移動体装置、露光装置、デバイス製造方法、及びフラットパネルディスプレイの製造方法
【課題】重量キャンセル装置の姿勢の安定化を図りつつ移動体の水平面に交差する方向に位置情報を求める。
【解決手段】 複数のレベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０に固定され、ターゲット用ステージ装置７５に取り付けられたターゲット７２，７４を用いて、微動ステージ５０の鉛直方向（Ｚ軸方向）、及び水平面（ＸＹ平面）に平行な軸線周りの回転量情報を求める。従って、ターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合に比べ、重量キャンセル装置４０を軽量化できる。従って、重量キャンセル装置４０が定盤１２上を移動する際の動作が安定する。
【解決手段】 複数のレベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０に固定され、ターゲット用ステージ装置７５に取り付けられたターゲット７２，７４を用いて、微動ステージ５０の鉛直方向（Ｚ軸方向）、及び水平面（ＸＹ平面）に平行な軸線周りの回転量情報を求める。従って、ターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合に比べ、重量キャンセル装置４０を軽量化できる。従って、重量キャンセル装置４０が定盤１２上を移動する際の動作が安定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置、露光装置、デバイス製造方法、及びフラットパネルディスプレイの製造方法に係り、更に詳しくは、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体を含む移動体装置、並びに該移動体装置を含む露光装置、該露光装置を用いるデバイス製造方法、該露光装置を用いるフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラス基板又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
この種の露光装置は、露光対象物である基板を保持する基板ステージ装置を備えている。また、基板ステージ装置としては、一本の柱状の部材から成り、基板が載置される基板支持部材を下方から支持した状態で基板支持部材と共に水平面に沿って移動しつつ、重力方向上向きの力を上記基板支持部材に作用させて基板支持部材の重量をキャンセルする重量キャンセル装置を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記特許文献１に記載の従来の基板ステージ装置では、基板支持部材の下面に複数のセンサが取り付けられ、その複数のセンサは、重量キャンセル装置に複数のアーム部材を介して取り付けられた複数のターゲットを用いて基板支持部材（すなわち基板）の鉛直方向の位置情報、及び水平面に対する傾斜量情報を計測する。
【０００５】
しかし、上記従来の基板ステージ装置では、基板支持部材の位置情報を高精度で計測するために重量キャンセル装置に取り付けられたアーム部材の剛性を高める必要があり、アーム部材の重量が大きくなり、重量キャンセル装置が水平面に沿って移動する際の動作が不安定になる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；前記重量キャンセル装置とは別部材であって、前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能な移動部材と；前記移動体と前記移動部材との一方に設けられた計測部材を含み、前記計測部材により前記移動体と前記移動部材との他方の部材に設けられた被計測部との位置関係を計測することで前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える第１の移動体装置である。
【０００８】
これによれば、移動体と移動部材との一方に設けられた計測部材が、移動体と移動部材との他方の部材に設けられた被計測部を用いて、移動体の水平面に交差する方向の位置情報を求める。従って、重量キャンセル装置に移動体の水平面に交差する方向の位置情報を計測するための部材が設けられておらず、重量キャンセル装置を軽量化することができ、重量キャンセル装置が水平面に平行に移動する際の動作が安定する。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材と；前記移動体に設けられた計測部材を含み、該計測部材により前記ガイド面を用いて前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える第２の移動体装置である。
【００１０】
これによれば、移動体に設けられた計測部材が、ガイド部材のガイド面を用いて移動体の水平面に交差する方向の位置情報を求める。従って、重量キャンセル装置に移動体の水平面に交差する方向の位置情報を計測するための部材が設けられておらず、重量キャンセル装置を軽量化することができ、重量キャンセル装置が水平面に平行に移動する際の動作が安定する。
【００１１】
ここで、上記第１及び第２の移動体装置において、水平面に交差する方向には、水平面に直交する方向（鉛直方向）、及び水平面に平行な軸線周り方向の少なくとも一方が含まれるものとする。
【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体が前記移動体に保持される本発明の第１又は第２の移動体装置と；前記物体にエネルギビームを照射して前記物体上にパターンを形成するパターン形成装置と；を備える露光装置である。
【００１３】
本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光装置を用いて前記物体を露光することと；前記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である。
【００１４】
本発明は、第５の観点からすると、本発明の露光装置を用いて前記物体を露光することと；前記露光された前記物体を現像することと；を含むフラットパネルディスプレイの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る液晶露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の液晶露光装置が有する基板ステージの断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る基板ステージ装置の断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る基板ステージ装置の断面図である。
【図５】図４の基板ステージ装置が有する基板ステージを下方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、第１の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。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
【００１８】
液晶露光装置１０は、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、上記マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬなどが搭載されたボディ３０、基板Ｐを保持する基板ステージ装置ＰＳＴ、及びこれらの制御系等を含んでいる。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、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１９】
照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、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、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることが可能になっている。
【００２０】
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（あるいは静電吸着）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３０の一部である鏡筒定盤３３の上面に固定されたマスクステージガイド３５上に不図示のエアベアリングを介して非接触状態（浮上した状態）で搭載されている。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（図示省略）により、マスクステージガイド３５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方向にそれぞれ適宜微少駆動される。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、マスクステージＭＳＴが有する不図示の反射面に測長ビームを照射するレーザ干渉計を含むマスク干渉計システム３８により計測される。
【００２１】
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、ボディ３０の一部である鏡筒定盤３３に支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系ＰＬは、レンズモジュールなどを含む光学系（鏡筒）を複数有し、その複数の光学系は、Ｙ軸方向に沿って、いわゆる千鳥状に配列されている（マルチレンズ投影光学系とも称される）。複数の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。前述の照明系ＩＯＰは、複数の光学系に対応した複数の照明光ＩＬをそれぞれマスクＭに照射するように構成されている。このため、マスクＭ上には、千鳥状に配置された複数の照明光ＩＬの照明領域が形成されるとともに、投影光学系ＰＬの下方に配置された基板Ｐ上には、複数の光学系それぞれに対応して、千鳥状に配置された複数の照明光ＩＬの照射領域が形成される。液晶露光装置１０では、基板Ｐ上に形成される複数の照射領域が合成されることにより、千鳥状に配置された複数の光学系から成る投影光学系ＰＬが、Ｙ軸方向を長手方向とする単一の長方形状（帯状）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。
【００２２】
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、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の像面側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）に形成される。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージ装置ＰＳＴ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、液晶露光装置１０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。
【００２３】
ボディ３０は、基板ステージ架台３１、一対のサイドコラム３２、及び鏡筒定盤３３を有している。基板ステージ架台３１は、Ｙ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で、例えば２つ設けられている（ただし、図１では２つの基板ステージ架台３１は、紙面奥行き方向に重なっている）。２つの基板ステージ架台３１それぞれは、Ｙ軸方向の両端部が床面１１上に設置された防振装置３４に下方から支持されており、床面１１に対して振動的に分離されている。一対のサイドコラム３２は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、２つの基板ステージ架台３１の＋Ｙ側の端部上、及び−Ｙ側の端部上にそれぞれ架け渡された状態で搭載されている。鏡筒定盤３３は、ＸＹ平面に平行な平板状の部材から成り、前述したように投影光学系ＰＬを支持している。鏡筒定盤３３は、一対のサイドコラム３２によりＹ軸方向の両端部が下方から支持されている。これにより、ボディ３０、及びボディ３０に支持された投影光学系ＰＬなどが、床面１１に対して振動的に分離される。
【００２４】
基板ステージ装置ＰＳＴは、定盤１２、一対のベースフレーム１４、基板ステージ２０などを備えている。
【００２５】
定盤１２は、例えば石材により形成された平面視で（＋Ｚ側から見て）矩形の板状部材から成り、その上面は、ＸＹ平面（水平面）に平行とされ、かつ平面度が非常に高く仕上げられている。定盤１２は、２つの基板ステージ架台３１上に架け渡された状態で搭載されている。
【００２６】
一対のベースフレーム１４は、一方が定盤１２の＋Ｙ側に、他方が定盤１２の−Ｙ側に配置されている。ベースフレーム１４は、Ｘ軸方向に延びるＸＺ平面に平行な板状部材から成る本体部１４ａと、本体部１４ａを床面１１上で下方から支持する複数の脚部１４ｂ（ただし、図１では複数の脚部１４ｂは、紙面奥行き方向に重なっている）とを含み、基板ステージ架台３１に非接触状態（基板ステージ架台３１を跨いだ状態）で床面１１に固定されている。本体部１４ａには、Ｘ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に所定のストロークで駆動するためのＸリニアモータを構成するＸ固定子（図示省略）、及びＸ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に直進案内するためのＸリニアガイド部材（図示省略）がそれぞれ固定されている。
【００２７】
基板ステージ２０は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ上に搭載され、Ｘ粗動ステージ２３Ｘと共に、いわゆるガントリー式のＸＹ二軸ステージ装置を構成するＹ粗動ステージ２３Ｙ、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５０、定盤１２上で微動ステージ５０を下方から支持する重量キャンセル装置４０、微動ステージ５０を水平面に平行な軸線周りに揺動可能に支持するレベリング装置５２などを備えている。
【００２８】
Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、Ｙ軸方向を長手方向とする平面視矩形の枠状部材から成り、その中央部に開口部２３Ｘａが形成されている。Ｘ粗動ステージ２３Ｘの下面には、一対のＸスライダ２１が一対のベースフレーム１４に対応する間隔で固定されている。Ｘスライダ２１は、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面間にベースフレーム１４の本体部１４ａが挿入されている。Ｘスライダ２１の一対の対向面には、固定子（図示省略）に対向する位置にＸ可動子（図示省略）が固定されている。Ｘ固定子とＸ可動子とは、Ｘ粗動ステージ２３Ｘを一対のベースフレーム１４上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＸリニアモータを構成している。また、Ｘスライダ２１は、上述したベースフレーム１４が有するＸリニアガイド部材（図示省略）にスライド可能に係合するスライダを有している。また、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの上面には、Ｙ軸方向に延びる複数のＹリニアガイド部材２８（ただし、図１では複数のＹリニアガイド部材２８は、紙面奥行き方向に重なっている）がＸ軸方向に所定間隔で固定されている。また、図２に示されるように、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの上面には、Ｙ粗動ステージ２３ＹをＹ軸方向に所定のストロークで駆動するためのＹリニアモータを構成するＹ固定子１６０ａが固定されている。
【００２９】
図１に戻り、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、平面視ほぼ正方形の枠状部材から成り、その中央部に開口部２３Ｙａが形成されている。Ｙ粗動ステージ２３Ｙの下面の、例えば四隅近傍には、Ｙリニアガイド部材２８にスライド可能に係合するスライダ２９が固定されている。また、図２に示されるように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙの下面には、Ｘ粗動ステージ２３Ｘが有するＹ固定子１６０ａに対向する位置にＹ可動子１６０ｂが固定されている。Ｙ固定子１６０ａとＹ可動子１６０ｂとは、Ｙ粗動ステージ２３ＹをＸ粗動ステージ２３Ｘ上でＹ軸方向に所定のストロークで駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＹリニアモータを構成している。Ｘ粗動ステージ２３ＸのＸ軸方向に関する位置情報、及びＹ粗動ステージ２３ＹのＹ軸方向に関する位置情報は、それぞれ不図示のリニアエンコーダシステム（あるいは光干渉計システム）により求められる。なお、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ，Ｙ粗動ステージ２３ＹをそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動する駆動方式は、例えば送りねじによる駆動方式、あるいはベルト駆動方式などの他の方式であっても良い。
【００３０】
図１に戻り、微動ステージ５０は、本体部５１、及び本体部５１の上面に固定された基板ホルダ５３を有している。
【００３１】
本体部５１は、平面視ほぼ正方形の高さの低い直方体状の部材から成る。本体部５１の−Ｙ側の側面には、ミラーベース２４Ｙを介してＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡（バーミラー）２２Ｙが固定されている。また、図１では不図示ではあるが、本体部５１の−Ｘ側の側面には、ミラーベース２４Ｘを介してＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡２２Ｘ（バーミラー）が固定されている（Ｘ移動鏡２２Ｘ及びミラーベース２４Ｘに関しては図５参照）。本体部５１のＸＹ平面内の位置情報は、Ｙ移動鏡２２Ｙ及びＸ移動鏡２２Ｘそれぞれに測長ビームを照射し、その反射光を受光するレーザ干渉計を含む基板干渉計システム３９によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、基板干渉計システム３９は、Ｙ移動鏡２２Ｙ、Ｘ移動鏡２２Ｘそれぞれに対応したＸレーザ干渉計、Ｙレーザ干渉計を有しているが、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。
【００３２】
本体部５１は、図２に示されるように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＺ固定子１８０ａと、本体部５１に固定されたＺ可動子１８０ｂと、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＺボイスコイルモータ１８ｚにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＺ軸方向に微少ストロークで駆動される。また、Ｚボイスコイルモータ１８ｚは、例えば本体部５１の四隅部に対応する位置に配置されており、本体部５１は、４つのＺボイスコイルモータ１８ｚによりθｘ方向、及びθｙ方向を含むＸＹ平面に平行な軸線周り方向にも微少駆動される。なお、図１では、４つのＺボイスコイルモータ１８ｚのうち、２つは他の２つの紙面奥側に隠れている。
【００３３】
また、図１では簡略化して示されているが、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＹ固定子と、本体部５１に固定されたＹ可動子と、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＹボイスコイルモータ１８ｙにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＹ軸方向に微少ストロークで駆動される。Ｙボイスコイルモータ１８ｙは、Ｘ軸方向に所定間隔で複数（例えば３つ）設けられており、本体部５１をθｚ方向にも駆動できる。また、図面の錯綜を避ける観点から、不図示となっているが、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＸ固定子と、本体部５１に固定されたＸ可動子と、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＸボイスコイルモータにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＸ軸方向に微少ストロークで駆動される。Ｘボイスコイルモータは、Ｙ軸方向に所定間隔で複数（例えば３つ）設けられており、本体部５１をθｚ方向にも駆動できる。上記複数のＺボイスコイルモータ１８ｚ、複数のＹボイスコイルモータ１８ｙ、及び複数のＸボイスコイルモータ（図示省略）を含む微動ステージ駆動系により、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ、θｚの各方向）に微少ストロークで駆動される。また、本体部５１は、微動ステージ駆動系を用いてＹ粗動ステージ２３Ｙ上でＹ粗動ステージ２３Ｙと同期駆動（Ｙ粗動ステージ２３Ｙと同方向に同速度で駆動）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／又はＹ軸方向に所定のストロークで移動する。すなわち、本体部５１は、複数のボイスコイルモータを介してＸ粗動ステージ２３Ｘ、及びＹ粗動ステージ２３Ｙに誘導されることにより、水平面に沿って所定ストロークで移動する。なお、上記４つのＺボイスコイルモータ１８ｚを含む微動ステージ駆動系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に記載されている。
【００３４】
基板ホルダ５３は、Ｘ軸方向を長手方向とする板状の部材から成る。基板ホルダ５３は、例えば図示しない真空吸着装置（又は静電吸着装置）を有しており、その上面に基板Ｐを吸着保持する。
【００３５】
次に、重量キャンセル装置４０の構成について説明する。図１及び図２から分かるように、重量キャンセル装置４０は、Ｚ軸方向に延びる一本の柱状の部材から成り（心柱とも称される）、レベリング装置５２を介して本体部５１の中央部を下方から支持している。重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの開口部２３Ｘａ内、及びＹ粗動ステージ２３Ｙの開口部２３Ｙａ内に挿入されている。重量キャンセル装置４０は、図２に示されるように、筐体４１、空気ばね４２、及びＺスライダ４３を有している。
【００３６】
筐体４１は、ＸＹ平面に平行な板状部材から成るベース板４１ａと、ベース板４１ａ上に載置された筒状部材から成るハウジング４１ｂとを含む。筐体４１は、ベース板４１ａの下面に取り付けられた複数の気体静圧軸受、例えば３つのエアベアリング４４により、定盤１２上に所定のクリアランスを介して浮上している。以下、エアベアリング４４を、特にベースパッド４４と称して説明する。
【００３７】
また、筐体４１は、複数の連結装置４５（フレクシャ装置とも称される）によりＹ粗動ステージ２３Ｙに機械的に接続されている。連結装置４５は、筐体４１の＋Ｘ側、−Ｘ側，＋Ｙ側，及び−Ｙ側それぞれに設けられ（図２では、＋Ｙ側、−Ｙ側の連結装置４５の図示は省略）、筐体４１とＹ粗動ステージ２３Ｙとを、重量キャンセル装置４０のＺ軸方向に関する重心付近の高さの位置（重心高さ）で接続している。筐体４１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに連結装置４５を介して牽引されることにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に定盤１２上を水平面に平行に移動する。
【００３８】
連結装置４５は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに吊り下げ固定されたブラケット４５ａと、ブラケット４５ａと筐体４１とを接続する接続部材４５ｂとを含む。接続部材４５ｂは、その中間部に板ばね（あるいは、ばね性を有しない薄い鋼板）を有している。接続部材４５ｂは、その一端部がθｙ（又はθｘ方向）に回動自在にブラケット４５ａに接続され、その他端部がθｚ方向に回動自在に筐体４１に接続され、上記板ばねが水平面に平行に保たれている。従って、筐体４１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに対し水平方向にのみ拘束され、鉛直方向には拘束されない。また、接続部材４５ｂと筐体４１とはθｚ方向に回動自在に接続されているので、例えばＹ粗動ステージ２３Ｙの移動に伴い重量キャンセル装置４０にθｚ方向のモーメントが作用しても、連結装置４５に掛かるθｚ方向の負荷が軽減される。
【００３９】
空気ばね４２は、筐体４１内の最下部に収容されており、空気ばね４２ａと、空気ばね４２ａの上側及び下側それぞれに取り付けられたプレート４２ｂ、４２ｃとを含む。下側（−Ｚ側）のプレート４２ｃは、筐体４１の底壁に固定されている。上側（＋Ｚ側）のプレート４２ｂには、筐体４１の周壁面部に形成された開口部４１ｃから筐体４１の外側に突き出した複数の突出部材４７が固定されている。筐体４１の外周面には、複数の突出部材４７に対応して、開口部４１ｃの＋Ｚ側、及び−Ｚ側にそれぞれストッパ４８が固定されており、そのストッパ４８により上側のプレート４２ｂのＺ軸方向に関する移動範囲が規定されている。空気ばね４２ａの内部は、図示しない気体供給装置（例えば、コンプレッサ）から圧縮気体（例えば、空気）が供給されることにより、外部に比べて圧力の高い陽圧空間となっている。重量キャンセル装置４０は、空気ばね４２が発生する上向き（＋Ｚ方向）の力で、その支持対象物、具体的には、Ｚスライダ４３、微動ステージ５０、及びレベリング装置５２の重量（重力加速度による下向き（−Ｚ方向）の力）を打ち消すことにより、上述した複数のＺボイスコイルモータ１８ｚの負荷を低減する。
【００４０】
Ｚスライダ４３は、筐体４１の内部に収容された筒状の部材から成る。Ｚスライダ４３は、上側のプレート４２ｂ上に載置されており、空気ばね４２ａ内の内圧変化に伴い、Ｚ軸方向に微少ストロークで上側のプレート４２ｂと共に移動（上下動）する。筐体４１の内壁面には、Ｚスライダ４３の外側面に軸受面が対向して配置された複数の気体静圧軸受け、例えばエアベアリング９０が取り付けられている。複数のエアベアリング９０は、Ｚスライダ４３が上下動する際、そのＺスライダ４３がＺ軸に対して傾かないようにＺスライダ４３の側面を支持する。重量キャンセル装置４０は、Ｚボイスコイルモータ１８ｚにより駆動される微動ステージ５０のＺ軸方向に関する位置（Ｚ位置）に応じて、適宜空気ばね４２ａの内圧を変化させることにより、Ｚスライダ４３を上下動させる。なお、空気ばね４２ａのばね定数が小さい場合には、Ｚスライダ４３の位置変化による発生力の変化も小さいので、空気ばね４２ａの内圧を変化させなくても良い。なお、上述の如く、上側のプレート４２ｂのＺ軸方向に関する移動範囲がストッパ４８により制限されているため、Ｚスライダ４３も同様にそのＺ軸方向に関する移動範囲が制限される。
【００４１】
Ｚスライダ４３の上端面には、複数（例えば、３つ）のエアベアリング６０が取り付けられている。重量キャンセル装置４０は、エアベアリング６０から噴出される気体の静圧により、レベリング装置５２を下方から所定のクリアランスを介して非接触支持している。なお、エアベアリング６０は、その軸受面が鉛直方向上方を向くように配置されているので、以下の説明では、これをシーリングパッド６０と称する。
【００４２】
レベリング装置５２は、本体部５１と重量キャンセル装置４０との間に配置されている。レベリング装置５２は、３つのシーリングパッド６０により下方から支持されるベース５４と、本体部５１の下面中央にスペーサ５５を介して固定された多面体部材５６とを含む。ベース５４は、上側に開口したカップ状の部材から成り、その内壁面には、複数の気体静圧軸受、例えば３つのエアベアリング５７（３つのエアベアリング５７のうち、ひとつは図示省略）がそれぞれボールジョイント（又はヒンジジョイント）を介して揺動自在に取り付けられている。多面体部材５６は、三角錐状部材の各先端部を平坦にしたような外形形状を有し、その底面がスペーサ５５を介して本体部５１の下面に固定されている。ベース５４に取り付けられた、例えば３つのエアベアリング５７の軸受面は、多面体部材５６の３つの側面（傾斜面）に対向して配置されている。エアベアリング５７は、外部から供給される加圧気体を多面体部材５６の側面に対して噴出し、その加圧気体の静圧により微動ステージ５０、スペーサ５５，及び多面体部材５６を含む系の重心位置ＣＧをその回転中心として多面体部材５６を非接触状態で揺動自在に（水平面に平行な軸線周りにチルト動作可能）に支持する。これにより、微動ステージ５０は、重量キャンセル装置４０に対してθｘ、及びθｙ方向を含む水平面に平行な軸線周りにチルト動作が可能となる。
【００４３】
レベリング装置５２は、微動ステージ５０が水平面に沿って移動すると、多面体部材５６の側面（傾斜面）によりエアベアリング５７の軸受面が押圧されることにより、微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動する。このとき、重量キャンセル装置４０も微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動するので、レベリング装置５２は、常に重量キャンセル装置４０により下方から支持される。なお、重量キャンセル装置４０、連結装置４５、レベリング装置５２などの構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に記載されている。
【００４４】
ここで、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、露光時（あるいはアライメント計測時）に基板Ｐの表面を投影光学系（あるいはアライメント系）の焦点深度内に位置させるために、不図示のフォーカス検出系の出力に基づき複数のＺボイスコイルモータ１８ｚを用いて微動ステージ５０を駆動することにより、基板ＰのＺ軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御する。この際、微動ステージ５０のＺ位置情報（水平面に平行な軸線周り方向の回転量情報（以下、チルト量情報と称する）を含む。以下同じ）が、複数のレベリングセンサユニット７０を含むＺ位置計測系により求められる。以下、Ｚ位置計測系の構成について説明する。
【００４５】
レベリングセンサユニット７０は、本体部５１の下面に複数、例えば４つ設けられている（ただし、４つのレベリングセンサユニット７０のうち、２つは図示省略）。例えば、４つのレベリングセンサユニット７０は、前述した本体部５１を含む系の重心位置ＣＧを通るＺ軸に平行な軸線周りにほぼ均等な間隔で配置されている。
【００４６】
レベリングセンサユニット７０は、反射型の非接触レーザ変位計６１と、レーザ干渉計６３とを含む。非接触レーザ変位計６１は、反射面にセラミック板を含むターゲット７２を用いて、そのターゲット７２のＺ位置を基準とする微動ステージ５０のＺ位置を計測する。また、レーザ干渉計６３は、反射面にミラー板を含むターゲット７４を用いて、そのターゲット７４のＺ位置を基準とする微動ステージ５０のＺ位置を計測する。非接触レーザ変位計６１は、微動ステージ５０のＺ軸方向に関する絶対位置（計測原点）計測用に用いられ、レーザ干渉計６３は、微動ステージ５０の絶対位置に対する相対位置計測用に用いられる。なお、微動ステージ５０のＺ位置情報を計測でき、かつ非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３から照射される計測光の光路上に連結装置４５が位置しなければ、複数のレベリングセンサユニット７０の配置は、特に限定されず、例えばＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。
【００４７】
複数のレベリングセンサユニット７０それぞれが有する非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３に対応する複数のターゲット７２、７４は、それぞれターゲット用ステージ装置７５に取り付けられている。ターゲット用ステージ装置７５は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの開口部２３Ｘａ内に配置されている。ターゲット用ステージ装置７５は、本体部７６，本体部７６を下方から支持する複数の脚部７８、複数の脚部７８それぞれの下端に取り付けられた気体静圧軸受、例えばエアベアリング８０、及び本体部７６とＹ粗動ステージ２３Ｙとを機械的に連結する複数の連結部材８２などを有している。
【００４８】
本体部７６は、定盤１２の上面（ＸＹ平面）に対して平行に配置された板状の部材から成り、中央部に開口部７６ａが形成されている。重量キャンセル装置４０は、開口部７６ａに挿通されている。ターゲット７２、７４は、それぞれ本体部７６の上面であって、非接触レーザ変位計６１、レーザ干渉計６３の直下に取り付けられている。なお、本実施形態では、４つのレベリングセンサユニット７０に対応して、ターゲット７２、７４は、それぞれ４つ設けられているが、図２では、４つのターゲット７２、７４のうちの２つのみが図示され、他の２つは図示が省略されている。
【００４９】
複数の脚部７８は、Ｚ軸に平行に延びる棒状の部材から成り、＋Ｚ側の端部が本体部７６の下面に接続されている。エアベアリング８０は、脚部７８の−Ｚ側の端部に接続され、その軸受面は、定盤１２の上面に対向している。エアベアリング８０は、図示しない気体供給装置から供給される加圧気体（例えば、空気）を定盤１２の上面に対して噴出することにより、ターゲット用ステージ装置７５を所定のクリアランスを介して定盤１２上に浮上させる。ターゲット用ステージ装置７５は、複数のターゲット７２，７４を支持する簡単な構造の装置であり、重量キャンセル装置４０のように重量物を支持する装置ではないので、エアベアリング８０には、ベースパッド４４に比べて小型なものが用いられている。なお、複数の脚部７８の本数は、少なくともＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所で本体部７６をＸＹ平面に平行に支持できれば、特に限定されない。
【００５０】
複数の連結部材８２は、それぞれＺ軸に平行に延びる棒状の部材から成り、＋Ｚ側の端部がＹ粗動ステージ２３Ｙの下面に接続されている。連結部材８２の−Ｚ側の端部には、ボール８４が接続されている。ボール８４は、本体部７６の上面に形成された凹部８６内に挿入されている。ボール８４の外周面と凹部８６を規定する内壁面とは、複数のターゲット７２，７４、本体部７６、複数の脚部７８，複数のエアベアリング８０を含む系のＺ軸方向に関する重心位置とほぼ同じ高さの位置（Ｚ位置）で接触している。本体部７６は、Ｙ粗動ステージ２３ＹがＸ軸、及び／Ｙ軸方向に移動すると、ボール８４に押圧されることにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的に（すなわち、微動ステージ５０と一体的に）定盤１２上を非接触状態で水平面に平行に移動する。このとき、本体部７６を含む系には、そのＺ軸方向に関する重心位置に押圧力が作用するので、水平面に平行な軸周りのモーメントが作用しない。従って、本体部７６は、確実に定盤１２の上面と平行な状態が維持され、非接触レーザ変位計６１、レーザ干渉計６３は、それぞれ微動ステージ５０のＺ位置情報を、実質的に定盤１２の上面（水平面）を基準として求めることができる。なお、複数の連結部材８２（及び連結部材８２に対応する凹部８６）の数、及び配置については、本体部７６を確実に水平面に沿って駆動できれば特に限定されず、少なくともＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。なお、本体部７６とＹ粗動ステージ２３Ｙとを接続する装置の構成は、本体部７６を含む系の重心位置にＸＹ平面に平行な駆動力を作用させることができれば特に限定されず、例えば連結装置４５と同様な構成であっても良い。ただし、ターゲット用ステージ装置７５は、ＸＹ平面内の位置について高い位置決め精度が要求されないので、ターゲット用ステージ装置７５とＹ粗動ステージ２３Ｙとの接続は、例えばロープなどを用いても良い。
【００５１】
上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、不図示の主制御装置の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ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、基板ステージ２０上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、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。なお、この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその詳細な説明は省略するものとする。
【００５２】
上記露光動作時、アライメント動作時、基板交換動作時などにおいて、微動ステージ５０は、ＸＹ平面に沿って所定ストロークで移動し、重量キャンセル装置４０、及びターゲット用ステージ装置７５は、それぞれ微動ステージ５０に同期して定盤１２の上面に沿って所定ストロークで移動する（定盤１２上面のＺ位置がターゲット７２，７４のＺ位置として反映される）。この際、複数の非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３は、それぞれ対応するターゲット７２、７４を用いて常時微動ステージ５０の下面とターゲット７２、７４とのＺ軸方向に関する距離を計測する。主制御装置は、非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３の出力に基づいて、微動ステージ５０のＺ位置情報を求め、複数のＺボイスコイルモータ１８ｚを用いて、微動ステージ５０のＺ位置を調整する。
【００５３】
以上説明した本実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴによれば、微動ステージ５０のＺ位置情報を求める際に使用されるターゲット７２，７４が、重量キャンセル装置４０とは別部材であるターゲット用ステージ装置７５に取り付けられている。従って、仮にターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合に比べて、重量キャンセル装置４０を軽量化できる。特にターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合、例えば重量キャンセル装置４０の筐体４１から外側に放射状に張り出したアーム状の部材を設ける必要があり、そのアーム状部材のために重量キャンセル装置４０の重量が重くなる可能性がある。この場合、重量キャンセル装置４０自体は、フットプリントが小さいので、ＸＹ平面に沿って移動する際、その姿勢が不安定になる可能性がある。これに対し、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、ターゲット７２，７４がターゲット用ステージ装置７５に取り付けられ、重量キャンセル装置４０を軽量化できるため、重量キャンセル装置４０の姿勢が安定する。また、重量キャンセル装置４０を軽量化できるので、ベースパッド４４を小型化できる。また、重量キャンセル装置４０を軽量化できるので、重量キャンセル装置４０がＸＹ平面に沿って移動する際の慣性質量を小さくでき、連結装置４５に作用する負荷を軽減できる。
【００５４】
また、上述のように、例えばターゲット７２，７４が重量キャンセル装置４０に取り付けられる場合、重量キャンセル装置４０は、フットプリントが小さいため、仮に定盤１２の上面の平面度が局所的に低くなっていると、その影響を受け易く、微動ステージ５０のＺ位置情報の計測精度が低下する。これに対し、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、重量キャンセル装置４０に比べてフットプリントの大きいターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられているので、仮に定盤１２の上面の平面度が局所的に低くなっていてもその影響を受け難い。従って、微動ステージ５０のＺ位置情報を高精度で計測できる。また、ターゲット用ステージ装置７５は、平板状の部材から成る本体部７６を下方から複数箇所で支持する簡単な構成であるため、振動などの影響を受け難くするための剛性の確保が容易であり、かつ剛性確保のためのコストも低コストで済む。
【００５５】
また、重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を支持する部材（例えばアーム状の部材）が取り付けられていないので、例えば重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。
【００５６】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る液晶露光装置について図３を用いて説明する。第２の実施形態の液晶露光装置は、上記第１の実施形態と比べ、基板ステージ装置ＰＳＴａが有する基板ステージ２０ａの構成が異なるのみなので、以下、基板ステージ２０ａの構成について説明する。第２の実施形態に係る基板ステージ２０ａは、上記第１の実施形態と比べ、ターゲット用ステージ装置７５（図２参照）を備えておらず、複数のターゲット７２，７４それぞれがレベリング装置５２のベース５４に複数のアーム部材１２０を介して取り付けられている点が異なる。なお、説明の簡略化及び図示の便宜上から、上記第１の実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第１の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、図３に示される基板ステージ装置ＰＳＴａでは、ベースフレーム１４、基板ホルダ５３（それぞれ図１参照）などの図示が省略されている。
【００５７】
複数、（例えば、４本）のアーム部材１２０は、レベリング装置５２のベース５４に一端が片持ち支持状態で固定されており、ターゲット７２，７４は、アーム部材１２０の他端側の上面に固定されている。なお、レベリング装置５２、重量キャンセル装置４０などの構成は、上記第１の実施形態と同じである。例えば４本のアーム部材１２０は、それぞれＸ軸（又はＹ軸）に４５°の角度を成す方向に放射状に延びて配置されている。なお、上記第１の実施形態で説明したように、複数のレベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０のＺ軸方向の位置情報、及びＸＹ平面に対するチルト量情報を求めることができればその配置は、特に限定されず、例えばＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。従って、複数のレベリングセンサユニット７０それぞれに対応するターゲット７２，７４が取り付けられるアーム部材１２０の延びる方向、及び本数も特に限定されない。
【００５８】
なお、レベリング装置５２は、微動ステージ５０のＺ位置の変化に応じて空気ばね４２によりＺスライダ４３を介してＺ軸方向に微少駆動されるため、微動ステージ５０に対するＺ軸方向に関する相対位置が変化しない（Ｚ軸方向に関して微動ステージ５０と一体に移動する）。従って、基板ステージ２０ａでは、レベリングセンサユニット７０によりターゲット７２，７４を用いて微動ステージ５０のＺ軸（鉛直）方向の変位量情報を求めることができない。このため、微動ステージ５０のＺ軸方向の変位量情報は、筐体の４１のベース板４１ａに固定されたエンコーダヘッド１３０と、Ｚスライダ４３と一体にＺ軸方向に移動する部材である突出部材４７に固定されたＺ軸方向を周期方向とするスケール１３１とを含むリニアエンコーダシステムにより求められる。
【００５９】
本第２の実施形態に係る基板ステージ２０ａでは、重量キャンセル装置４０とは非接触であるレベリング装置５２にターゲット７２，７４が取り付けられているため、仮に重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を所定の取付部材（アーム部材１２０に相当する部材）を介して取り付ける場合に比べ、重量キャンセル装置４０を軽量化でき、重量キャンセル装置４０が水平面に沿って移動する際の動作が安定する。また、レベリング装置５２は、微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動するので、微動ステージ駆動系を用いてＹ粗動ステージ２３Ｙに対して微動ステージ５０を水平面に沿って微少駆動しても、レベリングセンサユニット７０とターゲット７２，７４との相対位置が変化しない。従って、ターゲット７２，７４を小型化できる。また、重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を支持する部材（例えばアーム状の部材）が取り付けられていないので、例えば重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。
【００６０】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る液晶露光装置について図４及び図５を用いて説明する。第３の実施形態の液晶露光装置は、上記第１の実施形態と比べ、基板ステージ装置ＰＳＴｂの構成が異なるのみなので、以下、基板ステージ装置ＰＳＴｂの構成について説明する。第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂは、上記第１の実施形態と比べ、ターゲット７２，７４を有さない点が主に異なる。なお、説明の簡略化及び図示の便宜上から、上記第１及び第２の各実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第１及び第２の各実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、図４に示される基板ステージ装置ＰＳＴｂでは、ベースフレーム１４、基板ホルダ５３（それぞれ図１参照）などの図示が省略されている。
【００６１】
図４に示されるように、基板ステージ装置ＰＳＴｂにおいて、微動ステージ５０の本体部５１の下面には、複数のＺセンサ７０ｂが取り付けられている。Ｚセンサ７０ｂは、定盤１２ｂの上面にＺ軸に平行なレーザ光を照射し、その反射光を受光することにより（すなわち、定盤１２ｂを用いて）微動ステージ５０のＺ位置情報を求める。すなわち、定盤１２ｂが、Ｚセンサ７０ｂから照射されるレーザ光を反射するターゲットとして機能する。従って、基板ステージ装置ＰＳＴｂは、上記第１及び第２の実施形態のようなターゲット７２，７４（図２、又は図３参照）を有していない。Ｚセンサ７０ｂには、例えばレーザ干渉計が用いられている。このため、定盤１２ｂの上面には、めっき加工（例えば、無電解ニッケル・りんめっき）により形成された被膜１６から成る鏡面加工が施されている（定盤１２ｂは金属製）。なお、レベリングセンサユニット７０を構成するセンサに、例えば反射形のレーザ変位計を用いる場合には、定盤１２ｂをセラミックスにより形成すると良い。
【００６２】
また、図５に示されるように、Ｚセンサ７０ｂは、例えば８つ設けられ、その８つのＺセンサ７０ｂは、レベリング装置５２（図５では不図示。図４参照）の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側を含み、微動ステージ５０の重心位置ＣＧ（図５では不図示、図４参照）を通るＺ軸に平行な軸線周りにほぼ均等な間隔で配置されている。従って、例えば８つのＺセンサ７０ｂは、重量キャンセル装置４０が定盤１２の任意の縁部（４つの角部を含む）上に位置した場合であっても（微動ステージ５０がそのＸＹ方向に関する移動範囲の限界位置に位置した場合であっても）、少なくとも３つのＺセンサ７０ｂが定盤１２ｂの上方に位置する。このため、微動ステージ５０のＸＹ平面内の位置に関わらず、常に少なくとも３つのＺセンサ７０ｂを用いて微動ステージ５０のＺ位置情報を求めることができる。なお、図５では、図面の錯綜を避ける観点から、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ，Ｙ粗動ステージ２３Ｙ、ベースフレーム１４などの図示が省略されている。
【００６３】
本第３の実施形態によれば、重量キャンセル装置４０に微動ステージ５０のＺ位置情報を計測するために用いるターゲットが取り付けられていないので、重量キャンセル装置４０を軽量化することができる。従って、重量キャンセル装置４０が水平面に沿って移動する際の動作が安定する。また、重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。また、仮に重量キャンセル装置４０がＺ軸に対して傾いたとしても、正確に微動ステージ５０のＺ位置情報を計測することができる。
【００６４】
なお、上記第１〜第３の実施形態に係る基板ステージ装置の構成は、一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記第１及び第２の実施形態では、レベリングセンサユニット７０は、絶対位置計測用の非接触レーザ変位計６１及び相対位置計測用のレーザ干渉計６３それぞれを有しているが、絶対位置計測機能及び相対位置計測機能を兼ね備えるものを使用していても良い。
【００６５】
また、上記第１の実施形態では、微動ステージ５０にレベリングセンサユニット７０が取り付けられるとともに、ターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられたが、これに代えて、微動ステージ５０にターゲット７２，７４を取り付けるとともに、ターゲット用ステージ装置７５にレベリングセンサユニット７０を取り付けても良い。ただし、微動ステージ５０にターゲット７２，７４を取り付ける場合、微動ステージ５０が水平面に対して傾いた状態でターゲット用ステージ装置７５に対して水平方向に移動すると、レベリングセンサユニット７０に対するターゲット７２，７４のＺ軸方向の位置が変化する（Ｚ軸方向に関して計測誤差が発生する）ので、レベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０に取り付けることが好ましい。
【００６６】
また、上記第１の実施形態では、ターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられたが、ターゲット用ステージ装置７５の本体部７６そのものを、例えばセラミックスで形成する、あるいは上面を反射面加工するなどしてターゲットとして機能させても良い。
【００６７】
また、上記第１の実施形態のターゲット用ステージ装置７５では、本体部７６が脚部７８を介してエアベアリング８０により支持されているが、本体部７６をエアベアリング８０により直接的に支持しても良い。
【００６８】
また、上記第２の実施形態では、微動ステージ５０にレベリングセンサユニット７０が取り付けられるとともに、レベリング装置５２にターゲット７２，７４が取り付けられているが、これに代えて、微動ステージ５０にターゲット７２，７４が取り付けられるとともに、レベリング装置５２にレベリングセンサユニット７０がアーム部材１２０を介して取り付けられて良い。
【００６９】
また、上記第２の実施形態では、レベリング装置５２に取り付けられたアーム部材１２０にターゲット７２，７４が取り付けられたが、アーム部材１２０そのものを、例えばセラミックスで形成する、あるいは上面を反射面加工するなどしてターゲットとして機能させても良い。
【００７０】
また、上記第３の実施形態では、微動ステージ５０にＺセンサ７０ｂが、例えば８つ取り付けられているが、これに限らず、重量キャンセル装置４０が定盤１２ｂ上の任意の縁部上に位置するときに、少なくとも３つのＺセンサ７０ｂにより微動ステージ５０のＺ位置情報を求めることができれば、Ｚセンサ７０ｂの数は、７つ以下でも９つ以上でも良い。
【００７１】
また、上記第１及び第３の実施形態では、重量キャンセル装置４０は、微動ステージ５０とは機械的に分離され、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに牽引されることにより微動ステージ５０と同期して定盤１２上を移動する構成であったが、これに限らず、例えばその一部（例えばＺスライダ４３）が微動ステージ５０に一体的に固定されていても良い（この場合、重量キャンセル装置４０全体を微動ステージ５０と一体に水平面に対して揺動可能に構成すると良い）。
【００７２】
また、露光装置で使用される照明光は、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、あるいは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。
【００７３】
また、上記第１〜第３の実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の光学系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、投影光学系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、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、投影倍率が等倍系のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は拡大系及び縮小系のいずれでも良い。
【００７４】
また、上記第１〜第３の実施形態では、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本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置にも適用することができる。また、本発明は、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にも適用することができる。また、移動体装置としては、露光装置以外の装置、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、基板の検査に用いる基板検査装置などであっても良い。
【００７５】
また、露光装置の用途としては角型のガラス基板に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラス基板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。
【００７６】
また、露光対象物体がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の大きさ、及び厚さは特に限定されず、基板には、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本発明は、一辺が５００ｍｍ以上の矩形の基板が搬送対象物（あるいは露光対象物）である場合に特に有効である。
【００７７】
液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本発明の移動体装置は、移動体の水平面に対して交差する方向の位置情報を求めるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体に高精度でパターンを形成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。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの生産に適している。
【符号の説明】
【００７９】
１０…液晶露光装置、１２…定盤、２０…基板ステージ、２３Ｘ…Ｘ粗動ステージ、２３Ｙ…Ｙ粗動ステージ、４０…重量キャンセル装置、５０…微動ステージ、７０…レベリングセンサユニット、７２、７４…ターゲット、７５…ターゲット用ステージ装置、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置、露光装置、デバイス製造方法、及びフラットパネルディスプレイの製造方法に係り、更に詳しくは、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体を含む移動体装置、並びに該移動体装置を含む露光装置、該露光装置を用いるデバイス製造方法、該露光装置を用いるフラットパネルディスプレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラス基板又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
この種の露光装置は、露光対象物である基板を保持する基板ステージ装置を備えている。また、基板ステージ装置としては、一本の柱状の部材から成り、基板が載置される基板支持部材を下方から支持した状態で基板支持部材と共に水平面に沿って移動しつつ、重力方向上向きの力を上記基板支持部材に作用させて基板支持部材の重量をキャンセルする重量キャンセル装置を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記特許文献１に記載の従来の基板ステージ装置では、基板支持部材の下面に複数のセンサが取り付けられ、その複数のセンサは、重量キャンセル装置に複数のアーム部材を介して取り付けられた複数のターゲットを用いて基板支持部材（すなわち基板）の鉛直方向の位置情報、及び水平面に対する傾斜量情報を計測する。
【０００５】
しかし、上記従来の基板ステージ装置では、基板支持部材の位置情報を高精度で計測するために重量キャンセル装置に取り付けられたアーム部材の剛性を高める必要があり、アーム部材の重量が大きくなり、重量キャンセル装置が水平面に沿って移動する際の動作が不安定になる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；前記重量キャンセル装置とは別部材であって、前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能な移動部材と；前記移動体と前記移動部材との一方に設けられた計測部材を含み、前記計測部材により前記移動体と前記移動部材との他方の部材に設けられた被計測部との位置関係を計測することで前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える第１の移動体装置である。
【０００８】
これによれば、移動体と移動部材との一方に設けられた計測部材が、移動体と移動部材との他方の部材に設けられた被計測部を用いて、移動体の水平面に交差する方向の位置情報を求める。従って、重量キャンセル装置に移動体の水平面に交差する方向の位置情報を計測するための部材が設けられておらず、重量キャンセル装置を軽量化することができ、重量キャンセル装置が水平面に平行に移動する際の動作が安定する。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材と；前記移動体に設けられた計測部材を含み、該計測部材により前記ガイド面を用いて前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える第２の移動体装置である。
【００１０】
これによれば、移動体に設けられた計測部材が、ガイド部材のガイド面を用いて移動体の水平面に交差する方向の位置情報を求める。従って、重量キャンセル装置に移動体の水平面に交差する方向の位置情報を計測するための部材が設けられておらず、重量キャンセル装置を軽量化することができ、重量キャンセル装置が水平面に平行に移動する際の動作が安定する。
【００１１】
ここで、上記第１及び第２の移動体装置において、水平面に交差する方向には、水平面に直交する方向（鉛直方向）、及び水平面に平行な軸線周り方向の少なくとも一方が含まれるものとする。
【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体が前記移動体に保持される本発明の第１又は第２の移動体装置と；前記物体にエネルギビームを照射して前記物体上にパターンを形成するパターン形成装置と；を備える露光装置である。
【００１３】
本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光装置を用いて前記物体を露光することと；前記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である。
【００１４】
本発明は、第５の観点からすると、本発明の露光装置を用いて前記物体を露光することと；前記露光された前記物体を現像することと；を含むフラットパネルディスプレイの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る液晶露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の液晶露光装置が有する基板ステージの断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る基板ステージ装置の断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る基板ステージ装置の断面図である。
【図５】図４の基板ステージ装置が有する基板ステージを下方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、第１の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。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
【００１８】
液晶露光装置１０は、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、上記マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬなどが搭載されたボディ３０、基板Ｐを保持する基板ステージ装置ＰＳＴ、及びこれらの制御系等を含んでいる。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、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１９】
照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、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、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることが可能になっている。
【００２０】
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（あるいは静電吸着）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３０の一部である鏡筒定盤３３の上面に固定されたマスクステージガイド３５上に不図示のエアベアリングを介して非接触状態（浮上した状態）で搭載されている。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（図示省略）により、マスクステージガイド３５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方向にそれぞれ適宜微少駆動される。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、マスクステージＭＳＴが有する不図示の反射面に測長ビームを照射するレーザ干渉計を含むマスク干渉計システム３８により計測される。
【００２１】
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、ボディ３０の一部である鏡筒定盤３３に支持されている。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系ＰＬは、レンズモジュールなどを含む光学系（鏡筒）を複数有し、その複数の光学系は、Ｙ軸方向に沿って、いわゆる千鳥状に配列されている（マルチレンズ投影光学系とも称される）。複数の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。前述の照明系ＩＯＰは、複数の光学系に対応した複数の照明光ＩＬをそれぞれマスクＭに照射するように構成されている。このため、マスクＭ上には、千鳥状に配置された複数の照明光ＩＬの照明領域が形成されるとともに、投影光学系ＰＬの下方に配置された基板Ｐ上には、複数の光学系それぞれに対応して、千鳥状に配置された複数の照明光ＩＬの照射領域が形成される。液晶露光装置１０では、基板Ｐ上に形成される複数の照射領域が合成されることにより、千鳥状に配置された複数の光学系から成る投影光学系ＰＬが、Ｙ軸方向を長手方向とする単一の長方形状（帯状）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。
【００２２】
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、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の像面側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）に形成される。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージ装置ＰＳＴ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、液晶露光装置１０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。
【００２３】
ボディ３０は、基板ステージ架台３１、一対のサイドコラム３２、及び鏡筒定盤３３を有している。基板ステージ架台３１は、Ｙ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で、例えば２つ設けられている（ただし、図１では２つの基板ステージ架台３１は、紙面奥行き方向に重なっている）。２つの基板ステージ架台３１それぞれは、Ｙ軸方向の両端部が床面１１上に設置された防振装置３４に下方から支持されており、床面１１に対して振動的に分離されている。一対のサイドコラム３２は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、２つの基板ステージ架台３１の＋Ｙ側の端部上、及び−Ｙ側の端部上にそれぞれ架け渡された状態で搭載されている。鏡筒定盤３３は、ＸＹ平面に平行な平板状の部材から成り、前述したように投影光学系ＰＬを支持している。鏡筒定盤３３は、一対のサイドコラム３２によりＹ軸方向の両端部が下方から支持されている。これにより、ボディ３０、及びボディ３０に支持された投影光学系ＰＬなどが、床面１１に対して振動的に分離される。
【００２４】
基板ステージ装置ＰＳＴは、定盤１２、一対のベースフレーム１４、基板ステージ２０などを備えている。
【００２５】
定盤１２は、例えば石材により形成された平面視で（＋Ｚ側から見て）矩形の板状部材から成り、その上面は、ＸＹ平面（水平面）に平行とされ、かつ平面度が非常に高く仕上げられている。定盤１２は、２つの基板ステージ架台３１上に架け渡された状態で搭載されている。
【００２６】
一対のベースフレーム１４は、一方が定盤１２の＋Ｙ側に、他方が定盤１２の−Ｙ側に配置されている。ベースフレーム１４は、Ｘ軸方向に延びるＸＺ平面に平行な板状部材から成る本体部１４ａと、本体部１４ａを床面１１上で下方から支持する複数の脚部１４ｂ（ただし、図１では複数の脚部１４ｂは、紙面奥行き方向に重なっている）とを含み、基板ステージ架台３１に非接触状態（基板ステージ架台３１を跨いだ状態）で床面１１に固定されている。本体部１４ａには、Ｘ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に所定のストロークで駆動するためのＸリニアモータを構成するＸ固定子（図示省略）、及びＸ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に直進案内するためのＸリニアガイド部材（図示省略）がそれぞれ固定されている。
【００２７】
基板ステージ２０は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ上に搭載され、Ｘ粗動ステージ２３Ｘと共に、いわゆるガントリー式のＸＹ二軸ステージ装置を構成するＹ粗動ステージ２３Ｙ、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５０、定盤１２上で微動ステージ５０を下方から支持する重量キャンセル装置４０、微動ステージ５０を水平面に平行な軸線周りに揺動可能に支持するレベリング装置５２などを備えている。
【００２８】
Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、Ｙ軸方向を長手方向とする平面視矩形の枠状部材から成り、その中央部に開口部２３Ｘａが形成されている。Ｘ粗動ステージ２３Ｘの下面には、一対のＸスライダ２１が一対のベースフレーム１４に対応する間隔で固定されている。Ｘスライダ２１は、ＹＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面間にベースフレーム１４の本体部１４ａが挿入されている。Ｘスライダ２１の一対の対向面には、固定子（図示省略）に対向する位置にＸ可動子（図示省略）が固定されている。Ｘ固定子とＸ可動子とは、Ｘ粗動ステージ２３Ｘを一対のベースフレーム１４上でＸ軸方向に所定のストロークで駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＸリニアモータを構成している。また、Ｘスライダ２１は、上述したベースフレーム１４が有するＸリニアガイド部材（図示省略）にスライド可能に係合するスライダを有している。また、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの上面には、Ｙ軸方向に延びる複数のＹリニアガイド部材２８（ただし、図１では複数のＹリニアガイド部材２８は、紙面奥行き方向に重なっている）がＸ軸方向に所定間隔で固定されている。また、図２に示されるように、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの上面には、Ｙ粗動ステージ２３ＹをＹ軸方向に所定のストロークで駆動するためのＹリニアモータを構成するＹ固定子１６０ａが固定されている。
【００２９】
図１に戻り、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、平面視ほぼ正方形の枠状部材から成り、その中央部に開口部２３Ｙａが形成されている。Ｙ粗動ステージ２３Ｙの下面の、例えば四隅近傍には、Ｙリニアガイド部材２８にスライド可能に係合するスライダ２９が固定されている。また、図２に示されるように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙの下面には、Ｘ粗動ステージ２３Ｘが有するＹ固定子１６０ａに対向する位置にＹ可動子１６０ｂが固定されている。Ｙ固定子１６０ａとＹ可動子１６０ｂとは、Ｙ粗動ステージ２３ＹをＸ粗動ステージ２３Ｘ上でＹ軸方向に所定のストロークで駆動するためのローレンツ電磁力駆動方式のＹリニアモータを構成している。Ｘ粗動ステージ２３ＸのＸ軸方向に関する位置情報、及びＹ粗動ステージ２３ＹのＹ軸方向に関する位置情報は、それぞれ不図示のリニアエンコーダシステム（あるいは光干渉計システム）により求められる。なお、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ，Ｙ粗動ステージ２３ＹをそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向に駆動する駆動方式は、例えば送りねじによる駆動方式、あるいはベルト駆動方式などの他の方式であっても良い。
【００３０】
図１に戻り、微動ステージ５０は、本体部５１、及び本体部５１の上面に固定された基板ホルダ５３を有している。
【００３１】
本体部５１は、平面視ほぼ正方形の高さの低い直方体状の部材から成る。本体部５１の−Ｙ側の側面には、ミラーベース２４Ｙを介してＹ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡（バーミラー）２２Ｙが固定されている。また、図１では不図示ではあるが、本体部５１の−Ｘ側の側面には、ミラーベース２４Ｘを介してＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡２２Ｘ（バーミラー）が固定されている（Ｘ移動鏡２２Ｘ及びミラーベース２４Ｘに関しては図５参照）。本体部５１のＸＹ平面内の位置情報は、Ｙ移動鏡２２Ｙ及びＸ移動鏡２２Ｘそれぞれに測長ビームを照射し、その反射光を受光するレーザ干渉計を含む基板干渉計システム３９によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、基板干渉計システム３９は、Ｙ移動鏡２２Ｙ、Ｘ移動鏡２２Ｘそれぞれに対応したＸレーザ干渉計、Ｙレーザ干渉計を有しているが、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。
【００３２】
本体部５１は、図２に示されるように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＺ固定子１８０ａと、本体部５１に固定されたＺ可動子１８０ｂと、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＺボイスコイルモータ１８ｚにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＺ軸方向に微少ストロークで駆動される。また、Ｚボイスコイルモータ１８ｚは、例えば本体部５１の四隅部に対応する位置に配置されており、本体部５１は、４つのＺボイスコイルモータ１８ｚによりθｘ方向、及びθｙ方向を含むＸＹ平面に平行な軸線周り方向にも微少駆動される。なお、図１では、４つのＺボイスコイルモータ１８ｚのうち、２つは他の２つの紙面奥側に隠れている。
【００３３】
また、図１では簡略化して示されているが、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＹ固定子と、本体部５１に固定されたＹ可動子と、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＹボイスコイルモータ１８ｙにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＹ軸方向に微少ストロークで駆動される。Ｙボイスコイルモータ１８ｙは、Ｘ軸方向に所定間隔で複数（例えば３つ）設けられており、本体部５１をθｚ方向にも駆動できる。また、図面の錯綜を避ける観点から、不図示となっているが、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに固定されたＸ固定子と、本体部５１に固定されたＸ可動子と、を含むローレンツ電磁力駆動方式のＸボイスコイルモータにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＸ軸方向に微少ストロークで駆動される。Ｘボイスコイルモータは、Ｙ軸方向に所定間隔で複数（例えば３つ）設けられており、本体部５１をθｚ方向にも駆動できる。上記複数のＺボイスコイルモータ１８ｚ、複数のＹボイスコイルモータ１８ｙ、及び複数のＸボイスコイルモータ（図示省略）を含む微動ステージ駆動系により、本体部５１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ、θｚの各方向）に微少ストロークで駆動される。また、本体部５１は、微動ステージ駆動系を用いてＹ粗動ステージ２３Ｙ上でＹ粗動ステージ２３Ｙと同期駆動（Ｙ粗動ステージ２３Ｙと同方向に同速度で駆動）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／又はＹ軸方向に所定のストロークで移動する。すなわち、本体部５１は、複数のボイスコイルモータを介してＸ粗動ステージ２３Ｘ、及びＹ粗動ステージ２３Ｙに誘導されることにより、水平面に沿って所定ストロークで移動する。なお、上記４つのＺボイスコイルモータ１８ｚを含む微動ステージ駆動系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に記載されている。
【００３４】
基板ホルダ５３は、Ｘ軸方向を長手方向とする板状の部材から成る。基板ホルダ５３は、例えば図示しない真空吸着装置（又は静電吸着装置）を有しており、その上面に基板Ｐを吸着保持する。
【００３５】
次に、重量キャンセル装置４０の構成について説明する。図１及び図２から分かるように、重量キャンセル装置４０は、Ｚ軸方向に延びる一本の柱状の部材から成り（心柱とも称される）、レベリング装置５２を介して本体部５１の中央部を下方から支持している。重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの開口部２３Ｘａ内、及びＹ粗動ステージ２３Ｙの開口部２３Ｙａ内に挿入されている。重量キャンセル装置４０は、図２に示されるように、筐体４１、空気ばね４２、及びＺスライダ４３を有している。
【００３６】
筐体４１は、ＸＹ平面に平行な板状部材から成るベース板４１ａと、ベース板４１ａ上に載置された筒状部材から成るハウジング４１ｂとを含む。筐体４１は、ベース板４１ａの下面に取り付けられた複数の気体静圧軸受、例えば３つのエアベアリング４４により、定盤１２上に所定のクリアランスを介して浮上している。以下、エアベアリング４４を、特にベースパッド４４と称して説明する。
【００３７】
また、筐体４１は、複数の連結装置４５（フレクシャ装置とも称される）によりＹ粗動ステージ２３Ｙに機械的に接続されている。連結装置４５は、筐体４１の＋Ｘ側、−Ｘ側，＋Ｙ側，及び−Ｙ側それぞれに設けられ（図２では、＋Ｙ側、−Ｙ側の連結装置４５の図示は省略）、筐体４１とＹ粗動ステージ２３Ｙとを、重量キャンセル装置４０のＺ軸方向に関する重心付近の高さの位置（重心高さ）で接続している。筐体４１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに連結装置４５を介して牽引されることにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に定盤１２上を水平面に平行に移動する。
【００３８】
連結装置４５は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに吊り下げ固定されたブラケット４５ａと、ブラケット４５ａと筐体４１とを接続する接続部材４５ｂとを含む。接続部材４５ｂは、その中間部に板ばね（あるいは、ばね性を有しない薄い鋼板）を有している。接続部材４５ｂは、その一端部がθｙ（又はθｘ方向）に回動自在にブラケット４５ａに接続され、その他端部がθｚ方向に回動自在に筐体４１に接続され、上記板ばねが水平面に平行に保たれている。従って、筐体４１は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに対し水平方向にのみ拘束され、鉛直方向には拘束されない。また、接続部材４５ｂと筐体４１とはθｚ方向に回動自在に接続されているので、例えばＹ粗動ステージ２３Ｙの移動に伴い重量キャンセル装置４０にθｚ方向のモーメントが作用しても、連結装置４５に掛かるθｚ方向の負荷が軽減される。
【００３９】
空気ばね４２は、筐体４１内の最下部に収容されており、空気ばね４２ａと、空気ばね４２ａの上側及び下側それぞれに取り付けられたプレート４２ｂ、４２ｃとを含む。下側（−Ｚ側）のプレート４２ｃは、筐体４１の底壁に固定されている。上側（＋Ｚ側）のプレート４２ｂには、筐体４１の周壁面部に形成された開口部４１ｃから筐体４１の外側に突き出した複数の突出部材４７が固定されている。筐体４１の外周面には、複数の突出部材４７に対応して、開口部４１ｃの＋Ｚ側、及び−Ｚ側にそれぞれストッパ４８が固定されており、そのストッパ４８により上側のプレート４２ｂのＺ軸方向に関する移動範囲が規定されている。空気ばね４２ａの内部は、図示しない気体供給装置（例えば、コンプレッサ）から圧縮気体（例えば、空気）が供給されることにより、外部に比べて圧力の高い陽圧空間となっている。重量キャンセル装置４０は、空気ばね４２が発生する上向き（＋Ｚ方向）の力で、その支持対象物、具体的には、Ｚスライダ４３、微動ステージ５０、及びレベリング装置５２の重量（重力加速度による下向き（−Ｚ方向）の力）を打ち消すことにより、上述した複数のＺボイスコイルモータ１８ｚの負荷を低減する。
【００４０】
Ｚスライダ４３は、筐体４１の内部に収容された筒状の部材から成る。Ｚスライダ４３は、上側のプレート４２ｂ上に載置されており、空気ばね４２ａ内の内圧変化に伴い、Ｚ軸方向に微少ストロークで上側のプレート４２ｂと共に移動（上下動）する。筐体４１の内壁面には、Ｚスライダ４３の外側面に軸受面が対向して配置された複数の気体静圧軸受け、例えばエアベアリング９０が取り付けられている。複数のエアベアリング９０は、Ｚスライダ４３が上下動する際、そのＺスライダ４３がＺ軸に対して傾かないようにＺスライダ４３の側面を支持する。重量キャンセル装置４０は、Ｚボイスコイルモータ１８ｚにより駆動される微動ステージ５０のＺ軸方向に関する位置（Ｚ位置）に応じて、適宜空気ばね４２ａの内圧を変化させることにより、Ｚスライダ４３を上下動させる。なお、空気ばね４２ａのばね定数が小さい場合には、Ｚスライダ４３の位置変化による発生力の変化も小さいので、空気ばね４２ａの内圧を変化させなくても良い。なお、上述の如く、上側のプレート４２ｂのＺ軸方向に関する移動範囲がストッパ４８により制限されているため、Ｚスライダ４３も同様にそのＺ軸方向に関する移動範囲が制限される。
【００４１】
Ｚスライダ４３の上端面には、複数（例えば、３つ）のエアベアリング６０が取り付けられている。重量キャンセル装置４０は、エアベアリング６０から噴出される気体の静圧により、レベリング装置５２を下方から所定のクリアランスを介して非接触支持している。なお、エアベアリング６０は、その軸受面が鉛直方向上方を向くように配置されているので、以下の説明では、これをシーリングパッド６０と称する。
【００４２】
レベリング装置５２は、本体部５１と重量キャンセル装置４０との間に配置されている。レベリング装置５２は、３つのシーリングパッド６０により下方から支持されるベース５４と、本体部５１の下面中央にスペーサ５５を介して固定された多面体部材５６とを含む。ベース５４は、上側に開口したカップ状の部材から成り、その内壁面には、複数の気体静圧軸受、例えば３つのエアベアリング５７（３つのエアベアリング５７のうち、ひとつは図示省略）がそれぞれボールジョイント（又はヒンジジョイント）を介して揺動自在に取り付けられている。多面体部材５６は、三角錐状部材の各先端部を平坦にしたような外形形状を有し、その底面がスペーサ５５を介して本体部５１の下面に固定されている。ベース５４に取り付けられた、例えば３つのエアベアリング５７の軸受面は、多面体部材５６の３つの側面（傾斜面）に対向して配置されている。エアベアリング５７は、外部から供給される加圧気体を多面体部材５６の側面に対して噴出し、その加圧気体の静圧により微動ステージ５０、スペーサ５５，及び多面体部材５６を含む系の重心位置ＣＧをその回転中心として多面体部材５６を非接触状態で揺動自在に（水平面に平行な軸線周りにチルト動作可能）に支持する。これにより、微動ステージ５０は、重量キャンセル装置４０に対してθｘ、及びθｙ方向を含む水平面に平行な軸線周りにチルト動作が可能となる。
【００４３】
レベリング装置５２は、微動ステージ５０が水平面に沿って移動すると、多面体部材５６の側面（傾斜面）によりエアベアリング５７の軸受面が押圧されることにより、微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動する。このとき、重量キャンセル装置４０も微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動するので、レベリング装置５２は、常に重量キャンセル装置４０により下方から支持される。なお、重量キャンセル装置４０、連結装置４５、レベリング装置５２などの構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に記載されている。
【００４４】
ここで、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、露光時（あるいはアライメント計測時）に基板Ｐの表面を投影光学系（あるいはアライメント系）の焦点深度内に位置させるために、不図示のフォーカス検出系の出力に基づき複数のＺボイスコイルモータ１８ｚを用いて微動ステージ５０を駆動することにより、基板ＰのＺ軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御する。この際、微動ステージ５０のＺ位置情報（水平面に平行な軸線周り方向の回転量情報（以下、チルト量情報と称する）を含む。以下同じ）が、複数のレベリングセンサユニット７０を含むＺ位置計測系により求められる。以下、Ｚ位置計測系の構成について説明する。
【００４５】
レベリングセンサユニット７０は、本体部５１の下面に複数、例えば４つ設けられている（ただし、４つのレベリングセンサユニット７０のうち、２つは図示省略）。例えば、４つのレベリングセンサユニット７０は、前述した本体部５１を含む系の重心位置ＣＧを通るＺ軸に平行な軸線周りにほぼ均等な間隔で配置されている。
【００４６】
レベリングセンサユニット７０は、反射型の非接触レーザ変位計６１と、レーザ干渉計６３とを含む。非接触レーザ変位計６１は、反射面にセラミック板を含むターゲット７２を用いて、そのターゲット７２のＺ位置を基準とする微動ステージ５０のＺ位置を計測する。また、レーザ干渉計６３は、反射面にミラー板を含むターゲット７４を用いて、そのターゲット７４のＺ位置を基準とする微動ステージ５０のＺ位置を計測する。非接触レーザ変位計６１は、微動ステージ５０のＺ軸方向に関する絶対位置（計測原点）計測用に用いられ、レーザ干渉計６３は、微動ステージ５０の絶対位置に対する相対位置計測用に用いられる。なお、微動ステージ５０のＺ位置情報を計測でき、かつ非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３から照射される計測光の光路上に連結装置４５が位置しなければ、複数のレベリングセンサユニット７０の配置は、特に限定されず、例えばＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。
【００４７】
複数のレベリングセンサユニット７０それぞれが有する非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３に対応する複数のターゲット７２、７４は、それぞれターゲット用ステージ装置７５に取り付けられている。ターゲット用ステージ装置７５は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの開口部２３Ｘａ内に配置されている。ターゲット用ステージ装置７５は、本体部７６，本体部７６を下方から支持する複数の脚部７８、複数の脚部７８それぞれの下端に取り付けられた気体静圧軸受、例えばエアベアリング８０、及び本体部７６とＹ粗動ステージ２３Ｙとを機械的に連結する複数の連結部材８２などを有している。
【００４８】
本体部７６は、定盤１２の上面（ＸＹ平面）に対して平行に配置された板状の部材から成り、中央部に開口部７６ａが形成されている。重量キャンセル装置４０は、開口部７６ａに挿通されている。ターゲット７２、７４は、それぞれ本体部７６の上面であって、非接触レーザ変位計６１、レーザ干渉計６３の直下に取り付けられている。なお、本実施形態では、４つのレベリングセンサユニット７０に対応して、ターゲット７２、７４は、それぞれ４つ設けられているが、図２では、４つのターゲット７２、７４のうちの２つのみが図示され、他の２つは図示が省略されている。
【００４９】
複数の脚部７８は、Ｚ軸に平行に延びる棒状の部材から成り、＋Ｚ側の端部が本体部７６の下面に接続されている。エアベアリング８０は、脚部７８の−Ｚ側の端部に接続され、その軸受面は、定盤１２の上面に対向している。エアベアリング８０は、図示しない気体供給装置から供給される加圧気体（例えば、空気）を定盤１２の上面に対して噴出することにより、ターゲット用ステージ装置７５を所定のクリアランスを介して定盤１２上に浮上させる。ターゲット用ステージ装置７５は、複数のターゲット７２，７４を支持する簡単な構造の装置であり、重量キャンセル装置４０のように重量物を支持する装置ではないので、エアベアリング８０には、ベースパッド４４に比べて小型なものが用いられている。なお、複数の脚部７８の本数は、少なくともＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所で本体部７６をＸＹ平面に平行に支持できれば、特に限定されない。
【００５０】
複数の連結部材８２は、それぞれＺ軸に平行に延びる棒状の部材から成り、＋Ｚ側の端部がＹ粗動ステージ２３Ｙの下面に接続されている。連結部材８２の−Ｚ側の端部には、ボール８４が接続されている。ボール８４は、本体部７６の上面に形成された凹部８６内に挿入されている。ボール８４の外周面と凹部８６を規定する内壁面とは、複数のターゲット７２，７４、本体部７６、複数の脚部７８，複数のエアベアリング８０を含む系のＺ軸方向に関する重心位置とほぼ同じ高さの位置（Ｚ位置）で接触している。本体部７６は、Ｙ粗動ステージ２３ＹがＸ軸、及び／Ｙ軸方向に移動すると、ボール８４に押圧されることにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的に（すなわち、微動ステージ５０と一体的に）定盤１２上を非接触状態で水平面に平行に移動する。このとき、本体部７６を含む系には、そのＺ軸方向に関する重心位置に押圧力が作用するので、水平面に平行な軸周りのモーメントが作用しない。従って、本体部７６は、確実に定盤１２の上面と平行な状態が維持され、非接触レーザ変位計６１、レーザ干渉計６３は、それぞれ微動ステージ５０のＺ位置情報を、実質的に定盤１２の上面（水平面）を基準として求めることができる。なお、複数の連結部材８２（及び連結部材８２に対応する凹部８６）の数、及び配置については、本体部７６を確実に水平面に沿って駆動できれば特に限定されず、少なくともＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。なお、本体部７６とＹ粗動ステージ２３Ｙとを接続する装置の構成は、本体部７６を含む系の重心位置にＸＹ平面に平行な駆動力を作用させることができれば特に限定されず、例えば連結装置４５と同様な構成であっても良い。ただし、ターゲット用ステージ装置７５は、ＸＹ平面内の位置について高い位置決め精度が要求されないので、ターゲット用ステージ装置７５とＹ粗動ステージ２３Ｙとの接続は、例えばロープなどを用いても良い。
【００５１】
上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、不図示の主制御装置の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ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、基板ステージ２０上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、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。なお、この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその詳細な説明は省略するものとする。
【００５２】
上記露光動作時、アライメント動作時、基板交換動作時などにおいて、微動ステージ５０は、ＸＹ平面に沿って所定ストロークで移動し、重量キャンセル装置４０、及びターゲット用ステージ装置７５は、それぞれ微動ステージ５０に同期して定盤１２の上面に沿って所定ストロークで移動する（定盤１２上面のＺ位置がターゲット７２，７４のＺ位置として反映される）。この際、複数の非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３は、それぞれ対応するターゲット７２、７４を用いて常時微動ステージ５０の下面とターゲット７２、７４とのＺ軸方向に関する距離を計測する。主制御装置は、非接触レーザ変位計６１、及びレーザ干渉計６３の出力に基づいて、微動ステージ５０のＺ位置情報を求め、複数のＺボイスコイルモータ１８ｚを用いて、微動ステージ５０のＺ位置を調整する。
【００５３】
以上説明した本実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴによれば、微動ステージ５０のＺ位置情報を求める際に使用されるターゲット７２，７４が、重量キャンセル装置４０とは別部材であるターゲット用ステージ装置７５に取り付けられている。従って、仮にターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合に比べて、重量キャンセル装置４０を軽量化できる。特にターゲット７２，７４を重量キャンセル装置４０に取り付ける場合、例えば重量キャンセル装置４０の筐体４１から外側に放射状に張り出したアーム状の部材を設ける必要があり、そのアーム状部材のために重量キャンセル装置４０の重量が重くなる可能性がある。この場合、重量キャンセル装置４０自体は、フットプリントが小さいので、ＸＹ平面に沿って移動する際、その姿勢が不安定になる可能性がある。これに対し、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、ターゲット７２，７４がターゲット用ステージ装置７５に取り付けられ、重量キャンセル装置４０を軽量化できるため、重量キャンセル装置４０の姿勢が安定する。また、重量キャンセル装置４０を軽量化できるので、ベースパッド４４を小型化できる。また、重量キャンセル装置４０を軽量化できるので、重量キャンセル装置４０がＸＹ平面に沿って移動する際の慣性質量を小さくでき、連結装置４５に作用する負荷を軽減できる。
【００５４】
また、上述のように、例えばターゲット７２，７４が重量キャンセル装置４０に取り付けられる場合、重量キャンセル装置４０は、フットプリントが小さいため、仮に定盤１２の上面の平面度が局所的に低くなっていると、その影響を受け易く、微動ステージ５０のＺ位置情報の計測精度が低下する。これに対し、本実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴでは、重量キャンセル装置４０に比べてフットプリントの大きいターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられているので、仮に定盤１２の上面の平面度が局所的に低くなっていてもその影響を受け難い。従って、微動ステージ５０のＺ位置情報を高精度で計測できる。また、ターゲット用ステージ装置７５は、平板状の部材から成る本体部７６を下方から複数箇所で支持する簡単な構成であるため、振動などの影響を受け難くするための剛性の確保が容易であり、かつ剛性確保のためのコストも低コストで済む。
【００５５】
また、重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を支持する部材（例えばアーム状の部材）が取り付けられていないので、例えば重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。
【００５６】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態に係る液晶露光装置について図３を用いて説明する。第２の実施形態の液晶露光装置は、上記第１の実施形態と比べ、基板ステージ装置ＰＳＴａが有する基板ステージ２０ａの構成が異なるのみなので、以下、基板ステージ２０ａの構成について説明する。第２の実施形態に係る基板ステージ２０ａは、上記第１の実施形態と比べ、ターゲット用ステージ装置７５（図２参照）を備えておらず、複数のターゲット７２，７４それぞれがレベリング装置５２のベース５４に複数のアーム部材１２０を介して取り付けられている点が異なる。なお、説明の簡略化及び図示の便宜上から、上記第１の実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第１の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、図３に示される基板ステージ装置ＰＳＴａでは、ベースフレーム１４、基板ホルダ５３（それぞれ図１参照）などの図示が省略されている。
【００５７】
複数、（例えば、４本）のアーム部材１２０は、レベリング装置５２のベース５４に一端が片持ち支持状態で固定されており、ターゲット７２，７４は、アーム部材１２０の他端側の上面に固定されている。なお、レベリング装置５２、重量キャンセル装置４０などの構成は、上記第１の実施形態と同じである。例えば４本のアーム部材１２０は、それぞれＸ軸（又はＹ軸）に４５°の角度を成す方向に放射状に延びて配置されている。なお、上記第１の実施形態で説明したように、複数のレベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０のＺ軸方向の位置情報、及びＸＹ平面に対するチルト量情報を求めることができればその配置は、特に限定されず、例えばＸＹ平面内の少なくとも同一直線上にない３箇所に配置されていれば良い。従って、複数のレベリングセンサユニット７０それぞれに対応するターゲット７２，７４が取り付けられるアーム部材１２０の延びる方向、及び本数も特に限定されない。
【００５８】
なお、レベリング装置５２は、微動ステージ５０のＺ位置の変化に応じて空気ばね４２によりＺスライダ４３を介してＺ軸方向に微少駆動されるため、微動ステージ５０に対するＺ軸方向に関する相対位置が変化しない（Ｚ軸方向に関して微動ステージ５０と一体に移動する）。従って、基板ステージ２０ａでは、レベリングセンサユニット７０によりターゲット７２，７４を用いて微動ステージ５０のＺ軸（鉛直）方向の変位量情報を求めることができない。このため、微動ステージ５０のＺ軸方向の変位量情報は、筐体の４１のベース板４１ａに固定されたエンコーダヘッド１３０と、Ｚスライダ４３と一体にＺ軸方向に移動する部材である突出部材４７に固定されたＺ軸方向を周期方向とするスケール１３１とを含むリニアエンコーダシステムにより求められる。
【００５９】
本第２の実施形態に係る基板ステージ２０ａでは、重量キャンセル装置４０とは非接触であるレベリング装置５２にターゲット７２，７４が取り付けられているため、仮に重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を所定の取付部材（アーム部材１２０に相当する部材）を介して取り付ける場合に比べ、重量キャンセル装置４０を軽量化でき、重量キャンセル装置４０が水平面に沿って移動する際の動作が安定する。また、レベリング装置５２は、微動ステージ５０と一体的に水平面に沿って移動するので、微動ステージ駆動系を用いてＹ粗動ステージ２３Ｙに対して微動ステージ５０を水平面に沿って微少駆動しても、レベリングセンサユニット７０とターゲット７２，７４との相対位置が変化しない。従って、ターゲット７２，７４を小型化できる。また、重量キャンセル装置４０にターゲット７２，７４を支持する部材（例えばアーム状の部材）が取り付けられていないので、例えば重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。
【００６０】
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態に係る液晶露光装置について図４及び図５を用いて説明する。第３の実施形態の液晶露光装置は、上記第１の実施形態と比べ、基板ステージ装置ＰＳＴｂの構成が異なるのみなので、以下、基板ステージ装置ＰＳＴｂの構成について説明する。第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂは、上記第１の実施形態と比べ、ターゲット７２，７４を有さない点が主に異なる。なお、説明の簡略化及び図示の便宜上から、上記第１及び第２の各実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第１及び第２の各実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。なお、図４に示される基板ステージ装置ＰＳＴｂでは、ベースフレーム１４、基板ホルダ５３（それぞれ図１参照）などの図示が省略されている。
【００６１】
図４に示されるように、基板ステージ装置ＰＳＴｂにおいて、微動ステージ５０の本体部５１の下面には、複数のＺセンサ７０ｂが取り付けられている。Ｚセンサ７０ｂは、定盤１２ｂの上面にＺ軸に平行なレーザ光を照射し、その反射光を受光することにより（すなわち、定盤１２ｂを用いて）微動ステージ５０のＺ位置情報を求める。すなわち、定盤１２ｂが、Ｚセンサ７０ｂから照射されるレーザ光を反射するターゲットとして機能する。従って、基板ステージ装置ＰＳＴｂは、上記第１及び第２の実施形態のようなターゲット７２，７４（図２、又は図３参照）を有していない。Ｚセンサ７０ｂには、例えばレーザ干渉計が用いられている。このため、定盤１２ｂの上面には、めっき加工（例えば、無電解ニッケル・りんめっき）により形成された被膜１６から成る鏡面加工が施されている（定盤１２ｂは金属製）。なお、レベリングセンサユニット７０を構成するセンサに、例えば反射形のレーザ変位計を用いる場合には、定盤１２ｂをセラミックスにより形成すると良い。
【００６２】
また、図５に示されるように、Ｚセンサ７０ｂは、例えば８つ設けられ、その８つのＺセンサ７０ｂは、レベリング装置５２（図５では不図示。図４参照）の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側を含み、微動ステージ５０の重心位置ＣＧ（図５では不図示、図４参照）を通るＺ軸に平行な軸線周りにほぼ均等な間隔で配置されている。従って、例えば８つのＺセンサ７０ｂは、重量キャンセル装置４０が定盤１２の任意の縁部（４つの角部を含む）上に位置した場合であっても（微動ステージ５０がそのＸＹ方向に関する移動範囲の限界位置に位置した場合であっても）、少なくとも３つのＺセンサ７０ｂが定盤１２ｂの上方に位置する。このため、微動ステージ５０のＸＹ平面内の位置に関わらず、常に少なくとも３つのＺセンサ７０ｂを用いて微動ステージ５０のＺ位置情報を求めることができる。なお、図５では、図面の錯綜を避ける観点から、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ，Ｙ粗動ステージ２３Ｙ、ベースフレーム１４などの図示が省略されている。
【００６３】
本第３の実施形態によれば、重量キャンセル装置４０に微動ステージ５０のＺ位置情報を計測するために用いるターゲットが取り付けられていないので、重量キャンセル装置４０を軽量化することができる。従って、重量キャンセル装置４０が水平面に沿って移動する際の動作が安定する。また、重量キャンセル装置４０の交換を含み、重量キャンセル装置４０のメンテナンスが容易となる。また、仮に重量キャンセル装置４０がＺ軸に対して傾いたとしても、正確に微動ステージ５０のＺ位置情報を計測することができる。
【００６４】
なお、上記第１〜第３の実施形態に係る基板ステージ装置の構成は、一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記第１及び第２の実施形態では、レベリングセンサユニット７０は、絶対位置計測用の非接触レーザ変位計６１及び相対位置計測用のレーザ干渉計６３それぞれを有しているが、絶対位置計測機能及び相対位置計測機能を兼ね備えるものを使用していても良い。
【００６５】
また、上記第１の実施形態では、微動ステージ５０にレベリングセンサユニット７０が取り付けられるとともに、ターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられたが、これに代えて、微動ステージ５０にターゲット７２，７４を取り付けるとともに、ターゲット用ステージ装置７５にレベリングセンサユニット７０を取り付けても良い。ただし、微動ステージ５０にターゲット７２，７４を取り付ける場合、微動ステージ５０が水平面に対して傾いた状態でターゲット用ステージ装置７５に対して水平方向に移動すると、レベリングセンサユニット７０に対するターゲット７２，７４のＺ軸方向の位置が変化する（Ｚ軸方向に関して計測誤差が発生する）ので、レベリングセンサユニット７０は、微動ステージ５０に取り付けることが好ましい。
【００６６】
また、上記第１の実施形態では、ターゲット用ステージ装置７５にターゲット７２，７４が取り付けられたが、ターゲット用ステージ装置７５の本体部７６そのものを、例えばセラミックスで形成する、あるいは上面を反射面加工するなどしてターゲットとして機能させても良い。
【００６７】
また、上記第１の実施形態のターゲット用ステージ装置７５では、本体部７６が脚部７８を介してエアベアリング８０により支持されているが、本体部７６をエアベアリング８０により直接的に支持しても良い。
【００６８】
また、上記第２の実施形態では、微動ステージ５０にレベリングセンサユニット７０が取り付けられるとともに、レベリング装置５２にターゲット７２，７４が取り付けられているが、これに代えて、微動ステージ５０にターゲット７２，７４が取り付けられるとともに、レベリング装置５２にレベリングセンサユニット７０がアーム部材１２０を介して取り付けられて良い。
【００６９】
また、上記第２の実施形態では、レベリング装置５２に取り付けられたアーム部材１２０にターゲット７２，７４が取り付けられたが、アーム部材１２０そのものを、例えばセラミックスで形成する、あるいは上面を反射面加工するなどしてターゲットとして機能させても良い。
【００７０】
また、上記第３の実施形態では、微動ステージ５０にＺセンサ７０ｂが、例えば８つ取り付けられているが、これに限らず、重量キャンセル装置４０が定盤１２ｂ上の任意の縁部上に位置するときに、少なくとも３つのＺセンサ７０ｂにより微動ステージ５０のＺ位置情報を求めることができれば、Ｚセンサ７０ｂの数は、７つ以下でも９つ以上でも良い。
【００７１】
また、上記第１及び第３の実施形態では、重量キャンセル装置４０は、微動ステージ５０とは機械的に分離され、Ｙ粗動ステージ２３Ｙに牽引されることにより微動ステージ５０と同期して定盤１２上を移動する構成であったが、これに限らず、例えばその一部（例えばＺスライダ４３）が微動ステージ５０に一体的に固定されていても良い（この場合、重量キャンセル装置４０全体を微動ステージ５０と一体に水平面に対して揺動可能に構成すると良い）。
【００７２】
また、露光装置で使用される照明光は、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、あるいは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。
【００７３】
また、上記第１〜第３の実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の光学系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、投影光学系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、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、投影倍率が等倍系のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は拡大系及び縮小系のいずれでも良い。
【００７４】
また、上記第１〜第３の実施形態では、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本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明は、投影光学系を用いない、プロキシミティ方式の露光装置にも適用することができる。また、本発明は、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にも適用することができる。また、移動体装置としては、露光装置以外の装置、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、基板の検査に用いる基板検査装置などであっても良い。
【００７５】
また、露光装置の用途としては角型のガラス基板に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラス基板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。
【００７６】
また、露光対象物体がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の大きさ、及び厚さは特に限定されず、基板には、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本発明は、一辺が５００ｍｍ以上の矩形の基板が搬送対象物（あるいは露光対象物）である場合に特に有効である。
【００７７】
液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、本発明の移動体装置は、移動体の水平面に対して交差する方向の位置情報を求めるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体に高精度でパターンを形成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。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの生産に適している。
【符号の説明】
【００７９】
１０…液晶露光装置、１２…定盤、２０…基板ステージ、２３Ｘ…Ｘ粗動ステージ、２３Ｙ…Ｙ粗動ステージ、４０…重量キャンセル装置、５０…微動ステージ、７０…レベリングセンサユニット、７２、７４…ターゲット、７５…ターゲット用ステージ装置、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；
前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；
前記重量キャンセル装置とは別部材であって、前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能な移動部材と；
前記移動体と前記移動部材との一方に設けられた計測部材を含み、前記計測部材により前記移動体と前記移動部材との他方の部材に設けられた被計測部との位置関係を計測することで前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える移動体装置。
【請求項２】
前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材を更に備え、
前記移動部材は、前記ガイド部材に下方から支持され、前記ガイド面に沿って前記重量キャンセル装置と同期して移動する請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記移動体及び前記重量キャンセル装置を前記水平面に平行な方向に所定のストロークで誘導する誘導装置を更に備え、
前記移動部材は、前記誘導装置により前記移動体及び前記重量キャンセル装置と同期して前記水平面に平行な方向に所定のストロークで誘導される請求項２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記誘導装置は、前記移動部材に対し、鉛直方向に関して前記移動部材の重心位置を含む位置で前記水平面に平行な方向に移動させるための力を作用させる請求項３に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記移動部材は、前記ガイド部材上に非接触支持される請求項２又は３に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記重量キャンセル装置は、鉛直方向に延びる一本の柱状の部材から成り、
前記移動部材は、前記重量キャンセル装置の外側に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記重量キャンセル装置と前記移動体との間に配置され、前記移動体を前記水平面に平行な軸線周りに揺動可能に支持した状態で、前記移動体と共に前記水平面に平行な方向に移動する揺動支持装置を更に備え、
前記移動部材は、前記揺動支持装置に一体的に設けられる請求項１に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記重量キャンセル装置は、前記鉛直方向に延びる一本の柱状の部材から成り、
前記第２計測部材は、前記揺動支持装置から前記重量キャンセル装置よりも外側に突き出して設けられたアーム状部材に取り付けられる請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；
前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；
前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材と；
前記移動体に設けられた計測部材を含み、該計測部材により前記ガイド面を用いて前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える移動体装置。
【請求項１０】
前記計測部材は、前記ガイド面にレーザ光を照射し、その反射光に基づいて前記移動体の位置情報を求め、
前記ガイド面には、反射面加工が施される請求項９に記載の移動体装置。
【請求項１１】
前記計測部材は、３つ以上設けられ、前記ガイド面上における前記移動体の位置に関わらず、少なくとも同一直線上にない３つの計測部材を用いて計測できるように配置されている請求項９又は１０に記載の移動体装置。
【請求項１２】
前記計測部材は、前記水平面に直交する軸線周りにほぼ均等な間隔で少なくとも８つ設けられ、
前記重量キャンセル装置は、前記少なくとも８つの計測部材により囲まれる領域を支持する請求項１１に記載の移動体装置。
【請求項１３】
前記移動体上に物体が載置される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置と；
前記物体にエネルギビームを照射して所定のパターンを形成するパターン形成装置と；を備える露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと；
前記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。
【請求項１５】
前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記基板は、少なくとも一辺の長さが５００ｍｍ以上である請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと；
前記露光された前記物体を現像することと；を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項１】
水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；
前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；
前記重量キャンセル装置とは別部材であって、前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能な移動部材と；
前記移動体と前記移動部材との一方に設けられた計測部材を含み、前記計測部材により前記移動体と前記移動部材との他方の部材に設けられた被計測部との位置関係を計測することで前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える移動体装置。
【請求項２】
前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材を更に備え、
前記移動部材は、前記ガイド部材に下方から支持され、前記ガイド面に沿って前記重量キャンセル装置と同期して移動する請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記移動体及び前記重量キャンセル装置を前記水平面に平行な方向に所定のストロークで誘導する誘導装置を更に備え、
前記移動部材は、前記誘導装置により前記移動体及び前記重量キャンセル装置と同期して前記水平面に平行な方向に所定のストロークで誘導される請求項２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記誘導装置は、前記移動部材に対し、鉛直方向に関して前記移動部材の重心位置を含む位置で前記水平面に平行な方向に移動させるための力を作用させる請求項３に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記移動部材は、前記ガイド部材上に非接触支持される請求項２又は３に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記重量キャンセル装置は、鉛直方向に延びる一本の柱状の部材から成り、
前記移動部材は、前記重量キャンセル装置の外側に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記重量キャンセル装置と前記移動体との間に配置され、前記移動体を前記水平面に平行な軸線周りに揺動可能に支持した状態で、前記移動体と共に前記水平面に平行な方向に移動する揺動支持装置を更に備え、
前記移動部材は、前記揺動支持装置に一体的に設けられる請求項１に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記重量キャンセル装置は、前記鉛直方向に延びる一本の柱状の部材から成り、
前記第２計測部材は、前記揺動支持装置から前記重量キャンセル装置よりも外側に突き出して設けられたアーム状部材に取り付けられる請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
水平面に平行な方向、及び前記水平面に交差する方向に移動可能な移動体と；
前記移動体と共に前記水平面に平行に移動可能に設けられ、前記移動体を下方から支持して該移動体の重量をキャンセルする重量キャンセル装置と；
前記重量キャンセル装置を下方から支持し、前記重量キャンセル装置の前記水平面に平行な移動をガイドするガイド面を有するガイド部材と；
前記移動体に設けられた計測部材を含み、該計測部材により前記ガイド面を用いて前記移動体の前記水平面に交差する方向の位置情報を求める位置計測系と；を備える移動体装置。
【請求項１０】
前記計測部材は、前記ガイド面にレーザ光を照射し、その反射光に基づいて前記移動体の位置情報を求め、
前記ガイド面には、反射面加工が施される請求項９に記載の移動体装置。
【請求項１１】
前記計測部材は、３つ以上設けられ、前記ガイド面上における前記移動体の位置に関わらず、少なくとも同一直線上にない３つの計測部材を用いて計測できるように配置されている請求項９又は１０に記載の移動体装置。
【請求項１２】
前記計測部材は、前記水平面に直交する軸線周りにほぼ均等な間隔で少なくとも８つ設けられ、
前記重量キャンセル装置は、前記少なくとも８つの計測部材により囲まれる領域を支持する請求項１１に記載の移動体装置。
【請求項１３】
前記移動体上に物体が載置される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置と；
前記物体にエネルギビームを照射して所定のパターンを形成するパターン形成装置と；を備える露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと；
前記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。
【請求項１５】
前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記基板は、少なくとも一辺の長さが５００ｍｍ以上である請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと；
前記露光された前記物体を現像することと；を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２３２６２８（Ｐ２０１１−２３２６２８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０４０１６（Ｐ２０１０−１０４０１６）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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