特開 2024-29010 ステージ装置、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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024029010

(43)【公開日】2024-03-05

(54)【発明の名称】ステージ装置、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

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20240227BHJP

   G03F 9/00 20060101ALI20240227BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

G03F9/00 Z

G03F9/00 H

H01L21/68 K

【審査請求】有

【請求項の数】25

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023212981

(22)【出願日】2023-12-18

(62)【分割の表示】P 2022531127の分割

【原出願日】2020-06-15

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100136261

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 俊成

(72)【発明者】

【氏名】西野 秀昭

(72)【発明者】

【氏名】原 篤史

(57)【要約】

【課題】 微動ステージの位置決め精度を向上する。
【解決手段】 ステージ装置は、物体を支持する第１支持面を有する移動体と、前記移動体を下方から接続支持する弾性変形可能な第１支持部材および第２支持部材を有する支持部と、前記支持部を支持する第２支持面を有する支持装置と、前記第１支持面と前記第２支持面とが成す角度が変更されるよう前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記駆動部による前記角度の変更に伴い、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が狭い一方側を支持する前記第１支持部材が縮み、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が広い他方側を支持する前記第２支持部材が伸びるように弾性変形して前記移動体を支持する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体を支持する第１支持面を有する移動体と、
前記移動体を下方から接続支持する弾性変形可能な第１支持部材および第２支持部材を有する支持部と、
前記支持部を支持する第２支持面を有する支持装置と、
前記第１支持面と前記第２支持面とが成す角度が変更されるよう前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、
前記支持部は、前記駆動部による前記角度の変更に伴い、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が狭い一方側を支持する前記第１支持部材が縮み、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が広い他方側を支持する前記第２支持部材が伸びるように弾性変形して前記移動体を支持する、
ステージ装置。

【請求項2】

物体を支持する第１支持面と、前記第１支持面に対向する第２支持面と、を有する移動体と、
前記第２支持面へ重力方向上向きの力を付与し、前記移動体を接続支持する支持部と、
前記移動体が第１状態から前記第１支持面の傾斜角度が変更された第２状態となるように、前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、
前記支持部は、前記第２状態となる前記移動体に対して、重力方向と交差する方向に関して、前記第２支持面上の互いに異なる第１位置と第２位置とにおいて、互いに異なる力で前記移動体を支持する、
ステージ装置。

【請求項3】

前記支持部は、接続部を介して前記移動体を接続支持する、
請求項２に記載のステージ装置。

【請求項4】

前記支持部は、前記第１位置で前記移動体を支持する第１支持部材と、前記第２位置で前記移動体を支持する第２支持部材と、を有する、
請求項３に記載のステージ装置。

【請求項5】

前記第１支持部材および前記第２支持部材は、前記移動体に対して異なる弾性力により前記移動体を支持する、
請求項４に記載のステージ装置。

【請求項6】

前記支持部を下方から支持する支持装置を備える、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項7】

物体が載置される移動体と、
前記移動体を下方から接続支持する支持部と、
前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、
前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、
前記弾性部材は、前記駆動部による前記移動体の姿勢変化に対応して、前記弾性部材の高さの分布を変化させる、ステージ装置。

【請求項8】

物体が載置される移動体と、
前記移動体を下方から接続支持する支持部と、
前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、
前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、
前記弾性部材は、前記駆動部による前記移動体の姿勢変化に対応して、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置における前記弾性部材の重力方向の高さを、互いに異なる高さに変化させる、ステージ装置。

【請求項9】

物体が載置される移動体と、
前記移動体を下方から接続支持する支持部と、
前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、
前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、
前記弾性部材は、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる第１位置と第２位置とにおける前記弾性部材の重力方向の高さの比を、前記第１状態と前記第２状態とで異なる大きさに変化させる、ステージ装置。

【請求項10】

前記支持部は、接続部を介して前記移動体を接続支持する、
請求項７から請求項９のいずれか一項に記載のステージ装置。

【請求項11】

前記駆動部は、
前記支持部に支持された前記移動体を、前記支持装置に対して相対移動させる第１駆動部と、
前記第１駆動部に設けられた第１部材と前記移動体に設けられた第２部材とを含み、互いに非接触で配置された前記第１部材および前記第２部材を介して、前記第１駆動部に対して前記移動体を相対移動させる第２駆動部と、を有する、
請求項１または請求項６に記載のステージ装置。

【請求項12】

前記第２駆動部は、前記第１駆動部により前記移動体を前記支持装置に対して相対移動させるための駆動力を、前記第１部材および前記第２部材を介して、前記移動体に伝達する、
請求項１１に記載のステージ装置。

【請求項13】

前記第１部材は、前記移動体と前記支持部とにより構成された構造物の重心と略一致する位置に設けられる、
請求項１２に記載のステージ装置。

【請求項14】

前記第２駆動部は、前記重心を回転中心として、前記構造物を回転移動させる、
請求項１３に記載のステージ装置。

【請求項15】

一端が前記移動体と接続され、他端が前記支持部と接続され、厚み方向が前記移動体の移動基準面と直交する方向と平行になるように設置された板ばねを備える、
請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項16】

前記支持部は、前記移動体に接続される、
請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項17】

前記支持部は、前記移動体に対して重力方向に減衰力を発生させる減衰機構を有する、
請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項18】

前記支持部は、内部に気体が満たされた気体ばねである、
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項19】

前記移動体は、中空であり、
前記移動体の内部と前記気体ばねの内部とは連通している、
請求項１８に記載のステージ装置。

【請求項20】

前記支持部は、コイルばねである、
請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載のステージ装置。

【請求項21】

請求項１から請求項２０のいずれか１項に記載のステージ装置と、
エネルギービームにより、前記物体に所定のパターンを形成するパターン形成装置と、
を備える露光装置。

【請求項22】

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２１に記載の露光装置。

【請求項23】

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２２に記載の露光装置。

【請求項24】

請求項２１から請求項２３のいずれか１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。

【請求項25】

請求項２１から請求項２３のいずれか１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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ステージ装置、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に関する。

【背景技術】

【0002】

スキャン方式の露光装置において、露光対象の基板の大型化及び描画パターンの高精細化に伴い、ステージの位置決め精度の向上が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２４９５５５号公報

【発明の概要】

【0004】

第１の態様によれば、物体を支持する第１支持面を有する移動体と、所定の厚みを持ち、前記移動体を支持する弾性変形可能な支持部と、前記支持部を支持する第２支持面を有する支持装置と、前記第１支持面と前記第２支持面とが成す角度が変更されるよう前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記駆動部による前記角度の変更に伴い、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が狭い一方側の前記所定の厚みが薄く、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が広い他方側の前記所定の厚みが厚くなるように弾性変形して前記移動体を支持する、ステージ装置が提供される。

【0005】

第２の態様によれば、物体を支持する第１支持面を有する移動体と、前記移動体を下方から支持する弾性変形可能な第１支持部材および第２支持部材を有する支持部と、前記支持部を支持する第２支持面を有する支持装置と、前記第１支持面と前記第２支持面とが成す角度が変更されるよう前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記駆動部による前記角度の変更に伴い、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が狭い一方側を支持する前記第１支持部材が縮み、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が広い他方側を支持する前記第２支持部材が伸びるように弾性変形して前記移動体を支持する、ステージ装置が提供される。

【0006】

第３の態様によれば、物体を支持する第１支持面を有する移動体と、前記第１支持面とは異なる第２支持面へ重力方向上向きの力を付与し、前記移動体を支持する支持部と、前記移動体が第１状態から前記第１支持面の傾斜角度が変更された第２状態となるように、前記移動体を移動させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記第２状態となる前記移動体に対して、重力方向と交差する方向に関して、前記第２支持面上の互いに異なる第１位置と第２位置とにおいて、互いに異なる力で前記移動体を支持する、ステージ装置が提供される。

【0007】

第４の態様によれば、物体を支持する第１支持面を有する移動体と、前記移動体を支持する第２支持面を有する支持装置と、重力方向において、前記移動体と前記支持装置との間に配置され、前記移動体を支持し、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が狭い一方側において厚みが薄く、前記第１支持面と前記第２支持面との間隔が広い他方側において厚みが厚い支持部と、を備えるステージ装置が提供される。

【0008】

第５の態様によれば、物体が載置される移動体と、前記移動体を下方から支持する支持部と、前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、前記弾性部材は、前記駆動部による前記移動体の姿勢変化に対応して、前記弾性部材の高さの分布を変化させる、ステージ装置が提供される。

【0009】

第６の態様によれば、物体が載置される移動体と、前記移動体を下方から支持する支持部と、前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、前記弾性部材は、前記駆動部による前記移動体の姿勢変化に対応して、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置における前記弾性部材の重力方向の高さを、互いに異なる高さに変化させる、ステージ装置が提供される。

【0010】

第７の態様によれば、物体が載置される移動体と、前記移動体を下方から支持する支持部と、前記移動体を駆動し、前記移動体の姿勢を第１状態から第２状態へ変化させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記移動体から前記支持部に対する荷重に対して弾性変形可能な弾性部材を含み、前記弾性部材は、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる第１位置と第２位置とにおける前記弾性部材の重力方向の高さの比を、前記第１状態と前記第２状態とで異なる大きさに変化させる、ステージ装置が提供される。

【0011】

第８の態様によれば、上記のいずれかのステージ装置と、エネルギービームにより、前記物体に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。

【0012】

第９の態様によれば、上記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が提供される。

【0013】

第１０の態様によれば、上記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が提供される。

【0014】

なお、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、第１実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図2】図２は、図１の露光装置が有する微動ステージの構成を概略的に示す図である。

【図3】図３（Ａ）は、基板ステージ装置の平面図であり、図３（Ｂ）は、微動ステージを除いた基板ステージ装置の平面図である。

【図4】図４は、微動ステージ及びＹ粗動ステージを除いた基板ステージ装置の平面図である。

【図5】図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、気体ばねの除振性能について説明するための図である。

【図6】図６は、微動ステージへの外乱の伝達について説明するための図である。

【図7】図７（Ａ）は、第１実施形態の変形例１に係る基板ステージ装置の構成を示す図であり、図７（Ｂ）は、変形例１に係る微動ステージを示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態の変形例２に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図9】図９（Ａ）は、第１実施形態の変形例３－１に係る基板ステージ装置の構成を示す図であり、図９（Ｂ）は、第１実施形態の変形例３－２に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図10】図１０は、第１実施形態の変形例４に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図11】図１１は、第１実施形態の変形例５に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図12】図１２は、第１実施形態の変形例６に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る基板ステージ装置の構成を概略的に示す図である。

【図14】図１４は、第２実施形態の変形例に係る基板ステージ装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

≪第１実施形態≫
まず、本発明に係る第１実施形態について、図１～図６に基づいて説明する。

【0017】

図１は、第１実施形態に係る露光装置１０Ａの構成を概略的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る微動ステージ５０Ａの構成を概略的に示す図である。図３（Ａ）は、基板ステージ装置２０Ａの平面図であり、図３（Ｂ）は、微動ステージ５０Ａを除いた基板ステージ装置２０Ａの平面図である。図４（Ａ）は、微動ステージ５０Ａ及びＹ粗動ステージ３０を除いた基板ステージ装置２０Ａの平面図である。

【0018】

露光装置１０Ａは、例えば液晶表示装置（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。

【0019】

露光装置１０Ａ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、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２０Ａ、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とともに、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に関する位置をそれぞれＸ位置、Ｙ位置、及びＺ位置として説明を行う。

【0020】

照明系１２は、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。照明系１２は、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。

【0021】

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。マスクステージ１４は、例えばリニアモータを含む駆動系（不図示）を介してマスク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方向に微小駆動する。マスクＭの水平面内の位置情報は、例えばレーザ干渉計またはエンコーダを含むマスクステージ位置計測系（不図示）により求められる。

【0022】

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、例えば米国特許第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、例えば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。

【0023】

露光装置１０Ａ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。

【0024】

（基板ステージ装置２０Ａ）
基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐを投影光学系１６（照明光ＩＬ）に対して高精度で位置制御するための装置であり、基板ＰをＸ軸方向及びＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動するとともに、６自由度方向に微小駆動する。露光装置１０Ａで用いられる基板ステージ装置の構成は、特に限定されないが、本第１実施形態では、一例として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、ガントリタイプの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小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基板ステージ装置２０Ａが用いられている。

【0025】

図１に示すように、基板ステージ装置２０Ａは、一対のコラム１８、定盤１９、微動ステージ５０Ａ、一対のベースフレーム７０、Ｙ粗動ステージ３０、Ｘ粗動ステージ４０、及び基板ステージ装置２０Ａを構成する各要素を駆動するための基板駆動系、上記各要素の位置情報を計測するための計測系などを備えている。

【0026】

一対のコラム１８は、それぞれＹ軸方向に延びる部材から成り（図３（Ａ）等参照）、その長手方向の両端部が床（床面）Ｆ上に設置された除振装置１７により下方から支持されている（図１参照）。一対のコラム１８は、Ｘ軸方向に所定間隔で平行に配置されている。除振装置１７上の一対のコラム１８は、一対のベースフレーム７０とは、分離されて床（床面）Ｆ上に設置される。

【0027】

定盤１９は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り（図３（Ａ）等参照）、その長手方向の両端部が一対のコラム１８により下方から支持されている。定盤１９の上面（＋Ｚ側の面）の平面度は、非常に高く仕上げられている。定盤１９の上面は、支持機構５３Ａを支持する支持面として機能する。

【0028】

図２に示すように、微動ステージ５０Ａは、基板Ｐを保持する保持装置５５Ａと、保持装置５５Ａを支持する支持機構５３Ａと、を備える。詳細は後述するが、微動ステージ５０Ａは、定盤１９に非接触支持される。

【0029】

保持装置５５Ａは、基板ホルダ５１Ａと基板ステージ５２Ａとを備える。

【0030】

基板ホルダ５１Ａの上面には基板Ｐが載置される。基板ホルダ５１Ａの上面は、基板Ｐを支持する支持面として機能する。基板ホルダ５１Ａの上面のＸ軸及びＹ軸方向の寸法は、基板Ｐと同程度に（実際には幾分短く）設定されている。基板ホルダ５１Ａの上面（＋Ｚ側の面）の平面度は、非常に高く仕上げられている。基板Ｐは、基板ホルダ５１Ａの上面に載置された状態で基板ホルダ５１Ａに真空吸着保持されることによって、ほぼ全体（全面）が、平面度が非常に高く仕上げられた基板ホルダ５１Ａの上面に沿って平面矯正される。

【0031】

基板ステージ５２Ａは、基板ホルダ５１Ａを支持する。基板ステージ５２Ａには、後述するボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚの一部の要素（例えば、可動子）が取り付けられている。

【0032】

支持機構５３Ａは、図２に示すように、保持装置５５Ａと定盤１９との間に配置され、基板ステージ５２Ａに固定されている。支持機構５３Ａは、基板ステージ５２Ａの下面へ重力方向上向きの力を付与し、保持装置５５Ａを支持する。また、支持機構５３Ａは、定盤１９により非接触で支持される。

【0033】

本第１実施形態において、支持機構５３Ａは、例えば、ゴム製の外枠の内部に高圧ガスを満たした、いわゆる気体ばね５３１を備える。図２に示すように、気体ばね５３１は、所定の厚みを有し、上端部が接続部５２２を介して基板ステージ５２Ａに接続され、下端部が、定盤１９の上方に非接触で配置された支持部５３３に接続されている。支持部５３３の下面には、軸受面が－Ｚ側を向いたガスベアリング（以下、ベースパッドと呼ぶ）５６が取り付けられている。なお、図３（Ｂ）及び図４では、ベースパッド５６を破線で示している。これにより、基板ステージ５２Ａは、支持機構５３Ａを介して定盤１９に非接触に支持される。なお、ベースパッド５６は、本実施形態では３つあるものとして記載しているが、３つに限らず、１つでも良いし、複数本であっても良い。

【0034】

気体ばね５３１は、例えば、図１及び図２に示したようなベローズ型の気体ばねであってもよいし、ダイヤフラム型の気体ばねでもよい。気体ばね５３１には、ガス用バルブが接続されており、搭載荷重の変化等に対応してその内圧を変化させる。これにより、気体ばね５３１が発生する重力方向上向きの力が、保持装置５５Ａを含む系の重量（重力方向下向きの力）と釣り合うようにする。

【0035】

本第１実施形態では、支持機構５３Ａは、気体ばね５３１の内圧を変化、つまり気体ばね内の空気の体積を変化させることで重力方向上向きの力を発生させているが、この構成に限定されるものではない。保持装置５５Ａの姿勢の変化に伴い、弾性変形するよう構成されていれば、気体ばね５３１に代えて、たとえば、圧縮ばね等を用いても良い。また、圧縮ばねは、一本で構成されていてもよいし、複数本によって構成されていてもよい。

【0036】

気体ばね５３１は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に運動の自由度を有する。すなわち、気体ばね５３１は、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化（保持装置５５Ａの定盤１９上面に対する姿勢の変化）、つまり保持装置５５Ａのθｘ及びθｙ方向の揺動（チルト）に伴い変形する。例えば、保持装置５５Ａが所定の状態から、θｘ方向に所定角度分だけ回転した状態になった場合（Ｘ軸回りに回転した状態になった場合）、気体ばね５３１の一方側（例えば、＋Ｙ側）が縮み、他方側（例えば、－Ｙ側）が伸びることで、保持装置５５Ａの姿勢変化に沿って変形する。ここで、微動ステージ５０Ａは機械的な回転中心を有さないため、微動ステージ５０Ａは、重心Ｇ周りで揺動（チルト）する。なお、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度とは、基板ホルダ５１Ａの上面を定盤１９側に延長した面と、定盤１９の上面を含む平面との交差角度である。

【0037】

ここで、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化（保持装置５５Ａの定盤１９上面に対する姿勢の変化）に対する気体ばね５３１の変形についてさらに詳細に説明する。

【0038】

気体ばね５３１は、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化に伴い、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い一方側の厚み（重力方向の厚み）が薄く、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が広い他方側の厚みが厚くなるように弾性変形して保持装置５５Ａを支持する。すなわち気体ばね５３１は、保持装置５５Ａの姿勢変化に対応して、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置（基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い位置と広い位置）における重力方向の高さを変化させる。これは、気体ばね５３１が、保持装置５５Ａの姿勢変化に対応して、その高さの分布を変化させているともいえる。なお、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度は、基板ホルダ５１Ａの上面が定盤１９の上面と平行な状態となる０度を含む。

【0039】

なお、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い位置と広い位置とでは、気体ばね５３１の高さが変化するため、気体ばね５３１の復元力が異なる。したがって、気体ばね５３１は、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化に伴い、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い位置と広い位置とにおいて、異なる力で保持装置５５Ａを支持することとなる。

【0040】

また、気体ばね５３１は、保持装置５５Ａが所定の状態から他の状態になった場合とで、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置における気体ばね５３１の重力方向の高さの比を、所定の状態と他の状態とで異なる大きさに変化させる。より具体的には、例えば、基板ホルダ５１Ａの上面が定盤１９の上面と平行な状態において、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置での気体ばね５３１の重力方向の高さがそれぞれＬ１およびＬ２（Ｌ１＝Ｌ２）である場合、重力方向の高さの比（例えば、Ｌ１／Ｌ２）は１となる。ここで、基板ホルダ５１Ａの上面がθｘ方向に所定角度分だけ回転した状態になると、気体ばね５３１が変形し、当該異なる位置における気体ばね５３１の重力方向の高さが、例えば、それぞれＬ１´（＜Ｌ１）及びＬ２´（＞Ｌ２）となり、重力方向の高さの比（Ｌ１´／Ｌ２´）は１未満となる。このように、気体ばね５３１は、保持装置５５Ａの定盤１９に対する姿勢の変化に対応して、その、重力方向の高さの比を変化させる。なお、基板ホルダ５１Ａの上面が定盤１９の上面と平行な状態を基準として、重力方向の高さの比を説明したが、これに限られるものではない。

【0041】

このように気体ばね５３１が変形することで、基板ホルダ５１Ａの上面がＺ軸方向及びθｘ及びθｙ方向に自由に移動できるようになっている。

【0042】

図１及び図２に示すように、基板ステージ５２Ａは、軽量高剛性化のために中空で内部にリブを有した気密構造になっている。本第１実施形態では、基板ステージ５２Ａの内部と気体ばね５３１の内部とを、中空の接続部５２２により連結しており、これにより、基板ステージ５２Ａを、気体ばね５３１のタンクとして機能させている。これにより、気体ばね５３１のばね定数を小さくすることができ、支持機構５３Ａの除振性能を向上させることができる。

【0043】

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、気体ばねの除振性能について説明するための図である。図５（Ａ）において、ｋはばね定数を表し、ｃは減衰係数を表し、ｍは質量を表す。また、Ｚ０は床の変位を表し、Ｚは質量の変位を表す。

【0044】

図５（Ａ）に示すように、ばねの上に質量を搭載すると、ばねの設置面から入る外乱に対して、図５（Ｂ）に示すように、ばねの固有振動数より低い周波数帯では遅れなく追従し、固有振動数付近の周波数帯では振動を増幅し（振動伝達率が０より大きい）、固有振動数より高い周波数帯では振動を減衰させる（振動伝達率が０より小さい）。ばね定数が小さいほど除振領域は拡大し除振率も向上する。

【0045】

本第１実施形態では、基板ステージ５２Ａが気体ばね５３１のタンクとして機能するため、気体ばね５３１のばね定数を小さくすることができる。微動ステージ５０Ａの重量をばね定数が小さな気体ばね５３１で支えるため、支持機構５３Ａは高い除振性能を有する。これにより、図６に示すように、露光装置１０Ａ内の他のユニットから微動ステージ５０Ａに伝達される外乱（矢印Ａ１参照）及び露光装置１０Ａ外から微動ステージ５０Ａに伝達される外乱（矢印Ａ２参照）を効果的に減衰させることができる。これにより、微動ステージ５０Ａの制御性を向上させることができる。

【0046】

なお、気体ばね５３１には、ガス用バルブにより常時ガスを供給するので、基板ステージ５２Ａの気密性は厳密でなくてもよく、例えば、基板ステージ５２Ａを鋳物で製作し、図１及び図２に示すように、鋳抜き穴にフタ５２１をして密閉する構成としてもよい。

【0047】

図１に戻り、Ｘ粗動ステージ４０は、微動ステージ５０Ａの下方（－Ｚ側）であって、一対のベースフレーム７０上に一対のリニアガイド装置７１を介して載置されている。図４に示すように、Ｘ粗動ステージ４０は、平面視矩形の板状部材から成り、その中央部に開口部が形成されている。Ｘ粗動ステージ４０のＸ軸方向の両端部には、一対のリニアガイド装置４１が設けられている。

【0048】

Ｙ粗動ステージ３０は、Ｘ粗動ステージ４０の上方（＋Ｚ側）であって、微動ステージ５０Ａの下方に（微動ステージ５０ＡとＸ粗動ステージ４０との間に）配置されている。図３（Ｂ）に示すように、Ｙ粗動ステージ３０は、平面視矩形の板状部材から成り、その中央部に開口部が形成されている。Ｙ粗動ステージ３０は、Ｘ粗動ステージ４０上に、Ｘ粗動ステージ４０が有する一対のリニアガイド装置４１を介して載置されており、Ｘ粗動ステージ４０に対してＹ軸方向に関して移動自在であるのに対し、Ｘ軸方向に関しては、Ｘ粗動ステージ４０と一体的に移動する。

【0049】

基板駆動系は、微動ステージ５０Ａを定盤１９に対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向）に微小駆動するための第１駆動系、Ｘ粗動ステージ４０をベースフレーム７０上でＸ軸方向に長ストロークで駆動するための第２駆動系、及びＹ粗動ステージ３０をＸ粗動ステージ４０上でＹ軸方向に長ストローク駆動するための第３駆動系を備えている。第２駆動系及び第３駆動系を構成するアクチュエータの種類は、特に限定されないが、一例として、リニアモータ、あるいは、ボールねじ駆動装置などを使用することができる。第２駆動系及び第３駆動系によりＸ粗動ステージ４０とＹ粗動ステージ３０とを駆動する駆動力は、後述する第１駆動系を構成するボイスコイルモータを介して、微動ステージ５０Ａへ付与される。微動ステージ５０Ａは、第２駆動系によりＸ粗動ステージ４０がＸ軸方向へ動く駆動力によって、Ｘ軸方向へ移動される。また、微動ステージ５０Ａは、第３駆動系によりＹ粗動ステージ３０がＹ軸方向へ動く駆動力によって、Ｙ軸方向へ移動される。

【0050】

第１駆動系を構成するアクチュエータの種類も特に限定されないが、例えば、図２においては、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各方向へ推力を発生する推力付与装置として複数のボイスコイルモータが図示されている。

【0051】

複数のボイスコイルモータは、保持装置５５ＡをＸ軸方向に微小駆動するＸボイスコイルモータ６１Ｘ（図３（Ａ）参照）と、保持装置５５ＡをＹ軸方向に微小駆動するＹボイスコイルモータ６１Ｙ（図２、図３（Ａ）参照）と保持装置５５Ａをθｘ、θｙ、及びＺ軸方向の３自由度方向に微小駆動するための複数のＺボイスコイルモータ６１Ｚ（図２参照）と、を含んでいる。各ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚは、固定子がＹ粗動ステージ３０に取り付けられ、可動子が保持装置５５Ａの基板ステージ５２Ａに取り付けられている。

【0052】

図３（Ａ）に示されるように、Ｘボイスコイルモータ６１Ｘは、Ｙ軸方向に離間して一対設けられ、Ｙボイスコイルモータ６１Ｙは、Ｘ軸方向に離間して一対設けられている。また、Ｘボイスコイルモータ６１Ｘ及びＹボイスコイルモータ６１Ｙは、微動ステージ５０Ａに対してモーメントを生じさせないよう、図２に示すように、Ｚ軸方向において、微動ステージ５０Ａの略重心Ｇの位置で、Ｙ粗動ステージ３０及び微動ステージ５０Ａに取り付けられている。その結果、微動ステージ５０Ａは、重心駆動により、並進移動（Ｘ軸方向および／又はＹ軸方向への水平移動）することができる。また、先述のとおり、微動ステージ５０Ａは、重心Ｇ周りで揺動（チルト、回転移動）する。よって、微動ステージ５０Ａは、重心駆動により、並進移動、且つ、回転移動することができる。仮に、微動ステージ５０Ａが、機械的な回転中心を有している場合、その回転中心が重心と一致しない場合がある。すると、微動ステージ５０Ａは、並進移動と回転移動とで基準となる点（並進運動は重心Ｇ、回転運動は機械的な回転中心）が異なることとなり、ステージを駆動する制御性が悪化する。それに対して、微動ステージ５０Ａの並進移動と回転移動とが同じ重心Ｇを基準になされるため、ステージを駆動する制御性を向上させることができる。

【0053】

複数のＺボイスコイルモータ６１Ｚは、基板ステージ５２Ａの底面の四隅部に対応する箇所に配置されている（図２では、４つのＺボイスコイルモータ６１Ｚのうち２つのみが示され、他の２つは図示省略）。なお、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの数は４つに限られるものではなく、３つでも、５つ以上でもよい。

【0054】

微動ステージ５０Ａ（保持装置５５Ａ）には、Ｙ粗動ステージ３０に対して、各ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚを介して６自由度方向に推力が付与される（伝達される）。微動ステージ５０Ａは、マスクＭ上のパターンの投影像が基板Ｐ上で結像するように、各ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚからの推力によって、その位置や姿勢が変更される。

【0055】

平坦に見える基板Ｐの表面も、ミクロレベルでは、凹凸を有する。当該凹凸によって、投影像が基板Ｐの表面上で結像しない場合がある。また、例えば、基板Ｐ上に２回目の露光を行う場合、１回目の露光によって基板Ｐが変形する場合があり、当該変形によって投影像が基板Ｐの表面上で結像しない場合がある。そこで、投影光学系１６の結像面と基板Ｐの表面とが一致する（基板Ｐの表面が投影光学系１６の最良結像面の焦点深度の範囲内に入る）ように、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによって微動ステージ５０Ａ（保持装置５５Ａ）のＺ位置及び傾斜角度（基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度）を調整している。また、定盤１９の上面の平面度は、非常に高く仕上げられていると説明したが、仮にその上面が変形していた場合、投影光学系１６の結像面と基板Ｐの表面とが一致しない。その際には、微動ステージ５０Ａは、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによって、Ｚ位置および傾斜角度が調整される。

【0056】

第１～第３駆動系の詳細な構成に関しては、一例として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。基板ステージ５２Ａに取り付けられた可動子とＹ粗動ステージ３０に取り付けられた固定子とは、非接触で接続され、発生する推力を微動ステージ５０Ａへ付与することができる。

【0057】

このように、本第１実施形態において、微動ステージ５０Ａは、Ｘ粗動ステージ４０及びＹ粗動ステージ３０から機械的に切り離されているため（機械的に接続されていないため）、粗動ステージ３０，４０から微動ステージ５０Ａに外乱が伝達されるのを抑制することができる（図６の矢印Ａ３）。また、Ｘ粗動ステージ４０を支持する一対のベースフレーム７０は、微動ステージ５０Ａを支持する除振装置１７に対して離間して床（床上）Ｆに配置されてあり、粗動ステージ３０，４０で発生した外乱が、ベースフレーム７０や除振装置１７を介して微動ステージ５０Ａに伝達されるのを抑制することができる。

【0058】

図２に戻り、基板ステージ５２Ａの－Ｙ側の側面には、ミラーベース５７Ｙを介して、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡（バーミラー）５８Ｙが固定されている。また、基板ステージ５２Ａの＋Ｘ側の側面には、図３（Ａ）に示すように、ミラーベース５７Ｘを介して、Ｘ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡５８Ｘが固定されている。微動ステージ５０ＡのＸＹ平面内の位置情報は、Ｘ移動鏡５８Ｘ、及びＹ移動鏡５８Ｙを用いたレーザ干渉計システム（以下、基板干渉計システムと呼ぶ）９１（図２参照）によって、例えば０．５～１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、実際には、基板干渉計システム９１は、Ｘ移動鏡５８Ｘに対応するＸレーザ干渉計、及びＹ移動鏡５８Ｙに対応するＹレーザ干渉計をそれぞれ複数備えているが、図２では、代表的にＹレーザ干渉計のみが図示されている。複数のレーザ干渉計は、それぞれ装置本体に固定されている。なお、微動ステージ５０Ａの位置情報を、レーザ干渉計でなく、例えば、１次元以上のエンコーダによって検出してもよい。

【0059】

また、微動ステージ５０Ａのθｘ、θｙ、及びＺ軸方向に関する位置情報は、基板ステージ５２Ａの下面に固定された不図示のセンサ（Ｚセンサ）により、例えば支持部５３３に固定されたターゲットを用いて求められる。上記微動ステージ５０Ａの位置計測系の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されているため、詳細な説明を省略する。

【0060】

以上、詳細に説明したように、第１実施形態に係る基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐを支持する支持面（基板ホルダ５１Ａの上面）を有する保持装置５５Ａと、所定の厚みを持ち、保持装置５５Ａを支持する弾性変形可能な支持機構５３Ａと、支持機構５３Ａを支持する支持面（定盤１９の上面）を有する定盤１９と、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度が変更されるよう保持装置５５Ａを移動させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ａは、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによる角度の変更に伴い、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い一方側の厚みが薄く、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が広い他方側の厚みが厚くなるように弾性変形して保持装置５５Ａを支持する。

【0061】

上述したように、微動ステージ５０Ａは機械的な回転中心を有さないため、微動ステージ５０Ａは、重心Ｇ周りで揺動（チルト）する。したがって、微動ステージ５０Ａは、回転中心の位置が並進移動する基準となる重心Ｇの位置と一致するため、微動ステージ５０Ａは高い制御性を有し、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。

【0062】

また、本第１実施形態によれば、基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐを支持する支持面（基板ホルダ５１Ａの上面）を有する保持装置５５Ａと、基板ステージ５２Ａの下面に重力方向上向きの力を付与し、保持装置５５Ａを支持する支持機構５３Ａと、保持装置５５Ａが第１状態（例えば、基板ホルダ５１Ａの上面が定盤１９の上面と平行な状態）から基板ホルダ５１Ａの上面の傾斜角度が変更された第２状態となるように、保持装置５５Ａを移動させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ａは、第２状態となる保持装置５５Ａに対して、重力方向と交差する方向に関して、基板ステージ５２Ａの下面上の互いに異なる位置において、互いに異なる力で保持装置５５Ａを支持する。これにより、上記と同様に、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。

【0063】

また、本第１実施形態によれば、基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐを支持する支持面（基板ホルダ５１Ａの上面）を有する保持装置５５Ａと、保持装置５５Ａを支持する支持面を有する定盤１９と、重力方向において、保持装置５５Ａと定盤１９との間に配置され、保持装置５５Ａを支持し、基板ホルダ５１Ａの上面
と定盤１９の上面との間隔が狭い一方側において厚みが薄く、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が広い他方側において厚みが厚い支持機構５３Ａと、を備える。これにより、上記と同様に、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。

【0064】

また、本第１実施形態によれば、基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐが載置される保持装置５５Ａと、保持装置５５Ａを下方から支持する支持機構５３Ａと、保持装置５５Ａを駆動し、保持装置５５Ａの姿勢を第１状態（例えば、θｘ方向にチルトしていない状態）から第２状態（θｘ方向に所定角度回転した状態）へ変化させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ａは、保持装置５５Ａから支持機構５３Ａに対する荷重に対して弾性変形可能な気体ばね５３１を含み、気体ばね５３１は、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによる保持装置５５Ａの姿勢変化に対応して、気体ばね５３１の高さの分布を変化させる。これにより、上記と同様に、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。なお、高さの分布は、厚さの分布であってもよいし、弾性力の分布であってもよい。

【0065】

また、本第１実施形態によれば、基板ステージ装置２０Ａは、基板Ｐが載置される保持装置５５Ａと、保持装置５５Ａを下方から支持する支持機構５３Ａと、保持装置５５Ａを駆動し、保持装置５５Ａの姿勢を第１状態（例えば、θｘ方向にチルトしていない状態）から第２状態（θｘ方向に所定角度回転した状態）へ変化させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ａは、保持装置５５Ａから支持機構５３Ａに対する荷重に対して弾性変形可能な気体ばね５３１を含み、気体ばね５３１は、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによる保持装置５５Ａの姿勢変化に対応して、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置における気体ばね５３１の重力方向の高さを、互いに異なる高さに変化させる。これにより、上記と同様に、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。なお、重力方向の高さは、重力方向の厚さであってもよいし、重力方向の弾性力であってもよい。

【0066】

また、本第１実施形態によれば、基板Ｐが載置される保持装置５５Ａと、保持装置５５Ａを下方から支持する支持機構５３Ａと、保持装置５５Ａを駆動し、保持装置５５Ａの姿勢を第１状態（例えば、θｘ方向にチルトしていない状態）から第２状態（θｘ方向に所定角度回転した状態）へ変化させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ａは、保持装置５５Ａから支持機構５３Ａに対する荷重に対して弾性変形可能な気体ばね５３１を含み、気体ばね５３１は、重力方向に直交する方向に関して互いに異なる位置における気体ばね５３１の重力方向の高さの比を、第１状態と第２状態とで異なる大きさに変化させる。これにより、上記と同様に、微動ステージ５０Ａの位置決め精度が向上する。なお、高さの比は、重力方向の厚さの比であってもよいし、重力方向の弾性力の比であってもよい。

【0067】

また、本第１実施形態において、支持機構５３Ａは保持装置５５Ａと接続される。保持装置５５Ａと支持機構５３Ａとが接続され一体となっているため、保持装置５５Ａが移動されると支持機構５３Ａも移動される。そのため、保持装置５５Ａを移動させる構成とは別に支持機構５３Ａを移動させる構成を設ける必要がない。保持装置５５Ａは、固定子と可動子とが非接触で接続されたボイスコイルモータを介して移動される。保持装置５５Ａと粗動ステージ３０，４０とは、機械的な連結がない構成となっており、粗動ステージ３０，４０から微動ステージ５０Ａに外乱が伝達されるのを抑制することができる。

【0068】

また、本第１実施形態において、基板ステージ装置２０Ａは、支持機構５３Ａに支持された保持装置５５Ａを、定盤１９に対して相対移動させるＹ粗動ステージ３０及びＸ粗動ステージ４０と、Ｙ粗動ステージ３０に設けられた固定子と、保持装置５５Ａに設けられた可動子とを含み、互いに非接触で配置された可動子及び固定子を介して、Ｙ粗動ステージ３０及びＸ粗動ステージ４０に対して保持装置５５Ａを相対移動させるボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚと、を有する。これにより、所望の位置に基板Ｐを移動させることができるとともに、投影光学系１６の結像面と基板Ｐの表面とを一致させることができる。

【0069】

また、本第１実施形態において、ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚは、Ｙ粗動ステージ３０及びＸ粗動ステージ４０により保持装置５５Ａを定盤１９に対して相対移動させるための駆動力を、可動子及び固定子を介して、保持装置５５Ａに伝達する。微動ステージ５０ＡとＹ粗動ステージ３０及びＸ粗動ステージ４０とを固定子及び可動子により、非接触で接続できるため、Ｙ粗動ステージ３０及びＸ粗動ステージ４０の振動が微動ステージ５０Ａに伝達することを抑制することができる。

【0070】

また、保持装置５５Ａと支持機構５３Ａとを機械的に切り離し、支持機構５３ＡをＹ粗動ステージ３０で牽引する場合、支持機構５３ＡにＹ粗動ステージ３０の振動が伝達される可能性がある。支持機構５３Ａの支持部５３３には、例えば、Ｚセンサのターゲットが設けられているため、支持機構５３Ａへ振動が伝達されると、Ｚセンサの計測に影響を与える。したがって、支持機構５３Ａへの振動伝達の影響等を考慮しなければならず、基板ステージ５２Ａと支持機構５３Ａとが機械的に切り離された微動ステージでは、制御に対する微動ステージの動きをシミュレーションしにくい。

【0071】

一方、本第１実施形態の微動ステージ５０Ａでは、保持装置５５Ａと支持機構５３Ａとが接続され一体となっており、Ｙ粗動ステージ３０の振動が、支持機構５３Ａに伝達されない。したがって、Ｙ粗動ステージ３０の振動がＺセンサの計測に影響を与えないため、微動ステージ５０Ａでは、制御に対する微動ステージの動きをシミュレーションしやすい。

【0072】

また、微動ステージが、例えば、基板ステージをθｘ方向及びθｙ方向に回転されるための回転機構を有する場合、回転中心と、微動ステージの重心位置とを合わせるためには、微動ステージの剛性を落とす（具体的には中央部を薄くして、回転機構をできるだけ上に設置する）必要がある。一方、本第１実施形態では、回転機構を設ける必要がないため、基板ステージの剛性を上げることができ、基板ホルダの平面度を向上させることができる。さらに、基板ステージの剛性を上げることにより、基板ステージの位置決め精度も向上させることができる。

【0073】

また、微動ステージ５０Ａの重量を支持機構５３Ａが支える（キャンセルする）ため、基板ステージ５２ＡをＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向に駆動するために必要なＺボイスコイルモータ６１Ｚの推力を低減することができる。これにより、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの発熱量を低減させることができるため、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの発熱による温度変動を低減することができる。温度変動は位置計測へ影響を与えるが、第１実施形態によれば温度変動が低減されるため、位置計測の精度を向上させることができる。

【0074】

また、本第１実施形態において、支持機構５３Ａは、内部に気体が満たされた気体ばね５３１である。支持機構５３Ａの構成部品が気体ばね５３１のみであるため、微動ステージ５０Ａを容易かつ安価に低背化することができる。また、支持機構５３Ａが小型であることから、微動ステージ５０Ａを軽量化することができ、さらに、気体ばね５３１の剛性が小さいことから、小さな推力で基板ステージ５２Ａをチルト駆動することができるため、ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚの発熱量を低減することができる。これにより、熱による露光装置１０Ａの性能悪化を抑制することができる。

【0075】

また、本第１実施形態において、基板ステージ５２Ａは、中空であり、基板ステージ５２Ａの内部と気体ばね５３１の内部とは連通している。これにより、基板ステージ５２Ａが気体ばね５３１のタンクとして機能するため、気体ばね５３１のばね定数を小さくすることができ、気体ばね５３１の除振性能を向上させることができる。

【0076】

さらに、気体ばね５３１のばね定数が小さいため、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｚ方向に基板ステージ５２Ａを駆動する場合に、ばねの復元力に対抗するために必要な推力が小さくて済み、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向駆動用のボイスコイルモータの推力を小さくすることができる。これにより、ボイスコイルモータの発熱量を小さくすることができるため、露光装置１０Ａへの熱の影響を低減することができる。

【0077】

また、本第１実施形態において、保持装置５５Ａに対してＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方向の推力を付与するボイスコイルモータ６１Ｘ，６１Ｙの一部の要素（例えば、固定子）は、Ｚ軸方向に関し保持装置５５Ａと支持機構５３Ａとを含む微動ステージ５０Ａの重心Ｇと略一致する位置でＹ粗動ステージ３０に設けられている。これにより、Ｘ軸方向及びＹ軸方向については、ボイスコイルモータ６１Ｘ，６１ＹのＺ軸方向における推力発生点の位置と、微動ステージ５０Ａの重心Ｇとが略一致する。そのため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向については、他の方向の運動に干渉することなく、微動ステージ５０Ａを駆動することができる。すなわち、Ｘ軸方向に微動ステージ５０Ａを駆動する場合、例えばθｙ方向の運動に干渉することなく、微動ステージ５０ＡをＸ軸方向に駆動することができる。また、Ｙ軸方向に微動ステージ５０Ａを駆動する場合、例えばθｘ方向の運動に干渉することなく、微動ステージ５０ＡをＹ軸方向に駆動することができる。

【0078】

Ｚ軸方向については、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚがモーメントの釣り合いを保ちながら推力を発生させることで他の軸に干渉することなく微動ステージ５０Ａを駆動させることができる。θｚ方向については、微動ステージ５０Ａにその方向のモーメントを与えることで、微動ステージ５０Ａは最も安定するように重心Ｇ周りに運動する。θｘ方向及びθｙ方向は、気体ばね５３１の運動が規制されていないので、基板ステージ５２Ａにその方向のモーメントを与えることで、基板ステージ５２Ａは最も安定するように重心Ｇ周りに運動する。このように、軸間の干渉がないため、微動ステージ５０Ａの位置決め精度を向上させることができる。

【0079】

また、本第１実施形態において、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚは、重心Ｇを回転中心として微動ステージ５０Ａを回転移動させる。これにより、微動ステージ５０Ａの並進移動と回転移動とが同じ重心Ｇを基準になされるため、ステージを駆動する制御性を向上させることができる。

【0080】

（変形例１）
図７（Ａ）は、第１実施形態の変形例１に係る基板ステージ装置２０Ｂの構成を示す図であり、図７（Ｂ）は、変形例１に係る微動ステージ５０Ｂを示す図である。

【0081】

図７（Ｂ）に示すように、変形例１に係る微動ステージ５０Ｂは、板ばね５０１を備える。板ばね５０１は、一端が基板ステージ５２Ａの下面から重力方向（Ｚ軸方向）に延びる接続部材５２３の下端部に接続され、他端が支持部５３３に接続されている。板ばね５０１は、厚み方向が定盤１９の上面（微動ステージ５０Ｂの移動基準面）と直交する方向（すなわちＺ軸方向）と平行となるように設置されている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0082】

第１実施形態の変形例１に係る微動ステージ５０Ｂは、一端が基板ステージ５２Ａと接続され、他端が支持部５３３と接続され、厚み方向がＺ軸方向と平行になるように設置された板ばね５０１を備える。このように設置した板ばね５０１のＸ軸方向及びＹ軸方向の剛性は大きく、Ｚ軸方向の剛性は小さい。したがって、板ばね５０１は、微動ステージ５０Ｂのθｘ方向及びθｙ方向の駆動を阻害しない。一方、板ばね５０１により支持機構５３Ａの基板ステージ５２Ａへの追従性が向上するとともに、気体ばね５３１の下部の固有振動数を上げることができる。このため、支持機構５３Ａが外乱により揺れた場合でも、振幅が小さいため、定盤１９を介して露光装置１０Ａに伝達される力（加振力）が小さくなり、露光装置１０Ａ全体としての性能が向上する。

【0083】

（変形例２）
第１実施形態及びその変形例１では、基板ステージ５２Ａを気体ばね５３１のタンクとして機能させていたが、これに限られるものではない。

【0084】

図８は、第１実施形態の変形例２に係る基板ステージ装置２０Ｃの構成を概略的に示す図である。図８に示すように、変形例２では、支持機構５３Ｂの気体ばね５３１の内部と、保持装置５５Ｂの基板ステージ５２Ｂの内部とが連通しておらず、気体ばね５３１のみがタンクとして機能している。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0085】

基板ステージ５２Ｂを気体ばね５３１のタンクとして用いない場合、基板ステージ５２Ｂをタンクとして用いる場合と比較して、気体ばね５３１のばね定数が大きくなるが、微動ステージ５０Ｃをより容易に構成することができる。また、タンクが小さくなるため、気体ばね５３１の内圧変動に対して供給する気体の量が少なくて済む。

【0086】

なお、変形例２において、気体ばね５３１は、上端部が接続部５２２を介して基板ステージ５２Ｂに接続されているとしたが、接続部５２２を省略し、気体ばね５３１を、基板ステージ５２Ｂに直接接続するようにしてもよい。第１実施形態の変形例２に限らず、他の実施形態およびその変形例においても、同様である。

【0087】

（変形例３－１）
図９（Ａ）は、変形例３－１に係る基板ステージ装置２０Ｄ１の構成を示す図である。変形例３－１に係る基板ステージ装置２０Ｄ１において、支持機構５３Ｄ１は、気体ばね５３１に加えて、減衰機構５４Ａを備える。減衰機構５４Ａは、移動基準面（ＸＹ平面）と垂直な方向（Ｚ軸方向）に減衰力を発生させる。

【0088】

変形例３－１では、減衰機構５４Ａは、保持装置５５Ｃの基板ステージ５２Ｃに形成された絞り５４１と、圧力損失要素５４２と、を備える。気体ばね５３１が変形すると、基板ステージ５２Ｃの内部（タンク）と気体ばね５３１の内部との間に気体の行き来が起こり、絞り５４１を通過する気体の圧力損失によって、減衰作用を得ることができる。これにより、微動ステージ５０Ｄ１に伝達される外乱をより減衰させることができる。

【0089】

圧力損失要素５４２は、例えばフィルタであり、図９（Ａ）に示すように、絞り５４１と直列に配置される。圧力損失要素５４２は、絞り５４１に起因して発生する配管共振を減衰させる。なお、圧力損失要素５４２を省略してもよい。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0090】

絞り５４１は、基板ステージ５２Ｃの下面に形成され、圧力損失要素５４２は、基板ステージ５２Ｃの内側（タンク内）に設けられるため、支持機構５３Ｄ１を大型化させることなく、すなわち、微動ステージ５０Ｄ１を大型化させることなく、微動ステージ５０Ｄ１に伝達される外乱をより減衰させることができる。

【0091】

（変形例３－２）
図９（Ｂ）は、第１実施形態の変形例３－２に係る基板ステージ装置２０Ｄ２の構成を概略的に示す図である。変形例３－２に係る基板ステージ装置２０Ｄ２において、支持機構５３Ｄ２は、気体ばね５３１に加えて、減衰機構としてダンパ機構５４Ｂを備える。これにより、微動ステージ５０Ｄ２に伝達された外乱をより減衰させることができる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0092】

ダンパ機構５４Ｂは、気体ばね５３１と基板ステージ５２Ａとによって形成されるタンク内部に設置可能であるため、支持機構５３Ｄ２を大型化させることなく、すなわち、微動ステージ５０Ｄ２を大型化させることなく、微動ステージ５０Ｄ２に伝達される外乱をより減衰させることができる。

【0093】

（変形例４）
図１０は、第１実施形態の変形例４に係る基板ステージ装置２０Ｅの構成を概略的に示す図である。図１０に示すように、変形例４に係る基板ステージ装置２０Ｅは、微動ステージ５０Ｅを支持する微動ステージ支持機構８０Ａを備える。

【0094】

微動ステージ支持機構８０Ａは、テーブル部８３と、ガスベアリング８１，８２と、を備える。テーブル部８３は、Ｙ粗動ステージ３０に形成された開口部（図３（Ｂ）参照）内に挿入されている。テーブル部８３は、Ｙ粗動ステージ３０に対して複数の接続装置９０（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、テーブル部８３がＹ粗動ステージ３０に牽引されることにより、微動ステージ支持機構８０Ａは、Ｙ粗動ステージ３０と一体的にＸＹ平面に沿って移動する。

【0095】

テーブル部８３の下面（－Ｚ側の面）には、軸受面が－Ｚ側を向いたガスベアリング８２が取り付けられている。これにより、微動ステージ支持機構８０Ａは、上面の平面度が非常に高く仕上げられた定盤１９上にガスベアリング８２を介して非接触状態で載置される。テーブル部８３の上面（＋Ｚ側の面）には、軸受面が＋Ｚ側を向いたガスベアリング８１（シーリングパッドという）が取り付けられている。

【0096】

また、変形例４において、気体ばね５３１を支持する支持部５３３の下面の平面度は非常に高く仕上げられており、微動ステージ支持機構８０Ａの前述したシーリングパッド８１のガイド面として機能する。

【0097】

変形例４では、支持機構５３Ｅの気体ばね５３１は、基板ステージ５２Ａに直接接続されており、基板ステージ５２Ａの内部と気体ばね５３１の内部とは連通している。その他の構成は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0098】

変形例４の微動ステージ５０Ｅを採用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、変形例４において、変形例１と同様に、基板ステージ５２Ａと支持部５３３とを板ばねによって接続してもよい。これにより、変形例１と同様の効果を得ることができる。また、変形例４において、変形例２と同様に、基板ステージ５２Ａの内部と気体ばね５３１の内部とを連通させなくてもよい。また、変形例４において、変形例３－１及び変形例３－２と同様に、支持機構５３Ｅは、気体ばね５３１に加えて、減衰機構５４Ａ又はダンパ機構５４Ｂを備えていても良い。

【0099】

（変形例５）
図１１は、第１実施形態の変形例５に係る基板ステージ装置２０Ｆの構成を概略的に示す図である。変形例５では、微動ステージ支持機構８０Ｂのテーブル部８３の上面（＋Ｚ側の面）が微動ステージ５０Ｆのガイド面として機能し、テーブル部８３と支持機構５３Ｆの支持部５３３との間に、軸受面が－Ｚ側を向いたガスベアリング８５が取り付けられている。その他の構成は、変形例４と同様であるため、詳細な説明を省略する。変形例５の微動ステージ５０Ｆを採用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0100】

（変形例６）
上記第１実施形態及びその変形例１～５における支持機構５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｄ１，５３Ｄ２，５３Ｅ，５３Ｆは、気体ばね５３１を備えていたが、支持機構は他の構成を有していてもよい。

【0101】

図１２は、第１実施形態の変形例６に係る基板ステージ装置２０Ｇの構成を概略的に示す図である。図１２に示すように、変形例６に係る微動ステージ５０Ｇの支持機構５３Ｇは、複数のコイルばね５３４と、減衰機構５４Ｃと、を備える。

【0102】

複数のコイルばね５３４は、基板ステージ５２Ｂの下面内の異なる位置に配置されており、コイルばね５３４の一端は、基板ステージ５２Ｂの下面に固定され、コイルばね５３４の他端は、支持部５３３に固定されている。複数のコイルばね５３４は、保持装置５５Ｂの定盤１９上面に対する姿勢の変化、つまり保持装置５５Ｂのθｘ及びθｙ方向の揺動（チルト）に伴い変形する。例えば、保持装置５５Ｂが所定の状態から、θｘ方向に所定角度分だけ回転した場合（Ｘ軸回りに回転した場合）、あるコイルばね５３４（例えば、保持装置５５ＢのＹ軸方向における中心より＋Ｙ側に設けられたコイルばね５３４）は縮み、他のコイルばね５３４（例えば、保持装置５５ＢのＹ軸方向における中心より－Ｙ側に設けられたコイルばね５３４）は伸びる。

【0103】

すなわち、複数のコイルばね５３４は、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化に伴い、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い一方側に位置するコイルばね５３４の重力方向の高さが低くなり、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が広い他方側に位置するコイルばね５３４の重力方向の高さが高くなるように弾性変形して保持装置５５Ｂを支持する。

【0104】

なお、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い位置と広い位置とでは、コイルばね５３４の高さが変化するため、コイルばね５３４の復元力が異なる。したがって、基板ステージ５２Ｂの下面内の異なる位置に配置された複数のコイルばね５３４は、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度の変化に伴い、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い位置と広い位置とにおいて、異なる力で保持装置５５Ｂを支持することとなる。

【0105】

減衰機構５４Ｃは、移動基準面（ＸＹ平面）と垂直な方向（Ｚ軸方向）に減衰力を発生させる。その他の構成は、変形例４と同様であるため、詳細な説明を省略する。

【0106】

変形例６に係る基板ステージ装置２０Ｇは、基板Ｐを支持する支持面（基板ホルダ５１Ａの上面）を有する保持装置５５Ｂと、保持装置５５Ｂを下方から支持する弾性変形可能な複数のコイルばね５３４を有する支持機構５３Ｇと、支持機構５３Ｇを支持する支持面を有する定盤１９と、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面とが成す角度が変更されるよう保持装置５５Ｂを移動させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備え、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚによる角度の変更に伴い、支持機構５３Ｇは、複数のコイルばね５３４のうち、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が狭い一方側を支持するコイルばね５３４が縮み、基板ホルダ５１Ａの上面と定盤１９の上面との間隔が広い他方側を支持するコイルばね５３４が伸びるように弾性変形して保持装置５５Ｂを支持する。このように、気体ばね５３１の代わりに、コイルばね５３４を使用しても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0107】

コイルばね５３４を使用した場合、気体ばねよりもばね定数は大きくなるが、支持機構５３Ｇを容易に構成できる。また、タンクが必要ないため、エネルギ消費を減少させることができる。また、減衰機構５４Ｃによって、微動ステージ５０Ｇに伝達した外乱を減衰させることができる。減衰機構５４Ｃとしては粘性流体によるダンパ機構や、粘弾性体による固体ダンパなどが好ましい。

【0108】

《第２実施形態》
第１実施形態の微動ステージは、θｘ方向及びθｙ方向にチルト可能であったが、第２の実施形態の微動ステージはθｘ方向及びθｙ方向にチルトしないものである。

【0109】

図１３は、第２実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｈの構成を概略的に示す図である。基板ステージ装置２０Ｈは、定盤１９と、微動ステージ５０Ｈと、を備える。

【0110】

微動ステージ５０Ｈは、定盤１９上に配置されている。微動ステージ５０Ｈは、基板ホルダ５１Ｈと、基板ステージ５２Ｈとを含む保持装置５５Ｈと、支持機構５３Ｈと、ガスベアリング５８と、を備える。

【0111】

支持機構５３Ｈは、複数（例えば、３つ）の気体ばね５３１Ｈと、支持部５３３と、を備える。複数の気体ばね５３１Ｈは、微動ステージ５０Ｈの重心Ｇを囲むように設けられ、基板ホルダ５１Ｈと基板ステージ５２Ｈとを含む系の重量と釣り合う力を重力方向（Ｚ軸方向）に発生させる。

【0112】

第２実施形態では、微動ステージ５０Ｈは、基板ステージ５２ＨをＺ軸方向に駆動するためのＺボイスコイルモータ６２Ｚを含む。Ｚボイスコイルモータ６２Ｚの可動子は、例えば、基板ステージ５２Ｈの下面に取り付けられ、固定子は、支持部５３３の上面に取り付けられる。Ｚボイスコイルモータ６２Ｚは、基板ステージ５２Ｈに対しＺ軸方向に推力を付与する。Ｚボイスコイルモータ６２Ｚは、Ｚボイスコイルモータ６２Ｚによる基板ステージ５２Ｈの駆動方向をＺ軸方向に規制するＺガイド（不図示）を有する。これにより、微動ステージ５０Ｈは、θｘ方向及びθｙ方向にチルトできないようにしている。なお、基板ステージ５２Ｈに対してＺ軸方向に推力を付与するＺボイスコイルモータ６２Ｚと、基板ステージ５２Ｈの駆動方向をＺ軸方向に規制するＺガイドとを別々に設けても良い。

【0113】

このように、第２実施形態に係る基板ステージ装置２０Ｈは、基板Ｐを保持して移動する基板ステージ５２Ｈと、基板ステージ５２Ｈに接続され、基板ステージ５２Ｈが移動するときの基準となる移動基準面（定盤１９の上面）と直交する方向（Ｚ軸方向）において基板ステージ５２Ｈを移動基準面に対して非接触に支持する支持機構５３Ｈと、を備え、支持機構５３Ｈは、上端部が基板ステージ５２Ｈに接続され、下端部が、移動基準面の上方に非接触で配置された支持部５３３に接続された複数の気体ばね５３１Ｈを含む。これにより、第１実施形態及びその変形例１～５と同様に、気体ばね５３１Ｈによって、定盤１９から伝達される外乱を減衰させることができる。

【0114】

また、保持装置５５Ｈの重量を複数の気体ばね５３１Ｈが支持するため、Ｚボイスコイルモータ６２Ｚは小さな推力によって保持装置５５ＨをＺ軸方向に駆動することができる。これにより、Ｚボイスコイルモータ６２Ｚの発熱量を低減することができ、温度変動による位置計測制度の悪化を防止することができる。

【0115】

また、基板ステージ５２ＨをＺ軸方向に駆動するためにボールねじ駆動装置を利用する場合と比較して、Ｚボイスコイルモータ６２Ｚの使用により微動ステージ５０Ｈの位置制御精度を向上させることができる。

【0116】

（変形例）
図１４は、第２実施形態の変形例に係る基板ステージ装置２０Ｊの構成を示す図である。変形例では、第２実施形態に係る微動ステージ５０Ｈをガントリーステージへ適用し、さらに、基板ステージ５２Ｈをθｘ方向及びθｙ方向にチルト可能に構成した。

【0117】

図１４に示すように、基板ステージ装置２０Ｊは、一対のＸガイド２（図１４では、１本のみを図示）、Ｘキャリッジ３、Ｙビームガイド４、及びＹキャリッジ７を備える。

【0118】

Ｘ軸方向に延在する一対のＸガイド２は、ベッド１の上面に、Ｙ軸方向に間隔をあけて平行に敷設されており、各Ｘガイド２と係合するＸキャリッジ３がそれぞれ移動自在に設けられている。Ｘキャリッジ３の上部には、Ｙ軸方向に沿って延在し、両キャリッジ３を結ぶブリッジ状にＹビームガイド４が懸架されて締結固定されている。

【0119】

図１４において、点線で示すように、Ｘキャリッジ３とＸガイド２の上面との間には、ガスベアリング５が複数配置されており、Ｘキャリッジ３とＸガイド２の側面との間には、ガスベアリング６が複数配置されている。ガスベアリング５、６はＸキャリッジ３に固定されており、Ｘガイド２に対して非接触支持されたＸキャリッジ３（及びＸキャリッジ３に固定されたＹビームガイド４）は、Ｘガイド２にガイドされてＸ軸方向に移動自在の構成となっている。なお、Ｘキャリッジ３のいずれか一方のガスベアリング６は、省略しても構わない。

【0120】

Ｙビームガイド４の上部には、Ｙキャリッジ７が載置されている。図１４に示すように、Ｙキャリッジ７とＹビームガイド４の上面との間には、ガスベアリング８が複数配置されており、Ｙキャリッジ７の側面７ａとＹビームガイド４の側面４ａとの間には、ガスベアリング９が複数配置されている。これらガスベアリング８、９はＹキャリッジ７に固定されており、Ｙビームガイド４に非接触支持されたＹキャリッジ７は、Ｙビームガイド４にガイドされてＹ軸方向に移動自在の構成となっている。Ｙビームガイド４の上面は、平面度が非常に高く仕上げられている。第２実施形態の変形例では、Ｙビームガイド４の上面が移動基準面となる。

【0121】

Ｙキャリッジ７の上面には、支持機構５３Ｊとしての複数の気体ばね５３１Ｈを介して基板ステージ５２Ｈが載置されている。複数の気体ばね５３１Ｈは、基板ステージ５２Ｈの下面内の異なる位置に配置されており、気体ばね５３１Ｈの一端は、基板ステージ５２Ｈの下面に固定され、気体ばね５３１Ｈの他端は、Ｙキャリッジ７の上面に固定されている。

【0122】

また、基板ステージ５２Ｈの下面には、例えば、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの可動子が取り付けられ、Ｙキャリッジ７の上面には、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの固定子が取り付けられている。

【0123】

変形例におけるＺボイスコイルモータ６１Ｚは、第２実施形態におけるＺボイスコイルモータ６１Ｚと異なり、基板ステージ５２Ｈの駆動をＺ軸方向のみに規制するＺガイドを有さない。したがって、基板ステージ５２Ｈは、θｘ方向及びθｙ方向にチルト可能となっている。

【0124】

複数の気体ばね５３１Ｈは、基板ステージ５２ＨのＹビームガイド４の上面に対する姿勢の変化、つまり基板ステージ５２Ｈのθｘ及びθｙ方向の揺動（チルト）に伴い変形する。例えば、基板ステージ５２Ｈが所定の状態から、θｘ方向に所定角度分だけ回転した場合（Ｘ軸回りに回転した場合）、ある気体ばね５３１Ｈ（例えば、基板ステージ５２ＨのＹ軸方向における中心より＋Ｙ側に設けられた気体ばね５３１Ｈ）は縮み、他の気体ばね５３１Ｈ（例えば、基板ステージ５２ＨのＹ軸方向における中心より－Ｙ側に設けられた気体ばね５３１Ｈ）は伸びる。これにより、基板ステージ５２Ｈの下面内の異なる位置に配置された複数の気体ばね５３１Ｈは、互いに異なる力で基板ステージ５２Ｈを支持することとなる。

【0125】

また、変形例に係る微動ステージ５０Ｊは、板ばね５０１を備える。板ばね５０１は、一端が基板ステージ５２Ｈの下面から重力方向（Ｚ軸方向）に延びる接続部材５２３の下端部に接続され、他端がＹキャリッジ７に接続されている。板ばね５０１は、厚み方向がＺ軸方向と平行となるように設置されている。

【0126】

このように設置した板ばね５０１のＺ軸方向の剛性は小さく、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の剛性は大きい。したがって、板ばね５０１は、基板ステージ５２ＨをＸＹ平面において拘束する一方で、基板ステージ５２Ｈのθｘ方向及びθｙ方向の駆動を阻害しない。板ばね５０１により、気体ばね５３１下部の固有振動数を上げることができるため、第１実施形態の変形例１と同様に、露光装置全体の性能を向上させることができる。

【0127】

第２実施形態の変形例に係る基板ステージ装置２０Ｊは、基板Ｐを支持する支持面を有する保持装置５５Ｈと、保持装置５５Ｈが備える基板ステージ５２Ｈの下面へ重力方向上向きの力を付与し、保持装置５５Ｈを支持する支持機構５３Ｊと、移動体が第１状態（例えば、基板ホルダ５１Ａの上面が定盤１９の上面と平行な状態）から保持装置５５Ｈの支持面（基板ホルダ５１Ａの上面）の傾斜角度が変更された第２状態となるように、保持装置５５Ｈを移動させるＺボイスコイルモータ６１Ｚと、を備える。支持機構５３Ｊは、第２状態となる保持装置５５Ｈに対して、重力方向と交差する方向に関して、基板ステージ５２Ｈの下面上の互いに異なる位置において、互いに異なる力で保持装置５５Ｈを支持する。

【0128】

保持装置５５Ｈの重量を複数の気体ばね５３１Ｈが支持するため、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚは小さな推力によって保持装置５５ＨをＺ軸方向に駆動することができる。これにより、Ｚボイスコイルモータ６１Ｚの発熱量を低減することができ、温度変動による位置計測制度の悪化を防止することができる。

【0129】

なお、上記第２実施形態およびその変形例において、複数の気体ばね５３１ではなく、第１実施形態と同様に、１つの気体ばね５３１を微動ステージの重心Ｇの下に設けてもよい。また、第１実施形態の変形例３と同様に、複数の気体ばね５３１に加えて、ダンパ機構等の減衰機構を設けてもよい。また、複数の気体ばね５３１に代えて、第１実施形態の変形例６と同様に、複数のコイルばねと減衰機構とを支持機構として用いてもよい。また、気体ばねとコイルばねとを併用させて、基板ステージを支持する構成であってもよい。さらに、減衰機構を併用させてもよい。

【0130】

また、第１実施形態及びその変形例１～５では、微動ステージが気体ばね５３１を１つ有する場合について説明したが、これに限らず、第２実施形態及びその変形例と同様、微動ステージは気体ばねを複数有していてもよい。

【0131】

また、上記第１実施形態、第２実施形態及びこれらの変形例において、気体ばねやコイルばねを使用せずに、基板ステージを支持部５３３上で磁気浮上させるようにしてもよい。なお、気体ばねやコイルばねと磁気浮上を併用させて、基板ステージが支持部５３３上に支持されるようにしてもよい。

【0132】

なお、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。

【0133】

露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば有機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。

【0134】

また、露光対象となる基板はガラスプレートに限られず、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。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。

【0135】

また、上記各実施形態に係る露光装置を用いて、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造することができる。まず、パターン像を感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。その後、カラーフィルタ形成工程、セル組み立て工程、及びモジュール組立工程等を経ることによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることができる。

【0136】

なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、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。

【0137】

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

【符号の説明】

【0138】

１０Ａ 露光装置
２０Ａ～２０Ｊ 基板ステージ装置
５０Ａ～５０Ｊ 微動ステージ
５１Ａ,５１Ｈ 基板ホルダ
５２Ａ～５２Ｈ 基板ステージ
５３Ａ～５３Ｊ 支持機構
６１Ｘ，６１Ｙ，６１Ｚ ボイスコイルモータ
５０１ 板ばね
５３１，５３１Ｈ 気体ばね
５３３ 支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】