KR101670673B1 - 이동체 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 이동체 장치의 조립 방법 및 메인터넌스 방법, 그리고 노광 장치의 조정 방법, 메인터넌스 방법 및 조립 방법 - Google Patents

Abstract

미동 스테이지 (21) 는, 자중 캔슬 장치 (27) 상에서 레벨링 장치 (76) 에 의해 자유롭게 요동하도록 지지된다. 또, 미동 스테이지 (21) 는, 다면체 부재, 에어 실린더 등을 통하여 미동 스테이지 (21) 에 형성된 가압부에서, 레벨링 장치 (76) 의 레벨링 컵에 형성된 롤러를 가압하는 레벨링 로크 장치 (60) 에 의해 요동이 기계적으로 제한된다. 또, 미동 스테이지 (21) 는, 미동 스테이지 (21) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 걸쳐 형성된 잭 스토퍼 장치 (100) 에 의해서도 요동이 기계적으로 제한된다. 따라서, 자유롭게 요동하도록 지지된 미동 스테이지의 자세를 이동체 장치의 비가동시에는 안정시킬 수 있다.

Description

이동체 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 이동체 장치의 조립 방법 및 메인터넌스 방법, 그리고 노광 장치의 조정 방법, 메인터넌스 방법 및 조립 방법{MOVING BODY APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, DEVICE MANUFACTURING METHOD, ASSEMBLING METHOD AND MAINTAINING METHOD FOR MOVING BODY APPARATUS, AND ADJUSTING METHOD, MAINTAINING METHOD, AND ASSEMBLING METHOD FOR EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은, 이동체 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 이동체 장치의 조립 방법 및 메인터넌스 방법, 그리고 노광 장치의 조정 방법, 메인터넌스 방법 및 조립 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 이동체를 구비하는 이동체 장치, 그 이동체 장치를 구비하는 노광 장치, 그 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법, 상기 이동체 장치의 조립 방법 및 메인터넌스 방법, 그리고 상기 노광 장치의 조정 방법, 메인터넌스 방법 및 조립 방법에 관한 것이다.

종래, 액정 표시 소자, 반도체 소자 (집적 회로 등) 등의 전자 디바이스 (마이크로 디바이스) 를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 주로, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스테퍼), 혹은 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝·스테퍼 (스캐너라고도 불린다)) 등이 사용되고 있다.

그런데, 최근, 노광 장치의 노광 대상물인 기판 (특히 디스플레이 장치의 표시 패널에 사용되는 유리 기판) 은, 보다 대형화되는 경향이 있고, 이 종류의 노광 장치에 있어서도, 기판을 유지하는 기판 스테이지가 대형화되어, 중량 증가에 의해 기판의 위치 제어가 곤란해지고 있다. 이와 같은 문제를 해결하는 노광 장치로서, 기판 스테이지의 자중 (自重) 을 하나의 기둥 형상의 부재로 이루어지는 자중 캔슬 장치로 지지하는 노광 장치가 개발되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

한편, 특허문헌 1 에 개시되는 노광 장치는, 기판 스테이지를 하나의 자중 캔슬 장치를 사용하여 자유롭게 요동하도록 지지하는 구성이기 때문에, 기판 스테이지의 위치를 제어하는 데에 유리한 반면, 노광 장치의 메인터넌스시 등에는, 기판 스테이지의 자세가 안정적이지 않다.

또, 특허문헌 1 에 개시되는 노광 장치에서는, 기판 스테이지는, 자중 캔슬 장치를 통하여 정반 상에서 비접촉 지지되어 있기 때문에, 예를 들어 기판 스테이지의 구동 중에 노광 장치가 긴급 정지된 경우, 기판 스테이지는, 관성에 의해 다시 이동을 계속한다. 따라서, 노광 장치에서는, 기판 스테이지의 이동 한계 위치를 기계적으로 정하는 스토퍼 장치를 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 스토퍼 장치에서 기판 스테이지의 이동을 기계적으로 제한하는 경우에는, 이동이 정지되었을 때에 충격에 의해 기판 스테이지의 자세가 변화될 가능성이 있다.

또, 특허문헌 1 에 개시된 노광 장치에서는, 자중 캔슬 장치는, 스테이지 장치의 내부에 형성된 공간부 내에 수용되어 있기 때문에, 자중 캔슬 장치의 메인터넌스를 실시하려면, 스테이지 장치 전체를 분해해야만 해서, 작업이 번잡하다.

또한, 최근에는, 보다 양호한 정밀도로 기판의 위치 제어를 실시할 수 있는 노광 장치의 개발이 요망되고 있다.

국제 공개 제2008/129762호

본 발명은, 상기 서술한 사정 하에서 이루어진 것으로, 제 1 관점에서 보면, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 이동체와 ; 상기 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와 ; 상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 이동체의 자중을 지지하는 자중 지지 장치와 ; 상기 이동체 및 상기 레벨링 장치의 일방에 형성된 가동 부재를 포함하고, 그 가동 부재를 상기 이동체 및 레벨링 장치의 타방에 맞닿게 함으로써, 상기 이동체의 요동을 기계적으로 제한하는 로크 장치를 구비하는 제 1 이동체 장치이다.

이것에 의하면, 레벨링 장치에 의해 자유롭게 요동하도록 지지된 이동체는, 레벨링 장치를 통하여 자중 지지 장치에 의해 그 자중이 지지됨과 함께, 로크 장치에 의해 요동이 기계적으로 제한된다. 이 로크 장치는, 이동체 및 레벨링 장치의 일방에 형성된 가동 부재를, 이동체 및 레벨링 장치의 타방에 맞닿게 하여 레벨링 장치의 기능 자체를 제한하므로, 확실하게 이동체의 요동을 제한할 수 있다.

본 발명은, 제 2 관점에서 보면, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 이동체와 ; 상기 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와 ; 상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 이동체의 자중을 지지하는 자중 지지 장치와 ; 상기 이동체에 고정되어, 제 1 걸어맞춤부를 포함하는 제 1 부재와, 상기 이동체의 하면에 대향하여 배치된 대향 부재에 고정되어, 상기 제 1 걸어맞춤부에 걸어맞춤 가능한 제 2 걸어맞춤부를 포함하는 제 2 부재를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부를 걸어맞추게 하여, 상기 이동체와 상기 대향 부재의 적어도 서로 접근하는 방향으로의 상대 이동을 기계적으로 제한하는 스토퍼 장치를 구비하는 제 2 이동체 장치이다.

이것에 의하면, 레벨링 장치에 의해 자유롭게 요동하도록 지지된 이동체는, 레벨링 장치를 통하여 자중 지지 장치에 의해 그 자중이 지지됨과 함께, 스토퍼 장치에 의해 적어도 대향 부재에 대해 접근하는 방향으로의 상대 이동이 제한됨으로써, 그 요동이 제한된다. 여기서, 스토퍼 장치는, 이동체에 고정된 제 1 부재와 대향 부재에 고정된 제 2 부재를 걸어맞춤시키는 구성이므로, 자중 지지 장치에 의해 이동체를 지지하지 않아도 이동체를 대향 부재에 안정적으로 지지시킬 수 있다.

본 발명은, 제 3 관점에서 보면, 물체가 상기 이동체 상에 재치되는 본 발명의 제 1 및 제 2 이동체 장치의 어느 것과 ; 상기 물체에 에너지 빔을 조사함으로써 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는 제 1 노광 장치이다.

본 발명은, 제 4 관점에서 보면, 적어도, 서로 직교하는 제 1 및 제 2 축을 포함하여 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체와 ; 상기 제 1 이동체의 상방에서 상기 제 1 이동체에 대해 적어도 상기 2 차원 평면에 평행한 평면 내에서 이동 가능한 제 2 이동체와 ; 상기 제 2 이동체의 자중을 하방으로부터 지지하고, 상기 제 1 이동체와 함께 상기 2 차원 평면을 따라 이동하는 자중 지지 장치와 ; 상기 제 2 이동체의 무게중심 위치를 포함하는 상기 2 차원 평면에 평행한 평면 상에서, 상기 제 2 이동체의 일부를 상기 제 1 이동체의 일부에 맞닿게 하여, 상기 제 1 및 제 2 축 방향의 적어도 일방에 관한, 상기 제 2 이동체의 상기 제 1 이동체에 대한 이동 한계 위치를 기계적으로 설정하는 설정 장치를 구비하는 제 3 이동체 장치이다.

이것에 의하면, 자중 지지 장치에 자중이 지지된 제 2 이동체는, 제 1 이동체에 대해 소정의 2 차원 평면에 평행한 평면 내에서 이동 가능하고, 그 이동 한계 위치가, 설정 장치에 의해 기계적으로 설정된다. 또, 설정 장치는, 제 2 이동체의 무게중심 위치를 포함하는 2 차원 평면에 평행한 평면 상에서, 제 2 이동체의 일부를 제 1 이동체의 일부에 맞닿게 하므로, 제 2 이동체의 이동을 제한했을 때에, 제 2 이동체에 제 1 축 및 제 2 축 회전의 모멘트가 발생하는 경우가 없다. 따라서, 이동체의 자세가 안정적이다.

본 발명은, 제 5 관점에서 보면, 물체가 상기 제 2 이동체 상에 재치되는 본 발명의 제 3 이동체 장치와 ; 상기 물체에 에너지 빔을 조사함으로써 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는 제 2 노광 장치이다.

본 발명은, 제 6 관점에서 보면, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체와 ; 상기 제 1 이동체의 자중을 하방으로부터 지지하는 자중 지지 장치와 ; 상기 2 차원 평면에 평행한 평면을 따라 이동 가능하고, 그 외주연부의 적어도 일부에 절결이 형성되고, 그 절결 내에 상기 자중 지지 장치가 배치되는 제 2 이동체를 구비하는 제 4 이동체 장치이다.

이것에 의하면, 자중 지지 장치가 제 2 이동체의 외주연부에 형성된 절결 내에 배치되어 있으므로, 절결을 통하여 용이하게 메인터넌스를 실시할 수 있다.

본 발명은, 제 7 관점에서 보면, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동 가능한 제 1 이동체와 ; 상기 제 1 이동체에 고정된 고정 부재를 포함하고, 상기 제 1 이동체의 자중을 하방으로부터 상기 2 차원 평면에 평행한 토대 상에서 지지하는 자중 지지 장치와 ; 상기 제 1 이동체와 상기 고정 부재의 상기 2 차원 평면에 직교하는 방향에 관한 합성 무게중심 위치를 포함하는 상기 2 차원 평면에 평행한 면 내에서 구동력을 발생시키는 액츄에이터를 포함하고, 상기 제 1 이동체를 상기 2 차원 평면에 평행한 면 내에서 구동시키는 구동계를 구비하는 제 5 이동체 장치이다.

이것에 의하면, 자중 지지 장치에 의해 그 자중이 토대 상에서 지지된 제 1 이동체가 구동계에 의해 소정의 2 차원 평면을 따라 구동된다. 그리고, 자중 지지 장치의 일부인 고정 부재와 제 1 이동체의 합성 무게중심 위치는, 제 1 이동체 단체의 무게중심 위치보다, 토대측이 된다. 따라서, 구동계에 의한 제 1 이동체의 중심 구동을 실시하기 쉬워져, 제 1 이동체의 위치 제어를 고정밀도로 실시할 수 있다.

본 발명은, 제 8 관점에서 보면, 물체가 상기 이동체 상에 재치되는 본 발명의 제 4 및 제 5 이동체 장치의 어느 것과 ; 상기 이동체 상에 재치된 상기 물체에 상기 에너지 빔을 조사하는 패터닝 장치를 구비하는 제 3 노광 장치이다.

본 발명은, 제 9 관점에서 보면, 본 발명의 제 1 ∼ 제 3 노광 장치의 어느 것을 이용하여 물체를 노광하는 것과, 상기 노광된 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이다.

본 발명은, 제 10 관점에서 보면, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면에 평행한 방향 및 교차하는 방향으로 이동 가능한 이동체를, 소정 계측 위치에 위치 결정하는 것과 ; 상기 이동체에 고정되는 제 1 부재와, 상기 이동체의 하면에 대향하여 배치된 대향 부재에 고정되는 제 2 부재를 걸어맞춤시킴으로써 상기 이동체의 이동을 기계적으로 제한하는 스토퍼 장치 중, 상기 제 1 및 제 2 부재의 적어도 일방을, 상기 이동체가 상기 계측 위치에 위치 결정된 상태에서, 대응하는 상기 이동체 또는 상기 대향 부재에 고정시키는 것을 포함하는 이동체 장치의 조립 방법이다.

이것에 의하면, 스토퍼 장치의 제 1 부재와 제 2 부재를 걸어맞춤시키면, 이동체의 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면에 평행한 방향 및 교차하는 방향으로의 이동이 기계적으로 제한된다. 여기서, 제 1 및 제 2 부재는, 이동체가 계측 위치에 위치 결정된 상태에서 고정되므로, 제 1 부재와 제 2 부재를 걸어맞춤시킴으로써, 이동체를 용이하게 계측 위치에 위치시킬 수 있다.

본 발명은, 제 11 관점에서 보면, 외주연부의 적어도 일부에, 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면 내의 제 1 축 방향으로 신장하고, 그 제 1 축 방향의 일측이 개구된 절결이 형성되고, 그 절결 내에 제 1 이동체의 자중을 하방으로부터 지지하는 자중 지지 장치가 배치되는 제 2 이동체를, 상기 제 1 축 방향의 타측의 소정 위치 근방까지 구동시키는 것과 ; 상기 절결을 구획하는, 1 쌍의 대향면 간에 가설된 연결 부재를, 상기 제 2 이동체로부터 떼어내는 것과 ; 상기 제 1 이동체에 형성된 제 1 부재와, 상기 제 2 이동체에 형성된 제 2 부재를 걸어맞춤시킴으로써 상기 제 1 이동체의 이동을 기계적으로 제한하는 스토퍼 장치에 의해 상기 제 1 이동체를, 상기 제 2 이동체 상에 지지시키는 것과 ; 상기 자중 지지 장치를 상기 제 1 이동체로부터 떼어내는 것과 ; 상기 자중 지지 장치와 상기 제 2 이동체의 접속을 해제하여 양자를 분리시키는 것과 ; 상기 자중 지지 장치를, 상기 제 1 축 방향의 1 측으로 이동시키고, 상기 제 2 이동체의 절결 내을 통과시킴으로써, 상기 제 2 이동체의 외부로 이탈시키는 것을 포함하는 이동체 장치의 메인터넌스 방법이다.

이것에 의하면, 자중 지지 장치를 제 1 이동체 및 제 2 이동체로부터 간단하게 이탈시킬 수 있으므로, 메인터넌스 작업의 효율화가 가능해진다.

본 발명은, 제 12 관점에서 보면, 물체를 유지하여 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체와, 그 제 1 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와, 상기 제 1 이동체의 하면에 대향하여 배치된 제 2 이동체 상에 설치되고, 상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 이동체의 자중을 지지하는 자중 지지 장치를 구비하는 노광 장치의 메인터넌스 방법으로서, 상기 이동체의 요동을 로크 장치에 의해 기계적으로 제한하는 것을 포함하는 노광 장치의 메인터넌스 방법이다.

이것에 의하면, 레벨링 장치에 의해 자유롭게 요동하도록 지지된 이동체는, 로크 장치에 의해 요동이 기계적으로 제한되므로, 확실하게 이동체의 요동을 제한할 수 있고, 이로써 메인터넌스시의 작업성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

본 발명은, 제 13 관점에서 보면, 물체를 유지하여 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체와, 그 제 1 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와, 상기 제 1 이동체의 하면에 대향하여 배치된 제 2 이동체 상에 설치되고, 상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 제 1 이동체의 자중을 지지하는 자중 지지 장치를 구비하는 노광 장치의 조정 방법으로서, 상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체의 적어도 서로 접근하는 방향으로의 상대 이동을 스토퍼 장치에 의해 기계적으로 제한하는 것을 포함하는 노광 장치의 조정 방법이다.

이것에 의하면, 스토퍼 장치에 의해 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체의 적어도 서로 접근하는 방향으로의 상대 이동이 기계적으로 제한되어, 자중 지지 장치에 의해 제 1 이동체를 지지하지 않아도 제 1 이동체를 제 2 이동체에 안정적으로 지지시킬 수 있다. 따라서, 조정시의 작업성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

여기서, 노광 장치의 조정은, 노광 장치의 메인터넌스시, 노광 장치의 조립시 (첫회 조립시 및 재조립시를 포함하는) 의 어느 때에 있어서도 실시된다.

따라서, 본 발명은 또 다른 관점에서 보면, 본 발명의 노광 장치의 조정 방법을 실행하는 것을 포함하는 노광 장치의 메인터넌스 방법, 또는 본 발명의 노광 장치의 조정 방법을 실행하는 것을 포함하는 노광 장치의 조립 방법이라고도 말할 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 액정 노광 장치가 갖는 스테이지 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 스테이지 장치를 구성하는 X 조동 스테이지, Y 조동 스테이지를 Z 축 방향에서 본 평면도이다.
도 4 는 자중 캔슬 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5 는 자중 캔슬 장치와 Y 조동 스테이지를 접속하는 플렉셔의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6(A) 는 레벨링 장치를 Z 축 방향에서 본 평면도, 도 6(B) 는 도 6(A) 의 B-B 선 단면도이다.
도 7(A) ∼ 도 7(C) 는 레벨링 로크 장치를 사용하여 미동 스테이지를 로크할 때의 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 8(A) 및 도 8(B) 는 레벨링 장치의 보호 기구를 나타내는 도면이다.
도 9 는 무게중심 스토퍼 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10(A) 는 무게중심 스토퍼 장치를 Z 축 방향에서 본 평면도이며, 도 10(B) 는 무게중심 스토퍼 장치를 Y 축 방향에서 본 측면도이다.
도 11 은 무게중심 스토퍼 장치의 배치 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12 는 잭 스토퍼 장치 및 위치 결정 장치의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 13(A) ∼ 도 13(D) 는 잭 스토퍼 장치의 구성 및 사용 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 14(A) 는 위치 결정 장치의 신축부가 신장된 상태를 나타내는 도면이고, 도 14(B) 는 위치 결정 장치의 신축부가 축소된 상태를 나타내는 도면이다.
도 15(A) ∼ 도 15(C) 는 자중 캔슬 장치의 떼어냄 순서를 설명하기 위한 도면이다.
도 16 은 제 2 실시형태에 관련된 스테이지 장치의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 17 은 미동 스테이지의 무게중심 위치와 XY 구동용 VCM 의 배치 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 18 은 제 2 실시형태에 관련된 자중 캔슬러의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 19 는 자중 캔슬러 및 레벨링 장치의 레벨링 패드를 나타내는 사시도이다.
도 20 은 레벨링 장치의 미동 스테이지 등을 들어 올리는 힘을 설명하기 위한 도면이다.
도 21(A) 및 도 21(B) 는 다면체 부재가 레벨링 패드로부터 벗어나지 않는 조건을 설명하기 위한 도면이다.
도 22 는 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

《제 1 실시형태》

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해, 도 1 ∼ 도 15(C) 에 기초하여 설명한다.

도 1 에는, 제 1 실시형태에 관련된 액정 노광 장치 (10) 의 개략 구성이 나타나 있다. 이 액정 노광 장치 (10) 는, 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다.

액정 노광 장치 (10) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 조명계 (IOP), 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (MST), 투영 광학계 (PL), 기판 (P) 을 XY 평면을 따라 이동 가능하게 유지하는 스테이지 장치 (11), 및 마스크 스테이지 (MST), 투영 광학계 (PL), 스테이지 장치 (11) 등이 탑재된 보디 (BD), 그리고 이들의 제어계 등을 포함하고 있다. 이하에 있어서는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 이 투영 광학계 (PL) 에 대해 상대 주사되는 방향을 Y 축 방향으로 하고, 수평면 내에서 이것에 직교하는 방향을 X 축 방향, X 축 및 Y 축 방향에 직교하는 방향을 Z 축 방향으로 하고, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 실시한다.

조명계 (IOP) 는, 예를 들어 미국 특허 제5,729,331호 명세서, 미국 특허 제6,288,772호 명세서, 및 미국 특허 출원 공개 제2001/0033490호 명세서 등에 개시되는 조명계와 동일하게 구성되어 있다. 즉, 조명계 (IOP) 는, 레이저 광 등의 코히런트한 노광용 조명광 (조명광) (IL) 을, 마스크 (M) 를 향하여 사출한다. 이 조명광 (IL) 의 파장은, 예를 들어 365 ㎚ (i 선) 이다.

보디 (BD) 는, 플로어면 (F) 상에 설치된 복수 (예를 들어 4 개) 의 방진 기구 (34) (단, 지면 안측의 방진 기구는 도시 생략) 에 의해 복수 점 (예를 들어 4 점) 으로 지지된 기판 스테이지 가대 (架臺) (33) 와, 그 기판 스테이지 가대 (33) 상에서 복수 개 (예를 들어 4 개) 의 지지 부재 (32) (단, 지면 안측의 지지 부재 (32) 는 도시 생략) 를 통하여 수평으로 지지된 경통 정반 (31) 을 포함하고 있다. 기판 스테이지 가대 (33) 의 상면에는, 스테이지 베이스 (12) 가 설치되어 있다.

마스크 스테이지 (MST) 에는, 회로 패턴 등이 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 형성된 마스크 (M) 가, 예를 들어 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는, 경통 정반 (31) 의 상면에 X 축 방향에 관해서 소정 간격으로 배치된 Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 1 쌍의 볼록부 (31a) 상에서 도시 생략된 에어 패드를 통하여 비접촉 상태에서 지지되어 있다. 1 쌍의 볼록부 (31a) 는, 경통 정반 (31) 에 일체적으로 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는, 볼록부 (31a) 의 상면을 기준으로 하여, 예를 들어 리니어 모터 등을 포함하는 마스크 스테이지 구동계 (도시 생략) 에 의해, 소정 주사 방향 (여기서는 도 1 에 있어서의 지면 (紙面) 에 직교하는 Y 축 방향으로 한다) 에 지정된 주사 속도로 구동 가능함과 함께, XY 평면 내에서 미소 구동 가능하게 되어 있다.

마스크 스테이지 (MST) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 방향의 위치 (θz 회전) 를 포함하는) 는, 마스크 레이저 간섭계 (이하, 「마스크 간섭계」라고 한다) (41) 에 의해, 마스크 스테이지 (MST) 상에 고정되어 (혹은 형성된) 도시 생략된 반사면을 통하여, 예를 들어 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출된다. 마스크 간섭계 (41) 의 계측치는, 도시 생략된 제어 장치로 보내지고, 제어 장치에서는, 마스크 간섭계 (41) 의 계측치에 기초하여 마스크 스테이지 구동계를 통하여 마스크 스테이지 (MST) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향의 위치 (및 속도) 를 제어한다.

투영 광학계 (PL) 는, 마스크 스테이지 (MST) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어 미국 특허 제6,552,775호 명세서에 개시된 투영 광학계와 동일한 구성을 가지고 있다. 즉, 투영 광학계 (PL) 는, 지그재그 형상으로 배치된 복수의 투영 광학 모듈을 포함하고, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형상의 단일한 이미지 필드를 갖는 투영 광학계와 동등하게 기능한다. 본 실시형태에서는, 복수의 투영 광학 모듈 각각으로서는, 예를 들어 양측 텔레센트릭한 등배계로 정립정상 (正立正像) 을 형성하는 것이 이용되고 있다.

이 때문에, 조명계 (IOP) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 마스크 (M) 상의 복수의 조명 영역이 조명되면, 마스크 (M) 를 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 를 통하여 각 조명 영역 내의 마스크 (M) 의 회로 패턴의 투영 이미지 (부분 정립상) 가, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치되는, 표면에 레지스트 (감응제) 가 도포된 기판 (P) 상의 상기 조명 영역에 공액인 조명광 (IL) 의 조사 영역 (노광 영역) 에 형성된다. 그리고, 마스크 스테이지 (MST) 와 기판 스테이지 (PST) 의 동기 구동에 의해, 복수의 조명 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 마스크 (M) 를 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴과 함께, 복수의 노광 영역 (조명광 (IL)) 에 대해 기판 (P) 을 주사 방향 (Y 축 방향) 으로 상대 이동시킴으로써, 기판 (P) 상의 하나의 쇼트 영역 (구획 영역) 의 주사 노광이 이루어져, 그 쇼트 영역에 마스크 (M) 의 패턴이 전사된다. 즉, 본 실시형태에서는 조명계 (IOP), 및 투영 광학계 (PL) 에 의해 기판 (P) 상에 마스크 (M) 의 패턴이 생성되고, 조명광 (IL) 에 의한 기판 상의 감광층 (레지스트층) 의 노광에 의해 기판 (P) 상에 그 패턴이 형성된다.

스테이지 장치 (11) 는, 기판 스테이지 가대 (33) 상에 배치되고, 기판 (P) 을 유지하여, XY 평면 내를 이동하는 기판 스테이지 (PST), 기판 스테이지 (PST) 의 일부인 미동 (微動) 스테이지 (21) 의 자중을 스테이지 베이스 (12) 상방에서 비접촉 지지하는 자중 캔슬 장치 (「심주」라고도 불린다) (27), 및 자중 캔슬 장치 (27) 상에서 미동 스테이지 (21) 를 수평면 (XY 평면) 에 대해 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치 (76) (도 1 에서는 도시 생략. 도 4 참조) 등을 구비하고 있다.

기판 스테이지 (PST) 는, 스테이지 베이스 (12) 상방에 배치된 X 조동 (粗動) 스테이지 (23X) 와, X 조동 스테이지 (23X) 상에 배치된 Y 조동 스테이지 (23Y) 와, Y 조동 스테이지 (23Y) 상방에 배치되어, 기판 (P) 을 유지하는 기판 테이블 (22A) 을 일부에 갖는 미동 스테이지 (21) 를 포함한다.

이하, 기판 스테이지 (PST) 를 구성하는 각 부에 대해 구체적으로 설명한다. 도 2 에는, 기판 테이블 (22A), 자중 캔슬 장치 (27), 및 레벨링 장치 (76) 를 떼어낸 기판 스테이지 (PST) 의 분해 사시도가 나타나 있다. 또, 도 3 에는, 기판 스테이지 (PST) 의 일부를 각각 구성하는 X 조동 스테이지 (23X) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 를 +Z 방향에서 본 평면도가 나타나 있다.

X 조동 스테이지 (23X) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 (Z 축 방향에서 보았을 때) Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형의 외형 형상을 갖는 프레임 형상의 부재로 이루어지고, 그 중앙부에는, Y 축 방향을 길이 방향으로 하는 직사각형의 개구부 (23Xa) 가 Z 축 방향으로 관통하여 형성되어 있다. X 조동 스테이지 (23X) 는, Y 축 방향으로 소정 간격으로 서로 평행하게 배치되고, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 1 세트 (1 쌍) 의 X 가이드 (61X) 에 도시 생략된 롤러 가이드를 포함하는 가이드 부재 (135) 를 통하여 지지되어 있다. 1 세트의 X 가이드 (61X) 각각은, 복수 개의 지지 다리 (137) 를 통하여, 플로어면 (F) 상에 지지되어 있다 (도 1 참조). X 조동 스테이지 (23X) 는, 도시 생략된 리니어 모터를 포함하는 X 구동계에 의해, 1 세트의 X 가이드 (61X) 상을 X 축 방향으로 구동된다.

Y 조동 스테이지 (23Y) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X 조동 스테이지 (23X) 의 상방에 배치된 직육면체 형상의 부재로 이루어진다. Y 조동 스테이지 (23Y) 는, X 조동 스테이지 (23X) 의 상면의 +X, -X 측 각각의 단부에 고정된 Y 축 방향으로 연장되는 1 세트 (1 쌍) 의 Y 가이드 (61Y) 에 도시 생략된 롤러 가이드를 포함하는 가이드 부재 (133) 를 통하여 지지되어 있다. Y 조동 스테이지 (23Y) 는, 도시 생략된 리니어 모터를 포함하는 Y 구동계에 의해, 1 세트의 Y 가이드 (61Y) 상을 Y 축 방향으로 구동된다. 또한, X 조동 스테이지 (23X), Y 조동 스테이지 (23Y) 를 각각 X 축 방향, Y 축 방향으로 구동하는 구동 방식은, 예를 들어 이송 나사에 의한 구동 방식, 혹은 벨트 구동 방식 등의 다른 방식이어도 된다.

Y 조동 스테이지 (23Y) 는, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, +Y 측의 단부로부터 그 중앙부에 걸쳐 Y 축으로 평행한 절결 (23Ya) 이 형성되어, 평면에서 보았을 때 대략 U 자 형상의 외형 형상을 갖는 본체부 (24) 와, 절결 (23Ya) 을 구획하는 (절결 (23Ya) 의 일부를 형성하는) 1 쌍의 대향면 간에 가설된 제 1 연결 부재 (25) 와, 제 1 연결 부재 (25) 보다 -Y 측 (Y 조동 스테이지 (23Y) 의 중앙측) 에서, 제 1 연결 부재 (25) 와 마찬가지로 절결 (23Ya) 을 구획하는 1 쌍의 대향면 간에 가설된 제 2 연결 부재 (26) 를 구비하고 있다. 제 1 및 제 2 연결 부재 (25, 26) 는, 예를 들어 도시되지 않은 볼트 등을 통하여 본체부 (24) 에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 제 1 연결 부재 (25) 의 +Y 측의 단면은, 본체부 (24) 의 +Y 측의 단면과 거의 동일면으로 되어 있다. 또한, 제 1 연결 부재 (25) 는, 본체부 (24) 의 강성을 확보하기 위한 보강 부재로서 기능하는 부재이며, 제 2 연결 부재 (26) 는, 후술하는 플렉셔 (89) (도 3 참조) 를 통하여 Y 조동 스테이지 (23Y) 와 자중 캔슬 장치 (27) 를 접속하기 위한 부재이다. 또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 절결 (23Ya) 내부 중, 제 2 연결 부재 (26) 보다 -Y 측의 공간 (Y 조동 스테이지 (23Y) 의 거의 중앙) 에, 자중 캔슬 장치 (27) 가 배치되어 있다. 절결 (23Ya) 은, 이 자중 캔슬 장치 (27) 가 통과 가능한 (통과를 허용하는) 폭으로 형성되어 있다.

Y 조동 스테이지 (23Y) 의 상방 (+Z 측) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 가 배치되어 있다. 미동 스테이지 (21) 는, 기판 테이블 (22A) 과, 그 기판 테이블 (22A) 을 하측으로부터 지지하는 스테이지 본체부 (22B) 를 포함한다. 기판 테이블 (22A) 은, 직사각형상의 판 형상 부재로 이루어지고, 그 상면에는, 기판 (P) 을 흡착 유지하기 위한 도시 생략된 진공 흡착 기구 (또는 기판 홀더) 가 형성되어 있다.

스테이지 본체부 (22B) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보았을 때 직사각형상의 직육면체 형상의 부재로 이루어지고, 그 -X 측, +Y 측의 측면 각각에는, 이동경 (바 미러) (17X, 17Y) 이, 장착 부재 (24X, 24Y) 를 통하여 장착되어 있다. 미동 스테이지 (21) 의 XY 평면 내의 위치 정보는, 이동경 (17X, 17Y) 에 측장 빔을 조사하는 기판 레이저 간섭계 (이하, 「기판 간섭계」라고 한다) (19) (도 1 참조) 에 의해, 예를 들어 0.5 ∼ 1 ㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출되고 있다. 또한, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 실제로는, X 이동경 (17X) 과 Y 이동경 (17Y) 의 각각에 대응하여, 각각 도시되지 않은 X 레이저 간섭계와 Y 레이저 간섭계가 형성되어 있는데, 이들 X 레이저 간섭계 및 Y 레이저 간섭계는, 도 1 에서는, 대표적으로 기판 간섭계 (19) 로서 도시되어 있다. 또한, X 조동 스테이지 (23X) 및 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 위치는, 상기 간섭계 (19) 에 의하지 않고, 별도의 센서 (예를 들어, 리니어 인코더) 의 계측치에 기초하여 제어되어도 된다. 리니어 인코더를 사용하는 경우, 각 스테이지에 스케일을 배치하고, 각 스테이지의 외부에 배치된 헤드로 각 스테이지의 위치 정보를 계측해도 되고, 각 스테이지에 헤드를 배치하고, 외부에 배치된 스케일을 이용하여 각 스테이지의 위치 정보를 계측해도 된다.

스테이지 본체부 (22B) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 그 +X 측의 측면에 고정된 복수 (도 2 에서는 2 개) 의 X 홀더 서포트 (28X), 및 -Y 측의 측면에 고정된 복수 (도 2 에서는 2 개) 의 Y 홀더 서포트 (28Y) 를 구비하고 있다. 각 X 홀더 서포트 (28X) 는, 스테이지 본체부 (22B) 의 +X 측의 측면으로부터, +X 방향으로 돌출하여 형성된 아암 형상 부재이다. 각 Y 홀더 서포트 (28Y) 는, 스테이지 본체부 (22B) 의 -Y 측의 측면으로부터, -Y 방향으로 돌출하여 형성된 아암 형상 부재이다. X 홀더 서포트 (28X), Y 홀더 서포트 (28Y) 각각은, 그 선단부 (先端部) 에 형성된 도시 생략된 패드 부재를 통하여 기판 테이블 (22A) 의 하면을 지지한다. 또한, 도 2 에서는, X 홀더 서포트 (28X), Y 홀더 서포트 (28Y) 가, 각각 2 개씩 도시되어 있지만, X 홀더 서포트 (28X), Y 홀더 서포트 (28Y) 의 수는, 이것에 한정되지 않고 적절하게 변경이 가능하고, 예를 들어 3 개 이상 형성되도 된다. 또, X 홀더 서포트 (28X), Y 홀더 서포트 (28Y) 의 갯수는, 같은 수가 아니어도 된다.

기판 스테이지 (PST) 는, 미동 스테이지 (21) 를 X 축, Y 축, 및 Z 축 방향 각각으로 미소 구동시키는, 도시 생략된 X 보이스 코일 모터 (이하, XVCM 라고 부른다), Y 보이스 코일 모터 (이하, YVCM 이라고 부른다), Z 보이스 코일 모터 (이하, ZVCM 이라고 부른다) 를 구비하고 있다. 즉, XVCM 은, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 상면에 고정된 X 고정자 지지 부재 (29X) 에 지지된 X 고정자 (49) (도 9 참조) 와, 스테이지 본체부 (22B) 의 +X 측의 측면에 고정된 도시 생략된 X 가동자로 이루어진다. 또, YVCM 은, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 상면에 고정된 Y 고정자 지지 부재 (29Y) 에 지지된 도시 생략된 Y 고정자와, 스테이지 본체부 (22B) 의 -Y 측의 측면에 고정된 도시 생략된 Y 가동자로 이루어진다. ZVCM 은, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 상면의 4 구석부 (또는 동일 직선 상에 없는 3 점 지점) 에 고정된 도시 생략된 Z 고정자와, 스테이지 본체부 (22B) 의 하면에 고정된 도시 생략된 Z 가동자로 이루어진다. 본 실시형태의 기판 스테이지 (PST) 는, 상기 서술한 XVCM, YVCM, ZVCM 을 이용하여 미동 스테이지 (21) (스테이지 본체부 (22B)) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대해, 합계 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 미소 구동 가능하게 구성되어 있다.

다음으로, 자중 캔슬 장치 (27) 에 대해, 도 3 및 4 에 기초하여 설명한다. 자중 캔슬 장치 (27) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이 케이싱 (70), 그 케이싱 (70) 의 내부에 수용된 공기 스프링 (71), 및 Z 축 방향으로 상하 이동 가능한 슬라이드부 (73) 를 갖는 본체부 (74) 와, 본체부 (74) 저면의 외부에 장착된 3 개의 베이스 패드 (75) 를 구비하고, 미동 스테이지 (21) 의 자중을 스테이지 베이스 (12) 상에서 비접촉 지지하고 있다.

케이싱 (70) 은, Z 축에 직교하는 단면이 8 각형 형상의 바닥이 있는 통 형상 부재이다 (도 3 참조). 케이싱 (70) 의 측벽의 내측에는, 복수 (도 4 에서는 4 개) 의 에어 패드 (78) 가 배치되고, 각 에어 패드 (78) 가, 볼 조인트 (72) 를 통하여, 케이싱 (70) 에 장착되어 있다. 또, 케이싱 (70) 의 +X 측, -X 측, +Y 측, -Y 측의 측면의 각각에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 플렉셔 (89) 각각의 일단이 고정되어 있다. 각 플렉셔 (89) 의 타단은, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 형성된 4 개의 지지 부재 (90) 각각에 접속되어 있다 (도 4 참조). 각 플렉셔 (89) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 자중 캔슬 장치 (27) 의 무게중심 (G) 과 거의 동일한 높이 위치 (Z 위치) 에 있어서, 케이싱 (70) 과 지지 부재 (90) 를 접속하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 4 개의 지지 부재 (90) 중, 3 개는, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 본체부 (24) 에 형성되고, 다른 한 개는, 제 2 연결 부재 (26) 에 형성되어 있다. 또한, 4 개의 플렉셔 (89) 의 구성은, 실질적으로 동일하다.

도 5 에는, 4 개의 플렉셔 (89) 중, 케이싱 (70) 의 +X 측의 측면에 접속된 플렉셔 (89) 가 대표적으로 나타나 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 플렉셔 (89) 는, 예를 들어 강재에 의해 형성된 박판 (86) 을 구비하고 있고, 박판 (86) 은, 볼 조인트 (87, 88) 를 각각 통하여 자중 캔슬 장치 (27) 의 본체부 (74), 지지 부재 (90) 에 접속되어 있다. 또한, 플렉셔 (89) 는, 박판 (86) 이 파손된 경우에 대비하여, 보조적으로 볼 조인트 (87, 88) 간에 와이어 로프 (85) 가 걸쳐 있다. 플렉셔 (89) 는, 박판 (86) 의 강성 (박판 (86) 이 파손된 경우에는, 와이어 로프 (85) 의 강성) 에 의해, X 축 방향 및 Y 축 방향의 각각에 관해서, 자중 캔슬 장치 (27) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 를 연동시킨다. 한편, 플렉셔 (89) 는, 볼 조인트 (87, 88) 의 작용에 의해, 자중 캔슬 장치 (27) 의 Z 축 방향, θx, θy, θz 방향에 관한 위치를 Y 조동 스테이지 (23Y) 에서 구속하지 않게 되어 있다.

여기서, 본 실시형태의 지지 부재 (90) 에는, 플렉셔 (89) 의 박판 (86) 의 장력을 조정하는 장력 조정 기구가 형성되어 있다. 지지 부재 (90) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정된 고정 부재 (66) 에 지지축 (67) 을 통하여 회전 (회전 운동) 가능하게 지지된 레버 부재 (68) 를 구비하고 있다. 레버 부재 (68) 는, 일단이 볼 조인트 (88) 를 통하여 박판 (86) 에 접속되어 있다. 또, 레버 부재 (68) 의 타단에 있어서의 +X 측의 측면에는, 고정 부재 (66) 에 볼록하게 형성된 판 형상 볼록부에 형성된 나사 구멍에 나합된 조정 나사 (65) 의 선단부가 접촉하고 있다. 따라서, 지지 부재 (90) 에서는, 조정 나사 (65) 가 조여지면, 레버 부재 (68) 의 일단이 자중 캔슬 장치 (27) 로부터 멀어지는 방향 (도 5 의 흑색 화살표 참조) 으로 이동하고, 이로써 박판 (86) 의 장력이 증대된다. 또, 반대로 조정 나사 (65) 가 느슨한 경우에는, 박판 (86) 은, 그 장력이 저하된다. 또한, 본 실시형태에서는, 레버 부재 (68) 의 타단과 지지축 (67) 의 거리와, 레버 부재 (68) 의 일단과 지지축 (67) 의 거리의 비는, 1 : 3 정도로 되어 있어, 레버 부재 (68) 는, 지렛대로서 기능한다. 따라서, 조정 나사 (65) 를 소량 조이는 것만으로도, 용이하게 박판 (86) 에 큰 장력을 용이하게 작용시킬 수 있다. 또, 플렉셔 (89) 는, 박판 (86) 이 파손되거나 신장되거나 하여 자중 캔슬 장치 (27) 와 지지 부재 (90) 의 간격이 소정 거리 이상 떨어진 경우에, 이것을 검출하는 간격 센서 (84) 를 구비하고 있다. 간격 센서 (84) 는, 자중 캔슬 장치 (27) 측에 고정된 아암 부재 (84a) 와, Y 조동 스테이지 (23Y) 측에 고정되어 아암 부재 (84a) 의 선단부의 위치를 검출하는 포토 센서 (84b) 를 포함한다.

도 4 로 되돌아와, 공기 스프링 (71) 은, 케이싱 (70) 내부의 최하부에 수용되어 있다. 공기 스프링 (71) 에는, 도시 생략된 기체 공급 장치로부터 기체 (예를 들어 공기) 가 공급되어 있고, 이로써, 그 내부가 외부에 비해 기압이 높은 양압 공간에 설정되어 있다. 자중 캔슬 장치 (27) 는, 공기 스프링 (71) 에 의해 연직 방향 상방향의 힘을 발생시켜 미동 스테이지 (21) 의 자중을 흡수함으로써, 도시 생략된 ZVCM 에 대한 부하를 경감시킨다. 또, 공기 스프링 (71) 은, 그 내부압에 의해 슬라이드부 (73) 를 Z 축 방향으로 구동시키는 에어 액츄에이터로서도 기능한다.

각 베이스 패드 (75) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 볼 조인트 (82) 를 통하여 케이싱 (70) 의 저면 (하면) 에 접속되어 있다. 각 베이스 패드 (75) 는, 스테이지 베이스 (12) 의 상면에 대해 기체를 분출하고, 그 정압에 의해 스테이지 베이스 (12) 의 상면과의 사이에 소정의 클리어런스를 형성하는 기체 정압 베어링으로서 기능한다. 또, 각 베이스 패드 (75) 는, 볼 조인트 (82) 에 의해, XY 평면에 대한 경사 방향의 자세를 변경하는 것이 가능하게 되어 있다.

슬라이드부 (73) 는, 케이싱 (70) 의 내부에 수용된 통 형상의 부재이며, 그 외주면이 전술한 케이싱 (70) 의 측벽의 내측에 배치된 복수의 에어 패드 (78) 각각과 소정의 클리어런스를 통하여 대향하고 있다. 또, 슬라이드부 (73) 의 상면에는, 평면에서 보았을 때 (+Z 방향에서 보았을 때) 대략 마름모형 (도 3 참조) 의 판 형상 부재로 이루어지는 3 개의 패드 부재 (81) 가 형성되어 있다. 각 패드 부재 (81) 는, 볼 조인트 (80) 를 통하여 슬라이드부 (73) 에 지지되어, XY 평면에 대한 경사 방향의 자세를 변경하는 것이 가능하게 되어 있다. 각 패드 부재 (81) 의 상면 (+Z 측의 면) 으로부터는, 레벨링 장치 (76) 의 하면에 대해 기체를 분출하는 것이 가능하고, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 레벨링 장치 (76) 의 하면과 각 패드 부재 (81) 사이에는, 이 기체의 정압에 의해 소정의 클리어런스가 형성되어 있다.

본 실시형태의 자중 캔슬 장치 (27) 에는, 슬라이드부 (73) 의 Z 축 방향에 관한 이동 상한 위치, 이동 하한 위치를 규정하는 Z 스토퍼 (63) 가 형성되어 있다. Z 스토퍼 (63) 는, 슬라이드부 (73) 와 공기 스프링 (71) 사이에 배치된 판 형상 부재 (64) 에 접속되어, 케이싱 (70) 에 형성된 개구 (70a) 를 통하여, 케이싱 (70) 의 외부에 선단부 (판 형상 부재 (64) 와는 반대측의 단부) 가 케이싱 (70) 의 외부에 노출된 상태가 되어 있다. Z 스토퍼 (63) 의 선단에는, Z 축 방향을 주기 방향으로 하는 회절 격자 (61) 가 배치되어 있다. 따라서, 공기 스프링 (71) 을 통하여 슬라이드부 (73) 가 Z 축 방향으로 슬라이드하면, 회절 격자 (61) 도 Z 축 방향으로 이동한다. 한편, 케이싱 (70) 의 저부 근방에는, 회절 격자 (61) 에 대향하는 인코더 헤드 (62) 가 장착되어 있고, 인코더 헤드 (62) 와 회절 격자 (61) 에 의해 Z 리니어 인코더 시스템이 구성되어 있다. 인코더 헤드 (62) 의 출력은, 도시되지 않은 제어 장치에 공급되며, 제어 장치는, 인코더 헤드 (62) 의 출력에 기초하여 슬라이드부 (73) 의 Z 위치를 제어한다.

케이싱 (70) 의 측벽의 상단부 근방에는, 도 3 및 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이, 그 외면에 4 개의 아암 부재 (91) 가 고정되어 있다. 4 개의 아암 부재 (91) 각각은, 도 3 에 나타내는 바와 같이, X 축 및 Y 축 각각에 대해 45° 를 이루는 각도로 방사 형상으로 연장되어 있다. 각 아암 부재 (91) 의 선단부에는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 그 상면에 프로브부 (92) 가 고정되고, 그 프로브부 (92) 에 대향하여, 미동 스테이지 (21) 의 스테이지 본체부 (22B) 하면에는, 타겟부 (93) 가 형성되어 있다. 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 서로 대향하는 프로브부 (92) 와 타겟부 (93) 의 세트를 포함하여, 프로브부 (92) 와 타겟부 (93) 사이의 거리를 계측하는 정전 용량 센서 (94) (이하, Z 센서 (94) 라고 부른다) 가 구성되어 있다. 미동 스테이지 (21) 의 스테이지 베이스 (12) 상면을 기준으로 한 Z 위치, 및 XY 평면에 대한 경사 각도는, 4 개의 Z 센서 (94) 의 계측 결과를 이용함으로써 산출된다. 또한, 아암 부재 (91) 는, 4 개가 아닌 3 개여도 되고, 즉 Z 센서 (94) 는 3 개여도 된다. 또, Z 센서 (94) 의 프로브부 (92) 와 타겟부 (93) 의 위치 관계는, 반대여도 된다. 또, Z 센서 (94) 는, 미동 스테이지 (21) 의 스테이지 베이스 (12) 상면을 기준으로 한 Z 위치를 계측할 수 있으면 되고, 정전 용량 센서에 한정하지 않고, 그 밖의 센서, 예를 들어 간섭계 등을 사용할 수도 있다.

또, 각 아암 부재 (91) 의 선단부 상면에는, 프로브부 (92) 에 인접하여 프로브부 (95) 가 고정되고, 그 프로브부 (95) 에 대향하여, 스테이지 본체부 (22B) 하면에는, 타겟부 (96) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 서로 대향하는 프로브부 (95) 와 타겟부 (96) 의 세트를 포함하고, 정전 용량 센서 (이하, 레벨링 원점 센서 (97) 라고 부른다) 가 구성되어 있다. 레벨링 원점 센서 (97) 의 기능에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다. 또한, 레벨링 원점 센서 (97) 로서는, 정전 용량 센서에 한정하지 않고, 그 밖의 센서, 예를 들어 레이저 변위계 등을 사용할 수도 있다.

레벨링 장치 (76) 는, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체부 (22B) 의 하면에 고정된 다면체 부재 (50) 와, 슬라이드부 (73) (보다 상세하게는, 3 개의 패드 부재 (81)) 사이에 형성되어 있다. 도 6(A) 에는, 레벨링 장치 (76) 를 +Z 측에서 본 평면도가 나타나 있다. 또, 도 6(B) 에는, 도 6(A) 의 B-B 선 단면도가 나타나 있다. 다면체 부재 (50) 는, 정삼각뿔 형상의 부재의 각 선단부를 평탄하게 한 것과 같은 외형 형상을 갖고, 그 저면이 스테이지 본체부 (22B) 의 하면에 일체적으로 고정되어 있다. 보다 구체적으로는, 다면체 부재 (50) 는, 정삼각뿔을 소정 높이의 위치에서 저면에 평행한 면에서 잘라냄과 함께, 저면을 형성하는 삼각형의 정점을 포함하는 3 개의 선단부를, 저면에 수직인 면에서 잘라낸 것과 같은 외형 형상을 갖는 8 면체이다.

레벨링 장치 (76) 는, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 저면이 평탄한 컵 형상으로 형성된 세라믹스제의 레벨링 컵 (51) 과, 레벨링 컵 (51) 의 둘레벽의 내측에 형성된 복수 (본 실시형태에서는 3 개) 의 볼 조인트 (52) (도 6(A) 참조) 와, 각 볼 조인트 (52) 각각에 지지된 원반 형상의 패드부 (53) 를 포함한다. 레벨링 컵 (51) 은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 패드 부재 (81) 에 의해 자중 캔슬 장치 (27) 에 대해 비접촉으로 지지되어 있다. 볼 조인트 (52) 및 패드부 (53) 의 각각은, 도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 다면체 부재 (50) 의 각 경사면에 대향하여 각각 3 개 형성되어 있다. 또한, 볼 조인트 대신에, 경첩 조인트 등을 사용할 수도 있다. 마찰 저항을 무시할 수 있는 정도로 억제할 수 있기 때문이다.

3 개의 패드부 (53) 는, 다면체 부재 (50) 의 각 경사면 각각에 대해, 도시되지 않은 기체 공급 장치로부터 공급된 기체를 분출한다. 이 때문에, 다면체 부재 (50) 는, 각 패드부 (53) 로부터 분출되는 기체의 정압에 의해, 각 패드부 (53) 와의 사이에 소정의 클리어런스가 형성된 상태에서 레벨링 컵 (51) 에 대해 비접촉으로 지지된다. 또, 각 패드부 (53) 는, 레벨링 컵 (51) 에 대해 볼 조인트 (52) 를 통하여 장착되어 있기 때문에, 다면체 부재 (50) (즉 미동 스테이지 (21)) 는, 레벨링 장치 (76) 에 의해, XY 평면에 대해 자유롭게 요동하도록 (θx 및 θy 방향의 이동 (틸트) 이 허용된 상태에서) 지지되어 있다. 즉, 본 실시형태의 레벨링 장치 (76) 는, 3 개의 패드부 (53) (에어 패드) 를 사용함으로써, 전체적으로 구면 베어링 (예를 들어, 볼 조인트) 과 마찬가지로 기능한다.

여기서, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 상기 서술한 바와 같이 미동 스테이지 (21) 는, 레벨링 장치 (76) 를 통하여 자유롭게 요동하도록 지지되어 있으므로, 미동 스테이지 (21) (및 미동 스테이지 (21) 상의 기판 (P)) 의 위치 제어를 실시할 때에는 유리하지만, 예를 들어 액정 노광 장치 (10) 의 메인터넌스 등을 실시하려면, 미동 스테이지 (21) 의 위치가 불안정해진다. 그래서, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에는, 레벨링 장치 (76) 의 기능을 제한하는, 즉 미동 스테이지 (21) 의 틸트 동작을 기계적으로 로크하는 레벨링 로크 장치 (60) 가 형성되어 있다 (또한, 도 4 에서는, 레벨링 로크 장치 (60) 는 도시가 생략되어 있다).

이하, 레벨링 로크 장치 (60) 에 대해, 도 6(A) ∼ 도 7(C) 에 기초하여 설명한다. 레벨링 로크 장치 (60) 는, 도 6(A) 및 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 일단 (실린더의 저면측의 단) 이 각각 다면체 부재 (50) 의 측면에 고정 부재 (39) 를 통하여 고정된 3 개의 에어 실린더 (54) 와, 3 개의 에어 실린더 (54) 각각 타단 (피스톤 로드의 선단) 의 피구동 부재의 하면에 고정된 가압 부재 (55a ∼ 55c) (이하, 적절하게 정리하여 가압 부재 (55) 라고 부른다) 와, 3 개의 에어 실린더 (54) 에 대응하여 레벨링 컵 (51) 에 장착된 3 개의 롤러 (56) (도 6(A) 에서는 도시 생략. 도 6(B) 참조) 를 구비하고 있다. 전술한 바와 같이, 다면체 부재 (50) 는, 전술한 바와 같은 형상의 8 면체이며, 3 개의 에어 실린더 (54) 는, 다면체 부재 (50) 의 저면 (미동 스테이지 (21) 에 대한 접합면) 에 수직인 3 개의 평탄면 각각에 고정되어 있다. 따라서, 3 개의 에어 실린더 (54) 각각은, XY 평면에 평행하게, 또한 균등인 간격 (120° 간격) 으로 배치되어 있다.

각 가압 부재 (55a ∼ 55c) 는, 에어 실린더 (54) 의 피스톤 로드 선단의 피구동 부재의 하면에 고정된 부재로서, 각 에어 실린더 (54) 의 신축 동작에 연동하여 XY 평면에 평행한 소정 축을 따라 왕복 이동하여, 다면체 부재 (50) 저면의 중심에 대해 접근·이간한다. 여기서, 각 에어 실린더 (54) 에서는, 피스톤 로드가 상기의 축을 따라 왕복 이동하는 것으로, 에어 실린더 그 자체가 신축되는 것은 아니지만, 피스톤 로드 선단의 피구동 부재를 포함한 에어 실린더의 전체 길이는, 피스톤 로드의 왕복 이동에 따라 변화되므로, 이하에서는, 에어 실린더의 전체 길이가 연장되도록 피스톤 로드가 이동하는 경우 (피스톤 로드 선단의 피구동 부재가 다면체 부재 (50) 저면의 중심으로부터 이간하는 경우) 를, 에어 실린더 (54) 가 연장된다고 표현하고, 피스톤 로드가 반대로 이동하는 경우를, 에어 실린더가 축소된다고 표현하는 것으로 한다.

각 가압 부재 (55a ∼ 55c) 에는, 에어 실린더 (54) 가 신장될 때의 이동 방향 선단부의 하면에, XY 평면에 대해 경사진 경사면이 형성되어 있다. 또, 가압 부재 (55a ∼ 55c) 의 하면의 그 밖의 부분은, XY 평면에 평행하게 형성되어 있다. 여기서, 3 개의 가압 부재 (55a ∼ 55c) 중, 1 개의 가압 부재 (55a) 의 경사면은, 다른 2 개의 가압 부재 (55b, 55c) 의 경사면보다 경사각이 느슨하게 설정되어 있다 (도 6(B) 참조). 또, 가압 부재 (55a ∼ 55c) 는, 그 길이가 거의 동일하기 때문에, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 가압 부재 (55a) 에 비해 경사각이 크게 설정된 가압 부재 (55b, 55c) 는, 플랫한 부분이 가압 부재 (55a) 보다 길게 되어 있다.

3 개의 롤러 (56) 각각은, 후술하는 보호 장치 (69) 를 통하여 레벨링 컵 (51) 에 지지되어 있다.

다음으로, 도 7(A) ∼ 도 7(C) 에 기초하여, 레벨링 로크 장치 (60) 를 이용하여 미동 스테이지 (21) 의 틸트 동작을 로크할 때의 순서를 설명한다. 또한, 가압 부재 (55b) 및 가압 부재 (55c) 는, 동일하게 기능하기 때문에, 도 7(A) ∼ 도 7(C) 에서는, 대표적으로 가압 부재 (55b) 만이 도시되어 있다. 도 7(A) 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 의 틸트 동작을 로크하기 전 상태, 즉 미동 스테이지 (21) 가 레벨링 장치 (76) 를 통하여 XY 평면에 대해 자유롭게 요동하도록 된 상태에서는, 3 개의 에어 실린더 (54) 각각은, 모두 축소된 상태가 된다. 미동 스테이지 (21) 의 틸트 동작을 로크할 때에는, 먼저, 도 7(B) 에 나타내는 바와 같이, 경사면의 각도가 동일한 2 개의 가압 부재 (55b, 55c) 가 접속된 2 개의 에어 실린더 (54) 를 동시에 신장한다. 이로써, 이 가압 부재 (55b, 55c) 각각은, 롤러 (56) 로 안내되어 플랫한 부분이 롤러 (56) 에 올라 타진다.

다음으로, 도 7(C) 에 나타내는 바와 같이, 나머지 1 개의 에어 실린더 (54) 가 신장된다. 이 때, 에어 실린더 (54) 에 접속된 가압 부재 (55a) 의 선단부 (경사면 부분) 는, 미동 스테이지 (21) 와 롤러 (56) 사이에 삽입되는 쐐기로서 기능하고, 미동 스테이지 (21) 는, 도 7(A) 에 나타내는 레벨링 컵 (51) 에 대해 비접촉 상태로부터, 다면체 부재 (50), 에어 실린더 (54), 가압 부재 (55a ∼ 55c), 롤러 (56) 등을 통하여, 레벨링 컵 (51) 에 3 점으로 접촉 지지된 상태가 되어, 틸트 동작이 제한된다. 또한, 미동 스테이지 (21) 의 중량은, 예를 들어 수 톤에 달하므로, 도 7(C) 에 나타내는 바와 같이, 가압 부재 (55a) 를 롤러 (56) 에 꽉 눌러도, 에어 실린더 (54) 의 반력에 의해 미동 스테이지 (21) 가 부상하거나 XY 평면 내에서 이동하거나 하는 경우는 없다.

또한, 레벨링 로크 장치 (60) 는, 도 7(A) 에 나타나는 에어 실린더 (54) 를 축소한 상태, 즉, 미동 스테이지 (21) 의 틸트 동작을 제한하지 않는 상태에서도, 미동 스테이지 (21) 의 틸트량이 소정량을 초과한 경우에는, 3 개의 가압 부재 (55a ∼ 55c) 중 어느 것이 롤러 (56) 에 접촉하게 되어 있어, 미동 스테이지 (21) 의 틸트 가능량을 기계적으로 제한하는 스토퍼 장치로서 기능한다. 한편, 레벨링 로크 장치 (60) 에서는, 가압 부재 (55a ∼ 55c) 와 롤러 (56) 가 맞닿은 상태에서, 다시 미동 스테이지 (21) 가 틸트 방향 (θx, θy 방향) 으로 이동하려고 하면, 미동 스테이지 (21) 의 자중 (대하중) 이 가압 부재 (55a ∼ 55c) 및 롤러 (56) 를 통하여 레벨링 컵 (51) 에 직접 작용한다. 그래서, 본 실시형태의 레벨링 로크 장치 (60) 에는, 레벨링 컵 (51) 에 소정치보다 큰 하중이 작용한 경우에, 이 하중을 흡수하여 레벨링 컵 (51) 을 보호하는 보호 장치 (69) (도 6(A) 및 도 6(B) 참조) 가 형성되어 있다.

도 8(A) 및 도 8(B) 는, 레벨링 컵 (51) 의 보호 장치 (69) 의 구성 및 기능을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 보호 장치 (69) 는, 도 6(A) 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 롤러 (56) 에 대응하여 레벨링 컵 (51) 의 외주연부의 3 지점에 형성되어 있는데, 3 개의 보호 장치 (69) 의 구성, 기능은 동일하므로, 도 8(A) 및 도 8(B) 에는, 대표적으로 하나의 보호 장치 (69) 만이 나타나 있다. 보호 장치 (69) 는, 도 8(A) 및 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 레벨링 컵 (51) 에 고정된 베이스 부재 (57) 와, 롤러 (56) 를 지지하고, 또한 베이스 부재 (57) 에 지지축 (57a) 을 통하여 회전 가능하게 지지된 롤러 지지 부재 (58) 와, 베이스 부재 (57) 와 롤러 지지 부재 (58) 사이에 배치된 압축 코일 스프링 (59) 을 구비하고 있다.

지지축 (57a) 은, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 베이스 부재 (57) 의 +Z 측의 단부에 형성되어 있고, 지지축 (57a) 에 의해, 롤러 지지 부재 (58) 의 +Z 측의 단부가 지지되어 있다. 베이스 부재 (57) 의 롤러 지지 부재 (58) 측의 면에는, 오목부 (57d) 가 형성되어 있다. 그 오목부 (57d) 에 대향하는 롤러 지지 부재 (58) 의 부분에는, 개구가 형성되고, 그 개구의 베이스 부재 (57) 와 반대측에는, 개구를 폐색하는 뚜껑 부재 (58A) 가 고정되어 있다. 롤러 지지 부재 (58) 의 상기 개구의 내부에 압축 코일 스프링 (59) 가 삽입되고, 그 압축 코일 스프링 (59) 은, 베이스 부재 (57) 의 오목부 (57d) 와 상기 뚜껑 부재 (58A) 에 의해 협지되어 있다. 즉, 뚜껑 부재 (58A) 는, 스프링 누름판의 역할도 하고 있다. 이 경우, 롤러 지지 부재 (58) 의 -Z 측의 단부가, 압축 코일 스프링 (59) 에 의해 베이스 부재 (57) 로부터 이간시키는 방향으로 가압 (탄성 지지) 되어 있다.

베이스 부재 (57) 에는, -Z 측의 단부의 레벨링 컵 (51) 과는 반대측 (예를 들어 도 8(A) 에 있어서의 +X 측) 에 스토퍼 부재 (57b) 가 고정되어 있다. 롤러 지지 부재 (58) 는, 압축 코일 스프링 (59) 의 가압력에 의해, 스토퍼 부재 (57b) 에 가압됨으로써, 도 8(A) 에 나타나는 상태가 유지된다. 그리고, 가압 부재 (55) 와 롤러 (56) 가 맞닿은 상태에서, 추가로 롤러 (56) 에 -Z 방향의 소정 크기 이상의 하중이 가해지면, 도 8(B) 에 나타내는 바와 같이, 롤러 지지 부재 (58) 가 압축 코일 스프링 (59) 의 탄성 지지력에 저항하여 지지축 (57a) 둘레에 회전한다. 이 때, 롤러 (56) 의 기울기 (롤러 지지 부재 (58) 의 회전) 와 연동하여 미동 스테이지 (21) 도 기울어, 별도의 스토퍼 (예를 들어 후술하는 무게중심 스토퍼 장치 (40) 등) 에 닿음으로써, 소정 크기 이상의 하중이 레벨링 컵 (51) 에 작용하는 것이 방지되어, 레벨링 컵 (51) 이 보호된다.

또한, 도 8(A) 에 나타내는 바와 같이, 전술한 다면체 부재 (50) 에는, 고정 부재 (39) 를 통하여 대략 L 자 형상으로 형성된 부재로 이루어지는 낙하 방지 부재 (83) 가 고정되어 있다. 낙하 방지 부재 (83) 는, 예를 들어 자중 캔슬 장치 (27) 를 교환할 때 등, 자중 캔슬 장치 (27) 가 레벨링 장치 (76) (레벨링 컵 (51)) 의 하방으로부터 퇴피한 경우, 즉 레벨링 장치 (76) 가 자중 캔슬 장치 (27) 에 의해 지지되지 않게 된 경우에, 레벨링 장치 (76) 의 낙하를 방지하기 위한 부재이다. 낙하 방지 부재 (83) 는, 일단부가 고정 부재 (39) 를 통하여 다면체 부재 (50) (즉 미동 스테이지 (21)) 에 고정되고, 그 중간 부분이 베이스 부재 (57) 에 형성된 관통공 (57c) 에 비접촉 상태에서 삽입되어 있다. 레벨링 장치 (76) 는, 자중 캔슬 장치 (27) 에 의해 지지되지 않게 된 경우에는, 베이스 부재 (57) 가 이 낙하 방지 부재 (83) 에 걸림으로써 낙하가 방지된다.

또, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에는, 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 X 축 방향 및 Y 축 방향의 이동 가능량 (범위) 을, 미동 스테이지 (21) 의 무게중심을 포함하는 XY 평면 상에 기계적으로 제한하는 무게중심 스토퍼 장치 (40) 가 형성되어 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 는, 자중 캔슬 장치 (27) 에 비접촉 지지되어 있다. 따라서, 예를 들어 미동 스테이지 (21) 의 구동 중에 액정 노광 장치 (10) 가 긴급 정지된 경우에는, 미동 스테이지 (21) 는, 관성에 의해 당초의 정지 위치보다 더욱 XY 평면 내에서 이동하려고 한다. 한편, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 구동이 정지되면, 자중 캔슬 장치 (27) 의 XY 평면 내의 위치는 고정이 되므로, 미동 스테이지 (21) 가 관성에 의해 자중 캔슬 장치 (27) 에 대해 이동하여, 자중 캔슬 장치 (27) 에 의한 미동 스테이지 (21) 의 지지 위치가, 소정 위치 (통상적으로는 미동 스테이지 (21) 의 무게중심 위치의 바로 아래) 로부터 벗어난다. 본 실시형태의 무게중심 스토퍼 장치 (40) 는, 상기와 같은 경우에도, 자중 캔슬 장치 (27) 에 의한 미동 스테이지 (21) 의 지지 위치가, 소정 위치로부터 크게 벗어나지 않게 하기 위한 장치이다. 이하, 무게중심 스토퍼 장치 (40) 의 구성, 기능에 대해 도 9 ∼ 도 11 에 기초하여, 설명한다.

전술한 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 를 XY 평면 내에서 구동시키는 XVCM, YVCM 을 구성하는 X 고정자 (49) (도 9 참조), Y 고정자 (도시 생략) 의 각각을 지지하는 복수 (도 2 에서는 각 2 개) 의 X 고정자 지지 부재 (29X), Y 고정자 지지 부재 (29Y) 가 고정되어 있다. 도 9 에는, 복수의 X 고정자 지지 부재 (29X, 29Y) 를 대표하여 하나의 X 고정자 지지 부재 (29X) 가 사시도로 나타나 있다. X 고정자 지지 부재 (29X) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정된 베이스부 (43) 와, 베이스부 (43) 의 상면의 +Y 측, -Y 측 각각의 단부에 고정된 1 세트 (1 쌍) 의 고정자 지지부 (44) 를 구비하고 있다. 1 세트의 고정자 지지부 (44) 각각에, 1 세트의 X 고정자 (49) 가 지지되어 있다. 1 세트의 고정자 지지부 (44) 사이에는, 전술한 복수의 X 홀더 서포트 (28X) 중 한 개가 비접촉 상태에서 삽입되어 있다.

무게중심 스토퍼 장치 (40) 는, 도 10(A) 및 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, X 홀더 서포트 (28X) 의 상면 (+Z 측의 면) 에 고정된 스토퍼 블록 (45) (도 9 에서는, 스토퍼 블레이드 (36) 의 구성을 설명하기 위해서, 스토퍼 블록 (45) 은, X 홀더 서포트 (28X) 로부터 떼어내진 상태로 나타나 있다) 과, X 고정자 지지 부재 (29X) 에 형성된 스토퍼 블레이드 (36) 를 구비하고 있다. 스토퍼 블록 (45) 은, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, X 홀더 서포트 (28X) 의 상면에 고정된 직육면체의 부재인 고정부 (46), 고정부 (46) 의 +X 측, -X 측 각각의 측면에 고정된 1 세트 (1 쌍) 의 X 패드 부재 (47a, 47b), 및 고정부 (46) 의 +Y 측, -Y 측 각각의 측면에 고정된 1 세트 (1 쌍) 의 Y 패드 부재 (48a, 48b) 로 이루어진다. 또한, 도 10(B) 에 있어서, Y 패드 부재 (48a) 는, Y 패드 부재 (48b) 의 지면 안측에 숨어 있다.

스토퍼 블레이드 (36) 는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 고정자 지지부 (44) 의 상단부 근방에 있어서의 +X 측의 측면에 고정된 XY 평면에 거의 평행한 판 형상 부재이다. X 홀더 서포트 (28X) 는, 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 이 스토퍼 블레이드 (36) 의 하방 (-Z 측) 에 비접촉 상태에서 배치되어 있다. 스토퍼 블레이드 (36) 는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 그 중앙부에 Z 축 방향으로 관통하는 개구 (36a) 가 형성되어 있다. 도 10(A) 및 도 10(B) 로부터 알 수 있는 바와 같이, 스토퍼 블록 (45) 은, Y 패드 부재 (48a, 48b) 부분을 제외하고, 이 개구 (36a) 내에 배치되어 있다. 스토퍼 블레이드 (36) 는, 스토퍼 블록 (45) 의 1 세트의 X 패드 부재 (47a, 47b) 각각에 대해, 예를 들어 3 ㎜ 의 클리어런스를 통하여 대향하여 배치된, X 축에 직교하는 벽면을 각각 갖는 1 세트 (1 쌍) 의 스토퍼부 (37a, 37b) 를 구비하고 있다. 따라서, 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 X 축 방향의 이동 가능량 (거리) 은, 도 10(A) 에 나타나는 상태로부터, +X 방향, -X 방향으로 각각 3 ㎜ (합계 6 ㎜) 이다.

여기서, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 1 세트의 X 패드 부재 (47a, 47b) 와, 이들에 대향하는 1 세트의 스토퍼부 (37a, 37b) 는, 미동 스테이지 (21) 의 Z 축 방향의 무게중심 위치 (CG) 를 포함하는 XY 평면에 평행한 면 상에 배치되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 무게중심 스토퍼 장치 (40) 에서는, 미동 스테이지 (21) 가 XY 평면 내를 이동하여, X 패드 부재 (47a) (또는 (47b)) 가 스토퍼부 (37a) (또는 37b) 에 접촉했을 때에, 미동 스테이지 (21) 에 Y 축 회전의 모멘트가 작용하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 미동 스테이지 (21) 가 Y 축 둘레로 회전하여, 레벨링 장치 (76) 의 레벨링 컵 (51) 이나 패드부 (53) 에 하중이 작용하는 것을 방지할 수 있어, 레벨링 장치 (76) 를 보호할 수 있다.

또, 도 9 ∼ 도 11 에 나타나는 무게중심 스토퍼 장치 (40) 는, 미동 스테이지 (21) 의 Z 축 방향으로의 이동 가능량, 및 θx 방향으로의 이동 가능량 (회전량) 도 기계적으로 제한한다. 도 10(B) 에 나타내는 바와 같이, 스토퍼 블록 (45) 에 형성된 Y 패드 부재 (48b), 및 도 10(B) 에서는 Y 패드 부재 (48b) 의 지면 안측에 숨어 있는 Y 패드 부재 (48a) 의 하면 각각은, 소정의 클리어런스를 통하여 스토퍼 블레이드 (36) 의 상면에 대향하고 있다. 또, X 홀더 서포트 (28X) 의 상면은, 소정의 클리어런스를 통하여 스토퍼 블레이드 (36) 의 하면에 대향하고 있다. 따라서, 미동 스테이지 (21) 가 Z 축 방향으로 이동, 혹은 X 축 둘레로 회전 (틸트) 한 경우에는, Y 패드 부재 (48a, 48b) 및 X 홀더 서포트 (28X) 의 적어도 하나가 스토퍼 블레이드 (36) 에 맞닿아, 미동 스테이지 (21) 의 Z 축 방향, 및 θx 방향의 이동을 기계적으로 제한한다. 이로써, 동일하게, 레벨링 장치 (76) 의 레벨링 컵 (51) 이나 패드부 (53) 를 보호할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 이상 설명한 미동 스테이지 (21) 의 X 축 방향, θx 방향, Z 축 방향의 이동을 제한하는 무게중심 스토퍼 장치 (40) 를, 2 개 구비하고 있다. 즉, 도 2 에 나타내는 바와 같이 X 고정자 지지 부재 (29X) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 상에 2 개 고정되고, 이들 복수의 X 고정자 지지 부재 (29X) 의 고정자 지지부 (44) 사이에는, 각각 X 홀더 서포트 (28X) 가 삽입되어 있다. 그리고, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 2 개의 X 고정자 지지 부재 (29X) 에 도 9 ∼ 도 11 에 나타나는 스토퍼 블레이드 (36) 와 동일한 구성의 스토퍼 블레이드 (도시 생략) 가 형성되고, 이들 스토퍼 블레이드에 대응하는 X 홀더 서포트 (28X) 에, 상기 서술한 스토퍼 블록 (45) 와 동일한 구성의 스토퍼 블록 (도시 생략) 이 고정되어 있다.

또, 상기에서 설명한 도 9 ∼ 도 11 에 나타나는 무게중심 스토퍼 장치 (40) (이하, 적절하게, X 무게중심 스토퍼 장치 (40X) 라고 부른다) 는, 미동 스테이지 (21) 의 X 축 방향, θx 방향, Z 축 방향으로의 이동 가능 범위를 제한하는 것이었지만, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 미동 스테이지 (21) 의 Y 축 방향, θy 방향, Z 축 방향에 대한 이동 가능 범위를 제한하는 동일한 구성의 무게중심 스토퍼 장치 (도시 생략. 이하, 적절하게, Y 무게중심 스토퍼 장치 (40Y) 라고 부른다) 도 2 개 구비하고 있다. 이 Y 무게중심 스토퍼 장치 (40Y) 에서는, 도 9 ∼ 도 11 에 나타나는 스토퍼 블록 (45) 과 동일한 구성의 스토퍼 블록이 Y 홀더 서포트 (28Y) (도 2 참조) 에 고정되고, 도 9 ∼ 도 11 에 나타나는 스토퍼 블레이드 (36) 와 동일한 구성의 스토퍼 블레이드가 Y 고정자 지지 부재 (29Y) (도 2 참조) 에 고정된다.

여기서, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 와 미동 스테이지 (21) 의 스테이지 본체부 (22B) 사이에, 잭 스토퍼 장치 (100) 및 위치 결정 장치 (120) 가 형성되어 있다. 또한, 이 도 12 는, 잭 스토퍼 장치 (100) 및 위치 결정 장치 (120) 의 전체 구성, 및 Y 조동 스테이지 (23Y), 미동 스테이지 (21), 자중 캔슬 장치 (27) 등에 대한 위치 관계를 설명하기 위한 도면으로, 잭 스토퍼 장치 (100) 및 위치 결정 장치 (120) 의 실제의 배치는, 이 도 12 의 도면 중과 동일하다고는 한정되지 않는다 (잭 스토퍼 장치 (100) 및 위치 결정 장치 (120) 의 구체적인 배치에 관해서는, 이하, 적절하게 설명한다).

잭 스토퍼 장치 (100) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 미동 스테이지 (21) 를 직접 지지하는 장치이다. 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 예를 들어 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하는 위치를 지지하도록, 도 12 에 나타나는 잭 스토퍼 장치 (100) 와 동일한 구성의 잭 스토퍼 장치가, 합계 4 개 (도시 생략) 형성되어 있다. 또한, 잭 스토퍼 장치 (100) 의 수는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 3 개여도 된다. 또, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하여 배치되어 있지 않아도 되고, 적어도 동일 직선 상에 없는 3 점으로 미동 스테이지 (21) 를 지지할 수 있으면 된다.

잭 스토퍼 장치 (100) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정된 잭부 (101) 와, 미동 스테이지 (21) (스테이지 본체부 (22B) 의 하면) 에 고정된 잭 수용부 (106) 를 갖는 스크루식의 잭 장치이다. 잭부 (101) 는, 도 13(A) 에 나타내는 바와 같이, 원통 형상으로 형성되어, 그 내주면에 암나사가 형성된 잭 베이스 (102) 와, 잭 베이스 (102) 의 암나사에 나합하여 Z 축 방향으로 이동 (승강) 가능한 승강부 (103) 를 구비하고 있다. 승강부 (103) 는, 잭 베이스 (102) 의 암나사에 나합하는 수나사가 그 외주면에 형성된 스크루부 (103a) 와, 그 스크루부 (103a) 의 +Z 측에 일체적으로 형성된 조작부 (103b) 를 갖고, 조작부 (103b) 가, 예를 들어 액정 노광 장치 (10) 의 사용자에 의해 회전 조작됨으로써, Z 축 방향으로 이동 (상하 이동) 한다. 조작부 (103b) 의 상면 중앙부에는, 원추 형상의 오목부 (104) 가 형성되고, 이 오목부 (104) 에는, 예를 들어 강재에 의해 형성된 볼 (105) (강구) 이 끼워맞추어져 있다.

한편, 잭 수용부 (106) 는, 미동 스테이지 (21) 에 고정된 통 형상의 부재인 본체부 (107) 를 가지고 있고, 이 본체부 (107) 의 -Z 방향의 단부에는, 원추 형상의 오목부 (108) 가 형성되어 있다. 또, 잭 수용부 (106) 는, 원통 형상으로 형성되고, 그 내주면에 암나사가 형성된 스토퍼링 (109) 을 구비하고 있다. 본체부 (107) 의 외주면에는, 수나사가 형성되어 있고, 스토퍼링 (109) 의 암나사는, 이 수나사와 나합하고 있다. 따라서, 스토퍼링 (109) 은, 본체부 (107) 에 대해 상하 이동 가능하게 되어 있다.

잭 스토퍼 장치 (100) 에서는, 도 13(B) 에 나타내는 바와 같이, 스토퍼링 (109) 이 상승한 상태에서, 승강부 (103) 가 +Z 방향으로 상승됨으로써, 볼 (105) 이 오목부 (108) 에 끼워맞추어지고, 이로써, 미동 스테이지 (21) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 지지된다. 전술한 바와 같이, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하여 합계 4 개 형성되어 있기 때문에, 각 잭 스토퍼 장치 (100) 의 길이 (볼 (105) 의 Z 위치) 를 적절하게 조정함으로써, 미동 스테이지 (21) 의 표면의 Z 위치나, XY 평면에 대한 기울기각을 미(微)조정할 수 있다. 또, 4 개의 잭 스토퍼 장치 (100) 에서 미동 스테이지 (21) 를 지지하므로, 만일 자중 캔슬 장치 (27) 가 스테이지 장치 (11) 로부터 분리되어도, 미동 스테이지 (21) 를 안정적으로 지지할 수 있다. 따라서, 스테이지 장치 (11) 의 조립이나, 메인터넌스 작업을 실시할 때에 편리하다.

도 12 로 되돌아와, 위치 결정 장치 (120) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정된 신축부 (121) 와, 미동 스테이지 (21) 의 스테이지 본체부 (22B) 에 고정된 위치 결정 블록 (123) 을 포함한다. 도 14(A) 에 나타내는 바와 같이, 신축부 (121) 는, Z 축 방향으로 신축되는 에어 실린더를 구비하고, 그 피스톤 로드의 선단부는, 구면부 (122) 가 되어 있다. 또, 위치 결정 블록 (123) 에는, 원추 형상의 오목부 (124) 가 형성되고, 이 오목부 (124) 에는, 신축부 (121) 의 구면부 (122) 가 끼워맞춤 가능하게 되어 있다. 위치 결정 장치 (120) 는, 예를 들어 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하는 위치 각각에, 잭 스토퍼 장치 (100) 에 인접하여 배치되어, 합계 4 개 (도시 생략) 형성되어 있다. 또한, 위치 결정 장치 (120) 의 수는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 3 개여도 된다. 또, 위치 결정 장치 (120) 는, 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하여 배치되어 있지 않아도 되고, 적어도 XY 평면 내의 동일 직선 상에 없는 3 지점에 배치되어 있으면 된다.

이하, 잭 스토퍼 장치 (100), 및 위치 결정 장치 (120) 의 동작에 대해 설명한다. 스테이지 장치 (11) 의 첫회 조립시 (또는 메인터넌스 후의 재조립시) 에 있어서, 미동 스테이지 (21) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 를 결합 (도킹) 시킬 때에는, 도 13(A) 에 나타내는 바와 같이, 잭 스토퍼 장치 (100) 의 잭부 (101) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정되지 않고, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 상면을 따라 이동 가능하게 되어 있다. 또, 이 도 13(A) 에 나타나는 미동 스테이지 (21) (스테이지 본체부 (22B)) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 결합 전 상태에서는, 자중 캔슬 장치 (27) 의 공기 스프링 (71) 에는, 공기가 공급되어 있지 않은 것으로 한다.

그리고, 볼 (105) 이 오목부 (108) 에 끼워맞추어짐으로써, 미동 스테이지 (21) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에 탑재된다 (도시 생략). 단, 전술한 바와 같이, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 잭부 (101) 가 고정되어 있지 않기 때문에, 잭부 (101) 의 위치를 움직임으로써, 미동 스테이지 (21) 의 XY 평면 내의 위치 (θz 위치도 포함하는) 의 조정을 실시할 수 있다.

이어서, 스테이지 장치 (11) 에서는, 기판 간섭계 (19) 의 측장 빔과, 이동경 (17X, 17Y) 의 반사면이 직교하도록, 미동 스테이지 (21) 의 θz 방향의 위치가 조정된다. 또, 미동 스테이지 (21) 는, 도 10(A) 에 나타내는 바와 같이, 무게중심 스토퍼 장치 (40) (X 무게중심 스토퍼 장치 (40X) 및 Y 무게중심 스토퍼 장치 (40Y)) 의 각 패드 부재와 스토퍼부의 클리어런스가, 각각 동일 (예를 들어, 각각 3 ㎜) 해지도록 X 축 및 Y 축 방향의 위치가 조정된다.

또, 스테이지 장치 (11) 에서는, 기판 (P) (도 1 참조) 표면의 Z 위치가 소정 위치가 되도록, 스테이지 베이스 (12) 의 상면을 기준으로 하는 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치의 조정이 실시된다. 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치의 조정은, 4 개의 잭 스토퍼 장치 (100) 의 각 승강부 (103) 의 스크루부 (103a) 의 나사 끼워짐량에 따라 적절하게 조정된다. 또한, 이 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치가 조정될 때, 즉 승강부 (103) 의 조작부 (103b) 가 조작되어, 미동 스테이지 (21) 가 Z 축 방향으로 이동될 때, 자중 캔슬 장치 (27) 에는, 공기 스프링 (71) 에 공기가 공급되어, 미동 스테이지 (21) 의 자중의 일부를 지지함으로써 작업자의 승강부 (103) 의 조작을 어시스트한다. 또한, 이 때의 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치 조정은, 도 12 에 나타나는 Z 위치 계측 공구 (110) 를 사용하여 실시된다. Z 위치 계측 공구 (110) 는, 다이얼 게이지 (311) 를 구비하고, 스테이지 베이스 (12) 상에 배치된 도시되지 않은 높이 기준기의 Z 위치를 기준으로 하여, 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치를 스테이지 베이스 (12) 상의 복수 지점에서 계측한다. 본 실시형태에서는, Z 위치 계측 공구 (110) 는, 미동 스테이지 (21) 의 상면의 Z 위치를 4 지점에서 동시 계측할 수 있도록, 4 개 사용되고 (도 12 에서는, 4 개의 Z 위치 계측 공구 중 한 개만을 도시하고, 다른 3 개의 도시는 생략되어 있다), 이들 4 개의 Z 위치 계측 공구 (110) 의 값이 동일해지도록, 4 개의 잭 스토퍼 장치 (100) 의 승강부 (103) 가 조작된다.

미동 스테이지 (21) 의 XY 평면 내의 위치 조정, 및 Z 위치 조정이 종료된 후, 각 잭 스토퍼 장치 (100) 에서는, 도 13(B) 에 나타내는 바와 같이, 잭부 (101) 가 볼트 (101a) 를 통하여 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정된다. 이 때의 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지에 대한 XY 위치 (θz 위치를 포함하는) 는, 도 12 에 나타나는 X 고정자 지지 부재 (29X) 에 고정된 갭 센서 (30), 및 Y 고정자 지지 부재 (29Y) 에 고정된 도시되지 않은 갭 센서 (이하, 정리하여 갭 센서 (30) 라고 부른다) 에 의해 계측되고, 그 계측치 (계측 결과) 가 제어 장치로 보내져, 그 제어 장치가 구비하는 메모리 장치에 기억된다. 또, 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치 (θx, θy 위치를 포함하는) 는, 도 4 에 나타나는 레벨링 원점 센서 (97) 에 의해 계측되고, 그 계측치 (계측 결과) 가 제어 장치로 보내져, 그 제어 장치가 구비하는 메모리 장치에 기억된다. 즉, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 미동 스테이지 (21) 의 위치 결정을 실시한 후에 잭 스토퍼 장치 (100) 의 잭부 (101) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 고정시키고 (도 13(B) 참조), 이 때의 미동 스테이지 (21) 의 위치를 갭 센서 (30) 및 레벨링 원점 센서 (97) 에서 계측하고, 그 계측치를 제어 장치의 메모리 장치에 기억시킴으로써, 이들 갭 센서 (30) 및 레벨링 원점 센서 (97) 의 계측 원점 (위치) 설정 (계측 위치 설정 또는 기준 위치 설정) 이 실시된다.

여기서, 스테이지 장치 (11) 에서는, 첫회 조립시, 도 13(B) 에 나타나는, 잭 스토퍼 장치 (100) 를 통하여 미동 스테이지 (21) 가 위치 결정된 상태 (갭 센서 (30) 및 레벨링 원점 센서 (97) 의 계측 원점 (위치) 설정이 실시된 상태) 에서, 각 위치 결정 장치 (120) 의 신축부 (121) 및 위치 결정 블록 (123) 의 일방이, 도 14(B) 에 나타나는 상태 (즉, 구면부 (122) 와 오목부 (124) 가 끼워맞춘 상태) 에서, Y 조동 스테이지 (23Y) 및 스테이지 본체부 (22B) 의 일방에 볼트 (121a 혹은 123a) 를 통하여 고정된다. 그 후, 각 위치 결정 장치 (120) 의 신축부 (121) 및 위치 결정 블록 (123) 의 타방이, Y 조동 스테이지 (23Y) 및 스테이지 본체부 (22B) 의 타방에 볼트를 통하여 고정된다.

신축부 (121) 및 위치 결정 블록 (123) 의 고정 후에, 도 14(A) 에 나타내는 바와 같이 신축부 (121) 가 축소된다. 따라서, 미동 스테이지 (21) 의 위치가 구속되어 있지 않은 상태 (잭 스토퍼 장치 (100) 의 볼 (105) 과 오목부 (108) 가 끼워맞추어져 있지 않고, 또한 레벨링 로크 장치 (60) 가 오프 상태) 로부터, 각 위치 결정 장치 (120) 의 구면부 (122) 와 오목부 (124) 를 끼워맞춤시키면, 미동 스테이지 (21) 의 XY 평면 내의 위치가, 도 13(B) 에 나타나는 잭 스토퍼 장치 (100) 의 볼 (105) 과 오목부 (108) 가 끼워맞추어졌을 때의 위치, 즉 기판 간섭계 (19) 의 측장 빔의 조정, 및 갭 센서 (30) 의 계측 원점 (위치) 의 설정을 실시했을 때의 위치와 동일한 위치에 자동적으로 위치 결정된다. 위치 결정 장치 (120) 는, 액정 노광 장치 (10) 를 사용하여 기판 (P) 에 노광 처리를 실시할 때에, 미동 스테이지 (21) 의 위치가 잭 스토퍼 장치 (100) 나 레벨링 로크 장치 (60) 에 의해 구속되지 않는 상태에서 사용된다. 따라서, 노광 개시할 때에, 미동 스테이지 (21) 를 갭 센서 (30) 의 계측 원점 위치 (계측 위치, 또는 기준 위치) 에 용이하고 또한 신속하게 위치 결정할 수 있다. 본 실시형태의 위치 결정 장치 (120) 는, 구면부 (122) 와 원추 형상의 오목부 (124) 를 끼워맞추게 하는 구조이기 때문에, 구면부 (122) 의 축심과 위치 결정 블록 (123) 의 축심을 용이하게 일치시킬 수 있고, 고정밀도로 미동 스테이지 (21) 를 소정 위치에 위치 결정할 수 있다. 또한, 노광 전의 미동 스테이지 (21) 의 Z 축 방향의 위치 결정은, 공기 스프링 (71) 에 공기를 공급하여 실시한다.

도 13(B) 로 되돌아와, 스테이지 장치 (11) 는, 첫회 조립시에는 잭부 (101) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 고정 후, 메인터넌스시에는 미동 스테이지 (21) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 결합시켜, 볼 (105) 을 오목부 (108) 에 끼워맞춤시킨 후, 즉 볼 (105) 이 오목부 (108) 에 끼워맞춰진 상태에서, 자중 캔슬 장치 (27) 의 공기 스프링 (71) 에 공기가 공급된다. 이로써, 미동 스테이지 (21) 가 +Z 방향으로 이동하여, 잭 스토퍼 장치 (100) 에서는, 볼 (105) 이 오목부 (108) 로부터 이탈한다. 또한, 이 때 위치 결정 장치 (120) 는, 신축부 (121) 의 에어 실린더가 축소된 상태가 되어, 구면부 (122) 는 오목부 (124) 에 끼워맞추어져 있지 않다. 이 상태에서는, 미동 스테이지 (21) 는, 자중 캔슬 장치 (27) 만에 따라 지지되므로, 미동 스테이지 (21) 가 균형이 맞추어져 있는지 여부를 확인할 수 있다. 그리고, 미동 스테이지 (21) 가 균형이 맞추어져 있는 것이 확인된 경우에는, 도 13(C) 에 나타내는 바와 같이, 승강부 (103) 의 조작부 (103b) 가 조작되어 볼 (105) 이 -Z 방향으로 이동된다.

여기서, 본 실시형태의 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 상기 서술한 미동 스테이지 (21) 의 위치 조정 장치로서의 기능 이외에, 노광시 등에 미동 스테이지 (21) 의 6 자유도 방향의 이동 가능량을 제한하는 스토퍼 장치로서의 기능도 가지고 있다. 도 13(D) 에 나타내는 바와 같이, 승강부 (103) 의 조작부 (103b) 의 상면은, 원통 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 잭 수용부 (106) 에 형성된 스토퍼링 (109) 은, -Z 방향으로 이동됨으로써, 도 13(D) 에 나타내는 바와 같이, 조작부 (103b) 에 대해, X, Y, Z 축 방향 각각에, 소정의 클리어런스를 통하여 기계적으로 걸어맞추게 되어 있다. 또한, 스토퍼링 (109) 은, Z 축 방향으로 이동 (상하 이동) 가능하게 되어 있으므로, 잭부 (101) 에 대한 Z 축 방향의 클리어런스가 조정 가능하게 되어 있다.

잭 스토퍼 장치 (100) 에서는, 도 13(C) 에 나타나는 상태에서, 자중 캔슬 장치 (27) 에 의해 양호한 밸런스로 미동 스테이지 (21) 를 지지할 수 있는 것이 확인된 후, 도 13(D) 에 나타내는 바와 같이 스토퍼링 (109) 이 -Z 방향으로 이동된다. 이 도 13(D) 에 나타나는 상태에서는, 스토퍼링 (109) 과 승강부 (103) 의 상면 사이에는, X 축 방향, Y 축 방향, 및 Z 축 방향의 각각에, 소정의 클리어런스가 형성되고, 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 ±X 방향,±Y 방향, -Z 방향, θx 방향, θy 방향의 이동 가능량이 이 클리어런스에 의해 정해진다. 또, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 미동 스테이지 (21) 의 4 구석부에 대응하여 (즉 동일 직선 상에 없는 4 지점에) 형성되어 있으므로, 미동 스테이지 (21) 의 θz 방향의 이동 가능량도, 이 클리어런스에 의해 정해진다.

또한, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 미동 스테이지 (21) 의 이동 가능량을 제한하는 기구로서, 전술한 무게중심 스토퍼 장치 (40) (도 9 ∼ 도 11 참조) 를 구비하고 있다. 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 노광시에 있어서의 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 이동 가능량은, 주로 무게중심 스토퍼 장치 (40) 에 의해 규정되고, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 예비적으로 미동 스테이지 (21) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대한 이동 가능량을 규정한다. 즉, 도 13(D) 에 나타나는 상태에서는, 잭 스토퍼 장치 (100) 의 스토퍼링 (109) 과 승강부 (103) 사이에 형성되는 클리어런스는, 무게중심 스토퍼 장치 (40X, 40Y) 의 각 스토퍼 부재 (패드 부재 (47a, 47b, 48a, 48b) 와 스토퍼 블레이드 (36) (또는 홀더 서포트) 사이에 형성되는 클리어런스 (도 10(A) 및 도 10(B) 참조) 보다 크게 설정 (예를 들어, X 축, Y 축 방향에 관해서는, ±3.5 ㎜) 되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 미동 스테이지 (21) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대해 소정 허용량을 초과하여 이동할 가능성이 있는 경우에는, 먼저, 무게중심 스토퍼 장치 (40) 에 의해 그 이동이 제한되고, 예를 들어 무게중심 스토퍼 장치 (40) 의 스토퍼 블록 (45) 이 X 홀더 서포트 (28X) (또는 Y 홀더 서포트 (28Y)) 로부터 벗어나는 등의 경우에는, 잭 스토퍼 장치 (100) 에 의해 이동이 제한된다. 따라서, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 미동 스테이지 (21) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대해 허용량을 초과하여 이동하는 것이 확실하게 방지된다.

다음으로, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 로부터의 자중 캔슬 장치 (27) 를 떼어내는 순서에 대해, 도 15(A) ∼ 도 15(C) 를 이용하여 설명한다. 자중 캔슬 장치 (27) 가 스테이지 장치 (11) 로부터 떼어내질 때, 스테이지 장치 (11) 에서는, 먼저, 도 15(A) 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 가 소정 위치까지 X 조동 스테이지 (23X) 에 대해 -Y 방향으로 구동된다. 여기서, 소정 위치는, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 -Y 방향의 이동 한계 위치 (메카리미트 또는 소프트리미트에 의해 결정된다) 또는 그 근방 (이동 한계 위치의 앞) 의 소정 위치이다.

이어서, 도 15(B) 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 제 1 및 제 2 연결 부재 (25, 26) 의 각각이 떼어내진다. 또한, 도 15(A) 및 도 15(B) 에 나타나는 순서는 반대 (먼저 연결 부재를 떼어낸다) 여도 된다.

제 1 및 제 2 연결 부재 (25, 26) 가 떼어내진 후, 미동 스테이지 (21) 가 잭 스토퍼 장치 (100) (도 12 참조) 에 의해 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에 지지된다. 이로써 미동 스테이지 (21) 및 레벨링 장치 (76) (도 4 참조) 의 Z 위치가 고정된다. 이어서, 공기 스프링 (71) 의 내부압이 저하되어, 슬라이드부 (73) (각각 도 4 참조) 가 하강한다. 전술한 바와 같이, 미동 스테이지 (21) 의 Z 위치는 고정이므로, 이로써 자중 캔슬 장치 (27) 와 레벨링 장치 (76) 가 분리된다.

이어서, 스테이지 장치 (11) 에서는, 플렉셔 (89) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 접속이 분리됨으로써, 자중 캔슬 장치 (27) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 로부터 분리된다. 또한, 도 15(C) 에서는, 플렉셔 (89) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 와의 접속 부분에서 분리되어 있지만, 플렉셔 (89) 와 자중 캔슬 장치 (27) 의 접속 부분을 분리하여, 자중 캔슬 장치 (27) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 로부터 분리시켜도 된다.

이어서, 도 15(C) 에 나타내는 바와 같이, 자중 캔슬 장치 (27) 를 +Y 방향으로 이동시키고, Y 조동 스테이지 (23Y) 의 절결 (23Ya) 내를 통과시킴으로써, 자중 캔슬 장치 (27) 를 절결 (23Ya) 을 통하여 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 외부로 이탈시킨다. 이 때 자중 캔슬 장치 (27) 는, 스테이지 베이스 (12) 상에 비접촉 지지되어 있으므로, 용이하게 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 외부로 이탈시킬 수 있다. 그리고, 이 후, 자중 캔슬 장치 (27) 를 +Z 축 방향으로 매달아 올림으로써, 자중 캔슬 장치 (27) 를 스테이지 장치 (11) 로부터 이탈시킨다. 또한, 자중 캔슬 장치 (27) 를 스테이지 장치 (11) 에 끼워 넣는 작업은, 상기 서술한 순서와는 반대의 순서로 행해진다.

또한, 연결 부재 (25, 26) 의 떼어냄 위치, 미동 스테이지 (21) (제 1 이동체) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) (제 2 이동체) 에 의한 지지 위치 (잭 스토퍼 장치 (100) 에 의해 미동 스테이지 (21) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에 지지되는 위치), 자중 캔슬 장치 (27) 의 미동 스테이지 (21) 로부터의 이탈 위치 (자중 캔슬 장치 (27) 와 레벨링 장치 (76) 가 분리되는 위치), 자중 캔슬 장치 (27) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 접속 해제 위치 (플렉셔 (89) 와 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 접속이 분리되는 위치), 및 자중 캔슬 장치 (27) 의 Y 조동 스테이지 (23Y) 로부터의 이탈 위치의 적어도 1 개를, 위에서 설명한 위치와 상이하게 해도 된다.

도 1 로 되돌아와, 이상과 같이 하여 구성된 액정 노광 장치 (10) 에서는, 도시 생략된 제어 장치의 관리 아래, 도시 생략된 마스크 로더에 의해, 마스크 스테이지 (MST) 상으로의 마스크 (M) 의 로드, 및 도시 생략된 기판 로더에 의해, 미동 스테이지 (21) 상으로의 기판 (P) 의 로드가 행해진다. 그 후, 제어 장치에 의해, 도시 생략된 얼라이먼트 검출계를 이용하여 얼라이먼트 계측이 실행되고, 얼라이먼트 계측의 종료 후, 스텝·앤드·스캔 방식의 노광 동작이 행해진다. 이 노광 동작은 종래부터 행해지고 있는 스텝·앤드·스캔 방식과 동일한 것이므로 그 설명은 생략하기로 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 미동 스테이지 (21) 와, 미동 스테이지 (21) 를 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치 (76) 와, 레벨링 장치 (76) 를 통하여 미동 스테이지 (21) 의 자중을 스테이지 베이스 (12) 상에서 지지하는 자중 캔슬 장치 (27) 를 구비하고 있다 (도 4 참조).

그리고, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에는, 미동 스테이지 (21) 의 요동을 기계적으로 제한하는 레벨링 로크 장치 (60) (도 8 참조) 가 추가로 형성되어 있으므로, 예를 들어 액정 노광 장치 (10) 의 메인터넌스 등을 실시할 때 (액정 노광 장치 (10) 의 비가동시), 미동 스테이지 (21) 를 로크함으로써, 미동 스테이지 (21) 의 자세를 안정시킬 수 있다. 또, 이 레벨링 로크 장치 (60) 에는, 레벨링 장치 (76) 를 보호하는 보호 장치 (69) (도 8 참조) 가 형성되어 있으므로, 레벨링 장치 (76) 의 손상 등을 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 미동 스테이지 (21) 를 직접 지지 가능한 복수의 잭 스토퍼 장치 (100) (도 12 참조)를 추가로 구비하고 있으므로, 스테이지 장치 (11) 를 조립할 때, 확실하게 미동 스테이지 (21) 를 소정 목표 위치에 배치시킬 수 있고, 또한 미동 스테이지 (21) 의 배치 위치의 미조정을 용이하게 실시할 수 있다. 또, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 기판 (P) 에 대해 노광 처리를 실시할 때에는, 무게중심 스토퍼 장치 (40) (도 9 참조) 와 함께, 미동 스테이지 (21) 의 6 자유도 방향의 이동 가능량을 제한하는 스토퍼 장치로서도 기능하므로, 미동 스테이지 (21) 가 Y 조동 스테이지 (23Y) 에 대해 허용량을 초과하여 이동하는 것이 확실하게 방지된다.

또, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 복수의 위치 결정 장치 (120) (도 12 참조) 를 추가로 구비하고 있으므로, 노광 개시시 등에, 용이하게 미동 스테이지 (21) 를 각 계측 장치 (갭 센서 (30) (도 12 참조), 레벨링 원점 센서 (97) (도 4 참조)) 의 계측 원점 위치 (계측 위치, 또는 기준 위치) 에 배치시킬 수 있다.

또, 본 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 미동 스테이지 (21) 의 무게중심 (CG) 을 포함하는 XY 평면에 평행한 평면 상에서, 미동 스테이지 (21) 의 이동 가능량을 제한하는 무게중심 스토퍼 장치 (40) (도 11 참조) 를 추가로 구비하고 있으므로, 미동 스테이지 (21) 의 이동을 제한했을 때에도, 레벨링 장치 (76) 에 부하가 가해지는 것을 방지할 수 있다.

또, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 절결 (23Ya) 이 형성되고, 이 절결 (23Ya) 내에 자중 캔슬 장치 (27) 가 배치되므로, 자중 캔슬 장치 (27) 의 떼어냄 작업 (및 교환 작업) 을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 본 제 1 실시형태의 레벨링 로크 장치 (60) 는, 에어 실린더 (54) 가 다면체 부재 (50) 에, 롤러 (56) 가 레벨링 컵 (51) 에 각각 형성되었는데, 이것에 한정되지 않고, 에어 실린더를 레벨링 컵에, 롤러를 다면체 부재 (또는 미동 스테이지 (21)) 에 각각 배치해도 된다. 또, 레벨링 로크 장치 (60) 에 있어서, 가압 부재 (55) 를 구동시키는 액츄에이터는, 에어 실린더 (54) 에 한정하지 않고, 예를 들어 유압 실린더나, 이송 나사 기구 등이어도 된다. 또, 본 제 1 실시형태의 레벨링 로크 장치 (60) 에 있어서, 가압 부재 (55) 는, XY 평면에 평행하게 구동되어, 경사면을 통하여 롤러 (56) 를 -Z 방향으로 가압했지만, 이것에 한정되지 않고, Z 축 방향으로 신축 가능한 에어 실린더를 형성하여, 직접 레벨링 컵을 -Z 방향으로 가압해도 된다.

또, 본 제 1 실시형태에 있어서, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 작업자가 수동으로 조작하는 스크루식 잭이었는데, 이것에 한정되지 않고 액츄에이터, 예를 들어 유압 실린더를 구비하는 유압 잭, 에어 실린더를 구비하는 에어 잭 등을 사용해도 된다. 또, 본 제 1 실시형태의 스테이지 장치 (11) 가, 이른바 조미동 구성의 스테이지 장치였기 때문에, 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 미동 스테이지 (21) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 지지했지만, 스테이지 장치의 구성에 따라서는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 단일한 가동 테이블 부재를 테이블 베이스 (정반) 상에서 지지해도 된다. 또 본 제 1 실시형태의 잭 스토퍼 장치 (100) 는, 미동 스테이지 (21) 를 Y 조동 스테이지 (23Y) 상에서 지지하는 잭 기능과, 노광 중 등에 미동 스테이지 (21) 의 이동 가능량을 제한하는 스토퍼 기능을 구비하고 있었지만, 반드시 스토퍼 기능을 구비하고 있지 않아도 된다.

또, 본 제 1 실시형태에 있어서, 위치 결정 장치 (120) 는, 에어 실린더를 구비하고 있었지만, 구면부 (122) 를 구동시키는 액츄에이터는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 유압 실린더나, 이송 나사 기구 등이어도 된다. 또, 에어 실린더는, Y 조동 스테이지 (23Y) 측에 형성되었으나, 이것과는 반대로 미동 스테이지 (21) 측에 형성되어 있어도 된다.

또, 본 제 1 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에는, 미동 스테이지 (21) 의 +X 측에서, 미동 스테이지 (21) 의 +X 방향, -X 방향 각각의 이동 가능량을 제한하는 무게중심 스토퍼 장치 (40) (도 9 참조) 가 형성되었으나, 무게중심 스토퍼 장치는, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 +X 방향 (또는 -X 방향) 만의 이동 가능량 (미동 스테이지의 이동 가능 한계 위치) 을 정하는 것이어도 된다. 단, 이 경우, 미동 스테이지 (21) 의 -X 측에, 추가로 동일한 구조의 무게중심 스토퍼 장치를 설치하고, 이 무게중심 스토퍼 장치에서 미동 스테이지의 -X 방향 (또는 +X 방향) 의 이동 가능 한계 위치를 정한다.

또, 본 제 1 실시형태에서는, 자중 캔슬 장치 (27) 를 수용하는 절결 (23Ya) 은, 자중 캔슬 장치 (27) 의 통과를 허용하는 폭으로 형성되었는데, 절결의 폭은 이것에 한정되지 않고, 자중 캔슬 장치 (27) 의 폭보다 좁아도 된다. 이 경우에도, 작업자는, 연결 부재 (25, 26) 를 떼어내고, 절결 (23Ya) 의 내부에 손을 넣음으로써 자중 캔슬 장치 (27) 를 떼어내지 않고 수리나 청소 등의 메인터넌스 작업을 실시할 수 있다. 또, 본 제 1 실시형태에서는, Y 조동 스테이지 (23Y) 에 연결 부재가 2 개 (연결 부재 (25, 26)) 형성되었는데, 연결 부재의 수는 1 개여도 되고, 또한, 3 개 이상이어도 된다. 또, Y 조동 스테이지의 강성이 충분히 확보되어 있으면, 반드시 연결 부재를 형성하지 않아도 된다.

또, 본 제 1 실시형태에서는, Y 조동 스테이지 (23Y) 는, 그 +Y 측의 단부에 절결 (23Ya) 이 형성되었는데, 이것에 한정되지 않고 절결이 Y 축 방향으로 관통하고 있어도 된다. 이 경우, Y 조동 스테이지는, 2 개의 부재에 의해 구성되는 본체부와, 이 본체부를 구성하는 2 개의 부재끼리를 연결하는 연결 부재에 의해 구성된다. 이 경우, 자중 캔슬 장치 (27) 의 교환 작업을, Y 조동 스테이지의 +Y 측으로부터도 -Y 측도 실시할 수 있으므로 편리하다.

또한, 상기 실시형태에서는, 스테이지 장치 (11) 가, 레벨링 로크 장치 (60), 잭 스토퍼 장치 (100), 및 위치 결정 장치 (120) 를 구비하고 있는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 이동체 장치는, 이들 중의 하나 또는 2 개를 구비하고 있지 않아도 된다. 또, 레벨링 로크 장치 (60), 잭 스토퍼 장치 (100), 및 위치 결정 장치 (120) 는, 노광 장치의 조립시 (첫회 조립시 및 재조립시를 포함) 는 물론, 메인터넌스시에도 사용된다.

《제 2 실시형태》

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치에 대해, 도 16 ∼ 도 21(B) 에 기초하여 설명한다. 또한, 제 2 실시형태에 관련된 액정 노광 장치는, 스테이지 장치의 구성이 상이한 것 이외에는 상기 제 1 실시형태와 동일하므로, 이하, 차이점에 대해서만 설명한다. 또, 제 2 실시형태에 관련된 스테이지 장치에 있어서, 전술한 제 1 실시형태에 관련된 스테이지 장치와 동일한 구성, 기능을 갖는 부분에 대해서는, 그 도시, 혹은 설명을 적절하게 생략한다.

도 16 에는, 미동 스테이지 (221) (도 17 참조) 의 스테이지 본체부 (122B) 를, Y 조동 스테이지 (123Y) 상에서 X 축 방향, Y 축 방향, 혹은 Z 축 방향으로 각각 미소 구동시키기 위한 복수의 보이스 코일 모터의 구성이 나타나 있다.

도 16 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (123Y) 위에는, 합계 8 개의 고정자 (X 고정자 (16X₁, 16X₂), Y 고정자 (16Y₁, 16Y₂), Z 고정자 (16Z₁, 16Z₂, 16Z₃, 16Z₄) 가 배치되어 있다. X 고정자 (16X₁, 16X₂) 는, Y 조동 스테이지 (123Y) 의 상면의 +X 측 단부 근방에 Y 축 방향으로 소정 간격 떨어져 배치되어, 지지 부재 (13) 에 의해 각각 지지되어 있다. Y 고정자 (16Y₁, 16Y₂) 는, Y 조동 스테이지 (123Y) 의 상면의 -Y 측 단부 근방에 X 축 방향으로 소정 간격 떨어져 배치되어, 지지 부재 (13) 에 의해 각각 지지되어 있다. Z 고정자 (16Z₁ ∼ 16Z₄) 각각은, Y 조동 스테이지 (123Y) 의 4 구석부 근방에 고정되어 있다. X 고정자 (16X₁, 16X₂), Y 고정자 (16Y₁, 16Y₂), 및 Z 고정자 (16Z₁ ∼ 16Z₄) 는, 각각 그 내부에 복수의 전기자 코일을 포함하는 전기자 유닛을 가지고 있다.

또, 스테이지 본체부 (122B) 의 +X 측의 측면에는, 단면 U 자 형상의 X 가동자 (14X₁, 14X₂) 가 고정되어 있다. X 가동자 (14X₁, 14X₂) 는, 각각의 한 쌍의 대향면에, 도시하지 않지만, X 축 방향을 따라 배열된 복수의 영구 자석 (또는 단일한 영구 자석) 을 포함하는 자석 유닛을 가지고 있다. X 가동자 (14X₁, 14X₂) 는, 스테이지 본체부 (122B) 와 Y 조동 스테이지 (123Y) 가 조합된 상태 (도 17 참조) 에서는, X 고정자 (16X₁, 16X₂) 의 각각과 걸어맞춘다. 이 때문에, X 고정자 (16X₁, 16X₂) 가 갖는 전기자 유닛 (전기자 코일) 에 공급되는 전류와, X 가동자 (14X₁, 14X₂) 가 갖는 자석 유닛의 내부 공간에 형성되는 자계 사이의 전자 (電磁) 상호 작용에 의해, X 가동자 (14X₁, 14X₂) 에 X 축 방향의 구동력을 작용시키는 것이 가능하다. 즉, X 가동자 (14X₁) 와 X 고정자 (16X₁) 에 의해, X 축 보이스 코일 모터 (18X₁) (이하, X 축 VCM (18X₁) 으로 약술한다) 가 구성되고, X 가동자 (14X₂) 와 X 고정자 (16X₂) 에 의해, X 축 보이스 코일 모터 (18X₂) (이하, X 축 VCM (18X₂) 으로 약술한다) 가 구성되어 있다.

또, 스테이지 본체부 (22B) 의 -Y 측의 측면에는, Y 가동자 (14Y₁, 14Y₂) 가 고정되어 있다. Y 가동자 (14Y₁, 14Y₂) 는, 각각의 한 쌍의 대향면에, 도시하지 않지만, Y 축 방향을 따라 배열된 복수의 영구 자석 (또는 단일한 영구 자석) 을 포함하는 자석 유닛을 가지고 있다. Y 가동자 (14Y₁, 14Y₂) 는, 스테이지 본체부 (122B) 와 Y 조동 스테이지 (123Y) 가 조합된 상태 (도 17 참조) 에서는, Y 고정자 (16Y₁, 16Y₂) 의 각각과 걸어맞춘다. 이 때문에, Y 고정자 (16Y₁, 16Y₂) 의 전기자 유닛 (전기자 코일) 에 공급되는 전류와, Y 가동자 (14Y₁, 14Y₂) 의 자석 유닛의 내부 공간에 형성되는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, Y 가동자 (14Y₁, 14Y₂) 의 각각에 Y 축 방향의 구동력을 작용시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, Y 가동자 (14Y₁) 와 Y 고정자 (16Y₁) 에 의해, Y 축 보이스 코일 모터 (18Y₁) (이하, Y 축 VCM (18Y₁) 으로 약술한다) 가 구성되고, Y 가동자 (14Y₂) 와 Y 고정자 (16Y₂) 에 의해, Y 축 보이스 코일 모터 (18Y₂) (이하, Y 축 VCM (18Y₂) 으로 약술한다) 가 구성되어 있다.

또, X 축 VCM (18X₁, 18X₂), 및 Y 축 VCM (18Y₁, 18Y₂) (이하, 이들 4 개의 보이스 코일 모터를 정리하여 XY 구동용 VCM (18) 으로 칭하여 설명한다) 각각은, 스테이지 본체부 (122B) 의 외부에 배치되어 있다. 따라서, 스테이지 본체부 (122B) 의 구조가 심플하고, 또한 소형·경량화되며, 나아가 각 보이스 코일 모터의 메인터넌스성도 우수하다.

여기서, XY 구동용 VCM (18) 을 구성하는 4 개의 보이스 코일 모터 X 축 VCM (18X₁, 18X₂), Y 축 VCM (18Y₁, 18Y₂) 각각의 고정자 및 가동자는, Z 축 방향에 관한 위치 (스테이지 베이스 (12) (도 17 참조) 로부터의 높이) 가 동일하게 되어 있다. 그리고, 도 17 에 나타내는 바와 같이, X 축 VCM (18X₁, 18X₂) (및 도 17 에서는 도시되어 있지 않은 Y 축 VCM (18Y₁, 18Y₂)) 은, 각각 XY 평면에 평행한 단일한 평면 내, 구체적으로는, 미동 스테이지 (221) 와, 후술하는 자중 캔슬 장치 (127) 의 슬라이드부 (173) 의 합성 무게중심 위치 (CG) 를 포함하는 수평면 내에서, 미동 스테이지 (221) 를 구동시키기 위한 구동력 (추력) 을 발생시킨다. 또한, 실제로는 미동 스테이지 (221) 에는 기판 (P) 이 재치되지만, 기판 (P) 의 중량은 미동 스테이지 (221) 의 중량에 비해 훨씬 가볍기 때문에 기판 (P) 에 의한 합성 무게중심 위치 (CG) 의 변화는 실질적으로 무시할 수 있다. 이하, 이와 같이 XY 구동용 VCM (18) 이, 구동 대상물 (미동 스테이지 (21) 등) 의 무게중심 위치 (CG) 를 포함하는 평면 내에서 구동력을 발생시켜, 당해 구동 대상물을 구동시키는 것을 중심 구동이라고 칭하여 설명한다.

도 16 으로 되돌아와, 스테이지 본체부 (122B) 의 하면 (-Z 측의 면) 의 4 구석부 근방에는, 단면 역 U 자 형상의 Z 가동자 (14Z₁, 14Z₂, 14Z₃, 14Z₄) 가 고정되어 있다. Z 가동자 (14Z₁ ∼ 14Z₄) 는, 1 쌍의 대향면에 Z 축 방향을 따라 배열된 복수의 영구 자석 (또는 단일한 영구 자석) 을 포함하는 자석 유닛을 각각 가지고 있다. Z 가동자 (14Z₁ ∼ 14Z₄) 는, 미동 스테이지 (21) 와 Y 조동 스테이지 (123Y) 가 조합된 상태 (도 17 참조) 에서는, Z 고정자 (16Z₁ ∼ 16Z₄) 의 각각과 걸어맞춘다. 이 때문에, Z 고정자 (16Z₁ ∼ 16Z₄) 의 전기자 코일에 공급되는 전류와, Z 가동자 (14Z₁ ∼ 14Z₄) 의 내부 공간에 형성되는 자계 사이의 전자 상호 작용에 의해, Z 가동자 (14Z₁ ∼ 14Z₄) 의 각각에 Z 축 방향의 구동력을 작용시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, Z 가동자 (14Z₁) 와 Z 고정자 (16Z₁) 에 의해, Z 축 보이스 코일 모터 (18Z₁) (이하, Z 축 VCM (18Z₁) 으로 약술한다) 가 구성되고, Z 가동자 (14Z₂) 와 Z 고정자 (16Z₂) 에 의해, Z 축 보이스 코일 모터 (18Z₂) (이하, Z 축 VCM (18Z₂) 으로 약술한다) 가 구성되고, 또한, Z 가동자 (14Z₃) 와 Z 고정자 (16Z₃) 에 의해, Z 축 보이스 코일 모터 (18Z₃) (이하, Z 축 VCM (18Z₃) 으로 약술한다) 가 구성되고, Z 가동자 (14Z₄) 와 Z 고정자 (16Z₄) 에 의해, Z 축 보이스 코일 모터 (18Z₄) (이하, Z 축 VCM (18Z₄) 으로 약술한다) 가 구성되어 있다.

스테이지 장치 (111) 에서는, 상기와 같이, 스테이지 본체부 (122B) 와 Y 조동 스테이지 (123Y) 사이에, X 축 VCM (18X₁, 18X₂), Y 축 VCM (18Y₁, 18Y₂), Z 축 VCM (18Z₁ ∼ 18Z₄) 이 배치되어 있으므로, 스테이지 본체부 (122B) 를 Y 조동 스테이지 (123Y) 에 대해, X 축, Y 축, Z 축 방향 각각으로 미소 구동시키는 것이 가능하다. 또, X 축 VCM (18X₁, 18X₂) 각각의 구동력 (또는 Y 축 VCM (18Y₁, 18Y₂) 각각의 구동력) 을 상이하게 함으로써, 스테이지 본체부 (122B) 를 Y 조동 스테이지 (123Y) 에 대해, Z 축 둘레의 회전 방향 (θz 방향) 으로 미소 구동시키는 것이 가능하고, 또, Z 축 VCM (18Z₁ ∼ 18Z₄) 각각의 구동력을 상이하게 함으로써, 스테이지 본체부 (122B) 를 Y 조동 스테이지 (123Y) 에 대해, X 축 둘레의 회전 방향 (θx 방향), 및/또는 Y 축 둘레의 회전 방향 (θy 방향) 으로 미소 구동시키는 것이 가능하다. 또한, 도 16 에는, 스테이지 본체부 (122B) 의 +X 측, -Y 측의 측면에 X 축 VCM, Y 축 VCM 이 배치된 것이 나타나 있는데, 스테이지 본체부 (122B) 의 3 변 또는 4 변에 보이스 코일 모터를 분산시켜 배치해도 된다. 또, 각 보이스 코일 모터는, 자석 유닛과 전기자 유닛이, 적어도 일부 상기와 역의 위치 관계가 되어 있어도 된다. 또, Z 축 VCM 은, 미동 스테이지 (21) 를 Z 축 방향, θx 방향, 및/또는 θy 방향으로 구동시킬 수 있으면 되고, 따라서, 동일 직선 상에 없는 3 점에서 Z 방향에 구동력을 발생시킬 수 있도록, 적어도 3 개가 형성되어 있으면 된다.

다음으로, 자중 캔슬 장치 (127) 와, 자중 캔슬 장치 (127) 를 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치 (180) 에 대해, 도 17 ∼ 도 19 에 기초하여 설명한다.

자중 캔슬 장치 (127) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, Y 조동 스테이지 (123Y) 에 형성된 관통공 (123Ya) 내에 삽입되어 있다. 또, 자중 캔슬 장치 (127) 는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (170), 공기 스프링 (71), 및 슬라이드부 (173) 를 포함한다.

여기서, 제 2 실시형태의 미동 스테이지 (221) 의 스테이지 본체부 (122B) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 내부에 공간부를 갖는 (중공의) 상자형의 부재로 이루어지고, 그 하면 중앙부에 개구부가 형성되어 있다. 케이싱 (170) 은, Z 축 방향에 평행하게 연장된 바닥이 있는 통 형상 부재로 이루어지고, 그 상단부 (+Z 측의 단부) 는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (221) 의 스테이지 본체부 (122B) 의 하면에 형성된 개구부를 통하여, 스테이지 본체부 (122B) 의 내부에 삽입되어 있다. 케이싱 (170) 의 둘레벽의 내측에는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 복수 (도 18 에서는 4 개) 의 에어 패드 (78) 가 배치되고, 이들 에어 패드 (78) 의 각각은, 볼 조인트 (72) 를 통하여 케이싱 (170) 의 둘레벽에 장착되어 있다.

케이싱 (170) 의 하면에는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 다면체 부재 (175) (도 19 참조) 가 고정되어 있다. 다면체 부재 (175) 는, 도 19 에 나타내는 바와 같이 삼각뿔 형상 부재의 각 선단부를 평탄하게 한 것과 같은 외형 형상, 즉 전술한 제 1 실시형태의 다면체 부재 (50) 와 동일한 형상을 가지고 있다. 다면체 부재 (175) 는, 그 저면이 케이싱 (170) 의 하면에 대향하고 있다. 자중 캔슬 장치 (127) 는, 이 다면체 부재 (175) 를 통하여, 스테이지 베이스 (12) 상에서 후술하는 레벨링 장치 (180) 에 자유롭게 요동하도록 (θx 방향 및 θy 방향으로 소정량 자유롭게 회전할 수 있도록) 지지된다. 공기 스프링 (71) 은, 상기 제 1 실시형태의 공기 스프링 (71) (도 4 참조) 과 실질적으로 동일한 것이다.

슬라이드부 (173) 는, 케이싱 (170) 의 내부에 수용된 통 형상의 부재로서, 그 외주면이 전술한 복수의 에어 패드 (78) 각각과 소정의 클리어런스를 통하여 대향하고 있다. 슬라이드부 (173) 의 상단부에는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 원반 형상의 부착 부재 (173a) 가 고정되어 있고, 부착 부재 (173a) 는, 원반 형상의 스페이서 (129) 를 통하여 미동 스테이지 (221) 의 스테이지 본체부 (122B) 에 고정되어 있다 (도 17 참조). 따라서, 전술한 XY 구동용 VCM (18) 에 의해 미동 스테이지 (221) 가 XY 평면 내에서 구동되면, 자중 캔슬 장치 (127) 는, 이것에 추종하여 미동 스테이지 (221) 와 일체로 XY 평면 내를 이동한다. 또한, 스페이서 (129) 는, 반드시 형성하지 않아도 된다.

여기서, 본 제 2 실시형태의 스테이지 장치 (111) 에서는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 슬라이드부 (173) 가 미동 스테이지 (221) 에 고정되어 있으므로, 도 17 에 나타내는 바와 같이, XY 구동용 VCM (18) 의 구동 대상물인 미동 스테이지 (221) 와 슬라이드부 (173) 의 Z 축 방향에 관한 합성 무게중심 위치 (CG) 는, 미동 스테이지 (221) 의 단체에서의 Z 축 방향에 관한 무게중심 위치 (CG′) 보다 스테이지 베이스 (12) 측 (-Z 측) 으로 내려가 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, XY 구동용 VCM (18) 은, 합성 무게중심 위치 (CG) 를 포함하는 XY 평면에 평행한 면 상에서, X 축 및 Y 축 방향으로 구동력 (도 17 의 흑색의 화살표 참조) 을 발생시킨다.

레벨링 장치 (180) 는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 전술한 자중 캔슬 장치 (127) 의 일부 (대체로 아래절반만큼) 를 수용하는 케이싱 (181) 을 구비하고 있다. 케이싱 (181) 은, 바닥이 있는 통 형상으로 형성되고, 그 내경 치수는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 케이싱 (170) 의 외경 치수보다 크게 설정되어 있다. 케이싱 (181) 의 내주면과 자중 캔슬 장치 (127) 의 외주면 사이에는, 소정 틈이 형성되어 있다. 케이싱 (181) 은, Y 조동 스테이지 (123Y) 의 개구 (123Ya) 및 X 조동 스테이지 (23X) 의 개구 (23Xa) (도 18 에서는 도시 생략. 도 17 참조) 내에 삽입되어 있다. 케이싱 (181) 의 상단부 근방의 외주면에는, +X 방향, -X 방향 각각으로 연장되는 2 개의 X 아암 형상 부재 (184) 와, 도 17 및 도 18 에서는 도시하지 않지만, +Y 방향, -Y 방향 각각으로 연장되는 2 개의 Y 아암 형상 부재 (이하, 4 개의 아암 형상 부재를 모두 간단히 아암 형상 부재 (184) 라고 부른다) 가 고정되어 있다. 도 17 에 나타내는 바와 같이, 이들 4 개의 아암 형상 부재 (184) 각각의 선단부 상면에는, 프로브부 (92) 가 고정되어 있다. 이 프로브부 (92) 에 대향하여, 미동 스테이지 (221) 의 본체부 (122B) 에는, 도 17 에 나타내는 바와 같이, 타겟부 (93) 가 배치되어 있다. 본 제 2 실시형태에서는, 이들 프로브부 (92) 와 타겟부 (93) 를 포함하여, 상기 제 1 실시형태와 동일한 정전 용량 센서로 이루어지는 Z 센서 (94) (도 4 참조) 가 구성되어 있다. 또한, 예를 들어, 케이싱 (181) 을 평판 형상으로 하여, 4 개의 아암 형상 부재를 L 자형 형상으로 하는 구성이어도 된다. 또, 아암 형상 부재를 Y 조동 스테이지 (23Y) 의 하방에 배치해도 되고, 이 경우, Y 조동 스테이지 (Y23Y) 에 Z 축 방향으로 관통하는 구멍부를 형성하고, 이 구멍부를 통하여 (Y 조동 스테이지 (23Y) 에 방해되지 않도록) Z 센서 (94) 를 구성해도 된다. Z 센서 (94) 는, 정전 용량 센서에 한정하지 않고, 그 밖의 센서, 예를 들어 레이저 간섭계, 레이저 변위계 등에 의해 구성할 수도 있다.

케이싱 (181) 의 하면에는, 볼 조인트 (185) 를 통하여, 복수, 예를 들어 3 개의 에어 패드 (186) (단, 도 17 및 도 18 에서는 3 개 중 하나의 에어 패드가 생략되어 있다) 가 장착되어 있다. 에어 패드 (186) 는, 스테이지 베이스 (12) 의 상면에 도시되지 않은 기체 공급 장치로부터 공급된 가압 기체를 분출함으로써, 소정의 클리어런스를 통하여 케이싱 (181) 을 스테이지 베이스 (12) 상면으로부터 부상시키는 기체 정압 베어링을 구성한다.

케이싱 (181) 의 내부에 있어서의 최하부에는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 케이싱 (170) 의 하면에 고정된 다면체 부재 (175) (도 19 참조) 의 각 측면에 대향하여 배치된, 3 개의 에어 패드 (182) (단, 도 18 에서는, 3 개의 에어 패드 (182) 중, 하나의 도시가 생략되어 있다) 가 배치되어 있다. 이하, 전술한 에어 패드 (186) 와 구별하기 위해서, 에어 패드 (182) 를 레벨링 패드 (182) 라고도 칭하여 설명한다. 3 개의 레벨링 패드 (182) 각각은, 볼 조인트 (또는 경첩 조인트) (183) 를 통하여 케이싱 (181) 에 요동 가능하게 장착되어 있다. 각 레벨링 패드 (182) 는, 도시되지 않은 기체 공급 장치로부터 공급되는 가압 기체를 다면체 부재 (175) 의 각 측면에 분출함으로써, 소정의 클리어런스를 통하여, 자중 캔슬 장치 (127) 를 소정 레벨링 중심점을 중심으로 요동 가능하게 비접촉 지지하는 기체 정압 베어링을 구성한다. 여기서, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 레벨링 장치 (180) 의 레벨링 중심점은, 전술한 미동 스테이지 (221) 와 슬라이드부 (173) 의 합성 무게중심 위치 (CG) 의 근방 (또는 합성 무게중심 위치 (CG) 에 일치하는 위치) 에 배치되어 있다. 또한, 도 18 에 나타나는 자중 캔슬 장치 (127) 를 수직으로 지지한 상태에서는, 각 레벨링 패드 (182) 의 앙각 (베어링면의 법선과 XY 평면 (수평면) 이 이루는 각도) 은, 예를 들어 70°정도로 설정되어 있다. 단, 3 개의 레벨링 패드 (182) 각각은, 케이싱 (181) 에 볼 조인트 (183) 를 통하여 접속되어 있고, 그 앙각은, 미소 범위에서 가변이다. 따라서, Z 축 VCM (18Z) 을 통하여, 예를 들어 미동 스테이지 (221) 를 θx 방향 (및/또는 θy 방향) 으로 구동시킨 경우에도, 3 개의 레벨링 패드 (182) 와 다면체 부재 (175) 의 각 측면의 클리어런스는, 대략 평행한 상태가 유지된다.

본 제 2 실시형태의 스테이지 장치 (111) 에서는, 미동 스테이지 (221) 가 XY 평면을 따라 이동하면, 자중 캔슬 장치 (127) 의 슬라이드부 (173) 가, 미동 스테이지 (221) 와 일체로 XY 평면에 평행하게 이동한다. 이 때, 자중 캔슬 장치 (127) 에서는, 슬라이드부 (173) 와 케이싱 (170) 의 간격이 에어 패드 (78) 에 의해 일정하게 유지되므로, 슬라이드부 (173) 가 XY 평면에 평행하게 이동하면, 이것에 추종하여 케이싱 (170) 도 XY 평면에 평행하게 이동한다. 그리고, 케이싱 (170) 의 하면에 고정된 다면체 부재 (175) 의 각 측면부와 레벨링 장치 (180) 의 에어 패드 (182) 의 클리어런스가 대략 일정하게 유지되므로, 레벨링 장치 (180) 의 케이싱 (181) 은, 자중 캔슬 장치 (127) 에 추종하여 XY 평면에 평행하게 이동한다. 즉, 본 실시형태의 스테이지 장치 (111) 에서는, 미동 스테이지 (221), 자중 캔슬 장치 (127), 및 레벨링 장치 (180) 는, XY 평면에 평행한 방향에 관해서, 일체적으로 이동하도록 구성되어 있다.

여기서, 액정 노광 장치에서는, 만일 노광 대상인 기판이 대형화되면, 이것에 수반하여 기판을 유지하는 기판 테이블 (22A) (도 17 참조) 을 대형화시킬 필요가 있다. 한편, 기판 테이블 (22A) 이 대형화되면, 거기에 수반되는 중량 증가에 따라, 미동 스테이지 (221) 의 무게중심 위치가 높아진다 (경우에 따라서는 무게중심 위치가 기판 테이블 (22A) 내가 된다). 그러나, 상기 서술한 바와 같이 미동 스테이지 (221) 의 무게중심 위치가 높아지면, 미동 스테이지 (221) 를 무게중심 구동시키기 위해서 XY 구동용 VCM (18) 을 스테이지 본체부 (122B) 의 외부 (측방) 에 배치하는 것이 곤란해진다. 이것에 대해, 본 제 2 실시형태의 스테이지 장치 (111) 에서는, 도 18 에 나타내는 바와 같이, 스테이지 본체부 (122B) 에 자중 캔슬 장치 (127) 의 슬라이드부 (173) 가 고정되어 있고, XY 구동용 VCM (18) 의 구동 대상물 (미동 스테이지 (221) 및 슬라이드부 (173)) 의 무게중심 위치 (CG) 가, 미동 스테이지 (221) 단체의 무게중심 위치 (CG′) 보다 낮아져 있다. 따라서, 기판이 대형화되어도, XY 구동용 VCM (18) 을 스테이지 본체부 (122B) 의 측방에 배치할 수 있어, 즉 미동 스테이지 (221) 를 용이하게 무게중심 구동시킬 수 있다. 따라서, 미동 스테이지 (221) 의 위치 제어를 고정밀도로 실시할 수 있다.

또, 본 제 2 실시형태의 스테이지 장치 (11) 에서는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 일부 (슬라이드부 (73)) 가 스테이지 본체부 (122B) 에 고정되어, 미동 스테이지 (221) 와 자중 캔슬 장치 (127) 가 스테이지 베이스 (12) 상을 일체적으로 이동하는 구성이므로, 자중 캔슬 장치 (127) 를 미동 스테이지 (221) 에 연동시키기 위한 부재 (예를 들어, Y 조동 스테이지 (123Y) 와 자중 캔슬 장치 (127) 의 케이싱 (170) 을 접속하는 부재) 가 불필요해져, 스테이지 장치 (111) 의 구성을 심플하게 할 수 있다. 또, 자중 캔슬 장치 (127) 에 대해 Y 조동 스테이지 (123Y) 등에서 진동 (외란) 이 전달되지 않기 때문에, 자중 캔슬 장치 (127) 의 동작이 안정적이다.

또, 본 제 2 실시형태의 레벨링 장치 (180) 는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 하단부를 지지하는 구성이므로, 레벨링 중심점 (미동 스테이지 (221) 와 슬라이드부 (73) 의 합성 무게중심 위치 (CG) 의 근방) 과, 레벨링 패드 (182) (자중 캔슬 장치 (127) 의 지지 위치) 가 이간되어 있다. 그리고, 레벨링 패드 (182) 는, 레벨링 중심점으로부터 멀어질수록 앙각을 크게 설정할 수 있고, 이로써, 레벨링 장치 (180) 의 지지력 (자중 캔슬 장치 (127) 및 미동 스테이지 (221) 를 들어 올리는 힘) 을 크게 할 수 있다. 도 20 은, 레벨링 장치 (180) 의 지지력의 크기를 설명하기 위한 도면으로, 레벨링 패드, 다면체 부재, 미동 스테이지 등의 배치는, 본 실시형태의 스테이지 장치 (111) 와는 상이하지만, 여기서는, 편의상, 본 실시형태의 스테이지 장치 (111) 와 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 도 20 에 나타내는 바와 같이, 3 개의 레벨링 패드 (182) (도 20 에서는 3 개의 레벨링 패드 (182) 중 하나는 도시를 생략한다) 가 미동 스테이지 (221) 를 부상시키는 힘 (F) 은, F = 3(N·sinθ - f·cosθ), 단, θ 는 레벨링 패드 (182) 의 앙각, f 는 레벨링 패드 (182) 와 다면체 부재 (175) 사이의 마찰력, N 은 레벨링 패드 (182) 의 패드면 (베어링면) 에 수직인 방향의 힘이다.

여기서, 본 제 2 실시형태에서는, 레벨링 패드 (182) 는, 다면체 부재 (175) 를 공기 (마찰 계수 ≒ 0) 를 통하여 비접촉 지지하므로, F = 3·N·sinθ 가 된다. 따라서, 레벨링 패드 (182) 의 앙각이 커질수록, 미동 스테이지 (221) 및 자중 캔슬 장치 (127) 를 들어 올리는 힘이 커진다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태의 레벨링 장치 (180) 는, 자중 캔슬 장치 (127) 의 하방에 배치되고, 또한 그 레벨링 중심점이 미동 스테이지 (221) 와 슬라이드부 (73) 의 합성 무게중심 위치 (CG) 의 근방에 배치되어 있으므로, 레벨링 패드 (182) 의 앙각을 크게 설정할 수 있다. 따라서, 미동 스테이지 (221) 가 대형화되어 그 중량이 증대되어도, 확실하게 스테이지 베이스 (12) 상에서 미동 스테이지 (221) 및 자중 캔슬 장치 (127) 를 지지할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 레벨링 장치 (180) 에서는, 레벨링 패드 (182) 의 앙각 (본 실시형태에서는, 예를 들어 70°) 이 큰 만큼, 예를 들어 미동 스테이지 (221) 가 급가속, 급감속한 경우 (예를 들어 긴급 정지시) 등에 관성력에 의해 레벨링 패드 (182) 가 다면체 부재 (175) 로부터 벗어날 가능성이 있다. 도 21(A) 및 도 21(B) 는, 레벨링 패드 (182) 가 다면체 부재 (175) 로부터 벗어나지 않는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 21(A) 를 이용하여 설명하면, 레벨링 장치 (180) 에 의한 지지 대상물 (미동 스테이지 (221), 자중 캔슬 장치 (127) 등) 의 총 중량 (P) (예를 들어, 10000N) 중, 레벨링 패드 (182) 의 베어링면에 수직으로 작용하는 분력 (P1) 은, 2·P1·cosτ = P 로부터, P1 = P/(2·cosτ) 가 된다. 또, 도 21(B) 에 나타내는 바와 같이, 미동 스테이지 (221) 가 수평 방향으로 (XY 평면 내에서) 이동했을 때에, 다면체 부재 (175) 를 통하여 레벨링 패드 (182) 에 작용하는 수평 방향의 힘 (예를 들어 급가감속시의 관성력) 을 Fx 로 하면, 레벨링 패드 (182) 가 다면체 부재 (175) 로부터 벗어나지 않는 조건은, (P1 + Fx·sinτ) × μ > Fx·cosτ - P·sinτ 가 된다.

여기서, 공기의 마찰 계수 (μ) 를 0 으로 하면, 상기 식은 Fx < P·sinτ/cosτ 가 된다. 본 실시형태에서는, P = 10000N, τ = 20°이므로, 이것을 대입하면, Fx < 약 3640N 이 된다. 즉, 수평 하중 (FX) 이 3640N 미만이면, 레벨링 패드 (182) 가 다면체 부재 (175) 로부터 벗어나는 경우가 없다. 또한, 본 실시형태에서는, 레벨링 장치 (180) (케이싱 (181), 아암 형상 부재 (184), 볼 조인트 (185), 에어 패드 (186) 등) 의 질량 (m) 은, 예를 들어 200 kg 정도로 되어 있다. 따라서, Fx = 3640N 의 경우, Fx = m·α 로부터, α = 1820 m/s² 가 되고, 미동 스테이지 (221) 가 수평 방향으로 이동할 때, 그 가감 속도가 약 1.8 G 까지이면, 레벨링 장치 (180) 는, 자중 캔슬 장치 (127) 를 지지할 수 있다. 또한, 레벨링 패드 (182) 의 앙각 (θ), 레벨링 장치 (180) 의 질량 (m) 등은, 예를 들어 미동 스테이지 (221) 가 급정지한 경우에 상정되는 관성력 (가감 속도) 등을 고려하여 적절하게 설정하면 된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 자중 캔슬 장치 (27, 127) 는, 심주 (心柱) 라고도 불리는 하나의 기둥 형상 부재였지만, 자중 캔슬 장치 (27, 127) 의 형상은, 이것에 한정되지 않는다. 또, 심주형의 자중 캔슬 장치를 사용하는 경우, 그 수는, 한 개에 한정되지 않고, 복수 개여도 된다. 또, 상기 제 1 실시형태에 있어서, 자중 캔슬 장치 (27) 는, 스테이지 베이스 (12) 상에 비접촉 지지되었지만, 이것에 한정되지 않고 접촉 지지되어도 된다. 또, 자중 캔슬 장치 (27) 는, 레벨링 장치 (76) 를 비접촉 지지했지만, 이것에 한정되지 않고 접촉 지지해도 된다. 또, 자중 캔슬 장치는, 레벨링 장치를 통하지 않고, 미동 스테이지를 직접 지지해도 되고, 그 지지 방법도 접촉 지지, 비접촉 지지의 어느 것이어도 된다. 또, 상기 제 2 실시형태에 있어서, 자중 캔슬 장치 (127) 는, 레벨링 장치 (180) 에 비접촉 지지되었지만, 이것에 한정되지 않고 접촉 지지되어도 된다. 또, 레벨링 장치 (180) 는, 스테이지 베이스 (12) 상에 비접촉 지지되었지만, 이것에 한정되지 않고 접촉 지지되어도 된다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서, 조명광으로서, 예를 들어 DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저 광을, 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양방) 이 도핑된 화이버 앰프로 증폭시키고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환된 고조파를 이용해도 된다. 또, 고체 레이저 (파장 : 355 ㎚, 266 ㎚) 등을 사용해도 된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 가, 복수 개의 투영 광학 유닛 (모듈) 을 구비한 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계인 경우에 대해 설명했지만, 투영 광학 유닛의 갯수는 이것에 한정되지 않고, 1 개 이상 있으면 된다. 또, 멀티 렌즈 방식의 투영 광학계에 한정하지 않고, 오프너형의 대형 미러를 사용한 투영 광학계 등이어도 된다.

또, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 로서, 투영 배율이 등배인 것을 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 투영 광학계는 축소계 및 확대계의 어느 것이어도 된다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서는, 광 투과성의 마스크 기판 상에 소정 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광 투과형 마스크를 사용하였는데, 이 마스크 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크 (가변 성형 마스크), 예를 들어, 비발광형 화상 표시 소자 (공간 광 변조기라고도 불린다) 의 일종인 DMD (Digital Micro-mirror Device) 를 사용하는 가변 성형 마스크를 사용해도 된다.

또한, 상기 각 실시형태의 스테이지 장치 (11) 는, 사이즈 (외경, 대각선, 한 변의 적어도 1 개를 포함하는) 가 500 ㎜ 이상인 기판, 예를 들어 액정 표시 소자 등의 플랫 패널 디스플레이 (FPD) 용의 대형 기판을 노광하는 노광 장치에 대해 적용하는 것이 특히 유효하다. 이것은, 상기 각 실시형태의 스테이지 장치는, 기판의 대형화에 대응하기 위하여, 레벨링 장치, 자중 캔슬 장치, 레벨링 로크 장치, 보호 장치, 잭 스토퍼 장치, 무게중심 스토퍼 장치 등을 구비하고 있기 때문이다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 플레이트의 스텝·앤드·스캔 동작을 수반하는 주사형 노광을 실시하는 투영 노광 장치에 적용된 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명은, 투영 광학계를 이용하지 않는, 프록시미티 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은, 스텝·앤드·리피트 방식의 노광 장치 (이른바 스테퍼) 혹은 스텝·앤드·스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또, 노광 장치의 용도로서는 각형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 반도체 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등에 사용되는 마스크 또는 레티클을 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 노광 대상이 되는 물체는 유리 플레이트에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 웨이퍼, 세라믹 기판, 필름 부재, 혹은 마스크 블랭크스 등, 그 밖의 물체여도 된다. 또, 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치로서, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2005/0259234호 명세서 등에 개시되는, 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 액체가 채워지는 액침형 노광 장치 등에 본 발명을 적용해도 된다.

또, 예를 들어 국제 공개 제2001/035168호에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 상에 형성함으로써, 웨이퍼 상에 라인·앤드·스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 노광 장치에 한정하지 않고, 예를 들어 잉크젯식의 기능성 액체 부여 장치를 구비한 소자 제조 장치에도 적용해도 된다.

또한, 지금까지의 설명에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공보, 국제 공개, 미국 특허 출원 공개 명세서 및 미국 특허 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재된 일부로 한다.

《디바이스 제조 방법》

다음으로, 상기 제 1, 제 2 실시형태의 액정 노광 장치를 리소그래피 공정에서 사용한 마이크로 디바이스의 제조 방법에 대해 설명한다. 상기 제 1, 제 2 실시형태의 액정 노광 장치에서는, 플레이트 (유리 기판) 상에 소정의 패턴 (회로 패턴, 전극 패턴 등) 을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 얻을 수 있다. 도 22 는, 상기 제 1, 제 2 실시형태의 액정 노광 장치를 사용하여 플레이트 상에 소정의 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 액정 표시 소자를 제조하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.

도 22 의 단계 202 의 패턴 형성 공정에서는, 상기 서술한 액정 노광 장치를 사용하여, 패턴 이미지를 감광성 기판 (레지스트가 도포된 유리 기판 등) 에 형성하는, 이른바 광 리소그래피 공정이 실행된다. 이 광 리소그래피 공정에 의해, 감광성 기판 상에는 다수의 전극 등을 포함하는 소정의 패턴이 형성된다. 그 후, 노광된 기판은, 현상 공정, 에칭 공정, 레지스트 박리 공정 등의 각 공정을 거침으로써, 기판 상에 소정의 패턴이 형성된다.

다음으로, 단계 204 의 컬러 필터 형성 공정에 있어서, R (Red), G (Green), B (Blue) 에 대응한 3 개의 도트의 세트가 매트릭스 형상으로 다수 배열되거나, 또는 R, G, B 의 3 개의 스트라이프의 필터의 세트를 복수 수평 주사선 방향에 배열한 컬러 필터를 형성한다. 그리고, 컬러 필터 형성 공정 (단계 204) 의 후에, 단계 206 의 셀 조립 공정이 실행된다. 단계 206 의 셀 조립 공정에서는, 패턴 형성 공정에서 얻어진 소정의 패턴을 갖는 기판, 및 컬러 필터 형성 공정에서 얻어진 컬러 필터 등을 사용하여 액정 패널 (액정 셀) 을 조립한다.

단계 206 의 셀 조립 공정에서는, 예를 들어, 패턴 형성 공정에서 얻어진 소정의 패턴을 갖는 기판과 컬러 필터 형성 공정에서 얻어진 컬러 필터 사이에 액정을 주입하여, 액정 패널 (액정 셀) 을 제조한다. 그 후, 단계 208 의 모듈 조립 공정에 의해, 조립된 액정 패널 (액정 셀) 의 표시 동작을 실시하게 하는 전기 회로, 백라이트 등의 각 부품을 장착하여 액정 표시 소자로서 완성시킨다.

이 경우, 패턴 형성 공정에 있어서, 상기 제 1, 제 2 실시형태의 액정 노광 장치를 사용하여 고스루풋으로 플레이트의 노광이 실시되므로, 결과적으로, 액정 표시 소자의 생산성을 향상시킬 수 있다.

산업상 이용가능성

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이동체 장치는, 이동체를 제어하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 노광 장치는, 물체에 패턴을 형성하는 데에 적합하다. 또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 액정 표시 소자 또는 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 데에 적합하다.

Claims (64)

1. 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 이동체와 ;
   상기 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와 ;
   상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 이동체의 자중 (自重) 을 지지하는 자중 지지 장치와 ;
   상기 이동체 및 상기 레벨링 장치의 일방에 형성된 가동 부재를 포함하고, 그 가동 부재를 상기 이동체 및 레벨링 장치의 타방에 맞닿게 함으로써, 상기 이동체의 요동을 기계적으로 제한하는 로크 장치를 구비하는, 이동체 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 가동 부재는, 그 선단부에 상기 2 차원 평면에 대해 경사지는 경사면을 갖고, 상기 2 차원 평면에 평행하게 이동하여 상기 경사면을 상기 이동체 및 레벨링 장치의 타방에 꽉 누름으로써 상기 이동체의 요동을 제한하는, 이동체 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 로크 장치는, 상기 2 차원 평면 내의 동일 직선 상에 없는 적어도 3 점에서 상기 이동체의 요동을 제한하는, 이동체 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 로크 장치에 의해 상기 이동체의 요동이 제한된 상태에서, 상기 레벨링 장치에 대해, 상기 가동 부재를 통하여 상기 2 차원 평면에 교차하는 방향으로 소정 하중 이상의 하중이 작용한 경우에, 그 하중을 흡수하는 보호 장치를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보호 장치는, 그 일부의 구성 부재의 위치 또는 형상이 변화함으로써 상기 하중을 흡수하는, 이동체 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 레벨링 장치는, 상기 이동체를 비접촉 지지하는, 이동체 장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 레벨링 장치는, 상기 자중 지지 장치에 비접촉 지지되는, 이동체 장치.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 이동체에 고정되어, 제 1 걸어맞춤부를 포함하는 제 1 부재와, 상기 이동체의 하면에 대향하여 배치된 대향 부재에 고정되어, 상기 제 1 걸어맞춤부에 걸어맞춤 가능한 제 2 걸어맞춤부를 포함하는 제 2 부재를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부를 걸어맞추게 하여, 상기 이동체와 상기 대향 부재의 적어도 서로 접근하는 방향으로의 상대 이동을 기계적으로 제한하는 스토퍼 장치를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 스토퍼 장치는, 상기 제 1 및 제 2 부재 각각을, 적어도 상기 2 차원 평면 내의 동일 직선 상에 없는 3 지점에 갖고, 상기 2 차원 평면 내의 3 지점에서 상기 이동체와 상기 대향 부재의 상대 이동을 제한하는, 이동체 장치.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부의 일방은, 적어도 일부에 구면부를 갖고, 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부의 타방은, 상기 구면부와 끼워맞추는 원추 형상의 오목부가 형성되는 것을 포함하는, 이동체 장치.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 부재는, 제 3 걸어맞춤부를 추가로 구비하고,
    상기 제 2 부재는, 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부가 비걸어맞춤 상태일 때에, 상기 제 3 걸어맞춤부에 대해 소정의 클리어런스를 통하여 걸어맞추고, 그 클리어런스에 의해 적어도 상기 2 차원 평면 내의 서로 직교하는 제 1 및 제 2 축 방향, 그리고 상기 2 차원 평면에 직교하는 제 3 축 방향에 관한 상기 이동체의 상기 대향 부재에 대한 이동 가능량을 기계적으로 정하는 제 4 걸어맞춤부를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 및 상기 제 4 걸어맞춤부의 적어도 일방은, 상기 제 3 축 방향으로 이동 가능한, 이동체 장치.
13. 제 8 항에 있어서,
    상기 이동체에 고정되어, 제 5 걸어맞춤부를 포함하는 제 3 부재와, 상기 대향 부재에 고정되어, 상기 제 5 걸어맞춤부에 걸어맞춤 가능한 제 6 걸어맞춤부를 포함하는 제 4 부재를 갖고, 상기 스토퍼 장치의 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부가 비걸어맞춤 상태일 때에 상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부를 걸어맞추게 하여, 상기 이동체의 적어도 상기 2 차원 평면 내의 위치를, 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부가 걸어맞춰졌을 때와 동일한 위치에 위치 결정하는 위치 결정 장치를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 이동체의 적어도 상기 2 차원 평면 내의 위치 정보를 계측하고, 상기 스토퍼 장치의 상기 제 1 및 제 2 걸어맞춤부가 걸어맞춰진 상태에서 그 계측 원점 위치의 설정이 행해지는 계측계를 추가로 구비하는, 이동체 장치.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 결정 장치는, 상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부 각각을 동일 직선 상에 없는 적어도 3 지점에 갖고, 상기 2 차원 평면 내의 동일 직선 상에 없는 적어도 3 점에서 상기 이동체의 위치 결정을 실시하는, 이동체 장치.
16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부의 일방은, 적어도 일부에 구면부를 갖고, 상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부의 타방은, 상기 구면부와 끼워맞추는 원추 형상의 오목부가 형성되는, 이동체 장치.
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 위치 결정 장치는, 상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부의 적어도 일방을 구동시켜 상기 제 5 및 제 6 걸어맞춤부를 걸어맞춤시키는 액츄에이터를 구비하는, 이동체 장치.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자중 지지 장치는, 상기 2 차원 평면에 수직인 하나의 기둥 형상 부재로 이루어지는, 이동체 장치.
19. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자중 지지 장치는, 상기 2 차원 평면에 평행한 베이스 상에 비접촉 지지되는, 이동체 장치.
20. 물체가 상기 이동체 상에 재치되는 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 기재된 이동체 장치와 ;
    상기 물체에 에너지 빔을 조사함으로써 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 장치를 구비하는, 노광 장치.
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 물체는, 사이즈가 500 ㎜ 이상인 기판을 포함하는, 노광 장치.
22. 제 20 항에 있어서,
    상기 물체는, 플랫 패널 디스플레이용의 기판을 포함하는, 노광 장치.
23. 제 20 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 물체를 노광하는 것과,
    상기 노광된 물체를 현상하는 것을 포함하는, 디바이스 제조 방법.
24. 물체를 유지하여 수평면에 평행한 소정의 2 차원 평면을 따라 이동하는 제 1 이동체와, 그 제 1 이동체를 하방으로부터 자유롭게 요동하도록 지지하는 레벨링 장치와, 상기 제 1 이동체의 하면에 대향하여 배치된 제 2 이동체 상에 설치되고, 상기 레벨링 장치를 통하여, 상기 이동체의 자중을 지지하는 자중 지지 장치를 구비하는 노광 장치의 메인터넌스 방법으로서,
    상기 이동체의 요동을 로크 장치에 의해 기계적으로 제한하는 것을 포함하는, 노광 장치의 메인터넌스 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 1 이동체와 상기 제 2 이동체의 적어도 서로 접근하는 방향으로의 상대 이동을 스토퍼 장치에 의해 기계적으로 제한하는 것을 추가로 포함하는, 노광 장치의 메인터넌스 방법.
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