JP2006086442A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板が大型化しても制御性の劣化を防止し、基板を所望状態で移動することができるステージ装置を提供する。
【解決手段】 ステージ装置ＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨをＸＹ方向に移動させる第１ステージ１００と、第１ステージ１００とは別に設けられ、第１ステージ１００の移動に伴ってＸＹ方向に移動するとともに、基板ホルダＰＨのＺ方向に作用する力を支持する第２ステージ２００と、第１ステージ１００と基板ホルダＰＨとを、Ｚ方向に関して相対的に移動可能に連結する連結部Ｃとを備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、基板を保持する基板ホルダを移動可能に支持するステージ装置、及び露光装置に関するものである。

液晶表示デバイスや半導体デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、基板を支持して２次元移動する基板ステージとパターンを有するマスクを支持して２次元移動するマスクステージとを有し、マスク上に形成されたパターンをマスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら投影光学系を介して基板に転写するものである。露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている（特許文献１参照）。
特開２００１−２９６６６７号公報

ところで、近年における液晶表示デバイスの大型化の要求に伴って露光装置も大型化されるが、基板を支持して移動する基板ステージが大型化すると、その基板ステージの移動速度の高速化や位置決め精度の高精度化が困難になる等、制御性が劣化する。振動や基板ステージの移動に伴って発生する駆動反力等の外乱の影響を低減するために、基板ステージの剛性を高くして制御性を向上することが考えられるが、基板ステージを含む装置全体のますますの大型化を招く。また、基板ステージがベース部材上を２次元移動する構成の場合、基板ステージが大型化すると、ベース部材には基板ステージの移動に伴う偏荷重が作用しやすくなる。ベース部材が例えばマスクを支持するマスクステージや投影光学系を支持するコラムと一体的に結合されている構成の場合、前記偏荷重によってコラムに支持されているマスクステージや投影光学系の位置も変位するため、露光精度の劣化を招く。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板が大型化しても制御性の劣化を防止し、基板を所望状態で移動することができるステージ装置、及びこのステージ装置を使って基板を高精度で露光できる露光装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図２１に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明のステージ装置（ＰＳＴ）は、基板（Ｐ）を保持する基板ホルダ（ＰＨ）を移動可能に支持するステージ装置において、基板ホルダ（ＰＨ）を水平面内の少なくとも一方向（ＸＹ平面内の方向）に移動させる第１ステージ（１００）と、第１ステージ（１００）とは別に設けられ、第１ステージ（１００）の移動に伴って水平面内の少なくとも一方向（ＸＹ平面内の方向）に移動するとともに、基板ホルダ（ＰＨ）の水平面と交差する方向（Ｚ方向）に作用する力を支持する第２ステージ（２００）と、第１ステージ（１００）と基板ホルダ（ＰＨ）又は第２ステージ（２００）とを、水平面と交差する方向（Ｚ方向）に関して相対的に移動可能に連結する連結部（Ｃ、１８）とを備えたことを特徴とする。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、マスク（Ｍ）のパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｐ）に露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持する基板ホルダ（ＰＨ）を移動可能に支持するステージ装置を備え、ステージ装置は、上記記載のステージ装置（ＰＳＴ）により構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、基板を保持する基板ホルダを支持する第２ステージを第１ステージとは別に設け、基板ホルダの水平面と交差する方向に作用する力を第２ステージで支持するようにし、基板ホルダ（又は第２ステージ）の水平方向への移動を、第１ステージの水平方向への移動に伴って行うようにしたので、水平方向への移動及び位置決めを行うための第１ステージを小型化して基板ホルダ（第２ステージ）を水平方向に移動することができる。したがって、第１ステージがベース部材上を移動する構成であっても、ベース部材には大きな偏荷重が作用しない。また、第１ステージが小型化することで、水平方向におけるステージ位置決め精度の高精度化や移動速度の高速化を実現でき、制御性を向上することができる。したがって、ステージ装置上の基板を高精度で露光することができる。また、水平方向に移動する第１ステージに対して基板ホルダ（第２ステージ）は連結部を介して連結されているので、基板ホルダの水平面と交差する方向への移動を妨げることなく、第１ステージの水平方向への移動に伴って、基板ホルダ（第２ステージ）を水平方向に移動することができる。

本発明によれば、基板が大型化しても制御性の劣化を防止し、基板を所望状態で移動することができるので、基板を高精度に露光することができる。

＜装置の概略構成の説明＞
以下、本発明のステージ装置及び露光装置について図面を参照しながら説明する。はじめに、図１〜図４の模式図を参照しながら本発明に係るステージ装置の概略構成について従来構成と比較しながら説明する。図１及び図２はステージ装置を備えた露光装置の従来構成の一例を模式的に示した図であり、図３及び図４は本発明に係るステージ装置を備えた露光装置を模式的に示した図である。

以下の説明において、水平面内における第１の方向をＸ軸方向、水平面内において第１の方向と直交する第２の方向をＹ軸方向、第１及び第２の方向と直交する第３の方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１において、露光装置ＥＸ１は、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板ステージＰＳＴ（メインステージ１００）に支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。基板ステージＰＳＴは、メインステージ１００と、サブステージ２００とを含んで構成されている。

ここで、本実施形態では、露光装置としてマスクＭと基板Ｐとを所定方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、Ｘ軸方向をマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）とし、Ｙ軸方向を非走査方向とする。

露光装置ＥＸ１は基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有しており、基板ホルダＰＨは基板ステージＰＳＴのうちメインステージ１００上に設けられている。メインステージ１００はメインベースＰＢ１上に設けられている。メインステージ１００とメインベースＰＢ１との間には、メインベースＰＢ１に対してメインステージ１００を移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＰＡ１が介在されており、メインステージ１００はメインベースＰＢ１上で水平方向（ＸＹ方向）に移動可能となっている。また、メインステージ１００は、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨをＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に駆動する駆動機構を備えている。

メインベースＰＢ１は、マスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬのそれぞれを支持するコラム１０と一体的に結合されている。メインベースＰＢ１は振動を低減する防振ユニット１１を介して床面Ｄ上に配置されている。コラム１０は上部支持部１０Ａと脚部１０Ｂとを有しており、上部支持部１０Ａ上には、マスクステージＭＳＴを移動可能に支持するマスクステージ用定盤ＭＢが設けられている。マスクステージＭＳＴは、定盤ＭＢを介してコラム１０の上部支持部１０Ａに支持されている。マスクステージＭＳＴと定盤ＭＢとの間には定盤ＭＢに対してマスクステージＭＳＴを移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＭＡが介在しており、リニアモータ等を含む駆動装置の駆動によって、マスクステージＭＳＴが定盤ＭＢ上を水平方向（ＸＹ方向）に移動するようになっている。また、投影光学系ＰＬはコラム１０のうち上部支持部１０Ａに支持されている。ここで、スライダとしては、接触型のすべり軸受や転がり軸受けを挙げることができる。

サブステージ２００は、メインベースＰＢ１とは異なるサブベースＰＢ２上に設けられている。サブステージ２００とサブベースＰＢ２との間にはサブベースＰＢ２に対してサブステージ２００を移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＰＡ２が介在しており、サブステージ２００はサブベースＰＢ２上をＸ軸方向のみに移動可能となっている。また、サブステージ２００はリニアモータ等を含む駆動装置２０を有しており、メインステージ１００の移動に伴ってＸ軸方向に移動するように設けられている。

メインステージ１００はリニアモータ８００の駆動によってメインベースＰＢ１上をＹ軸方向に移動する。また、メインステージ１００には、このメインステージ１００をＸ軸方向に移動するリニアモータ等を含む駆動装置３０が設けられている。そして、メインステージ１００が例えばＸ軸方向に移動するときには、サブステージ２００は駆動装置２０の駆動によって、メインステージ１００の移動とともにＸ軸方向に移動する。リニアモータ８００のうち可動子８０１がメインステージ１００に取り付けられており、固定子８０２がサブステージ２００上に設けられている。そして、メインステージ１００をＹ軸方向に移動するときには、可動子８０１及び固定子８０２を含むリニアモータ８００が駆動され、可動子８０１が固定子８０２に対して移動することにより、結果として、メインステージ１００がサブステージ２００に対してＹ軸方向に移動する。

メインベースＰＢ１及びサブベースＰＢ２と別の位置には、メインステージ１００及びサブステージ２００に対して用力供給部材９０１、９０２を介して用力を供給する用力供給部９００が設けられている。用力供給部９００からの用力は、用力供給部材９０２を介してサブステージ２００に供給されるとともに、そのサブステージ２００を中継して用力供給部材９０１を介してメインステージ１００に供給される。ここで、用力とは、駆動装置を駆動するための電力や、気体軸受を作動するための気体、あるいは駆動装置を冷却するための冷媒等を含み、用力供給部材とは、電気ケーブルや空圧チューブ、あるいは冷却チューブ等を含む。

また、図２に示す露光装置ＥＸ２においては、メインベースＰＢ１上にマスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬを支持するコラム１０が固定されており、サブベースＰＢ２上に、基板ホルダＰＨを移動可能に支持するメインステージ１００が設けられている。図２に示す露光装置ＥＸ２はサブステージ２００を有してない。メインステージ１００は、サブベースＰＢ２上で水平方向（ＸＹ方向）に移動可能であるとともに、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨをＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に移動可能である。

上述した露光装置ＥＸ１においては、メインステージ１００が基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを支持した状態でＸＹ方向に移動するとともに、その基板ホルダＰＨをＺ軸方向にも移動する構成である。そのため、例えば基板Ｐが大型化するとそれに伴ってメインステージ１００も大型化され、メインベースＰＢ１上をＸＹ方向に２次元移動したときに、メインステージ１００の移動に伴ってメインベースＰＢ１に偏荷重が作用する。メインベースＰＢ１は、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴや投影光学系ＰＬを支持するコラム１０と一体的に結合されているので、前記偏荷重によってコラム１０に支持されているマスクステージＭＳＴや投影光学系ＰＬの位置も変位するため、露光精度の劣化を招く。

また上述した露光装置ＥＸ２においては、コラム１０の変形は無いが、サブベースＰＢ２の単独の変形により、コラム１０とメインステージ１００との相対的な位置が変位するため、露光装置ＥＸ１と同様に露光精度の劣化を招く。

図３は本発明に係る露光装置ＥＸを模式的に示した図である。なお以下の説明において、図１及び図２を参照して説明した露光装置ＥＸ１、ＥＸ２と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

露光装置ＥＸは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを移動可能に支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬとを備えている。

基板ステージＰＳＴは、メインステージ（第１ステージ）１００と、メインステージ１００とは別に設けられたサブステージ（第２ステージ）２００とを含んで構成されている。基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨは基板ステージＰＳＴのうちサブステージ２００上に設けられている。

メインステージ１００はメインベース（第１ベース）ＰＢ１上に設けられている。メインステージ１００とメインベースＰＢ１との間には、メインベースＰＢ１に対してメインステージ１００を移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＰＡ１が介在しており、メインステージ１００はメインベースＰＢ１上で水平方向（ＸＹ方向）に移動可能となっている。

メインステージ１００を移動可能に支持するメインベースＰＢ１は、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬのそれぞれを支持するコラム１０と一体的に結合されている。メインベースＰＢ１は振動を低減する防振ユニット１１を介して床面Ｄ上に配置されている。

コラム１０は上部支持部１０Ａと脚部１０Ｂとを有しており、上部支持部１０Ａ上には、マスクステージＭＳＴを移動可能に支持するマスクステージ用定盤ＭＢが設けられている。マスクステージＭＳＴは、定盤ＭＢを介してコラム１０の上部支持部１０Ａに支持されている。マスクステージＭＳＴと定盤ＭＢとの間には定盤ＭＢに対してマスクステージＭＳＴを移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＭＡが介在しており、リニアモータ等を含む駆動装置の駆動によって、マスクステージＭＳＴが定盤ＭＢ上を水平方向（ＸＹ方向）に移動するようになっている。また、投影光学系ＰＬはコラム１０のうち上部支持部１０Ａに支持されている。

サブステージ２００は、メインベースＰＢ１とは異なるサブベース（第２ベース）ＰＢ２上に設けられている。サブベースＰＢ２は支柱ＰＢＴを介して床面Ｄ上に配置されている。なお、サブベースＰＢ２は振動を低減する防振ユニット（１１）を介して床面Ｄ上に配置されてもよい。

サブステージ２００とサブベースＰＢ２との間には、サブベースＰＢ２に対してサブステージ２００を移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＰＡ２が介在しており、サブステージ２００はサブベースＰＢ２上で水平方向（ＸＹ方向）に移動可能となっている。サブステージ２００は基板ホルダＰＨを支持した状態で、この基板ホルダＰＨと一緒にサブベースＰＢ２上を水平方向に移動可能である。

基板ホルダＰＨとサブステージ２００との間には、サブステージ２００に対して基板ホルダＰＨを少なくともＺ軸方向（水平面に交差する方向）に駆動するホルダ駆動装置６０が設けられている。

また、サブステージ２００は、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する自重をキャンセルする自重キャンセル機構７０を備えている。そして、サブステージ２００は、基板ホルダのＸＹ方向（水平方向）と交差するＺ軸方向に作用する力を支持している。

メインベースＰＢ１上のメインステージ１００と、サブベースＰＢ２上に設けられたサブステージ２００に支持された基板ホルダＰＨとは、連結部Ｃを介して連結されている。図３に示す例では、メインステージ１００にはサブステージ２００に向けて延びる連結部材Ｃｂが固定されており、その連結部材Ｃｂの先端部と基板ホルダＰＨとが連結部Ｃを介して連結されている。連結部Ｃは、メインステージ１００と基板ホルダＰＨとをＺ軸方向に関して相対的に移動可能に設けられている。したがって、連結部Ｃを介してメインステージ１００に連結されている基板ホルダＰＨのＺ軸方向への移動は妨げられない。

また、基板ホルダＰＨとサブステージ２００との間にはサブステージ２００に対して基板ホルダＰＨを移動可能に支持するためのスライダあるいは非接触軸受である気体軸受ＰＡ３が介在している。

基板ホルダＰＨを支持したサブステージ２００は、駆動装置２０の駆動によって、メインステージ１００と一緒に水平方向に移動可能となっている。このとき、メインステージ１００はメインベースＰＢ１上を水平方向に移動し、サブステージ２００は、メインステージ１００の移動に伴って、サブベースＰＢ２上を水平方向に移動する。

更に、メインステージ１００は、駆動装置３０の駆動によって水平方向に移動可能となっており、そのメインステージ１００に連結部Ｃを介して連結された基板ホルダＰＨは、メインステージ１００の移動に伴って、サブステージ２００に対して水平方向に移動可能となっている。

ここで、連結部Ｃは、メインステージ１００と基板ホルダＰＨとのＺ軸方向に関する相対的な移動を可能としているが、ＸＹ方向に関する相対的な移動を規制している。したがって、メインステージ１００の移動に伴って、基板ホルダはＸＹ方向に移動可能となる。

そして、メインステージ１００を水平方向に駆動する駆動装置３０と、基板ホルダＰＨを水平面と交差するＺ軸方向に駆動するホルダ駆動装置６０とは独立して設けられた構成となっている。

これまで、サブステージ２００は、メインステージ１００の移動に伴って、サブベースＰＢ２上を水平方向に移動すると述べたが、サブステージ２００の駆動によって、メインステージ１００がメインベースＰＢ１上を水平方向に移動しても構わない。このことを模式図に表したのが図４である。

図４では、メインステージ１００は、Ｘ軸方向へ移動するＸステージ１０１の上にＹ軸方向へ移動するＹステージ１０２を配置した従来と同じ構成となっている。ここで、Ｘステージ１０１は、Ｙステージ１０２とともに駆動装置３０の駆動によってＸ軸方向に移動可能となっているが、Ｘステージ１０１上をＹ軸方向へ移動するＹステージ１０２はＹ軸方向への独自の駆動源を持っていない。

それに対し、サブステージ２００は、Ｘ軸方向へ移動するサブＸステージ２０１の上に、Ｙ軸方向へ移動するサブＹステージ２０２が載った構成となっている。ここで、サブＸステージ２０１は、サブＹステージ２０２とともに、駆動装置２０の駆動により、Ｘ軸方向へ移動可能となっており、更に、サブＹステージ２０２は、駆動装置２０ｂによりサブＸステージ２０１上をＹ軸方向へ移動可能となっている。更に、露光装置ＥＸは、サブＹステージ２０２に対して、基板ホルダＰＨを含むメインステージ１００上のＹステージ１０２をＹ軸方向に駆動する駆動装置２０ｃを備えている。

ここで、駆動装置２０ｂは粗動駆動装置、駆動装置２０ｃは微動駆動装置の役目をしており、駆動装置２０ｂの駆動によっても、基板ホルダＰＨを含むメインステージ１００上のＹステージ１０２をＹ軸方向に駆動することが可能となっている。それは、図４でサブＹステージ２０２上の基板ホルダＰＨ及びメインステージ１００上のＹステージ１０２が、駆動装置２０ｂと連結部Ｃによって連結されているからである。

ここで、図３に相当するメインステージ１００とサブステージ２００とを繋ぐ連結部Ｃは、メインステージ１００のうちのＹステージ１０２に機能が含まれており、メインステージ１００と基板ホルダＰＨとのＹ軸方向及びＺ軸方向に関する相対的な移動を可能としているが、Ｘ軸方向に関する相対的な移動を規制している。したがって、メインステージ１００のＸ軸方向への移動に伴って、基板ホルダＰＨはＸ軸方向に移動可能となり、サブステージ２００のＹ軸方向への移動に伴って、基板ホルダＰＨはＹ軸方向に移動可能となっている。しかし、その場合でも基板ホルダＰＨはメインステージ１００のＹ軸方向に沿って移動する構造になっている。

また、露光装置ＥＸは、サブＹステージ２０２に対して、基板ホルダＰＨを含むメインステージ１００上のＹステージ１０２をＺ軸方向に駆動する駆動装置６０を備えている。そして、メインステージ１００上のＹステージ１０２を含む基板ホルダＰＨのＺ軸方向の力（重量など）を自重キャンセル機構７０を通してサブステージ２００で支持している。

このように、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを支持するサブステージ２００をメインステージ１００とは別に設け、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する力をサブステージ２００で支持するようにし、基板ホルダＰＨあるいはサブステージ２００の水平方向（ＸＹ方向）への移動を、メインステージ１００の水平方向への移動に伴って行うようにしたので、水平方向に関する移動及び位置決めを行うためのメインステージ１００を小型化して基板ホルダＰＨ（サブステージ２００）を水平方向に移動することができる。したがって、メインステージ１００が、コラム１０と一体的に結合されているメインベースＰＢ１上を移動しても、メインベースＰＢ１に作用する偏荷重の影響を抑えることができ、露光精度の劣化を防止できる。また、メインステージ１００が小型化することで、水平方向におけるステージ位置決め精度の高精度化や移動速度の高速化を実現でき、制御性を向上することができる。したがって、基板Ｐを高精度で露光することができる。そして、水平方向に移動するメインステージ１００に対して基板ホルダＰＨは連結部Ｃを介して連結されているので、メインステージ１００の移動に伴って基板ホルダＰＨが水平方向へ移動可能であるとともに、基板ホルダＰＨのＺ軸方向への移動は妨げられない。更に、メインステージ１００が小型化することで、メインステージ１００を駆動するための駆動力（推力）を小さくすることができ、駆動装置の発熱やエネルギーロスを抑えることができる。

また、図１や図２を参照して説明したように、従来構成では、基板ステージＰＳＴのうち、例えばＸ軸方向に駆動するＸステージの上にＹ軸方向に駆動するＹステージを設け、更にそのＹステージの上に、基板ホルダをＺ軸方向に駆動するＺ駆動機構（Ｚステージ）を設ける構成であるため、例えば最下段のＸステージの強度を維持するためにＸステージを大型化する必要があり、基板ステージ全体の大型化を招く。この場合、基板ステージＰＳＴの例えば加減速時に大きなエネルギーを必要とし、また位置決め精度の高精度化に対しても障害となり、制御性の劣化を招く。しかしながら、図３及び図４を参照して説明した本発明に係るステージ装置によれば、基板ホルダＰＨは、ＸＹ方向への移動及び位置決めを行うためのメインステージ１００とは別のサブステージ２００上にあるので、メインステージ１００の更なる軽量化を実現することができ、メインステージ１００の加減速時における制御性を更に向上することができる。

また、メインステージ１００を、コラム１０と一体的に結合されているメインベースＰＢ１上に設けることで、メインステージ１００のマスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬに対する位置決め精度を向上することができる。例えば、基板ホルダＰＨ上に設けられている移動鏡を使ってレーザ干渉計により基板ホルダＰＨのＸＹ方向の位置計測を行う場合、レーザ干渉計をコラム１０に取り付け、参照鏡を投影光学系ＰＬ（鏡筒）に取り付けることで、投影光学系ＰＬの位置を基準としたメインステージ１００による基板ホルダＰＨの位置決め精度を向上することができる。

なお図３を参照して説明した実施形態では、Ｚレベリング駆動機構であるホルダ駆動装置６０はサブステージ２００と基板ホルダＰＨとの間に設けられており、サブステージ２００に対して基板ホルダＰＨを駆動しているが、Ｚレベリング駆動機構（ホルダ駆動装置）を使って、基板ホルダＰＨをサブステージ２００とともにＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に駆動するようにしてもよい。この場合、メインステージ１００とサブステージ２００とが連結部Ｃを介してＺ軸方向に関して相対的に移動可能に連結される。

なお、メインステージ１００とサブステージ２００との間に、少なくとも水平方向に関する距離（間隔）を検出可能なギャップセンサを設け、そのセンサの検出結果に基づいて、メインステージ１００とサブステージ２００との間隔を維持しつつ、メインステージ１００と一緒にサブステージ２００を移動してもよい。

＜第１実施形態＞
以下、本発明のステージ装置を備えた露光装置の第１実施形態について図５〜図８を参照して説明する。図５は露光装置ＥＸ全体を示す側面図、図６は正面図、図７は図５の基板ステージＰＳＴを示す図、図８は基板ステージの一部を抽出した背面図である。
図５及び図６において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンを基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬとを備えている。投影光学系ＰＬは複数の投影光学モジュールにより構成され、本実施形態に係る露光装置ＥＸは、この投影光学系ＰＬに対してマスクＭと基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しつつマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンを基板Ｐに露光する、所謂マルチレンズスキャン型露光装置である。

照明光学系ＩＬは、複数の光源と、複数の光源から射出された光束を一旦集合した後に均等分配して射出するライトガイドと、露光光ＥＬの光路上に進退可能に設けられ、マスクＭに対する露光光ＥＬの照度を調整するフィルタと、ライトガイドからの光束を均一な照度分布の光束（露光光）に変換するオプティカルインテグレータと、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬをスリット状に整形するための開口を有するブラインドと、ブラインドを通過した露光光ＥＬをマスクＭ上に結像するコンデンサレンズとを備えている。コンデンサレンズからの露光光ＥＬはマスクＭを複数のスリット状の照明領域で照明する。本実施形態における光源には水銀ランプが用いられ、露光光ＥＬとしては、不図示の波長選択フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。なお、露光光ＥＬとしては、上記水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）の他に、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２ レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられてもよい。

マスクステージＭＳＴは、コラム１０のうち上部支持部１０Ａ上に設けられており、マスクＭを例えば真空吸着保持するマスクホルダを備えている。マスクステージＭＳＴの中央部にはマスクＭのパターン像が通過する開口部Ｋ１が形成されている。コラム１０の上部支持部１０ＡにもマスクステージＭＳＴの開口部Ｋ１と連続する開口部Ｋ２が形成されている。また、マスクステージＭＳＴは気体軸受ＭＡを介してマスクステージ用定盤ＭＢ上に非接触支持されており、このマスクステージ用定盤ＭＢ上を移動可能に設けられている。マスクステージ用定盤ＭＢにも開口部Ｋ１、Ｋ２に対応する開口部が形成されている。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等のローレンツ力で駆動する駆動装置により駆動される。

また、マスクステージＭＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの一端部には移動鏡１２が設けられており、移動鏡１２に対向する位置にはレーザ干渉計１３が設けられている。レーザ干渉計１３はコラム１０上に設けられている。また、コラム１０上には参照鏡（不図示）が設けられている。レーザ干渉計１３は、移動鏡１２にレーザビーム（測長ビーム）を照射するとともに、参照鏡にレーザビーム（参照ビーム）を照射する。照射した測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡１２及び参照鏡それぞれからの反射光はレーザ干渉計１３の受光部で受光され、レーザ干渉計１３はこれら光を干渉し、参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、ひいては、参照鏡を基準とした移動鏡１２の位置（座標）を検出する。移動鏡１２の位置を検出することによりマスクステージＭＳＴのＸＹ方向における位置が検出される。そして、レーザ干渉計１３の検出結果に基づいて、前記駆動装置を介してマスクステージＭＳＴの位置が制御される。

投影光学系ＰＬは複数（例えば７つ）並んだ投影光学モジュールを有しており、定盤１４に支持されている。投影光学系ＰＬを支持している定盤１４はコラム１０の上部支持部１０Ａに対して支持部１５を介して支持されている。上部支持部１０Ａのうち開口部Ｋ２の周縁部は段部（凹部）になっている。支持部１５はその開口部Ｋ２の周縁部に設けられており、定盤１４は上部支持部１０Ａのうち開口部Ｋ２の周縁部上に支持されている。また、定盤１４の中央部には開口部が形成されており、この開口部により投影光学系ＰＬの露光光ＥＬの光路が確保されている。

定盤１４はコラム１０の上部支持部１０Ａに支持部１５を介してキネマティック支持されている。支持部１５は定盤１４の３箇所の所定位置にそれぞれ設けられている。支持部１５は、例えばコラム１０の上部支持部１０Ａに設けられ、Ｖ状内面を有するＶ溝部材と、Ｖ溝部材のＶ状内面に接する球面を有する球状部材とを備えている。ここで、定盤１４の下面には前記球状部材を配置可能な球面状凹部が形成されており、定盤１４の球面状凹部の内面と球状部材の球面とが接している。そして、これら面どうしが摺動可能であることにより、例えばコラム１０が僅かに変形した際、これら面どうしが摺動することでコラム１０の変形の定盤１４への影響が抑制されている。

図５及び図７に示すように、基板ステージＰＳＴは、メインステージ（第１ステージ）１００と、メインステージ１００とは別に設けられたサブステージ（第２ステージ）２００とを含んで構成されている。メインステージ１００は、メインベース（第１ベース）ＰＢ１上において水平方向（ＸＹ方向）に移動可能に設けられている。メインステージ１００は、メインベースＰＢ１上に設けられたＸガイド２に沿ってＸ軸方向に移動するＸメインキャリッジ１０１と、Ｘメインキャリッジ１０１上に設けられたＹガイド４に沿ってＹ軸方向に移動するＹメインキャリッジ１０２とを備えている。Ｙメインキャリッジ１０２上に、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨが設けられている。

本実施形態において、Ｙメインキャリッジ１０２と基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨとは一体で設けられており、Ｙメインキャリッジ１０２及び基板ホルダＰＨの位置（姿勢）などが、本実施形態における制御対象物である。

Ｘメインキャリッジ１０１は下向きコ字状に形成され、Ｘガイド２を跨ぐように設けられている（図６参照）。Ｘメインキャリッジ１０１とＸガイド２の上面との間には非接触軸受であるエアベアリング（ピッチエアパッド）５が複数設けられ、Ｘメインキャリッジ１０１とＸガイド２の側面との間にも非接触軸受であるエアベアリング（ヨーエアパッド）６が複数設けられている。これらエアパッド５、６により、Ｘメインキャリッジ１０１は、メインベースＰＢ１上に設けられたＸガイド２に対して非接触支持される。そして、Ｘメインキャリッジ１０１は、Ｙガイド４及びＹメインキャリッジ１０２と一緒に、Ｘガイド２に案内されつつ、Ｘ軸方向に移動可能である。なお、エアパッド５、６はボールジョイント等を含む揺動機構を介してＸメインキャリッジ１０１に対して揺動可能に取り付けられており、Ｘメインキャリッジ１０１と一緒に移動する。ここで、エアパッド５、６が、図３を参照して説明した気体軸受ＰＡ１に相当する。

メインステージ１００（Ｘメインキャリッジ１０１）を移動可能に支持するＸガイド２を搭載したメインベースＰＢ１は、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ及び投影光学系ＰＬのそれぞれを支持するコラム１０と一体的に結合されている。メインベースＰＢ１は振動を低減する防振ユニット１１を介して床面Ｄ上に配置されている。

床面Ｄ上にはベースフレーム１が複数の高さ調整機構１Ａを介して設けられている。ベースフレーム１の上面には、複数の支柱ＰＢＴがメインベースＰＢ１に触れないように取り付けられている。支柱ＰＢＴの上面にはサブベース（第２ベース）としての複数のサブガイドフレームＰＢ２が設けられている。つまり、サブステージ２００は、メインベースＰＢ１とは独立した上記サブガイドフレーム（第２ベース）ＰＢ２上に設けられている。なお、サブガイドフレームＰＢ２は振動を低減する防振ユニット（１１）を介して床面Ｄ上に配置されてもよい。

サブステージ２００は、サブガイドフレームＰＢ２上において水平方向（ＸＹ方向）に移動可能に設けられている。サブステージ２００は、サブガイドフレームＰＢ２上に設けられたＸサブガイド３に沿ってＸ軸方向に移動するＸサブキャリッジ２０１と、Ｘサブキャリッジ２０１上に設けられたＹサブガイド７に沿ってＹ軸方向に移動するＹサブキャリッジ２０２とを備えている。Ｘサブキャリッジ２０１には、サブガイドフレームＰＢ２上に設けられたＸサブガイド３に対してＸサブキャリッジ２０１をＸ軸方向に移動可能に支持するための被ガイド部材としてのスライダ９が設けられており、Ｘサブキャリッジ２０１はサブガイドフレームＰＢ２上に設けられたＸサブガイド３に案内されつつＸ軸方向に移動可能となっている。スライダ９及びＸサブガイド３の構成としては、ボール又はローラ循環式の転がり接触によるリニアモーションガイド（ＬＭガイド）を採用することができる。このスライダ９が、図３を参照して説明したスライダＰＡ２に相当する。なお、スライダ９の代わりに気体軸受を使ってＸサブガイド３に対してＸサブキャリッジ２０１を移動可能に支持してもよい。そして、Ｘサブキャリッジ２０１は、Ｙサブガイド７及びＹサブキャリッジ２０２と一緒に、Ｘサブガイド３に案内されつつＸ軸方向に移動可能である。

Ｙサブキャリッジ２０２の下面には、Ｘサブキャリッジ２０１上に設けられたＹサブガイド７に対応する被ガイド部材としてのスライダ８が設けられている。Ｙサブキャリッジ２０２はＸサブキャリッジ２０１上に設けられたＹサブガイド７に案内されつつＹ軸方向に移動可能となっている。スライダ８及びＹサブガイド７の構成としては、ボール又はローラ循環式の転がり接触によるリニアモーションガイド（ＬＭガイド）を採用することができる。このスライダ８も、図３を参照して説明したスライダＰＡ２に相当する。なお、スライダ８の代わりに気体軸受を使ってＹサブガイド７に対してＹサブキャリッジ２０２を移動可能に支持してもよい。

また、Ｙサブキャリッジ２０２には、このＹサブキャリッジ２０２をＹ軸方向に駆動するための粗動用駆動装置２０が接続されている。粗動用駆動装置２０は、例えば回転モータと送りねじとを組み合わせた構成を有し、Ｘサブキャリッジ２０１とＹサブキャリッジ２０２との間に配置されている。粗動用駆動装置２０が駆動されることにより、Ｙサブキャリッジ２０２は、Ｘサブキャリッジ２０１上でＹ軸方向に移動する。また、Ｙサブキャリッジ２０２がＹ軸方向に移動することにより、その上に配置されているＹメインキャリッジ１０２もＹサブキャリッジ２０２と一緒にＹ軸方向に移動する。

なお、本実施形態では、粗動用駆動装置２０はＹガイド４の両側に設けられているが、１つであってもよい。

基板ホルダＰＨとサブステージ２００（Ｙサブキャリッジ２０２）との間には、サブステージ２００に対して基板ホルダＰＨを少なくともＺ軸方向（水平方向に交差する方向）に駆動するホルダ駆動装置６０が設けられている。ホルダ駆動装置６０は、例えばボイスコイルモータやリニアモータなどのローレンツ力で駆動する駆動装置により構成されており、少なくとも３箇所に設けられている。本実施形態においては、ホルダ駆動装置６０はリニアモータにより構成され、リニアモータのうち固定子６１がＹサブキャリッジ２０２上面の３箇所に設けられ、その固定子６１に対応する可動子６２がＹメインキャリッジ１０２の下面の３箇所に取り付けられている。そして、これら３つのホルダ駆動装置６０のそれぞれを適宜駆動することで、基板ホルダＰＨを支持しているＹメインキャリッジ１０２がＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に駆動され、これにより基板ホルダＰＨがＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に駆動される。

また、基板ホルダＰＨを支持するＹメインキャリッジ１０２とサブステージ２００（Ｙサブキャリッジ２０２）との間には、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する自重をキャンセルする自重キャンセル機構７０が介在されている。自重キャンセル機構７０は、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）を非接触状態で傾斜方向に揺動可能に支持する支持部７１を有している。支持部７１は、弾性体７２と、弾性体７２に接続され、基板ホルダＰＨを含むＹメインキャリッジ１０２を非接触支持する非接触支持部７３とを備えている。弾性体７２は例えばコイルばねによって構成され、非接触支持部７３は例えば気体軸受（エアパッド）を含んで構成されている。なお、弾性体７２としては低剛性弾性体であればよく、コイルばね以外の弾性体であってもよい。そして、弾性体７２の下端部がＹサブキャリッジ２０２に接続され、弾性体７２の上端部に揺動部７４を介して非接触支持部７３が接続されている。揺動部７４は、例えば球面を有する球状部材とその球面に接する円錐状内面を有する円錐状部材とを有するボールジョイント等を含んで構成されており、弾性体７２に対して非接触支持部７３を揺動可能に支持する。これにより、自重キャンセル機構７０は、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）を非接触状態で傾斜方向に揺動可能に支持している。

自重キャンセル機構７０は、ホルダ駆動装置６０の近傍のそれぞれに対応するように複数（本実施形態では３箇所）に設けられている。なお、自重キャンセル機構７０は、例えばオイルダンパなどの減衰部材を含んで構成されていてもよい。

そして、ホルダ駆動装置６０及び自重キャンセル機構７０を備えたサブステージ２００によって、基板ホルダＰＨのＺ軸方向に作用する力が支持されている。基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）は弾性体７２を含む自重キャンセル機構７０で支持されているので、床面Ｄから支柱ＰＢＴ及びサブベースフレームＰＢ２などを介して振動が伝わっても、基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）に伝達する振動の高周波成分は弾性体７２で吸収される。また、基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）は、ローレンツ力で駆動される例えばリニアモータやボイスコイルモータからなるホルダ駆動装置６０で支持されており、その固定子６１と可動子６２とは非接触状態である。したがって、床面Ｄなどからの振動が、ホルダ駆動装置６０を介して基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）に伝わることを抑えることができる。更に、振動に応じてホルダ駆動装置６０を動かすことにより、基板ホルダＰＨに振動が伝わることを防止することができる。換言すれば、ホルダ駆動装置６０が基板ホルダＰＨに伝わる振動を低減するアクティブ防振装置としての機能を有し、弾性体７２がパッシブ防振装置としての機能を有している。

図６に示すように、Ｙガイド４の長手方向両端部のそれぞれには、このＹガイド４及びこのＹガイド４に接続されているＸメインキャリッジ１０１をＸ軸方向に移動するためのＸ駆動装置３１が設けられている。Ｘ駆動装置３１はローレンツ力で駆動するリニアモータにより構成されており、Ｙガイド４の両端部に可動子３１Ａが取り付けられ、その可動子３１Ａに対応するように固定子３１Ｂが不図示の支持機構によって支持されている。Ｘ駆動装置３１が駆動することにより、Ｘガイド２に対してエアパッド５、６によって非接触支持されているＸメインキャリッジ１０１及びＹガイド４が、Ｙメインキャリッジ１０２と一緒に、Ｘガイド２に案内されつつＸ軸方向に移動する。更に、Ｘメインキャリッジ１０１及びＹメインキャリッジ１０２を含むメインステージ１００のＸ軸方向への移動に伴って、Ｘサブキャリッジ２０１及びＹサブキャリッジ２０２を含むサブステージ２００もＸ軸方向へ一緒に移動するようになっている。

図５及び図７に示すように、Ｙメインキャリッジ１０２の下面には、下向きコ字状に形成され、Ｙガイド４を跨ぐように設けられた被ガイド部が設けられている。そして、Ｙメインキャリッジ１０２とＹガイド４の側面との間には非接触軸受であるエアベアリング（サイドエアパッド）１８が複数設けられている。エアパッド１８により、基板ホルダＰＨを支持したＹメインキャリッジ１０２は、Ｘメインキャリッジ１０１上に設けられたＹガイド４に対して非接触支持される。なお、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）のＺ軸方向に作用する力は、上述したように、非接触支持部７３を有する自重キャンセル機構７０で支持（非接触支持）されている。そして、基板ホルダＰＨを支持したＹメインキャリッジ１０２は、Ｙガイド４に案内されつつ、Ｙ軸方向に移動可能である。なお、エアパッド１８はボールジョイント等を含む揺動機構を介してＹメインキャリッジ１０２に対して揺動可能に取り付けられており、Ｙメインキャリッジ１０２と一緒に移動する。そして、このエアパッド１８も、図３を参照して説明した気体軸受ＰＡ１に相当する。

また、エアパッド１８、７３などが、図３を参照して説明したスライダＰＡ３に相当する。

基板ホルダＰＨを支持したＹメインキャリッジ１０２のＸ軸方向に関する両端部のそれぞれには、このＹメインキャリッジ１０２をＹ軸方向に移動するためのＹ駆動装置３０が設けられている。Ｙ駆動装置３０はローレンツ力で駆動するリニアモータにより構成されており、Ｙメインキャリッジ１０２の両端部に可動子３０Ａが取り付けられ、その可動子３０Ａに対応するように固定子３０ＢがＹサブキャリッジ２０２上に支持されている。Ｙ駆動装置３０が駆動することにより、Ｙガイド４に対してエアパッド１８（及び非接触支持部７３）によって非接触支持されているＹメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）が、Ｙガイド４に案内されつつ、Ｙ軸方向に移動する。ここで、Ｙ駆動装置３０の駆動によってＹメインキャリッジ１０２（メインステージ１００）がＹ軸方向に移動するときは、サブステージ２００は移動しない。すなわち、Ｙ駆動装置３０が、図３を参照して説明した微動用駆動装置３０に相当する。

図７及び図８などに示すように、Ｙガイド４の両側の側面には、Ｙ軸方向に延びるガイド部５０と、そのガイド部５０に沿ってＹ軸方向に移動可能に設けられたセカンドキャリッジ５１とがそれぞれ設けられている。セカンドキャリッジ５１は側面視Ｌ字状であり、その上端部には気体軸受（エアパッド）５２がボールジョイント等を含む揺動機構を介して揺動可能に取り付けられている。また、Ｙメインキャリッジ１０２には、ガイド部５０に対応するように２つの板部材１０２Ａが外側に突出するように設けられている。

図８に示すように、板部材１０２ＡのＹ軸方向両側にエアパッド５２が配置されており、エアパッド５２は板部材１０２Ａに対して非接触状態となっている。また、それらエアパッド５２は揺動部５１Ａを介してセカンドキャリッジ５１に揺動可能に支持されている。そして、Ｙメインキャリッジ１０２がＹ駆動装置３０あるいは粗動用駆動装置２０の駆動によってＹ軸方向に移動したとき、板部材１０２Ａに対してエアパッド５２を介して非接触状態で取り付けられたセカンドキャリッジ５１がＹメインキャリッジ１０２の移動と一緒にＹ軸方向に移動する。そして、エアパッド５２は板部材１０２Ａを挟むようにしてその両側に設けられているので、Ｙメインキャリッジ１０２が＋Ｙ方向及び−Ｙ方向の双方に移動したときも、セカンドキャリッジ５１はＹメインキャリッジ１０２の移動に追従できる。

そして、セカンドキャリッジ５１は、メインステージ１００（Ｘメインキャリッジ１０１）上に固定されたＹガイド４に対してＹ軸方向のみに移動可能に設けられており、Ｙメインキャリッジ１０２（ひいては基板ホルダＰＨ）に対してエアパッド５２を介して非接触状態で取り付けられており、そのエアパッド５２によって、Ｙメインキャリッジ１０２（板部材１０２Ａ）のＹ軸方向における相対的な移動を規制されている。一方、セカンドキャリッジ５１のＹメインキャリッジ１０２（板部材１０２Ａ）に対するＸ軸方向及びＺ軸方向への相対的な移動は可能となっている。これにより、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）がＺ軸方向に移動したり、あるいはθＸ、θＹ方向に傾斜移動しても、セカンドキャリッジ５１やエアパッド５２がＹメインキャリッジ１０２などに当たることが防止され、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）の移動が妨げられないようになっている。

なお、セカンドキャリッジ５１をＹメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）に取り付けるとともに、Ｙガイド４（メインステージ１００）に上記板部材１０２Ａに相当するものを設け、前記Ｙメインキャリッジ１０２にその一端部を取り付けられたセカンドキャリッジ５１の他端部にエアパッド５２を設けてもよい。

図７などに示すように、セカンドキャリッジ５１には、Ｙガイド４（メインステージ１００）に対する基板ホルダＰＨのＺ軸方向に関する位置を検出するリニアエンコーダ（位置検出装置）４０の一部を構成するヘッド４１が設けられている。上述したように、セカンドキャリッジ５１は複数設けられており、ヘッド４１はセカンドキャリッジ５１の少なくとも３箇所に設けられている。一方、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）には、ヘッド４１に対応するスケール４２が取り付けられている。ヘッド４１及びスケール４２を含んで構成されるリニアエンコーダ４０は、ホルダ駆動装置６０それぞれの近傍に設けられている。リニアエンコーダ４０を少なくとも３箇所に設けることにより、これらリニアエンコーダ４０の位置検出結果に基づいて、メインステージ１００に対する基板ホルダＰＨのＺ軸方向に関する位置、及びθＸ、θＹ方向に関する位置（姿勢）が求められる。

ここで、エアパッド１８によって、メインステージ１００に対する基板ホルダＰＨの水平方向（Ｘ軸方向）への相対的な移動が規制されている。一方、基板ホルダＰＨのメインステージ１００に対するＺ軸方向への移動は可能となっている。したがって、エアパッド１８やホルダ駆動装置６０などが、図３を参照して説明した連結部Ｃに相当する。

基板ホルダＰＨを支持するＹメインキャリッジ１０２のＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれの一端部には移動鏡１６が設けられており、移動鏡１６に対向する位置にはレーザ干渉計１９が設けられている。レーザ干渉計１９はコラム１０上に設けられている。また、投影光学系ＰＬを構成する光学素子を保持する鏡筒には、不図示の参照鏡が設けられている。レーザ干渉計１９は、移動鏡１６にレーザビーム（測長ビーム）を照射するとともに、参照鏡にレーザビーム（参照ビーム）を照射する。照射した測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡１６及び参照鏡それぞれからの反射光はレーザ干渉計１９の受光部で受光され、レーザ干渉計１９はこれら光を干渉し、参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、ひいては、参照鏡を基準とした移動鏡１６の位置（座標）を検出する。移動鏡１６の位置を検出することにより基板ホルダＰＨのＸＹ方向における位置が検出される。そして、レーザ干渉計１９の検出結果に基づいて、Ｙ駆動装置（微動用駆動装置）３０、粗動用駆動装置２０、及びＸ駆動装置３１を介して基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）のＸＹ方向に関する位置が制御される。

Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）に対するＹ軸方向の相対的な移動を規制され、Ｘ軸方向及びＺ軸方向への移動が可能なセカンドキャリッジ５１に、リニアエンコーダ４０の一部であるヘッド４１を取り付け、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）にスケール４２を取り付けたことにより、このリニアエンコーダ４０を使って、メインステージ１００を基準とした、ひいてはこのメインステージ１００を支持するコラム１０やこのコラム１０に支持された投影光学系ＰＬを基準とした基板ホルダＰＨのＺ軸方向に関する位置を検出することができる。

なお、メインステージ１００に対する基板ホルダＰＨのＺ軸方向に関する位置を検出する位置検出装置としては、リニアエンコーダに限られず、例えばＺ軸方向に関する位置を検出するためのレーザ干渉計等を用いてもよい。

なお、例えばコラム１０の上部支持部１０Ａの下面などに、基板ホルダＰＨに支持された基板Ｐの表面（被露光面）のＺ軸方向における位置を検出するフォーカス検出系を設けることができる。この場合、フォーカス検出系を複数設けることにより、基板Ｐ表面の複数点におけるＺ軸方向の位置を検出可能である。これにより、フォーカス検出系は基板ＰのＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の位置（姿勢）を検出可能である。そして、フォーカス検出系の検出結果に基づいて、ホルダ駆動装置６０を介して基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）のＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向に関する位置が制御される。

基板Ｐを露光する際には、まず露光処理されるべき基板Ｐが基板ホルダＰＨに搬入（ロード）される。基板ホルダＰＨは、ロードされた基板Ｐを例えば真空吸着保持機構を使って保持する。そして、照明光学系ＩＬがマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する。露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像は投影光学系ＰＬを介して基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐに投影される。

本実施形態における露光装置ＥＸはＸ軸方向を走査方向とする走査型露光装置であり、露光光ＥＬが基板Ｐに照射されているとき、Ｘ駆動装置３１がＸメインキャリッジ１０１をＹメインキャリッジ１０２及び基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨと一緒にＸ軸方向に移動する。このとき、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）のＺ軸方向に作用する力はサブステージ２００に支持されている。また、基板Ｐに露光光ＥＬが照射されているとき、ホルダ駆動装置６０が、投影光学系ＰＬの像面と基板Ｐ表面（被露光面）との位置を合致させるために、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨ（Ｙサブキャリッジ１０２）のＺ軸方向及びθＸ、θＹ方向に関する位置を調整する。

また、基板Ｐ上の１つのショット領域を走査露光した後、別のショット領域を露光するために、基板ＰをＹ軸方向にステップ移動するときは、粗動用駆動装置２０を使って、場合によっては微動用駆動装置３０も併用して、サブステージ２００（Ｙサブキャリッジ２０２）及びそのサブステージ２００上のＹメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）をＹ軸方向に移動する。そして、基板Ｐ上の前記別のショット領域と投影光学系ＰＬの投影領域とをＸ駆動装置３１及びＹ駆動装置３０を使って位置合わせした後、この別のショット領域に対する走査露光が行われる。

なお、基板ＰをＸ軸方向に走査移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射しているときに、先に基板Ｐに形成されているパターンに対して次に投影されるパターンを位置合わせするために、微動用駆動装置３０を使って基板ＰをＹ軸方向に微動しつつ基板Ｐを露光することも可能である。

なお、Ｙメインキャリッジ１０２はＸメインキャリッジ１０１と一緒にＸ軸方向に移動可能であるが、Ｚ軸方向に作用する力をサブステージ２００で支持されているため、Ｙメインキャリッジ１０２（メインステージ１００）とサブステージ２００とは一緒に移動する必要がある。そのため、メインステージ１００とサブステージ２００との間に、少なくとも水平方向に関する相対的な距離（間隔）を検出可能なギャップセンサを設け、メインステージ１００とサブステージ２００との間隔を所定距離に維持しつつ、メインステージ１００の移動にサブステージ２００を追従させるようにしてもよい。もちろん、メインステージ１００及びサブステージ２００の水平方向に関する位置を検出する位置検出装置をそれぞれ独立して設け、これら位置検出装置の検出結果に基づいて、メインステージ１００及びサブステージ２００の水平方向に関する位置を独立して制御するようにしてもよい。なお、メインステージ１００の移動に対するサブステージ２００の追従移動に僅かにずれが生じたとしても、Ｙメインキャリッジ１０２（基板ホルダＰＨ）は自重キャンセル機構７０の非接触支持部７３を介して非接触支持されているので、その支持位置が変動することで、メインステージ１００やサブステージ２００に歪みが生じるなどの不都合は発生しない。

以上説明したように、基板Ｐを保持する基板ホルダＰのＺ軸方向に作用する力をメインステージ１００とは別のサブステージ２００で支持するようにし、基板ホルダＰＨの水平方向への移動を、メインステージ１００の駆動力を使って行うようにしたので、メインステージ１００を小型化して基板ホルダＰＨを水平方向に移動することができる。したがって、メインステージ１００がメインベースＰＢ１上を移動する構成であっても、メインベースＰＢ１に大きな偏荷重を与えることがない。また、メインステージ１００が小型化することで、水平方向におけるステージ位置決め精度の向上や移動速度の高速化を実現でき、制御性を向上することができる。したがって、基板Ｐを高精度で露光することができる。また、水平方向に移動するメインステージ１００に対して基板ホルダＰＨはエアパッド１８などを介して連結されているので、基板ホルダＰＨのＺ軸方向への移動は妨げられない。

また、本実施形態においては、Ｙメインキャリッジ１０２と基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨとは一体で設けられており、Ｙメインキャリッジ１０２及び基板ホルダＰＨの位置（姿勢）などが、本実施形態における制御対象物であり、この制御対象物も軽量化されるので、制御性を向上することができる。

また、基板ホルダＰＨのＺレベリング駆動機構を構成するホルダ駆動装置６０や自重キャンセル機構７０とほぼ同じ高さあるいはその上にＹ駆動装置（微動用駆動装置）３０が設けられるので、移動鏡１６とＹ駆動装置３０とのＺ軸方向に関する位置が近くなるため、この点においても制御性が向上される。移動鏡１６とＹ駆動装置３０とのＺ軸方向に関する位置が遠い場合、制御性向上のために、基板ホルダＰＨの位置計測を行う移動鏡１６及びレーザ干渉計１９を含むレーザ干渉システムとは別のステージ位置検出センサや移動鏡などを、Ｙ駆動装置の例えば可動子３０Ａ近傍に設け、その検出センサの検出結果に基づいて、基板ホルダＰＨ（Ｙメインキャリッジ１０２）の水平方向の位置制御を行う構成が考えられるが、本発明においては、移動鏡１６とＹ駆動装置３０とのＺ軸方向に関する位置が近くなるため、上記検出センサは不要であり、装置全体の製造コストを抑えることができる。

また上述した実施形態においては、Ｙガイド４にはＸ軸方向への力しか作用しないので、このＹガイド４を軽量化、コンパクト化できる。また、Ｙガイド４が軽量にでき、そのＹガイド４に対してＹメインキャリッジ１０２の重量が作用しないので、そのＹガイド４を支持するＸメインキャリッジ１０１も軽量化、コンパクト化できる。そして、Ｙ軸方向への偏荷重が低減されるので、Ｘガイド２及びＸメインキャリッジ１０１も軽量化、コンパクト化できる。また、これに伴ってＸ駆動装置３１の推力を小さくできる。

また、ピッチエアパッド５に対する負荷容量を小さくでき、またピッチエアパッド５にモーメントがほとんどかからないので、モーメントを抑えるパッド間隔を短くすることができる。更に、ピッチエアパッド５どうしの間隔を短くすることができるので、Ｘガイド２の長さを短くすることができる。また、メインベースＰＢ１にかかる負荷が小さく、荷重変動も小さいので、メインベースＰＢ１を軽量且つコンパクトにすることができる。

また、基板ＰのＺ軸方向及び傾斜方向の位置を調整するためのＺレベリング駆動機構を構成するホルダ駆動装置６０や自重キャンセル機構７０がサブステージ２００上に配置されているので、これらを例えば基板ホルダＰＨの下の三箇所に設ける場合、レベリング機構どうしを離れた位置に設けることができ、基板ホルダＰＨの平面度の劣化を防止することができる。

また、基板ステージＰＳＴ全体を軽量化、コンパクト化できるので、輸送を容易に行うことができる。また、例えば露光装置ＥＸを複数の部分要素に分割して輸送した後、その輸送先で前記部分要素どうしを組み立てて露光装置ＥＸを構築する場合においても、装置全体が軽量化、コンパクト化されているので、その組み立て作業を容易に行うことができる。

また、装置全体が軽量化、コンパクト化されたことにより、防振ユニット１１に作用する荷重も小さいので、防振ユニット１１を軽量化、コンパクト化することができ、装置コストを抑えることができる。更に、メインステージ１００が軽量化、コンパクト化されることで、移動によるコラム１０の変形や変位を抑えることができる。したがって、そのコラム１０に支持された投影光学系ＰＬが変位する等の不都合を防止し、露光精度の劣化を防止することができる。メインステージ１００が移動したときに発生する揺れを小さくすることができるので、揺れがおさまるのを待つ待ち時間を短くすることができ、スループットを向上することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の別の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
上述した実施形態のように、自重キャンセル機構７０が複数位置のそれぞれに設けられている構成の場合、例えばＺ軸方向に関する基板ホルダＰＨの位置制御エラー等が生じると、それに起因して基板ホルダＰＨが揺動（振動）する不都合が生じる可能性がある。基板ホルダＰＨの揺動の回転中心（回動中心）が移動鏡１６よりＺ軸方向に関して低い位置にある場合、基板ホルダＰＨ（基板Ｐ）のＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置計測誤差を招く。

例えば図９に示すように、自重キャンセル機構７０で複数の位置を支持された基板ホルダＰＨの回動中心が２つのエアパッド１８の間にあるため、ホルダ駆動装置６０の制御エラーにより基板ホルダＰＨが揺動してθＹ方向に傾斜したとき、基板ホルダＰＨはＸ軸方向に距離ｘだけ変位する。この場合、基板ホルダＰＨのθＹ方向の回転中心と基板Ｐ表面との距離をＡ、基板ＰのＸ軸方向に関する長さをＬ、θＹ方向の回転角度をθとすると、角度θが小さい場合、Ａ−Ａｃｏｓθ＝ｂはゼロとみなすことができ、ａ＝Ａｓｉｎθとすると、基板Ｐの端部でのＸ軸方向に関して変位する距離ｘは、
ｘ＝（Ｌ／２・ｃｏｓθ＋ａ）−Ｌ／２ …（１）
となる。

そして、距離Ａが大きい場合、基板Ｐの傾斜方向（θＸ及びθＹ方向）での位置決め誤差が大きくなると、水平方向（ＸＹ方向）の変位として現れ、基板ＰのＸＹ方向での位置計測誤差を招く。

そこで、自重キャンセル機構７０を一箇所のみに設け、その自重キャンセル機構７０で基板ホルダＰＨの回動中心を支持することで、基板ホルダＰＨの揺動に起因する基板ホルダＰＨのＸＹ方向に関する位置計測誤差の発生を低減することができる。

図１０に示す例では、Ｙサブキャリッジ２０２とＹメインキャリッジ１０２とが交差して設けられており、基板ホルダＰＨの中央部の一箇所に自重キャンセル機構７０が配置されている。

図１１に示す例では、Ｙガイド４は２つに分割されており、その２分割構造とされた２つのＹガイド４どうしの間の一箇所に自重キャンセル機構７０が配置されている。

図１２に示す例では、Ｙメインキャリッジ１０２の重心位置に対して水平方向に関してＹガイド４がずれた位置に設けられており、自重キャンセル機構７０は一箇所に設けられている。

なお、角度θはＸ軸方向に関して並んで設けられている２つの自重キャンセル機構７０どうしのＺ軸方向に関する相互差によって決まる値であり、外乱によって生じるＺ軸方向に関する相互差に対しては、自重キャンセル機構７０どうしの間隔を広くすることによって距離（変位）ｘを抑えることができる。

＜第３実施形態＞
ところで、図１３に示す模式図のように、基板ホルダＰＨの回動中心を、基板Ｐ表面とほぼ同じ高さ位置に設けることで、更に距離（変位）ｘを小さくすることができる。図１３において、基板ＰのＸ軸方向に関する長さをＬ、θＹ方向の回転角度をθとすると、基板ホルダＰＨ端部におけるＸ軸方向に関して変位する距離ｘは、
ｘ＝Ｌ／２（１−ｃｏｓθ） …（２）
となる。角度θが小さい範囲では距離（変位）ｘは非常に小さい値となる。

図１４は基板ホルダＰＨの回動中心のＺ軸方向の位置とほぼ基板Ｐ表面の位置とがほぼ同じに設けられた露光装置ＥＸの一例を示す側面図、図１５は正面図である。図１４及び図１５において、Ｙガイド４は基板ホルダＰＨの横に配置されている。こうすることにより、基板ホルダＰＨの回動中心が基板Ｐの表面近くになるので、図１３を参照して説明したように、Ｘ軸方向に関する位置ずれ誤差を小さくすることができる。

なおここでも、角度θはＸ軸方向に関して並んで設けられている２つの自重キャンセル機構７０どうしのＺ軸方向に関する相互差によって決まる値であり、外乱によって生じるＺ軸方向に関する相互差に対しては、自重キャンセル機構７０どうしの間隔を広くすることによって距離（変位）ｘを抑えることができる。

＜第４実施形態＞
図１６は本発明の別の実施形態を示す側面図である。図１６において、Ｙガイド４は基板ホルダＰＨの横に設けられており、基板ホルダＰＨのθＹ方向への傾斜によるＸ軸方向への位置ずれ誤差を小さくしている。また、図１６に示す例では、Ｙメインキャリッジ１０２は基板ホルダＰＨの下には設けられておらず、自重キャンセル機構７０の非接触支持部７３で基板ホルダＰＨを直接支持している。基板ホルダＰＨの下のＹメインキャリッジ１０２を省いた構成とすることで、装置構成を安価且つコンパクト化（軽量化）できる。

＜第５実施形態＞
図１７は本発明の別の実施形態を示す側面図である。図１７において、基板ステージＰＳＴは、Ｘメインキャリッジ１０１とともにＸガイド２に沿って移動可能な第２Ｘキャリッジ１０１Ａと、第２ピッチエアパッド５Ａと、第２Ｘキャリッジ１０１Ａに設けられた第２Ｙガイド４Ａとを備えており、セカンドキャリッジ５１が第２Ｙガイド４Ａに沿ってＹ軸方向に移動するようになっている。こうすることにより装置構成を簡易化することができる。

なお、図１７を参照して説明した実施形態においては、第２Ｘキャリッジ１０１Ａと第２Ｙガイド４Ａとは別の部材で構成されているが、第２Ｘキャリッジ１０１Ａを設けず、第２Ｙガイド４Ａに第２ピッチエアパッド５Ａを直接取り付けてもよい。

＜第６実施形態＞
図１８は本発明の別の実施形態を示す側面図である。図１８に示す基板ステージＰＳＴにおいては、第２Ｘキャリッジ１０１Ａ及び第２ピッチエアパッド５Ａの双方が設けられておらず、Ｘメインキャリッジ１０１に第２Ｙガイド４Ａが直接取り付けられている。こうすることにより、装置構成を更に簡易化することができる。

＜第７実施形態＞
図１９は本発明の別の実施形態を示す側面図である。図１９において、基板ホルダＰＨの下面には凹部４０１が形成されており、その凹部には筒状部材４００が配置されている。また、筒状部材４０１の内部には自重キャンセル機構７０が配置されている。本実施形態において、自重キャンセル機構７０はオイルダンパを含んで構成されている減衰装置７５を有している。自重キャンセル機構７０は基板ホルダＰＨの一箇所を支持している。基板ホルダＰＨの下面のうち凹部４０１の外側には球面部（球面座）４０２が形成されている。筒状部材４００の外側には、球面座４０２を非接触支持するためのエアパッド（非接触支持部）４０３を有する支持部４０４が設けられている。そして、その筒状部材４００に、基板ホルダＰＨをＺ軸方向に駆動するためのローレンツ力で駆動するボイスコイルモータ（ホルダ駆動装置）を構成する可動子６２が取り付けられ、Ｙサブキャリッジ２０２には前記可動子６２に対応した固定子６１が取り付けられている。

筒状部材４００の横には、Ｙ軸方向に延びる筒状に形成されたＹメインキャリッジ１０２が配置されており、Ｙメインキャリッジ１０２の内側にはＹガイド４が設けられている。筒状部材４００とＹメインキャリッジ１０２との間には、Ｙメインキャリッジ１０２に対して筒状部材４００のＺ軸方向への移動を案内するＺガイド４０５が設けられている。

Ｙメインキャリッジ１０２の内側にはエアパッド（非接触軸受）１８が取り付けられており、Ｙガイド４に対して非接触支持されている。したがって、Ｙガイド４に対してＹメインキャリッジ１０２が筒状部材４００及び基板ホルダＰＨと一緒にＹ軸方向に移動可能に設けられている。また、Ｙメインキャリッジ１０２の上側には、リニアエンコーダ４０を構成するヘッド４１が設けられ、基板ホルダＰＨの下にはヘッド４１に対応するスケール４２が設けられている。また、そのリニアエンコーダ４０の近傍において、基板ホルダＰＨの下にはボイスコイルモータ（ホルダ駆動装置）６０を構成する可動子６２が設けられ、サブステージ２００（Ｙサブステージ２０１）には固定子６１が設けられている。

自重キャンセル機構７０を内蔵した筒状部材４００は、ボイスコイルモータ（ホルダ駆動装置）６０の駆動によって、Ｚガイドに案内されつつＺ軸方向に駆動する。この筒状部材４００のＺ軸方向への移動と一緒に、基板ホルダＰＨがＺ軸方向に移動する。また、筒状部材４００の外側に非接触支持部４０３を有する支持部４０４を設け、その支持部４０４で基板ホルダＰＨの下面側に設けられた球面座４０２を非接触支持することで、自重キャンセル機構７０を内蔵する筒状部材４００に対する基板ホルダＰＨのＺ軸方向及びθＸ、θＹ方向へ移動可能に支持することができる。そして、基板ホルダＰＨの回動中心が、その基板ホルダＰＨ上に保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ位置になるので、上記距離（変位）ｘを小さくすることができ、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨの傾斜方向への移動に伴って生じる基板ホルダＰＨの水平方向（ＸＹ方向）への位置計測誤差を低減することができる。

なお、図１９を参照して説明した実施形態においては、基板ホルダＰＨの下に球面座４０２を設け、その球面座４０２を非接触支持部４０３を介して非接触支持する構成であったが、図２０に示すように、非接触支持部４０３と支持部４０４との間に基板ホルダＰＨを揺動可能に支持するボールジョイント等を備えた揺動機構４０６を設けてもよい。こうすることにより、基板ホルダＰＨの下面に球面座４０２を設けなくても、簡易な構成で筒状部材４００に対して基板ホルダＰＨを揺動可能に支持することができる。

なお、上述した各実施形態における露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを露光する走査型の露光装置に限られず、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。

なお、上述した実施形態の露光装置ＥＸとして、投影光学系ＰＬを用いることなくマスクＭと基板Ｐとを密接させてマスクＭのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。

露光装置ＥＸ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露光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や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。

上述した実施形態において、投影光学系ＰＬの倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ_２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。

ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。

本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイスは、図２１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ３０１、この設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ３０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ３０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ３０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）３０５、検査ステップ３０６等を経て製造される。

本発明の露光装置に対する比較例（従来例）を示す模式図である。 本発明の露光装置に対する比較例（従来例）を示す模式図である。 本発明の露光装置を説明するための概略構成を示す模式図である。 本発明の露光装置を説明するための概略構成を示す模式図である。 本発明の露光装置の一実施形態を示す側面図である。 本発明の露光装置の一実施形態を示す正面図である。 本発明のステージ装置の一実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の一部を抽出した図である。 基板ホルダが傾斜した状態を示す模式図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 基板ホルダが傾斜した状態を示す模式図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 本発明のステージ装置の別の実施形態を示す側面図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１０…コラム、１１…防振ユニット、１８…非接触軸受（連結部）、２０…粗動用駆動装置（第１駆動装置、第２駆動装置）、３０…Ｙ駆動装置（第１駆動装置、微動用駆動装置）、３１…Ｘ駆動装置（第１駆動装置）、４０…リニアエンコーダ（位置検出装置）、５２…非接触軸受（連結部）、６０…ホルダ駆動装置（第２駆動装置）、５１…セカンドキャリッジ（支持部材）、７０…自重キャンセル機構、７１…支持部、７２…弾性体、７３…非接触支持部、１００…メインステージ（第１ステージ）、２００…サブステージ（第２ステージ）、Ｃ…連結部、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＢ１…メインベース（第１ベース）、ＰＢ２…サブベース（第２ベース）、ＰＨ…基板ホルダ、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ（ステージ装置）

Claims (17)

1. 基板を保持する基板ホルダを移動可能に支持するステージ装置において、
   前記基板ホルダを水平面内の少なくとも一方向に移動させる第１ステージと、
   前記第１ステージとは別に設けられ、前記第１ステージの移動に伴って前記水平面内の少なくとも一方向に移動するとともに、前記基板ホルダの前記水平面と交差する方向に作用する力を支持する第２ステージと、
   前記第１ステージと前記基板ホルダ又は前記第２ステージとを、前記水平面と交差する方向に関して相対的に移動可能に連結する連結部とを備えたことを特徴とするステージ装置。
2. 前記第２ステージは、前記基板ホルダを前記水平面と交差する方向に駆動するホルダ駆動装置を備えることを特徴とする請求項１記載のステージ装置。
3. 前記第１ステージを駆動する第１駆動装置と前記第２ステージを駆動する第２駆動装置とを独立して設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記第１ステージを駆動する第１駆動装置と前記第２ステージを駆動する第２駆動装置との一部が兼用されていることを特徴とする請求項１又は２記載のステージ装置。
5. 前記ホルダ駆動装置、前記第１駆動装置、及び前記第２駆動装置それぞれの少なくとも一部はローレンツ力で駆動することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載のステージ装置。
6. 前記第１ステージを前記第２ステージと一緒に前記水平面内の少なくとも一方向に移動する粗動用駆動装置と、前記第１ステージを水平面内の少なくとも一方向に移動する微動用駆動装置とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のステージ装置。
7. 前記第１ステージに対する前記基板ホルダの前記水平面と交差する方向に関する相対位置を検出する位置検出装置を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のステージ装置。
8. 前記第１ステージ及び前記基板ホルダのいずれか一方に、他方に対して非接触状態で取り付けられ、水平面内における一方向の相対的な移動を規制された支持部材に、前記位置検出装置の一部が設けられていることを特徴とする請求項７記載のステージ装置。
9. 前記第１ステージは、第１ベース上で移動し、
   前記第２ステージは、前記第１ベースとは異なる第２ベース上で移動することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のステージ装置。
10. 前記第１ベースと前記第２ベースとは、振動を低減する防振ユニットを介して配置されていることを特徴とする請求項９記載のステージ装置。
11. 前記基板ホルダの前記水平面と交差する方向に作用する自重をキャンセルする自重キャンセル機構を備えたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項記載のステージ装置。
12. 前記自重キャンセル機構は、前記第２ステージと前記基板ホルダとの間に介在されていることを特徴とする請求項１１記載のステージ装置。
13. 前記自重キャンセル機構は、前記基板ホルダを非接触支持することを特徴とする請求項１１又は１２記載のステージ装置。
14. 前記自重キャンセル機構は、前記基板ホルダを非接触状態で傾斜方向に揺動可能に支持する支持部を有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項記載のステージ装置。
15. 前記支持部は、弾性体と、前記弾性体に接続され、基板ホルダを非接触支持する非接触支持部とを含むことを特徴とする請求項１４記載のステージ装置。
16. マスクのパターンを投影光学系を介して基板に露光する露光装置において、
    前記基板を保持する基板ホルダを移動可能に支持するステージ装置を備え、
    前記ステージ装置は、請求項１〜請求項１５のいずれか一項記載のステージ装置により構成されていることを特徴とする露光装置。
17. 前記第１ステージを移動可能に支持する第１ベースは、前記マスクを支持するマスクステージ及び前記投影光学系のそれぞれを支持するコラムと一体的に結合されていることを特徴とする請求項１６記載の露光装置。
    

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