WO2017057465A1 - 移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法 - Google Patents

移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法 Download PDF

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青木　保夫
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株式会社ニコン
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    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Definitions

  • the present invention relates to a moving body apparatus, an exposure apparatus, a flat panel display manufacturing method, a device manufacturing method, and a measurement method.
  • a mask or reticle such as liquid crystal display elements and semiconductor elements (such as integrated circuits)
  • a glass plate or a wafer hereinafter referred to as “mask”.
  • a so-called scanning stepper also called a scanner
  • Patent Document 1 A so-called scanning stepper (also called a scanner)) or the like is used (see, for example, Patent Document 1).
  • the surface position of the substrate (for example, position information in a direction intersecting the horizontal plane of the substrate surface) is measured, Autofocus control is performed to automatically position the surface position of the substrate within the depth of focus of the projection optical system.
  • the first moving body that holds the object and is movable in the first direction, and the first moving body that is provided to face the first moving body and is movable in the first direction.
  • Two moving bodies a measurement system provided on one of the first and second moving bodies, and a measured system provided on the other moving body, and with respect to the measured system
  • a measurement unit that irradiates a measurement beam and measures a vertical position of the first moving body, and the measuring unit moves the first moving body in the first direction
  • a mobile device is provided in which the second mobile body moves in the first direction so as to face the first mobile body and performs measurement.
  • the first moving body that holds the object and is movable in the first direction
  • the first moving body that is provided facing the first moving body and is movable in the first direction.
  • Two moving bodies, a measurement system provided on one of the first and second moving bodies, and a measured system provided on the other moving body, and with respect to the measured system There is provided a mobile device comprising: a measurement unit that irradiates a measurement beam to measure a vertical position of the first mobile body.
  • an energy beam is applied to either the mobile body device according to the first aspect or the mobile body device according to the second aspect, and the object held by the first mobile body.
  • An exposure apparatus is provided that includes a pattern forming apparatus that uses and forms a predetermined pattern.
  • a flat panel display manufacturing method comprising: exposing the object using the exposure apparatus according to the third aspect; and developing the exposed object. Provided.
  • a device manufacturing method including exposing the object using the exposure apparatus according to the third aspect and developing the exposed object.
  • a measurement system provided on the other of the first moving body and the second moving body irradiates a measurement beam provided on one side of the moving body with a measurement beam, and the upper and lower sides of the first moving body are Measuring a position in a direction, and in the measurement, the second moving body is positioned on the first moving body so as to face the first moving body moved in the first direction.
  • a measurement method in which the measurement is performed by moving in one direction is provided.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of the substrate stage Z tilt position measurement system with which the liquid crystal exposure apparatus of FIG. 1 is provided.
  • FIGS. 6A and 6B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the operation of the substrate stage apparatus and the substrate stage Z tilt position measurement system during the exposure operation.
  • FIGS. 16A and 16B are views (a cross-sectional view and a plan view, respectively) showing a substrate stage apparatus according to the sixth embodiment. It is a figure which shows the irradiation point of the measurement beam on an encoder scale.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal exposure apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the liquid crystal exposure apparatus 10 employs a step-and-scan projection method in which a rectangular (square) glass substrate P (hereinafter simply referred to as a substrate P) used in a liquid crystal display device (flat panel display) or the like is an exposure object. It is an exposure apparatus, a so-called scanner.
  • the liquid crystal exposure apparatus 10 includes an illumination system 12, a mask stage 14 that holds a mask M on which a pattern such as a circuit pattern is formed, a projection optical system 16, an apparatus body 18, and a surface (a surface facing the + Z side in FIG. 1). It has a substrate stage device 20 that holds a substrate P coated with a resist (sensitive agent), a control system for these, and the like.
  • the direction in which the mask M and the substrate P are relatively scanned with respect to the projection optical system 16 at the time of exposure is defined as the X-axis direction
  • the direction orthogonal to the X-axis in the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, the X-axis, and the Y-axis.
  • the illumination system 12 is configured similarly to the illumination system disclosed in US Pat. No. 5,729,331. That is, the illumination system 12 emits light emitted from a light source (not shown) such as a mercury lamp via exposure reflectors (not shown), dichroic mirrors, shutters, wavelength selection filters, various lenses, and the like.
  • the mask M is irradiated as (light) IL.
  • As the illumination light IL light such as i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), and h-line (wavelength 405 nm) (or combined light of the i-line, g-line, and h-line) is used.
  • the mask stage 14 holds a light transmission type mask M.
  • the main controller 50 moves the mask stage 14 (that is, the mask M) to the illumination system 12 (illumination light IL) via the mask stage drive system 52 (see FIG. 4) including a linear motor. While driving with a predetermined long stroke in the axial direction (scanning direction), it is slightly driven in the Y-axis direction and the ⁇ z direction. Position information in the horizontal plane of the mask stage 14 is obtained by a mask stage position measurement system 54 (see FIG. 4) including a laser interferometer.
  • the projection optical system 16 is disposed below the mask stage 14.
  • the projection optical system 16 is a so-called multi-lens type projection optical system having the same configuration as the projection optical system disclosed in US Pat. No. 6,552,775 and the like, and is a bilateral telecentric that forms an erect image.
  • the optical axis AX of the illumination light IL projected from the projection optical system 16 onto the substrate P is parallel to the Z axis.
  • the illumination light IL that has passed through the mask M is illuminated via the projection optical system 16.
  • a projection image (partial pattern image) of the pattern of the mask M in the region is formed in the exposure region on the substrate P.
  • the mask M moves relative to the illumination area (illumination light IL) in the scanning direction
  • the substrate P moves relative to the exposure area (illumination light IL) in the scanning direction.
  • One shot area is scanned and exposed, and the pattern formed on the mask M (the entire pattern corresponding to the scanning range of the mask M) is transferred to the shot area.
  • the illumination area on the mask M and the exposure area (illumination light irradiation area) on the substrate P are optically conjugate with each other by the projection optical system 16.
  • the apparatus main body 18 is a part that supports the mask stage 14 and the projection optical system 16, and is installed on the floor F of the clean room via a plurality of vibration isolation devices 18d.
  • the apparatus main body 18 is configured in the same manner as the apparatus main body disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0030702, and an upper base 18a (also referred to as an optical surface plate or the like) that supports the projection optical system 16. 1), a pair of the undercarriage parts 18b (in FIG. 1, one is not shown because it overlaps in the depth direction of the paper surface, see FIG. 2), and a pair of the undercarriage parts 18c.
  • the substrate stage device 20 is a part that positions the substrate P with high precision with respect to the projection optical system 16 (illumination light IL), and has a predetermined long stroke along the horizontal plane (X-axis direction and Y-axis direction). And is slightly driven in the direction of 6 degrees of freedom.
  • the configuration of the substrate stage apparatus 20 is not particularly limited, but is a two-dimensional coarse movement stage as disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/129762 or US Patent Application Publication No. 2012/0057140. It is preferable to use a stage device having a so-called coarse / fine movement configuration including a fine movement stage that is finely driven with respect to the two-dimensional coarse movement stage.
  • the substrate stage apparatus 20 in the first embodiment includes a plurality of (three in the present embodiment) base frames 22 (overlapping in the depth direction of the paper in FIG. 1), and Y coarse movement.
  • the stage device has a coarse / fine movement configuration including a stage 24, an X coarse movement stage 26, a weight cancellation device 28, a Y step guide 30, a fine movement stage 32, a substrate holder 36, and the like.
  • the base frame 22 is made of a member extending in the Y-axis direction, and is installed on the floor F in a state of being vibrationally insulated from the apparatus main body 18.
  • the three base frames 22 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction (see FIG. 2).
  • the Y coarse movement stage 24 is mounted on three base frames 22 as shown in FIG.
  • the Y coarse movement stage 24 corresponds to the base frame 22, and a pair of X carriages 24a (not shown in FIG. 2, one of which is not shown in FIG. 2, see FIG. 1) placed on the three Y carriages 24a.
  • the Y coarse movement stage 24 includes three Y actuators 24c that are part of a substrate stage drive system 56 (not shown in FIG. 2; see FIG. 4) for driving the substrate P in the direction of six degrees of freedom. It is driven on the base frame 22 with a predetermined long stroke in the Y-axis direction. Further, the Y coarse movement stage 24 is linearly guided in the Y-axis direction via a linear guide device 24 d disposed between the Y coarse movement stage 24 and the base frame 22.
  • the X coarse movement stage 26 is placed on the pair of X beams 24b.
  • the X coarse movement stage 26 is formed of a rectangular plate-like member in plan view (viewed from the + Z direction), and has an opening at the center.
  • the X coarse movement stage 26 is driven with a predetermined long stroke in the X-axis direction on the Y coarse movement stage 24 via a plurality of X actuators 26a which are a part of the substrate stage drive system 56 (see FIG. 4).
  • the X coarse movement stage 26 is guided straight in the X-axis direction via a linear guide device 26b disposed between the X coarse movement stage 24 and the Y coarse movement stage 24.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which the X coarse movement stage 26 is positioned at the stroke end on the + X side. Further, the X coarse movement stage 26 is mechanically restricted relative to the Y coarse movement stage 24 in the Y axis direction by the linear guide device 26b, and is integrated with the Y coarse movement stage 24 in the Y axis direction.
  • a linear motor, a feed screw (ball screw) device, or the like can be used as the Y actuator 24c (see FIG. 2) and the X actuator 26a (see FIG. 1) of the substrate stage drive system 56 described above.
  • the weight cancellation device 28 is inserted into an opening formed in the X coarse movement stage 26 as shown in FIG.
  • the weight cancellation device 28 is also referred to as a core column, and supports the weight of the system including the fine movement stage 32 and the substrate holder 36 from below.
  • the details of the weight cancellation device 28 are disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950, and thus the description thereof is omitted.
  • the weight cancellation device 28 is mechanically connected to the X coarse movement stage 26 via a plurality of connection devices 28a (also referred to as flexure devices), and pulled by the X coarse movement stage 26, It moves along the XY plane integrally with the X coarse movement stage 26.
  • the Y step guide 30 is a part that functions as a surface plate when the weight cancellation device 28 moves.
  • the Y step guide 30 is composed of a member extending in the X-axis direction, and is placed on the pair of undercarriage portions 18b of the apparatus main body 18 via a plurality of linear guide devices 30a.
  • the Y step guide 30 is inserted between a pair of X beams 24b included in the Y coarse movement stage 24 (see FIG. 1), and a plurality of connecting devices 30b (not shown in FIG. 2, not shown in FIG. 1). ) Mechanically connected through.
  • the Y step guide 30 moves with a predetermined long stroke in the Y-axis direction integrally with the Y coarse movement stage 24.
  • the weight canceling device 28 is placed on the Y step guide 30 in a non-contact state via an air bearing 28b, and the X coarse movement stage 26 moves only in the X axis direction on the Y coarse movement stage 24. Moves on the stationary Y step guide 30 in the X-axis direction, and the X coarse movement stage 26 moves integrally with the Y coarse movement stage 24 in the Y axis direction. If included, the Y-step guide 30 is moved integrally with the Y-step guide 30 (so as not to drop off from the Y-step guide 30).
  • the fine movement stage 32 is made of a plate-shaped (or box-shaped) member having a rectangular shape in plan view, and the weight canceling device 28 in a state where the central portion can swing (tilt operation) with respect to the XY plane via the spherical bearing device 34.
  • the weight canceling device 28 are supported in a non-contact state (a state in which relative movement is possible along the XY plane) from below.
  • a substrate holder 36 is fixed on the upper surface of the fine movement stage 32, and the substrate P is placed on the substrate holder 36.
  • the substrate holder 36 is formed in a rectangular plate shape in plan view, and holds the substrate P by vacuum suction.
  • the fine movement stage 32 is a part of the substrate stage drive system 56 (not shown in FIGS. 1 and 2; see FIG. 4), and includes a stator that the X coarse movement stage 26 has, a mover that the fine movement stage 32 has, Is slightly driven in the direction of 6 degrees of freedom with respect to the X coarse movement stage 26 by the main controller 50 (see FIG. 4).
  • the plurality of linear motors include a plurality of X voice coil motors 56x (not shown in FIG. 1), Y voice coil motors 56y (not shown in FIG. 2), and Z voice coil motors 56z.
  • the main controller 50 causes the fine movement stage 32 and the X coarse movement stage 26 to integrally move along the XY plane with a long stroke. Thrust is applied to fine movement stage 32 by the plurality of linear motors so as to move.
  • the configuration (excluding the measurement system) of the substrate stage apparatus 20 including the substrate stage drive system 56 and described above is disclosed in US Patent Application Publication No. 2012/0057140.
  • the position measurement system of fine movement stage 32 measures the position of the substrate stage in the horizontal plane for obtaining position information in the XY plane (including rotation amount information in the ⁇ z direction) of the substrate.
  • System 58 hereinafter referred to as “horizontal position measurement system 58” and position information in the direction intersecting the horizontal plane of the substrate (position information in the Z-axis direction, rotation amount information in the ⁇ x and ⁇ y directions, hereinafter “Z tilt position”).
  • Z tilt position measurement system 70 a substrate stage Z tilt position measurement system 70 for obtaining “information”.
  • the horizontal plane position measurement system 58 is a bar mirror (Y bar mirror extending parallel to the X axis and parallel to the Y axis) fixed to the fine movement stage 32 or the substrate holder 36 (see FIG. 1 respectively).
  • An optical interferometer system using an extending X-bar mirror or the like can be used. Details of the position measurement system using the optical interferometer system are disclosed in US Patent Application Publication No. 2010/0018950 and the like, and thus the description thereof is omitted.
  • the Z tilt position measurement system 70 has a pair of head units (head units 72a and 72b) as shown in FIG.
  • One head unit 72a is disposed on the + Y side of the projection optical system 16, and the other head unit 72b is disposed on the ⁇ Y side of the projection optical system 16 (see FIG. 2).
  • the head units 72a and 72b are substantially the same device except that the arrangement is different.
  • the head units 72 a and 72 b measure the Z tilt position information of the substrate P using a pair of targets 38 (target members) included in the substrate stage device 20.
  • targets 38 target members
  • the pair of targets 38 one is disposed on the + Y side of the substrate holder 36 and the other is disposed on the ⁇ Y side of the substrate holder 36.
  • the distance in the Y-axis direction between the pair of targets 38 is set to be approximately the same as the distance in the Y-axis direction between the head units 72a and 72b described above.
  • the target 38 is composed of a plate-like (band-like) member extending in the X-axis direction and parallel to the XY plane.
  • the upper surface of the target 38 is a reflective surface.
  • a plane mirror or the like can be used as the target 38.
  • the length of the target 38 in the X-axis direction is set to be longer than the length of the substrate holder 36 (and the substrate P) in the X-axis direction. In this embodiment, the length of the substrate holder 36 is 1 in the X-axis direction. .It is set to about 1 to 2 times. Note that the length of the target 38 may be shorter than the length of the substrate holder 36 in the X-axis direction.
  • a plurality of targets 38 shorter than the length of the substrate holder 36 in the X-axis direction may be provided in accordance with the location and timing at which the Z tilt position information is measured.
  • the target 38 is placed on the side surface of the substrate holder 36 such that the height position (position in the Z-axis direction) of the upper surface thereof is substantially the same as the height position of the surface of the substrate P placed on the substrate holder 36. It is attached via a bracket 38a. Therefore, when the substrate holder 36 is driven in a direction intersecting the horizontal plane (moving in the optical axis AX direction and tilting with respect to the horizontal plane), the pair of targets 38 are integrated with the substrate holder 36 in the horizontal plane. Move in the direction that intersects Thereby, the posture change of the substrate P placed on the substrate holder 36 is reflected on the upper surface (reflection surface) of the target 38.
  • the target 38 is attached to the side surface of the substrate holder 36, but if the change in the posture of the substrate P can be reflected, the installation position of the target 38 is not particularly limited, and is fixed to the fine movement stage 32. Or may be directly attached to the upper surface of the substrate holder 36. Further, the Z tilt position information may be measured by using at least a part of the upper surface of the substrate holder 36, fine movement stage 32, substrate P, etc. as a target 38. That is, at least a part of the upper surface of the substrate holder 36, the fine movement stage 32, the substrate P, etc. may be caused to function equivalently to the target 38. Accordingly, the target 38 need not be provided, so that the configuration of the substrate stage apparatus 20 can be simplified.
  • the head unit 72a includes a Y linear actuator 74 and a Y slider driven by the Y linear actuator 74 with a predetermined stroke in the Y-axis direction with respect to the projection optical system 16 (and the apparatus main body 18).
  • 76 and a pair of sensor heads 78 fixed to the Y slider 76 in FIG. 1, they overlap in the depth direction of the drawing sheet, see FIG. 2). The same applies to the head unit 72b.
  • the Y linear actuator 74 (drive mechanism) is fixed to the lower surface of the upper base 18a of the apparatus main body 18.
  • the Y linear actuator 74 includes a linear guide that guides the Y slider 76 in the Y-axis direction, and a drive system that applies thrust to the Y slider 76.
  • the type of the linear guide is not particularly limited, but an air bearing with high repeatability is suitable.
  • the type of drive system is not particularly limited, and a linear motor, a belt (or wire) drive device, or the like can be used.
  • the Y linear actuator 74 is controlled by the main controller 50 (see FIG. 4).
  • the moving direction, moving amount, and moving speed of the Y slider 76 in the Y-axis direction are substantially the same as the moving direction, moving amount, and moving speed of the substrate P (fine movement stage 32) in the Y-axis direction.
  • the Y linear actuator 74 is controlled so as to be the same.
  • the main controller 50 controls the Y slider 76 with respect to the apparatus main body 18 (that is, the projection optical system 16) via the Y slider position measurement system 80 (see FIG. 4). Find location information.
  • the Y slider position measurement system 80 may be a measurement system such as a linear encoder system, or may be based on an input signal to the Y linear actuator 74 or the like.
  • the pair of sensor heads 78 are attached to the lower surface of the Y slider 76 so as to be separated from each other in the X-axis direction (see FIG. 2). As shown in FIG. 3, the pair of sensor heads 78 is disposed facing the target 38 and facing downward ( ⁇ Z direction).
  • a laser displacement meter is used as the sensor head 78 as an example, but the type of the sensor head 78 is the Z axis direction of the target 38 based on the apparatus main body 18 (see FIG. 1). There is no particular limitation as long as the displacement can be measured with a desired accuracy (resolution) and without contact.
  • the main controller 50 determines the average of the outputs of the pair of sensor heads 78. Based on the value, the position (displacement amount) information of the corresponding target 38 in the Z-axis direction is obtained, and the inclination amount information of the target 38 in the ⁇ y direction is obtained based on the difference between the outputs of the pair of sensor heads 78. it can. Further, since the head units 72a and 72b (and the corresponding target 38) are separated in the Y-axis direction, the main controller 50 has a total of 4 which are not on the same straight line that the head units 72a and 72b have.
  • the tilt amount information of the substrate holder 36 (see FIG. 1) in the ⁇ x direction can be obtained. Note that when obtaining the position (displacement amount) information of the target 38 in the Z-axis direction, the information may be obtained based on the output of one of the pair of sensor heads 78.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the input / output relationship of the main controller 50 that centrally configures the control system of the liquid crystal exposure apparatus 10 (see FIG. 1) and controls the overall components.
  • the main controller 50 includes a workstation (or a microcomputer) and the like, and comprehensively controls each part of the liquid crystal exposure apparatus 10.
  • the mask M is loaded onto the mask stage 14 by a mask loader (not shown) under the control of the main controller 50 (see FIG. 4).
  • the substrate P is loaded onto the substrate stage device 20 (substrate holder 36) by a substrate loader (not shown).
  • the main controller 50 performs alignment measurement using an alignment detection system (not shown).
  • a sequential step-and-scan method is applied to a plurality of shot regions set on the substrate P. An exposure operation is performed.
  • main controller 50 irradiates illumination light IL (see FIG. 1) on substrate P based on the output of Z tilt position measurement system 70 (see FIG. 4).
  • Positioning control (so-called autofocus control) of the substrate P in the Z tilt direction is performed so that the (exposure region) is automatically positioned within the focal depth of the projection optical system 16 (see FIG. 1).
  • a Z tilt position measurement system for the substrate P a measurement system (known autofocus sensor) that directly measures the surface position information of the substrate P in the vicinity of the exposure area is used as the Z tilt position measurement system of the present embodiment. 70 may be used together.
  • the main controller 50 moves the substrate P (substrate)
  • the substrate P substrate
  • the holder 36 is moved in the Y-axis direction (the + Y direction in FIGS. 5 and 6A, see the white arrow)
  • the target corresponding to the measurement light from the sensor head 78 is synchronized with the substrate P. 38
  • the Y slider 76 of each of the head units 72a and 72b is driven in the Y-axis direction (see black arrows in FIGS. 5 and 6A).
  • the Z tilt position information of the substrate P can be obtained regardless of the Y position of the substrate P.
  • the width of the target 38 in the Y-axis direction is set to be sufficiently wider than the measurement point on the target 38 of the sensor head 78, the sensor head 78 and the substrate holder 36 are strictly in the Y-axis direction.
  • the positions may not be synchronized.
  • the substrate P (substrate holder 36) is moved in the X-axis direction (FIG. 6) in order to perform the scan exposure operation.
  • the main control device 50 (see FIG. 4) moves the Y slider 76 of each of the head units 72a and 72b to a stationary state (the target 38 corresponding to the sensor head 78) when moving in the -X direction (see the white arrow). And Z tilt position information of the substrate P is obtained.
  • the flatness and the straight running accuracy are measured in advance to obtain correction information.
  • the output of the sensor head 78 may be corrected by the correction information.
  • the Z tilt position measurement system 70 since the posture change of the substrate holder 36 that holds the substrate P is directly measured with the apparatus main body 18 as a reference, the Z tilt of the substrate P is measured. Position information can be obtained with high accuracy.
  • the substrate P can be accurately detected regardless of the operation of the substrate stage apparatus 20. Changes in posture can be measured.
  • the substrate holder 36 has a stroke in the X-axis direction as shown in FIG.
  • the Z tilt position information of the substrate P cannot be obtained because the substrate P is not located below the projection optical system 16, but the Z tilt position measurement system 70 of this embodiment is used.
  • the Z tilt position information of the substrate P can be obtained regardless of the position of the substrate holder 36 in the X-axis direction.
  • a liquid crystal exposure apparatus according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the liquid crystal exposure apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the configuration of the measurement system for obtaining the Z tilt position information of the substrate P is different. Only the points will be described, and elements having the same configuration and function as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof will be omitted.
  • one head unit (head unit 72a, 72b) is provided on each of the projection optical system 16 on the + Y side and on the ⁇ Y side.
  • two head units 172a and 172c are arranged on the + Y side of the projection optical system 16 as shown in FIG.
  • two head units 172b and 172d are also arranged on the ⁇ Y side of the projection optical system 16. That is, in the first embodiment, the main controller 50 (see FIG. 4) uses the two head units 72a and 72b (that is, a total of four sensor heads 78) to obtain the Z tilt position information of the substrate P.
  • the Z tilt position information of the substrate P is obtained by appropriately using four head units 172a to 172d (that is, a total of eight sensor heads 78).
  • the configuration of the head units 172a to 172d is the same as that of the head units 72a and 72b of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the X position of the two head units 72a and 72b is substantially the same as the X position of the projection optical system 16 in the first embodiment.
  • one of the two head units 172a and 172c on the + Y side of the projection optical system 16 (head unit 172a) is more than the projection optical system 16.
  • the other (head unit 172c) is disposed on the ⁇ X side of the projection optical system 16 (that is, on the front side and the back side in the scanning direction).
  • the two head units 172b and 172d on the ⁇ Y side of the projection optical system 16.
  • the second embodiment four head units 172a to 172d are arranged around the projection optical system 16.
  • the point that the target 138 having a reflecting surface extending in the X-axis direction is fixed to the substrate holder 36 via the bracket 138a is the same as in the first embodiment, but in the second embodiment, the target The dimension of X direction of 138 is shorter than the said 1st Embodiment.
  • main controller 50 (see FIG. 4) synchronizes with the movement of substrate holder 36 (substrate P) in the Y-axis direction (see the white arrow in FIG. 8), and Y slider 76 of each head unit 172a to 172d. At least two of the four head units 172a to 172d (head unit 172a and head unit 172b, or head unit 172c and head unit 172d, Alternatively, the Z tilt position information of the substrate P is obtained based on the outputs of the sensor heads 78 included in all the head units 172a to 172d).
  • the Z tilt position measurement system 170 has two head units (head units 172a and 172b) spaced apart in the Y-axis direction on the + X side and the ⁇ X side of the projection optical system 16, respectively. , And the head units 172c and 172d), the detection area in the X-axis direction is longer than that in the first embodiment. Accordingly, as shown in FIG. 7, the length of the target 138 in the X-axis direction can be shortened compared to the first embodiment (see FIG. 2). Thereby, since the fine movement stage 32 can be reduced in weight, the position controllability of the board
  • a liquid crystal exposure apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the liquid crystal exposure apparatus according to the third embodiment is the same as that of the first or second embodiment except that the configuration of the measurement system for obtaining the Z tilt position information of the substrate P is different.
  • elements having the same configurations and functions as those of the first or second embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the first or second embodiment, and description thereof will be omitted. .
  • the Z tilt position measurement system 270 of the third embodiment is that the tilt amount information of the Y slider 76 having the sensor head 78 with respect to the horizontal plane (XY plane) is obtained by the main controller 50 (see FIG. 4). Different from the first and second embodiments. Main controller 50 obtains the Z tilt position information of substrate P based on the output of sensor head 78 and the tilt amount information of Y slider 76 at the time of output (that is, while correcting the tilt of Y slider 76). .
  • four head units 272a to 272d are arranged in the same arrangement as in the second embodiment (that is, around the projection optical system 16) (FIGS. 9 and 9). 11).
  • the configuration of the four head units 272a to 272d is substantially the same except that the arrangement is different.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration in which two head units are arranged in the same arrangement as in the first embodiment (that is, at the same X position as the projection optical system 16) may be used.
  • a target 38 (see FIG. 2 and the like) having a longer dimension in the X-axis direction than the target 138 is used.
  • the head unit 272a (same as the head units 272b to 272d) irradiates the target 138 with measurement light (in the ⁇ Z direction), as in the second embodiment. It has a pair of sensor heads 78 (downward heads) spaced apart in the axial direction.
  • the technique for obtaining the Z tilt position information of the substrate P using the pair of sensor heads 78 included in each of the four head units 272a to 272d (eight in total) is the same as in the second embodiment. Is omitted.
  • the Y slider 76 (not shown in FIG. 10, refer to FIG. 9) to which the sensor head 78 is attached is configured to be linearly guided in the Y-axis direction by the linear guide device.
  • main controller 50 uses four sensor heads 278 (upward heads) attached to Y slider 76 to provide information on the amount of tilt (falling) of Y slider 76 (in the optical axis direction).
  • the output of the two sensor heads 78 based on the outputs of the four sensor heads 278 so as to cancel the inclination of the Y slider 76 (shift of the optical axis of the measurement light). to correct.
  • the four sensor heads 278 (upward heads) are arranged at four locations that are not on the same straight line.
  • the present invention is not limited to this, and the three sensor heads 278 are arranged on the same straight line. You may arrange in three places which are not.
  • the sensor head 278 (upward sensor), a laser displacement meter similar to the sensor head 78 is used as an example, and is fixed to the lower surface of the upper base 18a (see FIGS. 9 and 11). Then, using the target 280 extending in the Y-axis direction (that is, with reference to the upper platform 18a), information on the amount of tilt of the Y slider 76 is obtained. Note that the type of the sensor head 278 is not particularly limited as long as information on the tilt amount of the Y slider 76 can be obtained with a desired accuracy.
  • the Z tilt information of the substrate P can be obtained with higher accuracy.
  • the linear guide accuracy of the Y slider 76 may be rough compared to the first and second embodiments.
  • the Z tilt position measurement system 370 in the fourth embodiment includes a head unit 372a disposed on the + Y side of the projection optical system 16 and a projection, as in the first embodiment.
  • a head unit 372 b is provided on the ⁇ Y side of the optical system 16.
  • a pair of targets 338 are attached to the substrate holder 36 corresponding to the head units 372a and 372b. The length of the target 338 in the X-axis direction is the same as that in the first embodiment.
  • the head unit 372a has a pair of sensor heads 78 (for obtaining the Z tilt position information of the substrate P (see FIG. 12), as in the third embodiment (see FIG. 10). Downward head) and four sensor heads 278 (upward heads) for measuring the tilt amount information of the pair of sensor heads 78.
  • the procedure for obtaining the Z tilt position information of the substrate P using the sensor heads 78 and 278 is the same as that in the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the liquid crystal exposure apparatus of the fourth embodiment has an encoder system as a horizontal plane position measurement system 58 (see FIG. 4), which is a measurement system for obtaining positional information of the substrate P in the horizontal plane.
  • an encoder system as a horizontal plane position measurement system 58 (see FIG. 4), which is a measurement system for obtaining positional information of the substrate P in the horizontal plane.
  • the third embodiment will be described with reference to the encoder system, and elements having the same configurations and functions as those of the first to third embodiments will be denoted by the same reference numerals as those of the first to third embodiments. Therefore, the description is omitted.
  • the head unit 372a includes a Y linear actuator 74, a Y slider 76 driven by the Y linear actuator 74 with respect to the projection optical system 16 with a predetermined stroke in the Y axis direction, and a Y slider 76. And a plurality of measuring heads (details will be described later). The same applies to the head unit 372b.
  • the configurations and functions of the Y linear actuator 74 and the Y slider 76 are substantially the same as those of the Y linear actuator 74 and the Y slider 76 included in the head unit 72a (see FIG. 1) of the first embodiment. Description is omitted.
  • the head unit 372a includes two X encoder heads 384x (downward X heads), two Y encoder heads 384y (downward Y heads), and two X heads as a part of the plurality of measurement heads.
  • the encoder head 386x (upward X head) and two Y encoder heads 386y (upward Y head) are provided.
  • the head unit 372a includes a pair of sensor heads 78 (downward Z heads) and four sensor heads 278 (upward Z heads) as part of the plurality of measurement heads. .
  • Each of the heads 384x, 384y, 386x, 386y, 78, 278 is fixed to the Y slider 76 (see FIG. 12).
  • the head unit 372b is configured similarly except that it is configured symmetrically in FIG. Further, the pair of targets 338 are also configured symmetrically in FIG.
  • a plurality of scale plates 340 are attached to the upper surface of the target 338.
  • the scale plate 340 is made of a band-like member that extends in the X-axis direction and is bonded to the upper surface of the target 338.
  • the length of the scale plate 340 in the X-axis direction is shorter than the length of the target 338 in the X-axis direction, and a plurality of scale plates 340 are arranged at predetermined intervals (separated from each other) in the X-axis direction. Yes.
  • the scale plate 340 is not attached to a band-shaped region including the vicinity of the ⁇ Y side end portion of the upper surface of the target 338, and the band-shaped region includes a pair of sensor heads 78 (downward Z heads). ) And functions as a reflecting surface for measuring the Z tilt position of the substrate P, as in the first to third embodiments.
  • the Z tilt position measurement of the substrate P may be performed using the upper surfaces of the plurality of scale plates 340 as reflection surfaces. This eliminates the need to provide the band-like region, so that the configuration of the target 338 can be simplified.
  • the scale plate 340 is formed with an X scale 342x and a Y scale 342y.
  • the X scale 342x is formed in a half region on the ⁇ Y side of the scale plate 340, and the Y scale 342y is formed in a half region on the + Y side of the scale plate 340.
  • the X scale 342x has a reflective X diffraction grating, and the Y scale 342y has a reflective Y diffraction grating.
  • the scale plate 340 is shown to be thicker than the actual size, and the interval (pitch) between the plurality of lattice lines forming the X scale 342x and the Y scale 342y is actually shown. It is shown more broadly.
  • the two X encoder heads 384x irradiate measurement light to the X scale 342x in a state of being arranged opposite to the X scale 342x.
  • the main controller 50 moves the X of the substrate P according to the output of the X encoder head 384x based on the light from the X scale 342x as the substrate P (see FIG. 12) moves in the X-axis direction. Obtain displacement information about the axial direction.
  • the two Y encoder heads 384y are arranged to face the Y scale 342y, and the main controller 50 obtains displacement amount information regarding the Y-axis direction of the substrate P according to the output of the Y encoder head 384y. Further, main controller 50 obtains rotation amount information of substrate P in the ⁇ z direction based on the outputs of X encoder head 384x of head unit 372a and head unit 372b (see FIG. 12).
  • the interval between the two X encoder heads 384x and the Y encoder head 384y in the X-axis direction is set wider than the interval between the adjacent scale plates 340. Therefore, regardless of the X position of the substrate P (see FIG. 12), at least one of the two X encoder heads 384x and Y encoder head 384y always faces the scale plate 340. Thereby, the main controller 50 (see FIG. 4) can obtain the position information of the substrate P based on one of the two encoder heads 384x and 384y or the average value of the two encoder heads 384x and 384y.
  • the plurality of scale plates 340 are arranged at predetermined intervals in the X-axis direction.
  • the present invention is not limited to this, and a long scale plate whose length in the X-axis direction is equivalent to that of the target 338 is used. It may be used.
  • one encoder head (downward X head 384x, downward Y head 384y) for obtaining positional information of the substrate P in the horizontal plane may be provided for each of the head units 372a and 372b.
  • the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y (referred to as a head group on the + X direction side) provided on the + X direction side with respect to the scale plate 380 in FIG.
  • the head set on the + X direction side is Immediately after the measurement operation using the second scale plate 340 is enabled, position information regarding the X-axis direction of the substrate P can be measured, but the output of the head set on the + X direction side is an indefinite value (or Since counting is resumed from zero), it cannot be used to calculate the X position information of the substrate P. Therefore, in this state, it is necessary to connect the outputs of the head groups on the + X direction side.
  • the output of the head group on the + X direction side which is an indefinite value (or zero) is supplied to the X encoder head 384x and the Y encoder head provided on the ⁇ X direction side with respect to the scale plate 380.
  • Correction processing is performed using the output of 384y (referred to as a head set on the ⁇ X direction side) (so as to have the same value).
  • the splicing process is completed before the head group on the ⁇ X direction side is outside the measurement range of the first scale.
  • the output of the head set on the -X direction side is treated as invalid before it goes out of the measurement range. And Therefore, the X position information of the substrate P is obtained based on the output of the head set on the + X direction side. Then, immediately after each of the head groups on the ⁇ X direction side can perform the measurement operation using the second scale plate 340, the head on the + X direction side with respect to the head group on the ⁇ X direction side. Perform a splicing process using a set of outputs.
  • the above-described splicing process is based on the premise that the positional relationship between the four heads (the head group on the + X direction side and the head group on the ⁇ X direction side) is known.
  • the positional relationship between the heads can be obtained by using the scales with the four heads facing a common scale, or a measuring device (laser interferometer, distance sensor, etc.) disposed between the heads. Can be determined using.
  • This splicing process may be performed for the upward X head 386x and the Y head 386y, or may be performed for the downward Z head 78, the upward Z head 278, and the like.
  • the main control device 50 moves the Y slider 76 (see FIG. 12) as the substrate P (see FIG. 12) moves in the Y-axis direction. ) In the Y-axis direction in synchronization with the substrate P.
  • the Y slider 76 since the position information of the substrate P is obtained based on the outputs of the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y of the Y slider 76, the Y slider 76 itself The displacement amount information in the Y-axis direction needs to be measured with the same accuracy as the substrate P.
  • the horizontal plane position measurement system 58 of the present embodiment uses a scale plate 380 fixed to the lower surface of the upper base 18a (see FIG. 12) as the Y slider position measurement system 80 (see FIG. 4).
  • An encoder system for determining the displacement of the slider 76 is further provided.
  • the scale plate 380 is composed of a plate-like member extending in the Y-axis direction, and an X scale 382x and a Y scale 382y are formed on the lower surface thereof in the same manner as the scale plate 340 described above.
  • two X encoder heads 386x are attached to the Y slider 76 (see FIG. 12) so as to face the X scale 382x while being spaced apart from each other in the Y-axis direction, and two Y encoder heads face the Y scale 382y.
  • An encoder head 386y is attached to be separated in the Y-axis direction.
  • the scale plate 380 is also opposed to the four sensor heads 278 (upward Z heads), and serves as a target (reflecting surface) when the tilt amount of the Y slider 76 is obtained using the four sensor heads 278. Function.
  • the main controller 50 moves the Y slider 76 in the Y-axis direction in synchronization with the substrate P when moving the substrate P (see FIG. 12) in the Y-axis direction.
  • the main controller 50 obtains position information of the Y slider 76 in the XY plane at this time based on the outputs of the two X encoder heads 386x and the two Y encoder heads 386y, and the position information of the Y slider 76, Based on the outputs of the two X encoder heads 384x and Y encoder head 384y attached to the Y slider 76, position information of the substrate P in the XY plane is obtained.
  • the position measurement system 58 in the horizontal plane according to the present embodiment indirectly obtains position information in the horizontal plane of the substrate P by using the encoder system with the apparatus body 18 as a reference via the Y slider 76.
  • the head moves following the movement of the substrate P in the Y-axis direction, so a wide scale plate that covers the entire movement range of the substrate P in the XY plane is prepared. There is no need.
  • the position information in the XY plane of the substrate P and the Y slider 76 is obtained by the X encoder heads 384x and 386x and the Y encoder heads 384y and 386y.
  • a two-dimensional encoder head XZ encoder head or YZ encoder head
  • the Z tilt displacement amount information may be obtained. In this case, it is possible to omit the sensor heads 78 and 278 for obtaining the Z tilt position information of the substrate P.
  • the two downward Z heads in order to obtain the Z tilt position information of the substrate P, it is necessary that the two downward Z heads always face the scale plate 340. Therefore, the scale plate 340 is as long as the target 338. It is preferable that the two-dimensional encoder heads are arranged at a predetermined interval in the X-axis direction.
  • a scale plate 340 used for obtaining positional information in the XY plane of the substrate P, and a measurement target surface (scale for measuring the Z tilt position of the substrate P) A band-like region to which the plate 340 is not attached) is provided, so that the joining process performed when the X encoder head 384x and the Y encoder head 384y straddle between the scale plates 340 is performed by the sensor head 78 (downward Z There is no need to do this for the head. As a result, Z tilt position measurement can be performed simply.
  • the sensor head 78 (downward Z head) may be connected. In this case, since it is not necessary to provide the band-like region, the configuration of the target 338 can be simplified.
  • the main control device 50 drives the substrate holder 36 to the target position in the Y-axis direction based on the output of the encoder system, while the Y-slider position measuring system 80 (see FIG. 4, here the encoder).
  • the Y slider 76 is driven in the Y-axis direction based on the output of the system.
  • main controller 50 drives Y slider 76 and substrate holder 36 synchronously (so that Y slider 76 follows substrate holder 36).
  • the main controller 50 controls the position of the Y slider 76 within a range in which at least one of the plurality of heads 384x and 384y is not removed from the scale plate 340 (is not outside the measurable range).
  • the measurement beams emitted from the X head 384x and the Y head 384y are respectively converted into the X scale 342x and the Y scale. It does not deviate from 342y (see FIG. 13 respectively).
  • the measurement beams irradiated from the X head 384x and the Y head 384y are not deviated from the X scale 342x and the Y scale 342y while the substrate holder 36 is moved in the Y-axis direction (Y step operation), that is, the X head.
  • the two Y sliders 76 and the substrate holder 36 may be moved in the Y-axis direction in synchronization with each other to such an extent that measurement by the measurement beams from the 384x and Y head 384y is not interrupted (measurement can be continued).
  • the Y slider 76 (X head 384x, 386x, Y head 384y, 386y) may start to move in the step direction prior to the substrate holder 36.
  • the acceleration of each head can be suppressed, and the tilt of each moving head (becoming a forward slant with respect to the traveling direction) can be further suppressed.
  • the Y slider 76 may start to move in the step direction later than the substrate holder 36.
  • the mask M (see FIG. 1) is driven in the ⁇ X direction based on the output of the mask stage position measurement system 54 (see FIG. 4).
  • the substrate holder 36 is driven in the ⁇ X direction based on the output of the position measurement system in the horizontal plane of the substrate stage (see FIG. 4; here, the encoder system), so that the mask pattern is formed in the shot area on the substrate P. Transcribed.
  • the two Y sliders 76 are stationary.
  • the mask pattern is sequentially applied to a plurality of shot regions on the substrate P by appropriately repeating the scanning operation of the mask M, the Y step operation of the substrate holder 36, and the scanning operation of the substrate holder 36. Transcribed.
  • the two Y sliders 76 each time the substrate holder 36 is stepped in the + Y direction and the ⁇ Y direction so that the opposing state to the target 338 (scale plate 340) is maintained. It is driven in the same direction as the substrate holder 36 by the same distance.
  • the Y scale 342y has a plurality of lattice lines extending in the X-axis direction.
  • the irradiation point 384y of the measurement beam irradiated from the Y head 384y onto the Y scale 342y extends in the Y-axis direction. It has an elliptical shape in the axial direction.
  • the Y head 384y and the Y scale 342y move relative to each other in the Y-axis direction and the measurement beam straddles the lattice line, the Y head 384y Output changes.
  • the Y slider 76 (see FIG. 12) has Y.
  • the step of the Y slider 76 is performed so that the measurement beam from the head 384y does not straddle a plurality of lattice lines forming the Y scale 342y, that is, the output of the Y head 384y does not change (the change is zero).
  • the position of the direction (Y position) is controlled.
  • the Y position of the Y head 384y is measured by a sensor having a resolution higher than the pitch between the grid lines constituting the Y scale 342y, and the irradiation point of the measurement beam from the Y head 384y indicates the grid line.
  • the Y position of the Y head 384y is controlled via the Y linear actuator 74 (see FIG. 12) immediately before striding (the output of the Y head 384y is likely to change).
  • the present invention is not limited to this.
  • the output of the Y head 384y changes due to the measurement beam from the Y head 384y straddling the grid line, the Y head 384y is driven and controlled accordingly.
  • the output from the Y head 384y may be substantially unchanged. In this case, a sensor for measuring the Y position of the Y head 384y is unnecessary.
  • a liquid crystal exposure apparatus according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. Similarly to the fourth embodiment, the liquid crystal exposure apparatus according to the fifth embodiment obtains positional information of the substrate P in the horizontal plane using the encoder system. ) And the head unit for the Z tilt position measurement system are different from the fourth embodiment.
  • differences from the fourth embodiment will be described, and elements having the same configurations and functions as those of the fourth embodiment will be denoted by the same reference numerals as those of the fourth embodiment, and description thereof will be omitted. .
  • the Z tilt position measurement system in the liquid crystal exposure apparatus of the fifth embodiment is configured in the same manner as the Z tilt position measurement system 270 of the third embodiment. That is, as shown in FIG. 14, four head units 272a to 272d (the head units 272b and 272d are not shown in FIG. 12, refer to FIG. 9, etc.) are attached to the lower surface of the upper mount 18a.
  • the Z tilt position information of the substrate P is obtained using the head units 272a to 272d.
  • a target 280 (reflecting surface) is fixed to the upper base 18a so as to face the head units 272a to 272d.
  • the procedure for obtaining the Z tilt position information of the substrate P using the Z sensor heads 78 and 278 included in each of the four head units 272a to 272d is the same as that in the third embodiment, and the description thereof will be omitted.
  • the encoder system (horizontal plane position measurement system 58) has a pair of head units 472a and 472b with the projection optical system 16 in between, as in the fourth embodiment.
  • the head units 472a and 472b have substantially the same configuration except that the arrangement is different.
  • the head unit 472a is disposed between the head unit 272a and the head unit 272c.
  • the head unit 472b is disposed between the head unit 272b and the head unit 272d.
  • the head units 472a and 472b are fixed to the lower surface of the upper pedestal 18a in the same manner as the head units 272a to 272d.
  • a scale plate 380 is fixed to the upper base portion 18a so as to face the head units 472a and 472b.
  • the head unit 472a is obtained by removing the plurality of sensor heads 78 and 278 from the head unit 372a (see FIG. 13) of the fourth embodiment.
  • the procedure for obtaining the position information of the substrate P in the horizontal plane using the head units 472a and 472b (see FIG. 14) in the fifth embodiment is the same as that in the fourth embodiment, and the description thereof is omitted. .
  • the head unit for the position measurement system in the horizontal plane of the substrate P and the head unit for the Z tilt position measurement system of the substrate are independent, compared to the fourth embodiment.
  • the configuration of the head unit is simple and the arrangement of each sensor head is easy. Further, the dimension of the target 438 in the X-axis direction can be shortened compared to the fourth embodiment.
  • an X scale (X-axis direction measurement grid pattern shown in the figure)
  • a Y scale (a grid pattern for Y-axis direction measurement shown in the drawing) are provided on scale members (for example, a plurality of scale plates arranged on the target 338) independent of each other.
  • the plurality of lattice patterns may be formed separately for each group of lattice patterns on the same long scale member. Further, a lattice pattern may be continuously formed on the same long scale member.
  • a plurality of scale groups in which a plurality of scales are arranged in series in the X-axis direction with a gap of a predetermined interval are arranged at different positions apart from each other in the Y-axis direction.
  • the position of the gap of the predetermined interval between the plurality of columns is the X axis. You may arrange
  • a plurality of scale groups in which a plurality of scales are arranged in series in the X-axis direction with a gap of a predetermined interval are arranged at different positions apart from each other in the Y-axis direction.
  • the plurality of scale groups are arranged on the substrate. It may be configured so that it can be used properly based on the shot arrangement (shot map).
  • the lengths of the plurality of scale rows as a whole are different from each other between the scale rows, different shot maps can be handled, and shot areas formed on the substrate in the case of four-sided and six-sided chamfers, etc. It can respond to changes in the number of
  • the positions of the gaps of the scale rows are made different from each other in the X-axis direction, the heads corresponding to the plurality of scale rows will not be out of the measurement range at the same time. It is possible to reduce the number of sensors having an indeterminate value in FIG.
  • one scale in the scale group (scale array) in which a plurality of scales are arranged in series in the X-axis direction on the targets 338 and 438 with a gap of a predetermined interval, one scale (pattern for X-axis measurement)
  • the length in the X-axis direction is the length of one shot region (the length that is formed on the substrate by irradiating the device pattern when performing scanning exposure while moving the substrate on the substrate holder in the X-axis direction). You may make it the length which can be measured continuously for only minutes. In this way, it is not necessary to perform head transfer control for a plurality of scales during scan exposure of a one-shot area, so that position measurement (position control) of the substrate P (substrate holder) during scan exposure can be easily performed. it can.
  • each scale has the same length.
  • the center portion is longer than the length in the X-axis direction of the scales arranged near the both ends in the X-axis direction (the scales arranged at each end in the scale row).
  • the scale arranged in the may be physically longer.
  • a scale group in which a plurality of scales are arranged in series in the X-axis direction with a gap of a predetermined interval on the targets 338 and 438, the distance between the scales (in other words, the length of the gap).
  • the length of one scale, and two heads that move relative to the scale row (the heads that are disposed opposite to each other within one Y slider 76, for example, two heads 384x shown in FIG. 13). Is arranged so as to satisfy the relationship of “one scale length> distance between opposed heads> distance between scales”.
  • a pair of X heads 384x and a pair of Y heads 384y are arranged side by side in the X axis direction so as to form a pair (the X head 384x and the Y head 384y are at the same position in the X axis direction). However, they may be arranged so as to be relatively shifted in the X-axis direction.
  • the X scale 342x and the Y scale 342y are formed with the same length in the X-axis direction, but these lengths are made different from each other.
  • the remaining set of heads (384x, 384y) in the Y slider 76 which is different from the head that has been transited, and another head (a head that has been separated in the X-axis direction and dropped). May be used to calculate an initial value at the time of connection of the connected heads.
  • Still another head described above may be a position measuring head in the X-axis direction or a position measuring head in the Y-axis direction.
  • the Y slider 76 moves in synchronization with the substrate holder 36, but this means that the Y slider 76 moves in a state where the relative positional relationship with respect to the substrate holder 36 is substantially maintained.
  • the positional relationship between the Y slider 76 and the substrate holder 36, the moving direction, and the moving speed are not limited to the case where the Y slider 76 and the substrate holder 36 are moved in a state in which they are strictly matched.
  • the encoder system provides a substrate replacement scale on the substrate stage device 20 or another stage device in order to acquire position information while the substrate stage device 20 moves to the substrate replacement position with the substrate loader.
  • the position information of the substrate stage apparatus 20 may be acquired using a head (such as the X head 384x).
  • the substrate stage device 20 or another stage device may be provided with a substrate replacement head, and the position information of the substrate stage device 20 may be acquired by measuring the scale plate 340 or the substrate replacement scale.
  • a position measurement system for example, a mark on the stage and an observation system for observing it
  • the Z sensor is not limited to the encoder system, and may be a laser interferometer, a TOF sensor, or a sensor capable of measuring a distance.
  • the scale plate 340 is provided on the targets 338 and 438, the scale may be directly formed on the substrate P by exposure processing. For example, it may be formed on a scribe line between shot areas. In this way, the scale formed on the substrate can be measured, and the nonlinear component error for each shot area on the substrate can be obtained based on the position measurement result, and the exposure can be determined based on the error. It is also possible to improve the overlay accuracy.
  • the Y slider 76 and the Y linear actuator 74 are configured to be provided on the lower surface (see FIG. 12) of the upper base 18a of the apparatus main body 18, but are provided on the lower base 18b and the middle base 18c. Also good.
  • the configuration of the substrate stage apparatus 520 for positioning the substrate P with high precision with respect to the projection optical system 16 is the first to fifth embodiments described above. Different from form.
  • a measurement system having the same configuration as any of the measurement systems according to the first to fifth embodiments can be used as appropriate.
  • the back surface of the substrate P is vacuum-sucked and held on the substrate holder 36 (see FIG. 1 and the like), but is shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b).
  • the substrate holder 540 is formed in a rectangular frame shape (frame shape) in plan view, and only the vicinity of the end portion of the substrate P is sucked and held. Different. Then, almost the entire surface including the central portion of the substrate P is non-contact supported from below by a non-contact table 536 that can be finely driven in the Z tilt direction with respect to the horizontal plane, so that a plane along the upper surface of the non-contact table 536 is obtained. It will be corrected.
  • the non-contact table 536 is fixed on the upper surface of the fine movement stage 32.
  • the fine movement stage 32 is mechanically movable with respect to the X coarse movement stage 26 via a plurality of coupling devices 550 including ball joints, etc. (however, can be finely moved in the Z tilt direction). And is moved by a predetermined long stroke in the X-axis direction and the Y-axis direction by being pulled by the X coarse movement stage 26.
  • the substrate holder 540 includes a main body portion 542 formed in a rectangular frame shape in plan view, and a suction portion 544 fixed to the upper surface of the main body portion 542.
  • the suction part 544 is also formed in a rectangular frame shape in plan view, like the main body part 542.
  • the substrate P is vacuum-sucked and held by the suction unit 544.
  • the non-contact table 536 is inserted into an opening of the suction portion 544 in a state where a predetermined gap is formed with respect to the suction portion 544 of the substrate holder 540.
  • the non-contact table 536 applies a load (preload) to the substrate P by using both the ejection of pressurized gas to the lower surface of the substrate P and the suction of the gas, thereby causing the substrate P to be in a non-contact state (along a horizontal plane). Planar correction in a state that does not inhibit relative movement.
  • a plurality (four in this embodiment) of guide plates 548 extend radially from the lower surface of the fine movement stage 32 along a horizontal plane.
  • the substrate holder 540 has a plurality of pads 546 including air bearings corresponding to the plurality of guide plates 548, and the static pressure of the pressurized gas ejected from the air bearings to the upper surface of the guide plate 548 It is placed on the guide plate 548 in a non-contact state.
  • the fine movement stage 32 is finely driven only in the Z tilt direction with respect to the X coarse movement stage 24.
  • the substrate holder 540 has three freedoms in a horizontal plane with respect to the fine movement stage 32 via a plurality of linear motors 552 (voice coil motors) including a mover included in the substrate holder 540 and a stator included in the fine movement stage 32. It is finely driven in the direction of degrees.
  • linear motors 552 voice coil motors
  • the fine movement stage 32 moves along the XY plane with a long stroke
  • the fine movement stage 32 and the substrate holder 540 integrally move along the XY plane with a long stroke.
  • a thrust is applied to the substrate holder 540 by the motor 552.
  • the target 38 is fixed to the substrate holder 540 via the bracket 38a as in the first embodiment.
  • the main controller 50 uses a plurality of sensor heads 78 (see FIG. 1 and the like) that irradiates the target 38 with measurement light, and uses the substrate holder 540 (that is, the substrate).
  • the posture change amount of P) is measured.
  • the configuration of the measurement system for the Z tilt position of the substrate P including the arrangement of the plurality of sensor heads 78 can be modified in the same manner as in the second to fifth embodiments.
  • the target 38 is fixed to the substrate holder 540 via the bracket 38a.
  • the present invention is not limited to this, and the target 38 (and the scale plate 340) is directly attached to the upper surface of the substrate holder 540.
  • the upper surface of the substrate holder 540 may be mirror-finished to function in the same manner as the target.
  • the sensor head 78 (downward head) for obtaining the Z tilt position information of the substrate P emits measurement light to the reflection surface of the target 38 (138, 238) attached to the substrate holder 36.
  • the measurement light irradiated from the sensor head 78 can be reflected and the change in the posture of the substrate P can be reflected
  • the form of the target is not limited to this, and the measurement light is reflected on the substrate P. (That is, the substrate P itself may function as a target).
  • the target 38 and the like of each of the above embodiments may be attached to the fine movement stage 32.
  • the sensor head 78 (downward head) is moved in the Y-axis direction with respect to the target 38 extending in the X-axis direction (scanning direction). May extend in the other direction (Y-axis direction), and the sensor head 78 may move in a direction orthogonal to the direction in which the target 38 extends in a horizontal plane.
  • the substrate stage apparatus 20 has the target 38 extending in the X-axis direction, and the sensor head 78 attached to the apparatus main body 18 moves in the Y-axis direction in synchronization with the target 38.
  • the substrate stage apparatus 20 has a sensor head 78, and the target 38 attached to the apparatus main body 18 moves in the Y-axis direction in synchronization with the sensor head 78. Also good. In this case, it is preferable to measure the posture change of the target 38 and correct the output of the sensor head 78 based on the output.
  • the weight cancellation device 28 is placed on the Y step guide 30 that is a movable surface plate movable in the Y-axis direction.
  • the present invention is not limited to this, and the XY plane of the weight cancellation device 28 is.
  • the weight canceling device 28 may be placed on a fixed surface plate having a guide surface that covers the entire moving range.
  • the wavelength of the light source used in the illumination system 12 and the illumination light IL emitted from the light source is not particularly limited, and ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or the like. Alternatively, vacuum ultraviolet light such as F2 laser light (wavelength 157 nm) may be used.
  • the projection optical system 16 is an equal magnification system.
  • the present invention is not limited to this, and a reduction system or an enlargement system may be used.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for liquid crystal that transfers the liquid crystal display element pattern onto the square glass plate, but the exposure apparatus for manufacturing an organic EL (Electro-Luminescence) panel, semiconductor manufacturing
  • the present invention can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing an exposure apparatus, a thin film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like.
  • an exposure apparatus for manufacturing an exposure apparatus, a thin film magnetic head, a micromachine, a DNA chip, and the like.
  • microdevices such as semiconductor elements but also masks or reticles used in light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates, silicon wafers, etc.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • the object to be exposed is not limited to the glass plate, but may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank.
  • the thickness of the substrate is not particularly limited, and includes a film-like (flexible sheet-like member).
  • the exposure apparatus of the present embodiment is particularly effective when a substrate having a side length or diagonal length of 500 mm or more is an exposure target. Further, when the substrate to be exposed is a flexible sheet, the sheet may be formed in a roll shape.
  • the step of designing the function and performance of the device the step of producing a mask (or reticle) based on this design step, and the step of producing a glass substrate (or wafer)
  • the above-described exposure method is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the glass substrate. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity. .
  • the moving body device and the measuring method of the present invention are suitable for obtaining position information of the moving body.
  • the exposure apparatus of the present invention is suitable for exposing an object.
  • the manufacturing method of the flat panel display of this invention is suitable for manufacture of a flat panel display.
  • the vice manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a micro device.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid crystal exposure apparatus, 20 ... Substrate stage apparatus, 36 ... Substrate holder, 70 ... Substrate stage Z tilt position measurement system, 72a, 72b ... Head unit, 74 ... Y linear actuator, 76 ... Y slider, 78 ... Sensor head, P: Substrate.

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Abstract

ＸＹ平面に平行な方向に移動可能な基板ホルダ（３６）のＺ軸方向の位置情報を求める計測システムは、基板ホルダ（３６）に対向して設けられ、Ｙ軸方向に基板ホルダ（３６）に同期して移動可能なＹスライダ（７６）と、Ｙスライダ（７６）に設けられたセンサヘッド（７８）と、Ｙスライダ（７６）を制御するとともに、基板ホルダ（３６）に設けられＸ軸方向に延びるターゲット（３８）を用いて、センサヘッド（７８）により基板ホルダ（３６）のＺ軸方向の位置情報を求める制御系と、を備える。

Description

移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法
　本発明は、移動体装置、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法、並びに計測方法に関する。
　従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラスプレート又はウエハ等（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンを、エネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　この種の露光装置では、マスクに形成されたパターンを基板上に高解像度で結像させるために、基板の表面位置（例えば、基板表面の水平面に交差する方向の位置情報）を計測するととともに、該基板の表面位置を投影光学系の焦点深度内に自動的に位置させるオートフォーカス制御を行っている。
　ここで、オートフォーカス制御を確実に行うためには、基板の表面位置を高精度で計測することが好ましい。
米国特許出願公開第２０１０／０２６６９６１号明細書
　本発明の第１の態様によれば、物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と、前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体と、前記第１及び第２移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第１移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備え、前記計測部は、前記第１方向へ移動した前記第１移動体に対して、前記第１移動体に対向するように前記第２移動体が前記第１方向へ移動し、計測を行う移動体装置が、提供される。
　本発明の第２の態様によれば、物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と、前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体と、前記第１及び第２移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第１移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備える移動体装置が、提供される。
　本発明の第３の態様によれば、第１の態様に係る移動体装置及び第２の態様に係る移動体装置のいずれかと、前記第１移動体に保持された物体に対してエネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える露光装置が、提供される。
　本発明の第４の態様によれば、第３の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が、提供される。
　本発明の第５の態様によれば、第３の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
　本発明の第６の態様によれば、物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体との一方に設けられた被計測系に対して、前記第１移動体と前記第２移動体との他方に設けられた計測系が計測ビームを照射し、前記第１移動体の上下方向の位置を計測することを含み、前記計測することでは、前記第１方向へ移動した前記第１移動体に対向するように、前記第１移動体に対して前記第２移動体が前記第１方向へ移動し、前記計測が行われる計測方法が、提供される。
第１の実施形態に係る液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１の液晶露光装置が備える基板ステージＺチルト位置計測系の概念図である。 液晶露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 ステップ動作時における基板ステージ装置及び基板ステージＺチルト位置計測系の動作を説明するための図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、露光動作時の基板ステージ装置及び基板ステージＺチルト位置計測系の動作を説明するための図（その１及びその２）である。 第２の実施形態に係る液晶露光装置を示す図（断面図）である。 第２の実施形態における基板ステージＺチルト位置計測系の動作を説明するための図である。 第３の実施形態に係る液晶露光装置を示す図（正面図）である。 第３の実施形態における基板ステージＺチルト位置計測系の概念図である。 第３の実施形態に係る液晶露光装置を示す図（断面図）である。 第４の実施形態に係る液晶露光装置を示す図（正面図）である。 第４の実施形態における基板位置計測系の概念図である。 第５の実施形態に係る液晶露光装置を示す図（断面図）である。 第５の実施形態における基板位置計測系の概念図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、第６の実施形態に係る基板ステージ装置を示す図（それぞれ断面図、平面図）である。 エンコーダスケール上における計測ビームの照射点を示す図である。
《第１の実施形態》
　以下、第１の実施形態について、図１～図６（ｂ）を用いて説明する。
　図１には、第１の実施形態に係る液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
　液晶露光装置１０は、照明系１２、回路パターン等のパターンが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ１４、投影光学系１６、装置本体１８、表面（図１で＋Ｚ側を向いた面）にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐを保持する基板ステージ装置２０、及びこれらの制御系等を有している。以下、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系１６に対してそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向とし、水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向として説明を行う。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
　照明系１２は、米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。すなわち、照明系１２は、図示しない光源（水銀ランプなど）から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。
　マスクステージ１４は、光透過型のマスクＭを保持している。主制御装置５０（図４参照）は、リニアモータを含むマスクステージ駆動系５２（図４参照）を介してマスクステージ１４（すなわちマスクＭ）を、照明系１２（照明光ＩＬ）に対してＸ軸方向（スキャン方向）に所定の長ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に微少駆動する。マスクステージ１４の水平面内の位置情報は、レーザ干渉計を含むマスクステージ位置計測系５４（図４参照）により求められる。
　投影光学系１６は、マスクステージ１４の下方に配置されている。投影光学系１６は、米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される投影光学系と同様な構成の、いわゆるマルチレンズ型の投影光学系であり、正立正像を形成する両側テレセントリックな複数の光学系を備えている。投影光学系１６から基板Ｐに投射される照明光ＩＬの光軸ＡＸは、Ｚ軸に平行である。
　液晶露光装置１０では、照明系１２からの照明光ＩＬによって所定の照明領域内に位置するマスクＭが照明されると、マスクＭを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系１６を介してその照明領域内のマスクＭのパターンの投影像（部分的なパターンの像）が、基板Ｐ上の露光領域に形成される。そして、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭが走査方向に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐが走査方向に相対移動することで、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭに形成されたパターン（マスクＭの走査範囲に対応するパターン全体）が転写される。ここで、マスクＭ上の照明領域と基板Ｐ上の露光領域（照明光の照射領域）とは、投影光学系１６によって互いに光学的に共役な関係になっている。
　装置本体１８は、上記マスクステージ１４、及び投影光学系１６を支持する部分であり、複数の防振装置１８ｄを介してクリーンルームの床Ｆ上に設置されている。装置本体１８は、米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示される装置本体と同様に構成されており、上記投影光学系１６を支持する上架台部１８ａ（光学定盤などとも称される）、一対の下架台部１８ｂ（図１では、紙面奥行き方向に重なっているため一方は不図示。図２参照）、及び一対の中架台部１８ｃを有している。
　基板ステージ装置２０は、基板Ｐを投影光学系１６（照明光ＩＬ）に対して高精度位置決めする部分であり、基板Ｐを水平面（Ｘ軸方向、及びＹ軸方向）に沿って所定の長ストロークで駆動するとともに、６自由度方向に微少駆動する。基板ステージ装置２０の構成は、特に限定されないが、米国特許出願公開第２００８／１２９７６２号明細書、あるいは米国特許出願公開第２０１２／００５７１４０号明細書などに開示されるような、２次元粗動ステージと、該２次元粗動ステージに対して微少駆動される微動ステージとを含む、いわゆる粗微動構成のステージ装置を用いることが好ましい。
　本第１の実施形態における基板ステージ装置２０は、一例として、複数（本実施形態では、３つ）のベースフレーム２２（図１では紙面奥行き方向に重なっている。図２参照）、Ｙ粗動ステージ２４、Ｘ粗動ステージ２６、重量キャンセル装置２８、Ｙステップガイド３０、微動ステージ３２、基板ホルダ３６などを備えた粗微動構成のステージ装置である。
　ベースフレーム２２は、Ｙ軸方向に延びる部材から成り、装置本体１８と振動的に絶縁された状態で床Ｆ上に設置されている。３つのベースフレーム２２は、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている（図２参照）。
　Ｙ粗動ステージ２４は、図２に示されるように、３つのベースフレーム２２上に載置されている。Ｙ粗動ステージ２４は、上記ベースフレーム２２に対応した、３つのＹキャリッジ２４ａと、該３つのＹキャリッジ２４ａ上に載置された一対（図２では一方は不図示。図１参照）のＸビーム２４ｂとを有している。Ｙ粗動ステージ２４は、基板Ｐを６自由度方向に駆動するための基板ステージ駆動系５６（図２では不図示。図４参照）の一部である複数のＹアクチュエータ２４ｃを介して３つのベースフレーム２２上でＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、Ｙ粗動ステージ２４は、ベースフレーム２２との間に配置されたリニアガイド装置２４ｄを介して、Ｙ軸方向に直進案内される。
　図１に戻り、Ｘ粗動ステージ２６は、一対のＸビーム２４ｂ上に載置されている。Ｘ粗動ステージ２６は、平面視（＋Ｚ方向から見て）矩形の板状の部材から成り、中央に開口部が形成されている。Ｘ粗動ステージ２６は、基板ステージ駆動系５６（図４参照）の一部である複数のＸアクチュエータ２６ａを介してＹ粗動ステージ２４上でＸ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、Ｘ粗動ステージ２６は、Ｙ粗動ステージ２４との間に配置されたリニアガイド装置２６ｂを介して、Ｘ軸方向に直進案内される。なお、図２は、Ｘ粗動ステージ２６が＋Ｘ側のストロークエンドに位置した状態を示す図である。また、Ｘ粗動ステージ２６は、上記リニアガイド装置２６ｂによりＹ粗動ステージ２４に対するＹ軸方向への相対移動が機械的に制限されており、Ｙ粗動ステージ２４と一体的にＹ軸方向に移動する。上述した基板ステージ駆動系５６が有するＹアクチュエータ２４ｃ（図２参照）、Ｘアクチュエータ２６ａ（図１参照）としては、リニアモータ、送りネジ（ボールネジ）装置などを用いることができる。
　重量キャンセル装置２８は、図２に示されるように、Ｘ粗動ステージ２６に形成された開口部内に挿入されている。重量キャンセル装置２８は、心柱とも称され、微動ステージ３２、及び基板ホルダ３６を含む系の自重を下方から支持している。重量キャンセル装置２８の詳細に関しては、米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されているので、説明を省略する。重量キャンセル装置２８は、Ｘ粗動ステージ２６に対して複数の接続装置２８ａ（フレクシャ装置とも称される）を介して機械的に接続されており、Ｘ粗動ステージ２６に牽引されることにより、Ｘ粗動ステージ２６と一体的にＸＹ平面に沿って移動する。
　Ｙステップガイド３０は、重量キャンセル装置２８が移動する際の定盤として機能する部分である。Ｙステップガイド３０は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、装置本体１８が有する一対の下架台部１８ｂ上に複数のリニアガイド装置３０ａを介して載置されている。Ｙステップガイド３０は、Ｙ粗動ステージ２４が有する一対のＸビーム２４ｂ間に挿入され（図１参照）、且つＹ粗動ステージ２４に複数の接続装置３０ｂ（図２では不図示。図１参照）を介して機械的に接続されている。これにより、Ｙステップガイド３０は、Ｙ粗動ステージ２４と一体的にＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。重量キャンセル装置２８は、Ｙステップガイド３０上にエアベアリング２８ｂを介して非接触状態で載置されており、Ｘ粗動ステージ２６がＹ粗動ステージ２４上でＸ軸方向にのみ移動する場合には、静止状態のＹステップガイド３０上をＸ軸方向に移動し、Ｘ粗動ステージ２６がＹ粗動ステージ２４と一体的にＹ軸方向に移動する（Ｘ軸方向への移動を伴う場合も含む）場合には、Ｙステップガイド３０と一体的に（Ｙステップガイド３０から脱落しないように）Ｙ軸方向に移動する。
　微動ステージ３２は、平面視矩形の板状（あるいは箱形）の部材から成り、中央部が球面軸受け装置３４を介してＸＹ平面に対して揺動（チルト動作）自在な状態で重量キャンセル装置２８に下方から非接触状態（ＸＹ平面に沿って相対移動可能な状態）で支持されている。微動ステージ３２の上面には、基板ホルダ３６が固定され、該基板ホルダ３６上に基板Ｐが載置される。基板ホルダ３６は、平面視矩形の板状に形成され、基板Ｐを、真空吸着保持する。
　微動ステージ３２は、上記基板ステージ駆動系５６（図１及び図２では不図示。図４参照）の一部であって、Ｘ粗動ステージ２６が有する固定子と微動ステージ３２が有する可動子とを含む複数のリニアモータを介して、主制御装置５０（図４参照）により、Ｘ粗動ステージ２６に対して６自由度方向に微少駆動される。複数のリニアモータとしては、Ｘボイスコイルモータ５６ｘ（図１では不図示）、Ｙボイスコイルモータ５６ｙ（図２では不図示）、Ｚボイスコイルモータ５６ｚがそれぞれ複数含まれる。また、主制御装置５０は、Ｘ粗動ステージ２６がＸＹ平面に沿って長ストロークで移動する際には、微動ステージ３２とＸ粗動ステージ２６とが一体的にＸＹ平面に沿って長ストロークで移動するように、上記複数のリニアモータにより微動ステージ３２に推力を付与する。基板ステージ駆動系５６を含み、以上説明した基板ステージ装置２０の構成（計測系を除く）は、米国特許出願公開第２０１２／００５７１４０号明細書などに開示されている。
　微動ステージ３２（すなわち基板Ｐ）の位置計測系は、図４に示されるように、基板のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報を含む）を求めるための基板ステージ水平面内位置計測系５８（以下、「水平面内位置計測系５８」と称する）と、基板の水平面に交差する方向の位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、θｘ及びθｙ方向の回転量情報。以下「Ｚチルト位置情報」と称する）を求めるための基板ステージＺチルト位置計測系７０（以下、「Ｚチルト位置計測系７０」と称する）とを含む。
　水平面内位置計測系５８としては、不図示であるが、微動ステージ３２、あるいは基板ホルダ３６（それぞれ図１参照）に固定されたバーミラー（Ｘ軸に平行に延びるＹバーミラー、及びＹ軸に平行に延びるＸバーミラー）を用いた光干渉計システムなどを用いることができる。光干渉計システムを用いた位置計測系の詳細に関しては、米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書などに開示されているので、説明を省略する。
　Ｚチルト位置計測系７０は、図１に示されるように、一対のヘッドユニット（ヘッドユニット７２ａ、７２ｂ）を有している。一方のヘッドユニット７２ａは、投影光学系１６の＋Ｙ側に配置され、他方のヘッドユニット７２ｂは、投影光学系１６の－Ｙ側に配置されている（図２参照）。ヘッドユニット７２ａ、７２ｂは、配置が異なる点を除き、実質的に同じ装置である。
　ヘッドユニット７２ａ、７２ｂは、基板ステージ装置２０が有する一対のターゲット３８（ターゲット部材）を用いて基板ＰのＺチルト位置情報を計測する。一対のターゲット３８のうち、一方は基板ホルダ３６の＋Ｙ側に配置され、他方は基板ホルダ３６の－Ｙ側に配置されている。一対のターゲット３８のＹ軸方向に関する間隔は、上述したヘッドユニット７２ａ、７２ｂのＹ軸方向の間隔と概ね同じに設定されている。
　ターゲット３８は、図１及び図２から分かるように、Ｘ軸方向に延び、且つＸＹ平面に平行な板状（帯状）の部材から成る。ターゲット３８の上面は、反射面となっている。ターゲット３８としては、平面鏡などを用いることができる。ターゲット３８のＸ軸方向の長さは、基板ホルダ３６（及び基板Ｐ）のＸ軸方向の長さよりも長く設定されており、本実施形態では、基板ホルダ３６のＸ軸方向の長さの１．１～２倍程度に設定されている。なお、ターゲット３８の長さは基板ホルダ３６のＸ軸方向の長さよりも短くても良い。例えば、Ｚチルト位置情報を計測する場所やタイミングに対応して、基板ホルダ３６のＸ軸方向の長さよりも短いターゲット３８を複数設けても良い。
　ターゲット３８は、その上面の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が、基板ホルダ３６上に載置された基板Ｐの表面の高さ位置とほぼ同じとなるように、基板ホルダ３６の側面にブラケット３８ａを介して取り付けられている。従って、基板ホルダ３６が水平面に交差する方向（光軸ＡＸ方向への移動、及び水平面に対して傾斜する方向）に駆動されると、一対のターゲット３８は、該基板ホルダ３６と一体的に水平面に交差する方向に移動する。これにより、基板ホルダ３６上に載置された基板Ｐの姿勢変化が、ターゲット３８の上面（反射面）に反映される。なお、図１及び図２において、ターゲット３８は、基板ホルダ３６の側面に取り付けられているが、基板Ｐの姿勢変化を反映できれば、ターゲット３８の設置位置は特に限定されず、微動ステージ３２に固定されていても良し、あるいは基板ホルダ３６の上面に直接取り付けられても良い。また、基板ホルダ３６、微動ステージ３２、基板Ｐ等の少なくとも一部の上面をターゲット３８として、Ｚチルト位置情報を計測しても良い。すなわち、基板ホルダ３６、微動ステージ３２、基板Ｐ等の少なくとも一部の上面をターゲット３８と同等に機能させても良い。これによって、ターゲット３８を設けなくても良いので、基板ステージ装置２０の構成をシンプルにすることができる。
　次にヘッドユニット７２ａ、７２ｂについて説明する。ヘッドユニット７２ａは、図１に示されるように、Ｙリニアアクチュエータ７４、該Ｙリニアアクチュエータ７４により投影光学系１６（及び装置本体１８）に対してＹ軸方向に所定のストロークで駆動されるＹスライダ７６、及びＹスライダ７６に固定された一対のセンサヘッド７８（図１では紙面奥行き方向に重なっている。図２参照）を備えている。ヘッドユニット７２ｂも同様である。
　Ｙリニアアクチュエータ７４（駆動機構）は、装置本体１８が有する上架台部１８ａの下面に固定されている。Ｙリニアアクチュエータ７４は、Ｙスライダ７６をＹ軸方向に案内するリニアガイドと、Ｙスライダ７６に推力を付与する駆動系とを備えている。リニアガイドの種類は、特に限定されないが、繰り返し再現性の高いエアベアリングが好適である。駆動系の種類も、特に限定されず、リニアモータ、ベルト（あるいはワイヤ）駆動装置などを用いることができる。
　Ｙリニアアクチュエータ７４は、主制御装置５０（図４参照）により制御される。主制御装置５０は、Ｙスライダ７６のＹ軸方向への移動方向、移動量、及び移動速度が、基板Ｐ（微動ステージ３２）のＹ軸方向への移動方向、移動量、及び移動速度とほぼ同じとなるようにＹリニアアクチュエータ７４を制御する。また、図１及び図２では不図示であるが、主制御装置５０は、Ｙスライダ位置計測系８０（図４参照）を介して、Ｙスライダ７６の装置本体１８（すなわち投影光学系１６）に対する位置情報を求める。Ｙスライダ位置計測系８０としては、リニアエンコーダシステムのような計測システムであっても良いし、Ｙリニアアクチュエータ７４に対する入力信号などに基づくものであっても良い。
　一対のセンサヘッド７８は、Ｙスライダ７６の下面にＸ軸方向に離間して取り付けられている（図２参照）。一対のセンサヘッド７８は、図３に示されるように、ターゲット３８に対向して、下方（－Ｚ方向）を向いて配置されている。本実施形態において、センサヘッド７８としては、一例として、レーザ変位計が用いられているが、センサヘッド７８の種類は、装置本体１８（図１参照）を基準としたターゲット３８のＺ軸方向の変位を所望の精度（分解能）で、且つ非接触で計測できれば、特に限定されない。
　ここで、ヘッドユニット７２ａ、７２ｂそれぞれが有する一対のセンサヘッド７８は、Ｘ軸方向に離間していることから、主制御装置５０（図４参照）は、該一対のセンサヘッド７８の出力の平均値に基づいて、対応するターゲット３８のＺ軸方向の位置（変位量）情報を求めること、及び一対のセンサヘッド７８の出力の差分に基づいてターゲット３８のθｙ方向の傾斜量情報を求めることができる。また、ヘッドユニット７２ａ、７２ｂ（及び対応するターゲット３８）がＹ軸方向に離間していることから、主制御装置５０は、該ヘッドユニット７２ａ、７２ｂが有する、同一直線上にない合計で、４つのセンサヘッド７８の出力に基づいて、基板ホルダ３６（図１参照）のθｘ方向の傾斜量情報を求めることができる。なお、ターゲット３８のＺ軸方向の位置（変位量）情報を求める場合に、該一対のセンサヘッド７８のうちの一つのセンサヘッドの出力に基づいて求めても良い。
　図４には、液晶露光装置１０（図１参照）の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置５０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置５０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、液晶露光装置１０の構成各部を統括制御する。
　上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、主制御装置５０（図４参照）の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ１４上へのマスクＭのロードが行われるとともに、不図示の基板ローダによって、基板ステージ装置２０（基板ホルダ３６）上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置５０により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、そのアライメント計測の終了後、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。
　上記スキャン露光動作時において、主制御装置５０（図４参照）は、Ｚチルト位置計測系７０（図４参照）の出力に基づいて、基板Ｐ上における照明光ＩＬ（図１参照）の照射領域（露光領域）が、投影光学系１６（図１参照）の焦点深度内に自動的に位置するように、基板ＰのＺチルト方向の位置決め制御（いわゆるオートフォーカス制御）を行う。なお、基板ＰのＺチルト位置計測系として、上記露光領域の近傍で基板Ｐの面位置情報を直接計測する方式の計測系（公知のオートフォーカスセンサ）を、本実施形態のＺチルト位置計測系７０と併用しても良い。
　一連のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、主制御装置５０（図４参照）は、図５、図６（ａ）に示されるように、ショット間移動を行うために基板Ｐ（基板ホルダ３６）をＹ軸方向（図５、図６（ａ）では＋Ｙ方向。白矢印参照）に移動させる際に、該基板Ｐと同期するように（センサヘッド７８からの計測光が対応するターゲット３８から外れないように）、ヘッドユニット７２ａ、７２ｂそれぞれのＹスライダ７６をＹ軸方向に駆動（図５、図６（ａ）の黒矢印参照）する。これにより、基板ＰのＹ位置に関わらず、基板ＰのＺチルト位置情報を求めることができる。この際、ターゲット３８のＹ軸方向の幅は、センサヘッド７８のターゲット３８上における計測点に比べて十分に広く設定されているので、センサヘッド７８と基板ホルダ３６とは、厳密にＹ軸方向の位置が同期していなくても良い。
　これに対し、図６（ｂ）に示されるように、一連のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、スキャン露光動作を行うために基板Ｐ（基板ホルダ３６）をＸ軸方向（図６（ｂ）では－Ｘ方向。白矢印参照）に移動させる際、主制御装置５０（図４参照）は、ヘッドユニット７２ａ、７２ｂそれぞれのＹスライダ７６を静止状態（センサヘッド７８と対応するターゲット３８とが対向した状態）として、基板ＰのＺチルト位置情報を求める。なお、ターゲット３８表面の平面度、及びＹスライダ７６の直進走行精度の確保が困難となる可能性がある場合には、上記平面度、直進走行精度に関しては、あらかじめ計測を行って補正情報を求め、実際のＺチルト位置情報の計測時に、センサヘッド７８の出力を上記補正情報により補正すると良い。
　以上説明した第１の実施形態に係るＺチルト位置計測系７０によれば、装置本体１８を基準として、基板Ｐを保持する基板ホルダ３６の姿勢変化をダイレクトに計測するので、基板ＰのＺチルト位置情報を高精度で求めることができる。ここで、基板ホルダ３６に計測センサを取り付け、重量キャンセル装置２８（すなわちＹステップガイド３０）を基準に基板ホルダ３６の姿勢変化を求めることも考えられるが、重量キャンセル装置２８（及びＹステップガイド３０）は、ＸＹ平面に沿って移動する構成であるため、計測精度が低下する可能性がある。これに対し、本実施形態のＺチルト位置計測系７０では、投影光学系１６が取り付けられた上架台部１８ａを基準とするので、基板ステージ装置２０の動作に関わらず、高精度で基板Ｐの姿勢変化を計測することができる。
　また、上述した露光領域の近傍で基板Ｐの面位置情報を直接計測する方式のＺチルト位置計測系（オートフォーカスセンサ）は、図２に示されるように、基板ホルダ３６がＸ軸方向に関するストロークエンドに位置した場合には、投影光学系１６の下方に基板Ｐが位置していないため、基板ＰのＺチルト位置情報を求めることができないが、本実施形態のＺチルト位置計測系７０を用いることにより、基板ホルダ３６のＸ軸方向の位置に関わらず、基板ＰのＺチルト位置情報を求めることが可能となる。
《第２の実施形態》
　次に第２の実施形態に係る液晶露光装置について、図７及び図８を用いて説明する。第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板ＰのＺチルト位置情報を求めるための計測系の構成が異なる点を除き、上記第１の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第１の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
　上記第１の実施形態のＺチルト位置計測系７０（図６（ａ）など参照）では、投影光学系１６の＋Ｙ側及び－Ｙ側にヘッドユニット（ヘッドユニット７２ａ、７２ｂ）がそれぞれ１つずつ配置されていたのに対し、本第２の実施形態のＺチルト位置計測系１７０では、図８に示されるように、投影光学系１６の＋Ｙ側に、２つのヘッドユニット１７２ａ、１７２ｃが配置されるとともに、投影光学系１６の－Ｙ側にも、２つのヘッドユニット１７２ｂ、１７２ｄが配置されている。すなわち、主制御装置５０（図４参照）は、上記第１の実施形態では、２つのヘッドユニット７２ａ、７２ｂ（すなわち、合計で４つのセンサヘッド７８）を用いて基板ＰのＺチルト位置情報を求めたのに対し、本第２の実施形態では、４つのヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄ（すなわち、合計で８つのセンサヘッド７８）を適宜用いて基板ＰのＺチルト位置情報を求める。ヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄの構成は、上記第１の実施形態のヘッドユニット７２ａ、７２ｂと同じであるので、説明は省略する。
　また、図２、図６（ａ）などに示されるように、上記第１の実施形態において、２つのヘッドユニット７２ａ、７２ｂのＸ位置は、投影光学系１６のＸ位置とほぼ同じであったのに対し、図８に示されるように、本第２の実施形態において、投影光学系１６の＋Ｙ側の、２つのヘッドユニット１７２ａ、１７２ｃは、一方（ヘッドユニット１７２ａ）が投影光学系１６よりも＋Ｘ側に配置されるとともに、他方（ヘッドユニット１７２ｃ）が投影光学系１６の－Ｘ側に（すなわち走査方向の手前側と奥側に）配置されている。投影光学系１６の－Ｙ側の、２つのヘッドユニット１７２ｂ、１７２ｄも同様である。このように、本第２の実施形態では、投影光学系１６の周囲に、４つのヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄが配置されている。なお、基板ホルダ３６にブラケット１３８ａを介してＸ軸方向に延びる反射面を有するターゲット１３８が固定されている点は、上記第１の実施形態と同様であるが、本第２実施形態において、ターゲット１３８のＸ軸方向の寸法は、上記第１の実施形態よりも短い。
　本第２の実施形態おける走査露光動作時の各ヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄの動作は、上記第１の実施形態と概ね同じであるので説明を省略する。すなわち、主制御装置５０（図４参照）は、基板ホルダ３６（基板Ｐ）のＹ軸方向への移動（図８の白矢印参照）に同期して、各ヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄのＹスライダ７６をＹ軸方向に移動（図８の黒矢印参照）させつつ、４つのヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄのうちの少なくとも２つのヘッドユニット（ヘッドユニット１７２ａとヘッドユニット１７２ｂ、又はヘッドユニット１７２ｃとヘッドユニット１７２ｄ、あるいは全てのヘッドユニット１７２ａ～１７２ｄ）が有するセンサヘッド７８の出力に基づいて、基板ＰのＺチルト位置情報を求める。
　以上説明した、本第２の実施形態のＺチルト位置計測系１７０は、投影光学系１６の＋Ｘ側及び－Ｘ側それぞれに、Ｙ軸方向に離間した、２つのヘッドユニット（ヘッドユニット１７２ａ、１７２ｂ、及びヘッドユニット１７２ｃ、１７２ｄ）が配置されているので、上記第１の実施形態に比べ、Ｘ軸方向に関する検出領域が長い。従って、図７に示されるように、上記第１の実施形態（図２参照）に比べ、ターゲット１３８のＸ軸方向の長さを短くすることができる。これにより、微動ステージ３２を軽量化することができるので、基板Ｐの位置制御性が向上する。
《第３の実施形態》
　次に第３の実施形態に係る液晶露光装置について、図９～図１１を用いて説明する。第３の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板ＰのＺチルト位置情報を求めるための計測系の構成が異なる点を除き、上記第１又は第２の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第１又は第２の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１又は第２の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
　本第３の実施形態のＺチルト位置計測系２７０は、センサヘッド７８を有するＹスライダ７６の水平面（ＸＹ平面）に対する傾き量情報が、主制御装置５０（図４参照）により求められる点が上記第１及び第２の実施形態と異なる。主制御装置５０は、センサヘッド７８の出力と、該出力時のＹスライダ７６の傾き量情報とに基づいて（すなわち、Ｙスライダ７６の傾きを補正しつつ）基板ＰのＺチルト位置情報を求める。
　なお、本第３の実施形態では、上記第２の実施形態と同様の配置で（すなわち、投影光学系１６の周囲に）、４つのヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄが配置されている（図９及び図１１参照）。４つのヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄの構成は、配置が異なる点を除き、実質的に同じである。なお、これに限られず、上記第１の実施形態と同様の配置で（すなわち、投影光学系１６と同じＸ位置に）、２つのヘッドユニットが配置される構成であっても良い。この場合、上記第１の実施形態と同様に、ターゲット１３８よりもＸ軸方向の寸法が長いターゲット３８（図２など参照）を用いる。
　図１０に示されるように、ヘッドユニット２７２ａ（ヘッドユニット２７２ｂ～２７２ｄも同様）は、上記第２の実施形態と同様に、ターゲット１３８に対して（－Ｚ方向に）計測光を照射する、Ｘ軸方向に離間した一対のセンサヘッド７８（下向きヘッド）を有している。４つのヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄそれぞれが有する一対の（合計で、８つの）センサヘッド７８を用いて基板ＰのＺチルト位置情報を求める手法は、上記第２の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
　ここで、ヘッドユニット２７２ａにおいて、センサヘッド７８が取り付けられたＹスライダ７６（図１０では不図示。図９参照）は、リニアガイド装置によってＹ軸方向に直進案内される構成であることから、センサヘッド７８（対応するターゲット１３８に対する計測光の光軸）に傾き、及びＺ変位が生じる可能性がある。そこで、主制御装置５０（図４参照）は、Ｙスライダ７６に取り付けられた、４つのセンサヘッド２７８（上向きヘッド）を用いて、Ｙスライダ７６の傾き（倒れ）量に関する情報（光軸方向の変位量に関する情報も含む）を求めるとともに、該Ｙスライダ７６の傾き（計測光の光軸のズレ）を打ち消すように、２つのセンサヘッド７８の出力を、４つのセンサヘッド２７８の出力に基づいて補正する。なお、本第４の実施形態において、４つのセンサヘッド２７８（上向きヘッド）は、同一直線上にない４箇所に配置されているが、これに限られず、３つのセンサヘッド２７８を、同一直線上にない３箇所に配置しても良い。
　本実施形態において、センサヘッド２７８（上向きセンサ）としては、一例としてセンサヘッド７８と同様のレーザ変位計が用いられており、上架台部１８ａ（図９、図１１参照）の下面に固定された、Ｙ軸方向に延びるターゲット２８０を用いて（すなわち上架台部１８ａを基準として）Ｙスライダ７６の傾き量に関する情報を求める。なお、Ｙスライダ７６の傾き量に関する情報を所望の精度で求めることができれば、センサヘッド２７８の種類は、特に限定されない。
　以上説明した第３の実施形態によれば、基板ＰのＺチルト情報をより高精度で求めることができる。また、センサヘッド７８（下向きヘッド）の出力が補正されるので、Ｙスライダ７６の直進案内精度は、上記第１及び第２実施形態に比べてラフで良い。
《第４の実施形態》
　次に第４の実施形態に係る液晶露光装置について、図１２及び図１３を用いて説明する。本第４の実施形態におけるＺチルト位置計測系３７０は、図１２に示されるように、上記第１の実施形態と同様に、投影光学系１６の＋Ｙ側に配置されたヘッドユニット３７２ａと、投影光学系１６の－Ｙ側にヘッドユニット３７２ｂとを有している。また、基板ホルダ３６には、ヘッドユニット３７２ａ、３７２ｂに対応して、一対のターゲット３３８が取り付けられている。ターゲット３３８のＸ軸方向の長さは、上記第１の実施形態と同様である。
　図１３に示されるように、ヘッドユニット３７２ａは、上記第３の実施形態（図１０参照）と同様に、基板Ｐ（図１２参照）のＺチルト位置情報を求めるための一対のセンサヘッド７８（下向きヘッド）と、一対のセンサヘッド７８の傾き量情報を計測するための、４つのセンサヘッド２７８（上向きヘッド）とを有している。センサヘッド７８、２７８を用いて基板ＰのＺチルト位置情報を求める手順などについては、上記第３の実施形態と同じであるので説明を省略する。
　また、本第４の実施形態の液晶露光装置は、基板Ｐの水平面内の位置情報を求めるための計測系である水平面内位置計測系５８（図４参照）として、エンコーダシステムを有している。以下、本第３の実施形態に関しては、エンコーダシステムに関して説明し、上記第１～３の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１～第３の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
　図１２に示されるように、ヘッドユニット３７２ａは、Ｙリニアアクチュエータ７４、該Ｙリニアアクチュエータ７４により投影光学系１６に対してＹ軸方向に所定のストロークで駆動されるＹスライダ７６、及びＹスライダ７６に固定された複数の計測ヘッド（詳細は後述する）を備えている。ヘッドユニット３７２ｂも同様である。Ｙリニアアクチュエータ７４、及びＹスライダ７６の構成、及び機能は、上記第１の実施形態のヘッドユニット７２ａ（図１参照）が有するＹリニアアクチュエータ７４、及びＹスライダ７６と実質的に同じであるので説明を省略する。
　図１３に示されるように、ヘッドユニット３７２ａは、上記複数の計測ヘッドの一部として、２つのＸエンコーダヘッド３８４ｘ（下向きＸヘッド）、２つのＹエンコーダヘッド３８４ｙ（下向きＹヘッド）、２つのＸエンコーダヘッド３８６ｘ（上向きＸヘッド）、及び２つのＹエンコーダヘッド３８６ｙ（上向きＹヘッド）を有している。また、上述したように、ヘッドユニット３７２ａは、上記複数の計測ヘッドの一部として、一対のセンサヘッド７８（下向きＺヘッド）と、４つのセンサヘッド２７８（上向きＺヘッド）とを有している。以上の各ヘッド３８４ｘ、３８４ｙ、３８６ｘ、３８６ｙ、７８、２７８は、Ｙスライダ７６（図１２参照）に固定されている。図１２で紙面左右対称に構成されている点を除き、ヘッドユニット３７２ｂも同様に構成されている。また、一対のターゲット３３８も、図１２において、左右対称に構成されている。
　ここで、本第４の実施形態において、ターゲット３３８の上面には、複数のスケール板３４０が取り付けられている。スケール板３４０は、Ｘ軸方向に延びる平面視帯状の部材から成り、ターゲット３３８の上面に、接着されている。スケール板３４０のＸ軸方向の長さは、ターゲット３３８のＸ軸方向の長さに比べて短く、複数のスケール板３４０が、Ｘ軸方向に所定の間隔で（互いに離間して）配列されている。また、ターゲット３３８の上面のうち、－Ｙ側の端部近傍を含む帯状の領域には、スケール板３４０が貼り付けられておらず、該帯状の領域は、一対のセンサヘッド７８（下向きＺヘッド）に対向し、上記第１～第３の実施形態と同様に、基板ＰのＺチルト位置計測用の反射面として機能する。なお、複数のスケール板３４０の上面を反射面として、基板ＰのＺチルト位置計測を行っても良い。これによって、該帯状の領域を設けなくて良いので、ターゲット３３８の構成をシンプルにすることができる。
　スケール板３４０には、Ｘスケール３４２ｘとＹスケール３４２ｙとが形成されている。Ｘスケール３４２ｘは、スケール板３４０の－Ｙ側の半分の領域に形成され、Ｙスケール３４２ｙは、スケール板３４０の＋Ｙ側の半分の領域に形成されている。Ｘスケール３４２ｘは、反射型のＸ回折格子を有し、Ｙスケール３４２ｙは、反射型のＹ回折格子を有している。なお、図１３では、理解を容易にするために、スケール板３４０が実際よりも厚く図示されるとともに、Ｘスケール３４２ｘ、Ｙスケール３４２ｙを形成する複数の格子線間の間隔（ピッチ）が、実際よりも広く図示されている。
　２つのＸエンコーダヘッド３８４ｘは、Ｘスケール３４２ｘに対向して配置された状態で、Ｘスケール３４２ｘに対して計測光を照射する。主制御装置５０（図４参照）は、基板Ｐ（図１２参照）のＸ軸方向への移動に伴い、Ｘスケール３４２ｘからの光に基づくＸエンコーダヘッド３８４ｘの出力に応じて、基板ＰのＸ軸方向に関する変位量情報を求める。２つのＹエンコーダヘッド３８４ｙも同様に、Ｙスケール３４２ｙに対向して配置され、主制御装置５０は、該Ｙエンコーダヘッド３８４ｙの出力に応じて、基板ＰのＹ軸方向に関する変位量情報を求める。また、主制御装置５０は、ヘッドユニット３７２ａ、及びヘッドユニット３７２ｂ（図１２参照）それぞれのＸエンコーダヘッド３８４ｘの出力に基づいて、基板Ｐのθｚ方向の回転量情報を求める。
　ここで、２つのＸエンコーダヘッド３８４ｘ、及びＹエンコーダヘッド３８４ｙのＸ軸方向に関する間隔は、隣接するスケール板３４０間の間隔よりも広く設定されている。したがって、基板Ｐ（図１２参照）のＸ位置に関わらず、常に、２つのＸエンコーダヘッド３８４ｘ、Ｙエンコーダヘッド３８４ｙの少なくとも一方がスケール板３４０に対向する。これにより、主制御装置５０（図４参照）は、２つのエンコーダヘッド３８４ｘ、３８４ｙの一方、あるいは２つのエンコーダヘッド３８４ｘ、３８４ｙの平均値に基づいて、基板Ｐの位置情報を求めることができる。なお、本実施形態では、複数のスケール板３４０がＸ軸方向に所定間隔で配置されているが、これに限られず、Ｘ軸方向の長さがターゲット３３８と同等である長尺のスケール板を用いても良い。この場合、基板Ｐの水平面内の位置情報を求めるためのエンコーダヘッド（下向きＸヘッド３８４ｘ、下向きＹヘッド３８４ｙ）は、１つのヘッドユニット３７２ａ、３７２ｂにつき、それぞれ１つ設けられていれば良い。
　また、水平面内位置計測系５８に関して、図１３のスケール板３８０に対して＋Ｘ方向側に設けられるＸエンコーダヘッド３８４ｘとＹエンコーダヘッド３８４ｙ（＋Ｘ方向側のヘッド組と呼ぶ）がスケール板３４０のうちの第１のスケール板３４０から第２のスケール板３４０（第１のスケール板に隣接するスケール板３４０）に移動して第２のスケール板３４０を測定する時に、＋Ｘ方向側のヘッド組は、第２のスケール板３４０を用いて計測動作可能な状態となった直後から、基板ＰのＸ軸方向に関する位置情報を計測可能であるが、＋Ｘ方向側のヘッド組の出力は、不定値（またはゼロ）からカウントを再開するので基板ＰのＸ位置情報の算出に用いることができない。従って、この状態で、＋Ｘ方向側のヘッド組のそれぞれの出力の繋ぎ処理が必要となる。繋ぎ処理としては、具体的には、不定値（またはゼロ）とされた＋Ｘ方向側のヘッド組の出力を、スケール板３８０に対して－Ｘ方向側に設けられるＸエンコーダヘッド３８４ｘとＹエンコーダヘッド３８４ｙ（－Ｘ方向側のヘッド組と呼ぶ）の出力を用いて（同値となるように）補正する処理を行う。該繋ぎ処理は、－Ｘ方向側のヘッド組が、第１のスケールの計測範囲外となる前に完了する。
　同様に、－Ｘ方向側のヘッド組が、第１のスケール板３４０の計測範囲外となった場合には、該計測範囲外となる前に、－Ｘ方向側のヘッド組の出力を無効扱いとする。従って、基板ＰのＸ位置情報は、＋Ｘ方向側のヘッド組の出力に基づいて求められる。そして、－Ｘ方向側のヘッド組のそれぞれが第２のスケール板３４０を用いて計測動作を行うことが可能となった直後に、－Ｘ方向側のヘッド組に対して、＋Ｘ方向側のヘッド組の出力を用いた繋ぎ処理を行う。
　なお、上述した繋ぎ処理は、４つのヘッド（＋Ｘ方向側のヘッド組、－Ｘ方向側のヘッド組）の互いの位置関係が既知であることが前提となっている。この各ヘッド間の位置関係は、上記４つのヘッドが共通のスケールに対向した状態でそのスケールを使用して求めること、あるいは、各ヘッド間に配置した計測装置（レーザ干渉計や距離センサ等）を使用して求めることが可能である。この繋ぎ処理は、上向きＸヘッド３８６ｘとＹヘッド３８６ｙとについて行っても良いし、下向きＺヘッド７８や上向きＺヘッド２７８等について行っても良い。
　また、主制御装置５０（図４参照）は、上記第１～第３の実施形態と同様に、基板Ｐ（図１２参照）のＹ軸方向への移動に伴い、Ｙスライダ７６（図１２参照）を基板Ｐに同期してＹ軸方向へ駆動する。ここで、本実施形態の水平面内位置計測系５８では、Ｙスライダ７６が有するＸエンコーダヘッド３８４ｘ、Ｙエンコーダヘッド３８４ｙの出力に基づいて、基板Ｐの位置情報を求めることから、Ｙスライダ７６自体のＹ軸方向への変位量情報も、基板Ｐと同程度の精度で計測する必要がある。このため、本実施形態の水平面内位置計測系５８は、Ｙスライダ位置計測系８０（図４参照）として、上架台部１８ａ（図１２参照）の下面に固定されたスケール板３８０を用いてＹスライダ７６の変位を求めるエンコーダシステムを更に備えている。
　スケール板３８０は、Ｙ軸方向に延びる板状の部材から成り、その下面には、上述したスケール板３４０と同様に、Ｘスケール３８２ｘ、及びＹスケール３８２ｙが形成されている。また、Ｙスライダ７６（図１２参照）には、Ｘスケール３８２ｘに対向して、２つのＸエンコーダヘッド３８６ｘがＹ軸方向に離間して取り付けられるとともに、Ｙスケール３８２ｙに対向して、２つのＹエンコーダヘッド３８６ｙがＹ軸方向に離間して取り付けられている。また、スケール板３８０は、４つのセンサヘッド２７８（上向きＺヘッド）にも対向しており、該４つのセンサヘッド２７８を用いてＹスライダ７６の傾き量を求める際のターゲット（反射面）としても機能する。
　主制御装置５０（図４参照）は、基板Ｐ（図１２参照）をＹ軸方向に移動させる際に、該基板Ｐと同期してＹスライダ７６をＹ軸方向に移動させる。主制御装置５０は、この際のＹスライダ７６のＸＹ平面内の位置情報を、２つのＸエンコーダヘッド３８６ｘ及び２つのＹエンコーダヘッド３８６ｙの出力に基づいて求め、該Ｙスライダ７６の位置情報と、Ｙスライダ７６に取り付けられた、２つのＸエンコーダヘッド３８４ｘ、Ｙエンコーダヘッド３８４ｙの出力とに基づいて、基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を求める。このように、本実施形態の水平面内位置計測系５８は、Ｙスライダ７６を介して、間接的に装置本体１８を基準として基板Ｐの水平面内の位置情報をエンコーダシステムによって求める。
　以上説明した第４の実施形態によれば、基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を、エンコーダシステムにより求めるので、光干渉計システムに比べて、空気ゆらぎなどの影響を低減でき、計測精度が向上する。また、本実施形態のエンコーダシステムは、基板ＰのＹ軸方向への移動に追従してヘッドが移動するので、基板ＰのＸＹ平面内の全移動範囲をカバーするような広いスケール板を用意する必要がない。
　なお、本第４の実施形態では、Ｘエンコーダヘッド３８４ｘ、３８６ｘ、及びＹエンコーダヘッド３８４ｙ、３８６ｙによって、基板Ｐ、及びＹスライダ７６それぞれのＸＹ平面内の位置情報を求めたが、Ｚ軸方向の変位量情報を計測可能な２次元エンコーダヘッド（ＸＺエンコーダヘッド、あるいはＹＺエンコーダヘッド）を用いて、基板Ｐ及びＹスライダ７６それぞれのＸＹ平面内の位置情報と併せて、基板Ｐ及びＹスライダ７６それぞれのＺチルト変位量情報を求めても良い。この場合、基板ＰのＺチルト位置情報を求めるためのセンサヘッド７８、２７８を省略することが可能である。なお、この場合、基板ＰのＺチルト位置情報を求めるためには、常に２つの下向きＺヘッドがスケール板３４０に対向している必要があるので、スケール板３４０をターゲット３３８と同程度の長さの１枚の長尺のスケール板により構成すること、あるいは上記２次元エンコーダヘッドをＸ軸方向に所定間隔で、３つ以上配置することが好ましい。
　また、本第４の実施形態では、ターゲット３３８の上面に、基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を得るために用いられるスケール板３４０と、基板ＰのＺチルト位置計測用の被計測面（スケール板３４０が貼り付けられていない帯状の領域）とが設けられているので、Ｘエンコーダヘッド３８４ｘとＹエンコーダヘッド３８４ｙとがスケール板３４０間をまたぐ際に行う繋ぎ処理を、センサヘッド７８（下向きＺヘッド）については行う必要がない。これによって、Ｚチルト位置計測をシンプルに行うことができる。なお、複数のスケール板３４０の上面を反射面として、基板ＰのＺチルト位置計測を行う場合は、センサヘッド７８（下向きＺヘッド）についても繋ぎ処理を行っても良い。この場合、該帯状の領域を設けなくて良いので、ターゲット３３８の構成をシンプルにすることができる。
　ここで、上述したように、上記基板ホルダ３６のＹステップ動作時において、基板ステージ装置２０では、例えば２つのＹスライダ７６が、基板ホルダ３６に同期してＹ軸方向に駆動される。すなわち、主制御装置５０（図４参照）は、エンコーダシステムの出力に基づいて、基板ホルダ３６を目標位置までＹ軸方向に駆動しつつ、Ｙスライダ位置計測系８０（図４参照。ここではエンコーダシステム）の出力に基づいて、Ｙスライダ７６をＹ軸方向に駆動する。この際、主制御装置５０は、Ｙスライダ７６と基板ホルダ３６とを同期して（Ｙスライダ７６が基板ホルダ３６に追従するように）駆動する。また、主制御装置５０は、複数のヘッド３８４ｘ、３８４ｙのうちの少なくとも１つのヘッドが、スケール板３４０から外れない（計測可能範囲外とならない）範囲で、Ｙスライダ７６の位置制御を行う。
　従って、基板ホルダ３６のＹ位置（基板ホルダ３６の移動中も含む）に関わらず、Ｘヘッド３８４ｘ、Ｙヘッド３８４ｙ（それぞれ図１３参照）から照射される計測ビームそれぞれが、Ｘスケール３４２ｘ、Ｙスケール３４２ｙ（それぞれ図１３参照）から外れることがない。換言すると、基板ホルダ３６をＹ軸方向に移動中（Ｙステップ動作中）にＸヘッド３８４ｘ、Ｙヘッド３８４ｙから照射される計測ビームそれぞれがＸスケール３４２ｘ、Ｙスケール３４２ｙから外れない程度、すなわちＸヘッド３８４ｘ、Ｙヘッド３８４ｙからの計測ビームによる計測が途切れない（計測を継続できる）程度に、例えば２つのＹスライダ７６と基板ホルダ３６とを同期してＹ軸方向へ移動させれば良い。
　このとき、基板ホルダ３６がステップ方向（Ｙ軸方向）に動く前に、Ｙスライダ７６（Ｘヘッド３８４ｘ、３８６ｘ、Ｙヘッド３８４ｙ、３８６ｙ）を基板ホルダ３６に先立ってステップ方向に動かし始めても良い。これにより、各ヘッドの加速度を抑制することができ、さらに移動中の各ヘッドの傾き（進行方向に対して前のめりとなること）を抑制することができる。また、これに替えて、Ｙスライダ７６を基板ホルダ３６よりも、遅れてステップ方向に動かし始めても良い。
　また、基板ホルダ３６のＹステップ動作が完了すると、マスクステージ位置計測系５４（図４参照）の出力に基づいてマスクＭ（図１参照）が－Ｘ方向に駆動されるとともに、該マスクＭに同期して、基板ステージ水平面内位置計測系（図４参照。ここではエンコーダシステム）の出力に基づいて基板ホルダ３６が－Ｘ方向に駆動されることにより、基板Ｐ上のショット領域にマスクパターンが転写される。この際、例えば２つのＹスライダ７６は、静止状態とされる。液晶露光装置１０では、上記マスクＭのスキャン動作、基板ホルダ３６のＹステップ動作、及び基板ホルダ３６のスキャン動作を適宜繰り返すことによって、基板Ｐ上の複数のショット領域に対して、マスクパターンが順次転写される。上記露光動作時において、例えば２つのＹスライダ７６は、ターゲット３３８（スケール板３４０）との対向状態が維持されるように、基板ホルダ３６が＋Ｙ方向、及び－Ｙ方向にステップする度に、該基板ホルダ３６と同方向に、同距離だけ駆動される。
　ここで、上述したように、Ｙスケール３４２ｙは、Ｘ軸方向に延びる複数の格子線を有している。また、図１７に示されるように、Ｙヘッド３８４ｙからＹスケール３４２ｙ上に照射される計測ビームの照射点３８４ｙ（便宜上、Ｙヘッドと同じ符号を付して説明する）は、Ｙ軸方向を長軸方向とする楕円状となっている。エンコーダシステムでは、Ｙヘッド３８４ｙとＹスケール３４２ｙとがＹ軸方向に相対移動して計測ビームが格子線を跨ぐと、上記照射点からの±１次回折光の位相変化に基づいて、Ｙヘッド３８４ｙからの出力が変化する。
　これに対し、主制御装置５０（図４参照）は、上記スキャン露光動作中において、基板ホルダ３６をスキャン方向（Ｘ軸方向）に駆動する際に、Ｙスライダ７６（図１２参照）が有するＹヘッド３８４ｙからの計測ビームが、Ｙスケール３４２ｙを形成する複数の格子線を跨がないように、すなわち、Ｙヘッド３８４ｙの出力が変化しない（変化がゼロである）ように、Ｙスライダ７６のステップ方向の位置（Ｙ位置）を制御する。
　具体的には、例えばＹスケール３４２ｙを構成する格子線間のピッチよりも高い分解能を有するセンサによってＹヘッド３８４ｙのＹ位置を計測し、該Ｙヘッド３８４ｙからの計測ビームの照射点が格子線を跨ぎそう（Ｙヘッド３８４ｙの出力が変化しそう）になる直前で、Ｙヘッド３８４ｙのＹ位置をＹリニアアクチュエータ７４（図１２参照）を介して制御する。なお、これに限らず、例えばＹヘッド３８４ｙからの計測ビームが格子線を跨ぐことにより、Ｙヘッド３８４ｙの出力が変化した場合に、これに応じて、該Ｙヘッド３８４ｙを駆動制御することにより、実質的にＹヘッド３８４ｙからの出力が変化しないようにしても良い。この場合、Ｙヘッド３８４ｙのＹ位置を計測するセンサが不要である。
《第５実施形態》
　次に第５の実施形態に係る液晶露光装置について、図１４及び図１５を用いて説明する。本第５の実施形態に係る液晶露光装置は、上記第４の実施形態と同様に、エンコーダシステムを用いて基板Ｐの水平面内の位置情報を求めるが、該エンコーダシステム用（水平面内位置計測系）のヘッドユニットと、Ｚチルト位置計測系用のヘッドユニットとが独立している点が上記第４の実施形態と異なる。以下、第４の実施形態との相違点に関して説明し、上記第４の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第４の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
　本第５の実施形態の液晶露光装置におけるＺチルト位置計測系は、上記第３の実施形のＺチルト位置計測系２７０と同様に構成されている。すなわち、図１４に示されるように、上架台部１８ａの下面には、４つのヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄ（図１２では、ヘッドユニット２７２ｂ、２７２ｄは不図示。図９など参照）が取り付けられており、該ヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄを用いて基板ＰのＺチルト位置情報が求められる。上架台部１８ａには、ヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄに対向してターゲット２８０（反射面）が固定されている。４つのヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄそれぞれが有するＺセンサヘッド７８、２７８を用いて基板ＰのＺチルト位置情報を求める手順などについては、上記第３の実施形態と同じであるので説明を省略する。
　エンコーダシステム（水平面内位置計測系５８）は、上記第４の実施形態と同様に、投影光学系１６を挟んで一対のヘッドユニット４７２ａ、４７２ｂを有している。ヘッドユニット４７２ａ、４７２ｂは、配置が異なる点を除き、実質的に同じ構成である。ヘッドユニット４７２ａは、ヘッドユニット２７２ａとヘッドユニット２７２ｃとの間に配置されている。また、不図示であるが、ヘッドユニット４７２ｂは、ヘッドユニット２７２ｂとヘッドユニット２７２ｄとの間に配置されている。ヘッドユニット４７２ａ、４７２ｂは、ヘッドユニット２７２ａ～２７２ｄと同様に、上架台部１８ａの下面に固定されている。また、上架台部１８ａには、ヘッドユニット４７２ａ、４７２ｂに対向してスケール板３８０が固定されている。
　図１５に示されるように、ヘッドユニット４７２ａは、上記第４の実施形態のヘッドユニット３７２ａ（図１３参照）から、複数のセンサヘッド７８、２７８を取り除いたものである。本第５の実施形態おけるヘッドユニット４７２ａ、４７２ｂ（図１４参照）を用いて基板Ｐの水平面内の位置情報を求める手順などについては、上記第４の実施形態と同じであるので説明を省略する。
　本第５の実施形態によれば、基板Ｐの水平面内位置計測系のヘッドユニットと、基板のＺチルト位置計測系用のヘッドユニットとが独立しているので、上記第４の実施形態に比べ、ヘッドユニットの構成がシンプルであり、各センサヘッドの配置が容易である。また、上記第４の実施形態に比べて、ターゲット４３８のＸ軸方向の寸法を短くすることができる。
《第４及び第５の各実施形態の変形例》
　なお、上記第４及び第５の各実施形態（基板ステージ水平面内位置計測系５８がエンコーダシステムである場合の実施形態）において、Ｘスケール（図中に示されるＸ軸方向計測用の格子パターン）やＹスケール（図中に示されるＹ軸方向計測用の格子パターン）を、互いに独立したスケール用部材（例えばターゲット３３８上に配置されている複数のスケール板）に設けるように構成している。しかしながら、これら複数の格子パターンを、同一の長いスケール用部材上に一群の格子パターンごと分けて形成するようにしても良い。また同一の長いスケール用部材上に格子パターンを連続して形成しても良い。
　また、ターゲット３３８、４３８上において、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）を、複数列、互いにＹ軸方向に離れた異なる位置（例えば投影光学系１６に対して一方の側（＋Ｙ側）の位置と、他方（－Ｙ側）の位置）に配置する場合に、複数列間において、上記所定間隔の隙間の位置がＸ軸方向において重複しないように配置しても良い。このように複数のスケール列を配置すれば、互いのスケール列に対応して配置されたヘッドが同時に計測範囲外になる（換言すれば、両ヘッドが同時に隙間に対向する）ことがない。
　また、ターゲット３３８、４３８上において、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）を、複数列、互いにＹ軸方向に離れた異なる位置（例えば投影光学系１６に対して一方の側（＋Ｙ側）の位置と、他方（－Ｙ側）の位置）に配置する場合に、この複数のスケール群（複数のスケール列）を、基板上におけるショットの配置（ショットマップ）に基づいて使い分け出来るように構成しても良い。たとえば、複数のスケール列の全体としての長さを、スケール列間で互いに異ならせておけば、異なるショットマップに対応でき、４面取りの場合と６面取りの場合など、基板上に形成するショット領域の数の変化にも対応できる。またこのように配置すると共に、各スケール列の隙間の位置をＸ軸方向において互いに異なる位置にすれば、複数のスケール列にそれぞれ対応するヘッドが同時に計測範囲外になることがないので、繋ぎ処理において不定値とされるセンサの数を減らすことができ、繋ぎ処理を高精度に行うことができる。
　また、ターゲット３３８、４３８上で、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）において、１つのスケール（Ｘ軸計測用のパターン）のＸ軸方向の長さを、１ショット領域の長さ（基板ホルダ上の基板をＸ軸方向に移動させながらスキャン露光を行う際に、デバイスパターンが照射されて基板上に形成される長さ）分だけ連続して測定できるような長さにしても良い。このようにすれば、１ショット領域のスキャン露光中に、複数スケールに対するヘッドの乗継制御を行わずに済むため、スキャン露光中の基板Ｐ（基板ホルダ）の位置計測（位置制御）を容易にできる。
　また、ターゲット３３８、４３８上の、所定間隔の隙間を介しながら複数のスケールがＸ軸方向に連なって配置されたスケール群（スケール列）において、上記実施形態では各スケールの長さが同一の長さのものを連ねて配置しているが、互いに長さの異なるスケールを連ねて配置するようにしても良い。例えば、ターゲット３３８、４３８上のスケール列において、Ｘ軸方向における両端部寄りにそれぞれ配置されるスケール（スケール列において、各端部に配置されるスケール）のＸ軸方向の長さよりも、中央部に配置されるスケールの方を物理的に長くしても良い。
　また、ターゲット３３８、４３８上の、所定間隔の隙間を介しながら複数のスケールがＸ軸方向に連なって配置されたスケール群（スケール列）において、複数のスケール間の距離（換言すれば隙間の長さ）と、１つのスケールの長さと、そのスケール列に対して相対移動する２つのヘッド（１つのＹスライダ７６の内部において互いに対向配置されているヘッド、例えば図１３に示す２つのヘッド３８４ｘ）とは、「１つのスケール長さ　＞　対向配置されているヘッド間の距離　＞　スケール間の距離」の関係を満たすように配置されている。この関係は、ターゲット３３８、４３８上に設けられたスケールとそれに対応するヘッド３８４ｘ、３８４ｙだけでなく上架台部１８ａに設けられているスケール板３８０をＹ軸方向に所定間隔で配置する場合に、該上架台部１８ａに設けられているスケール板３８０とそれに対応するヘッド３８６ｘ、３８６ｙとの間においても満たされている。
　また、一対のＸヘッド３８４ｘと一対のＹヘッド３８４ｙが、一つずつペアを組むようにＸ軸方向において並んで配置されているが（Ｘヘッド３８４ｘとＹヘッド３８４ｙとがＸ軸方向において同じ位置に配置されているが）、これらをＸ軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い。
　また、ターゲット３３８、４３８上に形成されているスケール板３４０内において、Ｘスケール３４２ｘとＹスケール３４２ｙとがＸ軸方向に同一長さで形成されているが、これらの長さを互いに異ならせるようにしても良い。また両者をＸ軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い。
　また、あるＹスライダ７６とそれに対応するスケール列（所定の隙間を介して複数のスケールを所定方向に連なって配置されるスケール列）とがＸ軸方向に相対的に移動している際に、Ｙスライダ７６内のある一組のヘッド（例えば図１３のＸヘッド３８４ｘとＹヘッド３８４ｙ）が上述のスケール間の隙間に同時に対向した後で別のスケールに同時に対向した場合（ヘッド３８４ｘ，３８４ｙが別のスケールに乗り継いだ場合）に、その乗り継いだヘッドの計測初期値を算出する必要がある。その際に、乗り継いだヘッドとは別の、Ｙスライダ７６内の残りの一組のヘッド（３８４ｘ，３８４ｙ）と、それとは更に別の１つのヘッド（Ｘ軸方向に離れて且つ、落ちたヘッドとの距離がスケール長よりも短い位置に配置されるもの）の出力とを用いて、乗り継いだヘッドの乗継の際の初期値を算出するようにしても良い。上述の更に別のヘッドは、Ｘ軸方向の位置計測用ヘッドでもＹ軸方向の位置計測用ヘッドでも構わない。
　また、Ｙスライダ７６が基板ホルダ３６に同期して移動する、と説明する場面があるが、これはＹスライダ７６が、基板ホルダ３６に対する相対的な位置関係を概ね維持した状態で移動することを意味し、Ｙスライダ７６、基板ホルダ３６の両者間の位置関係、移動方向、及び移動速度が厳密に一致した状態で移動する場合に限定されるものではない。
　また、エンコーダシステムは、基板ステージ装置２０が基板ローダとの基板交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のスケールを設け、下向きのヘッド（Ｘヘッド３８４ｘなど）を使って基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。あるいは、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のヘッドを設け、スケール板３４０や基板交換用のスケールを計測することによって基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。またエンコーダシステムとは別の位置計測系（たとえばステージ上のマークとそれを観察する観察系）を設けてステージの交換位置制御（管理）を行っても良い。
　また、Ｚセンサは、エンコーダシステムに限らず、レーザ干渉計でも、ＴＯＦセンサでも、距離が測定できるセンサでも良い。
　また、ターゲット３３８、４３８上にスケール板３４０を設けるように構成しているが、スケールを露光処理で基板Ｐに直接形成するようにしても良い。たとえばショット領域間のスクライブライン上に形成するようにしても良い。このようにすれば、基板上に形成されたスケールを計測し、その位置計測結果に基づいて、基板上の各ショット領域ごとの非線形成分誤差を求めることができ、またその誤差に基づいて露光の際の重ね精度を向上させることもできる。
　また、Ｙスライダ７６、Ｙリニアアクチュエータ７４は、装置本体１８の上架台部１８ａの下面（図１２参照）に設けるよう構成しているが、下架台部１８ｂや中架台部１８ｃに設けるようにしても良い。
《第６実施形態》
　次に第６の実施形態に係る液晶露光装置について、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）を用いて説明する。本第６の実施形態に係る液晶露光装置は、基板Ｐを投影光学系１６（図１参照）に対して高精度位置決めするための基板ステージ装置５２０の構成が、上記第１～第５の実施形態と異なる。基板Ｐの６自由度方向の位置情報を求めるための計測系の構成は、上記第１～第５の実施形態に係る計測系の何れかと同様の構成の計測系を適宜用いることができる。以下、本第６の実施形態については、上記第１～第５の実施形態との相違点についてのみ説明し、上記第１～第５の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１～第５の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
　上記第１～第５の実施形態において、基板Ｐは、その裏面が基板ホルダ３６に真空吸着保持されたのに対し（図１など参照）、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に示されるように、本第６の実施形態における基板ステージ装置５２０において、基板ホルダ５４０は、平面視で矩形の枠状（額縁状）に形成され、基板Ｐの端部近傍のみを吸着保持する点が異なる。そして、基板Ｐの中央部を含むほぼ全面が、水平面に対してＺチルト方向に微小駆動可能な非接触テーブル５３６により下方から非接触支持されることにより、該非接触テーブル５３６の上面に沿って平面矯正される。
　より詳細に説明すると、非接触テーブル５３６は、微動ステージ３２の上面上に固定されている。本第６の実施形態において、微動ステージ３２は、Ｘ粗動ステージ２６に対して、ボールジョイントなどを含む複数の連結装置５５０を介して機械的に（ただしＺチルト方向への微小移動可能な状態で）連結されており、該Ｘ粗動ステージ２６に牽引されることによって、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。また、基板ホルダ５４０は、平面視で矩形の枠状に形成された本体部５４２と、該本体部５４２の上面に固定された吸着部５４４とを有している。吸着部５４４も本体部５４２と同様に、平面視で矩形の枠状に形成されている。基板Ｐは、吸着部５４４に、真空吸着保持される。上記非接触テーブル５３６は、基板ホルダ５４０の吸着部５４４に対して所定の隙間が形成された状態で、該吸着部５４４が有する開口内に挿入されている。非接触テーブル５３６は、基板Ｐの下面に対する加圧気体の噴出と気体の吸引を併用することにより、基板Ｐに荷重（プリロード）を作用させて、該基板Ｐを非接触状態（水平面に沿った相対移動を阻害しない状態）で平面矯正する。
　また、微動ステージ３２の下面からは、複数（本実施形態では、４枚）のガイド板５４８が水平面に沿って放射状に延びている。基板ホルダ５４０は、上記複数のガイド板５４８に対応して、エアベアリングを含む複数のパッド５４６を有しており、該エアベアリングからガイド板５４８の上面に噴出される加圧気体の静圧により、ガイド板５４８上に非接触状態で載置されている。微動ステージ３２は、上記第１～第５の実施形態と異なり、Ｘ粗動ステージ２４に対してＺチルト方向にのみ微小駆動される。この際、上記複数のガイド板５４８も微動ステージ３２と一体的にＺチルト方向に移動（姿勢変化）するので、微動ステージ３２が姿勢変化すると、該微動ステージ３２、非接触テーブル５３６、及び基板ホルダ５４０（すなわち基板Ｐ）が、一体的に姿勢変化する。
　また、基板ホルダ５４０は、該基板ホルダ５４０が有する可動子と微動ステージ３２が有する固定子とを含む複数のリニアモータ５５２（ボイスコイルモータ）を介して微動ステージ３２に対して水平面内の３自由度方向に微小駆動される。また、微動ステージ３２がＸＹ平面に沿って長ストロークで移動する際には、微動ステージ３２と該基板ホルダ５４０とが一体的にＸＹ平面に沿って長ストロークで移動するように、上記複数のリニアモータ５５２によって基板ホルダ５４０に推力が付与される。
　基板ホルダ５４０には、上記第１の実施形態と同様に、ブラケット３８ａを介してターゲット３８が固定されている。主制御装置５０（図４参照）は、上記第１の実施形態と同様に、ターゲット３８に計測光を照射する複数のセンサヘッド７８（図１など参照）を用いて、基板ホルダ５４０（すなわち基板Ｐ）の姿勢変化量を計測する。なお、複数のセンサヘッド７８の配置を含み、基板ＰのＺチルト位置の計測系の構成は、上記第２～第５の実施形態と同様の変形が可能である。また、本第６の実施形態では、基板ホルダ５４０にブラケット３８ａを介してターゲット３８が固定されたが、これに限られず、基板ホルダ５４０の上面に直接ターゲット３８（及びスケール板３４０）を貼り付けても良いし、基板ホルダ５４０の上面を鏡面加工してターゲットと同等に機能させても良い。
　なお、上記第１～第６の各実施形態で説明した構成については、適宜変更が可能である。例えば、上記各実施形態において、基板ＰのＺチルト位置情報を求めるためのセンサヘッド７８（下向きヘッド）は、基板ホルダ３６に取り付けられたターゲット３８（１３８、２３８）が有する反射面に計測光を照射したが、センサヘッド７８から照射される計測光を反射することができ、且つ基板Ｐの姿勢変化を反映することができれば、ターゲットの形態は、これに限られず、基板Ｐに計測光を反射させても（すなわち、基板Ｐ自体をターゲットとして機能させても）良い。また、上記各実施形態のターゲット３８などは、微動ステージ３２に取り付けられていても良い。
　また、上記各実施形態では、Ｘ軸方向（走査方向）に延びるターゲット３８に対して、センサヘッド７８（下向きヘッド）がＹ軸方向に移動する構成であったが、これに限られず、ターゲット３８が他の方向（Ｙ軸方向）に延び、該ターゲット３８の延びる方向に対して水平面内で直交する方向にセンサヘッド７８が移動する構成でも良い。
　また、上記各実施形態では、基板ステージ装置２０がＸ軸方向に延びるターゲット３８を有し、該ターゲット３８に同期して装置本体１８に取り付けられたセンサヘッド７８がＹ軸方向に移動する構成であったが、これとは逆に、基板ステージ装置２０がセンサヘッド７８を有し、該センサヘッド７８に同期して装置本体１８に取り付けられたターゲット３８がＹ軸方向に移動する構成であっても良い。この場合、ターゲット３８の姿勢変化を計測し、その出力に基づいてセンサヘッド７８の出力を補正すると良い。
　また、上記各実施形態において、重量キャンセル装置２８は、Ｙ軸方向へ移動可能な可動定盤であるＹステップガイド３０上に載置されたが、これに限られず、重量キャンセル装置２８のＸＹ平面内の移動範囲の全体をカバーするガイド面を有する、固定の定盤上に重量キャンセル装置２８が載置されても良い。
　また、照明系１２で用いられる光源、及び該光源から照射される照明光ＩＬの波長は、特に限定されず、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。
　また、上記各実施形態では、投影光学系１６として、等倍系が用いられたが、これに限られず、縮小系、あるいは拡大系を用いても良い。
　また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用できる。
　また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、ウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、フィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が５００ｍｍ以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。また、露光対象の基板が可撓性を有するシート状である場合には、該シートがロール状に形成されていても良い。
　液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
　なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
　以上説明したように、本発明の移動体装置及び計測方法は、移動体の位置情報を求めるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの製造に適している。また、本発明のバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
　１０…液晶露光装置、２０…基板ステージ装置、３６…基板ホルダ、７０…基板ステージＺチルト位置計測系、７２ａ、７２ｂ…ヘッドユニット、７４…Ｙリニアアクチュエータ、７６…Ｙスライダ、７８…センサヘッド、Ｐ…基板。

Claims (21)

  1. 　物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と、
    　前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体と、
    　前記第１及び第２移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第１移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備え、
    　前記計測部は、前記第１方向へ移動した前記第１移動体に対して、前記第１移動体に対向するように前記第２移動体が前記第１方向へ移動し、計測を行う移動体装置。
  2. 　前記第２移動体は、前記計測ビームが前記被計測系から外れないように、前記第１移動体に対して前記第１方向へ移動する請求項１に記載の移動体装置。
  3. 　前記計測系は、前記第２移動体に設けられ、
    　前記計測部は、前記第２移動体に設けられた前記計測系が前記第１方向への駆動に起因して生じる前記上下方向を軸とする回転方向の計測誤差を補償し、前記第１移動体の前記第１方向の位置を計測する請求項１又は２に記載の移動体装置。
  4. 　前記被計測系は、前記第１方向と交差する第２方向に関する前記第１移動体の移動可能範囲を計測可能な長さを有する請求項１～３のいずれか一項に記載の移動体装置。
  5. 　前記第１移動体は、前記計測ビームが前記被計測系から外れないように、前記第２方向へ移動する請求項４に記載の移動体装置。
  6. 　前記計測部は、前記第１移動体が前記第２方向に移動する場合、前記第２方向に関する前記第２移動体の位置を変えずに計測を行う請求項４又は５に記載の移動体装置。
  7. 　前記計測系は、複数設けられ、
    　前記複数の計測系の前記被計測系に対する計測点は、前記第２方向に関して互いに位置が異なる請求項４～６のいずれか一項に記載の移動体装置。
  8. 　前記計測部は、前記被計測系に前記計測ビームを照射するとともに該計測ビームの前記被計測系からの戻り光に基づいて前記第１移動体の前記上下方向の位置を計測する請求項１～７のいずれか一項に記載の移動体装置。
  9. 　前記第１移動体の移動の基準となる基準部材と、をさらに備え、
    　前記第２移動体は、前記上下方向に関して、前記第１移動体と前記基準部材との間に配置される請求項１～８のいずれか一項に記載の移動体装置。
  10. 　前記第２移動体の前記第１方向の位置情報を求める第１計測系と、
    　前記第１移動体及び前記第２移動体の一方の移動体に設けられた回折格子、及び前記第１移動体及び前記第２移動体の他方の移動体に設けられ、前記回折格子を用いて前記第１移動体の前記第１方向を含む２次元平面内の位置情報を求めるエンコーダヘッドを含む第２計測系と、を有し
    　前記第１及び第２計測系の出力に基づいて前記第１移動体の前記２次元平面内の位置情報を求める請求項１～９のいずれか一項に記載の移動体装置。
  11. 　前記物体を非接触支持する支持部をさらに備え、
    　前記第１移動体は、前記支持部により非接触支持された前記物体を保持する請求項１～１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
  12. 　物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と、
    　前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体と、
    　前記第１及び第２移動体の一方の移動体に設けられた計測系と、他方の移動体に設けられた被計測系と、を有し、前記被計測系に対して前記計測系が計測ビームを照射し前記第１移動体の上下方向の位置を計測する計測部と、を備える移動体装置。
  13. 　請求項１～１２のいずれか一項に記載の移動体装置と、
    　前記第１移動体に保持された物体に対してエネルギビームを用いて所定のパターンを形成するパターン形成装置と、を備える露光装置。
  14. 　前記物体は、フラットパネルディスプレイに用いられる基板である請求項１３に記載の露光装置。
  15. 　前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である請求項１３又は１４に記載の露光装置。
  16. 　請求項１３～１５のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    　露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
  17. 　請求項１３～１５のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    　露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  18. 　物体を保持し、第１方向へ移動可能な第１移動体と前記第１移動体に対向して設けられ、前記第１方向へ移動可能な第２移動体との一方に設けられた被計測系に対して、前記第１移動体と前記第２移動体との他方に設けられた計測系が計測ビームを照射し、前記第１移動体の上下方向の位置を計測することを含み、
    　前記計測することでは、前記第１方向へ移動した前記第１移動体に対向するように、前記第１移動体に対して前記第２移動体が前記第１方向へ移動し、前記計測が行われる計測方法。
  19. 　前記第２移動体は、前記計測ビームが前記被計測系から外れないように、前記第１移動体に対して前記第１方向へ移動する請求項１８に記載の計測方法。
  20. 　前記計測系は、前記第２移動体に設けられ、
    　前記計測することでは、前記第２移動体に設けられた前記計測系が前記第１方向へ移動することに起因して生じる前記上下方向を軸とする回転方向の計測誤差を補償し、前記第１移動体の前記第１方向の位置を計測する請求項１８又は１９に記載の計測方法。
  21. 　前記被計測系は、前記第１方向と交差する第２方向に関する前記第１移動体の移動可能範囲を計測可能な長さを有する請求項１８～２０のいずれか一項に記載の計測方法。
     
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