;を含むデバイス製造方法が、提供される。
 ここで、基板としてフラットパネルディスプレイ用の基板を用いることにより、デバイスとしてフラットパネルディスプレイを製造する製造方法が提供される。フラットパネルディスプレイ用の基板は、ガラス基板などの他、フィルム状の部材なども含む。
一実施形態の液晶露光装置の概略構成を示す図である。 図1の露光装置が有するステージ装置を一部省略して示す斜視図である。 ステージをY軸方向から見た側面図(一部断面図)である。 ステージをX軸方向から見た側面図(一部断面図)である。 自重キャンセル装置とY粗動ステージとの連結構造を示す図である。 YビームとX粗動ステージとの連結構造を示す図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図1~図6に基づいて説明する。
 図1には、一実施形態に係る液晶露光装置10の概略構成が示されている。この液晶露光装置10は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
 液晶露光装置10は、図1に示されるように、照明系IOP、マスクMを保持するマスクステージMST、投影光学系PL、マスクステージMST及び投影光学系PLなどが搭載されたボディBD、基板PをXY平面に沿って移動可能に保持する微動ステージ21を含む基板ステージ装置PST、及びこれらの制御系等を備えている。以下においては、露光時にマスクMと基板Pとが投影光学系PLに対してそれぞれ相対走査される方向をX軸方向とし、水平面(XY平面)内でこれに直交する方向をY軸方向、X軸及びY軸方向に直交する方向をZ軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
 照明系IOPは、例えば米国特許第6,552,775号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系IOPは、図示しない水銀ランプから射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光(照明光)ILとしてマスクMに照射する。照明光ILとしては、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)などの光(あるいは、上記i線、g線、h線の合成光)が用いられる。また、照明光ILの波長は、波長選択フィルタにより、要求される解像度に応じて適宜切り替えることが可能になっている。なお、光源としては、超高圧水銀ランプに限らず、例えばエキシマレーザなどのパルスレーザ光源、あるいは固体レーザ装置などを用いることもできる。
 マスクステージMSTには、回路パターンなどがそのパターン面(図1における下面)に形成されたマスクMが、例えば真空吸着により固定されている。マスクステージMSTは、後述するボディBDの一部である鏡筒定盤31の上面に一体的に固定されたX軸方向を長手方向とする一対のマスクステージガイド35上で、例えば不図示のエアベアリング(エアパッド)を介して非接触状態で支持されている。マスクステージMSTは、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系(不図示)によって、一対のマスクステージガイド35の上で、走査方向(X軸方向)に所定のストロークで駆動されるとともに、Y軸方向、及びθz方向に微少駆動される。
 マスクステージMSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、マスクレーザ干渉計(以下、「マスク干渉計」という)91によって、マスクステージMSTに固定された(あるいは形成された)反射面を介して、例えば0.5~1nm程度の分解能で常時計測される。マスク干渉計91の計測値は、液晶露光装置10を構成する各要素を統括的に制御する主制御装置(図示省略)に送られ、主制御装置では、マスク干渉計91の計測値に基づいてマスクステージ駆動系を介してマスクステージMSTのX軸方向、Y軸方向及びθz方向の位置(及び速度)を制御する。
 投影光学系PLは、マスクステージMSTの図1における下方において、鏡筒定盤31に支持されている。本実施形態の投影光学系PLは、例えば米国特許第6,552,775号明細書に開示された投影光学系と同様の構成を有している。すなわち、投影光学系PLは、マスクMのパターン像の投影領域が千鳥状に配置された複数の投影光学系(マルチレンズ投影光学系)を含み、Y軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。本実施形態では、複数の投影光学系それぞれとしては、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられている。以下では、投影光学系PLの千鳥状に配置された複数の投影領域をまとめて露光領域とも呼ぶ。
 このため、照明系IOPからの照明光ILによってマスクM上の照明領域が照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるマスクMを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明領域内のマスクMの回路パターンの投影像(部分正立像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布された基板P上の照明領域に共役な照明光ILの照射領域(露光領域)に形成される。そして、マスクステージMSTと微動ステージ21との同期駆動によって、照明領域(照明光IL)に対してマスクMを走査方向(X軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域(照明光IL)に対して基板Pを走査方向(X軸方向)に相対移動させることで、基板P上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクMのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系IOP及び投影光学系PLによって基板P上にマスクMのパターンが生成され、照明光ILによる基板P上の感応層(レジスト層)の露光によって基板P上にそのパターンが形成される。
 ボディBDは、例えば米国特許出願公開第2008/0030702号明細書などに開示されているように、基板ステージ架台33と、該基板ステージ架台33上に配置された支持部材32を介して水平に支持された鏡筒定盤31と、を有している。基板ステージ架台33は、図1及び図2から分かるように、Y軸方向を長手方向とする部材から成り、X軸方向に所定間隔で2つ(一対)配置されている。2つの基板ステージ架台33それぞれは、その長手方向の両端部が、床面F上に設置された防振機構34(図1参照)に支持されており、床面Fに対して振動的に分離されている。
 基板ステージ装置PSTは、図1に示されるように、床面F上に配置された複数(本実施形態では、例えば一対)のベースフレーム14と、基板ステージ架台33上に固定された一対のXガイド12と、複数のベースフレーム14上でX軸方向に駆動されるX粗動ステージ23Xと、X粗動ステージ23X上でY軸方向に駆動され、X粗動ステージ23Xと共にXY二次元ステージ装置を構成するY粗動ステージ23Yと、Y粗動ステージ23Yの+Z側(上方)に配置された微動ステージ21と、微動ステージ21に連動してXY平面内を移動する自重キャンセル装置60と、自重キャンセル装置60と微動ステージ21との間に配置されたレベリング装置80と、一対のXガイド12間に架設された梁状の部材であり、自重キャンセル装置60を支持するYビーム70と、を備えている。
 一対のベースフレーム14は、図2に示されるように、Y軸方向に所定の間隔で配置されている。一対のベースフレーム14それぞれは、2つ(一対)の基板ステージ架台33上でX軸方向に延設されたガイド部15と、ガイド部15の長手方向の両端部及び中央部を床面F(図1参照)上で支持する複数、例えば3つの脚部16(図2では中央及び-X側の脚部は図示が省略されている)とを有している。一対のガイド部15それぞれの上面には、X軸方向に延設されたXガイド18が固定されている。ベースフレーム14と基板ステージ架台33とは、機械的に非接続(非接触)とされ、振動的に分離されており、例えば床からの振動(外乱)がベースフレーム14から基板ステージ架台33に伝達されることが抑制される。
 一対のXガイド12それぞれは、例えば石材により形成されたX軸方向を長手方向とする断面が矩形の柱状(棒状)部材から成り、一対のベースフレーム14の内側に、2つの基板ステージ架台33間に架設された状態で配置されている。一対のXガイド12それぞれの上面は、XY平面に平行とされ、平坦度が非常に高く仕上げられている。
 X粗動ステージ23Xは、図2に示されるように、X軸方向に所定間隔で配置された一対のY軸方向を長手方向とする部材であるYビーム部材25と、一対のYビーム部材25の長手方向の両端部それぞれを接続する一対の接続部材26と、を備えており、平面視で矩形枠状に形成され、中央部にZ軸方向に貫通する開口部23Xaを有している。
 図2に示されるように、一対の接続部材26それぞれは、一対のベースフレーム14のそれぞれに支持されている。図4に示されるように、一対の接続部材26それぞれの下面には、図示しない複数の転がり軸受(例えばボール、ころなど)を含み、ベースフレーム14の上面に固定されたXガイド18にスライド可能な状態で機械的に係合する断面逆U字状のスライド部27が固定されている。また、図2に示されるように、一対のYビーム部材25それぞれの上面には、Y軸方向に延設されたYガイド28が固定されている。また、各図面では省略されているが、一対のベースフレーム14それぞれのガイド部15は、例えばX軸方向に所定間隔で配列された複数の磁石を含む磁石ユニットを有し、X粗動ステージ23Xの一対の接続部材26それぞれの下面には、複数のコイルを含むコイルユニットが、磁石ユニットに対向して固定されている。ベースフレーム14の磁石ユニットとX粗動ステージ23Xのコイルユニットとは、X粗動ステージ23XをX軸方向に駆動するローレンツ力駆動方式のXリニアモータを構成する。
 Y粗動ステージ23Yは、図2に示されるように、平面視略正方形の板状(又は直方体状)の部材から成り、中央部にZ軸方向に貫通する開口部23Yaを有している。また、図1及び図3から分かるように、Y粗動ステージ23Yの下面の四隅部には、図示しない複数の転がり軸受を含み、前述した一対のYビーム部材25それぞれに固定された一対のYガイド28上にスライド可能な状態で機械的に係合する断面逆U字状のスライド部29がそれぞれ固定されている。なお、各図面では省略されているが、一対のYビーム部材25それぞれの上面には、例えばY軸方向に所定間隔で配列された複数の磁石を含む磁石ユニットがYガイド28に平行に固定され、Y粗動ステージ23Yの下面の+X側及び-X側の端部には、複数のコイルを含むコイルユニットが、Yビーム部材25上の磁石ユニットに対向して固定されている。Yビーム部材25の磁石ユニットとY粗動ステージ23Yのコイルユニットとは、Y粗動ステージ23YをX粗動ステージ23X上でY軸方向に駆動するローレンツ力駆動方式のYリニアモータを構成する。なお、X粗動ステージ、及びY粗動ステージの駆動方式(アクチュエータ)は、これに限らず、例えばボールねじ駆動、ベルト駆動などであっても良い。
 また、Y粗動ステージ23Yの上面の+X側の端部には、図3に示されるように、Y軸方向に所定間隔で(図3で図面奥行き方向に重なって)配置された複数、例えば3つのX固定子53XがZ軸方向に延設された柱状の支持部材57を介して固定されている。また、図4に示されるように、Y粗動ステージ23Yの+Y側の端部には、X軸方向に所定間隔で(図4で図面奥行き方向に重なって)配置された複数、例えば3つのY固定子53YがZ軸方向に延設された柱状の支持部材57を介して固定されている。X固定子53X,Y固定子53Yは、それぞれ複数のコイルを含むコイルユニット(図示省略)を有している。
 また、図3及び図4から分かるように、Y粗動ステージ23Yの上面の四隅部(ただしX固定子53X、Y固定子53Yそれぞれを支持する支持部材57よりも内側)には、断面U字状のZ固定子53Zが支持部材58を介して固定されている(ただし、+X側且つ-Y側のZ固定子は図示省略)。Z固定子53Zは、対向する一対の対向面に複数の磁石を含む磁石ユニット(図示省略)を有している。
 微動ステージ21は、図3及び図4に示されるように、平面視略正方形の板状(又は直方体状)の部材から成り、その上面に基板ホルダPHを有する。基板ホルダPHは、例えば図示しない真空吸着機構(又は静電吸着機構)の少なくとも一部を有しており、その上面に基板Pを吸着保持する。
 図3及び図4に示されるように、微動ステージ21の-X側、-Y側それぞれの側面には、固定部材24X、24Yを介して、移動鏡(バーミラー)22X、22Yがそれぞれ固定されている。移動鏡22Xの-X側の面、及び移動鏡22Yの-Y側の面は、それぞれ鏡面加工され反射面とされている。微動ステージ21のXY平面内の位置情報は、移動鏡22X、22Yに測長ビームを照射するレーザ干渉計システム92(図1参照)によって、例えば0.5~1nm程度の分解能で常時計測されている。なお、実際には、レーザ干渉計システム92は、X移動鏡22X、及びY移動鏡22Yそれぞれに対応したXレーザ干渉計及びYレーザ干渉計を備えているが、図1では、代表的にYレーザ干渉計のみが図示されている。
 また、図3に示されるように、微動ステージ21の+X側の側面には、Y軸方向に所定間隔で配置された複数、例えば3つの断面U字状のX可動子51Xが固定されている。また、図4に示されるように、微動ステージ21の+Y側の側面には、X軸方向に所定間隔で配置された複数、例えば3つの断面U字状のY可動子51Yが固定されている。X可動子51X、Y可動子51Yは、それぞれ対向する一対の対向面に複数の磁石を含む磁石ユニット(図示省略)を有している。3つのY可動子51Yそれぞれは、3つのY固定子53Yそれぞれと共に3つのローレンツ力駆動方式のY軸方向駆動用ボイスコイルモータ55Y(以下、Y軸VCM55Yと略述する)を構成し、3つのX可動子51Xそれぞれは、3つのX固定子53Xそれぞれと共に3つのローレンツ力駆動方式のX軸方向駆動用ボイスコイルモータ55X(以下、X軸VCM55Xと略述する)を構成している。液晶露光装置10を構成する各要素を統括的に制御する主制御装置(図示省略)は、例えば、3つのX軸VCM55X(又は3つのY軸VCM55Y)のうち、両端のX軸VCM55X(又はY軸VCM55Y)が発生する駆動力(推力)を異ならせることにより、微動ステージ21をθz方向に駆動する。
 また、図3及び図4から分かるように、微動ステージ21の下面の四隅部には、Z可動子51Zが固定されている(ただし、+X側且つ-Y側のZ可動子は図示が省略されている)。Z可動子51Zは、複数のコイルを含むコイルユニット(図示省略)を有している。4つのZ可動子51Zそれぞれは、4つのZ固定子53Zそれぞれと共に4つのローレンツ力駆動方式のZ軸方向駆動用ボイスコイルモータ55Z(以下、Z軸VCM55Zと略述する)を構成している。図示しない主制御装置は、4つのZ軸VCM55Zそれぞれの推力が同じとなるように制御することにより、微動ステージ21をZ軸方向に駆動(上下動)する。また、主制御装置は、各Z軸VCM55Zの推力を異ならせるように制御することによって、微動ステージ21をθx方向、及びθy方向に駆動する。なお、本実施形態では、Z軸VCM55Zが微動ステージの四隅部に対応して4つ設けられたが、これに限らず、Z軸VCM55Zは、少なくとも同一直線上にない3点でZ軸方向に推力を発生できるように、3箇所に配置されていても良い。
 以上の構成により、基板ステージ装置PSTでは、微動ステージ21(すなわち基板P)がXY2軸方向に長ストロークで移動(粗動)可能、且つ6自由度方向(X,Y,Z軸方向、並びにθx、θy、θz方向)に微少ストロークで移動(微動)可能となっている。なお、本実施形態のX軸VCM、及びY軸VCMは、それぞれ可動子が磁石ユニットを有するムービングマグネット型のボイスコイルモータであるが、これに限らず、例えば可動子がコイルユニットを有するムービングコイル型のボイスコイルモータであっても良い。また、本実施形態のZ軸VCMは、可動子がコイルユニットを有するムービングコイル型のボイスコイルモータであるが、これに限らず、例えば可動子が磁石ユニットを有するムービングマグネット型のボイスコイルモータであっても良い。また、駆動方式もローレンツ力駆動方式以外の駆動方式であっても良い。同様に、露光装置10が備える前述のXリニアモータ及びYリニアモータなどの各リニアモータもムービングマグネット型及びムービングコイル型のいずれであっても良いし、その駆動方式もローレンツ力駆動方式に限らず、可変磁気抵抗駆動方式等のその他の方式であっても良い。
 自重キャンセル装置60(心柱とも呼ばれる)は、少なくとも微動ステージ21を含む系(本実施形態では具体的には、微動ステージ21、基板ホルダPH、移動鏡22X,22Y、固定部材24X,24Yなどから成る系)の自重を支持する部材であり、Z軸方向に延設された柱状の部材から成り、図2に示されるように、Y粗動ステージ23Yに形成された開口部23Yaに挿入されている。自重キャンセル装置60は、図3及び図4に示されるように、筐体61、空気バネ62、及びスライド部63を有している。
 筐体61は、+Z側が開口した有底の筒状部材から成る。筐体61の周壁の上端部外側には、図3及び図4から分かるように、+X方向、-X方向それぞれに延びる2本(一対)のXアーム部材64Xと、+Y方向、-Y方向それぞれに延びる2本(一対)のYアーム部材64Yと、(以下、4本のアーム部材を併せてアーム部材64と称する)が固定されている。4本のアーム部材64それぞれの先端部には、プローブ部65が固定されている。一方、微動ステージ21の下面には、上記4つのプローブ部65それぞれに対応して、図示しないターゲット部が配置されている。プローブ部65は、ターゲット部と共に、プローブ部65とターゲット部との間の距離、すなわち微動ステージ21のZ位置を計測する静電容量センサ(以下、Zセンサと称する)を構成している。Zセンサの出力は、図示しない主制御装置に供給される。主制御装置は、4つのZセンサの計測結果を用いることで、微動ステージ21のZ軸方向の位置、及びθx方向、θy方向のチルト量を制御する。なお、Zセンサは、少なくとも同一直線上にない3箇所で微動ステージのZ位置を計測可能であれば、その数は4つに限定されず、例えば3つでも良い。また、Zセンサは、静電容量センサに限ることなく、CCD方式のレーザ変位計などであっても良い。また、Zセンサを構成するプローブ部とターゲット部の位置関係は、上記とは逆であっても良い。
 空気バネ62は、筐体61内の最下部に収容されている。空気バネ62には、不図示の気体供給装置から気体(例えば空気)が供給されており、これにより、その内部が外部に比べて気圧の高い陽圧空間に設定されている。自重キャンセル装置60は、微動ステージ21を支持した状態では、空気バネ62が微動ステージ21の自重を吸収(キャンセル)することによって、Z軸VCM55Zへの負荷を軽減する。また、空気バネ62は、その内圧の変化によって微動ステージ21(すなわち基板P)をZ軸方向に長ストロークで駆動するZ軸エアアクチュエータとしても機能する。空気ばね62の代わりに、微動ステージ21を支持した状態でその自重を吸収(キャンセル)できるとともに、微動ステージ21をZ軸方向に駆動することができるダンパ兼アクチュエータ(例えばショックアブソーバがこれに該当する)を用いることができる。この場合、ベローズ式、油圧式等のその他の方式のばねを用いることができる。
 スライド部63は、筐体61の内部に収容された筒状の部材である。筐体61の周壁の内側には、複数のエアベアリング66が取り付けられており、スライド部63がZ軸方向に移動する際のガイドを形成している。スライド部63の上面には軸受面が+Z方向を向いたエアベアリング67(シーリングパッドとも称する)が取り付けられており、レベリング装置80を浮上支持している。
 レベリング装置80は、自重キャンセル装置60による支持対象物(微動ステージ21、基板ホルダPH、移動鏡22X,22Y、固定部材24X,24Yなどから成る系)を、その重心位置CG1を中心にθx及びθy方向にチルト可能に支持する部材であり、図3及び図4に示されるように、エアベアリング67と微動ステージ21の下面に固定された多面体部材21aとの間に配置されている。レベリング装置80は、底面が平坦であるカップ状に形成されたレベリングカップ81と、レベリングカップ81の内側面にボールジョイント82を介して取り付けられた複数、例えば3つのエアベアリング83とを有している。多面体部材21aは、3つのエアベアリング83の軸受面それぞれに対向する側面部を有する外形形状、具体的には三角錐状部材の先端部を平坦にしたような外形形状を有し、その底面が微動ステージ21の下面に一体的に固定されている。
 レベリングカップ81は、エアベアリング67から噴出される気体、例えば高圧空気の静圧によりスライド部63に非接触状態で支持されている。また、複数のエアベアリング83それぞれは、多面体部材21aの各側面(傾斜面)に図示しない気体供給装置から供給された高圧気体、例えば空気を噴出することが可能となっている。このため、多面体部材21a(すなわち微動ステージ21などから成る系)は、各エアベアリング83から噴出される気体の静圧により、各エアベアリング83との間に所定のクリアランスが形成された状態でレベリングカップ81に非接触支持される。また、各エアベアリング83は、レベリングカップ81に対してボールジョイント82を介して取り付けられているので、微動ステージ21は、上記クリアランスが維持された状態でθx及びθy方向に揺動(チルト)自在となっている。なお、自重キャンセル装置60、Zセンサ、及びレベリング装置80などの構成の詳細は、例えば国際公開第2008/129762号(対応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。
 次に、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23YとをX軸方向、及びY軸方向に連動させるための自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとの連結構造について説明する。図5には、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとの連結構造が示されている。
 自重キャンセル装置60は、図3に示されるように、筐体61の周壁の外側であって前述した一対のXアーム64Xの下方に、+X方向、-X方向それぞれに延びる一対の連結部材81a、81bを有している。連結部材81a、81bそれぞれの先端部には、図5に示されるように、YZ平面に平行な面を有する被押圧部材89a、89bが固定されている。また、Y粗動ステージ23Yは、開口部23Yaを規定する内壁面のうち、互いに対向する一対の対向面(+X側の面、-X側の面)には、それぞれ-X方向、+X方向に延びる一対の連結部材82a、82bが固定されている。図5に示されるように、連結部材82a、82bそれぞれの先端部には、それぞれ-X方向、+X方向が開口したXY断面がU字状に形成された支持部材83a、83bが固定されている。支持部材83aの内壁面には、エアベアリング84a、84b、84cが、それぞれボールジョイント85a、85b、85cを介して取り付けられている。エアベアリング84aの軸受面は、X軸方向に直交し、被押圧部材89aに所定のクリアランスを介して対向している。また、エアベアリング84b、84cそれぞれの軸受面は、Y軸に直交し、連結部材81aの-Y側、+Y側の側面それぞれに所定のクリアランスを介して対向している。支持部材83bの内壁面にも、同様にエアベアリング86a、86b、86cがボールジョイント87a、87b、87cを介して取り付けられている。
 エアベアリング84a、86aは、それぞれ被押圧部材89a、89bに対して、エアベアリング84b、86bは、それぞれ連結部材81a、81bの-Y側の側面に対して、エアベアリング84c、86cは、それぞれ連結部材81a、81bの+Y側の側面に対して、図示しない気体供給装置から供給される高圧気体、例えば、空気を噴出する。Y粗動ステージ23YがX粗動ステージ23X上で+Y方向(又は-Y方向)に移動する際、自重キャンセル装置60は、エアベアリング84b(又は84c)と連結部材81aとの間に噴出される気体の静圧、及び、エアベアリング86b(又は86c)と連結部材81bとの間に噴出される気体の静圧により、Y粗動ステージ23Yに非接触状態で押圧され、Y粗動ステージ23Yと一体的に+Y方向(又は-Y方向)に移動する。また、X粗動ステージ23Xがベースフレーム14上をX軸方向に移動することによりY粗動ステージ23Yが-X方向(又は+X方向)に移動する際には、自重キャンセル装置60は、エアベアリング84aと被押圧部材89a(又はエアベアリング86aと被押圧部材89b)との間に噴出される気体の静圧により、Y粗動ステージ23Yに非接触状態で押圧されて、Y粗動ステージ23Y及びX粗動ステージ23Xと一体的に-X方向(又は+X方向)に移動する。
 このように、自重キャンセル装置60は、Y粗動ステージ23Yに対してZ軸方向に関して拘束されない一方で、複数のエアベアリング84a~84c、86a~86cに押圧されることにより、Y粗動ステージ23Yと一体的にX軸方向及びY軸方向に移動する。そして、複数のエアベアリング84a~84c、86a~86cは、自重キャンセル装置60を押圧する際の押圧力が、自重キャンセル装置60のZ軸方向に関する重心位置CG2(図3参照)を含むXY平面に平行な面内で連結部材81a、82a、及び被押圧部材89a、89bに作用するように配置されている。従って、Y粗動ステージ23Yは、自重キャンセル装置60をその重心位置CG2を含むXY平面に沿って駆動(重心駆動)することができ、自重キャンセル装置60にX軸周り又はY軸周り(θx又はθy方向)のモーメントが作用することを抑制できる。なお、各エアベアリングは、Z軸方向に複数(図5で紙面奥行方向に重なるように)配置されていても良い。この場合であっても、重心位置CG2を含むXY平面に対して上下対称に複数のエアベアリングを配置することにより、自重キャンセル装置を重心駆動することができる。なお、本実施形態では、エアベアリングがY粗動ステージ側に取り付けられていたが、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとの間に剛性を有する気体膜を形成できればこれに限らず、例えばエアベアリングが自重キャンセル装置側に取り付けられていても良い。
 次に、自重キャンセル装置60を支持するYビーム70の構成について説明する。Yビーム70は、図3及び図4から分かるように、Y軸方向を長手方向とする長い中空の角柱状の部材から成り、X粗動ステージ23Xの開口部23Xa内に配置され、その長手方向の一端及び他端それぞれが、一対のXガイド12それぞれに下方から支持されている。Yビーム70の長手方向(Y軸方向)の寸法は、自重キャンセル装置60のY軸方向に関する移動範囲をカバーできる長さに設定されている。Yビーム70の+Y側の端部の下面には、Yビーム70よりもX軸方向寸法が長い平板状の取付部材71(図3参照)が固定されており、取付部材71の下面には、一対のエアベアリング73aがボールジョイント74aを介してX軸方向に所定間隔で取り付けられている。一対のエアベアリング73aの軸受面は、それぞれ+Y側のXガイド12の上面に対向している。
 また、Yビーム70の-Y側の端部の下面には、図4に示されるように、断面逆U字状に形成された取付部材72が固定されており、取付部材72の内壁面には、軸受面が-Y側のXガイド12の上面に対向するエアベアリング73b、及び軸受面が-Y側のXガイド12の+Y側、-Y側の側面それぞれに対向する一対のエアベアリング73c、73dがそれぞれボールジョイント74b、74c、74dを介して取り付けられている。なお、図4では図示が省略されているが、エアベアリング73b~73dも、それぞれエアベアリング73aと同様に、X軸方向に所定間隔で一対配置されている。
 エアベアリング73a、73bそれぞれは、Xガイド12の上面(ガイド面)に図示しない気体供給装置から供給される高圧気体(例えば、空気)を噴出する。Yビーム70は、エアベアリング73a、73bから噴出される気体の静圧により、一対のXガイド12上に非接触状態で浮上支持される。また、エアベアリング73c、73dそれぞれは、-Y側のXガイド12の両側面それぞれに図示しない気体供給装置から供給される高圧気体(例えば、空気)を噴出し、該気体の静圧によりYビーム70のXガイド12に対するY軸方向への相対移動を非接触状態で制限する。従って、Yビーム70は、一対のXガイド12上をX軸方向にのみ直進移動可能となっている。なお、YビームのXガイドに対するY軸方向への相対移動を制限するためのエアベアリングの配置は、これに限らず、例えば一対のエアベアリングを、軸受面が一対のXガイドそれぞれの相互に対向する内側面(一対のXガイドそれぞれの外側面でも良い)に対向するように配置しても良い。
 Yビーム70の上面には、図3及び図4から分かるように、Y軸方向を長手方向とし、X軸方向に所定間隔で配置された一対のYガイド75が固定されている。前述した自重キャンセル装置60の筐体61の下面四隅部には、複数の転がり軸受(例えばボール、ころなど)を含み、Yガイド75にスライド可能な状態で機械的に係合する断面逆U字状のスライド部68が固定されている。従って、自重キャンセル装置60は、Yビーム70上でY軸方向に移動自在とされる一方で、X軸方向に関しては、Yビーム70に対する相対移動が制限されている。自重キャンセル装置60がYビーム70上でX軸方向に移動しないことから、Yビーム70の上面の幅(X軸方向の寸法)は、自重キャンセル装置60のX軸方向に関する寸法と略同じ、すなわち必要最小限の寸法に設定されている。
 また、自重キャンセル装置60がX粗動ステージ23XによりX軸方向に駆動される際に、Yビーム70が自重キャンセル装置60と一体的にX軸方向に移動するように、X粗動ステージ23XとYビーム70とが連結されている。以下、X粗動ステージ23XとYビーム70との連結構造について説明する。図6には、X粗動ステージ23XとYビーム70との連結構造が示されている。
 図4及び図6に示されるように、Yビーム70は、+Y側、-Y側の端部それぞれに+Y方向、-Y方向に延びる一対の連結部材41a、41bを有している。また、X粗動ステージ23Xは、図4に示されるように、一対の接続部材26の互いに対向する一対の対向面に-Y方向、+Y方向それぞれに延びる一対の連結部材42a、42bを有している。連結部材42a、42bの先端部それぞれには、図6に示されるように、-Y方向、+Y方向に開口するXY断面がU字状に形成された支持部材43a、43bが固定されている。支持部材43aの内壁面の互いに対向する一対の対向面には、軸受面が互いに対向するエアベアリング44a、44bが、それぞれボールジョイント45a、45bを介して取り付けられている。支持部材43bの内壁面にも、同様にエアベアリング46a、46bがボールジョイント47a、47bを介して取り付けられている。エアベアリング44a、44b、46a、46bそれぞれの軸受面は、X軸方向に平行な方向に直交している。
 エアベアリング44a、46aは、それぞれ連結部材41a、41bの+X側の側面に対して、エアベアリング44b、46bは、それぞれ連結部材41a、41bの-X側の側面に対して図示しない気体供給装置から供給される高圧気体(例えば、空気)を噴出する。X粗動ステージ23Xがベースフレーム14上を-X方向(又は+X方向)に移動する際、Yビーム70は、エアベアリング44a(又は44b)と連結部材41aとの間、及び、エアベアリング46a(又は46b)と連結部材41bとの間に噴出される気体の静圧により、X粗動ステージ23X(図4参照)に非接触状態で押圧され、X粗動ステージ23Xと一体的に-X方向(又は+X方向)に移動する。
 このように、Yビーム70は、X粗動ステージ23Xに対してZ軸方向に関して拘束されない一方で、複数のエアベアリング44a、44b、46a、46bから噴出される気体を介してX粗動ステージ23Xに押圧されることにより、X粗動ステージ23Xと一体的にX軸方向に移動する。そして、複数のエアベアリング44a、44b、46a、46b(図6参照)は、図4に示されるように、Yビーム70を押圧する際の押圧力が、Yビーム70のZ軸方向に関する重心位置CG3を含むXY平面に平行な平面内で連結部材41a、41bに作用するように配置されている(具体的には、軸受面の中心が重心位置CG3を含むXY平面に平行な平面上に配置されている)。従って、X粗動ステージ23Xは、Yビーム70を、その重心位置CG3を含むXY平面に沿って駆動(重心駆動)することができ、Yビーム70にY軸周り(θy方向)のモーメントが作用することを抑制できる。なお、各エアベアリングは、Z軸方向に複数(図6で紙面奥行方向に重なるように)配置されていても良い。この場合であっても、重心位置CG3を含むXY平面に対して上下対称に複数のエアベアリングを配置することにより、Yビームを重心駆動することができる。
 上述のようにして構成された液晶露光装置10では、不図示の主制御装置の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージMST上へのマスクMのロード、及び不図示の基板ローダによって、微動ステージ21上の基板ホルダPHへの基板Pのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、アライメント計測の終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその説明は省略する。
 以上説明したように、本実施形態の液晶露光装置10が有する基板ステージ装置PSTでは、X粗動ステージ23XがX軸方向に移動する際には、Y粗動ステージ23Y,自重キャンセル装置60、及びYビーム70がX粗動ステージ23Xと一体的にX軸方向に移動し、Y粗動ステージ23YがX粗動ステージ23X上でY軸方向に移動する際には、自重キャンセル装置60がYビーム上70でY粗動ステージ23Yと一体的にY軸方向移動する。そして、Yビーム70は、Y軸方向に延設された梁状の部材であり、その上面は自重キャンセル装置60のY軸方向に関する移動範囲をカバーしているので、自重キャンセル装置60は、その位置に関わらず、常にYビーム70に支持される。従って、自重キャンセル装置60のX軸及びY軸方向の全移動範囲をカバーできるだけの広さのガイド面を有する部材(例えば定盤など)を設けなくても、微動ステージ21(すなわち基板P)を精度よくXY平面に沿って案内できる。
 また、Xガイド12は、長手方向寸法に比べて幅方向寸法、高さ方向寸法が短い一対の柱状(棒状)の部材から成るので、材料(例えば、石材)の確保が容易であり、且つ加工及び搬送も容易である。また、Yビーム70を自重キャンセル装置60の外形寸法と同程度の幅寸法としたので、自重キャンセル装置60の移動範囲をカバーできるだけの定盤などを設ける場合に比べ、液晶露光装置10を軽量化できる。
 また、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとを非接触で連結したので、Y粗動ステージ23Yを介して外部から振動(外乱)が自重キャンセル装置60に伝達されることを抑制できる。また、Yビーム70とX粗動ステージ23Xとを非接触で連結したので、X粗動ステージ23X及びYビーム70を介して外部から振動が自重キャンセル装置60に伝達されることを抑制できる。また、Yビーム70をXガイド12上で浮上させたので、Yビーム70と自重キャンセル装置60とから成る系に、基板ステージ架台33などを介して外部から振動が伝達されることを抑制できる。
 なお、上記実施形態では、Yビーム70は、その長手方向の両端部が一対のXガイド12により支持されたが、これと併せて、例えば長手方向の中間部分(複数箇所でも良い)がXガイドと同様な部材により支持されても良い(すなわち、Xガイドに相当する部材を3本以上設けても良い)。この場合、実施形態のYビームよりも剛性が低い部材(例えば平板状の部材)をYビームに換えて用いても良い。
 また、自重キャンセル装置は、エアベアリングなどを介してYビーム上で非接触支持されるようにしても良い。この場合、Yビームを介して自重キャンセル装置に振動が伝達されることが抑制されるので、Yビームを転がり軸受けなどを介してXガイドに接触支持されるようにしても良い。また、自重キャンセル装置をYビーム上で非接触支持されるようにするとともに、上記実施形態と同様にYビームをXガイド上で非接触支持されるようにしても良い。また、上記実施形態では、Yビームは、エアベアリングから噴出される高圧気体により形成される気体膜の剛性によりXガイド上に所定のクリアランスを介して浮上支持されたが、これに限らず、Yビームを、例えば磁気的にXガイド上に浮上させても良い。
 また、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとを一体的に移動させるための連結構造、及びYビーム70とX粗動ステージ23Xとを一体的に移動させるための連結構造は、上記実施形態で説明したものに限られず適宜変更が可能である。例えば、Yビーム70とX粗動ステージ23Xとの連結構造のような1軸方向にのみ推力が伝達される連結構造を用いて、自重キャンセル装置の+X側、-X側、+Y側、-Y側とY粗動ステージとをそれぞれ連結しても良い。また、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとの連結構造のような2軸方向に推力が伝達される連結構造を用いて、Yビーム70とX粗動ステージ23Xとを連結しても良い(上記実施形態において、YビームのY軸方向への移動を制限するエアベアリング73c、73dが不要になる)。その他、エアベアリングの数及び配置なども、適宜変更することが可能であり、要は、自重キャンセル装置60とY粗動ステージ23Yとに関しては、X軸方向及びY軸方向の直交2軸方向に推力を非接触で伝達できれば良く、また、Yビーム70とX粗動ステージ23Xとに関しては、Yビーム70のY軸方向の位置を非接触で拘束しつつX軸方向に推力を非接触で伝達できれば良い。
 また、上記実施形態では、Yビーム70及びX粗動ステージ23X、自重キャンセル装置60及びY粗動ステージ23Yは、それぞれ複数のエアベアリングを介して非接触状態で連結されたが、上記実施形態の中では、Yビーム及びX粗動ステージ、自重キャンセル装置及びY粗動ステージを、それぞれ、例えば国際公開第2008/129762号(対応米国特許出願公開第2010/0018950号)などに開示されるフレクシャのような部材を用いて機械的に連結することとしても良い。
 また、上記実施形態では、Yビーム70は、Xガイド12に対して高圧気体を噴出するエアベアリングによりX軸方向への相対移動が制限される構成であったが、これに限らず、例えばX粗動ステージに高圧気体を噴出するエアベアリングによりX軸方向への相対移動が制限される構成であっても良い。また、自重キャンセル装置を支持する部材(上記実施形態ではYビーム)の形状は、上記実施形態の形状(梁状の部材)に限られず、他の形状(例えば平板状)であっても良い。
 また、上記実施形態では、Yビームは、X粗動ステージに駆動される構成であったが、Y粗動ステージとX粗動ステージとが一体的にX軸方向に移動するように構成されていればYビームの駆動方式はこれに限られず、例えば専用のアクチュエータ(例えば、リニアモータなど)を用いても良い。また、上記実施形態では、自重キャンセル装置は、Y粗動ステージに駆動される構成であったが、自重キャンセル装置とY粗動ステージとが一体的にXY平面に沿って移動するように構成されていれば自重キャンセル装置の駆動方式はこれに限られず、例えば専用のアクチュエータ(例えば、リニアモータなど)を用いても良い。
 また、照明光は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ(波長:355nm、266nm)などを使用しても良い。
 また、上記実施形態では、投影光学系PLが、複数本の投影光学ユニットを備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、1本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。
 また、上記実施形態では投影光学系PLとして、投影倍率が等倍のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は縮小系及び拡大系のいずれでも良い。
 また、上記実施形態においては、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク)、例えば、非発光型画像表示素子(空間光変調器とも呼ばれる)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)を用いる可変成形マスクを用いても良い。
 なお、上記実施形態の露光装置は、サイズ(外径、対角線、一辺の少なくとも1つを含む)が500mm以上の基板、例えば液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ(FPD)用の大型基板を露光する露光装置に対して適用することが特に有効である。これは、基板の大型化に対応すべく上記実施形態の露光装置が構成されているからである。
 なお、上記実施形態では、プレートのステップ・アンド・スキャン動作を伴う走査型露光を行う投影露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、上記実施形態の露光装置は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置でも良い。また、上記実施形態の露光装置は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(いわゆるステッパ)あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置などでも良い。
 また、露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば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。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、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として、例えば米国特許出願公開第2005/0259234号明細書などに開示される、投影光学系とウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などに適用しても良い。
 また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも適用することができる。
 なお、本発明は、露光装置に限らず、例えばインクジェット式の機能性液体付与装置を備えた素子製造装置にも適用しても良い。
 なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開公報、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
《デバイス製造方法》
 次に、上記実施形態の露光装置10をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。上記実施形態の露光装置10では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることができる。
〈パターン形成工程〉
 まず、上述した露光装置10を用いて、パターン像を感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。
〈カラーフィルタ形成工程〉
 次に、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列された、又はR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。
〈セル組み立て工程〉
 次に、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
〈モジュール組立工程〉
 その後、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。
 この場合、パターン形成工程において、上記実施形態の露光装置を用いて高スループットかつ高精度でプレートの露光が行われるので、結果的に、液晶表示素子の生産性を向上させることができる。
 以上説明したように、本発明の移動体装置は、所定の二次元平面に平行な平面に沿って移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームの照射により物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

Claims (66)

  1.  互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;
     前記第1移動体の自重を支持し、所定範囲内で前記第1移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;
     少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持するとともに、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に移動する可動支持部材と;を備える移動体装置。
  2.  前記第1移動体を支持し、前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に前記自重支持部材と一体的に移動することにより前記第1移動体を前記第1軸に平行な方向に駆動する第2移動体をさらに備える請求項1に記載の移動体装置。
  3.  前記第2移動体を支持し、前記所定範囲内で前記第2軸に平行な方向に前記可動支持部材と一体で移動することにより前記第1、及び第2移動体、並びに前記自重支持部材を前記第2軸に平行な方向に駆動する第3移動体をさらに備える請求項2に記載の移動体装置。
  4.  前記第2軸に平行な方向が長手方向とされ、前記第1軸に平行な方向に関して所定間隔で配置された複数の固定支持部材をさらに備え、
     前記可動支持部材は、前記第1軸に平行な方向が長手方向とされた部材から成り、その長手方向の互いに異なる部分が前記複数の固定支持部材にそれぞれ支持される請求項3に記載の移動体装置。
  5.  前記第3移動体と前記固定支持部材とが振動的に分離される請求項4に記載の移動体装置。
  6.  前記固定支持部材は、前記二次元平面に平行なガイド面を有し、
     前記可動支持部材は、前記ガイド面上に非接触支持される請求項4又は5に記載の移動体装置。
  7.  前記可動支持部材は、軸受面が前記第1軸に平行な方向に直交し且つ前記軸受面が互いに反対の方向を向いた一対の第1気体静圧軸受を有し、
     前記一対の第1気体静圧軸受は、前記複数の固定支持部材の少なくとも1つに気体を噴出することにより、前記可動支持部材の前記固定支持部材に対する前記第1軸に平行な方向への相対移動を非接触で制限する請求項4~6のいずれか一項に記載の移動体装置。
  8.  前記第3移動体は、前記二次元平面に直交する方向に貫通する開口部を有し、
     前記可動支持部材は、前記開口部内に配置される請求項3~7のいずれか一項に記載の移動体装置。
  9.  前記可動支持部材は、前記第3移動体により前記第2軸に平行な方向に駆動される請求項3~8のいずれか一項に記載の移動体装置。
  10.  前記第3移動体は、前記可動支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記可動支持部材に駆動力を作用させる請求項9に記載の移動体装置。
  11.  前記第3移動体と前記可動支持部材との間に気体を噴出する第2気体静圧軸受をさらに備え、
     前記第3移動体は、前記第2軸に平行な方向に移動する際、前記第2気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記可動支持部材を非接触で押圧する請求項10に記載の移動体装置。
  12.  前記第2気体静圧軸受は、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行であり、前記第3移動体に対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項11に記載の移動体装置。
  13.  前記自重支持部材は、前記第2移動体により前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動される請求項2~12のいずれか一項に記載の移動体装置。
  14.  前記第2移動体は、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に駆動力を作用させる請求項13に記載の移動体装置。
  15.  前記第2移動体と前記自重支持部材との間に気体を噴出する第3気体静圧軸受をさらに備え、
     前記第2移動体は、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記第3気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する請求項13又は14に記載の移動体装置。
  16.  前記第3気体静圧軸受は、その軸受面が前記第1軸に直交する平面に平行な第2軸方向駆動用軸受と、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行な第1軸方向駆動用軸受と、をそれぞれ複数含み、
     前記複数の第2軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第2軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置され、
     前記複数の第1軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項15に記載の移動体装置。
  17.  前記可動支持部材の前記第1軸に平行な方向への移動を制限する制限部材をさらに備える請求項1~16のいずれか一項に記載の移動体装置。
  18.  前記可動支持部材は、前記自重支持部材を支持する前記2次元平面に平行な支持面を有し、
     前記支持面と前記自重支持部材とは、前記第2軸に平行な方向に関する寸法が略同じである請求項1~17のいずれか一項に記載の移動体装置。
  19.  前記自重支持部材は、前記第1移動体を非接触支持する請求項1~18のいずれか一項に記載の移動体装置。
  20.  互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って移動可能な第1移動体と;
     前記第1移動体を支持し、所定範囲内で前記二次元平面に平行な平面に沿って移動することにより前記第1移動体を前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動する第2移動体と;
     前記第1移動体の自重を支持し、前記第2移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;
     前記第2移動体と前記自重支持部材との間に気体を噴出する気体静圧軸受と;を備え、
     前記第2移動体は、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する移動体装置。
  21.  前記第2移動体は、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に押圧力を作用させる請求項20に記載の移動体装置。
  22.  前記気体静圧軸受は、その軸受面が前記第1軸に直交する平面に平行な第2軸方向駆動用軸受と、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行な第1軸方向駆動用軸受と、をそれぞれ複数含み、
     前記複数の第2軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第2軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置され、
     前記複数の第1軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項20又は21に記載の移動体装置。
  23.  前記自重支持部材は、前記第1移動体を非接触支持する請求項20~22のいずれか一項に記載の移動体装置。
  24.  エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、
     前記第1移動体に前記物体が保持される請求項1~23のいずれか一項に記載の移動体装置と;
     前記第1移動体上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備える露光装置。
  25.  前記物体は、ディスプレイ装置の表示パネルに用いられる基板である請求項24に記載の露光装置。
  26.  エネルギビームの照射により物体を露光する露光方法であって、
     互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面内の所定範囲内で、前記物体を保持する第1移動体を前記二次元平面に沿って駆動することと;
     前記第1移動体の自重を支持する自重支持部材を、前記第1移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動させることと;
     少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持する可動支持部材を、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に駆動することと;
     前記物体に前記エネルギビームを照射することと;を含む露光方法。
  27.  前記駆動することでは、
     前記第1移動体を、前記第1軸に平行な方向に移動可能な第2移動体を用いて前記第1軸に平行な方向に駆動する請求項26に記載の露光方法。
  28.  前記所定範囲内で、前記第1及び第2移動体を、前記第2軸に平行な方向に移動可能な第3移動体を用いて前記第2軸に平行な方向に駆動することをさらに含む請求項27に記載の露光方法。
  29.  前記可動支持部材は、前記第1軸に平行な方向が長手方向とされた部材であり、
     前記可動支持部材を駆動することでは、前記第2軸に平行な方向が長手方向とされ、前記第1軸に平行な方向に関して所定間隔で配置された複数の固定支持部材上に、前記可動支持部材の長手方向の互いに異なる部分を支持させた状態で、前記可動支持部材を駆動する請求項26~28のいずれか一項に記載の露光方法。
  30.  前記可動支持部材を駆動することでは、前記可動支持部材に設けられ、軸受面が前記第1軸に平行な方向に直交し且つ前記軸受面が互いに反対の方向を向いた一対の第1気体静圧軸受に、前記複数の固定支持部材の少なくとも1つに対して気体を噴出させることにより、前記可動支持部材の前記固定支持部材に対する前記第1軸に平行な方向への相対移動を非接触で制限する請求項29に記載の露光方法。
  31.  前記可動支持部材を駆動することでは、前記可動支持部材の前記第1軸に平行な方向への移動を制限する請求項26~30のいずれか一項に記載の露光方法。
  32.  前記可動支持部材を駆動することでは、前記可動支持部材を前記第3移動体により前記第2軸に平行な方向に駆動する請求項26~31のいずれか一項に記載の露光方法。
  33.  前記第3移動体は、前記可動支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記可動支持部材に駆動力を作用させる請求項32に記載の露光方法。
  34.  前記第3移動体は、前記第2軸に平行な方向に移動する際、第2気体静圧軸受から前記第3移動体と前記可動支持部材との間に噴出される気体を介して、前記可動支持部材を非接触で押圧する請求項32又は33に記載の露光方法。
  35.  前記自重支持部材を移動させることでは、前記自重支持部材は、前記第2移動体により前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動される請求項26~34のいずれか一項に記載の露光方法。
  36.  前記第2移動体は、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に駆動力を作用させる請求項35に記載の露光方法。
  37.  前記第2移動体は、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、第3気体静圧軸受から前記第2移動体と前記自重支持部材との間に噴出される気体を介して、前記自重支持部材を非接触で押圧する請求項35又は36に記載の露光方法。
  38.  エネルギビームの照射により物体を露光する露光方法であって、
     前記物体を保持する第1移動体を、所定の二次元平面に平行な平面に沿って移動可能な第2移動体を用いて前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動することと;
     前記第1移動体の自重を支持する自重支持部材を、前記第2移動体と一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動させることと;
     前記第2移動体が前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際に、気体静圧軸受から前記第2移動体と前記自重支持部材との間に噴出される気体を介して、前記第2移動体に前記自重支持部材を非接触で押圧させることと;
     前記物体に前記エネルギビームを照射することと;を含む露光方法。
  39.  前記押圧させることでは、前記第2移動体は、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に押圧力を作用させる請求項38に記載の露光方法。
  40.  請求項26~39のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体を露光することと;
     露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法。
  41.  エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、
     互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って物体を保持して移動可能な第1ステージと;
     前記第1ステージの自重を支持し、所定範囲内で前記第1ステージと一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;
     少なくとも前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に延設され、前記自重支持部材を支持するとともに、前記自重支持部材と一体的に前記第2軸に平行な方向に移動する可動支持部材と;
     前記第1ステージに保持された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備える露光装置。
  42.  前記第1ステージを支持し、前記所定範囲内で前記第1軸に平行な方向に前記自重支持部材と一体的に移動することにより前記第1ステージを前記第1軸に平行な方向に駆動する第2ステージをさらに備える請求項41に記載の露光装置。
  43.  前記第2ステージを支持し、前記所定範囲内で前記第2軸に平行な方向に前記可動支持部材と一体で移動することにより前記第1、及び第2ステージ、並びに前記自重支持部材を前記第2軸に平行な方向に駆動する第3ステージをさらに備える請求項42に記載の露光装置。
  44.  前記第2軸に平行な方向が長手方向とされ、前記第1軸に平行な方向に関して所定間隔で配置された複数のガイド部材をさらに備え、
     前記可動支持部材は、前記第1軸に平行な方向が長手方向とされた部材から成り、その長手方向の互いに異なる部分が前記複数のガイド部材にそれぞれ支持される請求項43に記載の露光装置。
  45.  前記第3ステージと前記ガイド部材とが振動的に分離される請求項44に記載の露光装置。
  46.  前記ガイド部材は、前記二次元平面に平行なガイド面を有し、
     前記可動支持部材は、前記ガイド面上に非接触支持される請求項44又は45に記載の露光装置。
  47.  前記可動支持部材は、軸受面が前記第1軸に平行な方向に直交し且つ前記軸受面が互いに反対の方向を向いた一対の第1気体静圧軸受を有し、
     前記一対の第1気体静圧軸受は、前記複数のガイド部材の少なくとも1つに気体を噴出することにより、前記可動支持部材の前記ガイド部材に対する前記第1軸に平行な方向への相対移動を非接触で制限する請求項44~46のいずれか一項に記載の露光装置。
  48.  前記第3ステージは、前記二次元平面に直交する方向に貫通する開口部を有し、
     前記可動支持部材は、前記開口部内に配置される請求項43~47のいずれか一項に記載の露光装置。
  49.  前記可動支持部材は、前記第3ステージにより前記第2軸に平行な方向に駆動される請求項43~48のいずれか一項に記載の露光装置。
  50.  前記第3ステージは、前記可動支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記可動支持部材に駆動力を作用させる請求項49に記載の露光装置。
  51.  前記第3ステージと前記可動支持部材との間に気体を噴出する第2気体静圧軸受をさらに備え、
     前記第3ステージは、前記第2軸に平行な方向に移動する際、前記第2気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記可動支持部材を非接触で押圧する請求項50に記載の露光装置。
  52.  前記第2気体静圧軸受は、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行であり、前記第3ステージに対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項51に記載の露光装置。
  53.  前記自重支持部材は、前記第2ステージにより前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動される請求項42~52のいずれか一項に記載の露光装置。
  54.  前記第2ステージは、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に駆動力を作用させる請求項53に記載の露光装置。
  55.  前記第2ステージと前記自重支持部材との間に気体を噴出する第3気体静圧軸受をさらに備え、
     前記第2ステージは、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記第3気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する請求項53又は54に記載の露光装置。
  56.  前記第3気体静圧軸受は、その軸受面が前記第1軸に直交する平面に平行な第2軸方向駆動用軸受と、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行な第1軸方向駆動用軸受と、をそれぞれ複数含み、
     前記複数の第2軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第2軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置され、
     前記複数の第1軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項55に記載の露光装置。
  57.  前記可動支持部材の前記第1軸に平行な方向への移動を制限する制限部材をさらに備える請求項41~56のいずれか一項に記載の露光装置。
  58.  前記可動支持部材は、前記自重支持部材を支持する前記2次元平面に平行な支持面を有し、
     前記支持面と前記自重支持部材とは、前記第2軸に平行な方向に関する寸法が略同じである請求項41~57のいずれか一項に記載の露光装置。
  59.  前記自重支持部材は、前記第1ステージを非接触支持する請求項41~58のいずれか一項に記載の露光装置。
  60.  エネルギビームの照射により物体を露光する露光装置であって、
     互いに直交する第1軸及び第2軸を含む二次元平面に沿って物体を保持して移動可能な第1ステージと;
     前記第1ステージを支持し、所定範囲内で前記二次元平面に平行な平面に沿って移動することにより前記第1ステージを前記二次元平面に平行な平面に沿って駆動する第2ステージと;
     前記第1ステージの自重を支持し、前記第2ステージと一体的に前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する自重支持部材と;
     前記第2ステージと前記自重支持部材との間に気体を噴出する気体静圧軸受と;
     前記第1ステージに保持された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;を備え、
     前記第2ステージは、前記二次元平面に平行な平面に沿って移動する際、前記気体静圧軸受から噴出される気体を介して前記自重支持部材を非接触で押圧する露光装置。
  61.  前記第2ステージは、前記自重支持部材の重心位置を含む前記二次元平面に平行な平面内で、前記自重支持部材に押圧力を作用させる請求項60に記載の露光装置。
  62.  前記気体静圧軸受は、その軸受面が前記第1軸に直交する平面に平行な第2軸方向駆動用軸受と、その軸受面が前記第2軸に直交する平面に平行な第1軸方向駆動用軸受と、をそれぞれ複数含み、
     前記複数の第2軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第2軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置され、
     前記複数の第1軸方向駆動用軸受は、前記自重支持部材に対して前記第1軸に平行な方向の一側及び他側にそれぞれ少なくとも一つ配置される請求項60又は61に記載の露光装置。
  63.  前記自重支持部材は、前記第1ステージを非接触支持する請求項60~62のいずれか一項に記載の露光装置。
  64.  前記物体は、サイズが500mm以上の基板である請求項24、25、41~63のいずれか一項に記載の露光装置。
  65.  請求項24、25、41~64のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと;
     露光された前記物体を現像することと;を含むデバイス製造方法。
  66.  請求項24、25、41~64のいずれか一項に記載の露光装置を用いてフラットパネルディスプレイ用の基板を露光することと;
     露光された前記基板を現像することと;を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
     
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