(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームに対して物体を第１方向に移動させながら露光する露光装置であって、
前記物体を保持する物体保持部材と、
前記物体保持部材を下方から支持し前記物体保持部材に対して相対移動可能な第１支持部材と、
前記第１支持部材を下方から支持する支持面を有する第２支持部材と、
前記第１方向に関して前記第２支持部材の異なる部分を下方から支持する第１および第２支持部を有する第１ベースと、
前記第１支持部材が前記物体保持部材を下方から支持した状態で、前記第１支持部材を前記第１および第２支持部により支持された前記第２支持部材に対して前記支持面上を前記第１方向へ相対移動させる第１ステージ部材と前記第１ステージ部材を下方から支持する第２ステージ部材とを有するステージと、
前記第１ベースとは独立して配置され前記第１および第２ステージ部材を支持する第２ベースを有し、前記ステージにより前記第１ベース上の前記第２支持部材と前記第２支持部材上の前記第１支持部材とを前記第１および第２ベースに対して前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる駆動部と、を備える露光装置。
【請求項２】
前記第１支持部と前記第２支持部とは、前記第１方向に離れて配置され、
前記第１ベースは、前記第２支持部材が前記第１支持部と前記第２支持部との間に渡された状態で支持する請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第２支持部材とともに前記第１ステージ部材を前記第２方向へ移動させる請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記第２ステージ部材は、前記第２方向に関して前記第２支持部材の両側に配置され前記第２支持部材を前記第２方向へ移動させる請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記駆動部は、前記第２方向に沿って配置された第１固定子と、前記第１固定子に対して移動可能に配置された第１および第２可動子とを有するリニアモータを備え、
前記第１固定子は、前記第２ベースに配置され、
前記第１可動子は、前記第２ステージ部材に接続され、
前記第２可動子は、前記第２支持部材に接続される請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第２支持部材と前記第２ステージ部材とを連結する連結部をさらに備える請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２支持部材は、前記第２ステージ部材と前記連結部とを介して前記駆動部により前記第２方向へ移動される請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記連結部は、前記第２方向の剛性に比べて他の方向の剛性が低い請求項６又は７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記第２支持部材は、前記第２ステージ部材によって押圧されることにより前記第２方向に移動される請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第２支持部材および前記第２ステージ部材の一方から他方に気体を噴出する噴出部を備え、
前記第２支持部材は、前記気体を介して非接触状態で前記第２ステージ部材に押圧される請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第２支持部材は、第１の磁石を有し、
前記第２ステージ部材は、前記第１の磁石に対して前記第２方向に対向して設けられ、前記第１の磁石とは互いに対向する部分の磁極が同じである第２の磁石を有し、
前記第２支持部材は、前記第１および第２の磁石間に発生する斥力により非接触状態で前記第２ステージ部材に押圧される請求項９に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第２ベースは、前記第１方向に関して前記第１および第２支持部と離間して配置された請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記第２支持部材を下方から支持する前記第１および第２支持部の各支持部の間に配置され、前記第２ステージ部材の支持を補助する支持補助部材を備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第２ベースは、前記第１および第２支持部の一方の支持部に対して前記第１方向の一方側と他方の支持部に対して前記第１方向の他方側に配置されている請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記第１ベースは、中空の部材から成る本体部と、前記本体部の内部に設けられ、該本体部の鉛直方向の剛性を向上させる補剛部材とを含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記第１ベースは、前記第２支持部材の前記第２方向への移動をガイドするガイド部を有する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記第１支持部材は、前記ステージに対して上下方向へ相対移動可能に連結された請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記ステージは、前記第１方向に沿って配置された第２固定子と、前記第２固定子に対して移動可能に配置された第３可動子とを有するリニアモータを備え、
前記第２固定子は、前記第１方向に沿って前記第１ステージ部材に設けられ、
前記第３可動子は、前記第１ステージ部材に設けられ、
前記第１ステージ部材は、前記第２ステージ部材に対して前記第１方向に関して相対移動可能である請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記第２支持部材は、複数のリブを有するリブ構造を備える請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第２支持部材は、中実な石材から成る請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記第１支持部材は、前記第２支持部材により非接触に支持される請求項１〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記第１支持部材は、前記物体保持部材を傾斜させる傾斜装置を含む請求項１〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記第１支持部材は、前記物体保持部材を非接触支持する請求項１〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記第１支持部材は、上方向の力を発生する力発生装置を備える請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記第１ステージ部材と前記第２支持部材とは、上下方向に関する位置が少なくとも一部重複する請求項１〜２４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記物体は、フラットパネルディスプレイの製造に用いられる基板である請求項１〜２５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２７】
前記物体は、５００ｍｍ以上のサイズを有する基板である請求項１〜２６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
【請求項２９】
請求項１〜２７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程において用いられる露光装置、露光装置を用いるフラットパネルディスプレイの製造方法、及び露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【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、ガラスプレート又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
この種の露光装置は、スキャン方向に長ストロークで移動可能なＸ粗動ステージの上に、クロススキャン方向（スキャン方向に直交する方向）に移動可能なＹ粗動ステージを搭載した積み重ね型（ガントリー型）のステージ装置を有したものが知られ、そのステージ装置としては、例えば石材により形成された定盤上を重量キャンセル装置が水平面に沿って移動する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の露光装置では、重量キャンセル装置がステップ・アンド・スキャン動作に対応した広い範囲で移動するため、広範囲に渡って定盤上面（重量キャンセル装置の移動ガイド面）の平面度を高く仕上げる必要がある。しかるに、近年、露光装置の露光対象である基板は、より大型化される傾向にあり、それに伴い定盤も大型化されるため、コスト増に加え、露光装置の運搬性、組付け時の作業性の悪化などが懸念されている。
【０００５】
また、上記特許文献１に記載の露光装置では、定盤（ステージベース）と微動ステージとの間に、ＸＹ２軸ステージ、及び微動ステージを微少駆動するためのアクチュエータなどを納めるために高さ方向に広いスペースが必要であった。このため、重量キャンセル装置が大きく（背が高く）ならざるを得ず、そのため重量キャンセル装置を水平面に沿って駆動するためには、大きな駆動力が必要であった。
【０００６】
従来、大質量の基板ステージを駆動する場合、大きな駆動力（推力）を発するコア付きリニアモータが採用されていた。このコア付きリニアモータでは、可動子（又は固定子）に含まれる磁石ユニットと固定子（又は可動子）に含まれるコア（鉄心）を有するコイルユニットとの間に、推力の数倍もの磁気吸引力（吸引力）が発生する。具体的には、４０００Ｎの推力に対して、１００００〜２００００Ｎの吸引力が発生する。
【０００７】
従って、上述した構成の従来の基板ステージ装置の場合、Ｘ粗動ステージとステージベースとの間に配置される一対の単軸駆動ユニットに、基板、Ｙ粗動ステージ、Ｘ粗動ステージ等の大きな重量負荷（及びＸ粗動ステージの移動に伴う慣性力）が作用するとともに、特に上記の一対の単軸駆動ユニットを構成するコア付きリニアモータから発生する大きな吸引力も作用する。このため、単軸駆動ユニット、特に、該単軸駆動ユニットの一部をそれぞれ構成するリニアモータ及びガイド装置に大きな負荷容量（能力）を備える必要があり、また、可動部材及び固定部材をリニアモータからの吸引力にも耐え得るよう強固に構成する必要もある。
【０００８】
その一方で、ガイド装置（一軸ガイド）を構成するリニアガイド（レール）とスライダとの間に大きな摩擦抵抗が作用し、これにより駆動抵抗が増すため、さらに大きな駆動力を発するリニアモータを必要とすることとなる。また、基板ステージ装置の大型化、ガイド装置における摩擦熱及びリニアモータにおけるジュール熱の発生、吸着物による機械的な損傷等、付加的な問題も顕在化することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【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】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、エネルギビームに対して物体を第１方向に移動させながら露光する露光装置であって、前記物体を保持する物体保持部材と、前記物体保持部材を下方から支持し前記物体保持部材に対して相対移動可能な第１支持部材と、前記第１支持部材を下方から支持する支持面を有する第２支持部材と、前記第１方向に関して前記第２支持部材の異なる部分を下方から支持する第１および第２支持部を有する第１ベースと、前記第１支持部材が前記物体保持部材を下方から支持した状態で、前記第１支持部材を前記第１および第２支持部により支持された前記第２支持部材に対して前記支持面上を前記第１方向へ相対移動させる第１ステージ部材と前記第１ステージ部材を下方から支持する第２ステージ部材とを有するステージと、前記第１ベースとは独立して配置され前記第１および第２ステージ部材を支持する第２ベースを有し、前記ステージにより前記第１ベース上の前記第２支持部材と前記第２支持部材上の前記第１支持部材とを前記第１および第２ベースに対して前記第１方向に交差する第２方向へ相対移動させる駆動部と、を備える露光装置が提供される。
【００１９】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様に係る露光装置を用いて前記物体としてのフラットパネルディスプレイの製造に用いられる基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が提供される。
【００２０】
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図1の露光装置が有する基板ステージの平面図である。
【図３】図３（Ａ）は、図２の基板ステージを−Ｙ方向から見た側面図（図２のＡ−Ａ線断面図）、図３（Ｂ）は、基板ステージが有する重量キャンセル装置周辺の拡大図、図３（Ｃ）は、ベースフレーム（−Ｘ側）周辺の拡大図である。
【図４】微動ステージを除いた基板ステージの平面図（図３（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図）である。
【図５】図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】図２の基板ステージを一部省略した斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図９】図８の露光装置が有する基板ステージの平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１１】微動ステージを除いた基板ステージの平面図（図１０のＥ−Ｅ線断面図）である。
【図１２】図９のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１３】図９の基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置の断面図である。
【図１４】第３の実施形態に係る基板ステージの平面図である。
【図１５】図１４のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１６】図１４の基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置の断面図である。
【図１７】第４の実施形態に係る基板ステージの平面図である。
【図１８】第１の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置及びレベリング装置の断面図である。
【図１９】第２の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置及びレベリング装置の断面図である。
【図２０】第３の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置及びレベリング装置の断面図である。
【図２１】図２１（Ａ）は、Ｘガイドの変形例を示す図、図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）は、その他の変形に係る基板ステージ装置をそれぞれ示す図である。
【図２２】基板ステージのその他の変形例を示す図である。
【図２３】第５の実施形態に係る露光装置が備えるステージ装置の概略構成を示す側面図である。
【図２４】図２３のＨ−Ｈ線断面図である。
【図２５】第５の実施形態に係る露光装置が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。
【図２６】ステージ駆動系を構成する単軸駆動ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図２７】単軸駆動ユニットの構成各部に作用する力の釣り合いを説明するための図である。
【図２８】単軸駆動ユニットの組み立て方法を説明するための図である。
【図２９】単軸駆動ユニットの変形例（その１）を示す図である。
【図３０】単軸駆動ユニットの変形例（その２）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図７に基づいて説明する。
【００２３】
図１には、第１の実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０は、液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる矩形のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
【００２４】
露光装置１０は、図１に示されるように、照明系ＩＯＰ、マスクＭを保持するマスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、一対の基板ステージ架台１９、基板Ｐを水平面に沿って移動可能に保持する基板ステージ装置ＰＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。以下においては、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系ＰＬに対してそれぞれ相対走査される水平面内の１方向をＸ軸方向とし、水平面内でこれに直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００２５】
照明系ＩＯＰは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系ＩＯＰは、マスクＭ上に千鳥状に配置された複数、例えば５つの照明領域のそれぞれを照明する複数、例えば５つの照明系を有し、各照明系は、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。また、照明光ＩＬの波長は、波長選択フィルタにより、例えば要求される解像度に応じて適宜切り替えることが可能になっている。
【００２６】
マスクステージＭＳＴには、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたマスクＭが、例えば真空吸着により固定されている。マスクステージＭＳＴは、不図示のガイド部材上に非接触状態で搭載され、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系ＭＳＤ（図１では不図示、図７参照）により走査方向（Ｘ軸方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に適宜微少駆動される。
【００２７】
マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内での位置情報は、マスクＭに固定された（あるいは形成された）反射面にレーザビーム（測長ビーム）を照射するレーザ干渉計（以下、「マスク干渉計」という）１６により、常時、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で計測される。この計測結果は、主制御装置５０に供給される（図７参照）。
【００２８】
主制御装置５０は、マスク干渉計１６による上記計測結果に基づいて、マスクステージ駆動系ＭＳＤ（図１では不図示、図４参照）を介してマスクステージＭＳＴを駆動制御する。なお、マスク干渉計１６に代えて、あるいはマスク干渉計１６とともにエンコーダ（又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。
【００２９】
投影光学系ＰＬは、マスクステージＭＳＴの図１における下方に配置されている。投影光学系ＰＬは、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書に開示された投影光学系と同様の構成を有している。すなわち、投影光学系ＰＬは、前述した複数の照明領域に対応して、マスクＭのパターン像の投影領域が千鳥状に配置された複数、例えば５つの投影光学系（マルチレンズ投影光学系）を含み、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。本実施形態では、複数の投影光学系のそれぞれとしては、例えば光軸に沿って配置されたプリズム、光学素子群（レンズ群）、反射鏡を各２組備える２段インミラーレンズ光学系から構成され、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成するものが用いられている。
【００３０】
このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面とがほぼ一致して配置されるマスクＭを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域）に形成される。そして、マスクステージＭＳＴと基板ステージ装置ＰＳＴの一部を構成する後述する微動ステージ２１との同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭを走査方向（Ｘ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に相対移動させることで、基板Ｐ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭのパターン（マスクパターン）が転写される。すなわち、本実施形態では照明系ＩＯＰ及び投影光学系ＰＬによって基板Ｐ上にマスクＭのパターンが生成され、照明光ＩＬによる基板Ｐ上の感応層（レジスト層）の露光によって基板Ｐ上にそのパターンが形成される。
【００３１】
一対の基板ステージ架台１９は、それぞれＹ軸方向に延びる部材から成り（図５参照）、その長手方向の両端部が床（床面）Ｆ上に設置された防振装置１３により下方から支持されている。一対の基板ステージ架台１９は、Ｘ軸方向に所定間隔で平行に配置されている。一対の基板ステージ架台１９は、露光装置１０の装置本体（ボディ）を構成し、投影光学系ＰＬ、及びマスクステージＭＳＴなどは、装置本体に搭載されている。
【００３２】
基板ステージ装置ＰＳＴは、図１に示されるように、一対のベッド１２、一対のベースフレーム１４、粗動ステージ２３、微動ステージ２１、重量キャンセル装置４０、及び重量キャンセル装置４０を下方から支持するＸガイド１０２などを備えている。
【００３３】
一対のベッド１２のそれぞれは、図２に示されるように、平面視（＋Ｚ側から見て）でＹ軸方向を長手方向とする矩形の箱形部材（直方体状部材）から成る。一対のベッド１２は、Ｘ軸方向に所定間隔で平行に配置されている。＋Ｘ側のベッド１２は、図１に示されるように、＋Ｘ側の基板ステージ架台１９上に搭載され、−Ｘ側のベッド１２は、−Ｘ側の基板ステージ架台１９上に搭載されている。一対のベッド１２のそれぞれの上面のＺ軸方向に関する位置（以下、Ｚ位置と呼ぶ）は、ほぼ同じとなるように調整されている。
【００３４】
一対のベッド１２は、図１及び図２から分かるように、２つの連結部材７９により長手方向の両端部近傍が機械的に連結されている。一対のベッド１２は、図３（Ａ）に示されるように、それぞれ中空の部材から成り、その上面部及び下面部間には、ＹＺ平面に平行な板状の部材から成るリブがＸ軸方向に所定間隔で複数設けられ、剛性及び強度が確保されている。また、不図示であるが、ベッド１２の上面部及び下面部間には、ＸＺ平面に平行な板状の部材から成るリブがＹ軸方向にも所定間隔で複数設けられている。複数のリブそれぞれの中央部、及びベッド１２の側面部には、軽量化及び成形のための円形の穴が形成されている（図５参照）。なお、例えば連結部材７９を設けなくても十分な露光精度を確保できる場合などには、連結部材７９を設けなくても良い。
【００３５】
一対のベッド１２のそれぞれの上面には、図２に示されるように、機械的な一軸ガイド装置の要素であるＹリニアガイド７１Ａが複数本（本実施形態では１つのベッドにつき、例えば４本）、Ｘ軸方向に所定間隔で互いに平行に固定されている。
【００３６】
一対のベースフレーム１４のうちの一方は、図１及び図３（Ａ）に示されるように、＋Ｘ側のベッド１２の＋Ｘ側に配置され、他方は、−Ｘ側のベッド１２の−Ｘ側に配置されている。一対のベースフレーム１４は、同じ構造を有しているため、以下、−Ｘ側のベースフレーム１４について説明する。ベースフレーム１４は、図３（Ｃ）に示されるように、ＹＺ平面に平行な一面と他面とを有しＹ軸方向に延びる板状部材から成る本体部１４ａと、本体部１４ａを下方から支持する複数の脚部１４ｂ（図２及び図４では不図示）とを含む。本体部１４ａの長さ（長手方向（Ｙ軸方向）寸法）は、一対のベッド１２それぞれのＹ軸方向に関する長さよりも長く設定されている。脚部１４ｂは、Ｙ軸方向に所定間隔で、例えば３つ設けられている。脚部１４ｂの下端部には、複数のアジャスタ１４ｃが設けられ、本体部１４ａのＺ位置が調整できるようになっている。
【００３７】
本体部１４ａの両側面には、それぞれリニアモータの要素であるＹ固定子７３が固定されている。Ｙ固定子７３は、Ｙ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含む磁石ユニットを有している。また、本体部１４ａの上面、及び両側面（上記Ｙ固定子７３の下方）には、それぞれ機械的な一軸ガイド装置の要素であるＹリニアガイド７４Ａが固定されている。
【００３８】
図１に戻り、粗動ステージ２３は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上に搭載されたＸ粗動ステージ２３Ｘとを含む。粗動ステージ２３は、上記一対のベッド１２の上方（＋Ｚ側）に位置している。
【００３９】
Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、図２に示されるように、一対のＸビーム１０１を有している。一対のＸビーム１０１のそれぞれは、Ｘ軸方向に延びるＹＺ断面が矩形の部材から成り、Ｙ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。なお、各Ｘビーム１０１は、Ｚ軸方向（重力方向）の剛性に比べてＹ軸方向の剛性は要求されないので、ＹＺ断面の形状は、例えばＩ字状でも良い。
【００４０】
一対のＸビーム１０１のそれぞれの長手方向両端部近傍の下面には、図６に示されるように、Ｙキャリッジ７５と称される部材がプレート７６を介して固定されている。すなわち、Ｙ粗動ステージ２３Ｙの下面には、例えば計４つのＹキャリッジ７５が取り付けられている。プレート７６は、Ｙ軸方向に延びるＸＹ平面に平行な板状部材から成り、一対のＸビーム１０１を互いに機械的に連結している。例えば計４つのＹキャリッジ７５のそれぞれは、同じ構造を有しているため、以下、−Ｘ側のベースフレーム１４に対応する１つのＹキャリッジ７５について説明する。
【００４１】
Ｙキャリッジ７５は、図３（Ｃ）に示されるように、ＸＺ断面逆Ｕ字状の部材から成り、一対の対向面間にベースフレーム１４の本体部１４ａが挿入されている。Ｙキャリッジ７５の一対の対向面のそれぞれには、一対のＹ固定子７３のそれぞれに所定のクリアランス（隙間／ギャップ）を介して対向する一対のＹ可動子７２のそれぞれが固定されている。各Ｙ可動子７２は、不図示のコイルユニットを含み、対向するＹ固定子７３と共にＹ粗動ステージ２３Ｙ（図１参照）をＹ軸方向に所定のストロークで駆動するＹリニアモータＹＤＭ（図７参照）を構成している。本実施形態では、上述したようにＹキャリッジ７５が、例えば計４つ設けられていることから、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、例えば合計８つのＹリニアモータＹＤＭによりＹ軸方向に駆動される。
【００４２】
Ｙキャリッジ７５の一対の対向面、及び天井面のそれぞれには、転動体（例えば、複数のボールなど）を含み、Ｙリニアガイド７４Ａにスライド可能に係合するスライダ７４Ｂが固定されている。なお、図３（Ｃ）では紙面奥行き方向に重なって隠れているが、Ｙキャリッジ７５の一対の対向面、及び天井面のそれぞれにおいて、スライダ７４Ｂは、紙面奥行き方向（Ｙ軸方向）に所定間隔で、例えば２つずつ取り付けられている（図５参照）。Ｙ粗動ステージ２３Ｙ（図１参照）は、Ｙリニアガイド７４Ａとスライダ７４Ｂとを含む複数のＹリニアガイド装置により、Ｙ軸方向に直進案内される。なお、不図示ではあるが、上記ベースフレーム１４の本体部１４ａには、Ｙ軸方向を周期方向とするＹスケールが固定され、Ｙキャリッジ７５には、Ｙスケールと共にＹ粗動ステージ２３ＹのＹ軸方向に関する位置情報を求めるためのＹリニアエンコーダシステムＥＹ（図７参照）を構成するエンコーダヘッドが固定されている。Ｙ粗動ステージ２３ＹのＹ軸方向に関する位置は、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて主制御装置５０（図７参照）により制御される。
【００４３】
ここで、図１に示されるように、上述した一対のベッド１２間には、補助ガイドフレーム１０３が配置されている。補助ガイドフレーム１０３は、Ｙ軸方向に延びる部材から成り、複数のアジャスタを介して床（床面）Ｆ上に設置されている。補助ガイドフレーム１０３の上端面（＋Ｚ側の端面）には、Ｙ軸方向に延びる機械的な一軸ガイド装置の要素である一本のＹリニアガイド７７Ａが固定されている。補助ガイドフレーム１０３の上端のＺ位置は、一対のベッド１２の上面とほぼ同じに設定されている。また、補助ガイドフレーム１０３は、一対のベッド１２，及び一対の基板ステージ架台１９のそれぞれに対して、振動的に分離されている。なお、一対のベッド１２が連結部材７９により機械的に連結されていることから、補助ガイドフレーム１０３には、連結部材７９を通過させるための不図示の貫通穴が形成されている。
【００４４】
一対のＸビーム１０１のそれぞれの長手方向中央部の下面には、補助キャリッジ７８（図６参照）が固定されている。補助キャリッジ７８は、直方体状の部材から成り、図１に示されるように、その下面には、転動体（例えば、複数のボールなど）を含み、Ｙリニアガイド７７Ａにスライド可能に係合するスライダ７７Ｂが固定されている。なお、図１では紙面奥行き方向に重なって隠れているが、１つの補助キャリッジ７８につき、スライダ７７Ｂは、紙面奥行き方向（Ｙ軸方向）に所定間隔で、例えば２つ取り付けられている。このように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、長手方向の中央部が補助キャリッジ７８を介して補助ガイドフレーム１０３に下方から支持されており、自重に起因する撓みが抑制されている。
【００４５】
図２に戻り、一対のＸビーム１０１それぞれの上面には、Ｘ軸方向に延びる機械的な一軸ガイド装置の要素であるＸリニアガイド８０Ａが、Ｙ軸方向に所定間隔で複数本（本実施形態では、１つのＸビーム１０１につき、例えば２本）、互いに平行に固定されている。また、一対のＸビーム１０１それぞれの上面であって、一対のＸリニアガイド８０Ａ間の領域には、Ｘ固定子８１Ａが固定されている。Ｘ固定子８１Ａは、Ｘ軸方向に所定間隔で配列された複数の永久磁石を含む磁石ユニットを有している。
【００４６】
上述したように、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、一対のベースフレーム１４、及び補助ガイドフレーム１０３により下方から支持されており、一対のベッド１２、及び基板ステージ架台１９に対して振動的に切り離されている。
【００４７】
Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、平面視矩形の板状部材から成り、図４に示されるように、その中央部に開口部が形成されている。Ｘ粗動ステージ２３Ｘの下面には、図５に示されるように、一対のＸビーム１０１のそれぞれに固定されたＸ固定子８１Ａに所定のクリアランス（隙間／ギャップ）を介してそれぞれ対向する一対のＸ可動子８１Ｂが固定されている。各Ｘ可動子８１Ｂは、不図示のコイルユニットを含み、対向するＸ固定子８１Ａと共にＸ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に所定のストロークで駆動するＸリニアモータＸＤＭ（図７参照）を構成している。本実施形態では、Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、一対のＸビーム１０１に対応して設けられた例えば一対（２つ）のＸリニアモータＸＤＭによりＸ軸方向に駆動される。
【００４８】
また、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの下面には、図１に示されるように、転動体（例えば、複数のボールなど）を含み、Ｘリニアガイド８０Ａにスライド可能に係合するスライダ８０Ｂが複数固定されている。スライダ８０Ｂは、一本のＸリニアガイド８０Ａにつき、Ｘ軸方向に所定間隔で、例えば４個設けられており、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの下面には、例えば合計１６個のスライダ８０Ｂが固定されている。Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、Ｘリニアガイド８０Ａとスライダ８０Ｂとをそれぞれ含む複数のＸリニアガイド装置により、Ｘ軸方向に直進案内される。また、Ｘ粗動ステージ２３Ｘは、複数のスライダ８０ＢによりＹ粗動ステージ２３Ｙに対するＹ軸方向への相対移動が制限されており、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的にＹ軸方向に移動する。
【００４９】
なお、不図示ではあるが、一対のＸビーム１０１のうちの少なくとも一方には、Ｘ軸方向を周期方向とするＸスケールが固定され、Ｘ粗動ステージ２３Ｘには、Ｘスケールと共にＸ粗動ステージ２３ＸのＸ軸方向に関する位置情報を求めるためのＸリニアエンコーダシステムＥＸ（図７参照）を構成するエンコーダヘッドが固定されている。Ｘ粗動ステージ２３ＸのＸ軸方向に関する位置は、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて主制御装置５０（図７参照）により制御される。本実施形態では、上記のＸリニアエンコーダシステムＥＸと前述したＹリニアエンコーダシステムＥＹとを含んで、粗動ステージ（Ｘ粗動ステージ２３Ｘ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転を含む）を検出するエンコーダシステム２０（図７参照）が構成されている。
【００５０】
また、不図示であるが、Ｘ粗動ステージ２３Ｘには、微動ステージ２１のＸ粗動ステージ２３Ｘに対する移動可能量を機械的に制限（規制）するストッパ部材、あるいはＸ軸、及びＹ軸方向に関して微動ステージ２１のＸ粗動ステージ２３Ｘに対する相対移動量を計測するためのギャップセンサなどが取り付けられている。
【００５１】
微動ステージ２１は、図１及び図２から分かるように、平面視ほぼ正方形の板状部材（又は箱形（中空の直方体）の部材）から成り、その上面に基板ホルダＰＨを介して基板Ｐを、例えば真空吸着（又は静電吸着）により吸着保持する。
【００５２】
微動ステージ２１は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘに固定された固定子と、微動ステージ２１に固定された可動子とをそれぞれ含んで構成される複数のボイスコイルモータ（あるいはリニアモータ）を含む微動ステージ駆動系２６（図７参照）により、Ｘ粗動ステージ２３Ｘ上でＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、及びθｚの各方向）に微少駆動される。複数のボイスコイルモータとしては、図２に示されるように、微動ステージ２１をＸ軸方向に微少駆動するＸボイスコイルモータ１８ＸがＹ軸方向に離間して一対設けられ、微動ステージ２１をＹ軸方向に微少駆動するＹボイスコイルモータ１８ＹがＸ軸方向に離間して一対設けられている。微動ステージ２１は、上記Ｘボイスコイルモータ１８Ｘ、及び／又はＹボイスコイルモータ１８Ｙを用いてＸ粗動ステージ２３Ｘに同期駆動（Ｘ粗動ステージ２３Ｘと同方向に同速度で駆動）されることにより、Ｘ粗動ステージ２３Ｘと共にＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に所定のストロークで移動する。従って、微動ステージ２１は、投影光学系ＰＬ（図１参照）に対し、ＸＹ２軸方向に長ストロークで移動（粗動）可能、かつＸ，Ｙ、θｚ方向の３自由度方向に微少移動（微動）可能となっている。
【００５３】
また、微動ステージ駆動系２６は、図３（Ｂ）に示されるように、微動ステージ２１をθｘ、θｙ、及びＺ軸方向の３自由度方向に微少駆動するための複数のＺボイスコイルモータ１８Ｚを有している。複数のＺボイスコイルモータ１８Ｚは、微動ステージ２１の底面の四隅部に対応する箇所に配置されている（図３（Ｂ）では、４つのＺボイスコイルモータ１８Ｚのうち２つのみが示され、他の２つは図示省略）。複数のボイスコイルモータを含み、微動ステージ駆動系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。
【００５４】
本実施形態では、微動ステージ駆動系２６と、前述の複数のＹリニアモータＹＤＭと、一対のＸリニアモータＸＤＭとから成る粗動ステージ駆動系とを含んで、基板ステージ駆動系ＰＳＤが構成されている（図７参照）。
【００５５】
微動ステージ２１の−Ｘ側の側面には、図３（Ａ）に示されるように、ミラーベース２４Ｘを介して、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡（バーミラー）２２Ｘが固定されている。また、微動ステージ２１の−Ｙ側の側面には、図５に示されるように、ミラーベース２４Ｙを介して、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡２２Ｙが固定されている。微動ステージ２１のＸＹ平面内の位置情報は、Ｘ移動鏡２２Ｘ、及びＹ移動鏡２２Ｙを用いたレーザ干渉計システム（以下、基板干渉計システムと呼ぶ）９２（図１参照）によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、基板干渉計システム９２は、Ｘ移動鏡２２Ｘに対応するＸレーザ干渉計、及びＹ移動鏡２２Ｙに対応するＹレーザ干渉計をそれぞれ複数備えているが、図１では、代表的にＸレーザ干渉計のみが図示されている。複数のレーザ干渉計は、それぞれ装置本体に固定されている。また、微動ステージ２１のθｘ、θｙ、及びＺ軸方向に関する位置情報は、微動ステージ２１の下面に固定された不図示のセンサにより、例えば後述する重量キャンセル装置４０に固定されたターゲットを用いて求められる。上記微動ステージ２１の位置計測系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。
【００５６】
重量キャンセル装置４０は、図３（Ａ）に示されるように、Ｚ軸方向に延設された柱状の部材から成り、心柱とも称される。重量キャンセル装置４０は、後述するＸガイド１０２上に搭載され、後述するレベリング装置５７を介して微動ステージ２１を下方から支持している。重量キャンセル装置４０は、その上半部がＸ粗動ステージ２３Ｘの開口部内に挿入され、その下半部が一対のＸビーム１０１（図４参照）間に挿入されている。
【００５７】
重量キャンセル装置４０は、図３（Ｂ）に示されるように、筐体４１、空気ばね４２及びＺスライダ４３などを有する。筐体４１は、＋Ｚ側の面が開口した有底の筒状部材から成る。筐体４１の下面には、軸受面が−Ｚ側を向いた複数のエアベアリング（以下、ベースパッドと呼ぶ）４４が取り付けられている。空気ばね４２は、筐体４１の内部に収容されている。空気ばね４２には、外部から加圧気体が供給される。Ｚスライダ４３は、Ｚ軸方向に延びる筒状の部材から成り、筐体４１内に挿入され、空気ばね４２上に搭載されている。Ｚスライダ４３の＋Ｚ側の端部には、軸受面が＋Ｚ側を向いた不図示のエアベアリングが取り付けられている。
【００５８】
レベリング装置５７は、微動ステージ２１をチルト自在（ＸＹ平面に対してθｘ及びθｙ方向に揺動自在）に支持する装置であり、Ｚスライダ４３に取り付けられた上記エアベアリングにより下方から非接触支持されている。重量キャンセル装置４０は、空気ばね４２が発生する重力方向上向きの力により、Ｚスライダ４３、及びレベリング装置５７を介して微動ステージ２１を含む系の重量（重力方向下向きの力）を打ち消す（キャンセルする）ことにより、上述した複数のＺボイスコイルモータ１８Ｚの負荷を低減する。
【００５９】
重量キャンセル装置４０は、複数の連結装置４５を介してＸ粗動ステージ２３Ｘに機械的に接続されている。複数の連結装置４５のＺ位置は、重量キャンセル装置４０のＺ軸方向に関する重心位置とほぼ一致している。連結装置４５は、ＸＹ平面に平行な厚さの薄い鋼板などを含み、フレクシャ装置とも称される。連結装置４５は、重量キャンセル装置４０の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側で重量キャンセル装置４０の筐体４１とＸ粗動ステージ２３Ｘを連結している（図３（Ｂ）では＋Ｙ側、−Ｙ側の連結装置４５は不図示。図４参照）。従って、重量キャンセル装置４０は、複数の連結装置４５のいずれかを介してＸ粗動ステージ２３Ｘに牽引されることにより、そのＸ粗動ステージ２３Ｘと一体的にＸ軸方向、又はＹ軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置４０には、そのＺ軸方向に関する重心位置を含むＸＹ平面に平行な平面内で牽引力が作用するので、移動方向に直交する軸線周りのモーメント（ピッチングモーメント）が作用しない。なお、レベリング装置５７、連結装置４５を含み、本実施形態の重量キャンセル装置４０の詳細な構成について、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されている。
【００６０】
Ｘガイド１０２は、図３（Ａ）に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とするＹＺ断面が逆Ｕ字状の部材（図５参照）から成るガイド本体１０２ａと、複数のリブ１０２ｂとを含む。Ｘガイド１０２は、上述した一対のベッド１２の上方（＋Ｚ側）に、一対のベッド１２を横断するように配置されている。Ｘガイド１０２の長さ（長手方向（Ｘ軸方向）の寸法）は、Ｘ軸方向に所定間隔で配置され一対のベッド１２それぞれのＸ軸方向の寸法と、一対のベッド１２間の隙間のＸ軸方向の寸法との和よりも幾分長く設定されている。このため、図２に示されるように、Ｘガイド１０２の＋Ｘ側の端部は、＋Ｘ側のベッド１２の＋Ｘ側の端部よりも＋Ｘ側（ベッド１２の外側）に突き出しており、Ｘガイド１０２の−Ｘ側の端部は、−Ｘ側のベッド１２の−Ｘ側の端部よりも−Ｘ側（ベッド１２の外側）に突き出している。
【００６１】
ガイド本体１０２ａの上面（＋Ｚ側の面）は、ＸＹ平面に平行で平坦度が非常に高く仕上げられている。ガイド本体１０２ａの上面には、重量キャンセル装置４０が複数のベースパッド４４を介して非接触状態で搭載されている。ガイド本体１０２ａの上面は、水平面と平行となるように精度良く調整されており、重量キャンセル装置４０が移動する際のガイド面をとして機能する。ガイド本体１０２ａの長さ（長手方向の寸法）は、重量キャンセル装置４０（すなわちＸ粗動ステージ２３Ｘ）のＸ軸方向への移動可能量よりも幾分長く設定されている。ガイド本体１０２ａの上面の幅（Ｙ軸方向の寸法）は、複数のベースパッド４４全ての軸受面と対向可能な寸法に設定されている（図４参照）。また、ガイド本体１０２ａの長手方向の両端部は、ＹＺ平面に平行な板状部材により閉塞されている。
【００６２】
複数のリブ１０２ｂは、それぞれＹＺ平面に平行な板状の部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で設けられている。複数のリブ１０２ｂのそれぞれは、ガイド本体１０２ａの対向する一対の対向面、及び天井面に接続されている。ここで、複数のリブ１０２ｂを含み、Ｘガイド１０２の材質、及び製造方法は、特に限定されないが、例えば、鉄などを用いた鋳造により形成される場合、石材（例えば、斑レイ岩）により形成される場合、セラミックス、あるいはＣＦＲＰ（Carbon Fiver Reinforced Plastics）材などにより形成される場合、ガイド本体１０２ａ、及び複数のリブ１０２ｂは、一体的に形成される。ただし、ガイド本体１０２ａと複数のリブ１０２ｂとを別部材とし、複数のリブ１０２ｂをガイド本体１０２ａに、例えば溶接などにより接続しても良い。なお、Ｘガイド１０２は、中実の部材により構成しても良いし、下面側が閉塞された箱形の部材により構成しても良い。
【００６３】
複数のリブ１０２ｂのそれぞれの下端部には、転動体（例えば、複数のボールなど）を含み、上述した一対のベッド１２のそれぞれの上面に固定されたＹリニアガイド７１Ａにスライド可能にＹスライダ７１Ｂが固定されている。なお、図４に示されるように、Ｙスライダ７１Ｂは、複数（本実施形態では、例えば１本のＹリニアガイド７１Ａにつき２つ）、Ｙ軸方向に所定間隔で固定されている。ガイド本体１０２ａの上面の平面度調整は、複数のリブ１０２ｂとＹスライダ７１Ｂとの間にシムなどを適宜挿入して行うと良い。
【００６４】
Ｘガイド１０２の長手方向の両端部に設けられた上記板状部材には、図２に示されるように、それぞれＸガイド１０２をＹ軸方向に所定のストロークで駆動するためのＹリニアモータ８２（図７参照）の要素であるＹ可動子７２Ａが、上述した一対のＹ固定子７３（図３（Ｃ）参照）のそれぞれに所定のクリアランス（隙間／ギャップ）を介して対向して固定されている（図４参照。なお、理解を容易にするため、図４ではプレート７６が不図示とされている）。各Ｙ可動子７２Ａは、不図示のコイルユニットを有している。Ｘガイド１０２は、Ｙ固定子７３とＹ可動子７２Ａとをそれぞれ含む一対のＹリニアモータ８２により、Ｙ軸方向に所定のストロークで駆動される。すなわち、本実施形態において、Ｘガイド１０２をＹ軸方向に駆動するための一対のＹリニアモータ８２、及びＹ粗動ステージ２３ＹをＹ軸方向に駆動するためのＹリニアモータＹＤＭは、それぞれ共通の固定子７３を用いている。
【００６５】
また、不図示であるが、上述した一対のベッド１２のうちの一方には、Ｙ軸方向を周期方向とするＹスケールが固定され、Ｘガイド１０２には、Ｙスケールと共にＸガイド１０２のＹ軸方向に関する位置情報を求めるためのＹリニアエンコーダシステム１０４（図７参照）を構成するエンコーダヘッドが固定されている。Ｘガイド１０２、及びＹ粗動ステージ２３Ｙは、主制御装置５０（図７参照）により、上記エンコーダヘッドの出力に基づいて、Ｙ軸方向に同期駆動される（ただし、必要であれば個別にＹ位置を制御することもできる）。
【００６６】
その他、基板ホルダＰＨの上面には、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形状のマーク板（不図示）が固定されている。このマーク板の高さは、その表面が基板ホルダＰＨ上に載置される基板Ｐの表面とほぼ同一面になるように設定されている。そして、マーク板の表面には、複数、ここでは６つの基準マーク（不図示）がＹ軸方向に並んで形成されている。
【００６７】
また、基板ホルダＰＨ（微動ステージ２１）の内部には、６つの基準マークのそれぞれの下方（−Ｚ側）に、レンズ系と撮像素子（ＣＣＤ等）とを含む６つのマーク像検出系ＭＤ１〜ＭＤ６（図７参照）が配置されている。これらのマーク像検出系ＭＤ１〜ＭＤ６は、５つの投影光学系のそれぞれとレンズ系とによるマスクＭ上のアライメントマークの投影像と、レンズ系による基準マーク（不図示）の像とを同時に検出し、基準マークの像の位置を基準とするアライメントマークの像の位置を計測する。その計測結果は、主制御装置５０に供給され、マスクＭの位置合わせ（マスクアライメント）等に用いられる。
【００６８】
さらに、露光装置１０には、６つの基準マーク及び基板Ｐ上のアライメントマークを検出するために、６つのオフアクシス方式のアライメント検出系ＡＬ１〜ＡＬ６（図７参照）が設けられている。６つのアライメント検出系は、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に、Ｙ軸に沿って順に配置されている。
【００６９】
各アライメント検出系としては、画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが採用されている。ＦＩＡ系のセンサは、例えば、基板Ｐ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と指標（不図示）の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像する。アライメント検出系ＡＬ１〜ＡＬ６の検出結果は、アライメント信号処理系（不図示）を介して主制御装置５０に送られる。
【００７０】
なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出し、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独であるいは適宜組み合わせて用いることも可能である。
【００７１】
図７には、露光装置１０の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置５０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置５０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１０の構成各部を統括制御する。
【００７２】
次に、露光装置１０における基板Ｐのロット処理について簡単に説明する。
【００７３】
複数（例えば、５０枚又は１００枚）の基板Ｐからなる処理対象のロットが、露光装置１０にインライン接続されたコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」という）（不図示）に搬入されると、ロット内の基板が、順次、Ｃ／Ｄ内のコータ（レジスト塗布装置）によりレジストを塗布され、搬送系（不図示）により露光装置１０に搬送される。また、主制御装置５０の管理の下、不図示のマスク搬送装置（マスクローダ）によって、マスクステージＭＳＴ上へのマスクＭのロードが行われ、次いで前述のマスクアライメントが行われる。
【００７４】
そして、レジストが塗布された基板Ｐが基板ホルダＰＨ上にロードされると、主制御装置５０は、アライメント検出系ＡＬ１〜ＡＬ６を用いて基板ホルダＰＨ上の基準マークを検出して、ベースライン計測を行う。
【００７５】
そして、主制御装置５０は、前層以前の露光の際に基板Ｐ上にパターンとともに転写形成された複数のアライメントマークを、アライメント検出系ＡＬ１〜ＡＬ６を用いて検出して基板Ｐのアライメントを行う。
【００７６】
基板Ｐのアライメントの終了後、主制御装置５０により、基板Ｐ上の複数のショット領域に、前述した走査露光によりマスクＭのパターンを順次転写するためのステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式の露光動作と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７７】
ここで、上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作では、基板Ｐ上に設けられた複数のショット領域に対して順次露光処理が行われる。基板Ｐは、スキャン動作時にはＸ軸方向に所定のストロークで等速駆動され（以下、Ｘスキャン動作と呼ぶ）、ステップ動作時（ショット領域間移動時）にはＸ軸方向、及び／又はＹ軸方向に適宜駆動される（以下、それぞれＸステップ動作、Ｙステップ動作と呼ぶ）。
【００７８】
上記Ｘスキャン動作時、及びＸステップ動作時に基板ＰをＸ軸方向に移動させる際、基板ステージ装置ＰＳＴでは、主制御装置５０からのＸリニアエンコーダシステムＥＸの計測値に基づく指示に応じて、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上でＸ粗動ステージ２３Ｘが一対（２つ）のＸリニアモータＸＤＭによりＸ軸方向に駆動されるとともに、主制御装置５０からの基板干渉計システム９２の計測値に基づく指示に応じて、複数のＸボイスコイルモータ１８Ｘにより微動ステージ２１がＸ粗動ステージ２３Ｘに同期駆動される。また、Ｘ粗動ステージ２３ＸがＸ軸方向に移動すると、このＸ粗動ステージ２３Ｘに牽引されることにより、重量キャンセル装置４０がＸ粗動ステージ２３Ｘと共にＸ軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置４０は、Ｘガイド１０２上を移動する。なお、上記Ｘスキャン動作、及びＸステップ動作時、Ｘ粗動ステージ２３Ｘに対して微動ステージ２１がＹ軸方向、及び／又はθｚ方向に微少駆動される場合があるが、重量キャンセル装置４０のＹ位置は変化しないので、重量キャンセル装置４０は、常にＸガイド１０２上のみを移動する。
【００７９】
これに対し、上記Ｙステップ動作時、基板ステージ装置ＰＳＴでは、主制御装置５０からのＹリニアエンコーダシステムＥＹの計測値に基づく指示に応じて、Ｙ粗動ステージ２３Ｙが複数のＹリニアモータＹＤＭにより一対のベースフレーム１４上でＹ軸方向に所定のストロークで駆動され、このＹ粗動ステージ２３Ｙと一体的にＸ粗動ステージ２３ＸがＹ軸方向に所定のストロークで移動する。また重量キャンセル装置４０は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘと一体的にＹ軸方向に所定のストロークで移動する。この際、重量キャンセル装置４０を下方から支持するＸガイド１０２がＹ粗動ステージ２３Ｙに同期駆動される。従って、重量キャンセル装置４０は、常にＸガイド１０２に下方から支持される。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１０によると、重量キャンセル装置４０は、そのＸＹ平面の位置に関わらず、常にＸガイド１０２により下方から支持される。Ｘガイド１０２は、スキャン方向に延びる狭幅の板状部材から成るので、例えば重量キャンセル装置４０の全移動範囲をカバーする広いガイド面を有するガイド部材（例えば石材により形成された定盤）を用いる場合に比べ、基板ステージ装置ＰＳＴを軽量化できる。また、上記広いガイド面を有するガイド部材は、基板が大型化した場合に加工、及び運搬が困難になるが、本実施形態のＸガイド１０２は、Ｘ軸方向に延びる帯状のガイド面を有する狭幅の板状部材から成るので、加工及び運搬が容易である。
【００８１】
また、Ｘ軸方向に延びる部材であるＸガイド１０２が、一対のベッド１２により複数箇所で下方から支持されているので、Ｘガイド１０２の自重による、あるいは重量キャンセル装置４０の荷重に起因する撓みが抑制される。また、ベッド１２の数を２つにしたため、仮にベッド１２を１つとする場合に比べ、２つのベッド１２のそれぞれのサイズを小型化、軽量化できる。従って、ベッド１２の加工、及び運搬が容易となり、かつ基板ステージ装置ＰＳＴ組立時の作業性が向上する。
【００８２】
また、Ｘガイド１０２、及びＸガイド１０２をＹ軸方向に案内する一対のベッド１２は、リブ構造とされているので、軽量であり、かつＺ軸方向の剛性を容易に確保することができる。従って、基板ステージ装置ＰＳＴを組み立てる作業も、上記広いガイド面を有するガイド部材を用いる場合に比べ、作業性が良い。
【００８３】
また、重量キャンセル装置４０がＸガイド１０２上に非接触支持されているので、重量キャンセル装置４０の移動に起因する振動がＸガイド１０２に伝達しない。従って、Ｘガイド１０２，一対のベッド１２，基板ステージ架台１９などを介して振動が、例えば投影光学系ＰＬなどに伝達せず、露光動作を高精度で行うことができる。また、Ｘガイド１０２は、一対のベースフレーム１４に固定されたＹ固定子７３を含む一対のＹリニアモータ８２により、そのＺ軸方向に関する重心付近を駆動されるので、Ｘ軸周りのモーメント（ピッチングモーメント）が発生せず、また、その駆動力の反力が基板ステージ架台１９に伝達しない。従って、露光動作を高精度で行うことができる。
【００８４】
また、Ｘガイド１０２のＹ軸方向移動は、高精度な位置決め精度が不要な上記Ｙステップ動作時に行われるため、仮にリニアガイド装置の摩擦抵抗力、あるいは駆動によるモーメントが重量キャンセル装置４０、あるいはＸガイド１０２に作用しても、そのＹステップ動作後のＸスキャン動作までには、上記モーメントに起因して発生する振動を収束させることができる。また、Ｘガイド１０２のＹ軸方向の駆動によるヨーイング運動（Ｚ軸回りのモーメント）は、Ｘガイド１０２を駆動するための一対のＹリニアモータ８２の駆動力差によって厳密に制御して抑制することができる。
【００８５】
さらに、本実施形態の粗動ステージ２３（ＸＹステージ装置）は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙ上にＸ粗動ステージ２３Ｘが搭載される構成であるので、例えばＸ粗動ステージ上にＹ粗動ステージが搭載される構成の従来のＸＹステージ装置に比べ、スキャン方向であるＸ軸方向に長ストロークで移動するＸ粗動ステージ２３Ｘの慣性質量が小さい。従って、Ｘスキャン動作時に粗動ステージ２３を通して床（床面）Ｆが受ける駆動反力は小さくなる。その結果、Ｘスキャン動作時には、装置全体に影響する床振動を抑制することができる。これに対し、Ｙ粗動ステージ２３ＹがＹ軸方向に移動するときの駆動質量及び駆動反力は、上記従来のＸＹステージ装置に比べ大きくなるが、高精度な位置決めを必要としないＹステップ動作であるため、露光動作に対する床振動の影響は少ない。
【００８６】
また、粗動ステージ２３において、Ｙ粗動ステージ２３Ｙが有する一対のＸビーム１０１は、それぞれ一対のベッド１２間に配置された補助ガイドフレーム１０３により、Ｘ方向中間部が支持され、自重、あるいはＸ粗動ステージ２３Ｘの荷重に起因する撓みが抑制される。従って、一対のＸビーム１０１上に固定されたＸリニアガイド８０Ａの真直精度を向上させることができ、高精度でＸ粗動ステージ２３ＸをＸ軸方向に直進案内することができる。また、両端部のみを支持する場合に比べて、一対のＸビーム１０１それぞれを、撓み剛性確保のために頑丈な構造にする必要がなく（華奢な部材で良い）、軽量化することができる。
【００８７】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について、図８〜図１３に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一若しくは類似の符号を用いるとともに、その説明を簡略若しくは省略する。
【００８８】
図８には、第２の実施形態に係る露光装置１１０の構成が概略的に示されている。露光装置１１０は、液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）に用いられる基板Ｐを露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
【００８９】
図９には、図８の露光装置１１０が有する基板ステージ装置ＰＳＴａの平面図が示され、図１０には、図９のＤ−Ｄ線断面図が示されている。また、図１１には、微動ステージを除いた基板ステージ装置の平面図（図１０のＥ−Ｅ線断面図）が示され、図１２には、図９のＦ−Ｆ線断面図が示されている。また、図１３には、基板ステージ装置ＰＳＴａが有する重量キャンセル装置の断面図が示されている。
【００９０】
図８〜図１３と、前述の第１の実施形態に係る図１〜図６とを比較するとわかるように、本第２の実施形態に係る露光装置１１０では、前述の基板ステージ装置ＰＳＴに代えて、基板ステージ装置ＰＳＴａが設けられている点が、露光装置１０と相違している。
【００９１】
基板ステージ装置ＰＳＴａは、全体的な構成は、基板ステージ装置ＰＳＴと同様になっているが、重量キャンセル装置４０に代えて、重量キャンセル装置４０’が設けられている点、及びＸガイド１０２の駆動系の構成が、基板ステージ装置ＰＳＴと一部相違するなど、いくつかの点で、基板ステージ装置ＰＳＴと相違している。以下、相違点を中心として説明する。
【００９２】
基板ステージ装置ＰＳＴａでは、図８、図１０等から分かるように、Ｙ粗動ステージ２３ＹとＸガイド１０２とのＺ軸方向（鉛直方向）に関する位置（高さ位置）が一部重複している。
【００９３】
具体的には、基板ステージ装置ＰＳＴａでは、図８及び図１０に示されるように、一対のＸビーム１０１それぞれの長手方向両側面（両端部近傍の下面ではない）には、前述のＹキャリッジ７５が固定されている。すなわち、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、例えば計４つのＹキャリッジ７５を有している。また、＋Ｘ側の２つのＹキャリッジ７５の上面は、プレート７６により機械的に連結され、−Ｘ側の２つのＹキャリッジ７５の上面も、同様にプレート７６により機械的に連結されている。なお、理解を容易にするため、図１１ではプレート７６が不図示とされている。
【００９４】
また、重量キャンセル装置４０’として、例えば図１０に示されるように、Ｚスライダ４３とレベリング装置５７とが一体的に固定されたタイプの装置が用いられている。重量キャンセル装置４０’は、Ｘガイド１０２上に搭載され、その下半部がＸ粗動ステージ２３Ｘの開口部内に挿入されている。なお、図８、図１０〜図１２では、図面の錯綜を避ける観点から、重量キャンセル装置４０’、及びレベリング装置５７などが模式的に示されている（詳細な構成は、図１３参照）。
【００９５】
重量キャンセル装置４０’は、図１３に示されるように、筐体４１、空気ばね４２，Ｚスライダ４３などを有する。筐体４１は、＋Ｚ側の面が開口した有底の筒状部材から成る。筐体４１の下面には、軸受面が−Ｚ側を向いた複数のベースパッド４４が取り付けられている。筐体４１の外壁面には、微動ステージ２１の下面に固定された複数のＺセンサ５２のターゲット４６を支持するための複数のアーム部材４７が固定されている。空気ばね４２は、筐体４１の内部に収容されている。空気ばね４２には、外部から加圧気体が供給される。Ｚスライダ４３は、前述の第１の実施形態で用いられるＺスライダに比べて高さの低い（背の低い）Ｚ軸方向に延びる筒状の部材から成る。Ｚスライダ４３は、筐体４１内に挿入され、空気ばね４２上に搭載されている。Ｚスライダ４３は、Ｚ軸方向に離間して配置された一対のＸＹ平面に平行な板ばねを含む平行板ばね装置４８により筐体４１の内壁面に接続されている。平行板ばね装置４８は、例えばＺスライダ４３の外周周り（θｚ方向）にほぼ均等な間隔で複数（例えば３つ、あるいは４つ）設けられている。Ｚスライダ４３は、複数の板ばねの水平面に平行な方向の剛性（引張り剛性）により、筐体４１と一体的にＸＹ平面に沿って移動する。これに対し、Ｚスライダ４３は、板ばねの柔軟性（可撓性）により、筐体４１に対してＺ軸方向に微少移動可能となっている。平行板ばね装置４８の有する一対の板ばねは、Ｚ軸方向に離間しているので、Ｚスライダ４３は、倒れ（θｘあるいはθｙ方向への回転）が抑制されており、実質的にＺ軸方向にのみ微少ストロークで筐体４１に対して移動可能となっている。
【００９６】
レベリング装置５７は、微動ステージ２１をチルト自在（ＸＹ平面に対してθｘ及びθｙ方向に揺動自在）に支持する装置であり、微動ステージ２１の下面に形成された開口部２１ａを介して上半部が微動ステージ２１内に挿入されている。重量キャンセル装置４０’は、空気ばね４２が発生する重力方向上向きの力により、Ｚスライダ４３、及びレベリング装置５７を介して微動ステージ２１を含む系の重量（重力方向下向きの力）を打ち消す（キャンセルする）ことにより、複数のＺボイスコイルモータ１８Ｚの負荷を低減する。
【００９７】
レベリング装置５７は、＋Ｚ側の面が開口したカップ状の部材から成るレベリングカップ４９と、レベリングカップ４９の内径側に挿入される多面体部材６４と、レベリングカップ４９の内壁面に取り付けられた複数のエアベアリング６５とを含む。レベリングカップ４９は、その下面がＺスライダ４３の上面にプレート６８を介して一体的に固定されている。なお、微動ステージ２１の天井面には、レベリングカップ４９の脱落を防止する複数の脱落防止装置２００が取り付けられている。多面体部材６４は、三角錐状の部材から成り、その先端部がレベリングカップ４９内に挿入されている。多面体部材６４の底面（＋Ｚ側を向いた面）は、スペーサ５１を介して微動ステージ２１の天井面に固定されている。エアベアリング６５は、レベリングカップ４９の内壁面に、θｚ周りにほぼ均等な間隔で、例えば３つ設けられている。レベリング装置５７は、複数のエアベアリング６５から多面体部材６４の側面に加圧気体を噴射することにより、微動ステージ２１を含む系の重心位置ＣＧを回転中心として微動ステージ２１をチルト可能に微少なクリアランス（隙間／ギャップ）を介して非接触支持する。なお、図１３には、理解を容易にするために、例えば３つのエアベアリング６５のうちの２つの断面が示されている（すなわち図１３は、レベリング装置５７に関してはＹＺ平面に平行な断面の断面図ではない）。
【００９８】
ここで、微動ステージ２１がＸＹ平面に平行な方向に移動すると、多面体部材６４が微動ステージ２１と一体的にＸＹ平面に平行な方向に移動する。この際、エアベアリング６５の軸受面と多面体部材６４との間に形成される気体膜の剛性（静圧）により、エアベアリング６５が多面体部材６４に押圧され、これにより微動ステージ２１とレベリングカップ４９とが一体的に微動ステージ２１と同方向に移動する。そして、レベリングカップ４９とＺスライダ４３がプレート６８を介して固定されていることから、微動ステージ２１とＺスライダ４３とは、一体的に水平面に平行な方向に移動する。また、上述したように、Ｚスライダ４３と筐体４１とが複数の平行板ばね装置４８により接続されていることから、微動ステージ２１と筐体４１とが一体的に水平面に平行な方向に移動する。このように、微動ステージ２１と重量キャンセル装置４０’とは、複数のボイスコイルモータ１８Ｘ、１８Ｙにより微少駆動される場合を含み、常に一体的にＸＹ平面に平行な方向に移動する。このため、本第２の実施形態では、重量キャンセル装置４０’とＸ粗動ステージ２３Ｘとの間に、前述した連結装置４５は設けられていない。
【００９９】
また、本第２の実施形態では、ガイド本体１０２ａのＺ軸方向の寸法は、Ｘビーム１０１のＺ軸方向の寸法と同等に設定されている。そして、図９、図１０、及び図１２から分かるように、ガイド本体１０２ａは、一対のＸビーム１０１間に挿入されている。すなわち、Ｘガイド１０２のＺ位置（鉛直方向の位置）と、Ｙ粗動ステージ２３ＹのＺ位置とは、一部重複している。
【０１００】
基板ステージ装置ＰＳＴａのその他の部分の構成は、前述の基板ステージ装置ＰＳＴと同様になっている。
【０１０１】
上述のようにして構成された露光装置１１０では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作に際し、Ｘスキャン動作時、及びＸステップ動作時に基板ＰをＸ軸方向に移動させる際、基板ステージ装置ＰＳＴａでは、基本的には、前述した第１の実施形態と同様のＹ粗動ステージ２３Ｙ上でＸ粗動ステージ２３Ｘの駆動、微動ステージ２１とＸ粗動ステージ２３Ｘとの同期駆動が、主制御装置５０からの指示に応じて行われる。ただし、基板ステージ装置ＰＳＴａでは、重量キャンセル装置４０’は、Ｘ粗動ステージ２３Ｘに牽引されることなく、微動ステージ２１と共に重量キャンセル装置４０’は、Ｘ軸方向に移動する。なお、上記Ｘスキャン動作、及びＸステップ動作時、Ｘ粗動ステージ２３Ｘに対して微動ステージ２１がＹ軸方向に微少駆動され、重量キャンセル装置４０’のＹ位置が微少に変化する場合があるが、Ｘガイド１０２の幅方向寸法は、重量キャンセル装置４０’がＹ軸方向に微少駆動された場合であっても、ベースパッド４４がＸガイド１０２上から脱落しないように設定されている。
【０１０２】
また、Ｙステップ動作時、基板ステージ装置ＰＳＴａでは、基本的には、前述した第１の実施形態と同様のＹ粗動ステージ２３Ｙ及びＸ粗動ステージ２３ＸのＹ軸方向の駆動、並びにＸ粗動ステージ２３Ｘと微動ステージ２１との同期駆動が、主制御装置５０からの指示に応じて行われる。ただし、基板ステージ装置ＰＳＴａでは、重量キャンセル装置４０’は、微動ステージ２１と共にＹ軸方向に移動する。この際、重量キャンセル装置４０’を下方から支持するＸガイド１０２がＹ粗動ステージ２３Ｙに同期駆動される。従って、重量キャンセル装置４０’は、常にＸガイド１０２に下方から支持される。
【０１０３】
以上説明した本第２の実施形態に係る露光装置１１０によると、前述した第１の実施形態に係る露光装置１０と同等の効果を得ることができる。これに加え、露光装置１１０によると、Ｘガイド１０２のＺ位置（鉛直方向位置）と、Ｙ粗動ステージ２３ＹのＺ位置とは、一部重複しているため、例えば広いガイド面を有するガイド部材上に重量キャンセル装置４０’が搭載される場合に比べ、重量キャンセル装置４０’のＺ軸方向寸法を短くできる。この場合、筐体４１、及びＺスライダ４３のＺ軸方向寸法を短くできるので、重量キャンセル装置４０’を軽量化できる。また、重量キャンセル装置４０’が軽量化されると、微動ステージ２１を駆動するためのアクチュエータ（複数のリニアモータ、及び複数のボイスコイルモータ）を小型化できる。
【０１０４】
また、重量キャンセル装置４０’は、粗動ステージ２３に対して振動的に分離されているので、粗動ステージ２３からの振動伝達を完全になくすことができ、制御性能が向上する。さらに、重量キャンセル装置４０’と微動ステージ２１とを一体化することで、構造がシンプルになるため、より軽量化を図ることができるとともに、製造コストが下がり、また故障の確率も減る。また、重量キャンセル装置４０’と微動ステージ２１とが、一体化されたことにより、微動ステージ２１の重心位置ＣＧが下がるため、仮に基板ホルダＰＨが大型化しても、重心位置が上がることを防ぐことができる。
【０１０５】
また、露光装置１１０によると、Ｘ軸方向に延びる部材であるＸガイド１０２が、一対のベッド１２により複数箇所で下方から支持されているので、Ｘガイド１０２の自重による、あるいは重量キャンセル装置４０を含む微動ステージ２１の荷重に起因する撓みが抑制される。
【０１０６】
また、重量キャンセル装置４０’が粗動ステージ２３と分離されているので、重量キャンセル装置４０の移動に起因する振動がＸガイド１０２に伝達しない。従って、Ｘガイド１０２，一対のベッド１２，基板ステージ架台１９などを介して振動が、例えば投影光学系などに伝達せず、露光動作を高精度で行うことができる。
【０１０７】
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態について図１４〜図１６に基づいて説明する。第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂは、Ｘガイド１０２の駆動方法が異なる点を除き、上記第２の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴａ（図９など参照）とほぼ同様の構成を有しているため、第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一若しくは類似の符号を用いると共にその説明を簡略若しくは省略する。
【０１０８】
上記第２の実施形態で、Ｙキャリッジ７５がＸビーム１０１の両側面に固定されていたのに対し、本第３の実施形態では、図１５に示されるように、Ｙキャリッジ７５は、前述した露光装置１０と同様に、Ｘビーム１０１の下面に固定されている。このため、ベースフレーム１４（便宜上同じ符号を用いる）は、上記第２の実施形態に比べて高さが低くなっている。これにより、基板ステージ装置ＰＳＴｂをコンパクトに構成することができる。
【０１０９】
また、上記第１、第２の実施形態でＸガイド１０２が一対のＹリニアモータ８２により電磁的に駆動されたのに対し、本第３の実施形態では、Ｘガイド１０２は、図１４に示されるように、長手方向の両端部近傍それぞれにおいて、接続部材１９９を介して一対のフレクシャ装置１０７と称される装置によりＸビーム１０１に機械的に接続されている。なお、理解を容易にするため、図１４では一対のＸビーム１０１を連結する一対のプレート７６（図９参照）、及び微動ステージ２１（図８参照）が不図示とされている。
【０１１０】
各フレクシャ装置１０７は、ＸＹ平面に平行に配置された、Ｙ軸方向に延びる厚さの薄い鋼板（例えば、板ばね）を含み、ボールジョイントなどの滑節装置を介してＸビーム１０１とＸガイド１０２との間に架設されている。各フレクシャ装置１０７は、鋼板のＹ軸方向の剛性により、Ｙ軸方向に関してＸビーム１０１とＸガイド１０２とを高剛性で連結する。従って、Ｘガイド１０２は、フレクシャ装置１０７を介して一対のＸビーム１０１のいずれかに牽引されることにより、Ｙ粗動ステージ２３Ｙと一体的にＹ軸方向に移動する。これに対し、各フレクシャ装置１０７は、鋼板の柔軟性（あるいは可撓性）、及び滑節装置の作用により、Ｙ軸方向を除く５自由度方向に関してＸガイド１０２をＸビーム１０１に対して拘束しないので、Ｘビーム１０１を介して振動がＸガイド１０２に伝達し難くなっている。また、複数のフレクシャ装置１０７は、Ｘガイド１０２の重心位置を含むＸＹ平面に平行な平面内で一対のＸビーム１０１とＸガイド１０２とを連結している。従って、Ｘガイド１０２を牽引する際、Ｘガイド１０２にθｘ方向のモーメントが作用しない。
【０１１１】
本第３の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｂでは、第２の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴａで得られる効果に加え、フレクシャ装置１０７を介してＸビーム１０１がＸガイド１０２を牽引する構成としたので、例えばＸガイド１０２を駆動するためのアクチュエータを設ける場合にくらべ低コストである。また、Ｘガイド１０２の位置情報を求めるための計測系（例えば、リニアエンコーダなど）も必要ない。また、Ｘガイド１０２は、第２の実施形態に比べ、Ｘ軸方向寸法を短くできるのでコストが下がる。さらに、一対のベースフレーム１４が第２の実施形態に比べＸ軸方向両内側に配置されるので、装置がコンパクトになる。
【０１１２】
また、フレクシャ装置１０７はＹ軸方向以外の剛性が極めて低い構造（形状及び材料）を有するため、Ｙ軸方向以外の力の伝達による振動がＸガイド１０２に伝わりにくく、微動ステージ２１の制御性が良い。仮に、Ｙ軸方向の振動がＸガイド１０２に侵入した場合であっても、重量キャンセル装置４０’の下面に設置した気体静圧軸受であるベースパッド４４によって、Ｘガイド１０２と、重量キャンセル装置４０’とは、水平方向の力のつながりが分断されているため、微動ステージ２１に影響を与えることはない。またＸガイド１０２とベッド１２とは、Ｙリニアガイド７１ＡによってＹ軸方向の力のつながりが抑えられている（Ｙ軸方向の力が逃げる）ので、ベッド１２（装置本体）に影響を与えることはない。同様に、一対のフレクシャ装置１０７を用いて、前述の第１の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴの一対のＸビーム１０１とＸガイド１０２とを接続しても良いことは勿論である。
【０１１３】
《第４の実施形態》
次に、第４の実施形態について図１７に基づいて説明する。第４の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴｃは、Ｘガイド１０２の駆動方法が異なる点を除き、上記第２の実施形態の基板ステージ装置ＰＳＴａ（図９など参照）とほぼ同様の構成を有しているため、第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一若しくは類似の符号を用いると共にその説明を簡略若しくは省略する。
【０１１４】
図１７に示されるように、基板ステージ装置ＰＳＴｃにおいて、一対のＸビーム１０１のそれぞれは、互いに対向する対向面に、Ｘ軸方向に離間する２つのプッシャ装置１０８を有している。すなわち、プッシャ装置１０８は、合計４つ設けられている。各プッシャ装置１０８は、Ｘガイド１０２の＋Ｙ側の側面、あるいは−Ｙ側の側面に対向する鋼球を有している。鋼球は、通常はＸガイド１０２から離間しているが、基板ステージ装置ＰＳＴｃでは、Ｙ粗動ステージ２３ＹがＹ軸方向に駆動されると、プッシャ装置１０８に押圧されることにより、Ｘガイド１０２が押圧され、これによりＹ粗動ステージ２３ＹとＸガイド１０２とが一体的にＹ軸方向に移動する。なお、各プッシャ装置１０８は、必ずしもＸビーム１０１に設ける必要はなく、例えばＹキャリッジ７５のＸ軸方向内側かつＹ軸方向内側に設置し、Ｘガイド１０２を押すようにしても良い。
【０１１５】
また、基板ステージ装置ＰＳＴｃでは、Ｙ粗動ステージ２３Ｙは、Ｘガイド１０２を所定の位置までＹステップ移動させた後、振動伝達防止のためにＸガイド１０２から離間する方向に駆動され、これによりＹ粗動ステージ２３ＹとＸガイド１０２とが振動的に分離される。Ｙ粗動ステージ２３ＹとＸガイド１０２とを振動的に分離する方法としては、例えばＸビーム１０１を適宜微小駆動させても良いし、プッシャ装置１０８に鋼球をＹ軸方向に微少駆動する不図示のエアシリンダ等のアクチュエータを設けも良い。また、プッシャ装置としては、鋼球に替えてＺ軸周り、又はＸ軸周りに約９０°回転可能な回転楕円体を設け、その回転楕円体を適宜回転させることにより、Ｘガイド１０２とＹ粗動ステージ２３ＹとのＹ軸方向の隙間を可変する（回転楕円体の回転量により接触状態と非接触状態とを切り替える）ようにしても良い。
【０１１６】
本第４の実施形態では、Ｘガイド１０２のクロススキャン方向移動時を除く露光動作時では、Ｘビーム１０１と、Ｘガイド１０２との機械的な連結がなくなり、Ｘガイド１０２への外乱の進入を完全に防ぐことができる。同様に、前述の第１の実施形態に係る基板ステージ装置ＰＳＴにおいて、一対のＸビーム１０１とＸガイド１０２とのいずれかにプッシャ装置１０８を設けても良いことは勿論である。
【０１１７】
なお、上記第１〜第４の実施形態の露光装置が備える基板ステージ装置の構成は、一例であって、その構成がこれらに限定されるものではない。以下、基板ステージ装置が有する重量キャンセル装置、及びレベリング装置の変形例について説明する。なお、以下の説明では、説明の簡略化及び図示の便宜上から、レベリング装置と、重量キャンセル装置のみについて説明を行い、上記第２の実施形態と同様の構成を有するものについては、上記第２の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１１８】
《第１の変形例》
図１８には、第１の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置４０Ａ及びレベリング装置５７Ａが示されている。第１の変形例では、レベリング装置５７Ａと、重量キャンセル装置４０Ａとは、第２の実施形態と同様の構成を有するが、レベリング装置５７Ａが重量キャンセル装置４０Ａを下方から支持する配置（すなわち、第２の実施形態においてレベリング装置５７と重量キャンセル装置４０’との配置が上下方向に関して入れ替わった形態）となっている。具体的には、多面体部材６４の上面に筐体４１の下面が接続されている。また、図１８では省略されているが、重量キャンセル装置４０ＡのＺスライダ４３の上面は、スペーサ５１を介して微動ステージ２１に固定されている。
【０１１９】
第１の変形例に係る基板ステージ装置では、上記各実施形態に比べ、重量キャンセル装置４０Ａをレベリング装置５７Ａの上方に設置することで、多面体部材６４と、ベースパッド４４との間の部品が減少し重量が減ることで、スキャン時等の水平移動時における多面体部材６４以下（多面体部材６４からベースパッド４４まで）の慣性質量が小さくなり、その重心位置が駆動点（多面体部材６４とエアベアリング６５が接する点）に近づくため、θｘ，θｙ方向の剛性が高くなる（振られにくくなる）ため、制御性が向上する。
【０１２０】
《第２の変形例》
図１９には、第２の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置４０Ｂ及びレベリング装置５７Ｂが示されている。第２の変形例は、空気ばね４２とＺスライダ４３（平行板ばね装置４８も合わせて）との位置を上下方向に関して入れ替えた以外は、第１の変形例（図１８参照）と同様の構成である。重量キャンセル装置４０Ｂでは、筐体４１Ｂは下面が開口した有底の筒状部材から成り、その上面が微動ステージ２１（図１９では不図示）に一体的に固定される。
【０１２１】
第２の変形例に係る基板ステージ装置では、第１の変形例に係る基板ステージ装置で得られる効果に加えて、平行板ばね装置４８の位置が下がり、より重量キャンセル装置４０Ｂの重心に近い位置に配置されるため、露光動作の安定性が向上する。
【０１２２】
《第３の変形例》
図２０には、第３の変形例に係る基板ステージ装置が有する、重量キャンセル装置４０Ｃが示されている。重量キャンセル装置４０Ｃは、上面が開口した有底筒状部材のボディ４１Ｃと、ボディ４１Ｃ内に収容された空気ばね４２と、空気ばね４２の上面に接続されたレベリングカップ４９と、複数のエアベアリング６５と、不図示の微動ステージ２１に固定された多面体部材６４等から構成される。第３の変形例では、Ｚスライダが排除され、レベリングカップ４９の下面を直接空気ばね４２でＺ軸方向に押すように構成される。ボディ４１Ｃの外壁面にはターゲット４６を支持するための複数のアーム部材４７が固定されている。
【０１２３】
レベリングカップ４９は、上記第２の実施形態等と同様の役割に加え、上記第２の実施形態等におけるＺスライダ４３（図１３参照）の役割も担う。そのため、レベリングカップ４９の外周部の上端面及び下端面には、複数（例えば上端面及び下端面に、周方向均等にそれぞれ４つずつ）の平行板ばね６７ｅが接続されている（ただし、±Ｘ側に配置した平行板ばね６７ｅは図面の錯綜を避けるため不図示）。これにより、レベリングカップ４９は、ボディ４１Ｃに対し水平方向の相対移動が規制され、かつ上下スライドのみが可能となっている。
【０１２４】
第３の変形例に係る基板ステージ装置では、上記各実施形態に比べ、Ｚスライダが不要となるため、重量キャンセル装置４０Ｃの構造がよりシンプルになり、軽量かつ安価にて製造することができる。
【０１２５】
また、多面体部材６４の下部に設置され、稼動時に揺動される（振られる）部品の中で、比較的大きく、Ｚ軸方向寸法の大きいレベリングカップ４９の上下端面付近を平行板ばね６７ｅにより、ボディ４１Ｃに対して水平方向の相対移動ができないように接続するため、多面体部材６４下部のθｘ、θｙ方向の剛性が高くなり、水平移動時の慣性による多面体部材６４下部の部品の振れを抑えることで制御性が向上する。
【０１２６】
また、平行板ばね６７ｅの作用により、レベリングカップ４９は、ボディ４１Ｃに対して高い真直度を維持したままＺ方向のみに移動するため、レベリングカップ４９の底面と、空気ばね４２の上面（金属プレート）とは固定しなくても良く、組立て及び分解が容易に行なえ作業性が向上する。
【０１２７】
また、空気ばね４２によるＺ軸方向駆動と多面体部材６４によるレベリング駆動（θｘ、θｙ）は、独立に制御できる（干渉しない）ので、制御性が良い。
【０１２８】
なお、上記各変形例に係る重量キャンセル装置４０Ａ〜４０Ｃは、ＸＹ２軸ステージに限らず、Ｘ軸（あるいはＹ軸）のみの１軸ステージ、あるいは、Ｘ粗動ステージ上にＹ粗動ステージが搭載される従来のＸＹ２軸ステージ装置にも適用できる。
【０１２９】
また、上記第２〜第４の実施形態（及び上記各変形例）では、重量キャンセル装置のＺスライダ４３若しくはレベリングカップ４９は、平行板ばね装置４８を複数配置することによってＺ軸方向のみに移動できるようにしたが、これに限らず、例えばエアベアリング若しくはころがりガイドなどを用いても良い。
【０１３０】
また、上記第２〜第４の実施形態（及び上記各変形例）では、Ｙ粗動ステージ２３Ｙの上にＸ粗動ステージ２３Ｘを載置する構成としたが、これに限らず、重量キャンセル装置４０を小型化し、微動ステージ２１と一体化することだけに着目するならば、粗動ステージ２３は従来装置と同様に、Ｘ粗動ステージ２３Ｘの上にＹ粗動ステージ２３Ｙを載置しても良い。この場合、本実施形態で用いたＸガイド１０２をＹ軸方向が長手方向となるように配置した部材（仮にＹガイドとする）上を、重量キャンセル装置４０がＹ軸方向にステップ移動し、また、スキャン方向であるＸ軸方向にはＹガイドごと移動することとなる。
【０１３１】
また、上記第２〜第４の実施形態（及び上記各変形例）では、Ｘガイド１０２が一対のベッド１２を介して装置本体（ボディ）の一部である基板ステージ架台１９の上に設置されているが、これに限らず、図２２に示される基板ステージ装置ＰＳＴｄのように、基板ステージ架台１９上に直接複数のＹリニアガイド７１Ａが固定されていても良い。これにより、ベッド１２（図８参照）を省略でき、露光装置全体の重量を更に軽量化でき、さらに全高（Ｚ軸方向寸法）を低くすることができる。上記第１の実施形態においても、同様である。
【０１３２】
また、上記第１ないし第４の実施形態のそれぞれ（以下、各実施形態と表記する）では、２つのベッド１２によりＸガイド１０２が下方から支持されたが、これに限らず、ベッド１２の数は３つ以上でも良い。この場合、隣接するベッド１２間に配置される補助ガイドフレーム１０３を増やしても良い。また、基板ＰのＸ軸方向に関する移動量が小さい場合（あるいは基板Ｐ自体が小型である場合）には、ベッド１２は１つでも良い。また、ベッド１２の形状はＸ軸方向の長さよりＹ軸方向の長さが長く設定されたが、これに限定されず、Ｘ方向の長さの方が長くても良い。さらに、複数のベッドは、Ｘ軸、及び／又はＹ軸方向に離間していても良い。
【０１３３】
また、Ｘガイド１０２の撓みが無視できる程度に小さい場合には、補助ガイドフレーム１０３を設置しなくても良い。
【０１３４】
また、上記各実施形態では一対のベッド１２上にＹリニアガイド７１Ａが複数固定され、Ｘガイド１０２がその複数のＹリニアガイド７１Ａに沿ってＹ軸方向に移動するように構成されているが、これに限らず、例えばＸガイド１０２の下面に気体静圧軸受、又はころなどの転動体を複数設け、ベッド１２上を低摩擦で移動できるようにしても良い。ただし、Ｙ可動子７２Ａと、Ｙ固定子７３との間隔を一定に保つために、Ｘガイド１０２の一対のベッド１２に対するＸ軸方向への移動を制限する何らかの装置を設けておくことが好ましい。Ｘガイド１０２のＸ軸方向への移動を制限する装置としては、例えば気体静圧軸受、あるいは機械的な一軸ガイド装置などを用いることができる。これにより、複数のＹリニアガイド７１Ａを互いに平行に配置するための位置調整作業が不要となり、基板ステージ装置の組立てが容易になる。
【０１３５】
また、Ｘガイド１０２とＹスライダ７１ＢとをＸ軸方向に微少距離、相対移動可能にする装置（逃げ装置）を、例えばＸガイド１０２とＹスライダ７１Ｂとの間に設けても良い。この場合、仮に複数のＹリニアガイド７１Ａ同士が平行に配置されていない場合であっても、複数のＹリニアガイド７１Ａ上をＸガイド１０２がスムーズにＹ軸方向に直進することが可能となる。Ｘガイド１０２とＹスライダ７１ＢとをＸ軸方向に相対移動可能にする装置としては、例えばヒンジ装置などを用いることができる。同様な逃げ装置は、その他のリニアガイド装置に設けても良い。また、同様に一対のＸビーム１０１とＹキャリッジ７５とをＸ軸方向に微少距離、相対移動可能にする装置を設けても良い。この場合、仮に一対のベースフレーム１４が平行に配置されていない場合であっても、一対のＸビーム１０１をスムーズにＹ軸方向に直進案内することが可能となる。
【０１３６】
また、図２１（Ａ）に示されるように、上記第１又は第２の実施形態において、Ｘガイド１０２の両端部にＸＺ断面がそれぞれＪ字状及び逆Ｊ字状の一対のＹキャリッジ８３を取り付け、それらのＹキャリッジ８３のそれぞれに更にＹ可動子７２Ａを固定しても良い。この場合、Ｙ固定子７３（図１、図８参照）が有する磁石ユニットとＹ可動子７２Ａが有するコイルユニットとの間の磁気吸引力が、均等にベースフレーム１４に作用し、ベースフレーム１４の倒れを防止できる。また、Ｘガイド１０２を駆動するための推力も向上する。なお、上記第１、第２の実施形態において、複数のリニアモータは、すべてムービングコイル方式であったが、これに限らずムービングマグネット方式でも良い。また、上記第２の実施形態以外の実施形態において、Ｙキャリッジ７５をＹ軸方向に駆動する駆動装置としては、リニアモータに限らず、例えばボールねじ式駆動装置、ベルト式駆動装置、あるいはラック・アンド・ピニオン式駆動装置などを用いても良い。
【０１３７】
また、上記第１、第２の実施形態ではベースフレーム１４に固定されたＹ固定子７３（図１、図８参照）が、Ｘガイド１０２を駆動するためのＹリニアモータ、及びＹ粗動ステージ２３Ｙを駆動するためのＹリニアモータに共通に用いられたが、それぞれのＹリニアモータを別個に構成しても良い。また、Ｙ粗動ステージ２３Ｙを駆動するためのＹリニアモータのＹ固定子を補助ガイドフレーム１０３に固定し、補助キャリッジ７８にＹ可動子を取り付けても良い。
【０１３８】
また、上記第１、第２の実施形態では一対のＸビーム１０１は、Ｘ方向両端部が、例えばプレート７６により機械的に連結されたが、これに限らず、例えばＸビーム１０１と同程度の断面積を有する部材により連結しても良い。また、Ｘガイド１０２（ガイド本体１０２ａ）のＺ軸寸法は、一対のＸビーム１０１それぞれのＺ軸寸法よりも大きくても良い。この場合、重量キャンセル装置４０のＺ軸寸法をさらに短くできる。
【０１３９】
また、上記第１、第２の実施形態ではＹ粗動ステージ２３Ｙの＋Ｘ側、及び−Ｘ側それぞれに、例えば２つ（計４つ）のＹキャリッジ７５が設けられたが、これに限らず、Ｙキャリッジ７５は、Ｙ粗動ステージ２３Ｙの＋Ｘ側、及び−Ｘ側それぞれに、例えば１つでも良い。この場合、Ｙキャリッジ７５の長さをプレート７６と同等にすれば、プレート７６が不要となる。なお、この場合のＹキャリッジには、Ｘガイド１０２のＸ軸方向の両端面に取り付けられたＹ可動子７２Ａが挿入される切り欠きが形成される。
【０１４０】
また、上記各実施形態では、一対のＸビーム１０１が機械的に連結されていたが、これに限らず、機械的に分離していても良い。この場合であっても、一対のＸビーム１０１それぞれを同期制御すれば良い。
【０１４１】
また、上記第４の実施形態において、Ｘガイド１０２は、プッシャ装置１０８を介してＸビーム１０１に接触状態で押圧されたが、これに限らず、Ｘガイド１０２が非接触状態でＸビーム１０１に押圧されるように構成しても良い。例えば、図２１（Ｂ）に示されるように、Ｘビーム１０１（又はＸガイド１０２）にスラスト型エアベアリング１０９（エアパッド）を取り付け、その軸受面から噴出される気体の静圧により、非接触でＸガイド１０２が押圧されるようにすると良い。あるいは、図２１（Ｃ）に示されるように、Ｘビーム１０１、及びＸガイド１０２のそれぞれに、互いに対向する部分の磁極が同じとなるように永久磁石１００ａ、１００ｂ（一組の永久磁石１００）を取り付け、その対向する永久磁石１００ａ、１００ｂ間に発生する斥力（反発力）により、非接触でＸガイド１０２を押圧しても良い。このように一組の永久磁石１００を用いる場合、加圧気体、電気などを供給する必要がないので、装置の構成が簡単になる。上記スラスト型エアベアリング１０９、一組の永久磁石１００は、＋Ｙ側のＸビーム１０１とＸガイド１０２との間、及び−Ｙ側のＸビーム１０１とＸガイド１０２との間それぞれに、Ｘ軸方向に離間して複数（例えば２つ）設けると良い。
【０１４２】
《第５の実施形態》
次に、第５の実施形態を、図２３〜図２８に基づいて説明する。
【０１４３】
本第５の実施形態に係る露光装置は、基板ステージ装置ＰＳＴに代えて、基板ステージ装置ＰＳＴｅが設けられている点を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１０と同様に構成されている。
【０１４４】
以下では、基板ステージ装置ＰＳＴｅを中心として説明する。ここで、前述した第１の実施形態に係る露光装置１０と同一若しくは同等の構成部分については同一若しくは類似の符号を用いるとともに、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１４５】
本第５の実施形態に係る露光装置では、前述の粗微動構成の基板ステージに代えて、図２３及び図２４に示されるように、Ｘ軸方向に移動するＹ軸方向を長手とする梁（ビーム）状のＸステージＳＴＸと、該ＸステージＳＴＸ上で基板（プレート）Ｐを保持してＹ軸方向に移動するＹステージＳＴＹと、を備えた所謂ガントリー型の２軸ステージ（基板ステージ）ＳＴを備えた基板ステージ装置ＰＳＴｅが用いられる。基板ステージ装置ＰＳＴｅは、不図示ではあるが、前述した基板ステージ装置ＰＳＴと同様に、投影光学系ＰＬ（図２３及び図２４では不図示、図１参照）の下方（−Ｚ側）に配置されている。
【０１４６】
基板ステージ装置ＰＳＴｅは、基板ステージＳＴと、該基板ステージＳＴを駆動する基板ステージ駆動系ＰＳＤ（図２３及び図２４では不図示、図２５参照）とを備えている。基板ステージ駆動系ＰＳＤは、図２４及び図２５に示されるように、ＸステージＳＴＸをＸ軸方向に駆動する一対のＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２と、ＸステージＳＴＸ上でＹステージＳＴＹをＹ軸方向に駆動するＹ軸駆動ユニットＹＤと、を備えている。基板ステージ駆動系ＰＳＤによって、基板Ｐを保持するＹステージＳＴＹは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動される。
【０１４７】
詳述すると、基板ステージ装置ＰＳＴｅは、図２３及び図２４に示されるように、露光装置が設置されたクリーンルームの床面Ｆ上にＸＹ２次元方向に並んで設置された合計６つの脚部６１ａ〜６１ｆ、各３つの脚部６１ａ〜６１ｃ及び６１ｄ〜６１ｆにそれぞれ支持された２つのベースブロック６２ａ，６２ｂ、２つのベースブロック６２ａ，６２ｂのそれぞれに設けられた一対（２つ）のＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２、２つのＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２によりＸ軸方向に駆動されるＸステージＳＴＸ、ＸステージＳＴＸ上に設けられたＹ軸駆動ユニットＹＤ、及びＹ軸駆動ユニットＹＤによりＹ軸方向に駆動されるＹステージＳＴＹ等を備えている。
【０１４８】
脚部６１ａ〜６１ｃは、図２３に示されるように、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配列されている。同様に、脚部６１ｄ〜６１ｆは、それぞれ脚部６１ａ〜６１ｃの＋Ｙ側（図２３における紙面奥側）に、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配列されている。脚部６１ａ〜６１ｆのそれぞれの裾部には、各４つの調整具６１ａ０〜６１ｆ０が設けられている。図２３及び図２４から分かるように、例えば脚部６１ｂには、その±Ｙ側面の裾部に各２つの調整具６１ｂ０が設けられている。
【０１４９】
脚部６１ａ〜６１ｃ及び６１ｄ〜６１ｆは、それぞれ、長手方向をＸ軸方向として、Ｙ軸方向に所定距離隔てて互いに平行に配置されたベースブロック６２ａ，６２ｂを支持している。ベースブロック６２ａ，６２ｂは、例えば水準器を用いて各脚部６１ａ〜６１ｆに設けられた調整具６１ａ０〜６１ｆ０が適宜調整されることにより、地軸（重力方向）に直交する平面に平行（水平面に対して平行）に、且つ床面Ｆから同一高さに支持されている。
【０１５０】
ベースブロック６２ａ，６２ｂには、図２４に示されるように、それぞれ、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２が設けられている。Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２は、それぞれＸステージＳＴＸの−Ｙ側端部及び＋Ｙ側端部を下方から支持して、ＸステージＳＴＸをＸ軸方向に駆動する。
【０１５１】
一方（−Ｙ側）のＸ軸駆動ユニットＸＤ１は、図２３及び図２４に示されるように、複数の固定部材６３と１つの可動部材８４と、Ｘ軸方向に駆動力を発生する一対のリニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２と、ＸステージＳＴＸのＸ軸方向以外への移動を制限する一対のガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２と、固定部材６３（ベースブロック６２ａ）に対する可動部材（ＸステージＳＴＸ）のＸ軸方向に関する位置を計測するリニアエンコーダＥＸ１（図２５参照）と、を含む。
【０１５２】
ベースブロック６２ａの±Ｙ側の端部には、図２３及び図２４に示されるように、複数（本実施形態では各１０個）の固定部材６３が、Ｘ軸方向に並んでそれぞれ固定されている。なお、理解を容易にするため、図２３では、−Ｙ側の複数の固定部材６３（後述する固定子ＸＤ１２を含む）のうちの一部が不図示とされ、あるいは破断して示されている。各固定部材６３は、−Ｚ端部が固定具（ボルト）６３０を用いてベースブロック６２ａの側面に固定されている。ここで、各固定部材６３の内側面は、図２６に示されるように、ＸＺ平面に対して内向きに角π／２−θ傾斜している（ＸＹ平面に対して角θを成している）。この結果、ベースブロック６２ａと固定部材６３とを組み合わせた部材のＹＺ断面の形状は、＋Ｚ側が開口した略Ｕ字状（ただし、一対の対向面間の間隔は、＋Ｚ側（開口側）が−Ｚ側よりも狭い）となっている。
【０１５３】
可動部材８４は、図２４に示されるように、等脚台形状のＹＺ断面を有する角柱部材から成り、その上面及び下面を水平に（ＸＹ平面に平行に）且つその長手方向を可動方向（Ｘ軸方向）として配置されている。可動部材８４は、その上面に固定された矩形状のＹＺ断面を有するライザー（嵩上げ）ブロック８５を介して、ＸステージＳＴＸの−Ｙ端部近傍の下面（−Ｚ面）に固定具（ボルト）６６０により固定された固定板６６に取り付けられている。
【０１５４】
可動部材８４は、ベースブロック６２ａと固定部材６３とにより形成される空間内に配置されている。ここで、可動部材８４の±Ｙ側面は、ＸＺ平面に対して角π／２−θ傾斜している（ＸＹ平面に対して角θを成している）。すなわち、可動部材８４の＋Ｙ側の面は、＋Ｙ側の固定部材６３の−Ｙ側の面に対して平行で所定の隙間を隔てて対向し、可動部材８４の−Ｙ側の面は、−Ｙ側の固定部材６３の＋Ｙ側の面に対して平行で所定の隙間を隔てて対向している。可動部材８４は、軽量化のために中空構造となっている。なお、可動部材８４の±Ｘ端面は、必ずしも平行である必要はない。また、ＹＺ断面は、必ずしも台形状である必要はない。また、後述する可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１が固定される面がＸＺ面（Ｚ軸）に対して角π／２−θ傾斜する形状であれば、可動部材８４の角部を面取りする等しても良い。
【０１５５】
図２４に示されるように、リニアモータＸＤＭ１は、可動子ＸＤ１１と固定子ＸＤ１２とから構成され、リニアモータＸＤＭ２は、可動子ＸＤ２１と固定子ＸＤ２２とから構成されている。
【０１５６】
上記一対の固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２は、図２４に示されるように、それぞれ±Ｙ側の固定部材６３の内側面に固定され、図２３に示されるように、Ｘ軸方向に延設されている（図２３では、固定子ＸＤ１２は不図示）。なお、図２３に示されるように、最も＋Ｘ側、及び最も−Ｘ側の固定部材６３には、固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２（固定子ＸＤ１２は図２３では不図示）が固定されていない。上記一対の可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１は、それぞれ可動部材８４の±Ｙ側の両側面に固定され、両側面がそれぞれ対向する固定部材６３に固定された固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２とＺ軸（ＸＺ平面）に対して角θを成す方向に僅かな間隙を挟んで対向する。
【０１５７】
また、不図示であるが、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１のそれぞれの内部には、複数のコイルユニット（それぞれがコア（鉄心）に巻線が巻かれた複数のコイルを含む）がＸ軸方向に配列されている。固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２のそれぞれの内部には、複数の磁石ユニット（それぞれが複数の永久磁石を含む）がＸ軸方向に配列されている。本第５の実施形態では、可動子ＸＤ１１と固定子ＸＤ１２とによってムービングコイル方式のリニアモータＸＤＭ１が構成され、可動子ＸＤ２１と固定子ＸＤ２２とによってムービングコイル方式のＸＤＭ２が構成されている。
【０１５８】
ガイド装置ＸＧ１は、図２３及び図２４に示されるように、Ｘ軸リニアガイド（レール）ＸＧＲ１と、２つのスライダＸＧＳ１とを含む。同様に、ガイド装置ＸＧ２は、Ｘ軸リニアガイド（レール）ＸＧＲ２と、２つのスライダＸＧＳ２とを含む。
【０１５９】
詳述すると、ベースブロック６２ａの上面にはＸ軸方向に延びる所定深さの凹溝が設けられ、該溝部の内部底面のＹ軸方向の中心から±Ｙ側にほぼ同じ距離離れた位置にＸ軸方向に伸びるＸ軸リニアガイドＸＧＲ１，ＸＧＲ２が互いに平行に固定されている。各２つのスライダＸＧＳ１，ＸＧＳ２は、それぞれ、可動部材８４の下面のＸ軸リニアガイドＸＧＲ１，ＸＧＲ２に対向する位置に固定されている。ここで、スライダＸＧＳ１，ＸＧＳ２は逆Ｕ字状の断面を有し、−Ｙ側の２つのスライダＸＧＳ１がＸ軸リニアガイドＸＧＲ１に係合し、＋Ｙ側の２つのスライダＸＧＳ２がＸ軸リニアガイドＸＧＲ２に係合している。Ｘ軸リニアガイドＸＧＲ１，ＸＧＲ２のそれぞれの±Ｘ端近傍には、図２３に示されるように、ＸステージＳＴＸのオーバーランを防止する停止装置８８，８９が設けられている。
【０１６０】
リニアエンコーダＥＸ１は、図２４に示されるように、ヘッドＥＸｈ１とスケールＥＸｓ１とを含む。スケールＥＸｓ１は、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子がその表面に形成され、ベースブロック６２ａの凹溝の内部底面のＹ軸方向の中央にＸ軸リニアガイドＸＧＲ１，ＸＧＲ２と平行に延設されている。ヘッドＥＸｈ１は、可動部材８４の下面（あるいは＋Ｘ側（又は−Ｘ側）の側面）に設けられている。ヘッドＥＸｈ１は、可動部材８４（ＸステージＳＴＸ）のＸ軸方向の移動ストローク内でスケールＥＸｓ１と対向し、スケールＥＸｓ１に計測光を照射し、スケールＥＸｓ１からの反射回折光を受光することにより、ベースブロック６２ａに対する可動部材８４（ＸステージＳＴＸの−Ｙ端部）のＸ軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置５０に転送される（図２５参照）。
【０１６１】
他方（＋Ｙ側）のＸ軸駆動ユニットＸＤ２は、上述したＸ軸駆動ユニットＸＤ１とほぼ同様に構成されている。ただし、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ２に含まれる可動部材８４は、ＸステージＳＴＸの＋Ｙ端部近傍の下面（−Ｚ面）に固定具６６０を用いて固定された固定板６６に、前述のライザー（嵩上げ）ブロック８５に替えて設けられた平行板ばね８６を介して取り付けられている。平行板ばね８６は、ＸＺ平面に平行なＸ軸方向を長手方向とするＹ軸方向に所定距離離間した一対の板ばねによって構成されている。平行板ばね８６により、固定板６６と可動部材８４とは、Ｙ軸方向に関して微少ストロークでの相対移動が許容されている。このため、仮にベースブロック６２ａとベースブロック６２ｂとの平行度が低下しても、平行板ばね８６の作用により、後述するガイド装置ＸＧ３（スライダＸＧＳ３とＸ軸リニアガイド（レール）ＸＧＲ３とから構成される）への負荷が低減される。
【０１６２】
また、固定部材６３の上面には、上述の如く、固定板６６と可動部材８４とが、Ｙ軸方向に関して微少ストロークで相対移動する際に生じる平行板ばね８６の変形を許容し、かつ上面の開口を塞ぐカバー８７が取り付けられている。同様に、前述のＸ軸駆動ユニットＸＤ１側の固定部材６３の上面には、平行板ばね８６の変形に伴うライザーブロック８５のＹ軸方向の移動を許容しかつ上面の開口を塞ぐカバー８７が取り付けられている。これらのカバー８７により、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ２、ＸＤ１のそれぞれが有する一対の可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１内のコイルユニットから発生した熱のＸ軸駆動ユニットＸＤ２、ＸＤ１外部への拡散を防ぐことができる。
【０１６３】
Ｘ軸駆動ユニットＸＤ２には、図２４に示されるように、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２と同様に１つのＸ軸リニアガイドＸＧＲ３とこれに係合する２つのスライダＸＧＳ３とから構成される１つのガイド装置ＸＧ３のみが設けられている。Ｘ軸駆動ユニットＸＤ２には、前述のリニアエンコーダＥＸ１と同様に、ヘッドＥＸｈ２とスケールＥＸｓ２とから構成されるリニアエンコーダＥＸ２が設けられている。リニアエンコーダＥＸ２は、ベースブロック６２ｂに対する可動部材８４のＸ軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置５０に転送される（図２５参照）。
【０１６４】
さらに、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２のそれぞれは、図２３に示されるように、−Ｘ側の端部、及び＋Ｘ側の端部に、それぞれファン７０Ａ及びファン７０Ｂを有している。ファン７０Ａは、Ｘ軸駆動ユニットの内部空間（ベースブロック（６２ａ又は６２ｂ）と一対の固定部材６３との間の空間）に外気（空気）を取り込む給気用のファンであり、ファン７０Ｂは、Ｘ軸駆動ユニットの内部空間を通った空気を外部に排気する排気用のファンである。これらのファン７０Ａ、７０Ｂによって、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２のそれぞれの内部空間に設けられた一対の可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１内のコイルユニットを効率良く冷却することができる。
【０１６５】
ここで、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２には、ＸステージＳＴＸ及びその上に支持されるＹステージＳＴＹ等の荷重（及びそれらの移動に伴う慣性力）が加わる。また、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２に含まれるリニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２では、それぞれの可動子と固定子との間に、駆動力の数倍もの磁気吸引力が発生する。ここで、固定子に対して可動子に働く磁気吸引力は、可動部材８４にとって浮力（反重力方向の力）として作用する。Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２は、その磁気吸引力（浮力）を利用して上記荷重をほぼ相殺して、ガイド装置ＸＧ１〜ＸＧ３に大きな荷重（及び慣性力）が加わることなく、ＸステージＳＴＸを支持し、駆動する。なお、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）における、ＸステージＳＴＸ等の荷重と、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２からの磁気吸引力（浮力）との相殺（釣り合い）については、後に詳述する。
【０１６６】
ＸステージＳＴＸ上には、図２３に示されるように、Ｙ軸駆動ユニットＹＤの一部を構成するガイド装置ＹＧを介して、ＹステージＳＴＹが支持されている。ＹステージＳＴＹ上に、基板Ｐが保持されている。
【０１６７】
Ｙ軸駆動ユニットＹＤは、図２３に示されるように、Ｙ軸方向に駆動力を発生するリニアモータＹＤＭと、ＹステージＳＴＹのＹ軸方向以外への移動を制限するガイド装置ＹＧと、ＸステージＳＴＸに対するＹステージＳＴＹのＹ軸方向に関する位置を計測するリニアエンコーダＥＹ（図２５参照）と、を含む。
【０１６８】
リニアモータＹＤＭは、図２３に示されるように、可動子ＹＤ１と固定子ＹＤ２とを含む。固定子ＹＤ２は、ＸステージＳＴＸ上面のＸ軸方向の中央に、Ｙ軸方向に延設されている。可動子ＹＤ１は、固定子ＹＤ２とＺ軸方向に対向して、ＹステージＳＴＹの底面のＸ軸方向の中央に固定されている。
【０１６９】
ガイド装置ＹＧは、一対のＹ軸リニアガイド（レール）ＹＧＲと４つのスライダＹＧＳ（図２３では、一部不図示）とを含む。一対のＹ軸リニアガイドＹＧＲのそれぞれは、ＸステージＳＴＸ上面の−Ｘ側及び＋Ｘ側の端部近傍に、互いに平行に、Ｙ軸方向に延設されている。４つのスライダＹＧＳは、それぞれ、ＹステージＳＴＹの下面の４隅近傍に固定されている。ここで、４つのスライダＹＧＳは逆Ｕ字状のＸＺ断面を有し、４つのうちの−Ｘ側に位置する２つのスライダＹＧＳがＸステージＳＴＸ上の−Ｘ側のＹ軸リニアガイドＹＧＲに係合し、＋Ｘ側に位置する２つのスライダＹＧＳが＋Ｘ側のＹ軸リニアガイドＹＧＲに係合する（図２４参照）。
【０１７０】
リニアエンコーダＥＹ（図２５参照）は、ヘッドとスケールとから構成される。スケール（不図示）は、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子がその表面に形成され、ＸステージＳＴＸ上にＹ軸リニアガイドＹＧＲと平行に延設されている。ヘッド（不図示）は、ＹステージＳＴＹの下面（あるいは＋Ｙ側（又は−Ｙ側）の側面）に設けられている。ヘッドは、ＹステージＳＴＹのＹ軸方向の移動ストローク内でスケールと対向し、スケールに計測光を照射し、スケールからの反射回折光を受光することにより、ＸステージＳＴＸに対するＹステージＳＴＹのＹ軸方向に関する位置情報を計測する。その計測結果は、主制御装置５０に転送される（図２５参照）。
【０１７１】
基板ステージＳＴ（ＹステージＳＴＹ）のＸＹ平面内での位置情報（ヨーイング（θｚ方向の回転θｚ）を含む）は、上述のＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２のそれぞれに含まれるリニアエンコーダＥＸ１，ＥＸ２と、Ｙ軸駆動ユニットＹＤに含まれるリニアエンコーダＥＹとから構成されるエンコーダシステム２０（図２５参照）により、常時、計測される。
【０１７２】
また、エンコーダシステム２０と独立に、前述の基板干渉計システム９２によって、ＹステージＳＴＹに設けられた（あるいは形成された）反射面（不図示）を介して、ＹステージＳＴＹ（基板ステージＳＴ）のＸＹ平面内での位置情報（θｚを含む）及びＺ軸に対する傾斜量情報（ピッチング（θｘ方向の回転量）及びローリング（θｙ方向の回転量））が計測されている。基板干渉計システム９２の計測結果は、主制御装置５０に供給されている（図２５参照）。
【０１７３】
主制御装置５０は、エンコーダシステム２０及び／又は基板干渉計システム９２の計測結果に基づいて、基板ステージ駆動系ＰＳＤ（図２５参照）、より正確には、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２、及びＹ軸駆動ユニットＹＤのそれぞれの一部を構成するリニアモータＸＤＭ１、ＸＤＭ２、及びＹＤＭを介して基板ステージＳＴ（ＹステージＳＴＹ及びＸステージＳＴＸ）を駆動制御する。
【０１７４】
図２５には、本第５の実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置５０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置５０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置の構成各部を統括制御する。
【０１７５】
次に、上述のＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）における、ＸステージＳＴＸ等の荷重と、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２からの磁気吸引力（浮力）との釣り合いについて説明する。なお、上記荷重と浮力との釣り合いは、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１とＸ軸駆動ユニットＸＤ２とで同じなので、以下ではＸ軸駆動ユニットＸＤ１について説明する。
【０１７６】
図２６に示されるように、ＸステージＳＴＸ（図２４参照）が静止した状態では、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１の可動部材８４には、鉛直方向下向き（白抜き矢印で示される方向）にＸステージＳＴＸ、ＹステージＳＴＹ等の総重量の約１／２の荷重Ｗが、作用する。これと同時に、可動部材８４には、リニアモータＸＤＭ１を構成する可動子ＸＤ１１と固定子ＸＤ１２間に発生する磁気吸引力Ｆ１が、Ｚ軸に対して角θを成す方向に、リニアモータＸＤＭ２を構成する可動子ＸＤ２１と固定子ＸＤ２２間に発生する磁気吸引力Ｆ２が、Ｚ軸に対して角−θを成す方向に、それぞれ作用する。なお、例えばＹステージＳＴＹが、その移動可能範囲の中央に位置している場合には、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１、及びＸ軸駆動ユニットＸＤ２の可動部材８４には、それぞれＸステージＳＴＸ、ＹステージＳＴＹ等の総重量の約半分の荷重Ｗがほぼ均等に作用するが、厳密には、可動部材８４に作用する鉛直方向下向きの荷重（負荷）は、ＹステージＳＴＹの位置により変化する。
【０１７７】
ここで、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２のそれぞれにおいて発生する磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２は、互いに等しい（すなわちＦ１＝Ｆ２＝Ｆ）と仮定する。従って、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２による磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２の鉛直方向成分の合力Ｐ＝Ｆｚ１＋Ｆｚ２（＝２Ｆｃｏｓθ）が、鉛直方向上向き（黒塗り矢印で示される方向）に可動部材８４に作用する。合力Ｐは、荷重Ｗとほぼ等しくなるように角θが設定されている。従って、荷重Ｗよりはるかに小さい負荷（残力）｜Ｗ−Ｐ｜が、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２に作用することとなる。なお、水平方向（Ｙ軸方向）に関しては、磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２のそれぞれの水平方向成分Ｆｙ１，Ｆｙ２が相殺されるため、可動部材８４に合力は作用しない（零合力が作用する）。なお、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２により、固定部材６３と可動部材８４とのＺ軸方向（＋Ｚ方向、および−Ｚ方向）の相対移動が制限されているので、上記合力Ｐと荷重Ｗとの関係は、Ｐ＜Ｗであっても、Ｐ＞Ｗであっても良い。
【０１７８】
上述の構成のＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）では、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２の負荷容量に応じて可動部材８４と固定部材６３の互いに対向する側面の傾斜（傾斜角θ）を適宜定めることにより、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２の磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２を利用して、可動部材８４に水平方向の力を与えることなく、鉛直方向に働く荷重Ｗを相殺することができる。
【０１７９】
一方、ベースブロック６２ａの−Ｙ側に固定された固定部材６３には、Ｚ軸に対してθの方向にリニアモータＸＤＭ１により発生する磁気吸引力（−Ｆ１）が作用する。この吸引力は、固定部材６３に対してせん断力と曲げモーメントを与える。同様に、ベースブロック６２ａの＋Ｙ側に固定された固定部材６３には、Ｚ軸に対して−θの方向にリニアモータＸＤＭ２により発生する磁気吸引力（−Ｆ２）が作用する。この吸引力は、固定部材６３に対してせん断力と曲げモーメントを与える。従って、両固定部材６３がベースブロック６２ａとの固定端に対して内向きに撓み、この結果、固定部材６３と可動部材８４との互いに対向する側面間の間隙のサイズが変化し得る。
【０１８０】
固定部材６３の撓みによる間隙のサイズの変化は、固定部材６３の厚み（Ｙ軸方向の幅）を最適化することにより、抑制することができる。
【０１８１】
例えば、ＸステージＳＴＸの駆動力（推力）が小さく、磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２（正確には鉛直上向きの合力Ｐ＝２Ｆｃｏｓθ）に対して荷重Ｗが大きい場合（Ｗ＞Ｐ）、傾斜角θを小さく定める。これにより、合力Ｐ、すなわち可動部材８４に加わる浮力が大きくなり、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２に作用する負荷（残力）｜Ｗ−Ｐ｜が小さくなる。この場合、磁気吸引力が小さいために、固定部材６３に作用するせん断力と曲げモーメントも小さくなる。そのため、固定部材６３の厚みを小さく定めることができる。
【０１８２】
逆に、ＸステージＳＴＸの駆動力（推力）が大きく、磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２（鉛直上向きの合力Ｐ＝２Ｆｃｏｓθ）に対して荷重Ｗが小さい場合（Ｗ＜Ｐ）、傾斜角θを大きく定める。これにより、合力Ｐと荷重Ｗの釣り合いを取る。この場合、大きな傾斜角θに対し、磁気吸引力が大きいために、固定部材６３に作用するせん断力と曲げモーメントが大きくなる。そのため、固定部材６３の厚みを大きく定める必要が生じる。
【０１８３】
次に、図２７を参照して、固定部材６３の厚み（Ｙ軸方向の幅）ｈの求め方について説明する。図２７に示されるように、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１と固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２の幅をｓ（Ｙ軸方向の投影長ａ＝ｓｃｏｓθ）、可動部材８４と固定部材６３の互いに対向する側面の間隙のサイズをｃ（Ｙ軸方向の投影長ｄ＝ｃｓｉｎθ）、固定部材６３のＸ軸方向の長さをｂ、固定部材６３の固定端からの内側面の中心（固定子ＸＤ１２、ＸＤ２２の中心）までの高さ（Ｚ軸方向の距離）をＬ＝（ｓ／２）ｓｉｎθ＋αとする。ただし、αは余裕寸法である。また、磁気吸引力はＦ１＝Ｆ２＝Ｆ、すなわち可動部材８４に作用する浮力はＰ＝２（Ｆｃｏｓθ）と仮定する。固定部材６３のヤング率（縦弾性係数）及びたわみをそれぞれＥ及びｗと表記すると、固定部材６３の厚みｈは、単純片持ち梁の先端に直角力が作用する場合のたわみの関係式を用いて、次式（１）のように求められる。
【０１８４】
【数１】
0005999585.tif 000002
なお、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１を小型化（より詳細には、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１のＹ軸方向の幅寸法を短く）するには、a＋ｄ＋ｈが小さくなるように、傾斜角θを定めれば良い。
【０１８５】
ただし、前述の通り、固定部材６３と可動部材８４との間には、可動部材８４の真直度誤差（Ｙ並進誤差及びＺ並進誤差）と回転・傾斜誤差、ＹステージＳＴＹの移動に伴う反力等を抑えるために、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２が設けられている。従って、可動部材８４に加わる荷重Ｗは、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２からの浮力Ｐのみにより完全に相殺されなくても良い。
【０１８６】
例えば、ｓ＝１００  ｍｍ、ｂ＝５００  ｍｍ、ｃ＝５０  ｍｍ、Ｅ＝１６０００  ｋｇｆ／ｍｍ２、α＝１００  ｍｍ、Ｆ＝２０００  ｋｇｆ、ｗ＝０．１  ｍｍ、Ｗ＝８００  ｋｇｆに対して、θ、a、ｄ、ｈ、ａ＋ｄ＋ｈ、浮力Ｐ（＝２Ｆｃｏｓθ）の関係は、下の表１に示されるように求められる。
【０１８７】
【表１】
0005999585.tif 000003
【０１８８】
上記表１より、角θは、θ＝７０〜８５度と定めると良い。荷重Ｗ＝８００  ｋｇｆに対して浮力Ｐ＝１３６８．１〜３４８．６  ｋｇｆ、すなわちガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２に作用する残力は−５６８．１〜＋４５１．４  ｋｇｆとなり、荷重Ｗをほぼ相殺できる。また、残力を極小さく調整できるので、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２を小型化することができる。これにより、ガイド装置ＸＧ１，ＸＧ２を構成するＸ軸リニアガイドとスライダとの間の摩擦抵抗も小さくなる。すなわち、可動部材８４（ＸステージＳＴＸ）を駆動するのに要する推力も小さくなり、例えば手動で可動部材８４を移動でき、ＸステージＳＴＸのメンテナンス等の作業効率も良くなる。また、傾斜角θを大きく定めることにより、固定部材６３を、すなわちＸ軸駆動ユニットＸＤ１を小型化することができる。
【０１８９】
また、上述の構成のＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２では、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１と固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２との隙間を、スペーサ等の調整板を用いることなく、容易に調整することができる。以下、調整手順を図２８に基づいて説明する。調整では、作業者は、初めに可動部材８４を、適当な固定具を用いてベースブロック６２ａに固定する。次に、作業者は、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１より適正ギャップ量ｇ分大きな厚みを有する非磁性体ブロック６９を、可動部材８４の両側面に取り付ける。次に、作業者は、固定部材６３の内側面に固定された固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２を非磁性体ブロック６９に接触させた状態で、固定部材６３を固定具（ボルト）６３０を用いてベースブロック６２ａに固定する。ここで、固定部材６３の内側面（Ｚ軸に対して±角θ傾斜した面）に対して固定面（ＸＺ平面に平行な面）が平行でないため、固定部材６３を図２８中に白抜き矢印で示される上下方向にスライドさせて固定位置（高さ）を調整することにより、隙間のサイズを調整することができる。ここで、かかる調整が可能なように、固定部材６３には、固定具（ボルト）６３０が上下にスライドできるＸＺ断面が円に比べてＺ軸方向に長い長穴が形成されている。
【０１９０】
次いで、作業者は、可動部材８４のＸ位置を変えつつ、同様に、全ての固定部材６３（最も＋Ｘ端、及び最も−Ｘ端の固定部材６３を除く）を、ベースブロック６２ａに固定する。最後に、作業者は、可動部材８４を＋Ｘ端（あるいは−Ｘ端）に退避させた状態で、非磁性体ブロック６９を、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１に交換した後、±Ｘ端の固定部材６３をベースブロック６２ａに固定する。
【０１９１】
これにより、固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２を固定部材６３の内側面の広い範囲に強固に固定でき、可動子ＸＤ１１，ＸＤ２１との間隙も容易に調整することができる。また、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２の構造物の加工精度が緩くなるため、経済的でもある。この結果、駆動精度の高い基板ステージ装置ＰＳＴｅを安価に構成することが可能となっている。また、固定子ＸＤ１２，ＸＤ２２（磁石ユニット）がＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２の内側（固定部材６３の内側面）に固定されているので、固定部材６３の外側面に磁性体を近づけても引き寄せられることがない。
【０１９２】
上述のようにして構成された本第５の実施形態に係る露光装置では、詳細説明については省略するが、前述の第１の実施形態に係る露光装置１０と同様の手順でロット処理が行われる。
【０１９３】
以上説明したように、本第５の実施形態に係る露光装置によると、基板ステージＳＴ（ＸステージＳＴＸ）をＸ軸方向に駆動する一対のＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２がそれぞれ備える、第１可動子ＸＤ１１と第１固定子ＸＤ１２との間に働く引力Ｆｚ１と、第２可動子ＸＤ２１と第２固定子ＸＤ２２との間に働く引力Ｆｚ２との垂直分力の合力Ｐ、を浮上力として利用して基板ステージＳＴの自重を含むベースブロック６２ａ，６２ｂにかかる負荷を軽減するとともに、駆動性能を損なうことなく高精度な基板ステージＳＴ（ＸステージＳＴＸ）の駆動制御が可能となる。
【０１９４】
また、本第５実施形態に係る露光装置によると、基板Ｐを保持する基板ステージＳＴ（より正確には、基板ＰをＹステージＳＴＹを介して保持するＸステージＳＴＸ）を、基板Ｐの走査露光時に高精度で駆動することができることから、基板Ｐに対する高精度な露光が可能になる。
【０１９５】
なお、上記第５の実施形態では、等脚台形状の断面を有する可動部材８４を用いてＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）が構成されていたが、これに代えて、以下の第１及び第２の変形例のように等脚台形ではない台形状の断面を有する可動部材８４を用いてＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）を構成することも可能である。
【０１９６】
図２９には、第１の変形例に係るＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）の構成が示されている（ただし、ベースブロック６２ａ、固定部材６３、可動部材８４については、便宜上上記第５の実施形態と同じ符号が付されている）。この図２９の構成では、可動部材８４の±Ｙ側面の傾斜角は互いに異なる（θ１＞θ２）。このため、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２の磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２の水平方向成分同士は相殺されず、可動部材８４には、−Ｙ方向の合力Ｐｙが作用する。
【０１９７】
この図２９のＸ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）の構成では、ガイド装置として、スラスト型の静圧気体軸受装置ＸＧ３ａ，ＸＧ４が用いられている。ベースブロック６２ａの凹溝の内部底面及び両側面には、平坦度の高いガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４が形成されている（ガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４のそれぞれが、凹溝の底面と側面との直交する２つのガイド面を有する）。可動部材８４の底面には、ガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４に対向する軸受面をそれぞれ有する複数の静圧気体軸受であるエアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４が取り付けられている。エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４は、絞り（補償要素）を介して、それらの軸受け面とガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４との僅かな間隙（軸受隙間）内に高圧空気を噴出する。ここで、エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４のそれぞれが、可動部材８４のピッチング運動とヨーイング運動とを制限する２つのエアパッドの機能を有している。
【０１９８】
スラスト型の静圧気体軸受装置ＸＧ３ａ，ＸＧ４では、エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４の軸受け面をガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４に押し付けるように可動部材８４に外力を加えることにより、隙間内の空気膜（エアパッド）の剛性を上げることができる。従って、可動部材８４の±Ｙ側面の傾斜角θ１，θ２を適当に定めて、リニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２の磁気吸引力Ｆ１，Ｆ２の鉛直方向成分の合力Ｐｚと水平方向成分の合力Ｐｙを調整して、エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４に加わる鉛直方向の負荷と水平方向の負荷を調整することにより、各エアパッドの剛性を任意に調整することができる。
【０１９９】
また、可動部材８４の±Ｙ側面の傾斜角θ１，θ２を適当に定めて合力Ｐｙを調整し、エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４に加わる水平方向の負荷を調整することにより、エアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４の一方の剛性を他方の剛性より高くすることができる。これにより、可動部材８４を、一方のガイド面に沿って移動させることができる。従って、凹溝の両側面で形成されるガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４の平行度が悪い場合には、可動部材８４を、剛性の高い方のエアパッドが対向するガイド面に沿って移動させることができる。また、凹溝の両側面で形成されるガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４の一方の真直度が悪い場合、ガイド面ＸＧＧ３，ＸＧＧ４の他方に対向するエアパッドの剛性を高くすることで、可動部材８４を、剛性の高い方のエアパッドが対向する真直度が良い方のガイド面に沿って移動させることができる。
【０２００】
図３０には、Ｘ軸駆動ユニットＸＤ１（ＸＤ２）の第２の変形構成が示されている（ただし、ベースブロック６２ａ、固定部材６３、可動部材８４については、便宜上上記第５の実施形態と同じ符号が付されている）。この図３０の構成では、凹溝の−Ｙ側には、その底面と側面とに前述のガイド面ＸＧＧ３が形成されているが、凹溝の＋Ｙ側には、その底面にのみガイド面ＸＧＧ４’が形成されている。そして、これらのガイド面ＸＧＧ３、ＸＧＧ４’にそれぞれ対向する軸受面を有するエアパッドＸＧＰ３，ＸＧＰ４’が、可動部材８４の底面に取り付けられている。この場合も、上記第１の変形例と同様にエアパッドＸＧＰ３が対向するガイド面ＸＧＧ３に沿って、可動部材８４を移動させることができる。
【０２０１】
なお、ベースブロック６２ａの凹溝の両側面に平坦度の高いガイド面を形成することは一般に難しいので、ベースブロック６２ａを複数の分割部材を用いて構成して、凹溝の両側面にガイド面を設けることとしても良い。
【０２０２】
なお、上記第５の実施形態では、２つのＸ軸駆動ユニットＸＤ１，ＸＤ２が備えるリニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２のそれぞれにおいて、固定子（ＸＤ１１、ＸＤ２１）と可動子（ＸＤ１２、ＸＤ２２）との間に磁気吸引力が働き、その吸引力の鉛直方向成分が固定子側から可動子を引き上げる方向になっている場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば上記第５の実施形態におけるリニアモータＸＤＭ１，ＸＤＭ２のそれぞれで固定子（ＸＤ１１、ＸＤ２１）と可動子（ＸＤ１２、ＸＤ２２）との位置を入れ替えたような構成を採用しても良い。この場合には、固定子（ＸＤ１１、ＸＤ２１）と可動子（ＸＤ１２、ＸＤ２２）との間に、ＸステージＳＴＸのＸ軸方向の駆動時に、磁気的な反発力（斥力）が働くようにし、その反発力（斥力）の鉛直方向成分が固定子側から可動子を押し上げる方向になるようにすれば良い。かかる場合にも、固定子（ＸＤ１１、ＸＤ２１）と可動子（ＸＤ１２、ＸＤ２２）との間に働く力の鉛直方向成分の合力を浮上力として利用することができ、上記第５の実施形態と同等の効果を得ることができる。この他、固定子（ＸＤ１１、ＸＤ２１）と可動子（ＸＤ１２、ＸＤ２２）との間に磁気力に加えてあるいは代えて、その他の吸引力（例えば真空吸引力など）、又は斥力（例えば気体の静圧など）が、少なくともＸステージＳＴＸのＸ軸方向の駆動時に働くようにしても良い。かかる場合にも、上記吸引力又は斥力の鉛直方向成分を浮上力として利用することができる。
【０２０３】
なお、上記第５の実施形態では、ＹステージＳＴＹ上に基板Ｐが載置されたが、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるステージ装置のように、ＹステージＳＴＹに対して６自由度方向に微少駆動される微動ステージを設け、その微動ステージ上に基板Ｐを載置しても良い。この場合、上記米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるような重量キャンセル装置を設け、上記微動ステージを下方から支持しても良い。
【０２０４】
なお、上記各実施形態に係る露光装置において、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。
【０２０５】
また、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬが、複数本の投影光学ユニットを備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。
【０２０６】
また、上記各実施形態に係る露光装置において、投影光学系は、投影光学系は、等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでも良いし、反射屈折系、反射系及び屈折系のいずれでも良い。また、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０２０７】
なお、上記実施形態においては、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）、例えば、非発光型画像表示素子（空間光変調器とも呼ばれる）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を用いる可変成形マスクを用いても良い。
【０２０８】
なお、上記各実施形態に係る露光装置は、サイズ（外径、対角線、一辺の少なくとも１つを含む）が５００ｍｍ以上の基板、例えば液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の大型基板を露光する露光装置に対して適用することが特に有効である。
【０２０９】
また、上記各実施形態は、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用することができる。また、特に、上記第５の実施形態は、例えば、静止型露光装置に適用することができる。
【０２１０】
また、露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。
【０２１１】
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。
【０２１２】
《デバイス製造方法》
次に、上記各実施形態に係る露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。上記各実施形態に係る露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることができる。
【０２１３】
〈パターン形成工程〉
まず、上記各実施形態に係る露光装置を用いて、パターン像を感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。
【０２１４】
〈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。
【０２１５】
〈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。
【０２１６】
〈モジュール組立工程〉
その後、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。
この場合、パターン形成工程において、上記各実施形態に係る露光装置を用いて高スループットかつ高精度でプレートの露光が行われるので、結果的に、液晶表示素子の生産性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２１７】
以上説明したように、本発明の露光装置は、露光処理時に露光用のエネルギビームに対して露光対象の物体を走査方向に移動させるのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの製造に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。
【図１】
0005999585.tif 000004
【図２】
0005999585.tif 000005
【図３（Ａ）】
0005999585.tif 000006
【図３（Ｂ）】
0005999585.tif 000007
【図３（Ｃ）】
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【図４】
0005999585.tif 000009
【図５】
0005999585.tif 000010
【図６】
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【図７】
0005999585.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0005999585.tif 000025
【図２１（Ａ）】
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【図２１（Ｂ）】
0005999585.tif 000027
【図２１（Ｃ）】
0005999585.tif 000028
【図２２】
0005999585.tif 000029
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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