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JP2013051239A - Supporting structure for member, exposure apparatus, method for manufacturing flat panel display, and device manufacturing method - Google Patents

Supporting structure for member, exposure apparatus, method for manufacturing flat panel display, and device manufacturing method Download PDF

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JP2013051239A
JP2013051239A JP2011187005A JP2011187005A JP2013051239A JP 2013051239 A JP2013051239 A JP 2013051239A JP 2011187005 A JP2011187005 A JP 2011187005A JP 2011187005 A JP2011187005 A JP 2011187005A JP 2013051239 A JP2013051239 A JP 2013051239A
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JP
Japan
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leveling
surface portion
support structure
exposure apparatus
movement stage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2011187005A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Aoki
保夫 青木
Tomohisa Inomata
朋久 猪俣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JP2013051239A publication Critical patent/JP2013051239A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

【課題】基板の水平面に対する傾動動作を高精度で制御する。
【解決手段】
レベリング装置40は、基板を保持する基板ホルダと一体的に水平面に対して傾動可能なレベリングダイヤ42と、レベリングダイヤ42を下方から支持する複数のエアベアリング46と、を含み、該エアベアリング46は、球面軸受け58、及び/又はヒンジ部54の作用により、レベリングダイヤ42の姿勢変化に応じて揺動可能となっている。エアベアリング46は、露光動作中などにおけるレベリング制御時には、球面軸受け58の動作が制限され、ヒンジ部54のみの作用により揺動し、レベリングダイヤ42が過度に傾動した場合には、球面軸受け58、及びヒンジ部54の作用により揺動する。
【選択図】図5
An object of the present invention is to control a tilting operation of a substrate with respect to a horizontal plane with high accuracy.
[Solution]
The leveling device 40 includes a leveling diamond 42 that can be tilted with respect to a horizontal plane integrally with a substrate holder that holds a substrate, and a plurality of air bearings 46 that support the leveling diamond 42 from below. By the action of the spherical bearing 58 and / or the hinge portion 54, the leveling diamond 42 can be swung in accordance with the posture change. When the leveling control is performed during the exposure operation or the like, the air bearing 46 is restricted in the operation of the spherical bearing 58 and swings only by the action of the hinge portion 54. And it swings by the action of the hinge part 54.
[Selection] Figure 5

Description

本発明は、部材の支持構造、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定の部材を揺動可能に支持する部材の支持構造、前記部材の支持構造を備える露光装置、及び前記露光装置を用いたフラットパネルディスプレイの製造方法、並びに前記露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to a member support structure, an exposure apparatus, a flat panel display manufacturing method, and a device manufacturing method, and more specifically, a member support structure that supports a predetermined member in a swingable manner, and the member support structure. The present invention relates to an exposure apparatus, a flat panel display manufacturing method using the exposure apparatus, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

従来、液晶表示素子、半導体素子(集積回路等)等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「マスク」と総称する)と、ガラスプレート又はウエハ(以下、「基板」と総称する)とを所定の走査方向(スキャン方向)に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing an electronic device (microdevice) such as a liquid crystal display element, a semiconductor element (such as an integrated circuit), a mask or reticle (hereinafter collectively referred to as “mask”), a glass plate or a wafer (hereinafter referred to as “mask”). Step-and-scan exposure in which the pattern formed on the mask is transferred onto the substrate using an energy beam while the substrate is collectively moved along a predetermined scanning direction (scanning direction). The device is used.

この種の露光装置では、投影光学系の焦点深度内に基板表面を精度良く位置決めするため、基板を保持する基板ホルダを複数のリニアモータ(例えばボイスコイルモータ)を用いて水平面に対して傾動させることにより、該基板ホルダの水平面に対する傾斜量(回転量)の制御を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In this type of exposure apparatus, in order to accurately position the substrate surface within the depth of focus of the projection optical system, the substrate holder that holds the substrate is tilted with respect to the horizontal plane using a plurality of linear motors (for example, voice coil motors). Thus, there is known one that controls the amount of tilt (rotation amount) of the substrate holder with respect to the horizontal plane (see, for example, Patent Document 1).

ここで、露光装置としては、近年のパターンの微細化に伴って、上記基板の傾斜量制御をより高精度で行うことができるものが求められている。   Here, as an exposure apparatus, an apparatus capable of controlling the tilt amount of the substrate with higher accuracy is required with the recent miniaturization of patterns.

米国特許出願公開第2010/0018950号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0018950

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第1の観点からすると、第1面部を有する第1部材と、前記第1面部に対向して配置された第2面部を有する第2部材と、を含み、前記第2面部が前記第1面部に沿って相対移動することにより、前記第1及び第2部材の相対的な姿勢変化を許容する部材の支持構造であって、前記第2部材は、前記第2面部を揺動可能に支持する第1揺動支持装置と、前記第2面部と前記第1揺動支持装置とを一体的に揺動可能に支持する第2揺動支持装置と、を備える部材の支持構造である。   The present invention has been made under the circumstances described above. From the first viewpoint, the first member having the first surface portion and the second member having the second surface portion disposed to face the first surface portion. A support structure for a member that allows a relative posture change of the first and second members by the relative movement of the second surface portion along the first surface portion. The two members are a first swing support device that swingably supports the second surface portion, and a second swing support that swingably supports the second surface portion and the first swing support device. And a support device.

これによれば、第2部材において、第2面部が第1揺動支持装置を介して揺動可能に支持されるとともに、第2面部と第1揺動支持装置とが第2揺動支持装置を介して揺動可能に支持される。第2面部は、第1揺動支持装置、及び/又は第2揺動支持装置の作用により揺動動作できるので、高精度な微少範囲の揺動動作と広範囲の揺動動作とが可能となる。   According to this, in the second member, the second surface portion is swingably supported via the first swing support device, and the second surface portion and the first swing support device are the second swing support device. Is supported so as to be swingable. Since the second surface portion can be oscillated by the action of the first oscillating support device and / or the second oscillating support device, it is possible to perform an oscillating operation in a minute range and an oscillating operation in a wide range with high accuracy. .

本発明は、第2の観点からすると、所定の物体を保持する物体保持部材と、前記第1又は第2部材が前記物体保持部材に接続された本発明の第1の観点にかかる部材の支持構造と、前記物体保持部材に保持された前記物体に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、を備える露光装置である。   From the second viewpoint, the present invention provides an object holding member for holding a predetermined object, and support of the member according to the first aspect of the present invention in which the first or second member is connected to the object holding member. An exposure apparatus comprising: a structure; and a pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern on the object held by the object holding member using an energy beam.

本発明は、第3の観点からすると、本発明の第2の観点にかか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である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a flat panel display comprising: exposing the object using the exposure apparatus according to the second aspect of the present invention; and developing the exposed object. It is a manufacturing method.

本発明は、第4の観点からすると、本発明の第2の観点にかか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である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing the object using the exposure apparatus according to the second aspect of the present invention; and developing the exposed object. is there.

一実施形態の液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the liquid-crystal exposure apparatus of one Embodiment. 図1の液晶露光装置が有する基板ステージ装置の一部の断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a substrate stage device included in the liquid crystal exposure apparatus of FIG. 1. 図3(A)は、図2の基板ステージ装置が有するレベリング装置を下方から見た図であり、図3(B)は、図3(A)の3B−3B線断面図である。3A is a view of the leveling device included in the substrate stage apparatus of FIG. 2 as viewed from below, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line 3B-3B of FIG. 図4(A)及び図4(B)は、レベリング装置の動作を説明するための図(その1及びその2)である。4A and 4B are diagrams (part 1 and part 2) for explaining the operation of the leveling device. 図5(A)は、レベリング装置においてヒンジ部のみが動作した状態を示す図であり、図5(B)は、レベリング装置においてヒンジ部及び球面軸受けが動作した状態を示す図であり、図5(C)は、レベリング装置において球面軸受けのみが動作した状態を示す図である。5A is a diagram illustrating a state in which only the hinge portion is operated in the leveling device, and FIG. 5B is a diagram illustrating a state in which the hinge portion and the spherical bearing are operated in the leveling device. (C) is a figure which shows the state which only the spherical bearing act | operated in the leveling apparatus. 図6(A)及び図6(B)は、第1の変形例に係るレベリング装置の構成及び動作を説明するための図(その1及びその2)である。FIGS. 6A and 6B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the configuration and operation of the leveling device according to the first modification. 図7(A)及び図7(B)は、第2の変形例に係るレベリング装置の構成及び動作を説明するための図(その1及びその2)である。FIGS. 7A and 7B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the configuration and operation of the leveling device according to the second modification. 図8(A)は、第2の変形例に係るレベリング装置が有する転がりガイド装置の平面図であり、図8(B)は、第2の変形例に係るレベリング装置の組み立て手順の一例を説明するための図であり、図8(C)は、第2の変形例に係るレベリング装置が有する転がりガイド装置の断面図である。FIG. 8A is a plan view of a rolling guide device included in the leveling device according to the second modification, and FIG. 8B illustrates an example of an assembly procedure of the leveling device according to the second modification. FIG. 8C is a cross-sectional view of the rolling guide device included in the leveling device according to the second modification. 図9(A)は、第3の変形例に係るレベリング装置を示す図であり、図9(B)は、第3の変形例に係るレベリング装置の組み立て手順の一例を説明するための図である。FIG. 9A is a diagram illustrating a leveling device according to a third modification, and FIG. 9B is a diagram for explaining an example of an assembly procedure of the leveling device according to the third modification. is there. 図10(A)及び図10(B)は、第4の変形例に係るレベリング装置の構成及び動作を説明するための図(その1及びその2)である。FIGS. 10A and 10B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the configuration and operation of the leveling device according to the fourth modified example. 図11(A)及び図11(B)は、第4の変形例に係るレベリング装置が有する弾性ヒンジ装置の構成及び動作を説明するための図(その1及びその2)である。FIGS. 11A and 11B are views (No. 1 and No. 2) for explaining the configuration and operation of the elastic hinge device included in the leveling device according to the fourth modification. 第5の変形例に係るレベリング装置の断面図である。It is sectional drawing of the leveling apparatus which concerns on a 5th modification.

以下、一実施形態について、図1〜図5(C)を用いて説明する。   Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5C.

図1には、一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、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。   FIG. 1 schematically shows a configuration of a liquid crystal exposure apparatus 10 according to an embodiment. The liquid crystal exposure apparatus 10 employs a step-and-scan method in which a rectangular (square) glass substrate P (hereinafter simply referred to as a substrate P) used in, for example, a liquid crystal display device (flat panel display) is an exposure object. A projection exposure apparatus, a so-called scanner.

液晶露光装置10は、照明系12、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20、及びこれらの制御系等を含む。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、Z軸方向に関する位置を、それぞれX位置、Y位置、Z位置と称して説明を行う。また、X軸回り方向(θx方向)に関する位置をθx位置、Y軸回り方向(θy方向)に関する位置をθy位置、Z軸回り方向(θz方向)に関する位置をθz位置と称して説明を行う。   The liquid crystal exposure apparatus 10 holds an illumination system 12, a mask stage 14 that holds a mask M, a projection optical system 16, and a substrate P on which a resist (sensitive agent) is applied on the surface (the surface facing the + Z side in FIG. 1). Including a substrate stage device 20 and a control system thereof. Hereinafter, 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, and 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 description will be made with the orthogonal direction as the Z-axis direction. Further, the positions in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions will be described as the X position, Y position, and Z position, respectively. Further, the position in the X axis direction (θx direction) will be referred to as the θx position, the position in the Y axis direction (θy direction) as the θy position, and the position in the Z axis direction (θz direction) as the θz position.

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、露光用の照明光ILをマスク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。   The illumination system 12 is configured similarly to the illumination system disclosed in, for example, US Pat. No. 5,729,331. The illumination system 12 irradiates the mask M with illumination light IL for exposure. As the illumination light IL, for example, light such as i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or the combined light of the i-line, g-line, and h-line is used.

マスクステージ14は、所定の回路パターンが形成されたマスクMを、例えば真空吸着により保持している。マスクステージ14は、例えばリニアモータを含むマスクステージ駆動系(不図示)により走査方向(X軸方向)に所定の長ストロークで駆動されるとともに、Y軸方向、及びθz方向に適宜微少駆動される。マスクステージ14のXY平面内の位置情報(θz方向の回転量情報を含む)は、不図示のレーザ干渉計を含むマスク干渉計システムにより求められる。   The mask stage 14 holds the mask M on which a predetermined circuit pattern is formed, for example, by vacuum suction. The mask stage 14 is driven with a predetermined long stroke in the scanning direction (X-axis direction) by a mask stage driving system (not shown) including a linear motor, for example, and is also slightly driven in the Y-axis direction and the θz direction as appropriate. . Position information of the mask stage 14 in the XY plane (including rotation amount information in the θz direction) is obtained by a mask interferometer system including a laser interferometer (not shown).

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号明細書に開示された投影光学系と同様に構成されている。すなわち、投影光学系16は例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成する光学系を複数含む、いわゆるマルチレンズ投影光学系であり、Y軸方向を長手方向とする長方形状の単一のイメージフィールドを持つ投影光学系と同等に機能する。   The projection optical system 16 is disposed below the mask stage 14. The projection optical system 16 is configured similarly to the projection optical system disclosed in, for example, US Pat. No. 6,552,775. That is, the projection optical system 16 is a so-called multi-lens projection optical system including, for example, a plurality of optical systems that form an erect image with a bilateral telecentric equal magnification system, and is a single rectangular shape having a longitudinal direction in the Y-axis direction. Functions in the same way as a projection optical system having an image field.

このため、照明系12からの照明光ILによってマスクM上の照明領域が照明されると、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の回路パターンの投影像が、基板P上の照明領域に共役な照明光ILの照射領域に形成される。そして、照明領域(照明光IL)に対してマスクMが走査方向に駆動されるとともに、露光領域(照明光IL)に対して基板Pが走査方向に駆動されることで、基板P上の1つのショット領域にマスクMに形成されたパターンが転写される。   For this reason, when the illumination area on the mask M is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 12, the illumination light IL that has passed through the mask M causes the circuit of the mask M in the illumination area to pass through the projection optical system 16. A projected image of the pattern is formed in the irradiation region of the illumination light IL conjugate to the illumination region on the substrate P. Then, the mask M is driven in the scanning direction with respect to the illumination area (illumination light IL), and the substrate P is driven in the scanning direction with respect to the exposure area (illumination light IL). The pattern formed on the mask M is transferred to one shot area.

基板ステージ装置20は、ステージ架台22、ベースフレーム24、Y粗動ステージ26、X粗動ステージ28、Yステップガイド30、重量キャンセル装置32、及び微動ステージ34を含む。   The substrate stage apparatus 20 includes a stage base 22, a base frame 24, a Y coarse movement stage 26, an X coarse movement stage 28, a Y step guide 30, a weight cancellation apparatus 32, and a fine movement stage 34.

ステージ架台22は、平面視(+Z軸側から見て)矩形の板状の部材から成り、不図示の防振装置を介してクリーンルームの床11上に設置されている。ステージ架台22は、液晶露光装置10の装置本体(ボディ)の一部を構成している。上記投影光学系16、マスクステージ14は、装置本体に支持されており、床11から振動的に分離されている。   The stage pedestal 22 is made of a rectangular plate-like member in plan view (as viewed from the + Z axis side), and is installed on the floor 11 of the clean room via a vibration isolator (not shown). The stage base 22 constitutes a part of the apparatus main body (body) of the liquid crystal exposure apparatus 10. The projection optical system 16 and the mask stage 14 are supported by the apparatus main body and are vibrationally separated from the floor 11.

ベースフレーム24は、Y軸方向に延びるYZ平面に平行な板状部材から成り、ステージ架台22の+X側及び−X側(−X側のベースフレーム24は、紙面奥行き方向に重なっているため不図示)に、ステージ架台22に対して所定のクリアランスを介した状態で配置されている。ベースフレーム24は、複数のアジャスタ装置24aを介して高さ位置(Z位置)調整可能に床11上に設置されている。   The base frame 24 is composed of a plate-like member parallel to the YZ plane extending in the Y-axis direction. The + X side and the −X side of the stage base 22 (the base frame 24 on the −X side overlaps in the depth direction of the drawing) It is arranged with a predetermined clearance with respect to the stage base 22. The base frame 24 is installed on the floor 11 so that the height position (Z position) can be adjusted via a plurality of adjuster devices 24a.

Y粗動ステージ26は、ベースフレーム24上に搭載されている。Y粗動ステージ26は、一対のXビーム26aを有している。一対のXビーム26aは、それぞれX軸方向に延びるYZ断面矩形の部材から成り、Y軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。一対のXビーム26aは、+X側の端部近傍において、Yキャリッジ26bと称されるY軸方向に延びる平面視矩形の板状部材により連結されている。なお、図1では紙面奥行き方向に重なっているため不図示であるが、一対のXビーム26aの−X側の端部近傍も同様にYキャリッジにより連結されている。   The Y coarse movement stage 26 is mounted on the base frame 24. The Y coarse movement stage 26 has a pair of X beams 26a. The pair of X beams 26a are each made of a member having a rectangular YZ section extending in the X-axis direction, and are arranged in parallel to each other at a predetermined interval in the Y-axis direction. The pair of X beams 26a are connected to each other in the vicinity of the + X side end by a rectangular plate-like member extending in the Y-axis direction called a Y carriage 26b. Although not shown in FIG. 1 because it overlaps in the depth direction of the drawing, the vicinity of the −X side ends of the pair of X beams 26a is also connected by the Y carriage.

Y粗動ステージ26は、ベースフレーム24に固定されたYリニアガイド23aと、Yキャリッジ26bに固定されたYスライド部材23bとから成るYリニアガイド装置により、ベースフレーム24上でY軸方向に直進案内される。また、Y粗動ステージ26は、ベースフレーム24に取り付けられたねじ部25aとYキャリッジ26bに固定されたナット部25bとから成る送りねじ装置により、ベースフレーム24上でY軸方向に所定の長ストロークで駆動される。なお、Y粗動ステージ26をY軸方向に駆動するためのYアクチュエータの種類は、上記送りねじ装置に限らず、例えばリニアモータ、ベルト駆動装置などであっても良い。   The Y coarse movement stage 26 is linearly moved in the Y-axis direction on the base frame 24 by a Y linear guide device including a Y linear guide 23a fixed to the base frame 24 and a Y slide member 23b fixed to the Y carriage 26b. Guided. The Y coarse movement stage 26 has a predetermined length in the Y-axis direction on the base frame 24 by a feed screw device including a screw portion 25a attached to the base frame 24 and a nut portion 25b fixed to the Y carriage 26b. Driven by stroke. The type of Y actuator for driving the Y coarse movement stage 26 in the Y-axis direction is not limited to the feed screw device, and may be, for example, a linear motor, a belt driving device, or the like.

X粗動ステージ28は、平面視矩形の板状部材から成り、Y粗動ステージ26上に搭載されている。X粗動ステージ28は、Y粗動ステージ26に固定された複数のXリニアガイド27aと、X粗動ステージ28に固定された複数のXスライド部材27bとから成る複数のXリニアガイド装置により、Y粗動ステージ26上でX軸方向に直進案内される。また、X粗動ステージ28は、Y粗動ステージ26に固定された複数のX固定子29a(例えば磁石ユニット)と、X粗動ステージ28に固定された複数のX可動子29b(例えばコイルユニット)とから成る複数のXリニアモータにより、Y粗動ステージ26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28は、上記Xリニアガイド装置の作用により、Y粗動ステージ26と一体的にY軸方向に移動する。すなわち、Y粗動ステージ26とX粗動ステージ28とにより、いわゆるガントリタイプのXY軸ステージ装置が構成されている。   The X coarse movement stage 28 is made of a plate member having a rectangular shape in plan view, and is mounted on the Y coarse movement stage 26. The X coarse movement stage 28 includes a plurality of X linear guide devices including a plurality of X linear guides 27a fixed to the Y coarse movement stage 26 and a plurality of X slide members 27b fixed to the X coarse movement stage 28. Guided straight in the X-axis direction on the Y coarse movement stage 26. The X coarse movement stage 28 includes a plurality of X stators 29a (for example, magnet units) fixed to the Y coarse movement stage 26 and a plurality of X movers 29b (for example, coil units) fixed to the X coarse movement stage 28. Are driven with a predetermined long stroke in the X-axis direction on the Y coarse movement stage 26. Further, the X coarse movement stage 28 moves in the Y axis direction integrally with the Y coarse movement stage 26 by the action of the X linear guide device. That is, the Y coarse movement stage 26 and the X coarse movement stage 28 constitute a so-called gantry type XY axis stage apparatus.

Yステップガイド30は、X軸方向に延びるYZ断面矩形の部材から成り、上記一対のXビーム26aの間に配置されている。Yステップガイド30は、上記一対のXビーム26aそれぞれに対して、フレクシャ装置30aを介して接続されており、Y粗動ステージ26と一体的にY軸方向に移動する。Yステップガイド30は、ステージ架台22に固定されたYリニアガイド31aと、Yステップガイド30に固定されたYスライド部材31bとから成るYリニアガイド装置により、ステージ架台22上でY軸方向に直進案内される。上記Xビーム26aの下面は、Yリニアガイド31aの上面よりも+Z側に位置しており、Y粗動ステージ26とYステップガイド30とは、上記フレクシャ装置30aにより接続された部分を除き振動的に分離されている。   The Y step guide 30 is made of a member having a rectangular YZ section extending in the X-axis direction, and is disposed between the pair of X beams 26a. The Y step guide 30 is connected to each of the pair of X beams 26a via the flexure device 30a, and moves in the Y axis direction integrally with the Y coarse movement stage 26. The Y step guide 30 is linearly moved in the Y-axis direction on the stage base 22 by a Y linear guide device including a Y linear guide 31 a fixed to the stage base 22 and a Y slide member 31 b fixed to the Y step guide 30. Guided. The lower surface of the X beam 26a is located on the + Z side with respect to the upper surface of the Y linear guide 31a, and the Y coarse movement stage 26 and the Y step guide 30 are vibrating except for the portion connected by the flexure device 30a. Have been separated.

重量キャンセル装置32は、微動ステージ34を下方から支持している。本実施形態の重量キャンセル装置32は、例えば米国特許出願公開第2010/0018950号明細書に開示される重量キャンセル装置と同様に構成されている。すなわち、重量キャンセル装置32は、図2に示されるように、筒状の筐体32aと、筐体32a内に収容された空気ばね32bと、筐体32aに対して複数の平行板ばね装置32cを介してZ軸方向に微少ストロークで移動可能に接続されたZスライド部材32dとを有する。重量キャンセル装置32は、空気ばね32bを用いて微動ステージ34の重量(重量加速度による下向き(−Z方向)の力)とほぼ同じ大きさの力を重力方向上向き(+Z方向)に微動ステージ34に対して作用させる。   The weight canceling device 32 supports the fine movement stage 34 from below. The weight cancellation apparatus 32 of this embodiment is configured in the same way as the weight cancellation apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2010/0018950. That is, as shown in FIG. 2, the weight cancellation device 32 includes a cylindrical housing 32a, an air spring 32b accommodated in the housing 32a, and a plurality of parallel leaf spring devices 32c with respect to the housing 32a. And a Z slide member 32d connected so as to be movable with a small stroke in the Z-axis direction. The weight canceling device 32 uses the air spring 32b to apply a force having substantially the same magnitude as the weight of the fine movement stage 34 (downward force due to weight acceleration (−Z direction)) to the fine movement stage 34 in the upward direction of gravity (+ Z direction). Act against.

重量キャンセル装置32は、X粗動ステージ28の中央部に形成された開口部28a内に挿入されている。重量キャンセル装置32は、複数のフレクシャ装置32eを介してX粗動ステージ28に機械的に接続されており、X粗動ステージ28と一体的にX軸方向、及び/又はY軸方向に移動する。   The weight cancellation device 32 is inserted into an opening 28 a formed at the center of the X coarse movement stage 28. The weight cancellation device 32 is mechanically connected to the X coarse movement stage 28 via a plurality of flexure devices 32e, and moves integrally with the X coarse movement stage 28 in the X axis direction and / or the Y axis direction. .

重量キャンセル装置32は、その下面に取り付けられた複数のエアベアリング32fを介して、Yステップガイド30上に非接触状態で搭載されている。Yステップガイド30は、長手方向(X軸方向)の寸法が重量キャンセル装置32のX軸方向に関する移動可能距離よりも幾分長く設定されている。重量キャンセル装置32は、X粗動ステージ28と一体的にX軸方向に移動する際には、Yステップガイド30上を移動する。また、重量キャンセル装置32がX粗動ステージ28と一体的にY軸方向に移動する際には、Yステップガイド30がY粗動ステージ26と一体的にY軸方向に移動するので、重量キャンセル装置32がYステップガイド30上から脱落することがない。   The weight cancellation device 32 is mounted on the Y step guide 30 in a non-contact state via a plurality of air bearings 32f attached to the lower surface thereof. The Y step guide 30 is set to have a length in the longitudinal direction (X-axis direction) somewhat longer than the movable distance in the X-axis direction of the weight cancellation device 32. The weight canceling device 32 moves on the Y step guide 30 when moving in the X-axis direction integrally with the X coarse movement stage 28. Further, when the weight canceling device 32 moves in the Y axis direction integrally with the X coarse movement stage 28, the Y step guide 30 moves in the Y axis direction integrally with the Y coarse movement stage 26, so that the weight cancellation is performed. The device 32 does not fall off from the Y step guide 30.

微動ステージ34は、図1に示されるように、本体部36、基板ホルダ38、及びレベリング装置40を有している。本体部36は、図2に示されるように、高さの低い中空の直方体状(箱形)の部材から成る。本体部36の下面には、開口部36aが形成されており、レベリング装置40は、上記開口部36aを介して本体部36内に収容されている。   As shown in FIG. 1, the fine movement stage 34 includes a main body 36, a substrate holder 38, and a leveling device 40. As shown in FIG. 2, the main body 36 is a hollow rectangular parallelepiped (box-shaped) member having a low height. An opening 36a is formed in the lower surface of the main body 36, and the leveling device 40 is accommodated in the main body 36 through the opening 36a.

図1に戻り、基板ホルダ38は、平面視矩形の板状部材から成り、本体部36の上面に固定されている。基板ホルダ38の上面には、基板Pが載置され、基板ホルダ38は、該基板Pを、例えば真空吸着により吸着保持する。レベリング装置40は、本体部36の重量キャンセル装置32に対する姿勢変化(θx、及び/又はθy方向への傾動)を許容するための装置である。レベリング装置40の構成については後述する。   Returning to FIG. 1, the substrate holder 38 is made of a plate-like member having a rectangular shape in plan view, and is fixed to the upper surface of the main body 36. A substrate P is placed on the upper surface of the substrate holder 38, and the substrate holder 38 holds the substrate P by suction, for example, by vacuum suction. The leveling device 40 is a device for allowing the posture change (tilting in the θx and / or θy directions) of the main body 36 with respect to the weight cancellation device 32. The configuration of the leveling device 40 will be described later.

微動ステージ34は、例えば米国特許出願公開第2010/0018950号明細書に開示されるような微動ステージ駆動系により、X粗動ステージ28に対して3自由度方向(X軸、Y軸、θz方向)に微少駆動される。微動ステージ駆動系は、X粗動ステージ28に固定された固定子と、本体部36に固定された可動子とから成る複数のボイスコイルモータを含む。複数のボイスコイルモータには、Y軸方向の推力を発生する複数(図1では紙面奥行き方向に重なっている)のYボイスコイルモータ39y、及びX軸方向の推力を発生する複数のXボイスコイルモータ(不図示)が含まれる。微動ステージ34は、上記複数のボイスコイルモータが発生する推力によって、X粗動ステージ28に誘導され、これにより、X粗動ステージ28と共にX軸方向、及び/又はY軸方向に所定のストロークで移動する。また、微動ステージ34は、上記複数のボイスコイルモータによりX粗動ステージ28に対して上記3自由度方向に適宜微少駆動される。   The fine movement stage 34 is in a direction of three degrees of freedom (X axis, Y axis, θz direction) with respect to the X coarse movement stage 28 by a fine movement stage drive system as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2010/0018950. ) Is slightly driven. The fine movement stage drive system includes a plurality of voice coil motors including a stator fixed to the X coarse movement stage 28 and a movable element fixed to the main body 36. The plurality of voice coil motors include a plurality of Y voice coil motors 39y that generate thrust in the Y-axis direction (overlapping in the depth direction in FIG. 1), and a plurality of X voice coils that generate thrust in the X-axis direction. A motor (not shown) is included. The fine movement stage 34 is guided to the X coarse movement stage 28 by the thrust generated by the plurality of voice coil motors, and thereby, with the X coarse movement stage 28, with a predetermined stroke in the X axis direction and / or the Y axis direction. Moving. Further, the fine movement stage 34 is appropriately finely driven in the three degrees of freedom direction with respect to the X coarse movement stage 28 by the plurality of voice coil motors.

また、微動ステージ駆動系は、本体部36をθx、θy、及びZ軸方向の3自由度方向に微少駆動するための複数のZボイスコイルモータ39zを有している。複数のZボイスコイルモータ39zは、本体部36の四隅部に対応する箇所に配置されている(図1では、4つのZボイスコイルモータ39zのうち2つのみが示され、他の2つは紙面奥行き方向に隠れている)。なお、本体部36をθx、及びθy方向に微少駆動できれば、複数のZボイスコイルモータ39zの配置は、これに限られず、例えば同一直線上にない三箇所に配置されても良い。微動ステージ34には、上記重量キャンセル装置32による重力方向上向きの力が作用しており、複数のZボイスコイルモータ39zは、比較的小さな力で本体部36を駆動することができる。   Further, the fine movement stage drive system has a plurality of Z voice coil motors 39z for minutely driving the main body 36 in the three degrees of freedom in the θx, θy, and Z-axis directions. The plurality of Z voice coil motors 39z are arranged at locations corresponding to the four corners of the main body 36 (in FIG. 1, only two of the four Z voice coil motors 39z are shown, and the other two are Hidden in the depth direction of the page). As long as the main body 36 can be slightly driven in the θx and θy directions, the arrangement of the plurality of Z voice coil motors 39z is not limited to this, and may be arranged, for example, at three locations that are not on the same straight line. An upward force in the direction of gravity by the weight canceling device 32 acts on the fine movement stage 34, and the plurality of Z voice coil motors 39z can drive the main body 36 with a relatively small force.

液晶露光装置10では、例えば露光動作時において、基板Pの表面の面位置(Z位置、θx位置、及びθy位置)情報が装置本体(ボディ)に取り付けられた不図示のセンサにより求められる。そして、該センサの出力に基づいて基板Pの表面の面位置が、投影光学系16の焦点深度内となるように、微動ステージ34のZ位置、θx位置、及びθy位置の制御(いわゆるオートフォーカス制御)が行われる。このため、複数のZボイスコイルモータ39zにより本体部36がθx、及びθy方向に回転される際の回転角度は、微少角度であり、本実施形態では、例えば1mrad(ミリラジアン)以下である。   In the liquid crystal exposure apparatus 10, for example, during the exposure operation, surface position (Z position, θx position, and θy position) information on the surface of the substrate P is obtained by a sensor (not shown) attached to the apparatus body (body). Then, based on the output of the sensor, the Z position, θx position, and θy position of the fine movement stage 34 are controlled so that the surface position of the surface of the substrate P is within the depth of focus of the projection optical system 16 (so-called autofocusing). Control). For this reason, the rotation angle when the main body 36 is rotated in the θx and θy directions by the plurality of Z voice coil motors 39z is a minute angle, and is, for example, 1 mrad (milliradian) or less in the present embodiment.

本体部36のXY平面内の位置情報(θz方向の回転量情報を含む)は、不図示レーザ干渉計を含む基板干渉計システムにより、本体部36にミラーベース35aを介して固定されたバーミラー35bを用いて求められる。なお、レーザ干渉計には、微動ステージ34のX位置情報を求めるためのXレーザ干渉計、及び微動ステージ34のY位置情報を求めるためのYレーザ干渉計が含まれる。また、本体部36には、Xレーザ干渉計に対応するXバーミラー、及びYレーザ干渉計に対応するYバーミラーがそれぞれ固定されているが、図1では代表的にYバーミラーのみが示されている。   The position information (including the rotation amount information in the θz direction) of the main body 36 in the XY plane is obtained by a bar mirror 35b fixed to the main body 36 via a mirror base 35a by a substrate interferometer system including a laser interferometer (not shown). It is calculated using. The laser interferometer includes an X laser interferometer for obtaining X position information of fine movement stage 34 and a Y laser interferometer for obtaining Y position information of fine movement stage 34. Further, an X bar mirror corresponding to the X laser interferometer and a Y bar mirror corresponding to the Y laser interferometer are respectively fixed to the main body 36, but only the Y bar mirror is representatively shown in FIG. .

また、微動ステージ34のθx、θy、及びZ軸方向それぞれの位置情報は、図2に示されるように、本体部36の下面に固定された複数のZセンサ37aより、重量キャンセル装置32にアーム状の支持部材37bを介して固定されたターゲット37cを用いて求められる。なお、本実施形態のZセンサ37aには、絶対位置計測用のセンサと相対位置計測用のセンサとが含まれるが、相対位置計測用のセンサのみであっても良い。また、Zセンサ37aを設けず、上記オートフォーカス制御用のセンサの出力に基づいて本体部36のθx位置、θy位置、及びZ位置を制御しても良い。   Further, the position information of the fine movement stage 34 in the θx, θy, and Z-axis directions is armed to the weight cancellation device 32 by a plurality of Z sensors 37a fixed to the lower surface of the main body 36, as shown in FIG. It is calculated | required using the target 37c fixed through the shape-shaped support member 37b. Note that the Z sensor 37a of this embodiment includes an absolute position measurement sensor and a relative position measurement sensor, but only a relative position measurement sensor may be used. In addition, the Z sensor 37a may not be provided, and the θx position, θy position, and Z position of the main body 36 may be controlled based on the output of the autofocus control sensor.

レベリング装置40は、本体部36の天井面に固定されたレベリングダイヤ42と、重量キャンセル装置32に下方から支持されたレベリングカップ44と、レベリングカップ44に取り付けられた複数のエアベアリング46と、を含む。   The leveling device 40 includes a leveling diamond 42 fixed to the ceiling surface of the main body 36, a leveling cup 44 supported from below by the weight cancellation device 32, and a plurality of air bearings 46 attached to the leveling cup 44. Including.

レベリングダイヤ42は、図3(A)に示されるように、三角錐の各頂部を切り落としたような形状の部材(多面体部材)から成り、図2に示されるように、底面が本体部36の天井面に固定されている。なお、図3(A)では、レベリングカップ44、及び後述するフレクシャ装置50の図示が省略されている。   As shown in FIG. 3 (A), the leveling diamond 42 is made of a member (polyhedral member) having a shape obtained by cutting off the tops of the triangular pyramids. As shown in FIG. It is fixed on the ceiling. In FIG. 3A, the leveling cup 44 and a flexure device 50 described later are not shown.

レベリングカップ44は、図3(B)に示されるように、+Z側に開口したカップ状の部材から成り、上記レベリングダイヤ42の下端部(三角錐の頂部)近傍が上記開口を介してレベリングカップ44内に挿入されている。レベリングカップ44は、下面が平坦に形成されており、図2に示されるように、重量キャンセル装置32のZスライド部材32dの上面に取り付けられた複数のエアベアリング41を介して重量キャンセル装置32に下方から支持されている。レベリングカップ44は、エアベアリング41から噴出される加圧気体の静圧により、重量キャンセル装置32に対して所定のクリアランスを介して浮上しており、レベリング装置40と重量キャンセル装置32とがX軸、及び/又はY軸方向に微少範囲で相対移動可能となっている。   As shown in FIG. 3B, the leveling cup 44 is composed of a cup-shaped member that opens to the + Z side, and the leveling cup 44 is located near the lower end (the top of the triangular pyramid) of the leveling diamond 42 through the opening. 44 is inserted. As shown in FIG. 2, the leveling cup 44 has a flat bottom surface. As shown in FIG. 2, the leveling cup 44 is attached to the weight cancellation device 32 via a plurality of air bearings 41 attached to the top surface of the Z slide member 32 d of the weight cancellation device 32. Supported from below. The leveling cup 44 floats with a predetermined clearance from the weight canceling device 32 due to the static pressure of the pressurized gas ejected from the air bearing 41, and the leveling device 40 and the weight canceling device 32 are in the X axis. And / or relative movement within a very small range in the Y-axis direction.

複数(本実施形態では、上記レベリングダイヤ42の傾斜面に対応して、例えば3つ)のエアベアリング46は、図3(A)に示されるように、Z軸回りにほぼ均等な間隔で配置されている。複数のエアベアリング46それぞれの一面(軸受け面)は、レベリングダイヤ42の対応する傾斜面に対向して配置され、該傾斜面に加圧気体(例えば、空気)を噴出する。本体部36、基板ホルダ38(それぞれ図3(A)では不図示。図1参照)、及びレベリングダイヤ42は、複数のエアベアリング46から噴出される気体の静圧により、レベリングカップ44に対して所定のクリアランスを介して浮上している。エアベアリング46の他面の中央部には、円錐状の凹部48が形成されている。なお、本実施形態では、エアベアリング46の軸受け面は、円形であるが、他の形状(例えば矩形)であっても良い。また、凹部48は、軸受け面を含む部材に形成されても良いし、軸受け面を含む部材とは別部材であっても良い。   A plurality of air bearings 46 (in this embodiment, for example, three corresponding to the inclined surfaces of the leveling diamond 42) are arranged at substantially equal intervals around the Z axis, as shown in FIG. Has been. One surface (bearing surface) of each of the plurality of air bearings 46 is disposed to face a corresponding inclined surface of the leveling diamond 42, and a pressurized gas (for example, air) is jetted onto the inclined surface. The main body 36, the substrate holder 38 (not shown in FIG. 3A, see FIG. 1), and the leveling diamond 42 are fixed to the leveling cup 44 by the static pressure of the gas ejected from the plurality of air bearings 46. It has surfaced through a certain clearance. A conical recess 48 is formed at the center of the other surface of the air bearing 46. In the present embodiment, the bearing surface of the air bearing 46 is circular, but may be other shapes (for example, rectangular). Moreover, the recessed part 48 may be formed in the member containing a bearing surface, and may be a member different from the member containing a bearing surface.

ここで、図3(B)に示されるように、複数のエアベアリング46は、それぞれレベリングカップ44に対してフレクシャ装置50を介して取り付けられている。フレクシャ装置50は、取り付けボルト52、ヒンジ部54、及び球面部56を有している。フレクシャ装置50は、例えば3つエアベアリング46に対応して、Z軸回りに均等な間隔(120°間隔)で、例えば3つ設けられている(図3(B)では、例えば3つのフレクシャ装置50のうちのひとつは不図示)。   Here, as shown in FIG. 3B, the plurality of air bearings 46 are respectively attached to the leveling cup 44 via the flexure device 50. The flexure device 50 includes a mounting bolt 52, a hinge portion 54, and a spherical portion 56. For example, three flexure devices 50 are provided at equal intervals (120 ° intervals) around the Z axis corresponding to the three air bearings 46 (in FIG. 3B, for example, three flexure devices). One of 50 is not shown).

レベリングカップ44には、フレクシャ装置50を取り付けるためのねじ孔がZ軸回りに複数(上記エアベアリング46に対応して、例えば3つ)形成されており、取り付けボルト52は、該ねじ孔に螺合している。取り付けボルト52は、一端がレベリングカップ44の内周面側に突き出すとともに、他端がレベリングカップ44の外周面側に突き出している。取り付けボルト52は、水平面(XY平面)に対して、例えば45°程度の角度を成してレベリングカップ44に取り付けられている。   In the leveling cup 44, a plurality of screw holes (for example, three corresponding to the air bearing 46) for mounting the flexure device 50 are formed around the Z axis, and the mounting bolt 52 is screwed into the screw hole. Match. The mounting bolt 52 has one end protruding toward the inner peripheral surface of the leveling cup 44 and the other end protruding toward the outer peripheral surface of the leveling cup 44. The attachment bolt 52 is attached to the leveling cup 44 at an angle of, for example, about 45 ° with respect to the horizontal plane (XY plane).

取り付けボルト52の他端側には、弛み防止用のナット53(ロックナット)が螺合している。なお、取り付けボルト52は、レベリングカップ44に対する取付位置を任意に調整可能な、いわゆるスタッドボルトであるが、これに限られず、例えばレベリングカップ44に対する取り付け位置を規定するフランジを有するボルトであっても良い。また、取り付けボルト52をレベリングカップ44に対して確実に固定できれば、必ずしも弛み防止用のナット53を用いなくても良い。   A loosening prevention nut 53 (lock nut) is screwed to the other end of the mounting bolt 52. The mounting bolt 52 is a so-called stud bolt capable of arbitrarily adjusting the mounting position with respect to the leveling cup 44. However, the mounting bolt 52 is not limited thereto, and may be a bolt having a flange that defines the mounting position with respect to the leveling cup 44, for example. good. Further, as long as the mounting bolt 52 can be securely fixed to the leveling cup 44, the nut 53 for preventing loosening is not necessarily used.

ヒンジ部54は、棒状部材の長手方向中央部の外周面に周方向の溝が形成されたような形状の部材(長手方向中央部がくびれた棒状の部材)から成り、一端が取り付けねじ52の一端に固定され、他端に球面部56が固定されている。ヒンジ部54は、例えば熱処理されたばね綱(例えば、ニッケル・クロム・モリブデン鋼)により形成されており、弾性変形により、他端側が一端側に対して首振り動作(揺動)可能となっている。   The hinge portion 54 is formed of a member having a shape in which a circumferential groove is formed on the outer peripheral surface of the central portion in the longitudinal direction of the rod-shaped member (a rod-shaped member having a narrowed central portion in the longitudinal direction). A spherical portion 56 is fixed to one end and the other end. The hinge portion 54 is formed of, for example, a heat-treated spring rope (for example, nickel, chromium, molybdenum steel), and the other end side can swing (swing) with respect to the one end side by elastic deformation. .

球面部56は、半球体状の部材(曲率が一定の部材)から成り、底面がヒンジ部54の他端に固定されている。球面部56は、上記エアベアリング46の凹部48に挿入され、外周面と凹部48の内壁面とが線接触しており、凹部48と共に球面軸受け58を構成している。このため、エアベアリング46は、球面部56の曲率中心(球面部が完全な球体であると仮定した場合の中心)を回りに、球面部56の外周面に沿って摺動することが可能となっている。なお、球面部56とヒンジ部54は大きな曲げ応力が掛かることから、一体で加工成形されることが望ましい。   The spherical portion 56 is formed of a hemispherical member (a member having a constant curvature), and the bottom surface is fixed to the other end of the hinge portion 54. The spherical portion 56 is inserted into the concave portion 48 of the air bearing 46, and the outer peripheral surface and the inner wall surface of the concave portion 48 are in line contact with each other, and constitutes a spherical bearing 58 together with the concave portion 48. Therefore, the air bearing 46 can slide along the outer peripheral surface of the spherical portion 56 around the center of curvature of the spherical portion 56 (the center when the spherical portion is assumed to be a perfect sphere). It has become. Since the spherical portion 56 and the hinge portion 54 are subjected to a large bending stress, it is desirable that they are integrally processed and molded.

ここで、フレクシャ装置50において、上記球面部56の曲率中心と、上記ヒンジ部54の首振り動作時の揺動中心とが、ほぼ同じとなるように球面部56の曲率(あるいはヒンジ部54の寸法)が設定されている。このため、フレクシャ装置50では、球面軸受け58の作用によるエアベアリング46の姿勢変化時(揺動時)の動作と、球面部56とエアベアリング46とが固定されていると仮定した場合におけるヒンジ部54の作用(首振り動作)によるエアベアリング46の姿勢変化時(揺動時)の際の動作とは、概ね同じとなる。   Here, in the flexure device 50, the curvature of the spherical surface portion 56 (or of the hinge portion 54) is such that the center of curvature of the spherical surface portion 56 and the swing center of the hinge portion 54 during the swinging motion are substantially the same. Dimension) is set. For this reason, in the flexure device 50, when the posture of the air bearing 46 is changed by the action of the spherical bearing 58 (at the time of swinging), it is assumed that the spherical portion 56 and the air bearing 46 are fixed. The operation when the posture of the air bearing 46 is changed (during swinging) by the action of 54 (swinging operation) is substantially the same.

以下、一例として本体部36(図3(B)では不図示。図2参照)が複数のZボイスコイルモータ39z(図3(B)では不図示。図2参照)によりθx方向に駆動される際のレベリング装置40の動作について説明する。   Hereinafter, as an example, the main body 36 (not shown in FIG. 3B, see FIG. 2) is driven in the θx direction by a plurality of Z voice coil motors 39z (not shown in FIG. 3B, see FIG. 2). The operation of the leveling device 40 will be described.

図4(A)、及び図4(B)には、図3(B)に示されるレベリング装置40が模式化して示されている。図4(A)には、基板ホルダ38(図4(A)では不図示。図1参照)の上面が水平面に平行とされた状態におけるレベリング装置40が示されている。図4(A)に示される状態では、複数のエアベアリング46それぞれは、揺動可能範囲の中立(ニュートラル)位置に位置している。複数のエアベアリング46の軸受け面は、レベリングダイヤ42の対応する傾斜面に所定のクリアランスを介して対向している。   4A and 4B schematically show the leveling device 40 shown in FIG. 3B. 4A shows the leveling device 40 in a state where the upper surface of the substrate holder 38 (not shown in FIG. 4A, see FIG. 1) is parallel to the horizontal plane. In the state shown in FIG. 4A, each of the plurality of air bearings 46 is located at a neutral position in the swingable range. The bearing surfaces of the plurality of air bearings 46 are opposed to the corresponding inclined surfaces of the leveling diamond 42 via a predetermined clearance.

図4(A)に示される状態から、本体部36(図4(A)及び図4(B)では不図示。図2参照)がθx方向に駆動されると、図4(B)に示されるように、レベリングダイヤ42の姿勢が変化する。エアベアリング46は、対応するレベリングダイヤ42の傾斜面と軸受け面との間に形成される気体膜(気体層)を介して非接触で押圧されることにより、ヒンジ部54、及び/又は球面軸受け58(それぞれ図4(B)では不図示。図3(B)参照)の作用により、レベリングダイヤ42の対応する傾斜面に対するクリアランスを一定に保ったまま、該傾斜面に平行にレベリングダイヤ42に対して相対移動する。なお、図4(B)では、理解を容易にするため、エアベアリング46の移動量が実際よりも大きく示されている。   When the main body 36 (not shown in FIGS. 4A and 4B, see FIG. 2) is driven in the θx direction from the state shown in FIG. 4A, it is shown in FIG. 4B. As shown, the posture of the leveling diamond 42 changes. The air bearing 46 is pressed in a non-contact manner through a gas film (gas layer) formed between the inclined surface of the corresponding leveling diamond 42 and the bearing surface, so that the hinge portion 54 and / or the spherical bearing is provided. 58 (not shown in FIG. 4B, respectively, see FIG. 3B), the leveling diamond 42 is parallel to the inclined surface 42 while keeping the clearance with respect to the corresponding inclined surface of the leveling diamond 42 constant. Move relative to it. In FIG. 4B, the amount of movement of the air bearing 46 is shown larger than the actual amount for easy understanding.

上述のように、本体部36(図4(A)及び図4(B)では不図示。図2参照)のθx方向、及びθy方向の傾動角度は、微少角度(例えば1mrad以下)であるので、微動ステージ34は一点(本実施形態では、微動ステージ34(図4(B)では不図示。図1参照)の重心位置CG)を中心に回転したのと同様に動作することができる(すなわち、レベリング装置40では、微動ステージ34の回転中心が上記重心位置CGとほぼ一致するように、複数のエアベアリング46の取付角度(仰角)が設定されている)。これにより、レベリング装置40は、球面軸受け装置と同等に機能することができる。   As described above, the tilt angle in the θx direction and θy direction of the main body 36 (not shown in FIGS. 4A and 4B, see FIG. 2) is a minute angle (for example, 1 mrad or less). The fine movement stage 34 can be operated in the same manner as being rotated around one point (in this embodiment, the center of gravity position CG of the fine movement stage 34 (not shown in FIG. 4B; see FIG. 1)) (ie, In the leveling device 40, the mounting angles (elevation angles) of the plurality of air bearings 46 are set so that the rotation center of the fine movement stage 34 substantially coincides with the gravity center position CG). Thereby, the leveling device 40 can function in the same manner as the spherical bearing device.

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、不図示の主制御装置の管理の下、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、基板ホルダ38上への基板Pのロードが行なわれる。その後、主制御装置により、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。なお、この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式の露光動作と同様であるので、その詳細な説明は省略するものとする。   In the liquid crystal exposure apparatus 10 (see FIG. 1) configured as described above, the mask M is loaded onto the mask stage 14 by a mask loader (not shown) under the control of a main controller (not shown). At the same time, the substrate P is loaded onto the substrate holder 38 by a substrate loader (not shown). After that, alignment measurement is performed by the main controller using an alignment detection system (not shown), and after the alignment measurement, a step-and-scan exposure operation is sequentially performed on a plurality of shot areas set on the substrate. Is done. Since this exposure operation is the same as a conventional step-and-scan exposure operation, a detailed description thereof will be omitted.

本実施形態の基板ステージ装置20では、上記アライメント動作時、露光動作時などに前述のオートフォーカス制御を行うため、微動ステージ34がθx方向、及び/又はθy方向に適宜駆動される(以下、該制御をレベリング制御と称して説明する)。   In the substrate stage apparatus 20 according to the present embodiment, the fine movement stage 34 is appropriately driven in the θx direction and / or the θy direction in order to perform the above-described autofocus control during the alignment operation, the exposure operation, and the like (hereinafter, referred to as the following) The control is referred to as leveling control).

ここで、レベリング装置40において、フレクシャ装置50は、エアベアリング46の揺動動作を許容する機構として球面軸受け58、及びヒンジ部54の2つの機構を有している。そして、レベリング装置40では、上記レベリング制御を行う際、凹部48を規定する壁面と球面部56との接触部分に作用する摩擦力により、球面軸受け58が動作しないように上記摩擦力(凹部48を規定する壁面と球面部56との間の摩擦係数)が設定されている。これにより、レベリング装置40では、上記アライメント動作時、露光動作時などにおけるレベリング制御時には、図5(A)に示されるように、ヒンジ部54のみの作用によりエアベアリング46の揺動が許容される。これは、摩擦によって揺動する球面軸受58よりも、摩擦がないヒンジ部54の変形による揺動の方がヒステリシスが無く位置決め精度が高いためである。ヒンジ部54は、レベリング制御時に想定されるの範囲内で弾性変形可能なものが用いられている。   Here, in the leveling device 40, the flexure device 50 has two mechanisms of a spherical bearing 58 and a hinge portion 54 as a mechanism that allows the air bearing 46 to swing. In the leveling device 40, when performing the leveling control, the frictional force (the concave portion 48 is set so that the spherical bearing 58 does not operate due to the frictional force acting on the contact portion between the wall surface defining the concave portion 48 and the spherical portion 56. The coefficient of friction between the wall surface to be defined and the spherical surface portion 56) is set. Thereby, in the leveling device 40, during the leveling control during the alignment operation and the exposure operation, the air bearing 46 is allowed to swing only by the action of the hinge portion 54, as shown in FIG. . This is because the swinging due to the deformation of the hinge part 54 without friction is higher in positioning accuracy than the spherical bearing 58 that swings due to friction. As the hinge portion 54, a portion that can be elastically deformed within a range assumed at the time of leveling control is used.

これに対し、レベリング制御時に、なんらかのトラブルで微動ステージ34(図1参照)が上記想定される範囲を超えて傾動した場合、レベリング装置40では、図5(B)に示されるように、ヒンジ部54と併せて球面軸受け58の作用によりエアベアリング46が傾動する。この場合であっても、レベリングダイヤ42は、重心位置CG回りに回転するので、微動ステージ34(図5(B)では不図示。図1参照)が重量キャンセル装置32に対して水平方向に相対移動しない。これにより、レベリング装置40(すなわち微動ステージ34)が重量キャンセル装置32から脱落することが防止される。また、ヒンジ部54に過度の曲げ応力が作用することが防止され、ヒンジ部54の破損、あるいは塑性変形が防止される。   On the other hand, when the fine movement stage 34 (see FIG. 1) tilts beyond the assumed range due to some trouble during the leveling control, the leveling device 40, as shown in FIG. The air bearing 46 is tilted by the action of the spherical bearing 58 together with 54. Even in this case, since the leveling diamond 42 rotates around the center of gravity position CG, the fine movement stage 34 (not shown in FIG. 5B, see FIG. 1) is relatively horizontal with respect to the weight cancellation device 32. Do not move. Thereby, the leveling device 40 (that is, the fine movement stage 34) is prevented from dropping from the weight canceling device 32. In addition, it is possible to prevent an excessive bending stress from acting on the hinge portion 54 and to prevent the hinge portion 54 from being damaged or plastically deformed.

次に、図2に戻り、基板ステージ装置20の組み立て手順について説明する。基板ステージ装置20では、Y粗動ステージ26、X粗動ステージ28、Yステップガイド30、及び重量キャンセル装置32が図2に示される配置となるように組み立てられる(順序は特に限定されない)。次いで、微動ステージ34が、X粗動ステージ28の上方に配置される。この際、レベリング装置40が重量キャンセル装置32に下方から支持されるように、微動ステージ34の重量キャンセル装置32に対する水平方向の位置(X位置、Y位置、及びθz位置)が位置決めされる。なお、基板ステージ装置20の組み立て時において、レベリングカップ44は、不図示の吊り下げ部材により本体部36の天井面から吊り下げ支持されている。   Next, returning to FIG. 2, an assembly procedure of the substrate stage apparatus 20 will be described. In the substrate stage apparatus 20, the Y coarse movement stage 26, the X coarse movement stage 28, the Y step guide 30, and the weight cancellation apparatus 32 are assembled so as to have the arrangement shown in FIG. 2 (the order is not particularly limited). Next, the fine movement stage 34 is disposed above the X coarse movement stage 28. At this time, the horizontal position (X position, Y position, and θz position) of the fine movement stage 34 with respect to the weight cancellation device 32 is positioned so that the leveling device 40 is supported by the weight cancellation device 32 from below. When the substrate stage apparatus 20 is assembled, the leveling cup 44 is supported by being suspended from the ceiling surface of the main body 36 by a suspension member (not shown).

上記微動ステージ34のX粗動ステージ28に対する位置あわせには、X粗動ステージ28に取り付けられた複数のZアクチュエータ60が用いられる。Zアクチュエータ60の種類は、特に限定されないが、+Z方向に大きな力を発生できるものが望ましく、本実施形態では、ロッド先端にボールが取り付けられたエアシリンダ装置が用いられている。Zアクチュエータ60は、例えば同一直線上にない3点に配置されている(図2では、例えば3つのZアクチュエータ60のうちのひとつは不図示)。   A plurality of Z actuators 60 attached to the X coarse movement stage 28 are used for positioning the fine movement stage 34 with respect to the X coarse movement stage 28. The type of the Z actuator 60 is not particularly limited, but it is desirable that the Z actuator 60 can generate a large force in the + Z direction. In this embodiment, an air cylinder device in which a ball is attached to the rod tip is used. The Z actuators 60 are arranged at, for example, three points that are not on the same straight line (in FIG. 2, for example, one of the three Z actuators 60 is not shown).

また、本体部36の下面であって、上記複数のZアクチュエータ60に対向する部分には、それぞれ当接部材62a、62bが固定されている。当接部材62aには、下方に開口した円錐溝が形成されているのに対し、当接部材62bは、平板状に形成されている。当接部材62aは、3つのZアクチュエータ60のうちの2つに対応して設けられており、残りのひとつのZアクチュエータ60に対応して当接部材62bが設けられている。基板ステージ装置20では、Zアクチュエータ60が有するボールを当接部材62aの円錐溝内に挿入することにより、X粗動ステージ28に対して微動ステージ34を容易に位置決めできる。また、微動ステージ34が重量キャンセル装置32と併せて上記複数のZアクチュエータ60に下方から支持されるので、複数のZアクチュエータ60を用いて、微動ステージ34のθx、及びθy方向の位置決めを行うことができる。   Further, abutting members 62 a and 62 b are fixed to the lower surface of the main body 36 and the portions facing the plurality of Z actuators 60, respectively. The contact member 62a is formed with a conical groove that opens downward, whereas the contact member 62b is formed in a flat plate shape. The contact member 62 a is provided corresponding to two of the three Z actuators 60, and the contact member 62 b is provided corresponding to the remaining one Z actuator 60. In the substrate stage apparatus 20, the fine movement stage 34 can be easily positioned with respect to the X coarse movement stage 28 by inserting the ball of the Z actuator 60 into the conical groove of the contact member 62 a. Further, since fine movement stage 34 is supported by the plurality of Z actuators 60 together with weight cancellation device 32 from below, positioning of fine movement stage 34 in the θx and θy directions is performed using the plurality of Z actuators 60. Can do.

この際、微動ステージ34において、レベリング装置40が有する複数のエアベアリング46の支持対象物、すなわちレベリングダイヤ42、本体部36、基板ホルダ38(図2では不図示。図1参照)などを含む系から複数のエアベアリング46に作用する負荷は、複数のZアクチュエータ60による+Z方向の力により、上記露光動作などを行う際に比べて減じられる。なお、この際、空気ばね32b内を減圧し、重量キャンセル装置32が微動ステージ34に作用させる+Z方向の力をレベリング制御時(露光動作時)に比べて減じて力の釣り合いをとると良い。   At this time, in the fine movement stage 34, a system including a plurality of support objects of the air bearings 46 included in the leveling device 40, that is, a leveling diamond 42, a main body 36, a substrate holder 38 (not shown in FIG. 2, refer to FIG. 1) and the like. The load acting on the plurality of air bearings 46 is reduced by the force in the + Z direction by the plurality of Z actuators 60 as compared to when performing the above-described exposure operation. At this time, it is preferable to balance the force by reducing the pressure in the air spring 32b and reducing the force in the + Z direction that the weight cancellation device 32 acts on the fine movement stage 34 as compared with the leveling control (during exposure operation).

ここで、複数のZアクチュエータ60による+Z方向の力が本体部36に作用している状態では、上記球面部56と凹部48を規定する内壁面との間の摩擦力が減じられる。そして、レベリング装置40では、本体部36に複数のZアクチュエータ60による+Z方向の力が作用している状態で、基板ホルダ38(図1参照)の上面が水平面と平行となるように本体部36のX粗動ステージ28に対する位置調整(以下、初期位置調整と称して説明する)が行われる。   Here, in a state in which a force in the + Z direction by the plurality of Z actuators 60 acts on the main body portion 36, the frictional force between the spherical surface portion 56 and the inner wall surface that defines the recess 48 is reduced. In the leveling device 40, the main body 36 is arranged such that the upper surface of the substrate holder 38 (see FIG. 1) is parallel to the horizontal plane in a state where the force in the + Z direction by the plurality of Z actuators 60 acts on the main body 36. Is adjusted with respect to the X coarse movement stage 28 (hereinafter referred to as initial position adjustment).

初期位置調整時に本体部36がθx方向、及びθy方向に移動すると、レベリング装置40では、レベリング制御時と同じように、レベリングダイヤ42によりエアベアリング46が非接触で押圧されることにより、エアベアリング46が揺動する。そして、レベリング装置40では、初期調整時(本体部36に複数のZアクチュエータ60による+Z方向の力が作用している状態)において、図5(C)に示されるように、球面部56と凹部48を規定する内壁面とが摺動するように、球面部56と凹部48を規定する内壁面との間の摩擦係数が設定されている。これにより、本体部36を重量キャンセル装置32に対してθx、及びθy方向に適宜移動させて初期位置調整を行っても、フレクシャ装置50では、ヒンジ部54が弾性変形しない(あるいは無視できる程度に変形が小さい)。   When the main body 36 moves in the θx direction and the θy direction during initial position adjustment, in the leveling device 40, the air bearing 46 is pressed in a non-contact manner by the leveling diamond 42 as in the leveling control. 46 swings. In the leveling device 40, during the initial adjustment (in a state where + Z-direction force is applied to the main body 36 by the plurality of Z actuators 60), as shown in FIG. The friction coefficient between the spherical surface portion 56 and the inner wall surface that defines the recess 48 is set so that the inner wall surface that defines 48 slides. As a result, even if the main body portion 36 is appropriately moved in the θx and θy directions with respect to the weight cancellation device 32 and the initial position adjustment is performed, the flexure device 50 does not elastically deform the hinge portion 54 (or can be ignored). Small deformation).

したがって、初期位置調整後の基板ホルダ38の上面が水平面に平行とされた状態(微動ステージ34が傾動可能範囲の中立位置に位置した状態)では、ヒンジ部54も、弾性変形可能範囲の中立位置に位置している。このように、基板ステージ装置20では、エアベアリング46の揺動可動範囲が狭くなることが抑制され、安定してレベリング制御を行うことができる。   Therefore, in a state where the upper surface of the substrate holder 38 after the initial position adjustment is parallel to the horizontal plane (a state in which the fine movement stage 34 is positioned at a neutral position within the tiltable range), the hinge portion 54 is also in a neutral position within the elastically deformable range. Is located. As described above, in the substrate stage apparatus 20, the swingable movable range of the air bearing 46 is suppressed from being narrowed, and leveling control can be performed stably.

また、基板ステージ装置20では、複数の基板Pを連続して露光する際に、上記組み立て時と同じように、複数のZアクチュエータ60を用いて初期位置調整が適宜行うことができる。これにより、露光中に行われるレベリング制御によりヒンジ部54に繰り返し作用する応力がヒンジ部54内に残留(蓄積)することを抑制できるので、ヒステリシス現象が発生し難く、レベリング装置40の耐久性が向上する。   In the substrate stage apparatus 20, when the plurality of substrates P are continuously exposed, the initial position adjustment can be appropriately performed using the plurality of Z actuators 60 as in the above assembly. As a result, the leveling control performed during exposure can suppress the stress that repeatedly acts on the hinge portion 54 from remaining (accumulating) in the hinge portion 54, so that the hysteresis phenomenon hardly occurs and the durability of the leveling device 40 is improved. improves.

なお、本実施形態では、上記初期位置調整において、X粗動ステージ28が有する複数のZアクチュエータ60を用いて微動ステージ34を重量の一部を支持することにより、レベリング装置40のエアベアリング46に作用する荷重を低減したが、これに限られず、別の治具(X粗動ステージ28に対して着脱可能であっても良いし、床11に設置されるようなものであっても良い)を用いても良い。   In the present embodiment, in the initial position adjustment, the fine movement stage 34 is partially supported by the air bearing 46 of the leveling device 40 by using a plurality of Z actuators 60 included in the X coarse movement stage 28. Although the load which acts is reduced, it is not restricted to this, Another jig | tool (It may be detachable with respect to the X coarse movement stage 28, and may be installed in the floor 11). May be used.

なお、上記実施形態に記載のレベリング装置40の構成は、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、図2に示されるように、X粗動ステージ28に取り付けられたZアクチュエータ60を用いて本体部36を介してレベリングダイヤ42に対して+Z方向の力を作用させたが、これに限られず、図6(A)に示される第1の変形例のレベリング装置40aのように、Zアクチュエータ64がレベリングカップ44に取り付けられても良い。Zアクチュエータ64の種類は、特に限定されないが、レベリング装置40aでは、ロッド先端が+Z側を向いたエアシリンダが用いられている。また、レベリングダイヤ42の下端部には、Zアクチュエータ64のロッド先端が挿入される凹部42aが形成されている。凹部42aの内径寸法は、ロッド先端の外径寸法よりも大きく設定されており、図6(B)に示されるように、レベリングダイヤ42のレベリングカップ44に対する相対移動が可能となっている。レベリング装置40aでは、X粗動ステージ28と微動ステージ34との相対位置に拘わらず、レベリングダイヤ42に+Z方向の力を作用させることができ、任意のタイミングで上記初期位置調整を行うことができる。なお、常時Zアクチュエータ64を用いてレベリングダイヤ42に+Z方向の力を作用させ、エアベアリング46、及びフレクシャ装置50に作用する荷重を減じるようにしてもよい。   The configuration of the leveling device 40 described in the above embodiment can be modified as appropriate. For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, a force in the + Z direction is applied to the leveling diamond 42 via the main body 36 using the Z actuator 60 attached to the X coarse movement stage 28. However, the present invention is not limited to this, and the Z actuator 64 may be attached to the leveling cup 44 as in the leveling device 40a of the first modified example shown in FIG. The type of the Z actuator 64 is not particularly limited, but the leveling device 40a uses an air cylinder with the rod tip facing the + Z side. Further, a recess 42 a into which the rod tip of the Z actuator 64 is inserted is formed at the lower end of the leveling diamond 42. The inner diameter dimension of the recess 42a is set to be larger than the outer diameter dimension of the rod tip, and the leveling diamond 42 can move relative to the leveling cup 44 as shown in FIG. 6B. In the leveling device 40a, a force in the + Z direction can be applied to the leveling diamond 42 regardless of the relative position of the X coarse movement stage 28 and the fine movement stage 34, and the initial position adjustment can be performed at an arbitrary timing. . Note that a force in the + Z direction may be applied to the leveling diamond 42 using the Z actuator 64 at all times to reduce the load applied to the air bearing 46 and the flexure device 50.

また、上記実施形態のレベリング装置40は、図3(B)に示されるように、複数のエアベアリング46を用いて非接触でレベリングダイヤ42を支持したが、これに限られず、例えば図7(A)に示される第2の変形例のレベリング装置40bのように、転がりガイド装置70を用いて接触状態で支持しても良い。転がりガイド装置70は、図8(A)に示されるようにボールリテーナ72に保持された複数のボール74を含む。ボールリテーナ72は、複数の引っ張りばね76により、支持パッド46aの中央に位置するように付勢されている。図7(B)に示されるように、支持パッド46aを支持するフレクシャ装置50の構成及び動作は、上記実施形態と同じである。レベリング装置40bでは、転がりガイド装置70の剛性(レベリングダイヤ42の傾斜面の法線方向の剛性)が上記実施形態のエアベアリング46(図3(B)参照)により形成される気体膜に比べて高いので、エアベアリング46に比べて支持パッド46aを小型化できる。また、レベリング装置40bに加圧気体を供給する必要がないので、配管や加圧気体供給装置が必要なく、コストが安い。   Further, as shown in FIG. 3B, the leveling device 40 of the above-described embodiment supports the leveling diamond 42 in a non-contact manner using a plurality of air bearings 46, but is not limited thereto. For example, FIG. You may support in a contact state using the rolling guide apparatus 70 like the leveling apparatus 40b of the 2nd modification shown by A). The rolling guide device 70 includes a plurality of balls 74 held by a ball retainer 72 as shown in FIG. The ball retainer 72 is urged by a plurality of tension springs 76 so as to be positioned at the center of the support pad 46a. As shown in FIG. 7B, the configuration and operation of the flexure device 50 that supports the support pad 46a are the same as in the above embodiment. In the leveling device 40b, the rigidity of the rolling guide device 70 (the rigidity in the normal direction of the inclined surface of the leveling diamond 42) is higher than that of the gas film formed by the air bearing 46 (see FIG. 3B) of the above embodiment. Since it is high, the support pad 46a can be made smaller than the air bearing 46. Moreover, since it is not necessary to supply pressurized gas to the leveling apparatus 40b, piping and a pressurized gas supply apparatus are unnecessary, and cost is low.

なお、支持パッド46aをレベリングカップ44に取り付ける際、ボール74が脱落するおそれがある場合には、図8(B)に示されるように、ガイド板78と支持パッド46aとの間に転がりガイド装置70を挟み込むとともに、組立て冶具77によりガイド板78を支持パッド46aに固定した状態で、支持パッド46aをレベリングカップ44に取り付けるようにしても良い。この場合、ガイド板78をボルト79によりレベリングダイヤ42に固定することにより、例えばガイド板78に表面を熱処理等によって硬化した鋼材を用いることにより、レベリングダイヤ42には、例えばアルミ合金などの軽量な材料を用いることができ、レベリング装置40cを軽量化することができる。また、転がりガイド装置70のボールリテーナ72としては、図8(C)に示されるように、ボール74の直径よりも小径の穴部が複数形成された一対の板部材でボール74を挟む構成のものを用いても良い。   When the support pad 46a is attached to the leveling cup 44, if there is a possibility that the ball 74 may fall off, as shown in FIG. 8B, the rolling guide device is interposed between the guide plate 78 and the support pad 46a. The support pad 46a may be attached to the leveling cup 44 with the assembly plate 77 fixing the guide plate 78 to the support pad 46a. In this case, by fixing the guide plate 78 to the leveling diamond 42 with bolts 79, for example, by using a steel material whose surface is hardened by heat treatment or the like, the leveling diamond 42 is made of a lightweight material such as an aluminum alloy. A material can be used and the leveling device 40c can be reduced in weight. Further, as shown in FIG. 8C, the ball retainer 72 of the rolling guide device 70 has a configuration in which the ball 74 is sandwiched between a pair of plate members in which a plurality of holes smaller in diameter than the ball 74 are formed. A thing may be used.

また、上記第2の変形例のレベリング装置40bは、転がりガイド装置70が支持パッド46aに取り付けられたが、これに限られず、例えば図9(A)に示される第3の変形例のレベリング装置40cのように、転がりガイド装置70がレベリングダイヤ42に取り付けられても良い。この場合、図9(B)に示されるように、本体部36を上下逆さにした状態で転がりガイド装置70をレベリングダイヤ42に取り付けることができるので、組み立てが容易である。   In the leveling device 40b of the second modified example, the rolling guide device 70 is attached to the support pad 46a. However, the leveling device 40b is not limited to this, and for example, the leveling device of the third modified example shown in FIG. The rolling guide device 70 may be attached to the leveling diamond 42 as in 40c. In this case, as shown in FIG. 9B, the rolling guide device 70 can be attached to the leveling diamond 42 in a state where the main body portion 36 is turned upside down, so that assembly is easy.

また、レベリングダイヤ42の回転角度が微少角度であることから、図10(A)に示される第4の変形例のレベリング装置40dのように、レベリングダイヤ42と支持パッド46aとを弾性ヒンジ装置80で連結しても良い。弾性ヒンジ装置80は、図11(A)及び図11(B)に示されるように、複数のヒンジ部81を備える。ヒンジ部81は、レベリングダイヤ42(図10(A)参照)の傾斜面の法線方向に離間した2つのくびれ部を有しており、図10(B)に示されるように、上記傾斜面に平行な方向へのレベリングダイヤ42と支持パッド46aとの相対移動が許容される。   Further, since the rotation angle of the leveling diamond 42 is a slight angle, the leveling diamond 42 and the support pad 46a are connected to the elastic hinge device 80 as in the leveling device 40d of the fourth modified example shown in FIG. You may connect with. The elastic hinge device 80 includes a plurality of hinge portions 81 as shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B). The hinge portion 81 has two constricted portions spaced in the normal direction of the inclined surface of the leveling diamond 42 (see FIG. 10A), and as shown in FIG. Relative movement between the leveling diamond 42 and the support pad 46a in a direction parallel to the rotation is allowed.

また、上記実施形態において、フレクシャ装置50は、図3(B)に示されるように、取り付けボルト52にヒンジ部54を介して球面軸受け58の一部である球面部56が取り付けられたが、エアベアリング46を2つの首振り機構を介してレベリングカップ44に対して揺動可能に取り付けることができればこれに限られず、例えば図12に示される第5の変形例のレベリング装置40eのように、取り付けボルト52の一端部に凹部48が形成されるとともに、エアベアリング46の他面にヒンジ部54を介して上記凹部48と共に球面軸受け58を構成する球面部56が取り付けられていても良い。   In the above-described embodiment, the flexure device 50 has the spherical portion 56 that is a part of the spherical bearing 58 attached to the mounting bolt 52 via the hinge portion 54 as shown in FIG. The air bearing 46 is not limited to this as long as the air bearing 46 can be swingably attached to the leveling cup 44 via two swing mechanisms. For example, a leveling device 40e of the fifth modification shown in FIG. A concave portion 48 may be formed at one end of the mounting bolt 52, and a spherical portion 56 constituting the spherical bearing 58 together with the concave portion 48 may be attached to the other surface of the air bearing 46 via the hinge portion 54.

また、上記実施形態(及びその変形例)におけるエアベアリング46(あるいは支持パッド46a)の支持構造は、レベリング装置40に限られず、その他のエアベアリング(例えば重量キャンセル装置32のエアベアリング32f、41)の支持構造に適用しても良い。この場合、ヒンジ部54及び球面軸受け58の揺動中心は必ずしも同じでなくても良い。   In addition, the support structure of the air bearing 46 (or the support pad 46a) in the above-described embodiment (and its modification) is not limited to the leveling device 40, and other air bearings (for example, air bearings 32f and 41 of the weight cancellation device 32). You may apply to this support structure. In this case, the swinging centers of the hinge portion 54 and the spherical bearing 58 are not necessarily the same.

また、レベリングダイヤ42を支持するエアベアリング46(あるいは支持パッド46a)の数、及び配置は、適宜変更が可能であり、例えばレベリングダイヤ42を四角錐状にし、エアベアリング46を4つ配置しても良い。また、球面軸受け58は、球面部56が凹部48(円錐溝)を規定する壁面に線接触するピボット軸受け構造であったが、これに限られず球面同士が摺動する面接触構造でも良い。また、上記実施形態のレベリング装置40では、レベリングダイヤ42が本体部36に固定され、レベリングカップ44が重量キャンセル装置32に支持されたが、レベリングダイヤ42及びレベリングカップ44の配置は、上記実施形態とは上下逆(レベリングダイヤ42が重量キャンセル装置32に支持され、レベリングカップ44が本体部36に固定される)であっても良い。   The number and arrangement of the air bearings 46 (or support pads 46a) for supporting the leveling diamond 42 can be changed as appropriate. For example, the leveling diamond 42 is formed in a quadrangular pyramid shape and four air bearings 46 are arranged. Also good. The spherical bearing 58 has a pivot bearing structure in which the spherical portion 56 makes line contact with the wall surface defining the recess 48 (conical groove). However, the spherical bearing 58 is not limited to this and may have a surface contact structure in which spherical surfaces slide. Further, in the leveling device 40 of the above embodiment, the leveling diamond 42 is fixed to the main body 36 and the leveling cup 44 is supported by the weight canceling device 32. However, the arrangement of the leveling diamond 42 and the leveling cup 44 is the above embodiment. May be upside down (the leveling diamond 42 is supported by the weight canceling device 32 and the leveling cup 44 is fixed to the main body 36).

また、照明光は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えばDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、固体レーザ(波長:355nm、266nm)などを使用しても良い。 The illumination light may be ultraviolet light such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), KrF excimer laser light (wavelength 248 nm), or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). As the illumination light, for example, a single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (or both erbium and ytterbium). In addition, harmonics converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. A solid laser (wavelength: 355 nm, 266 nm) or the like may be used.

また、上記実施形態では、複数本の投影光学ユニットを備えたマルチレンズ方式の投影光学系16である場合について説明したが、投影光学ユニットの本数はこれに限らず、1本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、例えばオフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、上記実施形態では投影光学系16として、投影倍率が等倍のものを用いる場合について説明したが、これに限らず、投影光学系は縮小系及び拡大系のいずれでも良い。   In the above embodiment, the case of the multi-lens projection optical system 16 including a plurality of projection optical units has been described. However, the number of projection optical units is not limited to this, and one or more projection optical units may be used. The projection optical system is not limited to a multi-lens type projection optical system, and may be a projection optical system using an Offner type large mirror, for example. In the above embodiment, the case where the projection optical system 16 has a projection magnification of the same magnification has been described. However, the present invention is not limited to this, and the projection optical system may be either a reduction system or an enlargement system.

また、上記実施形態では、光透過性のマスク基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスクが用いられたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク)、例えば、非発光型画像表示素子(空間光変調器とも呼ばれる)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)を用いる可変成形マスクを用いても良い。   In the above embodiment, a light transmissive mask in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive mask substrate is used. As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, based on electronic data of a pattern to be exposed, an electronic mask (variable shaping mask) that forms a transmission pattern or a reflection pattern, or a light emission pattern, for example, You may use the variable shaping | molding mask using DMD (Digital Micro-mirror Device) which is 1 type of a non-light-emitting type image display element (it is also called a spatial light modulator).

また、露光装置としては、サイズ(外径、対角線の長さ、一辺の少なくとも1つを含む)が500mm以上の基板、例えば液晶表示素子などのフラットパネルディスプレイ用の大型基板を露光対象物とする露光装置に特に適している。   As an exposure apparatus, a substrate having a size (including at least one of an outer diameter, a diagonal length, and one side) of 500 mm or more, for example, a large substrate for a flat panel display such as a liquid crystal display element is used as an exposure object. It is particularly suitable for an exposure apparatus.

また、露光装置としては、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用することができる。また、露光装置において、搬出装置により搬出される物体は、露光対象物体である基板などに限られず、マスクなどのパターン保持体(原版)であっても良い。   The exposure apparatus can also be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus and a step-and-stitch type exposure apparatus. In the exposure apparatus, the object carried out by the carry-out apparatus is not limited to the substrate that is the object to be exposed, and may be a pattern holder (original) such as a mask.

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。なお、露光対象となる物体はガラスプレートに限られるものでなく、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状(可撓性を有するシート状の部材)のものも含まれる。   Further, the use of the exposure apparatus is not limited to a liquid crystal exposure apparatus that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate. For example, an exposure apparatus for semiconductor manufacturing, a thin film magnetic head, a micromachine, and a DNA chip The present invention can also be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing the above. Moreover, in order to manufacture not only 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, and may be another object such as a wafer, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. Moreover, when the exposure target is a substrate for a flat panel display, the thickness of the substrate is not particularly limited, and includes, for example, a film-like (flexible sheet-like member).

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。   For electronic devices such as liquid crystal display elements (or semiconductor elements), 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) A lithography step for transferring a mask (reticle) pattern to a glass substrate by the exposure apparatus and the exposure method of each embodiment described above, a development step for developing the exposed glass substrate, and a portion where the resist remains. It is manufactured through an etching step for removing the exposed member of the portion by etching, a resist removing step for removing a resist that has become unnecessary after etching, a device assembly step, an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, 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. .

以上説明したように、本発明の部材の支持構造は、第1部材と第2部材とを相対的に姿勢変化させるのに適している。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、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。   As described above, the member support structure of the present invention is suitable for relatively changing the posture of the first member and the second member. The exposure apparatus of the present invention is suitable for exposing an object. Moreover, the manufacturing method of the flat panel display of this invention is suitable for manufacture of a flat panel display. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing micro devices.

10…液晶露光装置、20…基板ステージ装置、26…Y粗動ステージ、28…X粗動ステージ、32…重量キャンセル装置、34…微動ステージ、40…レベリング装置、42…レベリングダイヤ、44…レベリングカップ、46…エアベアリング、50…フレクシャ装置、54…ヒンジ部、58…球面軸受け、P…基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Liquid crystal exposure apparatus, 20 ... Substrate stage apparatus, 26 ... Y coarse movement stage, 28 ... X coarse movement stage, 32 ... Weight cancellation apparatus, 34 ... Fine movement stage, 40 ... Leveling apparatus, 42 ... Leveling diamond, 44 ... Leveling Cup, 46 ... Air bearing, 50 ... Flexure device, 54 ... Hinge, 58 ... Spherical bearing, P ... Substrate.

Claims (15)

第1面部を有する第1部材と、前記第1面部に対向して配置された第2面部を有する第2部材と、を含み、前記第2面部が前記第1面部に沿って相対移動することにより、前記第1及び第2部材の相対的な姿勢変化を許容する部材の支持構造であって、
前記第2部材は、
前記第2面部を揺動可能に支持する第1揺動支持装置と、
前記第2面部と前記第1揺動支持装置とを一体的に揺動可能に支持する第2揺動支持装置と、を備える部材の支持構造。
Including a first member having a first surface portion and a second member having a second surface portion disposed to face the first surface portion, and the second surface portion relatively moves along the first surface portion. According to the present invention, there is provided a support structure for a member that allows a relative posture change of the first and second members,
The second member is
A first swing support device for swingably supporting the second surface portion;
A member support structure comprising: a second swing support device that supports the second surface portion and the first swing support device so as to swing together.
前記第1部材は、前記第1面部を複数有し、
前記複数の第1面部は、互いに異なる方向を向いて配置され、
前記第2部材は、前記複数の第1面部に対応して前記第2面部を複数有する請求項1に記載の部材の支持構造。
The first member has a plurality of the first surface portions,
The plurality of first surface portions are arranged in different directions,
The member support structure according to claim 1, wherein the second member has a plurality of the second surface portions corresponding to the plurality of first surface portions.
前記第1揺動支持装置は、前記第2面部を第1揺動中心回りに揺動可能に支持し、
前記第2揺動支持装置は、前記第2面部と前記第1揺動支持装置とを第2揺動中心回りに揺動可能に支持し、
前記第1及び第2揺動中心が一致する請求項1又は2に記載の部材の支持構造。
The first swing support device supports the second surface portion so as to be swingable around a first swing center,
The second swing support device supports the second surface portion and the first swing support device so as to be swingable about a second swing center,
The member support structure according to claim 1, wherein the first and second oscillation centers coincide with each other.
前記第1揺動支持装置は、球面軸受け装置である請求項1〜3のいずれか一項に記載の部材の支持構造。   The member support structure according to claim 1, wherein the first swing support device is a spherical bearing device. 前記第2揺動支持装置は、弾性ヒンジ装置である請求項4に記載の部材の支持構造。   The member support structure according to claim 4, wherein the second swing support device is an elastic hinge device. 前記第1及び第2部材間に互いに近接する方向の所定の負荷が作用した状態では、前記第2面部が前記弾性ヒンジ装置を介して揺動動作し、前記負荷が低減された状態では、前記第2面部が前記球面軸受け装置を介して揺動動作するように、前記球面軸受け装置において摩擦接触する部材間の摩擦係数が設定される請求項5に記載の部材の支持構造。   In a state where a predetermined load in a direction approaching each other is applied between the first and second members, the second surface portion swings through the elastic hinge device, and in a state where the load is reduced, 6. The member support structure according to claim 5, wherein a coefficient of friction between members in frictional contact in the spherical bearing device is set so that the second surface portion swings through the spherical bearing device. 前記第1及び第2部材間に互いに離間する方向の力を前記第1及び第2部材の一方に作用させる装置が前記第1及び第2部材の他方に設けられる請求項6に記載の部材の支持構造。   The member according to claim 6, wherein a device for applying a force in a direction in which the first and second members are separated from each other to one of the first and second members is provided on the other of the first and second members. Support structure. 前記第2面部は、前記第1面部との間に供給される加圧気体の静圧により、非接触状態で前記第1面部に沿って対移動する請求項1〜7のいずれか一項に記載の部材の支持構造。   The said 2nd surface part moves to a pair along the said 1st surface part in a non-contact state by the static pressure of the pressurized gas supplied between the said 1st surface part. The support structure of the member of description. 前記第1面部と前記第2面部との間に転動体を含む転がり軸受け装置を更に備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の部材の支持構造。   The member support structure according to claim 1, further comprising a rolling bearing device including a rolling element between the first surface portion and the second surface portion. 前記第1面部と前記第2面部との間に架設されたヒンジ部材を更に備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の部材の支持構造。   The member support structure according to any one of claims 1 to 7, further comprising a hinge member provided between the first surface portion and the second surface portion. 所定の物体を保持する物体保持部材と、
前記第1又は第2部材が前記物体保持部材に接続された請求項1〜10のいずれか一項に記載の部材の支持構造と、
前記物体保持部材に保持された前記物体に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。
An object holding member for holding a predetermined object;
The member support structure according to any one of claims 1 to 10, wherein the first or second member is connected to the object holding member.
An exposure apparatus comprising: a pattern forming apparatus that forms a predetermined pattern on the object held by the object holding member using an energy beam.
前記物体は、フラットパネルディスプレイ装置に用いられる基板である請求項11に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 11, wherein the object is a substrate used in a flat panel display device. 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12に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the substrate has a length of at least one side or a diagonal length of 500 mm or more. 請求項12又は13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。
Exposing the object using the exposure apparatus according to claim 12 or 13,
Developing the exposed object. A method of manufacturing a flat panel display.
請求項11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。
Exposing the object using the exposure apparatus of claim 11;
Developing the exposed object.
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