CN104937696A - 曝光装置、移动体装置以及器件制造方法 - Google Patents

曝光装置、移动体装置以及器件制造方法 Download PDF

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Abstract

按照编码器系统的计测结果来控制磁悬浮型平面电机即载物台控制系统(124)而对晶片台(WST)进行驱动控制，并且在检测出晶片台(WST)的驱动控制的异常的情况下，控制载物台驱动系统(124)，对晶片台(WST)施加铅垂方向的推力。由此，能够避免晶片台(WST)的纵摇，能够防止晶片台(WST)(特别是，设置于载物台上表面的刻度)以及配置于其正上方的构造物(特别是编码器头等)的破损。

Description

曝光装置、移动体装置以及器件制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置、移动体装置以及器件制造方法，特别是，涉及在制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等的光刻工序中使用的曝光装置、驱动移动体的移动体装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。
背景技术
在制造半导体元件、液晶显示元件等电子器件(微型器件)的光刻工序中，主要使用步进重复(step and repeat)方式的投影曝光装置(所谓步进曝光装置(stepper))和步进扫描方式的投影曝光装置(所谓扫描步进曝光装置(还被称为扫描仪))等。在这些曝光装置中，将照明光经由标线片(reticle)(或掩模)和投影光学系统，投射到涂敷了感光剂(抗蚀剂)的晶片(或玻璃板等)上，由此使形成于标线片的图案(的缩小图像)向晶片上的多个曝光(shot)区域逐次进行转印。
近年来，由于随着半导体元件的高集成化而引起的图案的微细化，要求对晶片台进行高精度的位置控制。因此，代替以往的使用激光干涉仪构成的位置计测系统，采用使用具有与激光干涉仪相同程度以上的计测分辨率的编码器(encoder)以及面位置传感器而构成的位置计测系统。例如，在专利文献1所公开的曝光装置中采用的编码器系统和面位置传感器系统中，将计测光束投射到设置于晶片台的计测面(构成计测面的反射型衍射光栅)，检测其反射光，由此对与计测面(即晶片台)的衍射光栅的周期方向相关的位移或面位置(Z轴方向的位置)进行计测。
为了提高晶片的定位精度且改善生产能力，开发出了以下装置：将保持晶片而移动的晶片台向二维方向驱动的平面电机、例如能够以非接触的方式驱动晶片台的可变磁阻驱动方式的线性脉冲电机进行2轴耦合而得到的构造的装置，基于将线性电机向二维方向展开的洛伦兹电磁力驱动的装置(例如，专利文献2)，以及将沿二维方向的一个方向排列的电枢线圈和沿另一个方向排列的电枢线圈进行层叠的装置(例如，专利文献3和专利文献4)。
在磁悬浮式的平面电机的情况下，驱动力起作用的驱动点(设置可动元件的晶片台的底部)从晶片台的重心分离。因此，存在如下隐患：在晶片台在其驱动过程中陷入不可控的情况下，当开启动力制动器(dynamic brake)、使与减振器(shock absorber)等碰撞等而使晶片台停止时，由于惯性力而产生纵摇(向前方倒的旋转)，晶片台的上表面(晶片载台)与配置于其正上方的构造物碰撞而受损。特别是，在所述编码器系统和面位置传感器系统中，构成系统的编码器(头)和面位置传感器(头)配置在与晶片台的上表面相距1mm左右或更低的高度上。另外，在经由投影光学系统和浸液空间内的液体照射照明光来使晶片曝光的浸液曝光方式的曝光装置(例如，专利文献5)中，向投影光学系统与晶片之间的浸液空间供给浸液的喷嘴等浸液装置配置于晶片台的正上方。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第6445093号说明书
专利文献2：美国专利第6452292号说明书
专利文献3：美国专利申请公开第2008/0088843号说明书
专利文献4：美国专利第5196745号说明书
专利文献5：国际公开第99/49504号
发明内容
本发明是鉴于上述情形而完成的，根据第一观点，一种曝光装置，照射能量束而在物体上形成图案，该曝光装置具备：移动体，其保持物体并在基座上移动；平面电机，其使用设置于所述移动体的可动元件以及与该可动元件相对地设置于所述基座的定子，对所述移动体产生与所述基座的上表面交叉的第一方向以及沿所述上表面的第二方向的驱动力；第一位置计测系统，其对所述移动体的至少与所述第二方向相关的位置进行计测；以及控制系统，其使用所述第一位置计测系统的计测结果来控制所述平面电机并将所述移动体至少沿所述第二方向驱动，并且在检测出所述移动体的驱动的异常的情况下控制所述平面电机并对所述移动体发出从该移动体朝向所述基座的上表面的所述第一方向的驱动力。
由此，在检测出移动体的驱动的异常的情况下，控制平面电机而对移动体发出从移动体朝向基座的上表面的第一方向的驱动力，由此能够避免移动体的纵摇，能够防止移动体以及配置于其正上方的构造物的破损。
根据第二观点，本发明是一种移动体装置，具备：基座部件；移动体，其能够在所述基座部件上进行二维移动；磁悬浮方式的平面电机，其具有设置于所述基座部件的定子以及设置于所述移动体的可动元件；以及控制装置，其为了抑制在所述移动体在所述二维内移动期间所述移动体向与包含所述二维的面正交的方向分离这一情况，通过所述平面电机产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
由此，通过由控制装置产生从移动体朝向基座部件的驱动力，移动体在二维内进行移动的期间移动体向与包含二维的面正交的方向分离这一情况得到抑制。
根据第三观点，本发明是一种曝光装置，具有本发明的移动体装置。
根据第四观点，本发明是一种器件制造方法，使用了本发明的曝光装置。
附图说明
图1是概要地示出一个实施方式所涉及的曝光装置的结构的图。
图2的(A)是表示晶片台的俯视图，图2的(B)是表示晶片台内的磁体单元(磁体)的排列的俯视图。
图3是表示载物台装置的结构、特别是构成载物台驱动系统(平面电机)的基盘内的线圈单元(电枢线圈)的排列的俯视图。
图4是图3的A-A线剖视图。
图5的(A)是表示U线圈、V线圈以及W线圈的励磁电流的图，图5的(B)是表示U线圈、V线圈以及W线圈所产生的推力以及它们的合力的图，图5的(C)是表示A线圈、B线圈以及C线圈的励磁电流的图，图5的(D)是表示A线圈、B线圈以及C线圈所产生的推力(悬浮力)以及它们的合力的图。
图6是表示载物台装置和干涉仪的配置的俯视图。
图7是表示载物台装置和传感器单元的配置的俯视图。
图8是表示编码器头(X头、Y头)和对准系统(alignment system)的配置的俯视图。
图9是表示Z头和多点AF系统的配置的俯视图。
图10是表示一个实施方式所涉及的曝光装置的控制系统的主要结构的框图。
图11的(A)是用于说明曝光工序中的使用了编码器和Z头的晶片台的位置计测的图，图11的(B)是用于说明对准计测中的使用了编码器的晶片台的位置计测的图。
图12是用于说明聚焦映射(focus maping)和聚焦校正(focuscalibration)中的使用了Z头的晶片台的位置计测的图。
具体实施方式
下面，使用图1～图12说明本发明的一个实施方式。
在图1中概要地示出一个实施方式的曝光装置100的结构。曝光装置100为步进扫描方式的投影曝光装置、所谓扫描仪。如后文中所述，在本实施方式中，设置有投影光学系统PL和初级对准(primaryalignment)系统AL1(参照图7、图8等)。以下，将与投影光学系统PL的光轴AX平行的方向设为Z轴方向，将在与该Z轴正交的面内与将光轴AX和初级对准系统AL1的检测中心连结的直线平行的方向设为Y轴方向，将与Z轴和Y轴正交的方向设为X轴方向，将绕X轴、Y轴以及Z轴的旋转(倾斜)方向分别设为θx、θy以及θz方向，而进行说明。
曝光装置100具备照明系统10、标线片载台RST、投影单元PU、具有晶片台WST的载物台装置50以及它们的控制系统等。在图1中，在晶片台WST上载置了晶片W。
照明系统10通过照明光(曝光光)IL以大致均匀的照度对由标线片光栏(reticle blind)(掩蔽系统(masking system))规定的标线片R上的狭缝状的照明区域IAR进行照明。照明系统10的结构例如由美国专利申请公开第2003/0025890号说明书等公开。在此，作为照明光IL，作为一例使用ArF准分子激光(波长193nm)。
在标线片载台RST上通过例如真空吸附而固定有在其图案面(图1中的下表面)上形成有电路图案等的标线片R。标线片载台RST通过例如包含线性电机(linear motor)等的标线片载台驱动系统11(在图1中未图示，参照图10)，能够在XY平面内进行微小驱动，并且能够以规定的扫描速度向扫描方向(图1中的纸面内左右方向即Y轴方向)驱动。
通过标线片激光干涉仪(下面，称为“标线片干涉仪”)116，经由移动镜15(或形成于标线片载台RST的端面的反射面)，以例如0.25nm左右的分辨率始终对标线片载台RST的XY平面内的位置信息(包含θz方向的旋转信息)进行检测。将标线片干涉仪116的计测值发送至主控制装置20(在图1中未图示，参照图10)。
投影单元PU配置于标线片载台RST的图1中的下方。投影单元PU包含镜筒40以及保持在镜筒40内的投影光学系统PL。作为投影光学系统PL，例如使用由沿着与Z轴方向平行的光轴AX排列的多个光学元件(透镜元件)构成的折射光学系统。投影光学系统PL例如两侧远心且具有规定的投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。因此，当通过照明系统10对标线片R上的照明区域IAR进行照明时，利用从使图案面与投影光学系统PL的第一面(物体面)大致一致地配置的标线片R通过的照明光IL，经由投影光学系统PL(投影单元PU)而在配置于投影光学系统的第二面(像面)侧的、在表面涂敷有抗蚀剂(感应剂)的晶片W上的与所述照明区域IAR共轭的区域(下面，还称为曝光区域)IA，形成该照明区域IAR内的标线片R的电路图案的缩小图像(电路图案的一部分缩小图像)。而且，通过标线片载台RST与晶片台WST的同步驱动，使标线片R相对于照明区域IAR(照明光IL)向扫描方向(Y轴方向)相对移动，并且使晶片W相对于曝光区域IA(照明光IL)向扫描方向(Y轴方向)相对移动，由此对晶片W上的一个曝光(shot)区域(划分区域)进行扫描曝光，在该曝光区域内转印标线片的图案。即，在本实施方式中，通过照明系统10、标线片R以及投影光学系统PL在晶片W上生成图案，通过基于照明光IL进行的晶片W上的感应层(抗蚀剂层)的曝光而在晶片W上形成其图案。
如图1所示，载物台装置50具备基盘12、配置于基盘12上的晶片台WST、对晶片台WST的位置信息进行计测的计测系统200(参照图10)以及驱动晶片台WST的载物台驱动系统124(参照图10)等。如图10所示，计测系统200包含干涉仪系统118、编码器系统150以及面位置传感器系统180等。
在基盘12的上部收容有后述的定子60。
晶片台WST包含载物台主体91以及搭载于该载物台主体91上的晶片载台WTB。载物台主体91具有可动元件51。由可动元件51和设置于基盘12内的定子60构成平面电机124(还称为载物台驱动系统124)。
详细说明晶片台WST的结构各部分、特别是平面电机124(载物台驱动系统124)。在图2的(A)中示出晶片台WST的俯视图。在图2的(B)中示出表示晶片台WST内的磁体单元55X1、55X2、55Y1、55Y2的排列的俯视图。在图3中示出表示载物台装置50、特别是基盘12内的电枢线圈38X、38Y的排列的俯视图。在图4中示出图3的A-A线剖视图。
可动元件51设置于载物台主体91的底部(参照图4)，如图2的(B)所示，在其-X、+Y部和+X、-Y部中分别具有磁体单元55X1、55X2，在其+X、+Y部和-X、-Y部中分别具有磁体单元55Y1、55Y2。磁体单元55X1、55X2由以在X轴方向上相邻的磁极面的极性相互不同的方式排列的将Y轴方向设为长边的立方体状的磁体构成。磁体单元55Y1、55Y2由以在Y轴方向上相邻的磁极面的极性相互不同的方式排列的将X轴方向设为长边的立方体状的磁体构成。
如图4所示，基盘12具备上表面打开开口的中空的主体部35以及封闭主体部35的开口部的陶瓷板36。在陶瓷板36的与可动元件51相对的面(上表面)上形成有可动元件51的移动面12a。
根据图3和图4可知，在由主体部35和陶瓷板36形成的基盘12的内部空间350内，沿着移动面12a配置有多个电枢线圈38X、38Y。作为电枢线圈38X、38Y使用长边的长度为短边的长度的3倍的矩形线圈。电枢线圈38X(38Y)通过将长边方向朝向Y轴方向(X轴方向)且在X轴方向(Y轴方向)上排列的三个线圈、以及与该三个线圈层叠(参照图4)且同样地将长边方向朝向Y轴方向(X轴方向)且在X轴方向(Y轴方向)上排列的三个线圈，构成四边的长度相互相等的一个矩形状的X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)。在内部空间350内，这些X线圈单元60X和Y线圈单元60Y沿X轴方向和Y轴方向交替地配置。
在图3和其他图中，与线圈单元60X、60Y的排列节距一致地，对沿X轴方向排列的分区附加标签i(＝1～8)，对沿Y轴方向排列的分区附加标签j(＝1～7)。分别使用附图标记60Xij、60Yij表示配置于利用两个标签ij表示的分区内的线圈单元60X、60Y。例如，表示为配置于最-X侧和-Y侧的Y线圈单元60Y11、配置于其+X侧的X线圈单元60X21。但是，只要不意味特定的分区内的线圈单元，则使用附图标记60X、60Y来总称。
X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)通过构成该X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)的六个电枢线圈38X(38Y)中排列在上层的三个电枢线圈38X(38Y)构成用于产生向X轴方向(Y轴方向)的推力的三相线圈。按照排列顺序将这些线圈称为U线圈38Xu(38Yu)、V线圈38Xv(38Yv)以及W线圈38Xw(38Yw)(参照图3、图4)。但是，只要不意味三相线圈中的特定的电枢线圈，则使用附图标记38X(38Y)来总称。
另外，X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)通过构成该X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)的六个电枢线圈38X(38Y)中排列在下层的三个电枢线圈38X(38Y)构成用于产生向Z轴方向的推力的三相线圈。按照排列顺序将这些线圈称为A线圈38XA(38YA)、B线圈38XB(38YB)以及C线圈38XC(38YC)(参照图3、图4)。但是，只要不意味三相线圈中的特定的电枢线圈，则使用附图标记38X(38Y)来总称。
在图5的(A)中示出构成电枢线圈38X(38Y)的三相线圈、U线圈38Xu(38Yu)、V线圈38Xv(38Yv)以及W线圈38Xw(38Yw)的三相励磁电流IU、IV、IW。励磁电流IU、IV、IW依次将相位错开2π/3进行时间振动。通过将这些励磁电流IU、IV、IW分别提供给U线圈、V线圈以及W线圈，U线圈、V线圈以及W线圈分别将由图5的(B)示出的X轴方向(Y轴方向)的推力FU、FV、FW作用于相对的磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)。由此，X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)相对于时间t将固定的X轴方向(Y轴方向)的合力F(＝FU+FV+FW)作用于磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)。
在图5的(C)中示出构成X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)的三相线圈、A线圈38XA(38YA)、B线圈38XB(38YB)以及C线圈38XC(38YC)的三相励磁电流IA、IB、IC。励磁电流IA、IB、IC依次将相位错开2π/3而进行时间振动。通过将这些励磁电流IA、IB、IC分别提供给A线圈、B线圈以及C线圈，A线圈、B线圈以及C线圈分别将由图5的(D)示出的Z轴方向的推力FA、FB、FC作用于相对的磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)。由此，X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)相对于时间t将固定的Z轴方向的合力F(＝FA+FB+FC)作用于磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)。由此，晶片台WST经由100μm左右的间隙而悬浮支承于基盘12的上方。
如上所述，通过对电枢线圈38X(38Y)进行励磁(通过供给励磁电流)，构成定子60的X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)作为对构成可动元件51的磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)施加X轴方向(Y轴方向)和Z轴方向的驱动力的2DOF电机而发挥功能。在此，通过对构成与磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)相对的不同的X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)的电枢线圈38XU、38XV、38XW(38YU、38YV、38YW)供给不同的励磁电流，使可动元件51相对于定子60向θz方向旋转。另外，通过对构成与磁体单元55X1、55X2(55Y1、55Y2)相对的不同的X线圈单元60X(Y线圈单元60Y)的电枢线圈38XA、38XB、38XC(38YA、38YB、38YC)供给不同的励磁电流，使可动元件51相对于定子60向θx方向和θy方向倾斜。因而，能够通过载物台驱动系统124将晶片台WST向6自由度方向进行驱动。
此外，励磁电流(三相电流)Ik(k＝U、V、W)和Ih(h＝A、B、C)通过构成载物台驱动系统(平面电机)124的放大部(未图示)，被提供给分别构成X线圈单元60X和Y线圈单元60Y的电枢线圈38Xk、38Yk、38Xh、38Yh。由主控制装置20(参照图10)控制三相电流Ik、Ih的振幅。
在晶片载台WTB上表面的中央设置有通过真空吸附等保持晶片W的晶片保持件(未图示)。如图2的(A)所示，在晶片载台WTB上表面的晶片保持件(晶片W)的+Y侧设置有计测板30。在该计测板30上，在中央设置有基准标记FM，在基准标记FM的X轴方向的两侧设置有一对空间像计测狭缝图案(狭缝状的计测用图案)SL。而且，与各空间像计测狭缝图案SL对应地，在晶片载台WTB的内部配置有光学系统和受光元件等。即，在晶片载台WTB上设置有包含空间像计测狭缝图案SL的一对空间像计测装置45A、45B(参照图10)。
另外，在晶片载台WTB上表面形成有由后述的编码器系统所使用的刻度。详细地说，在晶片载台WTB上表面的X轴方向(图2的(A)中的纸面内左右方向)的一侧与另一侧的区域内分别形成有Y刻度39Y1、39Y2。Y刻度39Y1、39Y2例如由将X轴方向设为长边方向的光栅线38以规定间距沿Y轴方向排列的、将Y轴方向设为周期方向的反射型的光栅(例如衍射光栅)构成。
同样地，在晶片载台WTB上表面的Y轴方向(图2的(A)中的纸面内上下方向)的一侧与另一侧的区域内，以由Y刻度39Y1和39Y2夹持的状态，分别形成有X刻度39X1、39X2。X刻度39X1、39X2例如由将Y轴方向设为长边方向的光栅线37以规定间距沿X轴方向排列的、将X轴方向设为周期方向的反射型的光栅(例如衍射光栅)构成。
此外，光栅线37、38的间距例如设定为1μm。在图2的(A)和其他图中，为了便于图示，将光栅的间距图示为大于实际的间距。
另外，为了保护衍射光栅，使用低热膨胀率的玻璃板进行覆盖也较有效。在此，作为玻璃板，能够使用厚度与晶片相同、例如厚度1mm的玻璃板，以该玻璃板的表面成为与晶片面相同高度(表面持平)的方式设置于晶片载台WTB上表面。
另外，如图2的(A)所示，在晶片载台WTB的-Y端面、-X端面上形成有由后述的干涉仪系统使用的反射面17a、反射面17b。
另外，如图2的(A)所示，在晶片载台WTB的+Y侧的面上安装有与美国专利申请公开第2008/0088843号说明书所公开的CD杆相同的、沿X轴方向延伸的基准杆(fiducial bar)(下面，简称为“FD杆”)46。在FD杆46的长边方向的一侧与另一侧的端部附近，以关于中线LL对称的配置分别形成有将Y轴方向设为周期方向的基准光栅(例如衍射光栅)52。另外，在FD杆46的上表面形成有多个基准标记M。作为各基准标记M，使用能够由后述的对准系统检测的尺寸的二维标记。
在本实施方式的曝光装置100中，如图7和图8所示，在将投影光学系统PL的光轴AX与初级对准系统AL1的检测中心连结的与Y轴平行的直线(下面，称为基准轴)LV上，配置有在从光轴AX向-Y侧隔开规定距离的位置处具有检测中心的初级对准系统AL1。初级对准系统AL1固定于未图示的主框架(main frame)的下表面。如图8所示，隔着初级对准系统AL1，在X轴方向的一侧与另一侧分别设置有以关于基准轴LV大致对称地配置检测中心的次级对准系统(secondary alignment system)AL21、AL22和AL23、AL24。次级对准系统AL21～AL24经由可动式的支承部件固定于主框架(未图示)的下表面，通过驱动机构601～604(参照图10)，在X轴方向上能够调整这些检测区域的相对位置。
在本实施方式中，作为对准系统AL1、AL21～AL24的每一个，例如使用图像处理方式的FIA(Field Image Alignment：场图像对准)系统。来自对准系统AL1、AL21～AL24的每一个的摄像信号经由未图示的信号处理系统而提供给主控制装置20。
如图6所示，干涉仪系统118具备Y干涉仪16、三个X干涉仪126～128以及一对Z干涉仪43A、43B，其中，这些干涉仪分别向反射面17a或17b照射干涉仪光束(测长光束)，接收其反射光，对晶片台WST的XY平面内的位置进行计测。详细地说，Y干涉仪16将包含关于基准轴LV对称的一对测长光束B41、B42在内的至少三个与Y轴平行的测长光束照射到反射面17a以及后述的移动镜41。另外，如图6所示，X干涉仪126将包含一对测长光束B51、B52在内的至少三个与X轴平行的测长光束照射到反射面17b，其中，该一对测长光束B51、B52关于与光轴AX和基准轴LV正交的与X轴平行的直线(下面，称为基准轴)LH对称。另外，X干涉仪127将包含测长光束B6在内的至少两个与Y轴平行的测长光束照射到反射面17b，其中，该测长光束B6将在对准系统AL1的检测中心与基准轴LV正交的与X轴平行的直线(下面，称为基准轴)LA设为测长轴。另外，X干涉仪128将与X轴平行的测长光束B7照射到反射面17b。
来自干涉仪系统118的所述各干涉仪的位置信息被提供给主控制装置20。主控制装置20根据Y干涉仪16和X干涉仪126或127的计测结果，在计算出晶片载台WTB(晶片台WST)的X、Y位置的基础上，还能够计算出θx方向的旋转信息(即纵摇)、θy方向的旋转信息(即横摇)以及θz方向的旋转信息(即偏摇)。
另外，如图1所示，在载物台主体91的-Y侧的侧面安装有具有凹形状的反射面的移动镜41。根据图2的(A)可知，移动镜41的X轴方向的长度比晶片载台WTB的反射面17a长。
与移动镜41相对地设置有构成干涉仪系统118(参照图10)的一部分的一对Z干涉仪43A、43B(参照图1和图6)。Z干涉仪43A、43B经由移动镜41，分别对例如固定在支承投影单元PU的框架(未图示)上的固定镜47A、47B照射两个与Y轴平行的测长光束B1、B2。而且，接收各自的反射光而对测长光束B1、B2的光路长进行计测。根据其结果，主控制装置20计算出晶片台WST的4自由度(Y、Z、θy、θz)方向的位置。
在本实施方式的曝光装置100中，为了与干涉仪系统118独立地对晶片台WST的XY平面内的位置(X、Y、θz)进行计测，设置有构成编码器系统150的多个头单元(head unit)。
如图7所示，在投影单元PU的+X侧、+Y侧、-X侧以及初级对准系统AL1的-Y侧分别配置有四个头单元62A、62B、62C以及62D。另外，在对准系统AL1、AL21～AL24的X轴方向的两外侧分别设置有头单元62E、62F。头单元62A～62F经由支承部件以悬吊状态固定于保持投影单元PU的主框架(未图示)。此外，在图7中，附图标记UP表示对处于晶片台WST上的晶片进行卸载的卸载位置，附图标记LP表示向晶片台WST上装载新晶片的装载位置。
如图8所示，头单元62A、62C分别具备在所述基准轴LH上以规定间隔配置的多个(在此五个)Y头651～655、Y头641～645。以下，根据需要，还将Y头651～655和Y头641～645分别称为Y头65和Y头64。
头单元62A、62C构成使用Y刻度39Y1、39Y2对晶片台WST(晶片载台WTB)的Y轴方向的位置(Y位置)进行计测的多眼Y线性编码器70A、70C(参照图10)。此外，以下，将Y线性编码器适当地简称为“Y编码器”或“编码器”。
如图8所示，头单元62B配置于投影单元PU的+Y侧，具备在基准轴LV上以间隔WD配置的多个(在此四个)X头665～668。另外，头单元62D配置于初级对准系统AL1的-Y侧，具备在基准轴LV上以间隔WD配置的多个(在此四个)X头661～664。以下，根据需要，还将X头665～668和X头661～664称为X头66。
头单元62B、62D构成使用X刻度39X1、39X2对晶片台WST(晶片载台WTB)的X轴方向的位置(X位置)进行计测的多眼X线性编码器70B、70D(参照图10)。此外，以下，将X线性编码器适当地简称为“X编码器”或“编码器”。
在此，头单元62A、62C分别具备的五个Y头65、64(更准确地说，Y头65、64发出的计测光束在刻度上的照射点)的X轴方向的间隔WD被确定为在进行曝光时等至少一个头始终与对应的Y刻度39Y1、39Y2相对(向对应的Y刻度39Y1、39Y2照射计测光束)。同样地，头单元62B、62D分别具备的相邻的X头66(更准确地说，X头66发出的计测光束在刻度上的照射点)的Y轴方向的间隔WD被确定为在进行曝光时等至少一个头始终与对应的X刻度39X1或39X2相对(向对应的X刻度39X1或39X2照射计测光束)。因此，例如在图11的(A)示出的曝光动作中的一个状态下，Y头653、643分别与Y刻度39Y1、39Y2相对(向Y刻度39Y1、39Y2照射计测光束)，X头665与X刻度39X1相对(向X刻度39X1照射计测光束)。
此外，头单元62B的最-Y侧的X头665与头单元62D的最+Y侧的X头664的间隔以通过晶片台WST沿Y轴方向的移动而能够在这两个X头之间进行切换(相连)的方式被设定为比晶片载台WTB向Y轴方向的宽度窄。
如图8所示，头单元62E具备多个(在此四个)Y头671～674。
头单元62F具备多个(在此四个)Y头681～684。Y头681～684配置于关于基准轴LV而与Y头674～671对称的位置。以下，根据需要，还将Y头674～671和Y头681～684分别称为Y头67和Y头68。
在进行对准计测时，至少各一个Y头67、68分别与Y刻度39Y2、39Y1相对。例如在图11的(B)示出的对准计测中的一个状态下，Y头673、682分别与Y刻度39Y2、39Y1相对。通过Y头67、68(即，由Y头67、68构成的Y编码器70E、70F)对晶片台WST的Y位置(和θz旋转)进行计测。
另外，在本实施方式中，在进行次级对准系统的基线(base line)计测时等，在X轴方向上与次级对准系统AL21、AL24相邻的Y头673、682分别与FD杆46的一对基准光栅52相对，通过该与一对基准光栅52相对的Y头673、682，在各基准光栅52的位置处对FD杆46的Y位置进行计测。以下，将由分别与一对基准光栅52相对的Y头673、682构成的编码器称为Y线性编码器70E2、70F2(参照图10)。另外，为了便于识别，将由与Y刻度39Y2、39Y1相对的Y头67、68构成的Y编码器称为Y编码器70E1、70F1。
将所述编码器70A～70F的计测值提供给主控制装置20。主控制装置20根据编码器70A～70D中的三个的计测值或编码器70E1、7F1、70B和70D中的三个的计测值，计算出晶片台WST的XY平面内的位置(X、Y、θz)。在此，X头66、Y头65、64(或68、67)的计测值(分别记为CX、CY1、CY2)如下那样依赖于晶片台WST的位置(X、Y、θZ)。
CX＝(pX-X)cosθz+(qX-Y)sinθz，…(1a)
CY1＝-(pY1-X)sinθz+(qY1-Y)cosθz，…(1b)
CY2＝-(pY2-X)sinθz+(qY2-Y)cosθz.…(1c)
其中，(pX、qX)、(pY1、qY1)、(pY2、qY2)分别为X头66、Y头65(或68)、Y头64(或67)的X、Y设置位置(更准确地说，计测光束的照射点的X、Y位置)。因此，主控制装置20将三个头的计测值CX、CY1、CY2代入到联立方程式(1a)～(1c)，并对它们进行求解，由此计算出晶片台WST在XY平面内的位置(X、Y、θz)。根据其计算结果，对晶片台WST进行驱动控制。
另外，主控制装置20根据线性编码器70E2、70F2的计测值对FD杆46(晶片台WST)的θz方向的旋转进行控制。在此，线性编码器70E2、70F2的计测值(分别记为CY1、CY2)如式(1b)、(1c)那样依赖于FD杆46的(X、Y、θz)位置。因而，根据计测值CY1、CY2如下那样求出FD杆46的θz位置。
sinθz＝-(CY1-CY2)/(pY1-pY2).…(2)
其中，为了简单起见，假设为qY1＝qY2。
此外，作为各编码器头(Y头、X头)，例如能够使用美国专利申请公开第2008/0088843号说明书所公开的干涉型编码器头。在这种编码器头中，将两个计测光束照射到对应的刻度，将各自的返回光合成为一个干涉光而受光，使用光检测器对该干涉光的强度进行计测。根据该干涉光的强度变化，对刻度向计测方向(衍射光栅的周期方向)的位移进行计测。
另外，如图7和图9所示，在本实施方式的曝光装置100中，设置有由照射系统90a和受光系统90b构成的多点焦点位置检测系统(以下，简称为“多点AF系统”)。作为多点AF系统，例如采用具有与美国专利第5448332号说明书等所公开的结构相同的结构的斜入射方式。在本实施方式中，作为一例，在所述头单元62E的-X端部的+Y侧配置有照射系统90a，在与其对置的状态下，在所述头单元62F的+X端部的+Y侧配置有受光系统90b。此外，多点AF系统(90a、90b)固定于保持投影单元PU的主框架的下表面。
在图7和图9中，分别照射检测光束的多个检测点并没有分别进行图示，表示为在照射系统90a与受光系统90b之间沿X轴方向延伸的细长的检测区域(光束区域)AF。检测区域AF的X轴方向的长度被设定为与晶片W的直径相同程度，因此仅将晶片W沿Y轴方向扫描一次，就能够在晶片W的大致整个面上对Z轴方向的位置信息(面位置信息)进行计测。
如图9所示，在多点AF系统(90a、90b)的检测区域AF的两端部附近，以关于基准轴LV对称的配置，设置有构成面位置传感器系统180的一部分的各一对Z位置计测用的头(以下，简称为“Z头”)72a、72b以及72c、72d。这些Z头72a～72d固定于未图示的主框架的下表面。
作为Z头72a～72d，例如使用与在CD驱动装置等中使用的光学拾波器相同的光学式位移传感器的头。Z头72a～72d从上方对晶片载台WTB照射计测光束，接收其反射光，对照射点处的晶片载台WTB的面位置进行计测。此外，在本实施方式中，采用Z头的计测光束通过构成所述Y刻度39Y1、39Y2的反射型衍射光栅而被反射的结构。
并且，如图9所示，所述头单元62A、62C在与分别具备的五个Y头65j、64i(i、j＝1～5)相同的X位置上，错开Y位置而分别具备五个Z头76j、74i(i、j＝1～5)。而且，分别属于头单元62A、62C的五个Z头76j、74i配置成相互关于基准轴LV对称。此外，作为各Z头76j、74i，采用与所述Z头72a～72d相同的光学式位移传感器的头。
如图10所示，所述Z头72a～72d、741～745、761～765经由信号处理和选择装置170与主控制装置20连接，主控制装置20经由信号处理和选择装置170从Z头72a～72d、741～745、761～765中选择任意的Z头并将其设为动作状态，经由信号处理和选择装置170接收通过该设为动作状态的Z头检测出的面位置信息。在本实施方式中，包含Z头72a～72d、741～745、761～765以及信号处理和选择装置170而构成对晶片台WST的Z轴方向和相对于XY平面的倾斜方向的位置信息进行计测的面位置传感器系统180。
在本实施方式中，主控制装置20使用面位置传感器系统180(参照图10)，在晶片台WST的有效行程区域、即为了进行曝光和对准计测而晶片台WST进行移动的区域内，对其2自由度方向(Z、θy)的位置坐标进行计测。
在进行曝光时，主控制装置20至少使用各一个Z头76j、74i(j、i为1～5中的任一个)的计测值，计算出载台面上的基准点(载台面与光轴AX的交叉点)处的、晶片台WST的高度Z0与横摇θy。在图11的(A)示出的曝光动作中的一个状态下，使用与Y刻度39Y1、39Y2分别相对的Z头763、743的计测值。在此，Z头76j、74i(j、i为1～5中的任一个)的计测值(分别记作Z1、Z2)如下那样依赖于晶片台WST的(Z0、θx、θy)位置。
Z1＝-tanθy·p1+tanθx·q1+Z0，…(3a)
Z2＝-tanθy·p2+tanθx·q2+Z0.…
其中，包含刻度表面将晶片载台WTB的上表面设为理想的平面。此外，(p1、q1)、(p2、q2)分别为Z头76j、74i的X、Y设置位置(更准确地说为计测光束的照射点的X、Y位置)。根据式(3a)、(3b)，导出以下式(4a)、(4b)。
Z0＝〔Z1+Z2-tanθx·(q1+q2)〕/2，…(4a)
tanθy＝〔Z1-Z2-tanθx·(q1-q2)〕/(p1-p2).…(4b)
因而，主控制装置20使用Z头76j、74i的计测值Z1、Z2，通过式(4a)、(4b)计算出晶片台WST的高度Z0和横摇θy。其中，纵摇θx使用其他传感器系统(在本实施方式中为干涉仪系统118)的计测结果。
在图12示出的聚焦校正和聚焦映射时，主控制装置20使用与Y刻度39Y1、39Y2相对的四个Z头72a～72d的计测值(分别记作Za、Zb、Zc、Zd)，如下那样计算出多点AF系统(90a、90b)的多个检测点的中心(X、Y)＝(Ox’、Oy’)处的晶片载台WTB的高度Z0和横摇θy。
Z0＝(Za+Zb+Zc+Zd)/4，…(5a)
tanθy＝-(Za+Zb-Zc-Zd)/(pa+pb-pc-pd).…(5b)
在此，(pa、qa)、(pb、qb)、(pc、qc)、(pd、qd)分别为Z头72a～72d的X、Y设置位置(更准确地说为计测光束的照射点的X、Y位置)。其中，设为pa＝pb、pc＝pd、qa＝qc、qb＝qd、(pa+pc)/2＝(pb+pd)/2＝Ox’、(qa+qb)/2＝(qc+qd)/2＝Oy’。此外，与之前同样地，纵摇θx使用其他传感器系统(在本实施方式中为干涉仪系统118)的计测结果。
在图10中示出曝光装置100的控制系统的主要结构。该控制系统以由统一控制装置整体的微型计算机(或工作站)构成的主控制装置20为中心而构成。
在如上所述地构成的本实施方式的曝光装置中，例如按照与美国专利申请公开第2008/0088843号说明书的实施方式中公开的过程相同的过程，由主控制装置20执行使用了晶片台WST的通常顺序的处理。
接着，说明异常时的晶片台WST的驱动控制。
在本实施方式的搭载于曝光装置100的编码器系统150和面位置传感器系统180中，通过检测附着于刻度表面的异物等，考虑编码器和Z传感器的计测结果发生异常这一情况。在此，编码器的计测光束在反射面上例如在计测方向上具有2mm的展宽，在光栅线方向上具有50μm的展宽。Z传感器的计测光束在作为反射面的衍射光栅面上会聚为几μm，但是在刻度表面上根据开口数展宽为亚毫米程度。因而，还能够检测较小异物。并且，在实际情况下，无法长期地完全防止异物向装置内的浸入以及向刻度表面的附着。另外，还考虑到编码器或Z传感器发生故障而输出中断这一情况。
另外，例如在美国专利申请公开第2008/0088843号说明书所公开的浸液曝光装置中，水滴无法被回收而有可能残留于刻度表面。该水滴有可能成为使编码器和Z传感器的计测结果发生异常的源头。在此，在编码器和Z传感器检测出水滴的情况下，计测光束被水滴遮挡而光束强度降低，进而输出信号中断。另外，考虑到由于检测到折射率不同的物质，计测结果相对于晶片台WST的位移的线性降低这一情况。
主控制装置20按计测时钟(例如10μsec)的发生而收集构成编码器系统150和面位置传感器系统180的编码器70A～70F(X头和Y头64～68)和Z头76j、74i等的输出信号。主控制装置20使用按控制时钟(例如100μsec)的发生而收集到的输出信号来计算出晶片台WST的位置，根据其结果来决定晶片台WST的驱动目标。将所决定的驱动目标发送到载物台驱动系统124，按照该目标通过载物台驱动系统124来驱动晶片台WST。
在此，如上所述，当编码器和Z传感器的计测结果发生异常时，在计算晶片台WST的位置时、即使用式(1)并根据编码器70A～70F的计测值来计算晶片台WST在XY平面内的位置(X、Y、θz)时、另外在使用式(4)并根据Z头76j、74i的计测值来计算晶片台WST的高度Z0和横摇θy时，该计算失败而得不到晶片台WST的位置或得到包含大误差(错误)的结果，无法决定晶片台WST的驱动目标或决定错误的驱动目标。当无法决定驱动目标时无法控制晶片台WST，因此主控制装置20例如开启动力制动、使与减振器等碰撞等而使晶片台WST紧急停止。另外，当决定了错误的驱动目标时，通过载物台驱动系统124按照其目标来进行驱动控制。因此，晶片台WST受到急剧的加速和减速。
在本实施方式的曝光装置100中的磁悬浮式的平面电机(载物台驱动系统)124的情况下，驱动力起作用的驱动点(设置可动元件51的晶片台WST的底部)从晶片台WST的重心分离。因此，当如上所述地晶片台WST受到急剧的加速和减速时，由于惯性力而产生纵摇(向前方倒的旋转)，晶片台WST的上表面(晶片载台WTB)与配置于其正上方的编码器70A～70F(X头和Y头64～68)和Z头76j、74i碰撞、在浸液曝光装置的情况下还与向投影光学系统与晶片之间的浸液空间供给浸液的喷嘴等浸液装置等碰撞，特别是，有可能使X刻度39X1、39X2和Y刻度39Y1、39Y2受损。
因此，主控制装置20在检测出包含所述编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常的情况下，为了避免上述的晶片台WST的纵摇，控制平面电机(载物台驱动系统)124，对晶片台WST施加铅垂方向的推力。
关于编码器系统150和面位置传感器系统180的异常，主控制装置20根据来自构成它们的编码器70A～70F(X头和Y头64～68)和Z头76j、74i等的输出信号中断这一情况、它们的计测结果的急剧的时间变化、它们的计测结果与其他传感器系统的计测结果的偏差等来检测该异常。
主控制装置20如上所述地按周期比控制时钟短的计测时钟的发生而收集构成编码器系统150和面位置传感器系统180的编码器70A～70F(X头和Y头64～68)和Z头76j、74i等的输出信号。因而，能够在发生控制时钟之前、即对晶片台WST进行驱动控制之前，检测出输出信号中断这一情况。
另外，主控制装置20使用按计测时钟的发生而收集到的输出信号来计算出晶片台WST的位置，将其计算结果与在之前的计测时钟发生时得到的计算结果进行比较。根据该比较，在判断为晶片台WST的位置以考虑实际的载物台的驱动速度而不可能实现的程度较大地变化的情况下，判断为编码器系统150和面位置传感器系统180发生异常。或者，将位置的计算结果与在之前的计测时钟发生时(或当前计测时钟发生之前)求出的驱动目标进行比较，如果它们的偏差超出预定的允许范围，则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。或者，主控制装置20根据晶片台WST的位置的计算结果，预测例如发生下一个计测时钟时的各编码器70A～70F(X头和Y头64～68)和Z头76j、74i等的计测值，如果该预测计测值与实际计测值的偏差超出预定的允许范围，则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。
另外，在本实施方式中，与使用了编码器系统150和面位置传感器系统180的晶片台WST的位置计测独立地，在整个行程区域内进行使用了干涉仪系统118的位置计测。因此，主控制装置20按计测时钟的发生，而根据编码器系统150和面位置传感器系统180的输出信号来计算晶片台WST的位置，并且根据干涉仪系统118的计测结果来计算晶片台WST的位置，将它们的计算结果进行比较。如果它们的计算结果的偏差超出预定的允许范围，则判断为编码器系统150和面位置传感器系统180已发生异常。
还能够使用配置于基盘12(定子60)内的例如霍尔元件等磁传感器(未图示)来检测晶片台WST的驱动控制的异常。磁传感器(未图示)使用于检测构成晶片台WST的可动元件51(磁体单元55X1、55X2、55Y1、55Y2)的磁体所感应的磁场(强度)并求出磁体的排列等。在此，检测磁体所感应的磁场(强度)这一情况相当于对磁体、即晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离进行测量这一情况。因而，还能够将磁传感器(未图示)用作对晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离进行测量的间隙传感器(gap sensor)。因此，主控制装置20对晶片台WST进行驱动控制，并且按计测时钟的发生而收集磁传感器(未图示)的输出，如果晶片台WST与基盘12的上表面的分离距离(或作为磁传感器的输出的磁场强度)超出预定的允许范围，则作为已经发生晶片台WST的纵摇，而检测晶片台WST的驱动控制的异常。
如上所述，当检测到包含编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常时，主控制装置20在发生下一个控制时钟时或不等待下一个控制时钟的发生即控制平面电机(载物台驱动系统)124，对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力。
在此，主控制装置20向分别构成位于晶片台WST正下方的X线圈单元60X和Y线圈单元60Y的电枢线圈38Xh、38Yh供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)-Ih(h＝A、B、C)。在图3示出的状态下，对构成位于磁体单元55X1、55X2正下方的X线圈单元60X25、60X36、60X34、60X45、60X52、60X54、60X63、60X72、60X74的电枢线圈38Xh以及构成位于磁体单元55Y1、55Y2正下方的Y线圈单元60Y55、60X64、60X66、60X75、60X22、60X24、60X33、60X42、60X44的电枢线圈38Yh(h＝A、B、C)供给励磁电流(三相电流)-Ih(h＝A、B、C)。由此，各X线圈单元60X和Y线圈单元60Y将-Z方向的合力F(＝-FA-FB-FC)作用于磁体单元55X1、55X2和磁体单元55Y1、55Y2。由此，晶片台WST接收铅垂方向(-Z方向)的推力，不产生纵摇而与基盘12的上表面接触，通过与上表面的摩擦而停止。
此外，并不限定于对晶片台WST的底面整面、即全部磁体单元55X1、55X2、55Y1、55Y2施加铅垂方向(-Z方向)的推力，也可以仅对一部分区域、例如仅对相对于晶片台WST的前进方向位于后方的磁体单元55X1、55X2、55Y1、55Y2施加铅垂方向(-Z方向)的推力。例如，在图3示出的状态下晶片台WST向-Y方向进行移动的情况下，对构成X线圈单元60X25、60X36、60X34、60X45的电枢线圈38Xh以及构成位于磁体单元55Y1正下方的Y线圈单元60Y55、60X64、60X66、60X75的电枢线圈38Yh(h＝A、B、C)供给励磁电流(三相电流)-Ih(h＝A、B、C)，其中，X线圈单元60X25、60X36、60X34、60X45位于相对于前进方向处于后方的磁体单元55X1、55Y1正下方。
另外，为了抑制与基盘12的上表面的摩擦力，在晶片台WST(载物台主体91)的底面与基盘12的上表面中的至少一个上使用例如聚四氟乙烯(PTFE)那样的氟碳树脂等高滑动性材料来覆盖。
如上所述在对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力时，对分别构成X线圈单元60X和Y线圈单元60Y的电枢线圈38Xk、38Yk(k＝U、V、W)分别供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)-Ih(h＝A、B、C)，对晶片台WST施加更大的铅垂方向(-Z方向)的推力。或者，也可以是，在如上所述对晶片台WST施加铅垂方向(-Z方向)的推力的同时，对电枢线圈38Xk、38Yk(k＝U、V、W)分别供给反相(相反符号)的励磁电流(三相电流)-Ik(k＝U、V、W)，对晶片台WST施加与移动方向相反的方向的推力而使其停止。
此外，设为由对晶片台WST的位置进行计测并根据其结果进行驱动控制的主控制装置20，来检测包含编码器系统150和面位置传感器系统180的异常在内的晶片台WST的驱动控制的异常，并控制平面电机(载物台驱动系统)124而对晶片台WST施加铅垂方向的推力，但是也可以是，与由对晶片台WST进行驱动控制的控制系统独立的控制系统来检测晶片台WST的驱动控制的异常，并控制平面电机(载物台驱动系统)124而对晶片台WST施加铅垂方向的推力。由此，在紧急时能够对晶片台WST进行灵敏的驱动控制。
如以上详细说明那样，在本实施方式的曝光装置100中，根据编码器系统150和面位置传感器系统180的计测结果来控制磁悬浮型平面电机即载物台驱动系统124而对晶片台WST进行驱动控制，并且在检测出晶片台WST的驱动控制的异常的情况下，控制载物台驱动系统124，对晶片台WST施加铅垂方向的推力。由此，能够避免晶片台WST的纵摇，能够防止晶片台WST(特别是X刻度39X1、39X2和Y刻度39Y1、39Y2)以及配置于其正上方的构造物(特别是X头和Y头64～68和Z头76j、74i等)受损。
此外，在上述实施方式中，设为主控制装置20使用编码器系统150和面位置传感器系统180、配置于基盘12(定子60)内的磁传感器(未图示)来检测晶片台WST的驱动控制的异常，但是也可以使用其他传感器来检测异常。例如，在曝光装置100中通常配置有地震传感器，该地震传感器包含用于检测地面震动的加速度的加速度拾波器。因此，可以是，在地震传感器检测出地面震动的情况下，主控制装置20设为检测出晶片台WST的驱动控制的异常，对晶片台WST施加铅垂方向的推力。
另外，通过载物台驱动系统124产生从晶片台WST朝向基盘12的驱动力，由此在晶片台WST在基盘12上移动的期间晶片台WST从基盘12分离这一情况得到抑制。由此，不仅限于检测出晶片台WST的驱动控制的异常的情况，也能够抑制在晶片台WST的急加速和减速、碰撞时等产生的纵摇动作。
此外，在上述实施方式中说明的编码器系统和面位置传感器系统的结构仅是一例，当然本发明并不限定于此。例如，在上述实施方式中，例示了采用以下结构的编码器系统的情况，该编码器系统在晶片载台(晶片台)上设置光栅部(Y刻度、X刻度)并与该光栅部相对地将Y头、X头配置于晶片台的外部，但是并不限定于此，例如也可以如美国专利申请公开第2006/0227309号说明书等所公开那样，采用在晶片台上设置编码器头并与该编码器头相对地在晶片台的外部配置光栅部(例如二维光栅或二维地配置的一维光栅部)的结构的编码器系统。在该情况下，也可以将Z头也设置于晶片台，将其光栅部的面设为被照射Z头的计测光束的反射面。
另外，在上述实施方式中，说明了例如在头单元62A、62C的内部分别设置有编码器头和Z头的情况，但是也可以代替编码器头和Z头的组而使用具备编码器头和Z头的功能的单一头。
另外，在上述实施方式中，说明了将本发明应用于不经由液体(水)地进行晶片W的曝光的干式曝光装置的情况，但是并不限定于此，还能够将本发明应用于例如国际公开第99/49504号等所公开那样，在投影光学系统与晶片之间形成包含照明光的光路的浸液空间并经由投影光学系统和浸液空间的液体而通过照明光对晶片进行曝光的曝光装置。另外，还能够将本发明应用于例如美国专利申请公开第2008/0088843号说明书所公开的浸液曝光装置等。
另外，在上述实施方式中，说明了将本发明应用于步进扫描方式等的扫描型曝光装置的情况，但是并不限定于此，也可以将本发明应用于步进(stepper)等静止型曝光装置。另外，还能够将本发明应用于对曝光区域与曝光区域进行合成的步进拼接(step and stitch)方式的缩小投影曝光装置、接近(proximity)方式的曝光装置或镜面投影对准曝光器(mirror projection aligner)等。并且，还能够将本发明应用于例如美国专利第6590634号说明书等所公开那样，具备多个晶片台的多级(multi-stage)型的曝光装置。另外，还能够将本发明应用于例如国际公开第2005/074014号等所公开那样，与晶片台分开地具备包含计测部件(例如，基准标记及/或传感器等)的计测台的曝光装置。
另外，上述实施方式的曝光装置中的投影光学系统不仅可以是缩小系统，还可以是等倍和放大系统中的任一种，投影光学系统PL不仅可以是折射系统，还可以是反射系统和反射折射系统中的任一种，其投影像也可以是倒立像和正立像中的任一种。另外，将上述照明区域和曝光区域的形状设为矩形，但是并不限定于此，例如也可以是圆弧、梯形或平行四边形等。
此外，上述实施方式的曝光装置的光源并不限定于ArF准分子激光，还能够使用KrF准分子激光(输出波长248nm)、F2激光(输出波长157nm)、Ar2激光(输出波长126nm)、Kr2激光(输出波长146nm)等脉冲激光光源、发出g线(波长436nm)、i线(波长365nm)等亮线的超高压水银灯等。另外，还能够使用YAG激光的高次谐波产生装置等。除此以外，也可以例如美国专利第7023610号说明书所公开那样使用高次谐波，该高次谐波如下那样产生：将作为真空紫外光而从DFB半导体激光器或光纤激光器振荡得到的红外区域或可见区的单一波长激光，利用例如参杂有铒(或铒与镱两者)的光纤放大器进行放大，并使用非线性光学晶体将其波长变换为紫外光，而得到高次谐波。
另外，在上述实施方式中，作为曝光装置的照明光IL并不限于波长100nm以上的光，也可以使用波长小于100nm的光是不言而喻的。例如，近年来，为了对70nm以下的图案进行曝光，正在开发以SOR或等离子体激光为光源，产生软X射线区域(例如5～15nm的波长域)的EUV(Extreme Ultraviolet：远紫外)光，并且根据其曝光波长(例如13.5nm)设计出的全反射缩小光学系统以及使用了反射型掩模的EUV曝光装置。除此以外，还能够将本发明应用于使用电子束或离子束等带电粒子束的曝光装置。
另外，在上述实施方式中，使用了在光透射性的基板上形成有规定的遮光图案(或相位图案和减光图案)的光透射型掩模(标线片)，但是也可以代替该标线片而使用例如美国专利第6778257号说明书所公开那样根据要曝光的图案的电子数据来形成透射图案或反射图案或发光图案的电子掩模(还被称为可变成形掩模、有源掩模(activemask)或图像生成器，例如包括非发光型图像显示元件(空间光调制器)的一种即DMD(Digital Micro-mirror Device：数字微镜元件)等)。
另外，还能够将本发明应用于例如通过在晶片W上形成干涉条纹而在晶片W上形成线和空间图案(line and space pattern)的曝光装置(光刻系统)。
并且，还能够将本发明应用于例如美国专利第6611316号说明书所公开那样经由投影光学系统在晶片上合成两个标线片图案并通过一次扫描曝光来大致同时对晶片上的一个曝光区域进行双重曝光的曝光装置。
此外，在上述实施方式中要形成图案的物体(被照射能量束的曝光对象的物体)并不限定于晶片，也可以是玻璃板、陶瓷基板、薄膜部件或者光罩基板(mask blanks)等其他物体。
作为曝光装置的用途并不限定于半导体制造用的曝光装置，例如，还能够广泛应用于在方型的玻璃板上转印液晶显示元件图案的液晶用的曝光装置、用于制造有机EL、薄膜磁头、摄像元件(CCD等)、微型机械以及DNA芯片等的曝光装置。另外，不仅是半导体元件等微型器件，还能够将本发明应用于为了制造在光曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置以及电子束曝光装置等中使用的标线片(reticle)或者掩模(mask)而在玻璃基板或者硅晶片等上转印电路图案的曝光装置。
半导体元件等电子器件是经由以下步骤制造出的：进行器件的功能和性能设计的步骤；制作基于该设计步骤的标线片的步骤；使用硅材料制作晶片的步骤；光刻步骤，通过上述实施方式所涉及的曝光装置(图案形成装置)将掩模(标线片)的图案转印到晶片；显影步骤，对曝光后的晶片进行显影；蚀刻步骤，通过蚀刻将除残留有抗蚀剂的部分以外的部分的露出部件去除；抗蚀剂去除步骤，去除蚀刻结束而不再需要的抗蚀剂；器件组装步骤(包括切割工序、键合工序、封装工序)；以及检查步骤等。在该情况下，在光刻步骤中，使用上述实施方式的曝光装置来执行上述曝光方法，在晶片上形成器件图案，因此能够生产性良好地制造高集成度的器件。
附图标记说明
12：基盘；20：主控制装置；38X(38XU、38XV、38XW、38XA、38XB、38XC)、38Y(38YU、38YV、38YW、38YA、38YB、38YC)：电枢线圈；39X1、39X2：X刻度；39Y1、39Y2：Y刻度；50：载物台装置；51：可动元件；55X1、55X2、55Y1、55Y2：磁体单元；60(60X、60Y)：定子(X线圈单元、Y线圈单元)；62A～62F：头单元；64、65：Y头；66：X头；67、68：Y头；70A、70C：Y编码器；70B、70D：X编码器；72a～72d、74、76：Z头；100：曝光装置；118：干涉仪系统；124：载物台驱动系统(平面电机)；150：编码器系统；PL：投影光学系统；PU：投影单元；W：晶片；WST：晶片台；WTB：晶片载台。
此外，将与在目前的说明中引用的曝光装置等相关的全部国际公开、美国专利申请公开说明书和美国专利说明书的公开引用为本说明书的记载的一部分。

Claims (19)

1.一种曝光装置，照射能量束而在物体上形成图案，该曝光装置具备：
移动体，其保持物体并在基座上移动；
平面电机，其使用设置于所述移动体的可动元件以及与该可动元件相对地设置于所述基座的定子，对所述移动体产生与所述基座的上表面交叉的第一方向以及沿所述上表面的第二方向的驱动力；
第一位置计测系统，其对所述移动体的至少与所述第二方向相关的位置进行计测；以及
控制系统，其使用所述第一位置计测系统的计测结果来控制所述平面电机并将所述移动体至少沿所述第二方向驱动，并且在检测出所述移动体的驱动的异常的情况下控制所述平面电机并对所述移动体发出从该移动体朝向所述基座的上表面的所述第一方向的驱动力。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统在所述第一位置计测系统的计测结果中断的情况下，检测所述移动体的驱动的异常。
3.根据权利要求1或2所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统通过使用所述第一位置计测系统的计测结果对所述平面电机决定所述移动体的驱动目标来驱动所述移动体，在所述驱动目标显示出异常的情况下检测所述移动体的驱动的异常。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
还具备第二位置计测系统，该第二位置计测系统对所述移动体与所述基座的分离距离进行计测，
所述控制系统在根据所述第二位置计测系统的计测结果检测出所述移动体的驱动的异常的情况下，控制所述平面电机而对所述移动体发出从该移动体朝向所述基座的上表面的所述第一方向的驱动力。
5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，
所述控制系统在根据所述第二位置计测系统的计测结果而所述分离距离超出阈值距离的情况下，检测所述移动体的驱动的异常。
6.根据权利要求4或5所述的曝光装置，其特征在于，
所述第二位置计测系统使用配置于所述基座上的传感器来计测所述分离距离。
7.根据权利要求6所述的曝光装置，其特征在于，
所述传感器检测所述可动元件所产生的磁场强度。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述可动元件具有多个块，
所述控制系统对所述多个块中相对于所述移动体的前进方向位于后方的块发出所述分离方向的驱动力。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述第一位置计测系统通过使用设置于所述移动体和所述移动体外中的一方上的多个头，向设置于所述移动体和所述移动体外中的另一方上的计测面照射计测光，来计测所述移动体的位置。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述移动体的底面和所述基座的上表面的至少一方由高滑动性材料覆盖。
11.一种移动体装置，具备：
基座部件；
移动体，其能够在所述基座部件上进行二维移动；
磁悬浮方式的平面电机，其具有设置于所述基座部件的定子以及设置于所述移动体的可动元件；以及
控制装置，其为了抑制所述移动体在所述二维内移动期间所述移动体向与包含所述二维的面正交的方向分离这一情况，通过所述平面电机产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
12.根据权利要求11所述的移动体装置，其特征在于，
所述平面电机的驱动力作用于所述移动体与所述基座部件之间。
13.根据权利要求12所述的移动体装置，其特征在于，
所述平面电机的驱动力作用于所述移动体的位置与所述移动体的重心位置相比位于下方，其中，所述移动体的重心位置相关于与包含所述二维的面交叉的方向。
14.根据权利要求11或12所述的移动体装置，其特征在于，
通过使所述移动体相对于所述基座部件向与包含所述二维的面交叉的方向位移的力，在所述移动体在所述二维内进行移动时产生纵摇。
15.根据权利要求11所述的移动体装置，其特征在于，
所述控制装置使用与所述移动体在所述二维内移动时的该移动体的加速和减速相关的信息来控制所述平面电机，产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
16.根据权利要求11所述的移动体装置，其特征在于，
所述控制装置使用与所述移动体在所述二维内移动时的所述移动体与所述基座部件之间的距离相关的信息来控制所述平面电机，产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
17.根据权利要求12所述的移动体装置，其特征在于，
所述控制装置在检测出所述平面电机的位置控制的异常时，控制所述平面电机，产生从所述移动体朝向所述基座部件的驱动力。
18.一种曝光装置，具有权利要求11的移动体装置。
19.一种器件制造方法，使用了权利要求18的曝光装置。
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