JP2015535615A - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

露光装置は、互いに独立して移動可能で、ウエハ（Ｗ）が載置される面の下方の位置にグレーティング（ＲＧ）がそれぞれ設けられたテーブル（ＷＴＢ）を有する２つのステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、２つのステージとは独立して所定平面内で移動可能で、光学系を介して受光したエネルギビームの受光結果に基づいて露光に関連する計測を行う計測ステージ（ＭＳＴ）とを備えている。露光ステーション（２００）及び計測ステーション（３００）には、それぞれ、ステージのグレーティングに計測ビームを下方から照射して、ステージが有するテーブルの位置を計測する第１、第２計測系が設けられている。

Description

本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに該露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写（又は形成）されるウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）を保持して２次元移動するウエハステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。
かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、特許文献１などに開示される液浸露光装置では、液体が蒸発する際の気化熱などの影響によりウエハステージ（ウエハステージ上面に設けられていたグレーティング）が変形するおそれがあるなど、未だ改善すべき点があった。
かかる不都合を改善するものとして、カンチレバーから成る計測アームの先端に設けられたヘッド部からウエハを保持するテーブルの裏面に設けられたグレーティングに計測ビームを照射するエンコーダシステムを、ウエハの露光が行われる露光ステーションとウエハアライメントなどの計測動作が行われる計測ステーションとにそれぞれ備えた露光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかるに、特許文献２に開示される露光装置では、ウエハを保持する微動ステージ（ウエハテーブル）が例えば２つの粗動ステージ間で、中継部材（例えばセンターテーブルあるいはリレーステージ等）を介して交換される構成が採用されている。このため、そのウエハ交換が装置のスループット低下の一因となるおそれがあった。ウエハは次第に大型化しており、間近に迫った直径４５０ｍｍの４５０ミリウエハ時代になると、スループットのさらなる向上が求められ、上述したテーブル交換方式では、対応が困難になることが予想される。
米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２９６０７０号明細書
本発明の第１の態様によれば、エネルギビームにより光学系を介して物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持して前記エネルギビームによる前記物体の露光が行われる露光ステーションと該露光ステーションから所定平面に平行な第１方向に関して離間して配置され、前記物体に対する所定の計測が行われる計測ステーションとを含む前記所定平面内の領域内で互いに独立して移動可能で前記物体が載置される面の下方の位置に第１グレーティングがそれぞれ設けられた第１及び第２の移動部材と、前記露光ステーションに設けられ、前記第１方向を長手方向とする第１計測部材を有し、該第１計測部材から前記第１及び第２の移動部材のうち前記露光ステーションにある移動部材の前記第１グレーティングに第１計測ビームを下方から照射して、その移動部材の第１位置情報を計測する第１計測系と、前記計測ステーションに設けられ、前記第１方向を長手方向とする第２計測部材を有し、該第２計測部材から前記第１及び第２移動部材のうち前記計測ステーションにある移動部材の前記第１グレーティングに第２計測ビームを下方から照射して、その移動部材の第２位置情報を計測する第２計測系と、前記第１及び第２移動部材とは独立して前記所定平面内で移動可能で、前記エネルギビームを前記光学系を介して受光する受光面を含み、前記受光面を介して受光した前記エネルギビームの受光結果に基づいて露光に関連する計測を行う計測装置の少なくとも一部の光学部材が設けられた第３移動部材と、前記第１、第２及び第３の移動部材を個別に駆動する駆動系と、を備える第１の露光装置が、提供される。
これによれば、駆動系により、第１、第２及び第３の移動部材が個別に駆動され、例えば露光が終了した物体を保持する第１移動部材及び第２移動部材の一方が露光ステーションから離れ、計測ステーションにおいて物体に対する所定の計測が行われた物体を保持する第１移動部材及び第２移動部材の他方が計測ステーションと露光ステーションとの間にあるとき、第３の移動部材が光学系の下方に移動する。これにより、一方の移動部材に保持された物体の露光終了後後であって、他方の移動部材に保持された物体の露光が開始されるまでの間に、露光ステーションにおいて、計測装置により、受光面を介して受光したエネルギビームの受光結果に基づいて露光に関連する計測を行うことが可能になる。これにより、露光と露光との間での第１及び第２移動部材の移動時間（及び／又は待機時間）を利用して、必要な露光に関連する計測を行うことが可能になる。従って、スループットを低下させることなく、必要な露光に関連する計測を行うことが可能になる。
本発明の第２の態様によれば、上記第１の露光装置を用いて物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
本発明の第３の態様によれば、光学系を介して基板を露光する露光装置であって、それぞれ、上面側に前記基板の載置領域が設けられ、下面側に第１格子部材が設けられる保持部材と、前記第１格子部材の下方に空間が形成されるように前記保持部材を支持する本体部と、を有する第１、第２ステージと、前記光学系を介して前記基板の露光が行われる露光ステーションに配置され、前記第１、第２ステージと異なる第３ステージと、前記露光ステーションと異なる計測ステーションに配置され、前記基板に検出ビームを照射して前記基板の位置情報を検出する検出系と、前記第１、第２、第３ステージを移動するとともに、前記第１、第２ステージをそれぞれ前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動する駆動システムと、前記露光ステーションに設けられる第１ヘッド部と、前記計測ステーションに設けられる第２ヘッド部と、を有し、前記露光ステーションに配置される前記第1、第２ステージの一方が前記光学系と対向して位置付けられることによって前記空間内に配置される前記第１ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射して、前記一方のステージの位置情報を計測するとともに、前記計測ステーションに配置される前記第1、第２ステージの他方が前記検出系と対向して位置付けられることによって前記空間内に配置される前記第２ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射して、前記他方のステージの位置情報を計測する第１計測システムと、前記第１、第２ステージをそれぞれ、前記露光ステーションと前記計測ステーションとで移動するために、前記第１計測システムで計測される位置情報に基づいて、前記駆動システムによる前記第１、第２ステージの駆動を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記駆動システムによって前記第１、第２ステージをそれぞれ、前記空間内に配置される前記第１、第２ヘッド部の一方の代わりに前記第１、第２ヘッド部の他方が配置されるように前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動する第２の露光装置が、提供される。
これによれば、コントローラにより、駆動システムによって第１、第２ステージがそれぞれ、前記空間内に配置される第１、第２ヘッド部の一方の代わりに前記第１、第２ヘッド部の他方が配置されるように露光ステーションと計測ステーションとの一方から他方に移動される。
本発明の第４の態様によれば、上記第２の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
本発明の第５の態様によれば、光学系を介して基板を露光する露光方法であって、それぞれ、上面側に前記基板の載置領域が設けられ、下面側に第１格子部材が設けられる保持部材と、前記第１格子部材の下方に空間が形成されるように前記保持部材を支持する本体部と、を有する第１、第２ステージの一方を、前記第１、第２ステージと異なる第３ステージが配置されるとともに、前記光学系を介して前記基板の露光が行われる露光ステーション内で、前記光学系と対向して位置付けることと、前記露光ステーション内で前記一方のステージを移動するために、前記光学系と対向して位置付けられる前記一方のステージの前記空間内に配置される第１ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射する第１計測システムによって、前記一方のステージの位置情報を計測することと、前記基板に検出ビームを照射して前記基板の位置情報を検出する検出系が配置されるとともに、前記露光ステーションと異なる計測ステーション内で、前記第１、第２ステージの他方を移動するために、前記検出系と対向して位置付けられる前記他方のステージの前記空間内に配置される第２ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射する前記第１計測システムによって、前記他方のステージの位置情報を計測することと、前記一方のステージの代わりに、前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動される前記他方のステージが前記光学系と対向して位置付けられるように、前記空間内から前記第１ヘッド部を退出させるための前記一方のステージの移動に続いて、前記空間内に前記第１ヘッド部が進入するように前記他方のステージを移動することと、を含む露光方法が、提供される。
本発明の第６の態様によれば、上記露光方法を用いて基板を露光することと、前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置の概略平面図である。 図３（Ａ）は、図１のウエハステージを示す平面図、図３（Ｂ）は、ウエハステージを−Ｙ方向から見た図（正面図）である。 図４（Ａ）は、図１の計測ステージを−Ｙ方向から見た図（正面図）、図４（Ｂ）は、計測ステージＭＳＴを示す平面図である。 図１の露光装置が備える第１ないし第３トップサイドエンコーダシステム、アライメント検出系、ＡＦ系等の配置を、投影光学系を基準として示す図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図６の第１、第２微動ステージ位置計測系の具体的構成の一例を示す図である。 図８（Ａ）は、第１バックサイドエンコーダシステムの計測アームの先端部を示す斜視図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の計測アームの先端部を示す平面図である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その１）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その２）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その３）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その４）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その５）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その６）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その７）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その８）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その９）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その１０）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その１１）である。 ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その１２）である。 変形例に係る露光装置の構成を説明するための図、かつウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その１）である。 変形例に係る露光装置で行われる、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その２）である。 変形例に係る露光装置で行われる、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その３）である。 変形例に係る露光装置で行われる、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について説明するための図（その４）である。
以下、一実施形態について、図１〜図２０に基づいて、説明する。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示され、図２には、露光装置１００の概略平面図が示されている。露光装置１００は、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。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向（Ｚ方向）、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向（Ｙ方向）、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向（Ｘ方向）とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
露光装置１００は、図１に示されるように、ベース盤１２上の＋Ｙ側端部近傍に配置された露光部２００と、ベース盤１２上の−Ｙ側端部近傍に配置された計測部３００と、ベース盤１２上で互いに独立してＸＹ平面内で２次元移動する２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２及び１つの計測ステージＭＳＴと、これらの制御系等とを備えている。以下においては、説明の便宜上、露光部２００、計測部３００のそれぞれの場所を示す用語として、露光部、計測部と同一の符号を用いて、露光ステーション２００、計測ステーション３００と称するものとする。
ベース盤１２は、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成る。なお、図１において、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴ１が位置するとともに、計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴ２が位置しており、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（より詳細には後述するウエハテーブル）上にウエハＷがそれぞれ保持されている。また、露光ステーション２００内、あるいはその近傍に計測ステージＭＳＴが位置している。計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ用いるウエハＷの露光動作中、投影光学系ＰＬの下方で移動されるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と接触しないように投影光学系ＰＬの下方から離れた所定位置（退避位置又は待機位置）に位置付けられる。また、ウエハＷの露光動作の終了に先立ち、計測ステージＭＳＴは投影光学系ＰＬの下方で移動されるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の一方に対して接近するように相対移動されるとともに、遅くとも露光動作の終了時点で、一方のウエハステージと計測ステージＭＳＴとは互いに近接（又は接触）して位置付けられる。さらに、互いに近接した一方のウエハステージと計測ステージＭＳＴとは投影光学系ＰＬに対して移動され、一方のウエハステージの代わりに計測ステージＭＳＴが投影光学系ＰＬと対向して配置される。なお、一方のウエハステージと計測ステージＭＳＴとを近接して位置付けるための相対移動はその少なくとも一部がウエハＷの露光動作後に行われても良い。
露光部２００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ及び局所液浸装置８等を備えている。
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３によって、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１３の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。なお、レチクル干渉計１３の代わりに、例えば米国特許第７，８３９，４８５号などに開示されるエンコーダシステムを用いて、レチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。この場合、格子が形成される格子部材（スケール板、又はグリッド板）とエンコーダヘッドとの一方をレチクルステージＲＳＴの下面側に設け、他方をレチクルステージＲＳＴの下方に配置しても良いし、あるいは格子部とエンコーダヘッドとの一方をレチクルステージＲＳＴの上面側に設け、他方をレチクルステージＲＳＴの上方に配置しても良い。また、レチクルステージＲＳＴは、後述のウエハステージＷＳＴと同様に粗微動構造としても良い。
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム（メトロロジーフレーム）ＢＤによってその外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して支持されている。メインフレームＢＤは、照明光学系の少なくとも一部やレチクルステージＲＳＴが搭載される、露光装置１００の本体フレームの一部を構成し、本実施形態では、それぞれ防振機構を介して設置面（例えば、床面など）に配置される複数（例えば３つ又は４つ）の支持部材（不図示）によって支持される。なお、設置面には後述のベース盤１２なども配置される。また、防振機構は各支持部材とメインフレームＢＤとの間に配置しても良い。さらに、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号に開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される本体フレームの一部に対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２（より正しくは、ウエハＷを保持する後述する微動ステージＷＦＳ）との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
局所液浸装置８は、露光装置１００が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。局所液浸装置８は、液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図６参照）、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（「先端レンズ」又は「最終レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ（いずれも図１では不図示、図２参照）とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。また、ノズルユニット３２はその内部に供給流路と回収流路とを有し、液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとはそれぞれ供給流路と回収流路とを介して供給口と回収口に接続される。さらに、ノズルユニット３２はその下面に、投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬが通る開口部を有し、回収口はその開口部の周囲に配置される。本実施形態では、先端レンズを取り囲む、ノズルユニット３２の内側面に供給口が設けられるが、ノズルユニット３２の下面側で開口部に対して回収口よりも内側に、その供給口とは別の供給口を設けても良い。
本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図６参照）を制御して、液体供給管３１Ａ及びノズルユニット３２を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図６参照）を制御して、ノズルユニット３２及び液体回収管３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。局所液浸装置８は、ノズルユニット３２を介して供給する液体Ｌｑによって投影光学系ＰＬの下に液浸領域を形成するとともに、ノズルユニット３２を介して液浸領域から液体を回収して、ウエハＷの一部のみに液体Ｌｑを保持する、すなわち投影光学系ＰＬと対向して配置されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２（微動ステージＷＦＳ）の上面、ひいてはウエハＷの表面よりも小さい局所領域内に液体Ｌｑを閉じ込めて液浸領域を形成することが可能である。このため、ノズルユニット３２は液浸部材、液浸空間形成部材、liquid confinement member、あるいはliquid containment memberなどとも呼ぶことができる。本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
本実施形態では、ノズルユニット３２をメインフレームＢＤに吊り下げ支持するものとしたが、メインフレームＢＤと異なるフレーム部材、例えばメインフレームＢＤとは別に前述の設置面に配置されるフレーム部材にノズルユニット３２を設けても良い。これにより、ノズルユニット３２から投影光学系ＰＬに伝達する振動を抑制又は防止できる。また、ノズルユニット３２の下面側で液体Ｌｑ（液浸領域の界面）と接する、ノズルユニット３２の一部を可動とし、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の移動時に、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２とノズルユニット３２との相対速度が小さくなるようにノズルユニット３２の一部を移動しても良い。これにより、特にウエハＷの露光動作中、液浸領域から液体Ｌｑの一部が分離して、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の上面あるいはウエハＷの表面に液体が残留するのを抑制又は防止できる。この場合、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の移動中、常にノズルユニット３２の一部を移動しても良いが、露光動作の一部、例えばウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のステッピング動作のみでノズルユニット３２の一部を移動することとしても良い。また、ノズルユニット３２の一部は、例えば回収口と、下面の少なくとも一部とを有する可動ユニット、あるいはノズルユニット３２に対して相対移動可能で、液体と接する下面を有するプレートなどで良い。
この他、露光部２００は、メインフレームＢＤから支持部材７２Ａを介してほぼ片持ち状態で支持された（一端部近傍が支持された）計測アーム７１Ａを有する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、後述する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ（図１では不図示、図６等参照）とを含む第１微動ステージ位置計測系１１０Ａと、を備えている。ただし、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。
計測部３００は、メインフレームＢＤに設けられたアライメント検出系ＡＬＧと、メインフレームＢＤに設けられた焦点位置検出系（以下、ＡＦ系と略述する）（９０ａ，９０ｂ）（図１では不図示、図６等参照）と、メインフレームＢＤから支持部材７２Ｂを介して片持ち状態で支持された（一端部近傍が支持された）計測アーム７１Ｂを有する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと後述する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂ（図１では不図示、図６等参照）とを含む第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂと、を備えている。なお、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。また、アライメント検出系ＡＬＧはマーク検出系あるいはアライメント装置などとも呼ぶ。
アライメント検出系ＡＬＧは、図２及び図５等に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態で配置されている。アライメント検出系ＡＬＧとして、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント検出系ＡＬＧ内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント検出系ＡＬＧからの撮像信号は、主制御装置２０に供給されるようになっている（図６参照）。なお、例えば米国特許出願公開第２００９／０２３３２３４号明細書に開示されるように、Ｘ方向に関して異なる位置に検出領域が設定される複数のマーク検出系を、アライメント検出系ＡＬＧとして用いても良い。また、アライメント検出系ＡＬＧは撮像方式に限られるものでなく、例えばコヒーレントな計測光をアライメントマーク（回折格子）に照射し、当該マークから発生する回折光を検出する方式などでも良い。
ＡＦ系としては、図２及び図５に示されるように、送光系９０ａ及び受光系９０ｂから成る斜入射方式の焦点位置検出系が用いられている。ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）と同様の焦点位置検出系（焦点位置検出機構）の構成は、例えば米国特許第４，５５８，９４９号明細書中の第３実施形態中に開示されている。このＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）は、被検面の光軸ＡＸ方向の位置（すなわち、最良結像面からのデフォーカス量）を求めるようになっている。本実施形態では、一例として、送光系９０ａと受光系９０ｂとは、アライメント検出系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡ上に、基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。送光系９０ａと受光系９０ｂとのＸ軸方向の間隔は、ウエハＷの直径より小さな間隔で設定されている。
ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）からの検出ビームの照射点、すなわちＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出点は、アライメント検出系ＡＬＧからの検出光束の照射点、すなわちアライメント検出系ＡＬＧの検出中心に一致している。このため、本実施形態では、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とアライメント検出系ＡＬＧとでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。なお、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）に代えて、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されている多点焦点位置検出系を用いても良い。多点焦点位置検出系を用いる場合、その複数の検出点が、例えば、被検面上でショット領域のＸ軸方向のサイズと同じ範囲内で所定間隔で配置される。本実施形態では、この複数の検出点のうち、Ｘ軸方向に関して中心に配置される検出点は、アライメント検出系ＡＬＧの検出中心と実質的に同一位置に配置される。
ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のそれぞれは、図１及び図３（Ｂ）等からわかるように、粗動ステージＷＣＳと、アクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータとＥＩコアの少なくとも一方を含む）を介して粗動ステージＷＣＳに非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能な微動ステージＷＦＳとを有している。ここで、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２（粗動ステージＷＣＳ）は、後述の平面モータを含む粗動ステージ駆動系５１Ａ、５１Ｂ（図６参照）により、Ｘ軸及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともにθｚ方向に微小駆動される。また、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２がそれぞれ備える微動ステージＷＦＳは、前述のアクチュエータを含む微動ステージ駆動系５２Ａ、５２Ｂ（図６参照）によって、それぞれ粗動ステージＷＣＳに対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向）に駆動される。なお、後述の平面モータによって粗動ステージＷＣＳを６自由度方向に駆動しても良い。
露光ステーション２００にあるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が備える粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ（図１、図６参照）によって計測される。
また、計測ステーション３００にあるウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１が備える粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂ（図１、図６参照）によって計測される。
さらに、露光ステーション２００と計測ステーション３００との間、すなわち第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測範囲と第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測範囲との間におけるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報は、後述する計測系８０Ｄ（図６参照）によって計測される。
また、計測ステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、後述する計測テーブル位置計測系１６（図６参照）によって計測される。
第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂ、計測系８０Ｄの計測値（位置情報）は、それぞれウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置制御のために主制御装置２０に供給される（図６参照）。特に、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ及び第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の微動ステージＷＦＳの位置制御に用いられる。また、計測テーブル位置計測系１６の計測値は、計測テーブルＭＴＢの位置制御のために主制御装置２０に供給される（図６参照）。
ここで、ステージ系の構成等について詳述する。まず、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２について説明する。ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、図１及び図２からわかるように、左右対称であるが同様に構成されているので、ここでは、ウエハステージＷＳＴ１を代表的に取り上げて説明する。
ウエハステージＷＳＴ１が備える粗動ステージＷＣＳは、図３（Ｂ）に示されるように、粗動スライダ部９１と、一対の側壁部９２ａ，９２ｂと、一対の固定子部９３ａ、９３ｂと、を備えている。粗動スライダ部９１は、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向の長さより幾分長い長方形板状の部材から成る。一対の側壁部９２ａ，９２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形板状の部材から成り、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面にＹＺ平面に平行な状態でそれぞれ固定されている。一対の固定子部９３ａ、９３ｂは、側壁部９２ａ,９２ｂそれぞれの上面のＹ軸方向の中央部に内側に向けて固定されている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い直方体形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。この空間部内に後述する露光時、アライメント時などに計測アーム７１Ａ、７１Ｂが挿入される。なお、側壁部９２ａ,９２ｂは、固定子部９３ａ、９３ｂとＹ軸方向の長さをほぼ同じにしても良い。すなわち、側壁部９２ａ,９２ｂは、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面のＹ軸方向の中央部のみに設けても良い。また、粗動ステージＷＣＳは、微動ステージＷＦＳを支持して可動であれば良く、ウエハステージＷＳＴ１の本体部、あるいは可動体や移動体などと呼ぶことができる。
ベース盤１２の内部には、図１に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１７を含むコイルユニットが収容されている。なお、ベース盤１２は、その表面がＸＹ平面とほぼ平行となるように、投影光学系ＰＬの下方に配置される。
コイルユニットに対応して、粗動ステージＷＣＳの底面、すなわち粗動スライダ部９１の底面には、図３（Ｂ）に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石１８から成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤１２のコイルユニットと共に、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示される電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１Ａ（図６参照）を構成している。コイルユニットを構成する各コイル１７に供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。
粗動スライダ部９１の底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング９４が固定されている。粗動ステージＷＣＳは、複数のエアベアリング９４によって、ベース盤１２の上方に所定の隙間（クリアランス、ギャップ）、例えば数μｍ程度の隙間を介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。
なお、粗動ステージ駆動系５１Ａとしては、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。この他、粗動ステージ駆動系５１Ａを、磁気浮上型の平面モータによって構成し、該平面モータによって粗動ステージＷＣＳを６自由度方向に駆動できるようにしても良い。この場合、粗動スライダ部９１の底面にエアベアリングを設けなくても良くなる。
一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。
微動ステージＷＦＳは、図３（Ｂ）に示されるように、本体部８１と、本体部８１の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部８２ａ、８２ｂと、本体部８１の上面に一体的に固定された平面視矩形の板状部材から成るウエハテーブルＷＴＢと、を備えている。
本体部８１は、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る。本体部８１の下面には、所定厚さの所定形状、例えば平面視が矩形又は本体部８１より一回り大きい八角形状の板状部材から成るスケール板８３が、水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されて固定されている。スケール板８３の下面の少なくともウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが設けられている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
本体部８１とスケール板８３とは、例えば熱膨張率が同じ又は同程度の素材で形成されることが望ましく、その素材は低熱膨張率であることが望ましい。また、グレーティングＲＧの表面は、保護部材、例えば光が透過可能な透明な素材で、低熱膨張率なカバーガラスによって覆われて、保護されていても良い。なお、グレーティングＲＧは異なる２方向に関して周期的に配列されていれば、その構成などは任意で良いし、周期方向もＸ、Ｙ方向と一致していなくても良い、例えば周期方向がＸ、Ｙ方向に対して４５度回転しても良い。
本実施形態では、微動ステージＷＦＳが本体部８１とウエハテーブルＷＴＢとを有するものとしたが、例えば、本体部８１を設けずに、前述のアクチュエータによってウエハテーブルＷＴＢを駆動しても良い。また、微動ステージＷＦＳは、その上面の一部にウエハＷの載置領域を有していれば良く、ウエハステージＷＳＴ１の保持部、あるいはテーブル、可動部などと呼ぶことができる。
一対の可動子部８２ａ、８２ｂは、本体部８１のＸ軸方向の一端面と他端面とにそれぞれ固定されたＹＺ断面が矩形枠状の筐体を有する。以下では、便宜上、これらの筐体を可動子部８２ａ、８２ｂと同一の符号を用いて、筐体８２ａ、８２ｂと表記する。
筐体８２ａは、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＺ軸方向寸法（高さ）が、共に固定子部９３ａよりも幾分大きいＹ軸方向に細長いＹＺ断面が矩形の空間（開口部）を有する。筐体８２ａの空間内に粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。筐体８２ａの上壁部８２ａ１及び底壁部８２ａ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、設けられている。
可動子部８２ｂは、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。筐体（可動子部）８２ｂの空間内に粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。筐体８２ｂの上壁部８２ｂ１及び底壁部８２ｂ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２が、設けられている。
上述のコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂは、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２にそれぞれ対応するように固定子部９３ａ及び９３ｂの内部にそれぞれ収容されている。
磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２、並びにコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成は、例えば米国特許出願公開第２０１０／００７３６５２号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／００７３６５３号明細書等に詳細に開示されている。
本実施形態では、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及び固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２及び固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含んで、上記米国特許出願公開第２０１０／００７３６５２号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／００７３６５３号明細書と同様に、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、非接触で６自由度方向へ駆動する微動ステージ駆動系５２Ａ（図６参照）が構成されている。
なお、粗動ステージ駆動系５１Ａ（図６参照）として、磁気浮上型の平面モータを用いる場合、該平面モータによって粗動ステージＷＣＳと一体で微動ステージＷＦＳを、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に微小駆動可能となるので、微動ステージ駆動系５２Ａは、Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚの各方向、すなわちＸＹ平面内の３自由度方向に微動ステージＷＦＳを駆動可能な構成にしても良い。この他、例えば粗動ステージＷＣＳの一対の側壁部９２ａ,９２ｂのそれぞれに、各一対の電磁石を、微動ステージＷＦＳの八角形の斜辺部に対向して設け、各電磁石に対向して微動ステージＷＦＳに磁性体部材を設けても良い。このようにすると、電磁石の磁力により、微動ステージＷＦＳをＸＹ平面内で駆動できるので、可動子部８２ａ，８２ｂと、固定子部９３ａ，９３ｂとによって一対のＹ軸リニアモータを構成しても良い。
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダは、ウエハテーブルＷＴＢと一体に形成されていても良いし、ウエハテーブルＷＴＢに対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等を介して、又は接着等により固定されていても良い。ここで、図示は省略されているが、本体部８１には、ウエハホルダに設けられた孔を介して上下動可能な上下動ピンが設けられている。この上下動ピンは、上面がウエハホルダの上面の上方に位置する第１位置とウエハホルダの上面の下方に位置する第２位置との間で上下方向に移動可能である。
ウエハテーブルＷＴＢの上面のウエハホルダ（ウエハの載置領域）の外側には、図３（Ａ）に示されるように、ウエハホルダよりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（例えばショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、液体Ｌｑに対する撥液化処理が施されている。具体的には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成されている。なお、プレート２８は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と実質的に同一面となるようにウエハテーブルＷＴＢの上面に固定されている。
プレート２８は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の中央に位置し、その中央に上述の円形の開口が形成された矩形の外形（輪郭）を有する第１撥液領域２８ａと、該第１撥液領域２８ａをＸ軸方向に挟んでウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側端部、−Ｘ側端部に位置する長方形の一対の第２撥液領域２８ｂと、を有する。なお、本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水を用いるので、以下では第１撥液領域２８ａ及び第２撥液領域２８ｂをそれぞれ第１撥水板２８ａ及び第２撥水板２８ｂとも呼ぶ。
第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部近傍には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、該基準マークＦＭを挟むように一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬに対応して、それらを透過する照明光ＩＬを、ウエハステージＷＳＴ外部（後述する計測ステージＭＳＴに設けられる受光系）に導く送光系（不図示）が設けられている。また、計測プレート３０の上面には、前述したＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）からの検出ビームを反射する反射面が少なくとも中央部の領域（又は全域）に形成されている。計測プレート３０は、例えば、ウエハホルダが配置される開口と異なる、プレート２８の開口内に配置され、計測プレート３０とプレート２８とのギャップは、ウエハテーブルＷＴＢ内に液体が流入しないように、シール部材などによって塞がれる。また、計測プレート３０はその表面がプレート２８の表面と実質的に同一面となるようにウエハテーブルＷＴＢに設けられる。なお、スリットパターンＳＬと異なる少なくとも１つの開口部（光透過部）を計測プレート３０に形成するとともに、投影光学系ＰＬと液体とを介して開口部を透過する照明光ＩＬをセンサで検出し、例えば、投影光学系ＰＬの光学特性（波面収差などを含む）及び／又は照明光ＩＬの特性（光量、前述の露光領域ＩＡ内での照度分布などを含む）などを計測可能としても良い。
一対の第２撥水板２８ｂには、それぞれ、第１、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ａ、８０Ｂのためのスケール３９１，３９２が形成されている。詳述すると、スケール３９１，３９２はそれぞれ、例えばＹ軸方向を周期方向とする回折格子とＸ軸方向を周期方向とする回折格子とが組み合わされた、反射型の二次元回折格子によって構成されている。二次元回折格子の格子線のピッチは、Ｙ軸方向及びＸ軸方向のいずれの方向についても、例えば１μｍと設定されている。また、一対の第２撥水板２８ｂはそれぞれ、スケール（二次元格子）３９１，３９２を有するので、格子部材、スケール板、あるいはグリッド板などと呼ばれ、本実施形態では、例えば低熱膨張率のガラスプレート表面に二次元格子が形成され、その二次元格子を覆うように撥液膜が形成される。なお、図３（Ａ）では、図示の便宜のため、格子のピッチは、実際のピッチよりも大きく図示されている。また、二次元格子は異なる２方向に関して周期的に配列されていれば、その構成などは任意で良いし、周期方向もＸ、Ｙ方向と一致していなくても良い、例えば周期方向がＸ、Ｙ方向に対して４５度回転しても良い。また、スケール３９１、３９２のエッジ部の所定の位置には、不図示ではあるが、ウエハテーブルＷＴＢ１が、所定位置（後述するスクラム開始位置）に位置した時、後述する露光座標復帰用位置計測系の一対の画像センサの撮像対象であるマークがそれぞれ形成されている。
なお、一対の第２撥水板２８ｂの回折格子等を保護するために、撥水性をそなえた低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、一例としては、そのガラス板の表面がウエハ面と実質的に同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。また、少なくともウエハＷの露光動作中、前述の液浸領域の液体と接しない程度に一対の第２撥水板２８ｂがウエハＷから離れて配置される場合、一対の撥水板２８ｂはその表面が撥液性でなくても良い。すなわち、一対の第２撥水板２８ｂはそれぞれ、スケール（二次元格子）が形成される、単なる格子部材で構わない。
本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢにプレート２８を設けるものとしたが、プレート２８は設けなくても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢの上面に、ウエハホルダが配置される凹部を設け、例えば、前述した、表面が撥液性でない一対の格子部材を、ウエハテーブルＷＴＢ上でＸ方向に関して凹部を挟んで配置すれば良い。前述の通り、この一対の格子部材は、液浸領域の液体と接しない程度に凹部から離して配置すると良い。また、凹部内でウエハホルダに保持されるウエハＷの表面がウエハテーブルＷＴＢの上面と実質的に同一面となるように、凹部を形成しても良い。なお、ウエハテーブルＷＴＢの上面の全部又は一部（少なくとも凹部を囲む周囲領域を含む）を撥液性としても良い。また、スケール（二次元格子）３９１，３９２が形成される一対の格子部材を凹部に近接して配置する場合、表面が撥液性でない一対の格子部材の代わりに、前述した一対の第２撥水板２８ｂを用いても良い。
なお、各第２撥水板２８ｂのスケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、不図示の位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。
ウエハステージＷＳＴ１の粗動ステージＷＣＳには、図２に示されるように、配管、配線が一体化されたチューブ２２Ａの一端が接続され、チューブ２２Ａの他端は、チューブキャリアＴＣ１に接続されている。チューブキャリアＴＣ１は、電力（電流）、冷媒、圧縮空気及び真空などの用力をチューブ２２Ａを介してウエハステージＷＳＴ１（粗動ステージＷＣＳ）に供給するものである。また、粗動ステージＷＣＳに供給された用力の一部（例えば真空など）は、微動ステージＷＦＳに供給される。チューブキャリアＴＣ１は、例えばリニアモータから成るキャリア駆動系２４Ａ（図６参照）によりＹ軸方向に駆動される。ここで、キャリア駆動系２４Ａの固定子は、ベース盤１２の−Ｘ端部の一部に、図２に示されるように、一体的に設けられていても良いし、チューブキャリアＴＣ１の駆動により発生する反力がウエハステージＷＳＴ１に及ぼす影響を少なくするため、ベース盤１２とは分離してベース盤１２の−Ｘ側に、Ｙ軸方向を長手方向として設置しても良い。また、チューブキャリアはベース盤１２上に配置しても良く、この場合、粗動ステージＷＣＳを駆動する後述の平面モータによってチューブキャリアを駆動可能である。なお、チューブキャリアはケーブルキャリア、あるいはフォロワーなどとも呼ぶことができる。また、ウエハステージＷＳＴは必ずしも粗微動構造でなくても良い。
チューブキャリアＴＣ１は、主制御装置２０によって、キャリア駆動系２４Ａを介してウエハステージＷＳＴ１に追従してＹ軸方向へ駆動されるが、チューブキャリアＴＣ１のＹ軸方向への駆動は、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の駆動に厳密に追従する必要はなく、ある許容範囲内で追従していれば良い。
ウエハステージＷＳＴ２は、上述したウエハステージＷＳＴ１と左右対称であるが同様に構成されている。従って、ウエハステージＷＳＴ２（粗動ステージＷＣＳ）は、粗動ステージ駆動系５１Ａと同様に構成された平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１Ｂ（図６参照）によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴ２が備える粗動ステージＷＣＳによって、微動ステージＷＦＳが非接触状態で支持されるとともに、微動ステージ駆動系５２Ａと同様に構成された微動ステージ駆動系５２Ｂ（図６参照）によって非接触で６自由度方向へ駆動される。また、ウエハステージＷＳＴ２には、図２に示されるように、チューブ２２Ｂを介してチューブキャリアＴＣ２が接続されており、チューブキャリアＴＣ２が、主制御装置２０によって、リニアモータから成るキャリア駆動系２４Ｂ（図６参照）を介して、ウエハステージＷＳＴ２に追従してＹ軸方向へ駆動される。
また、上述の如く、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ構成する微動ステージＷＦＳがウエハテーブルＷＴＢを備えているので、以下では、便宜上、ウエハステージＷＳＴ１を構成するウエハテーブルＷＴＢを含む微動ステージＷＦＳを、ウエハテーブルＷＴＢ１とも表記し、ウエハステージＷＳＴ２を構成するウエハテーブルＷＴＢを含む微動ステージＷＦＳを、ウエハテーブルＷＴＢ２とも表記するものとする（例えば、図１、図２等参照）。また、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２を、適宜、ウエハテーブルＷＴＢとも総称する。
次に、計測ステージＭＳＴについて説明する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、計測ステージＭＳＴの正面図（−Ｙ方向から見た図）及び平面図（＋Ｚ方向から見た図）が、それぞれ示されている。これら図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、計測ステージＭＳＴは、スライダ部６０と支持部６２と計測テーブルＭＴＢとを備えている。スライダ部６０は、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状の部材からなる。支持部６２は、直方体部材から成り、スライダ部６０上面の−Ｘ側の端部に固定されている。計測テーブルＭＴＢは、長方形板状の部材から成り、支持部６２上に片持ち支持され、計測テーブル駆動系５２Ｃ（図６参照）を介して例えば６自由度方向（又はＸＹ平面内の３自由度方向）に微小駆動される。
スライダ部６０の底面には、不図示ではあるが、ベース盤１２のコイルユニット（コイル１７）と共に、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る計測ステージ駆動系５１Ｃ（図６参照）を構成する、複数の永久磁石から成る磁石ユニットが設けられている。スライダ部６０の底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング（不図示）が固定されている。計測ステージＭＳＴは、前述のエアベアリングによって、ベース盤１２の上方に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数μｍ程度の隙間を介して浮上支持され、計測ステージ駆動系５１Ｃによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。なお、計測ステージＭＳＴはエア浮上方式としたが、例えば平面モータによる磁気浮上方式でも良い。
計測テーブルＭＴＢには、その−Ｙ側端部の帯状部分（以下、適宜、受け渡し部とも称する）を除く部分の＋Ｘ側の半部に、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図４（Ｂ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９５、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号などに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９７、並びに投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタ９８などが設けられている。
照度むらセンサ９５としては、例えば米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器９６としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。波面収差計測器９７としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号（対応欧州特許第１０７９２２３号明細書）に開示されるものも用いることができる。照度モニタ９８としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。
また、計測テーブルＭＴＢには、前述の一対の送光系（不図示）に対向し得る配置で、一対の受光系（不図示）が、受け渡し部に設けられている。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとがＹ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）において、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２上の計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを各送光系（不図示）で案内し、計測ステージＭＳＴ内の各受光系（不図示）の受光素子で受光する、空間像計測装置４５１、４５２（図６参照）が構成される。
なお、本実施形態では４つの計測用部材（９５，９６、９７、９８）を計測テーブルＭＴＢに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び／又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系ＰＬの透過率を計測する透過率計測器、及び／又は、前述の局所液浸装置８、例えばノズルユニット３２（あるいは先端レンズ１９１）などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット３２、先端レンズ１９１などを清掃する清掃部材などを計測ステージＭＳＴに搭載しても良い。
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９５、空間像計測器９６、波面収差計測器９７、及び照度モニタ９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系及び水を介して照明光ＩＬを受光する受光面（受光部）、及び光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢに配置されていても良いし、センサ全体を計測テーブルＭＴＢに配置されていても良い。
計測テーブルＭＴＢの受け渡し部を除く部分の−Ｘ側の半部にＸ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする２次元グレーティング６９が設けられている。計測テーブルＭＴＢの上面には、２次元グレーティング６９及び各種計測用部材を覆う状態で、その表面が撥液膜（撥水膜）で覆われた透明部材から成るプレート６３が、固定されている。プレート６３は、前述のプレート２８と同様の素材によって形成されている。計測テーブルＭＴＢの下面（−Ｚ側の面）には、前述のグレーティングＲＧと同様のグレーティングＲＧａが設けられている。
なお、計測ステージ駆動系５１Ｃを、磁気浮上型の平面モータで構成する場合には、例えば計測ステージを６自由度方向に可動な単体のステージにしても良い。また、計測テーブルＭＴＢにプレート６３を設けなくても良い。この場合、計測テーブルＭＴＢの上面に、前述した複数のセンサの受光面（光透過部）がそれぞれ配置される複数の開口を形成し、例えば、開口内で受光面が計測テーブルＭＴＢの上面と実質的に同一面となるように、受光面を含む、センサの少なくとも一部を計測テーブルＭＴＢに設ければ良い。
計測ステージＭＳＴは、計測アーム７１Ａに対して−Ｘ側から係合可能で、その係合状態では、計測テーブルＭＴＢが計測アーム７１Ａの真上に位置する。このとき、計測テーブルＭＴＢの６自由度方向の位置情報は、グレーティングＲＧａに計測ビームを照射する計測アーム７１Ａが有する後述する複数のエンコーダヘッドによって計測される。
また、計測テーブルＭＴＢは、粗動ステージＷＣＳに支持されている微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２)に＋Ｙ側から例えば３００μｍ程度以下の距離まで近接又は接触可能であり、その近接又は接触状態では、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の上面とともに、見かけ上一体のフルフラットな面を形成する（例えば図１０参照）。計測テーブルＭＴＢ（計測ステージＭＳＴ）は、主制御装置２０により、計測ステージ駆動系５１Ｃを介して駆動され、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２との間で液浸領域（液体Ｌｑ）の受け渡しを行う。すなわち、投影光学系ＰＬの下に形成される液浸領域を規定する境界(boundary)の一部が、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の上面と計測テーブルＭＴＢの上面との一方から他方に置き換えられる。なお、計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２との間の液浸領域（液体Ｌｑ）の受け渡しについてはさらに後述する。
次に、露光ステーション２００にあるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が備える粗動ステージＷＣＳに移動可能に保持される微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２）の位置情報の計測に用いられる第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ（図６参照）の構成について説明する。ここでは、一例として、ウエハステージＷＳＴ１が備えるウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報を計測する場合を例として、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａについて説明する。
第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１Ａを備えている。
計測アーム７１Ａは、図１に示されるように、メインフレームＢＤに支持部材７２Ａを介して片持ち状態で支持されたアーム部材７１１と、アーム部材７１１の内部に配置された後述するエンコーダヘッド（光学系の少なくとも一部）とを備えている。すなわち、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのヘッド部（光学系の少なくとも一部を含む）がウエハテーブルＷＴＢ１のグレーティングＲＧよりも低く配置されるように、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１と支持部材７２Ａとを含む計測部材（支持部材、又はメトロロジーアームとも呼ぶ）によってそのヘッド部を支持する。これにより、グレーティングＲＧに対して下方から、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測ビームが照射される。アーム部材７１１は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形断面を有する中空の柱状の部材から成る。アーム部材７１１は、例えば図２に示されるように、幅方向（Ｘ軸方向）の寸法が基端部近傍が最も広く、基端部から長手方向の中央より幾分基端部寄りの位置にかけて先端側に行くにつれて徐々に細くなり、長手方向の中央より幾分基端部寄りの位置から先端まではほぼ一定になっている。本実施形態では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのヘッド部を、ウエハテーブルＷＴＢ１のグレーティングＲＧとベース盤１２の表面との間に配置するものとしたが、例えばベース盤１２の下方にヘッド部を配置しても良い。
アーム部材７１１は、低熱膨張率の素材、望ましくは０膨張の素材（例えばショット社のゼロデュア（商品名）など）から成る。アーム部材７１１は、中空でかつ基端部が幅広になっているので、剛性が高くなっており、その平面視における形状が上述のように設定されているので、ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、アーム部材７１１の先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入された状態で、ウエハステージＷＳＴ１が移動するが、その際にウエハステージＷＳＴ１の移動の妨げとなることを防止できる。また、アーム部材７１１の中空部内に後述するエンコーダヘッドとの間で光（計測ビーム）を伝送する送光側（光源側）及び受光側（ディテクタ側）の光ファイバなどが通されている。なお、アーム部材７１１は、例えば、光ファイバなどが通される部分のみが、中空であり、他の部分は中実な部材によって形成されていても良い。なお、アーム部材７１１の特定の周波数の振動を小さく抑えるため、その先端部に、その特定の周波数を固有の共振周波数として有するマスダンパー（ダイナミックダンパとも呼ばれる）を設けても良い。なお、マスダンパー以外の振動抑制部材によってアーム部材７１１の振動を抑制又は防止しても良い。また、この振動抑制部材は、アーム部材７１１の振動に起因して生じる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測誤差を補償する補償装置の１つであり、後述の第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａも補償装置の１つである。
ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１は、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１の下面）に設けられたグレーティングＲＧ（図１不図示、図３（Ｂ）等参照）に対向している。アーム部材７１１の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数ｍｍ程度の隙間が形成された状態で、微動ステージＷＦＳ下面とほぼ平行に配置される。なお、アーム部材７１１の上面と微動ステージＷＦＳの下面との間の隙間は、数ｍｍ以上でも以下でも良い。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、図７に示されるように、露光ステーション２００にある微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置を計測する３次元エンコーダ７３ａと、微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺエンコーダ７３ｂと、微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺエンコーダ７３ｃとを含む。
ＸＺエンコーダ７３ｂ及びＹＺエンコーダ７３ｃのそれぞれは、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１の内部にそれぞれ収納された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッド、及びＹ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、ＸＺエンコーダ７３ｂ及びＹＺエンコーダ７３ｃのそれぞれが備える２次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いてＸＺヘッド７３ｂ、ＹＺヘッド７３ｃと表記する。これらＸＺヘッド７３ｂ及びＹＺヘッド７３ｃのそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略記する）を用いることができる。また、３次元エンコーダ７３ａは、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１の内部に収納されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とする３次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、３次元エンコーダ７３ａが備える３次元ヘッドを、そのエンコーダと同一の符号を用いて３次元ヘッド７３ａと表記する。３次元ヘッド７３ａとしては、例えばＸＺヘッド７３ｂとＹＺヘッド７３ｃとを、それぞれの計測点（検出点）が同一点となり、かつＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の計測が可能となるように組み合わせて構成した３次元ヘッドを用いることができる。
図８（Ａ）には、アーム部材７１１の先端部が斜視図にて示されており、図８（Ｂ）には、アーム部材７１１の先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、３次元ヘッド７３ａは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ１上でアーム部材７１１のセンターラインＣＬから所定距離にあるＹ軸に平行な直線ＬＹ１から等距離（距離ａとする）の位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２（図８（Ａ）参照）を照射する。また、３次元ヘッド７３ａは、直線ＬＹ１上で直線ＬＸ１からともに距離ａの位置にある２点から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射され、また、その照射点に計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２も照射される。本実施形態では、計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２及び計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２の照射点、すなわち３次元ヘッド７３ａの検出点（図８（Ｂ）中の符号ＤＰ１参照）は、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置の真下に位置している（図１参照）。ここで、直線ＬＹ１は、前述の基準軸ＬＶに一致している。
ＸＺヘッド７３ｂは、３次元ヘッド７３ａの＋Ｙ側に所定距離離れた位置に配置されている。ＸＺヘッド７３ｂは、図８（Ｂ）に示されるように、直線ＬＸ１から所定距離＋Ｙ側に位置するＸ軸に平行な直線ＬＸ２上で直線ＬＹ１からともに距離ａの位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図８（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｘｃ１，ＬＢｘｃ２を照射する。計測ビームＬＢｘｃ１，ＬＢｘｃ２の照射点、すなわちＸＺヘッド７３ｂの検出点が、図８（Ｂ）に符号ＤＰ３で示されている。
ＹＺヘッド７３ｃは、３次元ヘッド７３ａの−Ｘ側に所定距離離れた位置に配置されている。ＹＺヘッド７３ｃは、センターラインＣＬに関して直線ＬＹ１と対称な直線ＬＹ２上で直線ＬＸ１からともに距離ａの位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２を照射する。計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される。計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２の照射点、すなわちＹＺヘッド７３ｃの検出点（図８（Ｂ）中の符号ＤＰ２参照）は、露光位置の直下の点から−Ｘ側に所定距離離れた点である。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａでは、グレーティングＲＧのＸ回折格子及びＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置を計測する３次元ヘッド７３ａによって、３次元エンコーダが構成され、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺヘッド７３ｂによって、ＸＺエンコーダが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺヘッド７３ｃによって、ＹＺエンコーダが構成されている。以下、便宜上、上記の各エンコーダを、それぞれのヘッドと同一の符号を用いて、３次元エンコーダ７３ａ（エンコーダ７３ａ）、ＸＺエンコーダ７３ｂ（エンコーダ７３ｂ）、ＹＺエンコーダ７３ｃ（エンコーダ７３ｃ）と表記する。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのエンコーダ７３ａ，７３ｂ，７３ｃの出力は、主制御装置２０に供給される（図７参照）。
主制御装置２０は、エンコーダ７３ａの３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の計測値を用いて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を演算し、エンコーダ７３ａ、７３ｃのＹ軸方向の計測値を用いて微動ステージＷＦＳのθｚ方向の位置を演算し、エンコーダ７３ａ、７３ｃのＺ軸方向の計測値を用いて微動ステージＷＦＳのθｙ方向の位置を演算し、エンコーダ７３ａ、７３ｂのＺ軸方向の計測値を用いて微動ステージＷＦＳのθｘ方向の位置を演算する。なお、エンコーダ７３ａ、７３ｂのＸ軸方向の計測値を用いて微動ステージＷＦＳのθｚ方向の位置を演算することも可能である。
ここで、本実施形態では、３次元ヘッド７３ａの検出点ＤＰ１が、露光位置に平面視で一致しており、その検出点ＤＰ１で微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を計測する。
上述のヘッド７３ａ〜７３ｃでは、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａにより、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を高精度に計測できる。また、第１バックサイドエンコーダシステム７０ＡによるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点は、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）真下に位置する（平面視で露光領域ＩＡの中心に一致する）ので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。なお、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はウエハステージＷＳＴ１）の６自由度方向の位置情報を計測するだけでも良いが、本実施形態のように、６自由度方向の位置情報の計測に必要な複数の計測ビームとは別に少なくとも１つの計測ビームを用いてウエハテーブルＷＴＢ１（又はウエハステージＷＳＴ１）の位置情報を計測可能とすることが好ましい。かかる場合には、主制御装置２０が、６自由度方向の位置情報の計測に必要な複数の計測ビームとは別に少なくとも１つの計測ビームによって第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａで計測されるウエハテーブルＷＴＢ１（又はウエハステージＷＳＴ１）の位置情報を用いて、グレーティングＲＧに起因して生じる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測誤差を補償する情報を更新することなどが可能となる。
次に、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの一部を構成する、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの構成等について説明する。第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａは、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと並行してウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測することが可能である。
露光装置１００では、例えば図２に示されるように、投影ユニットＰＵ（ノズルユニット３２）の＋Ｘ側、−Ｘ側に、一対のヘッド部６２Ａ、６２Ｃが、それぞれ配置されている。ヘッド部６２Ａ，６２Ｃは、後述するように、それぞれ複数のヘッドを含み、これらのヘッドが、支持部材を介して、メインフレームＢＤ（図２では不図示、図１等参照）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッド部６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、各５つの４軸ヘッド６５1〜６５５，６４1〜６４５を備えている。４軸ヘッド６５1〜６５５の筐体の内部には、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５と、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ５とが収容されている。同様に、４軸ヘッド６４1〜６４５の筐体の内部には、ＸＺヘッド６４Ｘ1〜６４Ｘ５と、ＹＺヘッド６４Ｙ1〜６４Ｙ５とが収容されている。ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５及び６４Ｘ1〜６４Ｘ５、並びにＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ５及び６４Ｙ1〜６４Ｙ５のそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。
ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５，６４Ｘ1〜６４Ｘ５（より正確には、ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５，６４Ｘ1〜６４Ｘ５が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＸ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨ上に、所定間隔ＷＤ（図２参照）で配置されている。また、ＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ５，６４Ｙ1〜６４Ｙ５（より正確には、ＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ５，６４Ｙ1〜６４Ｙ５が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、基準軸ＬＨに平行であり且つ基準軸ＬＨから−Ｙ側に所定距離離間する直線ＬＨ１上に、対応するＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５，６４Ｘ1〜６４Ｘ５と同じＸ位置に、配置されている。以下では、必要に応じて、ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ５，６４Ｘ1〜６４Ｘ５、及びＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ５，６４Ｙ1〜６４Ｙ５を、それぞれ、ＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ、及びＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙとも表記する。なお、基準軸ＬＨは、前述の直線ＬＸ１に一致している。
ヘッド部６２Ａ，６２Ｃは、それぞれスケール３９1，３９2を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を計測する多眼（ここでは５眼）のＸＺリニアエンコーダ、及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）及びＺ位置を計測する多眼（ここでは５眼）のＹＺリニアエンコーダを構成する。以下では、便宜上、これらのエンコーダを、ＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ、ＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙとそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ６５Ｘ、６４Ｘ、及びＹＺリニアエンコーダ６５Ｙ、６４Ｙと表記する（図７参照）。
本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ６５ＸとＹＺリニアエンコーダ６５Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは５眼）の４軸エンコーダ６５が構成される（図７参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ６４ＸとＹＺリニアエンコーダ６４Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは５眼）の４軸エンコーダ６４が構成される（図７参照）。
ここで、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５つのＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ（より正確には、ＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘが発する計測ビームのスケール３９１、３９２上の照射点）及び５つのＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙ（より正確には、ＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、スケール３９1，３９2のＸ軸方向の幅より狭く設定されている。従って、露光の際などには、それぞれ５つのＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ，ＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するスケール３９1，３９2に対向する（計測ビームを照射する）。ここで、スケールの幅とは、回折格子（又はこの形成領域）の幅、より正確にはヘッドによる位置計測が可能な範囲を指す。
従って、４軸エンコーダ６５と４軸エンコーダ６４とによって、ウエハステージＷＳＴ１が露光ステーション２００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａが構成される。ここで、ウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）のθｙ方向の位置は、４軸エンコーダ６５及び４軸エンコーダ６４のそれぞれによって計測されるＺ軸方向に関する位置の差を用いて求められ、ウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）のθｚ方向の位置は、４軸エンコーダ６５及び４軸エンコーダ６４のそれぞれによって計測されるＹ軸方向に関する位置の差を用いて求められる。
本実施形態では、さらに、ヘッド部６２Ａ、６２Ｃそれぞれの−Ｙ側に、４軸ヘッド６５1〜６５５および６４1〜６４５と同様に構成された一対の４軸ヘッド６５６、６４６が、基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。４軸ヘッド６５６を構成するＸＺヘッド６５Ｘ６及びＹＺヘッド６５Ｙ６は、ＸＺヘッド６５Ｘ３と同じＸ位置に、配置されている。４軸ヘッド６４６を構成するＸＺヘッド６４Ｘ６及びＹＺヘッド６４Ｙ６は、ＸＺヘッド６４Ｘ３と同じＸ位置に、配置されている。
一対の４軸ヘッド６５６、６４６は、後述する計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２との近接又は接触状態（スクラム）の開始時から第１微動ステージ位置計測系１１０ＡによるウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置計測が開始されるまでの間、一対のスケール３９１、３９２を用いてウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の６自由度方向に関する位置情報を計測する一対のエンコーダを構成し、この一対のエンコーダによって第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃ（図６参照）が構成される。
第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃを構成する、各エンコーダの計測値は、主制御装置２０に供給される（図６、図７等参照）。
また、図示は省略されているが、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に駆動する際、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報を計測するＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙを、隣のＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙに順次切り換える。すなわち、このＸＺヘッド及びＹＺヘッドの切り換え（つなぎ）を円滑に行うために、前述の如く、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃに含まれる隣接するＸＺヘッド及びＹＺヘッドの間隔ＷＤが、スケール３９1，３９2のＸ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
これまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１が露光ステーション２００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによって並行して計測が可能である。
ウエハステージＷＳＴ２が、露光ステーション２００にある場合、ウエハテーブルＷＴＢ２裏面のグレーティングＲＧにそれぞれ計測ビームを照射する３次元ヘッド７３ａ、ＸＺヘッド７３ｂ及びＹＺヘッド７３ｃによって、ウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置情報を計測する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａが前述と同様に構成される、また、この場合、ウエハテーブルＷＴＢ２上面の一対のスケール３９1，３９2にそれぞれ計測ビームを照射するヘッド部６２Ａ，６２Ｃが有する各５つの４軸ヘッドによってそれぞれ構成される５眼の４軸エンコーダ６５と４軸エンコーダ６４とによって、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ２（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａが前述と同様に構成される。
すなわち、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のいずれが露光ステーション２００にあるかに拘わらず、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳが備えるグレーティングＲＧに対向するアーム部材７１１に内蔵されたヘッド７３ａ〜７３ｃによって、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａが構成され、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳが備える一対のスケール３９1，３９2にそれぞれ対向するヘッド部６２Ａ，６２Ｃによって微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａが構成される。
しかるに、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａと第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａには、それぞれ次のような長所がある。
第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａは、例えばθｘ、θｙ、θｚ方向の位置計測に用いられる複数ヘッドの検出点同士の間隔が、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａに比べて広い等の理由から、少なくともθｘ、θｙ、θｚ方向の位置計測に関しては、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系の方が、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系より信頼できる。
一方、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、グレーティングＲＧの変形及びヘッド７３ａ〜７３ｃのドリフト等の長期変動が少なく、計測信号の静的な成分の信頼性が高いなどの長所を有する。
そこで、本実施形態では、主制御装置２０は、後述する露光時を含み、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が位置する際、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとにより並行して、微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２）の位置情報の計測を行い、より信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置制御を行う。以下では、一例として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関しては、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによって計測される位置情報に基づいて、θｘ、θｙ、θｚ方向に関しては、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによって計測される位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置制御が行われるものとする。
次に、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳに移動可能に保持される微動ステージＷＦＳの位置情報の計測に用いられる第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂ（図６参照）の構成について説明する。ここでは、一例として、ウエハステージＷＳＴ２が備えるウエハテーブルＷＴＢ２の位置情報を計測する場合を例として、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂについて説明する。
第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂは、ウエハステージＷＳＴ２がアライメント検出系ＡＬＧの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１Ｂ（図１参照）を備えている。
計測アーム７１Ｂは、図１に示されるように、メインフレームＢＤに支持部材７２Ｂを介して片持ち状態で支持されたアーム部材７１２と、アーム部材７１２の内部に収容された後述するエンコーダヘッド（光学系）とを有する。計測アーム７１Ｂは、アーム部材７１２の長さが前述したアーム部材７１１と比べて長いが、全体的には前述の計測アーム７１Ａとほぼ同様に構成されている。
前述したようにウエハステージＷＳＴ２がアライメント検出系ＡＬＧの下方に配置された状態では、図１に示されるように、計測アーム７１Ｂのアーム部材７１２は、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、その上面が微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ２）の下面（より正確には、本体部８１の下面）に設けられたグレーティングＲＧ（図１では不図示、図３（Ｂ）等参照）に対向する。アーム部材７１２の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数ｍｍ程度の隙間が形成された状態で、微動ステージＷＦＳ下面とほぼ平行に配置される。
第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂは、図７に示されるように、前述した第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと同様、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置をそれぞれ計測する３次元エンコーダ７５ａと、微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺエンコーダ７５ｂと、微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺエンコーダ７５ｃとを含む。
ＸＺエンコーダ７５ｂ及びＹＺエンコーダ７５ｃのそれぞれは、アーム部材７１２の内部にそれぞれ収納された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッド、及びＹ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、ＸＺエンコーダ７５ｂ及びＹＺエンコーダ７５ｃのそれぞれが備える２次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いてＸＺヘッド７５ｂ、ＹＺヘッド７５ｃと表記する。３次元エンコーダ７５ａは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とする３次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、３次元エンコーダ７５ａが備える３次元ヘッドを、そのエンコーダと同一の符号を用いて３次元ヘッド７５ａと表記する。上記の２次元ヘッド７５ｂ、７５ｃ、３次元ヘッド７５ａとして、前述の２次元ヘッド７３ｂ、７３ｃ、３次元ヘッド７３ａと同様の構成のヘッドを用いることができる。
３次元ヘッド７５ａ、及び２次元ヘッド７５ｂ及び７５ｃは、前述の３次元ヘッド７３ａ及び２次元ヘッド７３ｂ及び７３ｃと左右対称ではあるが同様の位置関係で、アーム部材７１２の内部に配置されている。３次元ヘッド７５ａの検出中心が、アライメント位置の真下に位置する、すなわちアライメント検出系ＡＬＧの検出中心と平面視で一致している。
第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのエンコーダ７５ａ，７５ｂ，７５ｃの出力は、主制御装置２０に供給される（図６、図７等参照）。
主制御装置２０では、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのヘッド７５ａ〜７５ｃの計測値に基づいて、計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴ２が位置しているとき、例えば後述するウエハアライメント時などに、前述と同様のウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置計測を行う。この場合の位置計測は、前述の露光位置を、アライメント位置に置き換えれば、前述の説明がそのまま当てはまる。
なお、本実施形態では、３次元ヘッド７５ａの検出点が、アライメント位置の直下にあり、その検出点で微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を計測する。
また、第２バックサイドエンコーダシステム７０ＢによるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の実質的なグレーティングＲＧ上の検出点は、それぞれアライメント検出系ＡＬＧの検出中心（アライメント位置）に平面視で一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
次に、微動ステージ位置計測系１１０Ｂの一部を構成する、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの構成等について説明する。第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂは、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと並行してウエハテーブルＷＴＢ２（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測可能である。
露光装置１００では、例えば図２に示されるように、ヘッド部６２Ｃ、６２Ａそれぞれの−Ｙ側でかつアライメント検出系ＡＬＧとほぼ同一のＹ位置に、ヘッド部６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ配置されている。ヘッド部６２Ｅ，６２Ｆは、後述するように、それぞれ複数のヘッドを含み、これらのヘッドが、支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、図５に示されるように、各５つの４軸ヘッド６８1〜６８５，６７1〜６７５を備えている。４軸ヘッド６８1〜６８５の筐体の内部には、前述の４軸ヘッド６５1〜６５4等と同様に、ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ５と、ＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ５とが収容されている。同様に、４軸ヘッド６７1〜６７５の筐体の内部には、ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ５と、ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ５とが収容されている。ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ５、及び６７Ｘ1〜６７Ｘ５、並びにＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ５及び６７Ｙ1〜６７Ｙ５のそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。
ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ５，６８Ｘ１〜６８Ｘ５（より正確には、ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ５，６８Ｘ１〜６８Ｘ５が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、前述の基準軸ＬＡに沿って、ＸＺヘッド６４Ｘ１〜６４Ｘ５、６５Ｘ１〜６５Ｘ５のそれぞれとほぼ同じＸ位置に、配置されている。
ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ５，６８Ｙ１〜６８Ｙ５（より正確には、ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ５，６８Ｙ１〜６８Ｙ５が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、基準軸ＬＡに平行であり且つ基準軸ＬＡから−Ｙ側に離間する直線ＬＡ１上に、対応するＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ５，６８Ｘ１〜６８Ｘ５と同じＸ位置に、配置されている。以下では、必要に応じて、ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ５，６７Ｘ1〜６７Ｘ５、及びＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ５，６７Ｙ1〜６７Ｙ５を、それぞれ、ＸＺヘッド６８Ｘ，６７Ｘ、及びＹＺヘッド６８Ｙ，６７Ｙとも表記する。
ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、それぞれスケール３９1，３９2を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ位置及びＺ位置を計測する多眼（ここでは５眼）のＸＺリニアエンコーダ、及びＹ位置及びＺ位置を計測する多眼（ここでは５眼）のＹＺリニアエンコーダを構成する。以下では、便宜上、これらのエンコーダを、ＸＺヘッド６８Ｘ、６７Ｘ、ＹＺヘッド６８Ｙ、６７Ｙとそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ６８Ｘ、６７Ｘ、及びＹＺリニアエンコーダ６８Ｙ、６７Ｙと表記する（図７参照）。
本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ６８ＸとＹＺリニアエンコーダ６８Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは５眼）の４軸エンコーダ６８が構成される（図７参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ６７ＸとＹＺリニアエンコーダ６７Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは５眼）の４軸エンコーダ６７が構成される（図７参照）。
ここで、前述と同様の理由により、アライメント計測の際などには、それぞれ５つのＸＺヘッド６８Ｘ，６７Ｘ，ＹＺヘッド６８Ｙ，６７Ｙのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するスケール３９1，３９2に対向する（計測ビームを照射する）。従って、４軸エンコーダ６８と４軸エンコーダ６７とによって、ウエハステージＷＳＴ２が計測ステーション３００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ２（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂが構成される。
第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂを構成する、各エンコーダの計測値は、主制御装置２０に供給される（図６、図７等参照）。
これまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ２が計測ステーション３００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ２（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとによって並行して計測が可能である。
ウエハステージＷＳＴ１が、計測ステーション３００にある場合、ウエハテーブルＷＴＢ１裏面のグレーティングＲＧにそれぞれ計測ビームを照射する３次元ヘッド７５ａ、ＸＺヘッド７５ｂ及びＹＺヘッド７５ｃによって、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置情報を計測する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂが前述と同様に構成される。また、この場合、ウエハテーブルＷＴＢ１上面の一対のスケール３９1，３９2にそれぞれ計測ビームを照射するヘッド部６２Ｆ，６２Ｅが有する各５つの４軸ヘッドによってそれぞれ構成される５眼の４軸エンコーダ６８と４軸エンコーダ６７とによって、粗動ステージＷＣＳに支持されたウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置情報を計測する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂが前述と同様に構成される。
すなわち、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のいずれが計測ステーション３００にあるかに拘わらず、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳが備えるグレーティングＲＧに対向するアーム部材７１２に内蔵されたヘッド７５ａ〜７５ｃによって、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂが構成され、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳが備える一対のスケール３９1，３９2にそれぞれ対向するヘッド部６２Ａ，６２Ｃによって微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂが構成される。
しかるに、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂ及び第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂには、それぞれ前述した第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと同様の長所、短所がある。
そこで、本実施形態では、主制御装置２０は、後述するアライメント時等を含み、計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が位置する際、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとにより並行して、微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２）の位置情報の計測を行い、より信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置制御を行うようになっている。以下では、一例として、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関しては、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによって計測される位置情報に基づいて、θｘ、θｙ、θｚ方向に関しては、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによって計測される位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置制御が行われるものとする。
なお、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂについては、これまでに説明した内容の他、先の第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの説明をそのまま適用することができる。
本実施形態では、計測テーブルＭＴＢ（計測ステージＭＳＴ）が図２に示される待機位置から後述するスクラム位置まで移動する際、又はその反対にスクラム位置から待機位置まで戻る際の計測テーブルＭＴＢの６自由度方向の位置情報を計測する第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃも設けられている（図６参照）。第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃは、図２に示されるように、待機位置にある計測ステージＭＳＴの計測テーブルＭＴＢに設けられた２次元グレーティング６９（図４（Ｂ）参照）に対向し得る位置にＸ軸方向に隣接して配置された一対の４軸ヘッド６６１、６６２、該一対の４軸ヘッド６６１、６６２の−Ｙ方向に所定距離隔てて配置された一対の４軸ヘッド６６３、６６４、及び該一対の４軸ヘッド６６３、６６４と前述したヘッド部６２Ｃの２つの４軸ヘッド６４４、６４５との中間の位置に、Ｘ軸方向に隣接して配置された一対の４軸ヘッド６６５、６６６とを含む。
一対の４軸ヘッド６６１、６６２、一対の４軸ヘッド６６３、６６４、及び一対の４軸ヘッド６６５、６６６は、それぞれ支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
４軸ヘッド６６１、６６２、６６３、６６４、６６５、６６６のそれぞれは、前述の４軸ヘッド６４、６５、６７、６８と同様に、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれの検出点が配置された各１つのＸＺヘッドとＹＺヘッドとを含む。一対の４軸ヘッド６６１、６６２、一対の４軸ヘッド６６３、６６４、及び一対の４軸ヘッド６６５、６６６は、それぞれ、計測テーブルＭＴＢに設けられた２次元グレーティング６９を用いて、計測テーブルＭＴＢの６自由度方向の位置情報を計測する一対の４軸エンコーダを構成する。これらの３対の４軸エンコーダによって、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃが構成される。第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃを構成する、各エンコーダの計測値は、主制御装置２０に供給される（図６等参照）。
第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃと、前述した計測テーブルＭＴＢ裏面のグレーティングＲＧａに計測ビームを照射する計測アーム７１Ａが有する前述のヘッド７３ａ〜７３ｃによって構成される複数のエンコーダシステムとによって、計測テーブル位置計測系１６（図６参照）が構成されている。なお、計測テーブル位置計測系１６は必ずしも前述のヘッド７３ａ〜７３ｃを有していなくても良く、例えば、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃのみでも良い。この場合、図２に示したヘッドの配置（位置）を変更する、あるいは少なくとも１つのヘッドを追加することによって、前述のスクラム動作中にも、第３トップサイドエンコーダシステムによって計測ステージＭＳＴの位置情報を計測可能としても良い。
本実施形態では、さらに、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が、計測ステーション３００と露光ステーション２００との間を移動する際に、その移動中のウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置を計測するための計測系８０Ｄが設けられている（図６参照）。この計測系８０Ｄは、ベース盤１２の内部の基準軸ＬＨと基準軸ＬＡとの間の領域内に所定間隔で配置された複数のホール素子を有する。計測系８０Ｄは、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２がＸＹ平面内で移動すると、それぞれの粗動ステージＷＣＳの底面に設けられた磁石によって生じる磁界が変化することを利用してウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＸＹ平面内の凡その位置を計測するものである。この計測系８０Ｄの計測情報は、主制御装置２０に供給されるようになっている（図６参照）。なお、第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０ＢによるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報の計測が不能となる範囲内、すなわち前述の計測範囲外において、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報を計測する計測装置は計測系８０Ｄに限られるものでなく、例えば干渉計システム、あるいは前述の第１、第２トップサイドエンコーダシステムと検出方式及び／又は構成が同一又は異なるエンコーダシステムなど、他の計測装置を用いても良い。
露光装置１００では、この他、露光ステーション２００近傍の位置に配置され、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が、計測ステーション３００側から露光ステーション２００側に移動し、後述するようにウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２が計測テーブルＭＴＢに近接又は接触した時点で、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰のため、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の絶対座標を計測する、露光座標セット用計測系３４（図６参照）が設けられている。後述するように、原点復帰（リセット）がなされた第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの計測値を用いて、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの原点復帰が行われる。
露光座標セット用計測系３４は、図２に示されるように、ヘッド部６２Ａ、６２Ｃの−Ｙ側に所定距離（例えば、ウエハテーブルＷＴＢ１のＹ軸方向長さの１／３程度の距離）離れた位置に基準軸ＬＶの＋Ｘ側及び−Ｘ側に、基準軸ＬＶからウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸方向の長さの１／２より幾分狭い同一距離だけ離れて配置された一対の画像センサ３６ａ、３６ｂと、該一対の画像センサ３６ａ、３６ｂそれぞれの＋Ｙ側に隣接して配置された一対のＺセンサ３８ａ、３８ｂと、Ｚセンサ３８ａの−Ｙ側に例えばウエハテーブルＷＴＢ１のＹ軸方向長さの１／２程度の距離離れて配置されたＺセンサ３８ｃと、を含む。これらの画像センサ３６ａ、３６ｂ及びＺセンサ３８ａ〜３８ｃは、それぞれ支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
一対の画像センサ３６ａ、３６ｂは、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が所定位置、ここでは、後述する計測テーブルＭＴＢに対して近接又は接触する状態（スクラム）が開始される位置（スクラム開始位置）にあるとき、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＸ軸方向両側のエッジ部にそれぞれ設けられた前述のマークを撮像し、その撮像対象のマークのＸ，Ｙ位置をその検出中心を基準として計測する。Ｚセンサ３８ａ〜３８ｃは、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドから成り、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）上面のＺ位置をそれぞれ計測する。これら画像センサ３６ａ、３６ｂ及びＺセンサ３８ａ〜３８ｃの計測値は、主制御装置２０に供給される。
従って、主制御装置２０では、露光座標セット用計測系３４と第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃとで、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の６自由度方向の位置を同時に計測し、画像センサ３６ａ、３６ｂ及びＺセンサ３８ａ〜３８ｃの計測値（絶対位置）を用いて、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃを構成する一対の４軸ヘッド６５６、６４６から成る一対のエンコーダの計測値をリセットすることで、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰を行う。そして、その後に、原点復帰後の第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの計測値を基準として、露光ステーション２００にあるウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の６自由度方向の位置を計測する、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの原点を復帰させることで、露光時にウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置を管理する座標系（露光時座標系）の復帰が可能になる。
露光装置１００は、さらに、計測ステーション３００近傍の位置に配置され、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの原点復帰のため、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１が、後述するローディングポジションに移動した際に、ウエハテーブルＷＴＢ２又はＷＴＢ１の絶対座標を計測する、計測座標セット用計測系３５（図６参照）が設けられている。
計測座標セット用計測系３５は、図２に示されるように、ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅの−Ｙ側に所定距離隔てて、かつ基準軸ＬＶからウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸方向の長さの１／２より幾分短い同一距離だけ離れて配置された一対の画像センサ３６ｃ、３６ｄと、該一対の画像センサ３６ｃ、３６ｄそれぞれの＋Ｙ側に隣接しかつヘッド部６２Ｆ、６２Ｅの−Ｙ側に近接して配置された一対のＺセンサ３８ｄ、３８ｅと、Ｚセンサ３８ｄの−Ｙ側に例えばウエハテーブルＷＴＢ２のＹ軸方向長さの１／２程度の距離離れて配置されたＺセンサ３８ｆとを含む。これらの画像センサ３６ｃ、３６ｄ及びＺセンサ３８ｄ〜３８ｆは、それぞれ支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
一対の画像センサ３６ｃ、３６ｄは、ウエハテーブルＷＴＢ２（又はＷＴＢ１）のＸ軸方向両側のエッジ部にそれぞれ設けられた前述のマークを撮像し、その撮像対象のマークのＸ，Ｙ位置をその検出中心を基準として計測する。Ｚセンサ３８ｄ〜３８ｆは、例えば前述のＺセンサ３８ａ〜３８ｃと同様の光学式変位センサのヘッドから成り、ウエハテーブルＷＴＢ２（又はＷＴＢ１）上面のＺ位置をそれぞれ計測する。これら画像センサ３６ｃ、３６ｄ及びＺセンサ３８ｄ〜３８ｆの計測値は、主制御装置２０に供給される。
従って、主制御装置２０では、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１が、後述するローディングポジションに移動した際に、計測座標セット用計測系３５と第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂとを用いてウエハテーブルＷＴＢ２又はＷＴＢ１の位置を同時に計測し、画像センサ３６ｃ、３６ｄ及びＺセンサ３８ｄ〜３８ｆの計測値（絶対位置）を用いて、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの原点を復帰させることで、アライメント計測等を含む後述する一連の計測時に計測ステーション３００にあるウエハテーブルＷＴＢ２（又はＷＴＢ１）の位置を管理する座標系（計測時座標系）の復帰が可能になる。
本実施形態の露光装置１００では、図５に示されるように、基準軸ＬＶ上で露光位置とアライメント位置との間の所定位置、一例として基準軸ＬＶ上でアライメント検出系ＡＬＧから所定距離、例えばウエハテーブルＷＴＢ２のＹ軸方向長さの２／３程度の距離だけ＋Ｙ方向に離れた位置に、アンローディングポジションＵＰ１が設定され、アンローディングポジションＵＰ１から＋Ｘ側、−Ｘ側にそれぞれ同一の所定距離隔てた位置に、待機ポジションＵＰ２、ＵＰ３が設定されている。
アンローディングポジションＵＰ１には、前述の上下動ピンによってウエハホルダの上方で支持された露光済みのウエハＷに上方から接近してその側面を複数ヶ所で挟持して上方に持ち上げるアーム部材から成る第１アンロードスライダ（不図示）が設けられている。第１アンロードスライダは、ウエハの表面には非接触な状態でウエハを保持可能である。第１アンロードスライダは、不図示の防振部材を介してメインフレームＢＤに取り付けられている。
ウエハ待機ポジションＵＰ２には、第１アンロードスライダに保持されたウエハＷを下方から受け取って保持し、上下動可能で外部装置とのウエハの受け渡し位置にベース盤１２上方の＋Ｘ側端部の経路を通ってそのウエハを搬送可能な第２アンロードスライダ（不図示）が設けられている。同様に、ウエハ待機ポジションＵＰ３には、第１アンロードスライダに保持されたウエハＷを下方から受け取って保持し、上下動可能で外部装置とのウエハの受け渡し位置にベース盤１２上方の−Ｘ側端部の経路を通ってそのウエハを搬送可能な第３アンロードスライダ（不図示）が設けられている。第２、第３アンロードスライダは、メインフレームＢＤとは振動的に分離された別のフレームに支持されている。なお、ウエハをアンロードするための装置は上述の構成に限られるものでなく、ウエハＷを保持して移動可能であれば良い。また、ウエハＷのアンローディングポジションも投影光学系ＰＬとアライメント検出系ＡＬＧとの間に限られものではなく、例えば、後述の変形例のようにアライメント検出系ＡＬＧに関して投影光学系ＰＬと反対側でアンロードを行っても良い。
また、本実施形態では、図２に示されるように、ローディングポジションＬＰは、計測プレート３０上の基準マークＦＭがアライメント検出系ＡＬＧの視野（検出領域）内に位置決めされる位置（すなわち、アライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測（ＢＣＨＫ）前半の処理を行う位置）に設定されている。
図６には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１００の構成各部を統括制御する。図７には、図６の第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０Ｂの具体的構成の一例が示されている。
次に、本実施形態に係る露光装置１００における、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図９〜図２０に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の直下には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、図９〜図２０では、ベース盤１２、チューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２等の図示は省略されている。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。また、図９以降において、計測ステージＭＳＴは簡略化して示されている。
また、第１ないし第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ、７０Ｂ及び第１ないし第３トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｃの各ヘッド、ＡＦ系、アライメント検出系などは、それらを使用するとき、又はその使用の少し前にオフ状態からオン状態に設定されるが、以後の動作説明においては、この点に関する説明は省略する。
図９には、後述するウエハアライメント計測及びフォーカスマッピングが終了した露光前のウエハ（Ｗ２とする）を保持するウエハステージＷＳＴ２が、所定の待機位置で待機されるとともに、主制御装置２０により、同図中に黒矢印で示されるような経路に沿って、ウエハステージＷＳＴ１を移動しながらウエハテーブルＷＴＢ１上に保持されたウエハ（Ｗ１とする）の＋Ｘ側半部の領域が露光されている様子が示されている。このウエハＷ１の＋Ｘ側半部の領域の露光は、−Ｙ側のショット領域から＋Ｙ側のショット領域の順で行われる。これに先立って、ウエハＷ１は、図１６中にウエハステージＷＳＴ２について示されるような黒矢印で示される経路に沿って移動しながらその−Ｘ側半部の領域が、＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域の順で露光が終了している。これにより、ウエハＷ１上の全てのショット領域の露光が終わった時点では、ウエハステージＷＳＴ１は、露光開始前の位置とほぼ同一位置に戻っている。なお、このとき、ウエハステージＷＳＴ２の位置は、前述の計測系８０Ｄの計測値に基づいて、主制御装置２０により管理されている。
本実施形態では、上述したショット領域の露光順序を採用しているが、その露光のためにウエハステージＷＳＴ１が移動する経路の全体長さは、同じ大きさのウエハを同一のショットマップに従って露光するとした場合、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される従来の液浸スキャナなどと大差ない。
上記の露光中、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測値、すなわちスケール３９1，３９2にそれぞれ対向する４軸ヘッド６５、６４の計測値、すなわち前述の第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによって計測されたウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置情報（位置の計測値）及び第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによって計測されたウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置情報（位置の計測値）が、主制御装置２０に供給され、そのうち信頼性の高い方の計測値に基づいて、主制御装置２０によってウエハテーブルＷＴＢ１の位置のサーボ制御が行われる。また、この露光中のウエハテーブルＷＴＢ１のＺ軸方向の位置，θｙ回転及びθｘ回転の制御（ウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、事前に行われたフォーカスマッピング（これについては後述する）の結果に基づいて行われる。
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、ウエハステージＷＳＴ１がＸ軸方向に移動すると、その移動に伴って、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのヘッドの切り換え（複数のヘッド間における計測値の引き継ぎ）が行なわれる。このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置座標に応じて、使用する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのエンコーダを適宜切り換えて、ウエハステージＷＳＴ１の駆動を行なっている。
上述したウエハの＋Ｘ側半部のショット領域の露光と並行して、その露光に先立って待機ポジションＵＬ３から受け渡し位置に搬送された露光済みのウエハ（Ｗ０とする）は、不図示の搬送ロボットによって、装置外への搬出のためウエハ搬送系（不図示）に渡される。
主制御装置２０は、さらに、上記のウエハＷ１の＋Ｘ側半部のショット領域の露光と並行して、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの計測値に基づいて、計測ステージＭＳＴを、図９に仮想線で示される待機位置から実線で示されるスクラムポジションまでＸＹ平面内で駆動する。主制御装置２０は、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの４軸ヘッドを切り換えて計測ステージＭＳＴの駆動を行う。これにより、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴ１と計測ステージＭＳＴとが、ウエハテーブルＷＴＢ１と計測テーブルＭＴＢとが接触又は近接する状態（スクラム状態とも呼ばれる）に移行する。この接触又は近接する状態への移行に際し、計測ステージＭＳＴは、横側（側方）から計測アーム７１Ａに係合する。この計測ステージＭＳＴの横側からの計測アーム７１Ａに対する係合を可能にするため、計測ステージＭＳＴの計測テーブルＭＴＢは、スライダ部６０上で支持部６２を介して片持ち支持されている。
そして、主制御装置２０は、上記のウエハテーブルＷＴＢ１と計測テーブルＭＴＢとの接触又は近接する状態を保って、図１０中に２つの白抜き矢印で示されるように、計測ステージＭＳＴを−Ｙ方向に移動させるとともに、ウエハステージＷＳＴ１を−Ｙ方向に加えて−Ｘ方向にも移動させる。これにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４（液体Ｌｑ）が、ウエハテーブルＷＴＢ１上から計測テーブルＭＴＢ上に移動し（受け渡され）、投影光学系ＰＬと計測テーブルＭＴＢとによって液浸領域１４（液体Ｌｑ）が保持される。また、このとき、ウエハステージＷＳＴ１を−Ｘ方向にも移動させるのは、次の動作、すなわちウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２との交換動作を、露光終了後より短時間に開始できるようにするためである。
上記の液浸領域１４（液体Ｌｑ）のウエハテーブルＷＴＢ１上から計測テーブルＭＴＢ上への受け渡しが終了した段階では、主制御装置２０は、計測テーブルＭＴＢの位置を、計測テーブルＭＴＢの裏面に設けられたグレーティングＲＧａを用いる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測値に基づいて、計測テーブル駆動系５２Ｃ（図６参照）を介して制御することが可能である。従って、主制御装置２０は、必要な露光に関連する計測動作を、計測テーブルＭＴＢの６自由度方向の位置を制御しつつ行うことができる。
上記の接触又は近接する状態に移行後、液浸領域１４（液体Ｌｑ）のウエハテーブルＷＴＢ１上から計測テーブルＭＴＢ上への移動が完了する直前に、ウエハステージＷＳＴ１が、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測範囲から外れ、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ及び第１バックサイドエンコーダシステム７０ＡによるウエハテーブルＷＴＢ１の位置計測ができなくなる。その直前に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１（ウエハテーブルＷＴＢ１）の位置制御に用いる位置計測系を、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａから前述の計測系８０Ｄに切り換える。
その後、主制御装置２０は、図１１中に白抜き矢印で示されるように、この時点でも前述の待機位置に待機しているウエハステージＷＳＴ２と対向しなくなる位置（図１２参照）までウエハステージＷＳＴ１を−Ｘ方向に駆動する。
次に、主制御装置２０は、図１２中にそれぞれ白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ１を−Ｙ方向に駆動するのと並行してウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に駆動する。これにより、前述の接触又は近接する状態が解除された後、ウエハステージＷＳＴ１は、前述の待機ポジションＵＰ３の下方に移動する。これと並行して、ウエハステージＷＳＴ２は、液浸領域１４（液体Ｌｑ）を投影光学系ＰＬとともに保持している計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側の面の＋Ｘ側の端部に、ウエハテーブルＷＴＢ２の＋Ｙ側の面の−Ｘ側の端部が、Ｙ軸方向に関して接触又は近接する位置に移動する（図１３参照）。
次いで、主制御装置２０は、図１３中にそれぞれ白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｘ方向に駆動するのと並行してウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向に駆動する。これにより、ウエハステージＷＳＴ２は、露光座標セット用計測系３４の画像センサ３６ａ、３６ｂ及びＺセンサ３８ａ〜３８ｃが同時に、ウエハテーブルＷＴＢ２に対向する位置に移動するとともに、ウエハステージＷＳＴ１は、待機ポジションＵＰ３の下方からアンローディングポジションＵＰ１に移動する（図１４参照）。
図１４に示される位置までウエハステージＷＳＴ２が移動すると、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置制御に用いる位置計測系を、前述の計測系８０Ｄから一時的に第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃに切り換える。すなわち、主制御装置２０は、露光座標セット用計測系３４と第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃとで、ウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置を同時に計測し、露光座標セット用計測系３４（画像センサ３６ａ、３６ｂ及びＺセンサ３８ａ〜３８ｃ）の計測値（絶対位置）を用いて、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃを構成する一対の４軸ヘッド６５６、６４６から成る一対のエンコーダの計測値をリセットすることで、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰を行う。以後、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置の制御は、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃによる計測値に基づいて行われる。また、図１４に示される位置までウエハステージＷＳＴ２が移動した状態では、ウエハテーブルＷＴＢ２は、液浸領域の受け渡しのため、計測テーブルＭＴＢに対してＹ軸方向に関して接触又は近接する状態（スクラム状態）となっている。すなわち、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ２の計測テーブルＭＴＢに対するスクラム開始位置で、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰（計測値のリセット）が行われるように定められており、このスクラム開始位置での第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢ２上の所定の位置に前述のマークが設けられている。
本実施形態では、主制御装置２０は、前述した投影光学系ＰＬと計測テーブルＭＴＢとによる液浸領域１４（液体Ｌｑ）の保持を開始した後、ウエハテーブルＷＴＢ２の計測テーブルＭＴＢに対するスクラムが開始されるまでの間の少なくとも一部の期間で、計測テーブルＭＴＢが有する計測用部材、すなわち前述の照度むらセンサ９５、空間像計測器９６、波面収差計測器９７及び照度モニタ９８の少なくとも１つを用いて、照明光ＩＬを投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介してそれぞれの計測器の受光面を介して受光する露光に関連する計測、すなわち照度むら計測、空間像計測、波面収差計測及びドーズ計測の少なくとも１つを、必要に応じて行なっても良い。
一方、アンローディングポジションＵＰ１にウエハステージＷＳＴ１が到達すると、主制御装置２０は、ウエハホルダによる露光済みのウエハＷの吸着を解除し、不図示の上下動ピンを所定量上昇駆動してウエハＷ１を持ち上げる。このときの上下動ピンの位置は、ローディングポジションＬＰにウエハステージＷＳＴ１が到達し、次のウエハのロードが開始されるまで維持される。
そして、主制御装置２０は、第１アンロードスライダによりそのウエハＷ１を前述のようにして上方から保持して上に持ち上げ、ウエハステージＷＳＴ１上からアンロードする。ウエハＷ１は、その後、アンローディングポジションＵＰ１の上方の位置に、ウエハステージＷＳＴ１がローディングポジションＬＰに近づくまで維持される。
次いで、主制御装置２０は、図１４中に２つの上向きの白抜き矢印でそれぞれ示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ２と計測テーブルＭＴＢとの接触又は近接する状態を維持したまま、ウエハステージＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを、＋Ｙ方向に駆動する。これにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４（液体Ｌｑ）が、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ２上に移動し（受け渡され）、投影光学系ＰＬとウエハテーブルＷＴＢ２とによって液浸領域１４（液体Ｌｑ）が保持されるようになる（図１５参照）。
上記の液浸領域１４の受け渡しが終了した時点では、ウエハステージＷＳＴ２の空間部内に計測アーム７１Ａが挿入され、ウエハテーブルＷＴＢ２の裏面（グレーティングＲＧ）が計測アーム７１Ａのヘッド７３ａ〜７３ｃに対向するとともに、ヘッド部６２Ａ、６２Ｃが、スケール３９１、３９２に対向する状態になっている（図１５参照）。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置が、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃとともに第１微動ステージ位置計測系１１０Ａによっても計測可能となる。そこで、主制御装置２０は、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測値を、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃで計測されるウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置座標に基づいて、再設定することで、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの原点を復帰する。このようにして、露光ステーション２００内で移動するウエハテーブルＷＴＢ２の位置を管理する露光時座標系の復帰が行われる。なお、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａと露光座標セット用計測系３４とによるウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置の同時計測が可能であれば、前述した第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃの原点復帰と同様の手法により、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの原点を復帰しても良い。
主制御装置２０は、上述の露光時座標系の復帰後、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置を、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのうち信頼性の高い方の位置情報に基づいて管理する。
上述した液浸領域１４の受け渡しのためのウエハステージＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとの＋Ｙ方向の駆動と並行して、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を、ローディングポジションＬＰに向け駆動する。この駆動の途中で、計測系８０ＤによるウエハステージＷＳＴ１（ウエハテーブルＷＴＢ１）の位置計測ができなくなる。そこで、ウエハステージＷＳＴ１が計測系８０Ｄによる計測範囲から外れる前に、例えばウエハステージＷＳＴ１が図１５中に仮想線（二点鎖線）で示される位置に到達した時点で、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置制御に用いる位置計測系を、前述の計測系８０Ｄから第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂに切り換える。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１が図１５中に仮想線（二点鎖線）で示される位置に到達した時点では、ウエハステージＷＳＴ１の空間部内に計測アーム７１Ｂが挿入され、ウエハテーブルＷＴＢ１の裏面（グレーティングＲＧ）が計測アーム７１Ｂのヘッド７５ａ〜７５ｃに対向するとともに、ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅが、スケール３９１、３９２に対向している。また、このとき、計測座標セット用計測系３５によるウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の絶対位置の計測が可能になっている。そこで、主制御装置２０は、計測座標セット用計測系３５と第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂとを用いて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置の同時計測を行う。そして、前述と同様、主制御装置２０は、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの計測値を、計測座標セット用計測系３５で計測されるウエハテーブルＷＴＢ１の絶対位置に基づいて、再設定することで、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの原点を復帰する。このようにして、計測ステーション３００内で移動するウエハテーブルＷＴＢ１の位置を管理する計測時座標系の復帰が行われる。
計測座標セット用計測系３５は、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の絶対位置の計測が可能なので、上記の計測系８０Ｄから第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂへの切り換え、すなわち計測時座標系の復帰は、短時間で行うことができる。
主制御装置２０は、上述の計測時座標系の復帰後、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置を、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂのうち信頼性の高い方の位置情報に基づいて管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ１をローディングポジションＬＰに位置決めする（図１５参照）。
ウエハステージＷＳＴ１がローディングポジションＬＰに向けて駆動され、アンローディングポジションＵＰ１から離れると、図１５中に黒塗り矢印で模式的に示されるように、アンローディングポジションＵＰ１の上方にあるウエハＷ１が待機ポジションＵＰ２へ移動される。この移動は、主制御装置２０によって次の手順で行われる。
すなわち、第２アンロードスライダをアンローディングポジションＵＰ１の上方にあるウエハＷ１の下方に移動し、そのウエハＷ１を第１アンロードスライダから第２アンロードスライダへ受け渡した後、ウエハＷ１を保持した第２アンロードスライダを待機ポジションＵＰ２に移動する。このウエハＷ１は、次のウエハに対する一連の計測動作、すなわちアライメント計測及びフォーカスマッピング等が終了し、ウエハステージＷＳＴ２が、所定の待機位置に移動するまで、待機ポジションＵＰ２の所定の高さの位置に、第２アンロードスライダに保持された状態が維持される。
ローディングポジションＬＰで、新たな露光前のウエハＷ３（ここでは、一例として、あるロット（１ロットは２５枚又は５０枚）の中間のウエハとする）が、以下の手順でウエハステージＷＳＴ１上にロードされる。すなわち、不図示のロードアームに保持されたウエハＷがロードアームから所定量上昇した状態を維持している上下動ピンに渡され、ロードアームが退避した後、上下動ピンが下降することで、ウエハＷがウエハホルダ上に載置され、不図示のバキュームチャックにより吸着される。この場合、上下動ピンが所定量上昇した状態を維持しているので、上下動ピンがウエハホルダの内部に収納されている場合に比べてウエハロードを短時間で行うことができる。図１５には、新たな露光前のウエハ（Ｗ３とする）がウエハテーブルＷＴＢ１上にロードされた状態が示されている。
一方、ウエハステージＷＳＴ１のローディングポジションＬＰへの移動及びウエハＷ３のロードと並行して、ウエハステージＷＳＴ２は、計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢ２との接近又は接触状態を維持したまま、図１５中に２つの白抜き矢印で示されるように、ウエハＷ２の露光開始位置、すなわち第１ショット領域の露光のための加速開始位置へ向かって移動する。この移動開始に先立って、図１５に示されるように、ウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に配置される位置にある状態で、主制御装置２０は、必要に応じ、両ステージＷＳＴ２，ＭＳＴを停止し、ＢＣＨＫ後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理を行う。
ここで、ＢＣＨＫ後半の処理とは、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ（又はレチクルステージＲＳＴ上の不図示のマーク板）上の一対の計測マークの投影像（空間像）を、計測プレート３０を含む前述した空間像計測装置４５１、４５２を用いて計測する処理を意味する。この場合、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示される方法と同様に、一対の空間像計測スリットパターンＳＬを用いたスリットスキャン方式の空間像計測動作にて、一対の計測マークの空間像をそれぞれ計測し、その計測結果（ウエハテーブルＷＴＢ２のＸＹ位置に応じた空間像強度）をメモリに記憶する。
また、フォーカスキャリブレーション後半の処理とは、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を計測する一対のＸＺヘッド６５Ｘ３、６４Ｘ３によって計測される面位置情報を基準として、計測プレート３０（ウエハテーブルＷＴＢ２）の投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御しつつ、空間像計測装置４５１、４５２を用いて、レチクルＲ上の計測マークの空間像をスリットスキャン方式で計測し、その計測結果に基づいて投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を測定する処理を意味する。
このとき、液浸領域１４が投影光学系ＰＬと計測プレート３０（ウエハテーブルＷＴＢ）との間に形成されているので、上記の空間像の計測は、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介して行われる。また、空間像計測装置４５１、４５２の計測プレート３０などはウエハステージＷＳＴ２（ウエハテーブルＷＴＢ２）に搭載され、受光素子などは計測ステージＭＳＴに搭載されているので、上記の空間像の計測は、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触又は近接状態を保ったままで行われる。
上記の測定により、基準軸ＬＶに、ウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが一致した状態における一対のＸＺヘッド６５Ｘ３、６４Ｘ３の計測値（すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）が求まる。この計測値は、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応している。
上述のＢＣＨＫ後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理を行なった後、主制御装置２０は、ＢＣＨＫの前半の処理（これについては後述する）の結果とＢＣＨＫの後半の処理の結果とに基づいて、アライメント検出系ＡＬＧのベースラインを算出する。また、これとともに、主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーション前半の処理（これについては後述する）で得られた基準軸ＬＶにウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが一致した状態における一対のＸＺヘッド６８Ｘ３、６７Ｘ３の計測値（ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の計測プレート３０表面の検出点における検出結果（面位置情報）との関係と、上述のフォーカスキャリブレーション後半の処理で得られた投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応するウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが基準軸ＬＶに一致した状態における一対のＸＺヘッド６５Ｘ３、６４Ｘ３の計測値（すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）とに基づいて、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出点におけるオフセットを求め、そのオフセットが零になるように例えば光学的手法によりＡＦ系の検出原点を調整する。
この場合において、スループット向上の観点から、上述のＢＣＨＫの後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の一方のみを行っても良いし、両方の処理を行うことなく、次の処理に移行しても良い。勿論、ＢＣＨＫの後半の処理を行わない場合には、ＢＣＨＫの前半の処理を行う必要もない。
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、図１６に示されるように、計測ステージＭＳＴを、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に駆動して、両ステージＷＳＴ２，ＭＳＴの接触又は近接状態を解除する。
そして、主制御装置２０は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハＷ２上にレチクルパターンを転写する。この露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われたウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果（ウエハ上のすべてのショット領域の配列座標）及びアライメント検出系ＡＬＧの最新のベースライン等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光と、を繰り返すことにより行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体（水）Ｌｑを保持した状態で行われる。
また、本実施形態では、一例として最初に露光される第１ショット領域が、ウエハＷ２の−Ｘ側半分の＋Ｙ端部に位置するショット領域に定められているため、まず、その加速開始位置へ移動するため、ウエハステージＷＳＴが、＋Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に移動される。
そして、図１６に黒矢印で示されるような経路に沿って、ウエハステージＷＳＴ２を移動しながらウエハＷ２の−Ｘ側半部の領域を＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域の順で露光する。
上述のウエハＷ２の−Ｘ側半部の領域の露光と並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、前述のウエハＷ３のロード動作に続いて、以下の一連の計測動作が行われる。
まず、ウエハステージＷＳＴ１がローディングポジションＬＰにあるときに、アライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測（ＢＣＨＫ）の前半の処理が行われる。ここで、ＢＣＨＫの前半の処理とは、以下のような処理を意味する。すなわち、主制御装置２０は、前述した計測プレート３０の中央に位置する基準マークＦＭを、アライメント検出系ＡＬＧで検出（観察）し、そのアライメント検出系ＡＬＧの検出結果とその検出時における微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを対応付けてメモリに記憶する。本実施形態では、前述のウエハＷのロード動作と少なくとも一部並行してＢＣＨＫの前半の処理を行うこととしても良い。
ＢＣＨＫの前半の処理に引き続き、ウエハステージＷＳＴ１がローディングポジションＬＰにあるときに、フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われる。
すなわち、主制御装置２０は、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの一対のＸＺヘッド６８Ｘ３、６７Ｘ３によって検出されるウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報（スケール３９１、３９２のＺ位置情報）を検出しつつ、それらの情報から得られる基準平面を基準として、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いて前述の計測プレート３０表面の面位置情報を検出する。これにより、前述の基準軸ＬＶにウエハテーブルＷＴＢ１のセンターラインが一致した状態における一対のＸＺヘッド６８Ｘ３、６７Ｘ３の計測値（ウエハテーブルＷＴＢ１のＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の計測プレート３０表面の検出点における検出結果（面位置情報）との関係が求まる。
次に、主制御装置２０は、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの４軸ヘッド６７、６８、並びにＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いたフォーカスマッピングを開始する。
ここで、本実施形態に係る露光装置１００で行われるフォーカスマッピングについて説明する。このフォーカスマッピングに際しては、主制御装置２０は、スケール３９1，３９2にそれぞれ対向する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの２つの４軸ヘッド６７、６８の計測値に基づいてウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置を管理している。
そして、この状態で、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を、図１６中に白抜き矢印で示されるように、Ｘ軸方向のステップ移動を挟んで、−Ｙ方向及び＋Ｙ方向の高速スキャンを交互に繰り返し、その高速スキャン中に２つの４軸ヘッド６７、６８のそれぞれで計測されるウエハテーブルＷＴＢ１表面（プレート２８表面）のＸ軸方向両端部（一対の第２撥水板２８ｂ）のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関する位置情報と、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）で検出される検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ各情報を相互に対応付けて不図示のメモリに逐次格納する。
そして、主制御装置２０は、上記のサンプリングを終了し、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだ２つの４軸ヘッド６７、６８それぞれで計測されたＺ軸方向に関する位置情報を基準とするデータに換算する。
これをさらに詳述すると、一方の４軸ヘッド６７によるＺ位置の計測値に基づいて、プレート２８の−Ｘ側端部近傍の領域（スケール３９2が形成された第２撥水板２８ｂ）上の所定の点（ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出点とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を左計測点と呼ぶ）における面位置情報が得られる。また、他方の４軸ヘッド６８によるＺ位置の計測値に基づいて、プレート２８の＋Ｘ側端部近傍の領域（スケール３９1が形成された第２撥水板２８ｂ）上の所定の点（ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出点とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を右計測点と呼ぶ）における面位置情報が得られる。そこで、主制御装置２０は、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点における面位置情報を、左計測点の面位置と右計測点の面位置とを結ぶ直線（以下、便宜上、テーブル面基準線と呼ぶ）を基準とする面位置データに換算する。このような換算を、主制御装置２０は、全てのサンプリング時に取り込んだ情報について行う。
ここで、本実施形態に係る露光装置１００では、上記の第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによる計測と並行して、第２バックサイドエンコーダシステム７０ＢによるＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向（並びにθｚ方向）に関するウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージＷＦＳ）の位置情報の計測が可能になっている。そこで、主制御装置２０は、上記の２つの４軸ヘッド６８、６７のそれぞれで計測されるウエハテーブルＷＴＢ１表面（プレート２８の表面）のＸ軸方向両端部のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に関する位置情報と、ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）で検出される検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）との取り込みと同じタイミングで、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる上記各方向（Ｘ，Ｙ、Ｚ、θｙ（及びθｚ））に関する位置の計測値をも取り込んでいる。そして、主制御装置２０は、同時に取り込んだ第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの計測情報から得られるテーブル面基準線のデータ（Ｚ、θｙ）と、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの計測情報（Ｚ、θｙ）との関係を求めている。これにより、上述のテーブル面基準線を基準とする面位置データを、裏面計測により得られるウエハテーブルＷＴＢ１のＺ位置及びθｙ回転で定まる、上述のテーブル面基準線に対応する基準線（以下、便宜上、裏面計測基準線と呼ぶ）を基準とする面位置データに換算することができる。
このようにして、予め上記の換算データを取得しておくことで、例えば、露光の際などには、前述のＸＺヘッド６４Ｘ及び６５ＸでウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）表面（スケール３９2が形成された第２撥水板２８ｂ上の点、及びスケール３９1が形成された第２撥水板２８ｂ上の点）を計測して、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜（主としてθｙ回転）を算出する。この算出したウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜と前述の面位置データ（テーブル面基準線を基準とする面位置データ）とを用いることで、ウエハＷ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷの面位置制御が可能になる。従って、多点ＡＦ系を投影光学系ＰＬから離れた位置に配置しても何ら支障がないので、ワーキングディスタンス（露光時における投影光学系ＰＬとウエハＷとの間隔）が狭い露光装置などであっても、本実施形態のフォーカスマッピングは好適に適用できる。
上述のフォーカスマッピングの終了後、例えばＥＧＡ方式のウエハアライメントが行われる。具体的には、主制御装置２０は、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置をサーボ制御しつつ、図１７中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ１を、ＸＹ２次元方向にステップ駆動しつつ、各ステップ位置で、ウエハ上の各ショット領域に付設されたアライメントマークを、アライメント検出系ＡＬＧを用いて検出し、アライメント検出系ＡＬＧの検出結果とその検出時の第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
そして、主制御装置２０は、このようにして得た複数のアライメントマークの検出結果と対応する第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書に開示されているＥＧＡ方式にて統計演算を行って、ＥＧＡパラメータ（Ｘオフセット、Ｙオフセット、直交度、ウエハ回転、ウエハＸスケーリング、ウエハＹスケーリングなど）を算出し、その算出結果に基づいて、ウエハＷ２の全てのショット領域の配列座標を求める。そして、主制御装置２０は、その配列座標を、基準マークＦＭの位置を基準とする座標に換算する。この時点でもまだ、ウエハＷ２の−Ｘ側半部の領域の露光が続行されている。
なお、上記の説明では、フォーカスマッピングの終了後にウエハアライメントが行われるものとしたが、これに限らず、ウエハアライメントの終了後にフォーカスマッピングが行われても良いし、あるいはフォーカスマッピングとウエハアライメントとが少なくも一部並行して行われても良い。
そして、一連の計測作業が終了すると、主制御装置２０は、ウエハＷ３を保持したウエハステージＷＳＴ１を、図１８中に白抜き矢印で示されるように、図９に示されるウエハステージＷＳＴ２の待機位置と基準軸ＬＶに関して対称な待機位置に向かって、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に駆動する。図１９には、ウエハステージＷＳＴ１が待機位置へ移動し、その位置で待機している状態が示されている。この待機位置は、前述のウエハの待機ポジションＵＰ３のほぼ直下であり、この待機位置への移動の途中で、ウエハステージＷＳＴ１の位置を計測する計測系が、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂから計測系８０Ｄに切り換えられる。
上記のウエハステージＷＳＴ１の待機位置への移動及びその後の待機位置での待機と並行して、主制御装置２０により、図１８及び図１９中にそれぞれ黒矢印で示されるような経路に沿って、ウエハステージＷＳＴ２を移動しながらウエハテーブルＷＴＢ２上に保持されたウエハＷ2の＋Ｘ側半部の領域の露光が行われる。
ウエハステージＷＳＴ１が、待機位置に移動すると、主制御装置２０は、待機ポジションＵＰ２の上方で露光済みのウエハＷ１を保持している第２アンロードスライダを所定量下降駆動した後、図２０中に黒塗り矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ１をウエハ搬送系との受け渡し位置まで搬送する。
図２０と図９とを比較すると明らかなように、図２０の状態は、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とが入れ替わるとともに、ウエハステージＷＳＴ１の待機位置が、ウエハステージＷＳＴ２の待機位置と、基準軸ＬＶに関して左右対称の位置に設定されているが、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上に保持された２枚のウエハＷの処理の進捗状況は同じである。
以後上述と同様の動作が、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を交互に用いながら、主制御装置２０によって、繰り返される。
ただし、この繰り返しに際し、ウエハステージＷＳＴ２は、保持するウエハＷの露光が終了すると、＋Ｘ方向に駆動された後、ウエハステージＷＳＴ１との入れ替えのため、−Ｙ方向に駆動される。この場合、ウエハステージＷＳＴ１は、ウエハステージＷＳＴ２との入れ替えのため、＋Ｙ方向に駆動される。
そして、ウエハステージＷＳＴ２は、入れ替え後、アンローディングポジションＵＰ１に移動した後、そのウエハステージＷＳＴ２からアンロードされた露光済みのウエハが、アンローディングポジションＵＰ１の−Ｘ側の待機ポジションＵＰ３で待機される。そして、ウエハステージＷＳＴ２上への新たなウエハのロード、前述した一連の計測動作が終了して、ウエハステージＷＳＴ２が、待機ポジションＵＰ２直下の待機位置に移動した時点で、待機ポジションＵＰ３で待機していた露光済みのウエハが−Ｙ方向の経路沿って、ウエハ搬送系との受け渡し位置まで搬送される。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、例えば露光ステーション２００に一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があり、計測ステーション３００に他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）がある場合、露光ステーション２００において、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に保持されたウエハＷが、照明光ＩＬにより投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介して露光されるのと並行して、計測ステーション３００においてウエハテーブルＷＴＢ２（又はＷＴＢ１）に保持されたウエハＷに対する前述した一連の計測を行うことが可能になる。また、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に保持されたウエハＷに対する露光が終了すると、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）と計測テーブルＭＴＢとの間で、投影光学系ＰＬ直下の液体Ｌｑ（液浸領域１４）の受け渡しが行われ、投影光学系ＰＬと計測テーブルＭＴＢとによってその液体が保持される。この液体Ｌｑの受け渡しは、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に保持されたウエハＷに対する露光が終了した直後に行うことが可能になる。これにより、投影光学系ＰＬの直下に供給された液体ＬｑをウエハテーブルＷＴＢ１及びＷＴＢ２の一方から他方に受け渡す必要がなくなる。これにより、例えばウエハ交換等のため、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を計測ステーション３００側に戻す際に、投影光学系ＰＬの直下に供給された液体ＬｑをウエハテーブルＷＴＢ１及びＷＴＢ２の一方から他方に受け渡す場合のように、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を大回りさせる必要がなくなる。また、本実施形態に係る露光装置１００によると、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬと計測テーブルＭＴＢとの間に液体Ｌｑが保持されている状態で、露光済みのウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を含むウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）と、前述の一連の計測が終了したウエハＷを保持するウエハテーブルＷＴＢ２（又はＷＴＢ１）を含むウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）とが、Ｙ軸方向に関して位置が入れ替わるように、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２を、粗動ステージ駆動系５１Ａ、５１Ｂを介して駆動する。この場合、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に関して位置が入れ替わるように、ウエハテーブルＷＴＢ１を含むウエハステージＷＳＴ１とウエハテーブルＷＴＢ２を含むウエハステージＷＳＴ２とを、Ｙ軸方向に平行な互いに逆向きの経路を含むそれぞれの移動経路に沿って並行して駆動する（図１２参照）。本実施形態では、かかるＹ軸方向に平行な互いに逆向きの経路を含むそれぞれの移動経路が採用されており、この移動経路をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が通過する前後で、主制御装置２０は、粗動ステージ駆動系５１Ａ、５１Ｂによって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を、それぞれ、粗動ステージＷＣＳの空間内に配置されるアーム部材７１１、７１２（すなわち、ヘッド７３ａ〜７３ｃ、７５ａ〜７５ｃ）の一方の代わりにアーム部材７１１、７１２（すなわち、ヘッド７３ａ〜７３ｃ、７５ａ〜７５ｃ）の他方が配置されるように露光ステーション２００と計測ステーション３００との一方から他方に移動するようになっている（例えば、図９及び図１８参照）。この場合において、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の露光ステーション２００と計測ステーション３００との間の領域（中間領域）から露光ステーション２００（又は計測ステーション３００）へ移動するために、主制御装置２０により、計測系８０Ｄで計測されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報に基づいて、粗動ステージ駆動系５１Ａ、５１ＢによるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の駆動が制御される。また、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とは、前述の中間領域内で互いに異なる移動経路を通って露光ステーション２００と計測ステーション３００との一方から他方に移動され、本実施形態ではその異なる移動経路がＸ方向に関して位置が異なる、すなわちベース盤１２上でＸ方向の一端側と他端側とに離れて設定される。本実施形態では、チューブキャリアが、ウエハステージＷＳＴ１に対しては−Ｘ方向から接続され、ウエハステージＷＳＴ２に対しては＋Ｘ方向から接続されるため、ウエハステージＷＳＴ１はＸ方向に関して投影光学系ＰＬの−Ｘ側に移動経路が設定され、ウエハステージＷＳＴ２はＸ方向に関して投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に移動経路が設定される。
また、主制御装置２０は、例えば上記の露光済みのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の一方と、前述の一連の計測が終了したウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の他方とのＹ軸方向に関する位置の入れ替え時を含み、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の一方に保持されたウエハＷの露光終了後ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ１の他方に保持されたウエハＷの露光が開始されるまでの一部の期間で、計測テーブルＭＴＢが有する計測用部材、すなわち前述の照度むらセンサ９５、空間像計測器９６、波面収差計測器９７及び照度モニタ９８の少なくとも１つを用いて、照度むら計測、空間像計測、波面収差計測及びドーズ計測の少なくとも１つを行うことができる。これにより、スループットを低下させることなく、必要に応じて露光に関連する計測を行うことが可能になる。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の移動経路は、Ｘ軸方向にウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２を互いに逆向きに駆動する経路を、さらに含む（図１３参照）。
従って、スループットの向上が可能となるとともに、装置の小型化も可能になる。
本実施形態に係る露光装置１００は、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があるときに、粗動ステージＷＣＳに６自由度方向に移動可能に保持されるウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）、すなわち微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置を計測する第１微動ステージ位置計測系１１０Ａが、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の裏面（−Ｚ側の面）に設けられたグレーティングＲＧに計測ビームを下方から照射し、該計測ビームのグレーティングＲＧからの光（反射回折光）を受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が露光ステーション２００内の所定の範囲（ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に保持されたウエハＷの露光のためウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が移動する範囲を少なくとも含む露光ステーション２００内の範囲）で移動する際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の６自由度方向の位置情報を計測する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、メインフレームＢＤに設けられたヘッド部６２Ａ、６２Ｃを有し、ヘッド部６２Ａ、６２ＣからウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に設けられた一対のスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）に計測ビームを照射し、該計測ビームのスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）からの光（反射回折光）を受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が露光ステーション２００内の上記所定の範囲を移動する際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の６自由度方向の位置情報を、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる前記位置情報の計測と並行して計測可能な第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａと、を備えている。そして、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が露光ステーション２００内の上記所定の範囲を移動する際、例えば露光時に、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる位置情報及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を駆動する。
また、本実施形態に係る露光装置１００は、計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があるときに、粗動ステージＷＣＳに６自由度方向に移動可能に保持されるウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）、すなわち微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置を計測する第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂが、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の裏面（−Ｚ側の面）に設けられたグレーティングＲＧに計測ビームを下方から照射し、該計測ビームのグレーティングＲＧからの光（反射回折光）を受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が計測ステーション３００内の所定の範囲（前述した一連の計測処理のため、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が移動する範囲を少なくとも含む計測ステーション３００内の範囲、例えば露光ステーション２００における前述の所定の範囲に対応する計測ステーション３００における範囲）で移動する際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の６自由度方向の位置情報を計測する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと、メインフレームＢＤに設けられたヘッド部６２Ｆ、６２Ｅを有し、ヘッド部６２Ｆ、６２ＥからウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）上の一対のスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）に計測ビームを照射し、該計測ビームのスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）からの光（反射回折光）を受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が計測ステーション３００内の上記所定の範囲を移動する際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の６自由度方向の位置情報を、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる前記位置情報の計測と並行して計測可能な第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂと、を備えている。そして、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が計測ステーション３００内の上記所定の範囲を移動する際、例えばアライメント時に、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる位置情報及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をサーボ駆動する。
さらに、アンローディングポジションＬＰ１が、露光位置とアライメント位置との間、より具体的には、露光済みのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が、その移動経路に沿って−Ｙ方向に駆動された後Ｘ軸方向に駆動された位置に設定されているので、露光済みのウエハをその露光終了後の短時間後にウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）上からアンロードした後、ローディングポジションＬＰに戻ることができる。また、露光終了後、計測テーブルＭＴＢに液浸領域１４（液体Ｌｑ）を渡した後、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）は、液体に触れること無く、アンローディングポジションＬＰ１へ、さらにはローディングポジションＬＰに戻る。従って、この時のウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の移動を、高速かつ高加速で行うことができる。さらに、ローディングポジションＬＰが、アライメント検出系ＡＬＧのＢＣＨＫの前半の処理が行われる位置に設定されているので、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）上へのウエハのロードと少なくとも一部並行して、又はロード後、直ちにアライメント検出系ＡＬＧのＢＣＨＫの前半の処理を含む一連の計測処理を開始することができる。また、この計測処理は、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）に液体が触れることなく行われるので、高速かつ高加速でウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を移動させつつ、行うことができる。
さらに、ウエハＷ上の複数のショット領域の露光順序は、−Ｘ側半部（又は＋Ｘ側半部）における＋Ｙ側から−Ｙ側のショット領域の順に露光した後、＋Ｘ側半部（又は−Ｘ側半部）における−Ｙ側から＋Ｙ側のショット領域の順に露光するので、露光が終了した時点で、アンローディングポジションＬＰ１に最も近い位置にウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）が位置している。従って、露光終了後、最短時間でアンローディングポジションＬＰ１へのウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の移動が可能である。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る露光装置１００によると、高精度なアライメント結果、及びフォーカスマッピングの結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷに対する液浸露光による高解像度な露光が、重ねあわせ精度良く行われる。また、露光対象のウエハＷが、例えば４５０ｍｍウエハなどであっても、スループットを高く維持することができる。具体的には、露光装置１００では、４５０ｍｍウエハに対する露光処理を、前述した米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される液浸スキャナで３００ｍｍウエハに対する露光処理と、同等あるいはそれ以上の高スループットで実現することが可能である。
なお、上記実施形態では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとを併用して、両者の計測情報のうち、信頼性の高い方の計測情報を用いて、露光ステーション２００におけるウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置を制御する一例として、θｘ、θｙ、及びθｚ方向に関しては、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる計測情報を用い、残りのＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に関しては第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる計測情報を用いるものとしたが、これは一例に過ぎない。
例えば、４５０ミリウエハ対応の露光装置では、ウエハテーブルの大きさから考えて、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測アーム７１Ａ（アーム部材７１１）が片持ち支持構造でその長さが５００ｍｍ、あるいはそれ以上となるため、例えば１００Ｈｚ〜４００Ｈｚ位の帯域の暗振動（ボディの振動）の影響が大きくなる。これに対して、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａは、ボディの振動による影響は小さく、極低周波の帯域を除けば計測騙されは小さいと考えられる。そこで、これらの点に着目して、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる計測情報のうち、信頼性の高い方の計測情報を出力信号の周波数帯域で選択的に用いるようにしても良い。この場合、例えば同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとの出力を選択的に用いる（切り換える）こともできるし、これに限らず、例えば、フィルタを用いることなく、トップサイドエンコーダシステムの出力信号とバックサイドエンコーダシステムの出力信号とを重み付けして加算したハイブリッド位置信号を用いても良い。また、振動以外の要因によってトップサイドエンコーダシステムとバックサイドエンコーダシステムとを使い分ける、あるいは併用しても良い。この他、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の移動を伴う所定の動作について、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ又は第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる計測情報（位置情報）の方が信頼性が高いことが明らかである場合には、その動作の間は、その信頼性が高い方の位置情報が、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置制御に用いられることとしても良い。例えば、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａでは、例えば走査露光中はバックサイドエンコーダシステム７０Ａのみを用いるようにしても良い。
いずれにしても、本実施形態によると、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによる並行したウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置計測が可能であるので、一方のエンコーダシステムの単独使用、両者のシステムの併用など、両者の長所、短所に応じた種々の使用方法が可能になる。
また、上記実施形態では、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂにおいて、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによる計測情報（位置情報）のうち、信頼性の高い方の位置情報を選択する方法は、上記と同様の方法を採用することができる。
また、上記実施形態では、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａが、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａに加えて第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａを備えているものとしたが、これに限らず、露光ステーション２００におけるウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置を計測する計測系は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのみであっても良いし、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａに代えて、別の構成のエンコーダシステム、あるいは干渉計システムなどを、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと組み合わせて用いても良い。第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのみを用いる場合、バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のθｘ、θｙ、及びθｚ方向、又は６自由度方向の長期的な安定性を確保するため必要なキャリブレーションを行うようにすることが望ましい。
また、上記実施形態では、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂが、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとを備えるものとしたが、これに限らず、計測ステーション３００におけるウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２の位置を計測する計測系は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのみであっても良いし、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂに代えて、別の構成のエンコーダシステム、あるいは干渉計システムなどを、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと組み合わせて用いても良い。第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのみを用いる場合、バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のθｘ、θｙ、及びθｚ方向、又は６自由度方向の長期的な安定性を確保するため必要なキャリブレーションを行うようにすることが望ましい。
また、上記実施形態では、露光座標セット用計測系３４、及び計測座標セット用計測系３５が、それぞれＺセンサとともにウエハテーブル上のマークのＸ，Ｙ２次元方向の位置を検出する一対の画像センサを備えているものとしたが、これに限らず、例えば画像センサに代えて、ウエハテーブルのＸＹ２次元方向の絶対位置の計測が可能なアブソリュートエンコーダを設けても良い。
また、上記実施形態では、アンローディングポジションＵＰ１が、露光ステーション２００と計測ステーション３００との間に設定されるものとしたが、これに限らず、次の変形例に係る露光装置のように、アンローディングポジションをローディングポジションＬＰの近傍に設定しても良い。
《変形例》
図２１には、変形例に係る露光装置の並行処理動作中の一瞬の状態が示されている。この図２１は、前述した実施形態に係る図１４の状態に対応する。この図２１からわかるように、この変形例に係る露光装置では、アンローディングポジションＵＰが、ローディングポジションＬＰとともに、計測アームの近傍に設定されている。より具体的には、前述した実施形態に係る露光装置のローディングポジションＬＰを基準として、ローディングポジションＬＰが＋Ｘ側に所定距離ずれた位置に設定され、アンローディングポジションＵＰが−Ｘ側に所定距離ずれた位置に設定されている。また、前述の待機ポジションＵＰ２、ＵＰ３のようなウエハの待機ポジションは設けられていない。また、本変形例に係る露光装置では、計測座標セット用計測系３５（画像センサ３６ｃ、３６ｄ及びＺセンサ３８ｄ〜３８ｆ）が、ヘッド部６２Ｆ，６２Ｅの＋Ｙ側に配置されている。その他の部分の構成等は、前述の実施形態に係る露光装置１００と同様になっている。
ここで、図２１〜図２４に基づいて、この変形例に係る露光装置で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた一連の並行処理動作のうち、ウエハ交換動作を含む一部の動作を説明する。
前述した実施形態と同様の手順で、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理が行われ、図２１に示される位置までウエハステージＷＳＴ２が移動すると、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置制御に用いる位置計測系を、前述と同様にして、計測系８０Ｄから一時的に第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃに切り換える。以後、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置の制御は、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃによる計測値に基づいて行われる。また、図２１に示される位置までウエハステージＷＳＴ２が移動した状態では、ウエハテーブルＷＴＢ２は、液浸領域の受け渡しのため、計測テーブルＭＴＢに対してＹ軸方向に関して接触又は近接する状態（スクラム状態）となっている。
次いで、主制御装置２０は、図２１中に２つの上向きの白抜き矢印でそれぞれ示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ２と計測テーブルＭＴＢとの接触又は近接する状態を維持したまま、ウエハステージＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとを、＋Ｙ方向に駆動する。これにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４（液体Ｌｑ）が、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ２上に移動し（受け渡され）、投影光学系ＰＬとウエハテーブルＷＴＢ２とによって液浸領域１４（液体Ｌｑ）が保持されるようになる（図２３参照）。
上記の液浸領域１４の受け渡しが終了した時点では、ウエハステージＷＳＴ２の空間部内に計測アーム７１Ａが挿入され、ウエハテーブルＷＴＢ２の裏面（グレーティングＲＧ）が計測アーム７１Ａのヘッド７３ａ〜７３ｃに対向するとともに、ヘッド部６２Ａ、６２Ｃが、スケール３９１、３９２に対向する状態になっている（図２３参照）。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置が、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃとともに第１微動ステージ位置計測系１１０Ａによっても計測可能となる。そこで、主制御装置２０は、前述と同様、第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃで計測されるウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向の位置座標に基づいて、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの原点を復帰する。このようにして、露光ステーション２００内で移動するウエハテーブルＷＴＢ２の位置を管理する露光時座標系の復帰が行われる。
主制御装置２０は、上述の露光時座標系の復帰後、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置を、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのうち信頼性の高い方の位置情報に基づいて管理する。
上述した液浸領域１４の受け渡しのためのウエハステージＷＳＴ２と計測ステージＭＳＴとの＋Ｙ方向の駆動と並行して、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を、図２１中に下向きの白抜き矢印で示されるように、アンローディングポジションＵＰ（及びローディングポジションＬＰ）に向けて駆動する。この駆動の途中で、計測系８０ＤによるウエハステージＷＳＴ１（ウエハテーブルＷＴＢ１）の位置計測ができなくなる。そこで、ウエハステージＷＳＴ１が計測系８０Ｄによる計測範囲から外れる前に、例えばウエハステージＷＳＴ１が図２２に示される位置に到達した時点で、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置制御に用いる位置計測系を、前述の計測系８０Ｄから第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂに切り換える。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１が図２２に示される位置に到達した時点では、ウエハステージＷＳＴ１の空間部内に計測アーム７１Ｂが挿入され、ウエハテーブルＷＴＢ１の裏面（グレーティングＲＧ）が計測アーム７１Ｂのヘッド７５ａ〜７５ｃに対向するとともに、ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅが、スケール３９１、３９２に対向している。また、このとき、計測座標セット用計測系３５によるウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の絶対位置の計測が可能になっている。そこで、主制御装置２０は、計測座標セット用計測系３５と第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂとを用いて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置の同時計測を行う。そして、前述と同様、主制御装置２０は、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの計測値を、計測座標セット用計測系３５で計測されるウエハテーブルＷＴＢ１の絶対位置に基づいて、再設定することで、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの原点を復帰する。このようにして、計測ステーション３００内で移動するウエハテーブルＷＴＢ１の位置を管理する計測時座標系の復帰が行われる。
計測座標セット用計測系３５は、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の絶対位置の計測が可能なので、上記の計測系８０Ｄから第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂへの切り換え、すなわち計測時座標系の復帰は、短時間で行うことができる。
主制御装置２０は、上述の計測時座標系の復帰後、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置を、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂのうち信頼性の高い方の位置情報に基づいて管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ１を図２２中に白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向かつ−Ｘ方向に駆動してアンローディングポジションＵＰに位置決めする（図２３参照）。
アンローディングポジションＬＰでは、露光済みのウエハＷ１が、以下の手順でウエハステージＷＳＴ１上からアンロードされる。すなわち、不図示のバキュームチャックによるウエハＷ１の吸着が解除された後、上下動ピンが上昇することで、ウエハＷ１がウエハホルダ上から持ち上げられる。そして、ロボットアームなどから成る不図示のアンロードアームがウエハＷ１とホルダとの間に差し込まれ、アンロードアームが所定量上昇することで、ウエハＷ１が上下動ピンからアンロードアームに渡される。そして、アンロードアームによって図２３中に黒塗り矢印で示されるように、外部搬送系との受け渡し位置まで搬出される。この場合、上下動ピンは、次のウエハのロードに備えて所定量上昇した状態を維持している。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を、図２４に白抜き矢印で示されるように、＋Ｘ方向に所定量駆動して、ローディングポジションＬＰに位置決めする。ローディングポジションＬＰでは、新たな露光前のウエハＷ３（ここでは、一例として、あるロット（１ロットは２５枚又は５０枚）の中間のウエハとする）が、前述と同様にしてウエハテーブルＷＴＢ１上にロードされる。図２４には、新たな露光前のウエハＷ３がウエハテーブルＷＴＢ１上にロードされた状態が示されている。
一方、ウエハステージＷＳＴ１のアンローディングポジションＵＰへの移動、ウエハＷ１のアンロード、ウエハステージＷＳＴ１のローディングポジションＬＰへの移動、及びウエハＷ３のロードと並行して、ウエハステージＷＳＴ２は、計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢ２との接近又は接触状態を維持したまま、図２３及び図２４中に２つの白抜き矢印で示されるように、ウエハＷ２の露光開始位置、すなわち第１ショット領域の露光のための加速開始位置へ向かって移動する。これに先立って、図２３に示されるように、ウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に配置される位置にある状態で、主制御装置２０は、必要に応じ、両ステージＷＳＴ２，ＭＳＴを停止し、ＢＣＨＫ後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理を行う。
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴを、−Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に駆動して、両ステージＷＳＴ２，ＭＳＴの接触又は近接状態を解除した後、前述と同様のウエハＷ２の露光を開始する。
上記のウエハＷ２の露光と並行して、主制御装置２０は、一連の計測処理を行う。すなわち、主制御装置２０は、ウエハＷ３がロードされたウエハステージＷＳＴ１を、−Ｘ方向に所定量駆動して、計測プレート３０上の基準マークＦＭがアライメント検出系ＡＬＧの視野（検出領域）内に位置決めされる位置に位置決めする。そして、アライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測（ＢＣＨＫ）の前半の処理を行った後、主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーション前半の処理を行う。その後、上記実施形態と同様フォーカスマッピング及びＥＧＡ方式のウエハアライメントを行う。
詳細は省略するが、以後前述した実施形態と同様のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２及び計測ステージＭＳＴを用いる並行処理動作が、主制御装置２０によって、行われる。
以上説明した変形例に係る露光装置では、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を用いるにも拘わらず、待機ポジションＵＰ２、ＵＰ３を設けなくても良くなるとともに、ウエハのアンロード系を単一のロボットアームによって構成することも可能になる。従って、特にウエハのアンロード系の構成を簡単にすることができる。なお、変形例に係る露光装置において、アンローディングポジションとローディングポジションとを同一位置に設定しても良く、この場合、計測プレート３０上の基準マークＦＭがアライメント検出系ＡＬＧの視野（検出領域）内に位置決めされる位置にアンローディングポジション兼ローディングポジションを設定することが好ましい。
また、上記実施形態及び変形例（以下、上記実施形態と称する）において、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がそれぞれ備える粗動ステージＷＣＳの位置情報を計測する計測系、及び／又は計測ステージＭＳＴのスライダ部６０及び支持部６２の位置情報を計測する計測系、例えば干渉計システムなどを別途設けても良い。この場合において、粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳとの相対位置情報を計測する計測系、及び／又は計測ステージＭＳＴのスライダ部６０及び支持部６２と計測テーブルＭＴＢとの相対位置情報を計測する計測系を設けても良い。
また、上記実施形態では、露光ステーション２００と計測ステーション３００との間の領域（中間領域）におけるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報は、複数のホール素子を有する計測系８０Ｄ（図６参照）によって計測されるものとしたが、これにかぎらず、計測系８０Ｄを、干渉計システム又はエンコーダシステムによって構成しても良い。あるいは、計測系８０Ｄとは別に、例えばトップサイドエンコーダシステム８０Ａ、８０Ｂ、あるいは第３微動ステージ位置計測系１１０Ｃなどと同様に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の外部に設けられる複数のヘッドを有し、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２が、前記中間領域に位置する際に、前記複数のヘッドを介して、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上のスケール３９１、３９２に対して、それぞれ計測ビームを照射して、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報を計測する中間領域位置計測用のエンコーダシステムを設けても良い。このエンコーダシステムの複数のヘッドは、先に説明したウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の中間領域における移動経路をカバーするように配置される。この場合において、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２を、前記中間領域から露光ステーション２００又は計測ステーション３００に移動するために、計測系８０Ｄで計測されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報と上記の中間領域位置計測用のエンコーダシステムで計測されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置情報とに基づいて、粗動ステージ駆動系５１Ａ、５１ＢによるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の駆動を制御することとしても良い。
なお、上記実施形態では、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが、エンコーダヘッドの光学系の少なくとも一部のみが内蔵されたアーム部材７１１、７１２をそれぞれ有する計測アーム７１Ａ，７１Ｂを備える場合を説明したが、これに限らず、例えば、計測アームとしては、グレーティングＲＧに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えばアーム部材の先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、アーム部材の内部に前述の光ファイバを通す必要がなくなる。さらに、アーム部材は、その外形及び断面の形状は特に問わないし、あるいはその自由端に特定の振動数の振動を抑制するダンピング部材が設けられていても良い。また、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、アーム部材７１１、７１２に光源及び／又は検出器が設けられていない場合であっても、アーム部材７１１、７１２の内部を利用しなくても良い。
また、上記実施形態では、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが、それぞれ、１つの３次元ヘッドと、ＸＺヘッド及びＹＺヘッドを備える場合について例示したが、ヘッドの組み合わせ配置は、これに限られないことは勿論である。また、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、Ｘヘッド及び／又はＹヘッドとは別にＺヘッドを備えるヘッド部（光学系）を採用しても良い。
上記実施形態では、微動ステージＷＦＳの下面（裏面）にグレーティングＲＧが配置されているので、微動ステージＷＦＳを中空構造にして軽量化を図るとともに、その内部に配管、配線等を配置することとしても良い。その理由は、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージＷＦＳの内部を進行しないので、微動ステージＷＦＳを光が透過可能な中実部材とする必要がないからである。しかしながら、これに限らず、微動ステージＷＦＳを光が透過可能な中実部材とする場合には、微動ステージの上面、すなわちウエハに対向する面にグレーティングが配置されても良いし、グレーティングは、ウエハを保持するウエハホルダに形成されていても良い。後者の場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ（ウエハ）の位置を計測することができる。
また、上記実施形態における第１ないし第３トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｃの構成は、上記実施形態で説明したものに限られない。例えば、第１ないし第３トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｃの少なくとも一部は、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハテーブルＷＴＢに複数のエンコーダヘッド部（各エンコーダヘッド部は、例えば前述した４軸ヘッドと同様に構成することができる）を設け、これに対向してウエハテーブルＷＴＢの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合、複数のエンコーダヘッド部はそれぞれウエハテーブルＷＴＢの４隅（コーナー）に配置しても良いし、あるいは、ウエハテーブルＷＴＢの外側でその中心（ウエハホルダの中心）で交差する２つの対角線上にそれぞれ、ウエハテーブルＷＴＢを挟んで一対のエンコーダヘッド部を配置してもよい。また、格子部は、例えば、それぞれ２次元格子が形成される４つの格子板を、１つの固定部材（プレートなど）に取り付けるとともに、その４つの格子板が投影光学系ＰＬ（あるいはノズルユニット３２）の周囲に配置されるように、フレクチャーを含む支持部材によって固定部材をメインフレームＢＤに吊り下げ支持しても良い。
なお、上記実施形態において、各バックサイドエンコーダシステムは、ヘッド部の構成などは前述したものに限らず任意で構わない。また、各トップサイドエンコーダシステムは、ヘッドの配置や数などが任意で構わない。
なお、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃのヘッドの配置（位置）を変更する、あるいは少なくとも１つのヘッドを追加することによって、前述のスクラム動作中に、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃによって計測ステージＭＳＴの位置情報を計測可能としても良い。
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内を移動できれば良い。また、微動ステージ駆動系５２Ａ、５２Ｂは、上述したムービングマグネット式のものに限らず、ムービングコイル式のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系は、例えばロータリモータとボールねじ（又は送りねじ）とを組み合わせたものであっても良い。
なお、上記実施形態において、計測ステージＭＳＴの複数の計測用部材（センサ）を使う計測動作はその全てを、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２との一方から他方への置換中に行なう必要はなく、例えば、複数の計測の一部を、ウエハステージＷＳＴ１からウエハステージＷＳＴ２への置換中に行ない、残りの計測を、ウエハステージＷＳＴ２からウエハステージＷＳＴ１への置換中に行なっても良い。
また、上記実施形態において、計測ステージＭＳＴは必ずしも前述の各種計測用部材（センサ）を有していなくても良く、単にウエハステージの代わりに投影光学系ＰＬの下に液浸領域を維持するためだけに使用しても良いこと、この場合、ウエハステージに前述の各種計測用部材（センサ）の少なくとも一部を設けても良い。
また、上記実施形態において、露光前のウエハを、ウエハテーブルＷＴＢ上にロードするのに先立ってローディングポジションの上方で非接触支持するとともに、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２上にロードするための装置（チャックユニットとも呼ばれる）を設けても良い。チャックユニットは、ウエハを上方から非接触で支持する支持部材として、例えばベルヌーイ・チャック（又はフロートチャックとも呼ばれる）を備えることができる。チャックユニット（ベルヌーイ・チャック）は、例えば搬送機能のみ、あるいは、搬送機能に加えて、温調機能、プリアライメント機能、及び撓み補正機能（平坦化機能）の少なくとも１つを有することとしても良く、チャックユニット（ベルヌーイ・チャック）に付加する機能の種類や数などによってその構成を決定すれば良いし、搬送機能を含む４つの機能を実現する構成は各機能を実現できればその構成は特に問わない。なお、ベルヌーイ・チャックのようなベルヌーイ効果を利用するものに限らず、非接触でウエハを指示可能なチャックを使用しても良い。
また、上記実施形態では、露光装置が、それぞれ、微動ステージＷＦＳと、該微動ステージＷＦＳを支持した粗動ステージＷＣＳとを備えるウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とを、計測ステーション３００と露光ステーション２００との間で往復移動させる構成である場合について説明したが、これに限らず、２つの微動ステージの２つの粗動ステージ間での持ち替えが可能となる構成を付加し、その２つの微動ステージを、交互に、計測ステーション３００と露光ステーション２００との間で往復移動させても良い。あるいは、３つ以上の微動ステージを用いても良い。一方の微動ステージＷＦＳ上のウエハに対する露光処理と、他方の微動ステージＷＦＳを用いた上述の計測処理との並行処理が可能となる。この場合、２つの粗動ステージの一方は露光ステーション２００内でのみ、２つの粗動ステージの他方は計測ステーション３００内でのみ移動可能としても良い。
なお、上記実施形態では、液浸型の露光装置について説明したが、これに限らず、露光装置は、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプであっても良い。かかる場合であっても、主制御装置２０は、例えば一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）に保持されたウエハＷの露光終了後、その一方のウエハステージが投影光学系ＰＬの下方から離れ、他方のウエハステージ（ＷＳＴ２又はＷＳＴ１）に保持されたウエハＷの露光が開始されるまでの間に、計測テーブルＭＴＢが有する計測用部材（すなわち前述の照度むらセンサ９５、空間像計測器９６、波面収差計測器９７及び照度モニタ９８の少なくとも１つ）を用いて、照明光ＩＬを投影光学系ＰＬを介してそれぞれの計測器の受光面を介して受光する露光に関連する計測、すなわち照度むら計測、空間像計測、波面収差計測及びドーズ計測の少なくとも１つを行うことができる。これにより、スループットを低下させることなく、必要に応じて露光に関連する計測を行うことが可能になる。
なお、上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、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。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光として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、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
また、上述の実施形態においては、光透過性の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（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、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、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置を前述の第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０Ｂを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、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。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、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や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、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レチクル又はマスクを製造するために、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上記実施形態を適用できる。
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レチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ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（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、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、ウエハ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。
また、上記実施形態の露光装置（パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開公報、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
８…局所液浸装置、１０…照明系、１１…レチクルステージ駆動系、１７…コイル、１８…永久磁石、３４…露光座標セット用計測系、３５…計測座標セット用計測系、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ…画像センサ、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ，３８ｅ，３８ｆ…Ｚセンサ、５１Ａ…粗動ステージ駆動系、５１Ｂ…粗動ステージ駆動系、５１Ｃ…計測ステージ駆動系、７０Ａ…第１バックサイドエンコーダシステム、７０Ｂ…第２バックサイドエンコーダシステム、７１Ａ…計測アーム、７１Ｂ…計測アーム、８０Ｄ…計測系、９０ａ，９０ｂ…焦点位置検出系、１００…露光装置、２００…露光ステーション、３００…計測ステーション、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＲＧ…グレーティング、ＡＬＧ…アライメント検出系、ＭＳＴ…計測ステージ、ＷＣＳ…粗動ステージ、ＷＦＳ…微動ステージ、ＷＳＴ１…ウエハステージ、ＷＳＴ２…ウエハステージ。

Claims (54)

  1. エネルギビームにより光学系を介して物体を露光する露光装置であって、
    前記物体を保持して前記エネルギビームによる前記物体の露光が行われる露光ステーションと該露光ステーションから所定平面に平行な第１方向に関して離間して配置され、前記物体に対する所定の計測が行われる計測ステーションとを含む前記所定平面内の領域内で互いに独立して移動可能で前記物体が載置される面の下方の位置に第１グレーティングがそれぞれ設けられた第１及び第２の移動部材と、
    前記露光ステーションに設けられ、前記第１方向を長手方向とする第１計測部材を有し、該第１計測部材から前記第１及び第２の移動部材のうち前記露光ステーションにある移動部材の前記第１グレーティングに第１計測ビームを下方から照射して、その移動部材の第１位置情報を計測する第１計測系と、
    前記計測ステーションに設けられ、前記第１方向を長手方向とする第２計測部材を有し、該第２計測部材から前記第１及び第２移動部材のうち前記計測ステーションにある移動部材の前記第１グレーティングに第２計測ビームを下方から照射して、その移動部材の第２位置情報を計測する第２計測系と、
    前記第１及び第２移動部材とは独立して前記所定平面内で移動可能で、前記エネルギビームを前記光学系を介して受光する受光面を含み、前記受光面を介して受光した前記エネルギビームの受光結果に基づいて露光に関連する計測を行う計測装置の少なくとも一部の光学部材が設けられた第３移動部材と、
    前記第１、第２及び第３の移動部材を個別に駆動する駆動系と、を備える露光装置。
  2. 前記駆動系は、前記第１、第２及び第３移動部材を支持する支持部材に設けられた固定子と、前記第１、第２及び第３移動部材のそれぞれに設けられた可動子とを有する平面モータを含む請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記光学系の下方に前記第３移動部材が位置している状態で、露光済みの前記物体を保持する前記第１及び第２の移動部材の一方と、前記所定の計測が終了した前記物体を保持する前記第１及び第２の移動部材の他方とが、前記第１方向に関して位置が入れ替わるように、前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とを、前記駆動系を介して駆動する制御装置をさらに備える請求項１又は２に記載の露光装置。
  4. 前記第１の移動部材は、内部に空間部を有し前記所定平面内で移動する第１移動体の一部を構成し、前記第２の移動部材は、内部に空間部を有し前記所定平面内で移動する第２移動体の一部を構成する請求項３に記載の露光装置。
  5. 前記第１移動体は、内部に空間部を有し、少なくとも前記所定平面内で可動な第１可動部材と、該第１可動部材に相対移動可能に支持された前記第１の移動部材とを含み、前記第２移動体は、内部に空間部を有し、少なくとも前記所定平面内で可動な第２可動部材と、該第２可動部材に相対移動可能に支持された前記第２の移動部材とを含む請求項４に記載の露光装置。
  6. 前記第１計測部材は、前記空間部内に前記第１方向の一側から挿入可能で、前記第１グレーティングに前記第１計測ビームを下方から照射し、該第１計測ビームの前記第１グレーティングからの光を受光する片持ち支持状態の第１計測アームを有し、
    前記第２計測部材は、前記空間部内に前記第１方向の他側から挿入可能で、前記第１グレーティングに前記第２計測ビームを下方から照射し、該第２計測ビームの前記第１グレーティングからの光を受光する片持ち支持状態の第２計測アームを有する請求項４又は５に記載の露光装置。
  7. 前記第１グレーティングは、２次元グレーティングである請求項３〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
  8. 前記第１計測系は、前記第１グレーティングにそれぞれ前記第１計測ビームを照射し、それぞれの前記第１計測ビームの前記第１グレーティングからの光を受光する複数のヘッドを有し、該複数のヘッドによる計測情報に基づいて、前記移動部材の６自由度の位置情報を計測する請求項７に記載の露光装置。
  9. 前記制御装置は、前記第１方向に関して位置が入れ替わるように、前記第１の移動部材と前記第２の移動部材とを、前記第１方向に平行な互いに逆向きの経路を含むそれぞれの移動経路に沿って並行して駆動する請求項３〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
  10. 前記第１及び第２の移動部材の移動経路は、前記所定平面内で前記第１方向に直交する第２方向に前記第１及び第２の移動部材を互いに逆向きに駆動する経路を、さらに含む請求項９に記載の露光装置。
  11. 前記露光ステーションと前記計測ステーションとの間の中間領域にある前記第１及び第２の移動部材の第３位置情報を計測する第３計測系をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第３計測系によって計測される前記第３位置情報に基づいて、前記移動経路に沿って前記第１及び第２の移動部材を駆動する請求項９又は１０に記載の露光装置。
  12. 前記平面モータは、前記第１、第２及び第３移動部材のそれぞれに設けられた可動子が磁石を含むムービングマグネット型であり、
    前記第３計測系は、前記支持部材内に所定間隔で配置された複数のホール素子を有する位置計測装置を含む請求項１１に記載の露光装置。
  13. 前記第１計測系の原点復帰のために設けられ、前記第１方向の位置の入れ替わりにより前記計測ステーション側から前記露光ステーション側に移動した前記移動部材の絶対座標を計測する第１の座標復帰用計測系をさらに備える請求項３〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
  14. 前記第１の座標復帰用計測系は、前記移動部材に設けられたマークを検出する２次元の画像センサを含む請求項１３に記載の露光装置。
  15. 前記第１の座標復帰用計測系は、前記移動部材の前記所定平面に直交する方向の位置を計測する位置センサをさらに含む請求項１４に記載の露光装置。
  16. 前記露光済みの物体を保持した前記第１、第２の移動部材から前記物体をアンロードするためのアンローディングポジションが前記第１方向の位置が入れ替わった後の前記第１及び第２の移動部材の移動経路上に設定されている請求項３〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
  17. 前記第１の移動部材及び前記第２の移動部材のいずれかが、前記露光ステーション内で移動する際に、その移動部材の第４位置情報を、前記第１計測系による前記第１位置情報の計測と並行して計測可能な第４計測系をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第１及び第４位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、前記移動部材を前記露光ステーション内で駆動する請求項３〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
  18. 前記第４計測系は、前記第１、第２の移動部材及び該第１、第２の移動部材の外部の一方に設けられたヘッドを有し、該ヘッドから前記第１、第２の移動部材及び前記第１、第２の移動部材の外部の他方に設けられた第２グレーティングに第３計測ビームを照射し、該第３計測ビームの前記第２グレーティングからの光を受光して、前記第１、第２の移動部材の前記第４位置情報を計測するエンコーダシステムを含む請求項１７に記載の露光装置。
  19. 前記第１の移動部材及び前記第２の移動部材のいずれかが、前記計測ステーション内で移動する際に、その移動部材の第５位置情報を、前記第２計測系による前記第２位置情報の計測と並行して計測可能な第５計測系をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第２及び第５位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、前記移動部材を前記計測ステーション内で駆動する請求項１８に記載の露光装置。
  20. 前記第５計測系は、前記第２グレーティングと前記ヘッドとの一方を共用する別のエンコーダシステムを含む請求項１９に記載の露光装置。
  21. 前記計測ステーションに配置され、前記移動部材上又は該移動部材上にロードされた前記物体上のマークを検出するマーク検出系をさらに備える請求項３〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
  22. 前記第２計測系は、前記マーク検出系の検出中心直下の点を計測点とする請求項２１に記載の露光装置。
  23. 前記第１及び第２の移動部材には、それぞれ基準マークが設けられ、前記マーク検出系による前記基準マークの検出が可能となる位置に前記第１及び第２の移動部材に前記物体をロードするためのローディングポジションが設定されている請求項２１又は２２に記載の露光装置。
  24. 前記計測ステーション内の前記第２計測系により前記移動部材の第２位置情報の計測が可能となる位置に、前記ローディングポジションが設定されている請求項２３に記載の露光装置。
  25. 前記第２計測系の原点復帰のために設けられ、前記第１方向の位置の入れ替わりにより前記露光ステーション側から前記計測ステーション側に移動した前記移動部材の絶対座標を計測する第２の座標復帰用計測系をさらに備える請求項２３又は２４に記載の露光装置。
  26. 前記第２の座標復帰用計測系は、前記移動部材に設けられたマークを検出する２次元の画像センサを含む請求項２５に記載の露光装置。
  27. 前記第２の座標復帰用計測系は、前記移動部材の前記所定平面に直交する方向の位置を計測する位置センサをさらに含む請求項２６に記載の露光装置。
  28. 前記制御装置は、前記露光ステーションにおいて前記第１の移動部材及び前記第２の移動部材の一方に保持された物体に対する露光が行われるのと並行して、前記計測ステーションにおいて、前記第１の移動部材及び前記第２の移動部材の他方に保持された物体に対して前記所定の計測が行われるように、前記第１の移動部材及び第２の移動部材の移動を制御する請求項２１〜２７のいずれか一項に記載の露光装置。
  29. 前記所定の計測は、前記移動部材を２次元移動しつつ前記マーク検出系により前記物体上のマークを検出するマーク検出動作を含む請求項２８に記載の露光装置。
  30. 前記計測ステーションに配置され、前記移動部材上にロードされた露光前の前記物体の前記所定平面に直交する方向の面位置情報を検出する面位置検出系をさらに備える請求項２９に記載の露光装置。
  31. 前記第２計測系は、前記面位置検出系の検出中心直下の点を計測点とする請求項３０に記載の露光装置。
  32. 前記所定の計測は、前記移動部材を２次元移動しつつ前記面位置検出系により前記物体上の複数の検出点で前記面位置情報を検出する動作をさらに含む請求項３０又は３１に記載の露光装置。
  33. 前記第１計測系は、前記エネルギビームの照射位置直下の点を計測点とする請求項１〜３２のいずれか一項に記載の露光装置。
  34. 前記光学系の直下に液体を供給する液浸装置をさらに備え、
    前記第３移動部材は、前記液浸装置によって前記光学系の直下に供給された前記液体を、前記光学系の直下又はその近傍にある前記第１又は第２の移動部材との間で受け渡し可能である請求項１〜３３のいずれか一項に記載の露光装置。
  35. 前記第３移動部材は、前記第１計測部材に前記第１方向に交差する方向から係合可能となる断面形状を有する請求項３４に記載の露光装置。
  36. 前記第３移動部材は、前記第１計測部材に少なくとも一部が対向可能で、その対向部に設けられた２次元グレーティングを有する請求項１〜３４のいずれか一項に記載の露光装置。
  37. 前記第３移動部材に設けられた前記計測部材は、照度センサ、照明ムラセンサ、波面収差計測器、及び空間像計測器の少なくとも１つの一部である請求項１〜３６のいずれか一項に記載の露光装置。
  38. 請求項１〜３７のいずれか一項に記載の露光装置を用いて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。
  39. 光学系を介して基板を露光する露光装置であって、
    それぞれ、上面側に前記基板の載置領域が設けられ、下面側に第１格子部材が設けられる保持部材と、前記第１格子部材の下方に空間が形成されるように前記保持部材を支持する本体部と、を有する第１、第２ステージと、
    前記光学系を介して前記基板の露光が行われる露光ステーションに配置され、前記第１、第２ステージと異なる第３ステージと、
    前記露光ステーションと異なる計測ステーションに配置され、前記基板に検出ビームを照射して前記基板の位置情報を検出する検出系と、
    前記第１、第２、第３ステージを移動するとともに、前記第１、第２ステージをそれぞれ前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動する駆動システムと、
    前記露光ステーションに設けられる第１ヘッド部と、前記計測ステーションに設けられる第２ヘッド部と、を有し、前記露光ステーションに配置される前記第1、第２ステージの一方が前記光学系と対向して位置付けられることによって前記空間内に配置される前記第１ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射して、前記一方のステージの位置情報を計測するとともに、前記計測ステーションに配置される前記第1、第２ステージの他方が前記検出系と対向して位置付けられることによって前記空間内に配置される前記第２ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射して、前記他方のステージの位置情報を計測する第１計測システムと、
    前記第１、第２ステージをそれぞれ、前記露光ステーションと前記計測ステーションとで移動するために、前記第１計測システムで計測される位置情報に基づいて、前記駆動システムによる前記第１、第２ステージの駆動を制御するコントローラと、を備え、
    前記コントローラは、前記駆動システムによって前記第１、第２ステージをそれぞれ、前記空間内に配置される前記第１、第２ヘッド部の一方の代わりに前記第１、第２ヘッド部の他方が配置されるように前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動する露光装置。
  40. 前記第１、第２ステージはそれぞれ、前記露光ステーションと前記計測ステーションとの間の中間領域を通って、前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動され、
    前記中間領域に位置する前記第１、第２ステージの少なくとも一方の位置情報を計測する第２計測システムを、さらに備え、
    前記コントローラは、前記第１、第２ステージをそれぞれ、前記空間内に前記第１、第２ヘッド部の一方の代わりに他方が進入するように、前記中間領域から前記露光ステーション又は前記計測ステーションに移動するために、前記第２計測システムで計測される位置情報に基づいて、前記駆動システムによる前記第１、第２ステージの駆動を制御する請求項３９に記載の露光装置。
  41. 前記第１、第２ステージのうちの一方のステージと該一方のステージの外部との一方に設けられる複数のヘッドを有し、前記一方のステージが、前記中間領域に位置する際に、前記複数のヘッドを介して、前記一方のステージと該一方のステージの外部との他方に設けられる第２格子部材に対して、それぞれ第２計測ビームを照射して、前記一方のステージの位置情報を計測する第３計測システムをさらに備え、
    前記コントローラは、前記一方のステージを、前記中間領域から前記露光ステーション又は前記計測ステーションに移動するために、前記第２計測システムで計測される前記位置情報と前記第３計測システムで計測される前記位置情報とに基づいて、前記駆動システムによる前記一方のステージの駆動を制御する請求項４０に記載の露光装置。
  42. 前記光学系の直下に液体を供給する液浸装置をさらに備え、
    前記コントローラは、前記液浸装置によって前記光学系の直下に供給された前記液体を、前記光学系の直下又はその近傍にある前記第１、第２ステージの一方との間で受け渡すため、前記一方のステージと前記第３ステージとが、近接又は接触した状態を維持して所定方向に移動するように、前記駆動システムによる前記一方のステージの前記露光ステーション内での駆動を制御する請求項３９に記載の露光装置。
  43. 請求項３９〜４２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  44. 光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
    それぞれ、上面側に前記基板の載置領域が設けられ、下面側に第１格子部材が設けられる保持部材と、前記第１格子部材の下方に空間が形成されるように前記保持部材を支持する本体部と、を有する第１、第２ステージの一方を、前記第１、第２ステージと異なる第３ステージが配置されるとともに、前記光学系を介して前記基板の露光が行われる露光ステーション内で、前記光学系と対向して位置付けることと、
    前記露光ステーション内で前記一方のステージを移動するために、前記光学系と対向して位置付けられる前記一方のステージの前記空間内に配置される第１ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射する第１計測システムによって、前記一方のステージの位置情報を計測することと、
    前記基板に検出ビームを照射して前記基板の位置情報を検出する検出系が配置されるとともに、前記露光ステーションと異なる計測ステーション内で、前記第１、第２ステージの他方を移動するために、前記検出系と対向して位置付けられる前記他方のステージの前記空間内に配置される第２ヘッド部を介して、前記第１格子部材に対して下方から第１計測ビームを照射する前記第１計測システムによって、前記他方のステージの位置情報を計測することと、
    前記一方のステージの代わりに、前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動される前記他方のステージが前記光学系と対向して位置付けられるように、前記空間内から前記第１ヘッド部を退出させるための前記一方のステージの移動に続いて、前記空間内に前記第１ヘッド部が進入するように前記他方のステージを移動することと、を含む露光方法。
  45. 前記第１、第２ステージはそれぞれ、前記露光ステーションと前記計測ステーションとの間の中間領域を通って、前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動され、
    前記第１計測システムと異なる第２計測システムによって、前記中間領域に位置する前記第１、第２ステージの少なくとも一方の位置情報を計測することをさらに含む請求項４４に記載の露光方法。
  46. 前記第１ステージと前記第２ステージとで前記中間領域内の移動経路が異なるように、前記第１、第２ステージはそれぞれ前記露光ステーションと前記計測ステーションとの一方から他方に移動される請求項４５に記載の露光方法。
  47. 前記露光ステーションと前記計測ステーションとは第１方向に関して離れて配置され、前記異なる移動経路は前記第１方向と交差する第２方向に関して位置が異なる請求項４６に記載の露光方法。
  48. 前記光学系と対向して位置付けられる前記一方のステージとその上方との一方に設けられる複数の第１ヘッドを介してそれぞれ、前記一方のステージとその上方との他方に設けられる第２格子部材に対して第２計測ビームを照射する、前記第１計測システムと異なる第３計測システムによって、前記一方のステージの位置情報が計測されるとともに、前記第１、第３計測システムの少なくとも一方によって計測される位置情報に基づいて前記一方のステージの移動が制御され、
    前記検出系と対向して位置付けられる前記他方のステージとその上方との一方に設けられる複数の第２ヘッドを介してそれぞれ、前記他方のステージとその上方との他方に設けられる第２格子部材に対して第２計測ビームを照射する前記第３計測システムによって、前記他方のステージの位置情報が計測されるとともに、前記第１、第３計測システムの少なくとも一方によって計測される位置情報に基づいて前記他方のステージの移動が制御される請求項４５〜４７のいずれか一項に記載の露光方法。
  49. 前記一方のステージを前記他方のステージに置き換える途中で前記第３ステージが前記光学系と対向して位置付けられるように、前記一方のステージの代わりに前記第３ステージが前記光学系と対向して配置されるとともに、前記第３ステージの代わりに前記他方のステージが前記光学系と対向して配置される請求項４５〜４８のいずれか一項に記載の露光方法。
  50. 前記第３ステージは、前記光学系の下方から離れた待機位置と、前記光学系の下方との一方から他方に移動されるとともに、前記第１計測システムと異なる第４計測システムによって、その移動経路の少なくとも一部で位置情報が計測される請求項４９に記載の露光方法。
  51. 前記第３ステージを前記光学系と対向して配置することによって、前記光学系と、前記第３ステージの上面に配置される光透過部と、を介して、前記基板の露光に用いられるエネルギビームが検出される請求項５０に記載の露光方法。
  52. 前記光学系の下に供給される液体によって前記光学系と前記基板との間に液浸領域が形成されるとともに、前記光学系と前記液浸領域の液体とを介してエネルギビームで前記基板が露光され、
    前記一方のステージを前記他方のステージに置き換える途中で前記第３ステージが前記光学系と対向して配置され、前記置換において前記光学系の下に前記液浸領域が実質的に維持される請求項４４〜４８のいずれか一項に記載の露光方法。
  53. 前記一方のステージの代わりに前記第３ステージが前記光学系と対向して配置されるように、前記一方のステージと前記第３ステージとは互いに接近して前記光学系に対して移動され、前記第３ステージの代わりに前記他方のステージを前記光学系と対向して配置されるように、前記第３ステージと前記他方のステージとは互いに接近して前記光学系に対して移動される請求項５２に記載の露光方法。
  54. 請求項４４〜５３のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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