JP2016075927A - 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

【課題】２つの基板ステージを有する液浸露光装置で、各基板ステージに接続されるケーブルの縺れを防止し、且つその長さを短くする。
【解決手段】液浸露光装置では、制御装置が、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の駆動を制御して、ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の一方に対して他方が接近するように相対移動するとともに、ノズルユニットに対する接近した両ステージの移動によって、液浸領域１４は、投影光学系の下に維持されつつ一方のステージから他方のステージに移動し、ステージＷＳＴ１は、−Ｘ側からケーブルが接続されるとともに、ステージＷＳＴ２は、＋Ｘ他側からケーブルが接続されている。制御装置により、両ステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、互いに異なる帰還経路（露光位置（液浸領域１４）に対して−Ｘ側、＋Ｘ側にそれぞれ位置する）を通って露光位置から交換位置に駆動される。
【選択図】図５７

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、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子などの電子デバイスを製造する際にリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに前記露光装置又は前記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、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）、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、主として用いられている。
この種の露光装置で、ウエハの露光を行うと、ウエハの周辺部に露光されない部分（すなわち、製品（チップ）として使用できない領域）が発生する。しかるに、かかる露光されない部分（領域）の存在は、パターンが形成されたウエハの表面を平坦化するために適用される、化学機械的研磨（ＣＭＰ）工程において問題となる。そこで、従来においても、ウエハの周辺部で有効露光領域から一部がはみ出てしまうショット領域（以下、「周辺ショット」と言う）のうち、デバイスとして使用できない部分を露光する、周辺露光を行なうことがなされている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、レチクルのパターンをウエハ上に転写形成する露光とは別に、周辺露光を行なう場合、その周辺露光に要する時間の分だけ、スループットが低下してしまう。
この一方、スループットを向上させる手法として、ウエハを保持するウエハステージを複数、例えば２つ設けて、その２つのウエハステージで異なる動作を同時並行的に処理する手法を採用するツインウエハステージタイプの露光装置が種々提案されている。最近では、液浸露光法を採用したツインウエハステージタイプの露光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかるに、デバイスルール（実用最小線幅）は、次第に微細化しており、これに伴って露光装置には、より高精度な重ね合わせ性能が要求される。このため、ウエハアライメントの主流であるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）のサンプルショット数もさらなる増加が予想され、ツインウエハステージタイプの露光装置であってもスループットの低下が懸念されている。また、露光装置では、ウエハステージに対して電力、あるいは加圧空気などを供給するためのケーブルが接続されるが、ツインウエハステージタイプの露光装置の場合、２つのウエハステージにそれぞれ接続されるケーブルの縺れを防止する必要がある。
また、ステッパ、スキャナ等の露光装置では、例えばウエハを保持するステージの位置計測は、レーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、要求される性能が厳しくなり、今や、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。
そこで、最近では、干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受け難い高分解能のエンコーダが注目されるようになっており、該エンコーダをウエハステージ等の位置計測に用いる露光装置が、発明者らによって提案されている（例えば、特許文献３等参照）。
しかしながら、上記特許文献３の実施形態中に記載の露光装置と同様に、ウエハステージ上面にスケール（グレーティング）を設ける場合、エンコーダヘッドの数が多いため、その配置に自由度が殆どなく、かつレイアウトが大変であった。
特開２００６−２７８８２０号公報 米国特許第７，１６１，６５９号明細書 国際公開第２００７／０９７３７９号
本発明の第１の態様によれば、投影光学系と液体を介して照明光で物体を露光する露光装置であって、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内の第１方向に関して前記投影光学系から離れて配置され、前記物体の異なるマークをそれぞれ検出可能な複数の検出領域を有するマーク検出系と、前記液体の供給口および回収口と、前記液体と接する下面と、を有し、前記投影光学系の複数の光学素子のうち、最も像面側に配置され、かつ前記照明光が通過する射出面が前記液体と接するレンズを囲むとともに、前記下面が前記射出面よりも低く配置されるように前記投影光学系の下端側に設けられ、前記供給口を介して供給される液体によって前記投影光学系の下に液浸領域を形成するとともに、前記回収口を介して前記液浸領域の液体を回収するノズルユニットと、前記投影光学系および前記マーク検出系の下方において表面が前記所定平面とほぼ平行に配置されるベース盤と、前記ベース盤上に配置され、それぞれ物体を保持する第１、第２移動体と、前記ベース盤に固定子が設けられ、かつ前記第１、第２移動体に可動子が設けられる平面モータを有し、前記第１、第２移動体をそれぞれ、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記物体の露光が行われる露光位置と、前記第１方向に関して前記露光位置と異なり、かつ前記第１、第２移動体にそれぞれ保持される物体の交換が行われる交換位置との一方から他方に移動する駆動系と、前記第１、第２移動体の位置情報を計測する計測システムと、前記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系を制御して、前記投影光学系と対向して配置される前記第１、第２移動体の一方に対して前記第１、第２移動体の他方が接近するように移動するとともに、前記一方の移動体の代わりに前記他方の移動体が前記投影光学系と対向して配置されるように前記接近した第１、第２移動体を前記ノズルユニットに対して移動する制御装置と、を備え、前記接近した第１、第２移動体の移動によって、前記液浸領域は、前記投影光学系の下に維持されつつ前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動し、前記第１移動体は、前記所定平面内で前記第１方向と直交する第２方向に関して一側からケーブルが接続されるとともに、前記第２移動体は、前記第２方向に関して他側からケーブルが接続され、前記制御装置は、前記マーク検出系による前記マークの検出動作において、前記物体の複数のマークを前記複数の検出領域の少なくとも一部で検出するために、前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動されるように前記駆動系を制御し、前記物体の露光動作において、前記マーク検出系による前記マークの検出情報を用いて前記駆動系を制御し、前記第１移動体と前記第２移動体が互いに異なる帰還経路を通って前記露光位置から前記交換位置に移動するように前記駆動系を制御し、前記第１移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の一側に位置する帰還経路を通り、前記第２移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の他側に位置する帰還経路を通る露光装置が、提供される。
本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置によって物体を露光することと、露光された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、投影光学系と液体を介して照明光で物体を露光する露光方法であって、前記液体の供給口および回収口と、前記液体と接する下面と、を有し、前記投影光学系の複数の光学素子のうち、最も像面側に配置され、かつ前記照明光が通過する射出面が前記液体と接するレンズを囲むとともに、前記下面が前記射出面よりも低く配置されるように前記投影光学系の下端側に設けられるノズルユニットによって、前記投影光学系の下に液体で液浸領域を形成することと、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内の第１方向に関して前記投影光学系から離れて配置され、前記物体の異なるマークをそれぞれ検出可能な複数の検出領域を有するマーク検出系によって、前記物体の複数のマークを検出することと、前記投影光学系および前記マーク検出系の下方において表面が前記所定平面とほぼ平行に配置されるベース盤上で、第１、第２移動体がそれぞれ、前記投影光学系と前記液浸領域の液体を介して前記物体の露光が行われる露光位置と、前記第１方向に関して前記露光位置と異なり、かつ前記第１、第２移動体にそれぞれ保持される物体の交換が行われる交換位置との一方から他方に移動されるように、前記ベース盤に固定子が設けられ、かつ前記第１、第２移動体に可動子が設けられる平面モータによって前記第１、第２移動体を移動することと、前記投影光学系と対向して配置される前記第１、第２移動体の一方に対して前記第１、第２移動体の他方が接近するように前記第１、第２移動体を相対的に移動するとともに、前記一方の移動体の代わりに前記他方の移動体が前記投影光学系と対向して配置されるように前記接近した第１、第２移動体を前記ノズルユニットに対して移動することと、を含み、前記接近した第１、第２移動体の移動によって、前記液浸領域は、前記投影光学系の下に維持されつつ前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動し、前記第１、第２移動体はそれぞれ物体を保持し、前記第１移動体は、前記所定平面内で前記第１方向と直交する第２方向に関して一側からケーブルが接続されるとともに、前記第２移動体は、前記第２方向に関して他側からケーブルが接続され、前記第１、第２移動体はそれぞれ、前記マーク検出系による前記マークの検出動作において、前記複数の検出領域に対する前記物体の相対移動によって前記複数のマークが前記複数の検出領域の少なくとも一部で検出されるように移動されるとともに、前記物体の露光動作において、前記マーク検出系による前記マークの検出情報に基づいて移動され、前記第１移動体と前記第２移動体とは互いに異なる帰還経路を通って前記露光位置から前記交換位置に移動され、前記第１移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の一側に位置する帰還経路を通り、前記第２移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の他側に位置する帰還経路を通る露光方法が、提供される。
本発明の第４の態様によれば、本発明の露光方法によって物体を露光することと、露光された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。
第１の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。 ウエハステージを示す平面図である。 計測ステージを示す平面図である。 干渉計システムを説明するための図である。 ステージ装置及び各種計測装置を示す平面図である。 エンコーダシステムのヘッド、アライメント系、及び周辺露光ユニット等の配置を説明するための図である。 多点ＡＦ系、及び面位置計測システムのＺヘッドの配置を説明するための図である。 周辺露光用アクティブマスクを説明するための図である。 図９（Ａ）、及び図９（Ｂ）は、それぞれ、マイクロミラーのオン状態、及びオフ状態を説明するための図である。 図１の露光装置における制御系の主要な構成を示すブロック図である。 ウエハのショットマップを説明するための図である。 ウエハのアライメントショット領域を説明するための図である。 周辺露光の対象となる領域を説明するための図である。 ウエハステージ上のウエハに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態のウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 ウエハのアンローディング時（計測ステージがSec-BCHK（インターバル）を行う位置に到達したとき）における両ステージの状態を示す図である。 ウエハのローディング時における両ステージの状態を示す図である。 干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時（ウエハステージがPri-BCHKの前半の処理を行う位置へ移動したとき）における、両ステージの状態を示す図である。 アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 Pri-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の少なくとも一方が行われているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのサードアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのフォースアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 フォーカスマッピングが終了したときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。 図２５（Ａ）〜図２５（Ｆ）は、それぞれ、周辺露光の進行過程を説明するための図である。 周辺露光によって露光された全ての領域を示す図である。 第２の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。 ウエハステージを示す平面図である。 図２７の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。 図２７の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 エンコーダヘッドとアライメント系の配置を示す平面図である。 第２の実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 複数のヘッドをそれぞれ含む複数のエンコーダによるウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測及びヘッドの切り換え（つなぎ）について説明するための図である。 エンコーダの構成の一例を示す図である。 ウエハに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われているときのウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 ウエハのアンローディング時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 ウエハのローディング時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時における、ウエハステージ及び計測ステージの状態、並びにエンコーダヘッドの配置を示す図である。 ウエハアライメント時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を説明するための図である。 第３の実施形態の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 第３の実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 第４の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図４３（Ａ）は、図４２のウエハステージＷＳＴ１を示す側面図、図４３（Ｂ）はウエハステージＷＳＴ１を示す平面図である。 図４４（Ａ）は、図４２のウエハステージＷＳＴ２を示す側面図、図４４（Ｂ）はウエハステージＷＳＴ２を示す平面図である。 図４２のウエハステージ装置が備える計測システムを構成する、エンコーダシステム及び面位置計測システム等のヘッドの配置等を説明するための図である。 計測システムを構成する干渉計システムの構成を説明するための図である。 第２の実施形態の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その３）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その４）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その５）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その６）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その７）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その８）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その９）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１０）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１１）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１２）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１３）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１４）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１５）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１６）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１７）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１８）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その１９）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２０）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２１）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２２）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２３）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２４）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２５）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２６）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２７）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２８）である。 ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について説明ための図（その２９）である。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図２６に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。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、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、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、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、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１において、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
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を有する照度均一化光学系、及びレチクルブラインド（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）で規定されたレチクル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、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に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１０参照）によって、ＸＹ平面内で微少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方向の位置（以下では、適宜θｚ回転（若しくはθｚ回転量）、又はヨーイング（若しくはヨーイング量）とも記述する）の情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、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１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１０参照）に送られる。
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、鏡筒４０と、鏡筒４０内に格納された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとして、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸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、１／５又は１／８など）を有する。このため、照明系１０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ＷＳＴ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、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に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。
本実施形態の露光装置１００には、液浸方式の露光を行うために、局所液浸装置８が設けられている。局所液浸装置８は、例えば液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図１０参照）、液体供給管３１Ａ、液体回収管３１Ｂ、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（以下、「先端レンズ」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、投影ユニットＰＵを保持する不図示のメインフレームに吊り下げ支持されている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ同一面に設定されている。また、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と液体回収管３１Ｂとは、図５に示されるように、平面視で（上方から見て）Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対してほぼ４５°傾斜し、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（基準軸）ＬＶ0に関して対称な配置となっている。
液体供給管３１Ａは液体供給装置５（図１では不図示、図１０参照）に、液体回収管３１Ｂは液体回収装置６（図１では不図示、図１０参照）に接続されている。ここで、液体供給装置５には、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。液体回収装置６には、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。
主制御装置２０（図１０参照）は、液体供給装置５を制御して、液体供給管３１Ａを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体Ｌｑを供給するとともに、液体回収装置６を制御して、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Ｌｑを回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体Ｌｑの量と回収される液体Ｌｑ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とを制御する。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、それにより液浸領域１４（図１４等参照）が形成される。なお、投影ユニットＰＵの下方に後述する計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、同様に先端レンズ１９１と計測テーブルとの間に液浸領域１４を形成することができる。
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（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、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。
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図１０参照）、及びステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１０参照）等を備えている。計測システム２００は、図１０に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。
ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、それぞれの底面に固定された不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングにより、数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２上に支持されている。また、ステージＷＳＴ，ＭＳＴは、例えばリニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図１０参照）によって、ＸＹ平面内で独立して駆動可能である。
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、例えばリニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）（いずれも不図示）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
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（ウエハの載置領域）の外側には、図２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。このプレート２８の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている。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の表面と同一面となるように設置されている。
プレート２８は、中央に前記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の周囲に設けられた矩形枠状の第２撥液領域２８ｂとを有している。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及び第２撥液領域２８ａ，２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ，２８ｂとも呼ぶ。
第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部には、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、それらを透過した照明光ＩＬを、ウエハステージＷＳＴの外部（後述する計測ステージＭＳＴに設けられる受光系）に導くための送光系（不図示）が設けられている。
第２撥水板２８ｂには、その上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域に、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2がそれぞれ形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、例えばＸ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って配置される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
同様に、第２撥水板２８ｂの上面におけるＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って配置される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作製されている。これらのスケールは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図２では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。また、回折格子を保護するために、撥水性を備えた低熱膨張率のガラス板で、その表面がウエハの表面と同じ高さ（面位置）になるようにして回折格子をカバーしても良い。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る。
なお、各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。
ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２及び図４等に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
計測ステージＭＳＴは、図１に示されるように、不図示のリニアモータ等によってＸＹ平面内で駆動されるステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを有している。計測ステージＭＳＴは、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、少なくとも３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動可能に構成されている。
なお、図１０では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、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３に示されるように、照度むらセンサ９４、空間像計測器９６、波面収差計測器９８、照度モニタ（不図示）などが設けられている。また、ステージ本体９２には、前述の一対の送光系（不図示）に対向する配置で、一対の受光系（不図示）が設けられている。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ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ＷＳＴ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４５（図１０参照）が構成される。
計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側端面には、図３に示されるように、フィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。このＦＤバー４６は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。ＦＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＣＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。なお、ＦＤバー４６の表面及び計測テーブルＭＴＢの表面も撥液膜（撥水膜）で覆われている。
計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ側の端面及び−Ｘ側端面には、ウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ及び反射面１９ｂが形成されている（図３参照）。
本実施形態の露光装置１００では、図６に示されるように、前述の基準軸ＬＶ0上で、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）から−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が設けられている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶ0に関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、不図示の可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図１０参照）を用いて、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、図６等に示されるプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡは、後述の干渉計１２７からの測長ビームＢ６の光軸に一致する。
本実施形態では、各アライメント系（ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4）として、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８（図１０参照）の構成等について説明する。
干渉計システム１１８は、図４に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ、並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。Ｙ干渉計１６及び３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａ，１７ｂに、それぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）Ｂ４（Ｂ４1，Ｂ４2）、Ｂ５（Ｂ５1，Ｂ５2）、Ｂ６、Ｂ７を照射する。そして、Ｙ干渉計１６、及び３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、それぞれの反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。
ここで、例えば、Ｘ干渉計１２６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（基準軸ＬＨ（図５等参照））に関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｙ干渉計１６は、前述の基準軸ＬＶ0に関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2、及びＢ３（図１参照）を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。このように、本実施形態では、上記各干渉計として、一部（例えば干渉計１２８）を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。そこで、主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６と、Ｘ干渉計１２６又は１２７との計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の位置（以下、適宜、θｘ回転（若しくはθｘ回転量）、又はピッチング（若しくはピッチング量）とも記述する）、θｙ方向の位置（以下、適宜、θｙ回転（若しくはθｙ回転量）、又はローリング（若しくはローリング量）とも記述する）、及びθｚ回転（すなわちヨーイング量）をも算出することができる。
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも、長く設定されている。
移動鏡４１に対向して、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図４参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するメインフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つの測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステムを用いて計測される。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴがエンコーダシステムの計測領域外（例えば、図５等に示される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付近）に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステムの計測結果の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合、あるいはエンコーダシステムの出力異常時のバックアップ用などとして補助的に使用される。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステムとを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置を制御することとしても良い。
干渉計システム１１８のＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０は、図４に示されるように、計測テーブルＭＴＢの反射面１９ａ，１９ｂに、干渉計ビーム（測長ビーム）を照射して、それぞれの反射光を受光することにより、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置とθｚ方向の回転情報とを含む）を計測し、その計測結果を、主制御装置２０に供給する。
次に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図１０参照）の構成等について説明する。エンコーダシステム１５０の主な構成は、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ている。
露光装置１００では、図５に示されるように、ノズルユニット３２の＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、ヘッドユニット６２Ｃ、６２Ａそれぞれの−Ｙ側でかつプライマリアライメント系ＡＬ１とほぼ同一のＹ位置に、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット６２Ａは、図６に示されるように、ノズルユニット３２の＋Ｘ側に配置され、Ｘ軸方向に沿って前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＹヘッド６５2〜６５5と、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れたノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置されたＹヘッド６５1とを備えている。ここで、Ｙヘッド６５1，６５2のＸ軸方向の間隔もＷＤにほぼ等しく設定されている。ヘッドユニット６２Ｃは、図６に示されるように、ヘッドユニット６２Ａと左右対称に構成され、前述の基準軸ＬＶ0に関して対称に配置されている。ヘッドユニット６２Ｃは、Ｙヘッド６５5〜６５1と、基準軸ＬＶ0に関して対称に配置された５つのＹヘッド６４1〜６４5を備えている。以下では、適宜、Ｙヘッド６５1〜６５5、６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５、６４とも記述する。
ヘッドユニット６２Ａは、前述のＹスケール３９Ｙ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図１０参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹエンコーダ７０Ｃ（図１０参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ｃ，６２Ａがそれぞれ備える５個のＹヘッド６４i，６５j（ｉ，ｊ＝１〜５）のうち隣接するＹヘッド（より正確には、各Ｙヘッド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、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）より僅かに狭く設定されている。従って、露光時などには、それぞれ５個のＹヘッド６５j，６４iのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する。
ヘッドユニット６２Ｂは、図６に示されるように、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）の＋Ｙ側に配置され、前述の基準軸ＬＶ0上にＹ軸方向に沿って間隔ＷＤで配置された複数、ここでは４個のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ0上に間隔ＷＤで配置された複数、ここでは４個のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、適宜、Ｘヘッド６６1〜６６8を、Ｘヘッド６６とも記述する。
ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＸスケール３９Ｘ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する、多眼（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図１０参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ位置を計測する多眼（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｄ（図１０参照）を構成する。
ここでヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える４個Ｘヘッド６６1〜６６4、６６5〜６６8のうち、隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッドが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）よりも狭く設定されている。従って、露光時又はウエハアライメント時などには、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える各４つのＸヘッド６６、すなわち８つのＸヘッド６６のうち少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向する。なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
ヘッドユニット６２Ｅは、図６に示されるように、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に配置され、前述の基準軸ＬＡ上に間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された３つのＹヘッド６７1〜６７3と、基準軸ＬＡから＋Ｙ方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側に配置されたＹヘッド６７4と、を備えている。ここで、Ｙヘッド６７3，６７4間のＸ軸方向の間隔もＷＤと設定されている。以下では、Ｙヘッド６７1〜６７4を、適宜、Ｙヘッド６７とも記述する。
ヘッドユニット６２Ｆは、前述の基準軸ＬＶ0に関して、ヘッドユニット６２Ｅと対称であり、上記４つのＹヘッド６７4〜６７1と基準軸ＬＶ0に関して対称に配置された４つのＹヘッド６８1〜６８4を備えている。以下では、Ｙヘッド６８1〜６８4を、適宜、Ｙヘッド６８とも記述する。
後述するアライメント動作の際などには、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７p，６８q（ｐ，ｑ＝１〜４）のうちの少なくとも各１つがそれぞれ対向する。このＹヘッド６７p，６８q（すなわち、これらＹヘッド６７p，６８qによって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ、７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
また、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼び、これとの識別のため前述のＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆを、Ｙエンコーダ７０Ｅ１，７０Ｆ１と呼ぶ。
上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又は７０Ｂ、７０Ｄ、７０Ｅ1、７０Ｆ1のうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、エンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（計測ステージＭＳＴ）のθｚ方向の回転（ヨーイング）を制御する。
なお、図５では、計測ステージＭＳＴの図示が省略されるとともに、その計測ステージＭＳＴと先端レンズ１９１との間に保持される水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。また、図５において、符号ＵＰ、ＬＰは、基準軸ＬＶ0に関して対称に設定された、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハのアンロードが行われるアンローディングポジション、ウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロードが行われるローディングポジションを、それぞれ示す。なお、アンローディングポジションＵＰとローディングポジションＬＰとを同一位置としても良い。
本実施形態の露光装置１００では、図５及び図７に示されるように、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書などに開示されるものと同様の構成の照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）９０が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系９０は、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。
この多点ＡＦ系９０（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置されている。本実施形態では、複数の検出点は、例えば、１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎ＝Ｍ／２）のマトリックス状に配置される。図５及び図７では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。この検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。
図７に示されるように、多点ＡＦ系９０（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶ0に関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサのヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、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の変位センサのヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を構成する反射型回折格子によって反射される構成を採用している。
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図６及び図７に示されるように、それぞれが備える５つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する外側の３つのＺヘッド７６3〜７６5，７４1〜７４3は、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて、基準軸ＬＨと平行に配置されている。また、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する最も内側のＺヘッド７６1，７４5は投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に、残りのＺヘッド７６2，７４4はそれぞれＹヘッド６５2，６４4の−Ｙ側に、配置されている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６j，７４iは、互いに基準軸ＬＶ0に関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６j，７４iとしては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５つのＺヘッド７６j，７４iのうち隣接するＺヘッド（より正確には、各Ｚヘッドが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔は、Ｙヘッドの６５，６４のＸ軸方向の間隔ＷＤと等しく設定されている。従って、露光時などには、Ｙヘッド６５j，６４iと同様に、それぞれ５個のＺヘッド７６j，７４iのうち、少なくとも各１つが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する。
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5は、図１０に示されるように、信号処理・選択装置１６０を介して主制御装置２０に接続されている。主制御装置２０は、信号処理・選択装置１６０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１６０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5と、信号処理・選択装置１６０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図５に示されるように、多点ＡＦ系の検出領域（ビーム領域）ＡＦとヘッドユニット６２Ｃ，６２Ａとの間に、Ｘ軸方向に延びる周辺露光ユニット５１が配置されている。周辺露光ユニット５１は、不図示のメインフレームの下面に不図示の支持部材を介して吊り下げ状態で支持されている。
周辺露光ユニット５１は、照明光ＩＬとほぼ同一波長の光を射出する不図示の光源と、該光源からの光が入射する周辺露光用アクティブマスク（以下、適宜、アクティブマスクと略述する）５１ａ（図８参照）と、を有している。なお、光源からの光に代えて、例えば光ファイバを用いて、照明光ＩＬをアクティブマスク５１ａに導いても良い。
周辺露光ユニット５１（アクティブマスク５１ａ）は、図５に示されるように、その長さがウエハＷの直径より幾分長く設定されている。アクティブマスク５１ａは、一例として図８に示されるように、Ｘ軸方向の両端に一対の可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２を有している。
可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２のそれぞれとしては、一例として、ＸＹ平面内にマトリックス状に配置された複数のマイクロミラーＭij（図９（Ａ），図９（Ｂ）参照）を含むマイクロミラー・アレイが用いられている。このマイクロミラー・アレイは、ＣＭＯＳプロセスで作られた集積回路上に、ＭＥＭＳ技術で可動式のマイクロミラーを形成したものである。各マイクロミラーＭijは鏡面（反射面）を、所定の軸（例えばマイクロミラーの対角線に一致する軸）周りに所定角度範囲、±θ（θは例えば３度（又は１２度））で傾斜させることができ、鏡面下部に設けた電極を駆動することにより「オン（ＯＮ）」（−θ）と「オフ（ＯＦＦ）」（＋θ）の２つの状態を持たせることができる。すなわち、各可変成形マスクは、ベース部となる基板と、該基板上に形成された可動式のマイクロミラーＭijと、各マイクロミラーをオン・オフする電極とを備えている。
各マイクロミラーＭijは、電極に供給される駆動信号によって、一例として、図９（Ａ）に示される、光源からの光をウエハＷに向けて反射する状態（又は姿勢）と、図９（Ｂ）に示される、光源からの光をウエハＷに入射させない所定の向きに向けて反射する状態（又は姿勢）とのいずれかに設定される。以下では、前者をマイクロミラーＭijのオン状態（又はオン姿勢）と呼び、後者をマイクロミラーＭi,jのオフ状態（又はオフ姿勢）と呼ぶ。
主制御装置２０は、各マイクロミラーＭijを個別に、オン状態（又はオン姿勢）及びオフ状態（又はオフ姿勢）のいずれかに制御する。従って、本実施形態の周辺露光ユニット５１によると、ウエハＷのＸ軸方向の中心と周辺露光ユニット５１の長手方向の中心とがほぼ一致した状態で、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に移動させることで、ウエハＷのＸ軸方向の両端部近傍の任意の位置を露光して任意のパターンを形成することができる。すなわち、周辺露光ユニット５１は、Ｘ軸方向に関して離れた周辺露光のための２つの照射領域を形成可能であるとともに、少なくともＸ軸方向に関してその位置が可変である。
図１０には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。なお、図１０においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８など、計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
次に、本実施形態の露光装置１００における、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図１４〜図２４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の各バルブの開閉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の射出面側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、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。
ここで、並行処理動作の説明に先立って、露光対象となるウエハＷ上に形成されるショット領域のサイズ及び配列、すなわちウエハＷのショットマップ等について説明する。図１１には、ウエハＷの平面図が示されている。ウエハＷのレジストが塗布された有効露光領域（図１１では円形の外形の内部の領域に対応している）は、多数のショット領域Ｓｊ（図１１では、ｊ＝１〜７６）に区画されている。そして、一例として、ショット領域Ｓｊは、それぞれ同一のデバイス（チップ）が２個形成される２個取りのショット領域であるとする。
本実施形態では、図１２において黒塗りされている１６個のショット領域（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ５１、Ｓ５３、Ｓ５５、Ｓ５７、Ｓ５９、Ｓ７１、Ｓ７３、Ｓ７５）が、ウエハアライメント（ＥＧＡ：Enhanced Global Alignment）のサンプルショット領域（アライメントショット領域）として、オペレータにより指定されているものとする。上記１６個のサンプルショット領域のうち、３個のショット領域（Ｓ７１、Ｓ７３、Ｓ７５）がファーストアライメントショット領域、５個のショット領域（Ｓ５１、Ｓ５３、Ｓ５５、Ｓ５７、Ｓ５９）がセカンドアライメントショット領域、５個のショット領域（Ｓ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６）がサードアライメントショット領域、３個のショット領域（Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６）がフォースアライメントショット領域である。
また、本実施形態では、図１３に示されるように、ウエハＷの１２個の周辺ショット（Ｓ１、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ２７、Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ６１、Ｓ６９、Ｓ７０、Ｓ７６）における、ウエハＷのエッジ側の半分の領域（Ｓ１ａ、Ｓ７ａ、Ｓ８ａ、Ｓ１６ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２７ａ、Ｓ５０ａ、Ｓ６０ａ、Ｓ６１ａ、Ｓ６９ａ、Ｓ７０ａ、Ｓ７６ａ）がそれぞれ周辺露光の対象領域（以下、周辺露光領域と呼ぶ）となっている。
以下で説明する、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを用いた並行処理動作は、周辺露光に関する部分を除き、全体としては、例えば国際公開第２００７／０９７３７９号（及びこれに対応する米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書）に開示された並行処理動作と同様の手順で行われる。
図１４には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（ＥＧＡ：Enhanced Global Alignment）等の結果に基づいて、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。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、投影ユニットＰＵとウエハＷとの間に液浸領域１４が形成された状態で行われる。
上述の露光中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の位置（θｚ回転）を含む）は、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃと、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの一方との合計３つのエンコーダの計測結果に基づいて制御されている。ここで、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のそれぞれに対向する２つのＸヘッド６６によって構成され、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のそれぞれに対向するＹヘッド６５、６４により構成される。また、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ表面のＸ軸方向一側と他側の端部にそれぞれ対向する、ヘッドユニット６２Ｃ，６２Ａにそれぞれ属するＺヘッド７４i，７６jの計測値に基づいて制御されている。ウエハステージＷＳＴのθｘ回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて制御されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢの第２撥水板２８ｂの表面にＺヘッド７４i、７６jを含む３個以上のＺヘッドが対向する場合には、Ｚヘッド７４i、７６j及びその他の１つのＺヘッドの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置、θｙ回転（ローリング）及びθｘ回転（ピッチング）を制御することも可能である。いずれにしても、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置、θｙ回転、及びθｘ回転の制御（すなわちウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、事前に行われるフォーカスマッピングの結果に基づいて行われている。
図１４に示される、ウエハステージＷＳＴの位置では、Ｘスケール３９Ｘ1にはＸヘッド６６5（図１４中に丸で囲んで示されている）が対向するが、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６はない。そのため、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｂと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）制御を実行している。ここで、図１４に示される位置からウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動すると、Ｘヘッド６６5はＸスケール３９Ｘ1から外れ（対向しなくなり）、代わりにＸヘッド６６4（図１４中に破線の丸で囲んで示されている）がＸスケール３９Ｘ2に対向する。そこで、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｄと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いるウエハステージＷＳＴの位置（及び速度）の制御（以下、適宜、ステージ制御と略述する）に切り換える。
また、図１４に示される位置にウエハステージＷＳＴがあるとき、Ｚヘッド７４3，７６3（図１４中に丸で囲んで示されている）がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向している。そのため、主制御装置２０は、Ｚヘッド７４3，７６3を用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｚ，θｙ）制御を実行している。ここで、図１４に示される位置からウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動すると、Ｚヘッド７４3，７６3は対応するＹスケールから外れ、代わりにＺヘッド７４4，７６4（図中に破線の丸で囲んで示されている）がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。そこで、主制御装置２０は、Ｚヘッド７４4，７６4を用いるステージ制御に切り換える。
このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダとＺヘッドを絶えず切り換えて、ステージ制御を実行している。
なお、上述の計測器類を用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。ここで、干渉計システム１１８を構成するＸ干渉計１２６，１２７，又は１２８を用いてウエハステージＷＳＴのＸ位置とθｚ回転量（ヨーイング量）が、Ｙ干渉計１６を用いてＹ位置、θｘ回転量、及びθｚ回転量が、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いてＹ位置、Ｚ位置、θｙ回転量、及びθｚ回転量が計測される。Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。露光中は、図１４に示されるように、Ｘ干渉計１２６が使用される。干渉計システム１１８の計測結果は、ピッチング量（θｘ回転量）を除き、補助的に、又は、後述するバックアップの際、あるいはエンコーダシステム１５０及び／又は面位置計測システム１８０による計測が出来ないときなどにウエハステージＷＳＴの位置制御に利用される。
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンローディングポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触あるいは３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側面とが接触あるいは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。例えば図１５、図１６には、移動後の状態が示されている。
ウエハステージＷＳＴが、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光時及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダシステム１５０を構成する全てのＸヘッド、Ｙヘッド及び面位置計測システム１８０の全てのＺヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ上の対応するスケールから外れる。そのため、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。そこで、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果に基づくステージ制御が不可能になる直前に、両システム１５０，１８０の計測結果に基づくステージ制御から干渉計システム１１８の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここでは、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。
その後、図１５に示されるように、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、アンローディングポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷをアンロードする。そして、主制御装置２０は、図１６に示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、ウエハテーブルＷＴＢ上に次のウエハＷをロードする。
これらの動作と並行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ平面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースライン・チェック）を実行する。Sec-BCHKはウエハ交換毎にインターバル的に行われる。ここで、ＦＤバー４６のθｚ回転量を計測するために、前述のＹエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2が使用される。
次に、主制御装置２０は、図１７に示されるように、ウエハステージＷＳＴを駆動し、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHK（プライマリ・ベースライン・チェック）の前半の処理を行う。
このとき、図１７に示されるように、２つのＹヘッド６８2，６７3と１つのＸヘッド６６1（図中に丸で囲んで示されている）が、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とＸスケール３９Ｘ2に対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｄ）を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴのθｘ回転量の計測を除き、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。
次に、主制御装置２０は、上述の３つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を管理しつつ、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを検出する位置へ向けてのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動を開始する。
そして、ウエハステージＷＳＴが図１８に示される位置に到達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを停止する。これに先立って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄの全部又は一部がウエハテーブルＷＴＢと対向した時点又はその前の時点で、それらＺヘッド７２ａ〜７２ｄを作動させ（オンにし）、ウエハステージＷＳＴのＺ位置及び傾斜量（θｙ回転量）の計測を開始する。
ウエハステージＷＳＴの停止後、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１８中の星マーク参照）、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の上記３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
上述のように本実施形態では、ファーストアライメントショット領域のアライメントマークの検出を行う位置で、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとの接触状態（又は近接状態）への移行が完了し、その位置から、主制御装置２０によって、その接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動（５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを検出する位置に向かってのステップ移動）が開始される。この両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動開始に先立って、主制御装置２０は、図１８に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームのウエハテーブルＷＴＢへの照射を開始する。これにより、ウエハテーブルＷＴＢ上に多点ＡＦ系の検出領域が形成される。
そして、上記の両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動中に、図１９に示される位置に両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが到達すると、主制御装置２０は、基準軸ＬＶ0にウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態におけるＺヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄの計測値（ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）による計測プレート３０表面の検出結果（面位置情報）との関係を求める、フォーカスキャリブレーション前半の処理を行う。このとき、液浸領域１４は、ＦＤバー４６上面に形成されている。
そして、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが接触状態（又は近接状態）を保ったまま＋Ｙ方向へ更に移動し、図２０に示される位置に到達すると、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図２０中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測している３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、主制御装置２０は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６2（Ｘリニアエンコーダ７０Ｄ）及びＹリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御している。
また、主制御装置２０は、上記の５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークの検出の終了後、接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動を再び開始すると同時に、図２０に示されるように、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いて、ウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出するフォーカスマッピングを開始する。
そして、このフォーカスマッピングの開始後、図２１に示される位置に、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが、到達するまでの間に、主制御装置２０は、Ｙリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1によって計測される、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、周辺露光ユニット５１の２つの可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２を構成する各マイクロミラーＭijのオン・オフを個別に制御することで、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）、図２５（Ｃ）に示されるように、周辺露光領域Ｓ７０ａ及びＳ７６ａ、Ｓ６１ａ及びＳ６９ａ、Ｓ５０ａ及びＳ６０ａを順次露光する。この場合、主制御装置２０は、周辺露光ユニット５１を用いて、各周辺露光領域を全面的に露光しても良いし、所定のパターンを形成しても良い。
そして、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが、図２１に示される計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に配置される位置に到達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）の制御に用いるＺヘッドを、Ｚヘッド７４i、７６jに切り換えることなく、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄによって計測される面位置情報を基準とする、ウエハステージＷＳＴ（計測プレート３０）のＺ位置制御を継続した状態で、次のようなフォーカスキャリブレーション後半の処理を行う。すなわち、主制御装置２０は、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ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（ウエハステージＷＳＴ）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４５を用いて、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に形成された計測マークの空間像を、例えば国際公開第２００５／１２４８３４号（及びこれに対応する米国特許出願公開第２００８／０３０７１５号明細書）などに開示される、Ｚ方向スキャン計測で計測し、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。主制御装置２０は、上記のＺ方向スキャン計測中、空間像計測装置４５からの出力信号の取り込みと同期して、ウエハテーブルＷＴＢ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Ｚヘッド７４3、７６3の計測値を取り込む。そして、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応するＺヘッド７４3、７６3の値を不図示のメモリに記憶する。なお、フォーカスキャリブレーションの後半の処理で、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ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（ウエハステージＷＳＴ）の投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御するのは、このフォーカスキャリブレーションの後半の処理は、前述したフォーカスマッピングの途中で行なわれるからである。
また、主制御装置２０は、上記のフォーカスキャリブレーション後半の処理と前後して、次のようなPri-BCHKの後半の処理を行う。すなわち、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ上の一対の計測マークの投影像（空間像）を、空間像計測装置４５を用いて、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、それぞれ計測し、その計測結果（ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ位置に応じた空間像強度）をメモリに記憶する。このPri-BCHKの後半の処理に際しては、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６4（エンコーダ７０Ｄ）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する２つのＹヘッド６７3，６８2（エンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1）（又はＹヘッド６５j、６４i（エンコーダ７０Ａ，７０Ｃ））とに基づいて制御される。
そして、主制御装置２０は、前述のPri-BCHKの前半の処理の結果とPri-BCHKの後半の処理の結果とに基づいて、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインを算出する。これとともに、主制御装置２０は、前述のフォーカスキャリブレーション前半の処理及び後半の処理の結果に基づいて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の代表的な検出点におけるオフセットを求め、内部メモリに格納する。そして、主制御装置２０は、露光時に、フォーカスマッピングの結果得られたマッピング情報を読み出す際に、そのマッピング情報にオフセット分を加算することとしている。
なお、図２１の状態では、前述のフォーカスマッピングは続行されている。
上記の接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動により、ウエハステージＷＳＴが、図２２に示される位置に達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをその位置で停止させるとともに、計測ステージＭＳＴについては、そのまま＋Ｙ方向への移動を続行させる。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのサードアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図２２中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時の上記３つのエンコーダの計測値とを関連付けて内部メモリに格納する。また、この時点でも、フォーカスマッピングは続行されている。
一方、上記のウエハステージＷＳＴの停止から所定時間後に、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとは、接触（又は近接状態）から離間状態に移行する。この離間状態に移行後、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴが、露光開始まで待機する露光開始待機位置に達すると、その位置で停止させる。
次に、主制御装置２０は、３つのフォースアライメントショットに付設されたアライメントマークを検出する位置へ向けてのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動を開始する。このとき、フォーカスマッピングは続行されている。一方、計測ステージＭＳＴは、上記露光開始待機位置で待機している。
前述のフォーカスキャリブレーションの終了後、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが、＋Ｙ方向に移動を開始して、図２３に示される位置に到達するまでの間に、主制御装置２０は、Ｙリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1によって計測される、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、周辺露光ユニット５１の２つの可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２を構成する各マイクロミラーＭijのオン・オフを個別に制御することで、図２５（Ｄ）、図２５（Ｅ）に示されるように、周辺露光領域Ｓ１７ａ及びＳ２７ａ、Ｓ８ａ及びＳ１６ａを順次露光する。この場合も、主制御装置２０は、周辺露光ユニット５１を用いて、各周辺露光領域を全面的に露光しても良いし、所定のパターンを形成しても良い。
そして、ウエハステージＷＳＴが図２３に示される位置に到達すると、主制御装置２０は、直ちにウエハステージＷＳＴを停止させ、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、ウエハＷ上の３つのフォースアライメントショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図２３中の星マーク参照）、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の４つのエンコーダ（例えば７０Ｅ1，７０Ｅ2，７０Ｂ，７０Ｄ）のうちの３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。この時点でも、フォーカスマッピングは続行され、計測ステージＭＳＴは、上記露光開始待機位置で待機したままである。そして、主制御装置２０は、このようにして得た合計１６個のアライメントマークの検出結果と対応するエンコーダの計測値とを用いて、例えば特開昭６１−０４４４２９号公報などに開示される統計演算を行って、エンコーダシステムの上記４つのエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｅ2，７０Ｂ，７０Ｄの計測軸で規定される座標系上におけるウエハＷ上の全てのショット領域の配列情報（座標値）を算出する。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを再度＋Ｙ方向へ移動させながら、フォーカスマッピングを続行する。このウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の移動中に、主制御装置２０は、Ｙリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1によって計測される、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、周辺露光ユニット５１の２つの可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２を構成する各マイクロミラーＭijのオン・オフを個別に制御することで、図２５（Ｆ）に示されるように、周辺露光領域Ｓ１ａ及びＳ７ａを順次露光する。この場合も、主制御装置２０は、周辺露光ユニット５１を用いて、各周辺露光領域を全面的に露光しても良いし、所定のパターンを形成しても良い。これにより、ウエハＷの周辺露光が終了し、図２６に示されるように、周辺露光領域Ｓ１ａ、Ｓ７ａ、Ｓ８ａ、Ｓ１６ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２７ａ、Ｓ５０ａ、Ｓ６０ａ、Ｓ６１ａ、Ｓ６９ａ、Ｓ７０ａ、Ｓ７６ａは、それぞれ露光済みの領域となる。
そして、さらにウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動し、図２４に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）からの検出ビームがウエハＷ表面から外れると、フォーカスマッピングを終了する。
その後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、ウエハＷ上のファーストショットの露光のための走査開始位置（露光開始位置）に移動させるが、その移動の途中で、ウエハステージＷＳＴのＺ位置、θｙ回転及びθｘ回転を維持したまま、ウエハステージＷＳＴのＺ位置、θｙ回転の制御に用いるＺヘッドを、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄから、Ｚヘッド７４i、７４jに切り換える。その切り換え後、直ちに、主制御装置２０は、前述のウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果及び最新の５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン等に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を、液浸露光にて行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、同様の動作が繰り返し行われる。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に直線的に移動する間に、複数の検出点がＸ軸方向に所定間隔で設定される多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）によってウエハＷ表面の面位置情報が検出され、Ｘ軸方向に沿って一列に検出領域が配列される複数のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4によってウエハＷ上で互いに位置が異なるアライメントマークが検出され、さらに周辺露光ユニット５１によって、ウエハＷの周辺露光が行なわれる。すなわち、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）が、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点（検出領域ＡＦ）と、複数のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域と、周辺露光ユニット５１の下方とを、直線的に通過するだけで、ウエハＷのほぼ全面の面位置情報の検出と、ウエハＷ上で検出すべき全てのアライメントマーク（例えば、ＥＧＡにおけるアライメントショット領域のアライメントマーク）の検出と、ウエハＷの周辺露光との３つの動作が終了する。従って、アライメントマークの検出動作と、面位置情報（フォーカス情報）の検出動作と、周辺露光動作と、を無関係に（別々に）行う場合に比べて格段スループットを向上させることができる。すなわち、周辺露光動作に要する時間を、ウエハアライメント動作時間にほぼオーバーラップさせることができるので、周辺露光動作がスループットを殆ど低下させることがない。
また、本実施形態によると、計測の短期安定性が良好なエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ等を含むエンコーダシステム１５０によってウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置情報が、空気揺らぎなどの影響を受けることなく、高精度に計測されるとともに、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ、７４1〜７４5、及び７６1〜７６5等を含む面位置計測システム１８０によってウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面に直交するＺ軸方向における位置情報が、空気揺らぎなどの影響を受けることなく、高精度に計測される。この場合、エンコーダシステム１５０及び上記面位置計測システム１８０の両者とも、ウエハテーブルＷＴＢ上面を直接的に計測しているので、シンプルでかつ直接的なウエハテーブルＷＴＢ、ひいてはウエハＷの位置制御が可能になる。
また、本実施形態によると、前述したフォーカスマッピングの際に、主制御装置２０により、面位置計測システム１８０と多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とが同時に作動され、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出結果が、面位置計測システム１８０の計測結果を基準としたデータに換算される。従って、予めこの換算データを取得しておくことで、その後に、面位置計測システム１８０によってウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置情報、及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測するのみで、ウエハＷの面位置情報を取得することなく、ウエハＷの面位置制御が可能になる。従って、本実施形態では、先端レンズ１９１とウエハＷ表面との間のワーキングディスタンスが狭くなっているにもかかわらず、特に支障なく、露光の際のウエハＷのフォーカス・レベリング制御を精度良く実行することができる。
また、本実施形態によると、上述の如く、ウエハテーブルＷＴＢ、ひいてはウエハＷの面位置を高精度に制御できるので、面位置制御誤差に起因する露光不良の殆どない高精度な露光が可能になり、これによりパターンの像を、デフォーカスによる像ぼけを伴うことなく、ウエハＷ上に形成することが可能になる。
また、本実施形態によると、Ｙ軸方向を計測方向とする複数のＹヘッド６４，６５のＸ軸方向の配置間隔は、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅より狭く、Ｘ軸方向を計測方向とする複数のＸヘッド６６のＹ軸方向の配置間隔は、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅より狭い。このため、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）を移動させる際に、複数のＹヘッド６４，６５を順次切り換えながら、Ｙスケール３９Ｙ1又は３９Ｙ2に検出光（ビーム）を照射するＹリニアエンコーダ７０Ａ又は７０Ｃの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＹ位置を計測することができ、これと並行して複数のＸヘッド６６を順次切り換えながら、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に検出光（ビーム）を照射するＸリニアエンコーダ７０Ｂ又は７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ位置を計測することができる。
また、上記実施形態では、ウエハＷの露光が行なわれる露光位置（投影ユニットＰＵ下方の液浸領域１４が形成される位置）からＹ軸方向に離れて、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ4）、及び多点ＡＦ系９０、並びに周辺露光ユニット５１が、配置された場合について例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）、及び多点ＡＦ系９０の一方は上記の位置に配置されていなくても良い。かかる場合であっても、その他方の計測装置によるウエハの計測のため、ウエハステージＷＳＴを露光位置に向かってＹ軸方向に移動させるのと並行して、ウエハの周辺露光とを行なうことができる。従って、周辺露光に要する時間を、他の処理時間にオーバーラップさせることができるので、スループットの向上が可能である。
あるいは、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）、及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の両方が、上記の位置に配置されていなくても良い。ただし、この場合には、ウエハに対して何らかの計測を行う計測装置を、上記アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ4）、及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）と同様の位置に配置する。
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向位置の計測に用いられる一対のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2と、Ｘ軸方向位置の計測に用いられる一対のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2とが、ウエハテーブルＷＴＢ上に設けられ、これに対応して、一対のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃが投影光学系ＰＬを挟んでＸ軸方向の一側と他側に配置され、２つのヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄが投影光学系ＰＬを挟んでＹ軸方向の一側と他側に配置される場合について例示した。しかしながら、これに限らず、Ｙ軸方向位置の計測用のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2及びＸ軸方向位置の計測用のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のうち、少なくとも一方が一対でなく１つのみ、ウエハテーブルＷＴＢ上に設けられていても良いし、あるいは、一対のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ及び２つのヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄのうち、少なくとも一方が、１つのみ設けられていても良い。また、スケールの延設方向及びヘッドユニットの延設方向は、上記実施形態のＸ軸方向、Ｙ軸方向のような直交方向に限定されるものではなく、相互に交差する方向であれば良い。
また、上記実施形態では、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、所定間隔で配置された複数のヘッドを有するものとしたが、これに限らず、Ｙスケール又はＸスケールのピッチ方向に細長く延びる領域に光ビームを射出する光源と、光ビームのＹスケール又はＸスケール（回折格子）からの反射光（回折光）を受光する、Ｙスケール又はＸスケールのピッチ方向に隙間無く配列された多数の受光素子とを備えた単一のヘッドを採用しても良い。
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴ、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）、Ｚセンサ、干渉計システム１１８、及びエンコーダシステム（７０Ａ〜７０Ｆ）などの全てを備えた露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、計測ステージＭＳＴなどが設けられていない露光装置にも、本発明は適用が可能である。本発明は、上記各構成部分のうち、ウエハステージ（移動体）とこれ以外の一部の構成部分とを備えていれば適用が可能である。すなわち、ウエハＷの露光が行なわれる露光位置から離れた、上記アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ4）、及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）と同様の位置に、ウエハに対して何らかの計測を行う計測装置が設けられているのであれば、本発明を適用できる。
なお、上記実施形態では、周辺露光ユニット５１が、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ4）（及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ））の投影ユニットＰＵ側に配置された場合について例示したが、これに限らず、周辺露光ユニットは、アライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ4）（及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ））の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側に配置されていても良い。
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、ローディングポジションＬＰから露光位置（投影ユニットＰＵ）に向かって進む往路で、ウエハＷの周辺露光が行われる場合を例示したが、これに限らず、露光位置（投影ユニットＰＵ）からアンローディングポジションＵＰに向かう復路で周辺露光が行われても良いし、あるいは、往路と復路の両方で１枚のウエハの周辺露光が行われても良い。
また、上記実施形態では、Ｘ軸方向に関して離れた２つの周辺露光のための照射領域を照射可能な周辺露光ユニット５１を用いる場合を例示したが、周辺露光ユニットの構成はこれに限定されない。ただし、周辺露光ユニットは、複数の照射領域が、上記周辺露光ユニット５１と同様に、少なくともＸ軸方向に関してその位置が可変であることが望ましい。
また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）が、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点（検出領域ＡＦ）と、複数のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域と、周辺露光ユニット５１の下方とを、直線的に通過するだけで、ウエハＷのほぼ全面の面位置情報の検出と、ウエハＷ上で検出すべき全てのアライメントマークの検出と、ウエハＷの周辺露光との３つの動作が終了する場合について説明した。しかし、これに限らず、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のローディングポジションから露光位置までの移動と並行して周辺露光動作の少なくとも一部が行われるだけでも良い。この場合において、さらに、計測動作（マーク検出などを含む）の少なくとも一部が並行して行われる場合には、更なるスループットの向上を図ることができる。すなわち、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のローディングポジションから露光位置までの移動中に周辺露光動作の少なくとも一部が行われれば足り、その他のことは、必須ではない。
また、上記実施形態では、計測システム２００が、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との両方を含むものとしたが、これに限らず、計測システムは、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との一方のみを含んでいても良い。
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態について、図２７〜図３９に基づいて説明する。
図２７には、第２の実施形態の露光装置５００の構成が概略的に示されている。露光装置５００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。
露光装置５００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図２７において、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。露光装置５００は、前述の第１の実施形態の露光装置１００と比べて、前述のウエハテーブルＷＴＢに代えてウエハテーブルＷＴＢ’が用いられるとともに、エンコーダシステム１５０の構成が相違する点を除き、第１の実施形態の露光装置１００と同様に構成されている。以下では、相違点を中心として説明を行うとともに、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、説明を簡略若しくは省略する。さらに、説明の簡略化のため、ウエハＷの周辺露光及びフォーカス・レベリング制御に関連する構成等については、その説明を省略する。
ステージ装置５０は、前述の第１の実施形態と同様、図２７に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを備えている。ステージ装置５０は、さらに、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００、及び両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４等（図２７では、いずれも不図示、図３２参照）を備えている。計測システム２００は、図３２に示されるように、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０などを含む。
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢ’とを含む。ウエハテーブルＷＴＢ’及びステージ本体９１は、例えばリニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
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（ウエハの載置領域）の外側には、図２８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’の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている。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の表面と同一面となるように設置されている。
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、本第２の実施形態では、液浸用の液体Ｌｑとして水を用いるので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ’，２８ｂ’をそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ’，２８ｂ’とも呼ぶ。
第１撥水板２８ａ’の＋Ｙ側の端部近傍には、基準マークＦＭと、該基準マークＦＭを挟む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とが形成された計測プレート３０が設けられている。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、具体的は、計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に設けられた前述の受光系（不図示）に導く送光系（不図示）が設けられている。すなわち、本第２の実施形態においても、ウエハステージＷＳＴ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ＷＳＴ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４５（図３２参照）が構成される。
一対の第２撥水板２８ｂ’には、後述のエンコーダシステムのための移動スケールが形成されている。詳述すると、一対の第２撥水板２８ｂ’には、それぞれ、移動スケール３９Ａ，３９Ｂが形成されている。移動スケール３９Ａ，３９Ｂ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。なお、図２８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。その他の図においても同様である。
なお、この場合も、回折格子を保護するために、前述と同様、撥水性を備えた、例えば低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。
なお、各第２撥水板２８ｂ’の移動スケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドと移動スケール間の相対位置を決めるための、前述と同様に構成された不図示の位置出しパターンがそれぞれ設けられている。
図２８に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ’の−Ｙ端面，−Ｘ端面には、反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。図２９に示されるように、干渉計システム１１８（図３２参照）のＹ干渉計１６、並びに３つのＸ干渉計１２６〜１２８は、これらの反射面１７ａ，１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）Ｂ４1，Ｂ４2，Ｂ５1，Ｂ５2，Ｂ６，Ｂ７等を照射する。そして、Ｙ干渉計１６、並びに３つのＸ干渉計１２６〜１２８は、それぞれの反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。本第２の実施形態においても、主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ’（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。
また、図２７に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。
干渉計システム１１８の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つの測長ビームＢ１，Ｂ２を照射し、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
本第２の実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステム１５０（図３２参照）を用いて計測される。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴがエンコーダシステムの計測領域外（例えば、図３０に示されるアンローディングポジションＵＰ又はローディングポジションＬＰ付近）に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステムの計測結果の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合、あるいはエンコーダシステムの出力異常時のバックアップ用などとして補助的に使用される。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステムとを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）の位置を制御することとしても良い。
なお、図３２においても、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
本第２の実施形態の露光装置５００では、図３０及び図３１に示されるように、基準軸ＬＶ0上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶ０に関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。
次に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図３２参照）の構成等について説明する。
露光装置５００では、図３０に示されるように、ノズルユニット３２の＋Ｘ側、−Ｘ側に、一対のヘッドユニット６２Ａ’、６２Ｂ’が配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ’、６２Ｂ’は、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット６２Ａ’及び６２Ｂ’は、図３１に示されるように、それぞれ、基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）の２次元ヘッド（以下、「ヘッド」又は「２Ｄヘッド」と略述する）１６５2〜１６５5及び１６４1〜１６４4と、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れたノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置されたヘッド１６５1及び１６４5とを備えている。なお、ヘッド１６５1，１６５2間、及びヘッド１６４4，１６４5間のＸ軸方向の間隔もＷＤに設定されている。以下では、必要に応じ、ヘッド１６５1〜１６５5及びヘッド１６４1〜１６４5を、それぞれヘッド１６５及びヘッド１６４とも記述する。
ヘッドユニット６２Ａ’は、前述の移動スケール３９Ａを用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸＹリニアエンコーダ（以下、適宜「ＸＹエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）１７０Ａ（図３２参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ’は、前述の移動スケール３９Ｂを用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸ位置及びＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸＹエンコーダ１７０Ｂ（図３２参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’がそれぞれ備える５個のヘッド１６５，１６４（より正確には、ヘッド１６５，１６４が発する計測ビーム（エンコーダビーム）の移動スケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、移動スケール３９Ａ，３９ＢのＸ軸方向の幅より僅かに狭く設定されている。ここで、移動スケールの幅とは、回折格子（又はその形成領域）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。
本第２の実施形態では、さらに、図３０に示されるように、ヘッドユニット６２Ｂ’、６２Ａ’の−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット６２Ｃ’、６２Ｄ’が、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ｃ’及び６２Ｄ’は、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット６２Ｃ’は、図３１に示されるように、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に基準軸ＬＡ上に間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された３つのヘッド１６７1〜１６７3と、基準軸ＬＡから＋Ｙ方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側に配置されたヘッド１６７4と、を備えている。なお、ヘッド１６７3，１６７4間のＸ軸方向の間隔はＷＤより僅かに狭く設定されている。
ヘッドユニット６２Ｄ’は、前述の基準軸ＬＶ0に関して、ヘッドユニット６２Ｃ’と対称であり、上記４つのヘッド１６７4〜１６７1と基準軸ＬＶ0に関して対称に配置された４つのヘッド１６８1〜１６８4を備えている。以下では、必要に応じ、ヘッド１６７1〜１６７4及びヘッド１６８1〜１６８4を、それぞれヘッド１６７及びヘッド１６８とも記述する。
アライメント動作の際などには、移動スケール３９Ｂ，３９Ａにヘッド１６７，１６８が少なくとも各１つそれぞれ対向する。すなわち、ヘッド１６７，１６８が発する計測ビーム（エンコーダビーム）のうち、少なくとも各１つの計測ビームが、常に、移動スケール３９Ｂ，３９Ａに照射される。ヘッド１６７，１６８（すなわち、これらヘッド１６７，１６８によって構成されるＸＹエンコーダ１７０Ｃ、１７０Ｄ）によってウエハステージＷＳＴのＸ位置、Ｙ位置、及びθｚ回転が計測される。
また、本第２の実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するヘッド１６７3，１６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するヘッド１６７3，１６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するヘッド１６７3，１６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）１７０Ｇ，１７０Ｈ（図３２参照）と呼ぶ。なお、Ｙエンコーダ１７０Ｇ，１７０Ｈは、エンコーダ１７０Ｃ、１７０Ｄを構成する一部のヘッド１６７3，１６８2が、一対の基準格子５２に対向することで、２Ｄヘッドではなく、Ｙヘッドとして機能することに着目して、このように呼んでいるものである。以下においても、便宜上、ＸＹエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの他に、Ｙエンコーダ１７０Ｇ，１７０Ｈが存在するものとして説明を行う。
上述した各エンコーダは、その計測値を、主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、ＸＹエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂ、又は１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転（ヨーイング）を含む）を制御するとともに、Ｙエンコーダ１７０Ｇ，１７０Ｈの計測値に基づいて、ＦＤバー４６（計測ステージＭＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
図３２には、露光装置５００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。
本第２の実施形態の露光装置５００では、前述したようなウエハテーブルＷＴＢ’上の移動スケールの配置及び前述したようなヘッドの配置を採用したことから、図３３などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（すなわち、アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、移動スケール３９Ａ，３９Ｂと、ヘッド１６５，１６４（ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’）又はヘッド１６８，１６７（ヘッドユニット６２Ｄ’，６２Ｃ’）と、がそれぞれ対向するようになっている。なお、図３３中では、対応する移動スケールに対向したヘッドであって位置計測に用いられているヘッドが実線の丸で囲んで示されている。
これを更に詳述すると、主制御装置２０は、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中には、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’の各５個のヘッド１６５，１６４の中から移動スケール３９Ａ、３９Ｂにそれぞれ対向する各１つのヘッド１６５、１６４の計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置及び回転（θｚ方向の回転）を制御する。
また、主制御装置２０は、ウエハアライメントの際には、移動スケール３９Ａ、３９Ｂにそれぞれ対向するヘッドユニット６２Ｄ’、６２Ｃ’のヘッド１６８、１６７（エンコーダ１７０Ｄ、１７０Ｃ）の計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置及び回転（θｚ方向の回転）を制御する。
また、主制御装置２０は、図３３中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＸ位置及びＹ位置を計測するヘッド１６５、１６４を、図３３中に矢印ｅ1で示されるように、隣のヘッド１６５、１６４に順次切り換える。例えば実線の丸で囲まれるヘッド１６４2から点線の丸で囲まれるヘッド１６４3へ（及び実線の丸で囲まれるヘッド１６５2から点線の丸で囲まれるヘッド１６５3へ）切り換える。すなわち、本第２の実施形態では、このヘッド１６５、１６４の切り換え（つなぎ）を円滑に行うために、前述の如く、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｃ’が備える隣接するヘッド１６５，１６４の間隔ＷＤを、移動スケール３９Ａ，３９ＢのＸ軸方向の幅よりも狭く設定したものである。
次に、エンコーダ１７０Ａ〜１７０Ｄの構成等について、図３４に拡大して示されるエンコーダ１７０Ｂを代表的に採り上げて説明する。図３４では、移動スケール３９Ｂに検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ｂ’の１つの２Ｄヘッド１６４が示されている。
ヘッド１６４は、図３４に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ’の上面の−Ｘ側の端部に設けられた移動スケール（移動格子）３９Ｂに対して、レーザ光を照射する光源１６４ａと、光源１６４ａとの間の位置関係が固定で、移動スケール３９Ｂで発生する回折光を集光させる固定スケール１６４ｂ1，１６４ｂ2及び１６４ｂ3，１６４ｂ4と、固定スケール１６４ｂ1，１６４ｂ2及び固定スケール１６４ｂ3，１６４ｂ4のそれぞれにて集光された回折光を干渉させるインデックススケール１６４ｃと、インデックススケール１６４ｃにて干渉した光を検出する検出器１６４ｄと、を含んでいる。また、光源１６４ａから射出されるレーザ光の光軸がＸＹ平面に垂直になるように、光源１６４ａの姿勢が設計上は設定されている。
固定スケール１６４ｂ1，１６４ｂ2は、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子が形成されたプレートから成る透過型の位相格子である。一方、固定スケール１６４ｂ3，１６４ｂ4は、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子が形成されたプレートから成る透過型の位相格子である。インデックススケール１６４ｃは、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子及びＸ軸方向を周期方向とする回折格子が形成された透過型の二次元格子である。また、検出器１６４ｄは、例えば４分割検出器又はＣＣＤを含んでいる。
固定スケール１６４ｂ1は、移動スケール３９ＢのＹ軸方向を周期方向とする回折格子で発生した−１次回折光を回折して＋１次回折光を生成し、この＋１次回折光はインデックススケール１６４ｃに向かう。また、固定スケール１６４ｂ2は、移動スケール３９ＢのＹ軸方向を周期方向とする回折格子で発生した＋１次回折光を回折して−１次回折光を生成し、この−１次回折光はインデックススケール１６４ｃに向かう。
ここで、固定スケール１６４ｂ1，１６４ｂ2で生成された＋１次回折光，−１次回折光は、インデックススケール１６４ｃ上の同一位置で互いに重なり合う。すなわち、＋１次回折光と−１次回折光とがインデックススケール１６４ｃ上で干渉する。
一方、固定スケール１６４ｂ3は、移動スケール３９ＢのＸ軸方向を周期方向とする回折格子で発生した−１次回折光を回折して＋１次回折光を生成し、この＋１次回折光はインデックススケール１６４ｃに向かう。また、固定スケール１６４ｂ4は、移動スケール３９ＢのＸ軸方向を周期方向とする回折格子で発生した＋１次回折光を回折して−１次回折光を生成し、この−１次回折光はインデックススケール１６４ｃに向かう。
ここで、固定スケール１６４ｂ3，１６４ｂ4で生成された＋１次回折光，−１次回折光は、インデックススケール１６４ｃ上の同一位置で互いに重なり合う。すなわち、＋１次回折光と−１次回折光とがインデックススケール１６４ｃ上で干渉する。
この場合において、光源１６４ａから射出されるレーザ光の波長と移動スケール（移動格子）３９Ｂのピッチとに基づいて、移動スケールの各格子で発生する回折光の回折角度が決まり、また、レーザ光の波長と固定スケール１６４ｂ1〜１６４ｂ4のピッチを適切に決定することにより移動スケール（移動格子）３９Ｂで発生した±１次回折光の見かけ上の折り曲げ角度が決まる。
ここで、ヘッド１６４（エンコーダ１７０Ｂ）においては、検出器１６４ｄ上に二次元的な模様（市松模様）が現れる。この二次元的な模様は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向位置及びＸ軸方向位置に応じて変化するので、この変化を、検出器１６４ｄの少なくとも一部を構成する４分割素子又はＣＣＤなどにより測定することによって、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向及びＸ軸方向の位置を計測することができる。
なお、インデックススケール１６４ｃをＺ軸を中心として微小量回転させてモアレ縞を発生させ、該モアレ縞をウエハステージＷＳＴの計測に用いることとしても良い。
上記の説明からわかるように、エンコーダ１７０Ｂでは、干渉計システム１１８の各干渉計と異なり、干渉させる２つのビーム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ほとんど無視できる。その他のエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｃ，１７０Ｄも、エンコーダ１７０Ｂと同様にして構成されている。各エンコーダとしては、分解能が、例えば０．１ｎｍ程度のものが用いられている。
本第２の実施形態の露光装置５００では、後述する露光動作の際などに、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、移動スケール３９Ａ，３９Ｂのそれぞれに対向する２つのヘッド１６５、１６４によって構成される２つのエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂの計測値と、各種の補正情報（この補正情報は、干渉計システム１１８によって計測される、エンコーダの非計測方向に関するウエハステージＷＳＴの位置情報（傾斜情報を含む）に応じた各エンコーダのステージ位置起因誤差補正情報、移動スケールの特性情報（例えば、格子面の平面度、及び／又は格子形成誤差など）、及び移動スケールのアッベ外し量（アッベ誤差補正情報）などを含む）と、に基づいて制御される。
ここで、ステージ位置起因誤差補正情報とは、エンコーダヘッドに対する、その非計測方向（本第２の実施形態では、Ｘ軸方向及びＹ軸方向以外の方向、例えばθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向及びＺ軸方向など）に関するウエハステージＷＳＴの位置（ピッチング量、ローリング量、ヨーイング量、及びＺ位置など）が、エンコーダの計測値に影響する度合いを示す情報である。なお、ステージ位置起因誤差補正情報は、大略次のようにして予め取得されている。
すなわち、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを異なる複数の姿勢に変化させ、各姿勢について、干渉計システム１１８の計測結果に基づいてウエハステージＷＳＴの姿勢を維持した状態で、ヘッド１６５、１６４から移動スケール３９Ａ，３９Ｂの特定領域に検出光を照射しつつ、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向に所定ストローク範囲で移動させ、その移動中にエンコーダの計測結果をサンプリングする。これにより、各姿勢についての、ウエハステージＷＳＴの移動面に直交する方向（Ｚ軸方向）の位置に応じたエンコーダの計測値の変化情報（誤差特性曲線）が得られる。そして、主制御装置２０は、このサンプリング結果、すなわち各姿勢についての、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置に応じたエンコーダの計測値の変化情報に基づいて、所定の演算を行うことで、ウエハステージＷＳＴの非計測方向の位置情報に応じたエンコーダの計測値の補正情報を求める。従って、簡単な方法で、非計測方向に関するヘッドと移動スケールの相対変化に起因するエンコーダの計測誤差を補正するステージ位置起因誤差補正情報を決定することができる。
また、本第２の実施形態では、同一のヘッドユニットを構成する複数のヘッド、例えばヘッドユニット６２Ｂを構成する複数のヘッド１６４について、上記の補正情報を決定する場合に、対応するスケール３９Ｂの同一の特定領域に各ヘッド１６４から検出光を照射して、上述したエンコーダの計測結果のサンプリングを行い、そのサンプリング結果に基づいて、移動スケール３９Ｂに対向する各ヘッド１６４（各エンコーダ）の補正情報を決定しているので、結果的に、この補正情報を用いることで、ヘッドの倒れで生じる、幾何学的な誤差も補正される。換言すれば、主制御装置２０は、同一の移動スケールに対応する複数のエンコーダを対象として、前記補正情報を求めるに際し、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向へ移動させた際に対象とするエンコーダのヘッドの倒れで生じる、幾何学的な誤差を考慮して前記対象とするエンコーダの補正情報を求めている。従って、本第２の実施形態では、複数のヘッドの倒れ角が異なることに起因するコサイン誤差も生じることがない。また、ヘッド１６４に倒れが生じていなくても、例えばヘッドの光学特性（テレセントリシティなど）などに起因してエンコーダに計測誤差が生じる場合、同様に前記補正情報を求めることで、計測誤差の発生、ひいてはウエハステージＷＳＴの位置制御精度の低下を防止することができる。すなわち本第２の実施形態では、ヘッドユニットに起因して生じるエンコーダシステムの計測誤差（以下、ヘッド起因誤差とも呼ぶ）を補償するようにウエハステージＷＳＴが駆動される。なお、ヘッドユニットの特性情報（例えば、ヘッドの倒れ、及び／又は光学特性などを含む）に基づいて、例えばエンコーダシステムの計測値の補正情報を算出するようにしても良い。
また、移動スケールの特性情報は、スケールの面（正確には、回折格子表面、及び回折格子がカバーガラスで覆われている場合には、そのカバーガラスの面を含む）の凹凸（傾斜を含む）、及び／又は格子形成誤差（格子ピッチ及び／又は格子線の曲がり）などの情報であり、予め計測されている。
また、アッベ外し量とは、ウエハテーブルＷＴＢ’上の各移動スケールの面（回折格子表面）の高さ（Ｚ位置）と、露光中心（前述の露光領域ＩＡの中心で、本第２の実施形態では投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致）を含む基準面の高さとの差を指す。ウエハステージＷＳＴの基準面の高さと各移動スケールの面（回折格子表面）の高さとに誤差（又はギャップ）があると、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面と平行な軸（Ｘ軸又はＹ軸）回りの回転（ピッチング又はローリング）の際にエンコーダの計測値にいわゆるアッベ誤差が生じる。ここで、基準面とは、干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の変位の基準となる面であって、Ｚ軸方向に関するウエハＷ上の各ショット領域の位置合わせ（位置制御）の基準となる面（本第２の実施形態では、投影光学系ＰＬの像面に一致）を指す。なお、アッベ外し量は、大略次のようにして予め取得されている。
すなわち、ウエハステージＷＳＴの駆動が行われるロット処理の開始に先立って、例えば装置の立ち上げ時などに、ＸＹ平面内におけるウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するエンコーダシステムの一連のキャリブレーションの１つとして、前述した各移動スケール（回折格子）表面のアッベ外し量を取得するためのキャリブレーション処理が行われる。すなわち、主制御装置２０は、エンコーダシステムの移動スケール毎に、回折格子の周期方向に関するウエハステージＷＳＴのＸＹ平面に対する傾斜角を計測する干渉計システム１１８の計測値に基づいて、回折格子の周期方向に関しＸＹ平面に対してウエハステージＷＳＴを角度α傾斜させ、その傾斜前後のエンコーダシステムの計測値と干渉計システム１１８で計測される前記角度αの情報とに基づいて、回折格子表面のアッベ外し量を算出する。そして、主制御装置２０は、その算出した情報を、メモリ内に記憶する。
次に、本第２の実施形態の露光装置５００における、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図３５〜図３９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の各バルブの開閉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、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。
図３５には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（例えばＥＧＡ）等の結果に基づいて、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。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。
上述の露光動作中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、移動スケール３９Ａ，３９Ｂのそれぞれに対向する２つのヘッド１６５、１６４によって構成される２つのエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂの計測値と、エンコーダ計測値を補正するための前述した各種の補正情報（ステージ位置起因誤差補正情報、移動スケールの特性情報及びアッベ誤差補正情報など）と、に基づいて制御されている。また、上述の露光動作中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのθｙ回転（ローリング）及びθｘ回転（ピッチング）は、前述のＸ干渉計１２６（又はＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ）及びＹ干渉計１６の計測値に基づいて管理されている。なお、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）、θｙ回転（ローリング）及びθｘ回転（ピッチング）の少なくとも１つ、例えばＺ位置及びθｙ回転をその他のセンサ、例えばウエハテーブルＷＴＢ’の上面のＺ位置を検出するセンサ、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の変位センサのヘッドなどによって計測しても良い。いずれにしても、この露光中のウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）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、主制御装置２０により、事前に計測したウエハの面位置情報の計測結果と、エンコーダシステム１５０及び／又は干渉計システム１１８の計測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ＷＳＴがＸ軸方向に移動すると、その移動に伴って、前述のヘッドの切り換えが行なわれる。このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダを適宜切り換えて、ステージ制御を実行している。
なお、上述のエンコーダシステムを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。例えば、Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。例えば露光中は、図３５に示されるように、Ｘ干渉計１２６が、補助的に使用される。
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンローディングポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触あるいは例えば３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側の端面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の端面とが接触あるいは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。
上記のスクラム状態に移行後、ウエハステージＷＳＴが、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダシステム１５０を構成する全てのヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ’上の対応する移動スケールから外れる。そのため、エンコーダシステム１５０の計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。その直前に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここで、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。
その後、図３６に示されるように、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、アンローディングポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ’上のウエハＷをアンロードする。そして、図３７に示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、ウエハテーブルＷＴＢ’上に次のウエハＷをロードする。
これらの動作と平行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ平面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースラインチェック）を実行する。ここで、ＦＤバー４６のθｚ方向の回転情報を計測するために、前述のＹエンコーダ１７０Ｇ，１７０Ｈが使用される。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動し、図３８に示されるように、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHKの前半の処理を行う。
このとき、図３８に示されるように、２つのヘッド１６８3，１６７2（図中に丸で囲んで示されている）が、それぞれ移動スケール３９Ａ，３９Ｂに対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ１７０Ｄ，１７０Ｃ）を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム１１８は、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。
その後、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１とセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）を実行する（図３９中の星マーク参照）。
なお、本第２の実施形態では、図３９に示されるウエハアライメントを開始するまでに、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴはスクラム状態へ移行している。主制御装置２０は、スクラム状態を保ちながら、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。その後、液浸領域１４の水は、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ’上に移動する。
ウエハアライメント（ＥＧＡ）と並行して、主制御装置２０は、空間像計測装置４５を用いたウエハテーブルＷＴＢ’のＸＹ位置に対するレチクル上マークの投影像の強度分布を計測するPri-BCHK後半の処理を実行する。
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴのスクラム状態を解除する。そして、図３５に示されるように、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Ｗ上にレチクルパターンを転写する。以降、同様の動作が繰り返し実行される。
以上説明したように、本第２の実施形態に係る露光装置５００によると、ウエハステージＷＳＴの上面のＸ軸方向の両端部に２次元格子を有する一対の移動スケール３９Ａ、３９Ｂが設けられ、ウエハステージＷＳＴが露光動作を行なうための移動範囲にあるとき、移動スケール３９Ａ、３９Ｂに常に少なくとも１つのヘッド１６５、１６４が対向可能となるような一対のヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’が、投影ユニットＰＵ（ノズルユニット３２）のＸ軸方向の両側に配置されている。これにより、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中のウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を、主制御装置２０は、それらのヘッド１６５、１６４、すなわちエンコーダ１７０Ａ、１７０Ｂを用いて高精度に計測することが可能となる。従って、本第２の実施形態によると、国際公開第２００７／０９７３７９号に実施形態として開示される露光装置に比べて、エンコーダヘッドのレイアウトが容易である。
また、本第２の実施形態のウエハテーブルＷＴＢ’上面の＋Ｙ側の端部の領域、すなわち液浸領域１４が頻繁に通過する領域には、スケールを配置しなくて良いので、その領域に対する液体の残存、あるいはゴミの付着がなどがあっても、エンコーダシステムの計測精度の低下が生じるおそれがない。
また、本第２の実施形態に係る露光装置５００によると、露光の際に、移動スケール３９Ａ，３９Ｂのそれぞれに対向してウエハステージＷＳＴのＸ軸方向、及びＹ軸方向、並びにθｚ方向の位置計測に用いられる、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’にそれぞれ属する各５つのヘッド１６５1〜１６５5，１６４1〜１６４5は、Ｘ軸方向に関しては、隣接するヘッドの間隔ＷＤを移動スケール３９Ａ，３９ＢのＸ軸方向の幅（例えば７６ｍｍ）を考慮した所望の間隔例えば７０ｍｍに設定し、かつ空きスペース（本第２の実施形態では、ノズルユニット３２の周囲の空きスペース）に応じて最も投影ユニットＰＵの中心寄りに位置するヘッド１６５1、１６４5のＹ位置を他の（残り４つの）ヘッドと異ならせて配置している。これにより、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’の各５つのヘッド１６５、１６４の、空きスペースに応じた配置が可能であるともに、スペース効率の向上により装置全体の小型化が可能となる。これに加え、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’の各５つのヘッド１６５，１６４それぞれの間でつなぎ（使用ヘッドの切り換え）を支障なく行なうことが可能となる。従って、ヘッドユニット６２Ａ’，６２Ｂ’をそれぞれ有するＸＹエンコーダ１７０Ａ、１７０Ｂを含むエンコーダシステム１５０によって、露光の際、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を空気揺らぎの影響を受けることなく高精度に計測することが可能になる。
また、本第２の実施形態の露光装置５００によると、主制御装置２０は、露光の際などに、ウエハステージＷＳＴを駆動するときに、エンコーダシステム１５０（エンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂ）の計測値と、各エンコーダの計測値を補正する補正情報（ステージ位置起因誤差補正情報（ヘッド起因誤差の補正情報を含む）、移動スケールの特性情報及びアッベ誤差補正情報などの少なくとも１つ）とに基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を高精度に制御する。
また、本第２の実施形態に係る露光装置５００によると、ウエハ交換の度に行われる、前述のアライメント系のベースライン計測により得られた、最新のベースラインと、ウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果とに基づいて、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が移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域に精度（重ね合わせ精度）良く転写することが可能になる。さらに、本第２の実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。
さらに、本第２の実施形態に係る露光装置５００では、実際には、前述の第１の実施形態と同様の位置に、周辺露光ユニット５１、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）等が設けられている。このため、露光装置５００によると、第１の実施形態の露光装置１００と同様、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）が、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点（検出領域ＡＦ）と、複数のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域と、周辺露光ユニット５１の下方とを、直線的に通過するだけで、ウエハＷのほぼ全面の面位置情報の検出と、ウエハＷ上で検出すべき全てのアライメントマーク（例えば、ＥＧＡにおけるアライメントショット領域のアライメントマーク）の検出と、ウエハＷの周辺露光との３つの動作が終了する。従って、アライメントマークの検出動作と、面位置情報（フォーカス情報）の検出動作と、周辺露光動作と、を無関係に（別々に）行う場合に比べて格段スループットを向上させることができる。
また、本第２の実施形態に係る露光装置５００では、前述の第１の実施形態と同様の面位置計測システムを設けることができる。従って、前述の第１の実施形態と同様のフォーカスマッピング、及び該フォーカスマッピングの結果を用いたウエハＷの面位置制御が可能になる。従って、本実施形態では、先端レンズ１９１とウエハＷ表面との間のワーキングディスタンスが狭くなっているにもかかわらず、特に支障なく、露光の際のウエハＷのフォーカス・レベリング制御を精度良く実行することができる。
また、上記第２の実施形態では、ウエハステージＷＳＴ上に移動スケール３９Ａ，３９Ｂ（スケール部材）が配置され、これに対向してウエハステージＷＳＴの外部、すなわち投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）の下方にヘッドユニット６２Ａ’〜６２Ｄ’が配置される構成のエンコーダシステムを、露光装置５００が備えている場合について説明した。しかし、これに限らず、次の第３の実施形態のように、ウエハステージＷＳＴ上にエンコーダヘッドを設け、ウエハステージＷＳＴの外部にスケール部材を設けても良い。
《第３の実施形態》
図４０には、第３の実施形態の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図が示されている。この第３の実施形態の露光装置は、前述した第２の実施形態の露光装置と比べて、エンコーダシステムの構成が異なるのみで、その他の部分の構成は、同一である。従って、以下では、相違点であるエンコーダシステムを中心として説明する。また、前述した第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに説明を省略する。
図４０に示されるように、本第３の実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ’の上面の一対の第２撥水板２８ｂ’上に、移動スケール３９Ａ，３９Ｂの代わりに、２Ｄヘッド１７２1〜１７２6、１７４1〜１７４6が、反射面１７ｂに平行な方向に関して一定間隔ＷＤで、それぞれ設けられている。２Ｄヘッド１７２1〜１７２6、１７４1〜１７４6のそれぞれとしては、前述の２Ｄヘッド１６４，１６５，１６７，１６８と同様の構成のものが用いられている。２Ｄヘッド１７２1〜１７２6と２Ｄヘッド１７４1〜１７４6とは、ウエハテーブルＷＴＢ’のセンターラインに関して対称の配置となっている。以下では、適宜、２Ｄヘッド１７２1〜１７２6、２Ｄヘッド１７４1〜１７４6を、それぞれ、ヘッド１７２、１７４とも記述する。
一方、ノズルユニット３２の＋Ｘ側、−Ｘ側に、それぞれ近接して、一対の固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’が、それぞれＸ軸方向を長手方向として配置されている。固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’は、図４０に示されるように、それぞれ、長方形の長手方向の一端部の一側の一部に矩形状の切り欠き部が形成され、その切り欠き部と同じ形状の延設部が一端部の他側に設けられた形状を有している。この場合、固定スケール３９Ａ’は、Ｘ軸方向を長手方向としてノズルユニット３２の＋Ｘ側の面にほぼ接した状態で配置され、その−Ｘ端部の＋Ｙ側の一部に矩形状の切り欠き部が形成され、その切り欠き部と同じ形状の延設部が−Ｘ端部の−Ｙ側に設けられた形状を有している。延設部は、ノズルユニット３２より−Ｙ側に幾分突出している。固定スケール３９Ｂ’は、固定スケール３９Ａ’と左右対称な形状を有し、基準線ＬＶ0に関して対称に配置されている。固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）の裏面にＸＹ平面に平行に固定されている。固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’は、その長さが、前述の移動スケール３９Ａ，３９Ｂに比べて幾分短く、その下面（−Ｚ側の面）には、前述の反射型の二次元回折格子が形成されている。
本第３の実施形態では、さらに、図４０に示されるように、固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’の−Ｙ側に所定距離（例えば固定スケール３９Ａ’の幅とほぼ同一寸法）隔てて、長方形の固定スケール３９Ｄ’、３９Ｃ’が、それぞれＸ軸方向を長手方向として配置されている。固定スケール３９Ｄ’、３９Ｃ’は、前述の基準線ＬＶ0に関して対称な配置となっている。また、固定スケール３９Ｄ’、３９Ｃ’は、それぞれ、セカンダリアライメント系ＡＬ２4、ＡＬ２1に近接して配置されている。固定スケール３９Ｄ’、３９Ｃ’は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）の裏面にＸＹ平面に平行に固定されている。固定スケール３９Ｄ’、３９Ｃ’は、その長さが、前述の固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’に比べて幾分短く、その下面（−Ｚ側の面）には、前述の反射型の二次元回折格子が形成されている。
また、ＦＤバー４６の上面には、前述の一対の基準格子５２に代えて、一対の２Ｄヘッド１７６が設けられている。
２Ｄヘッド１７２1〜１７２6は、前述の固定スケール３９Ａ’又は３９Ｄ’を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸ位置及びＹ位置を計測する多眼（ここでは、６眼）のＸＹエンコーダ１７０Ａ’（図４１参照）を構成する。同様に、２Ｄヘッド１７４1〜１７４6は、前述の固定スケール３９Ｂ’又は３９Ｃ’を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）のＸ位置及びＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸＹエンコーダ１７０Ｂ’（図４１参照）を構成する。
露光動作の際などには、固定スケール３９Ａ’、３９Ｂ’にヘッド１７２，１７４が少なくとも各１つそれぞれ対向する。すなわち、ヘッド１７２，１７４が発する計測ビーム（エンコーダビーム）のうち、少なくとも各１つの計測ビームが、常に、固定スケール３９Ａ’，３９Ｂ’に照射される。このヘッド１７２，１７４（すなわち、これらヘッド１７２，１７４によって構成されるエンコーダ１７０Ａ’、１７０Ｂ’）によってウエハステージＷＳＴのＸ位置、Ｙ位置、及びθｚ回転が計測される。
また、アライメント動作の際などには、固定スケール３９Ｃ’，３９Ｄ’にヘッド１７４，１７２が少なくとも各１つそれぞれ対向する。すなわち、ヘッド１７４，１７２が発する計測ビーム（エンコーダビーム）のうち、少なくとも各１つの計測ビームが、常に、固定スケール３９Ｃ’，３９Ｄ’に照射される。このヘッド１７４，１７２（すなわち、これらヘッド１７４，１７２によって構成されるエンコーダ１７０Ｂ’、１７０Ａ’）によってウエハステージＷＳＴのＸ位置、Ｙ位置、及びθｚ回転が計測される。
また、本第３の実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、固定スケール３９Ｃ’，３９Ｄ’に、ＦＤバー４６上の一対の２Ｄヘッド１７６が対向し、その一対の２Ｄヘッド１７６によって、ＦＤバー４６のＸ，Ｙ位置、及びθｚ回転が計測される。以下では、固定スケール３９Ｃ’，３９Ｄ’にそれぞれ対向する一対の２Ｄヘッド１７６によって構成されるエンコーダをエンコーダ１７０Ｃ’，１７０Ｄ’（図４１参照）と呼ぶ。
上述した４つのエンコーダ１７０Ａ’〜１７０Ｄ’は、その計測値を、主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ａ’，１７０Ｂ’の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ’のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転（ヨーイング）を含む）を制御するとともに、エンコーダ１７０Ｃ’，１７０Ｄ’の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のＸ，Ｙ、θｚ方向の位置を制御する。
その他の部分の構成は、前述した第２の実施形態と同一になっている。
このようにして構成された、本第３の実施形態の露光装置によると、前述した第２の実施形態の露光装置５００と同様の、各部の制御動作が、主制御装置２０によって行われ、それにより第１の実施形態と同等の効果を得ることが可能になる。
なお、上記第２、第３の実施形態では、エンコーダヘッドとして、一例として図３４に示されるような構成の２Ｄヘッドを用いる場合について例示したが、これに限らず、２つの１次元ヘッドを組み合わせて、２次元ヘッドを構成しても良い。すなわち、本明細書でいう２次元ヘッドは、２つの１次元ヘッドを組み合わせたものをも含む。
上記第１〜第３の実施形態では、ウエハステージと計測ステージとを備えた露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、単一のウエハステージのみを備えた露光装置、あるいは例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型、例えばツインステージ型の露光装置などにも本発明を適用できる。この場合、露光装置の制御装置は、２つのウエハステージの一方に保持されたウエハに対する露光が行なわれるのと並行して、他方のウエハステージを少なくともＹ軸方向に移動させつつ、ウエハに対するアライメント計測などの計測が行われる領域（計測ステーション）とウエハに対する露光が行われる領域（露光ステーション）との間の移動経路に配置された周辺露光ユニットを制御して、露光位置に向かって移動する途中で周辺露光ユニットの下方を通過する他方のウエハステージに保持されたウエハの周辺部のショット領域の少なくとも一部の周辺露光を行うこととすることができる。
また、計測ステーションでの計測動作中に周辺露光動作を開始しても良い。この場合、周辺露光動作は計測動作終了後かつ露光開始前に終了する。
なお、周辺露光ユニットを計測ステーションにアライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２5）などと一緒に配置して計測動作中に周辺露光動作を行っても良い。
また、計測ステーションと露光ステーションとの間でのウエハステージの位置制御（周辺露光動作の少なくとも一部が行われる期間中を含む）は、いかなる計測装置を用いて行っても良いが、上記エンコーダシステム又は干渉計システムを用いて行うことが好ましい。
また、ツインステージ型の露光装置では、周辺露光動作を往路（すなわち、計測ステーションから露光ステーションへのウエハステージの移動経路）で行っても良いし、復路（すなわち、露光ステーションから計測ステーションへ（アンローディングポジション）へのウエハステージの移動経路）で行っても良いし、１枚のウエハの周辺露光動作を往路と復路に分けて行っても良い。
なお、上記第２、第３の実施形態を、ツインステージ型の露光装置に適用する場合、周辺露光ユニットを設けることなく、前述の２Ｄヘッド（２Ｄエンコーダ）を有するエンコーダシステムを、少なくとも一方のウエハステージの位置計測装置として採用するのみでも良い。すなわち、上記第２、第３の実施形態では、前述の２Ｄヘッドを有するエンコーダシステムがあれば良く、該エンコーダシステム以外の構成、シーケンス（ステージ移動と計測動作を並行して行うなど）は、任意に組み合わせて採用しても良いが、必須ではない。
また、上記第２、第３の実施形態では、計測システム２００が、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との両方を含むものとしたが、これに限らず、計測システムは、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との一方のみを含んでいても良い。
次に、ツインステージ型の露光装置に関する本発明の第４の実施形態について説明する。
《第４の実施形態》
以下、本発明の第４の実施形態を図４２〜図７６に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態、及び／又は第２の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し若しくは省略する。
図４２には、第４の実施形態の露光装置１０００の構成が概略的に示されている。露光装置１０００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、本第４の実施形態においても、投影光学系ＰＬが設けられているので、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、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、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、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１０００は、照明系１０、照明系１０からの照明光ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハ上に照射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を含むステージ装置１０５０、局所液浸装置８、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上には、ウエハＷ１，Ｗ２がそれぞれ保持されている。
ステージ装置１０５０は、図４２に示されるように、ベース盤１２上に配置された２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測する計測システム２００（図４７参照）、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系１２４（図４７参照）等を備えている。計測システム２００は、図４７に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０、及び面位置計測システム１８０などを含む。
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、それぞれが備える例えばエアスライダ（後述）により、数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２上に浮上支持されている。そして、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、ステージ駆動系１２４を構成する後述する平面モータにより、独立してベース盤１２の上面（移動ガイド面）に沿ってＸＹ平面内で駆動可能となっている。
ウエハステージＷＳＴ１は、図４２及び図４３（Ａ）に示されるように、ステージ本体９１Ａと、ステージ本体９１Ａ上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢ１とを含む。ステージ本体９１Ａは、図４３（Ａ）に示されるように、ベース盤１２の内部に埋め込まれた固定子１５２とともに平面モータ１５１を構成する可動子５６と、該可動子５６の下半部の周囲に一体的に設けられ、複数のエアベアリングを有するエアスライダ５４とを有している。
可動子５６は、例えば隣り合う磁極面の極性が互いに異なるようにマトリクス状に配列された複数の平板磁石から構成された平板状発磁体を含む磁石ユニットによって構成されている。可動子５６は、厚さの薄い直方体状の形状を有している。
一方、固定子１５２は、ベース盤１２の内部にマトリクス状に配列された複数の電機子コイル（駆動コイル）５７を有する電機子ユニットによって構成されている。電機子コイル５７として、本第４の実施形態では、Ｘ駆動コイル及びＹ駆動コイルが設けられている。そして、複数のＸ駆動コイル及びＹ駆動コイルを含む電機子ユニットからなる固定子１５２と、前述の磁石ユニットからなる可動子５６とによって、電磁力駆動方式（ローレンツ力駆動方式）のムービングマグネット型の平面モータ１５１が構成されている。
複数の電機子コイル５７は、ベース盤１２の上面を構成する非磁性体から成る平板状部材５８によってカバーされる。平板状部材５８の上面は、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の移動ガイド面かつエアスライダ５４が備えるエアベアリングからの加圧空気の受圧面を構成する。
ウエハテーブルＷＴＢ１は、肉厚の薄い直方体（厚い板状）の部材から成るテーブル本体３４と、該テーブル本体３４の＋Ｙ側の側面に取り付けられた（正確には、フルキネマティックマウント構造によって、テーブル本体３４にキネマティックに支持された）ＦＤバー４６と、テーブル本体３４の−Ｙ側の側面に固定された計測部１３８との３部分を有している。以下では、特に必要な場合を除いて、テーブル本体３４とＦＤバー４６と計測部１３８とを全体としてウエハテーブルＷＴＢ１と呼ぶ。ここで、テーブル本体３４は、上方から見て可動子５６と同じ形状及び大きさの外形を有している。
ウエハテーブルＷＴＢ１は、ステージ本体９１Ａの上に、ステージ駆動系１２４の一部を構成する不図示のＺ・レベリング機構（例えば、ボイスコイルモータ等を含む）を介して、搭載されている。ウエハテーブルＷＴＢ１は、Ｚ・レベリング機構により、ステージ本体９１Ａに対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微小駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢ１は、平面モータ１５１とＺ・レベリング機構とを含むステージ駆動系１２４（図４７参照）によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能である。
ウエハテーブルＷＴＢ１の上面の中央には、ウエハ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（ウエハの載置領域）の外側には、図４３（Ｂ）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２８が設けられている。プレート２８の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている。なお、プレート２８は、その表面のほぼ全部がウエハＷ１の表面とほぼ同一面となるように設定されている。また、ＦＤバー４６及び計測部１３８は、それぞれの表面がプレート２８の表面とほぼ同一面となるように、テーブル本体３４に取り付けられている。
また、プレート２８の＋Ｙ側端部近傍のＸ軸方向のほぼ中央には、長方形の開口が形成され、この開口の内部に計測プレート３０が埋め込まれている。そして、計測プレート３０の一対の空間像計測スリットパターンＳＬそれぞれの下方のウエハテーブルＷＴＢ１の内部には、対物レンズなどを含む光学系と、受光素子（例えばフォトマルチプライヤチューブなど）とを含む空間像計測装置４５Ａ（図４７参照）が、上記一対の空間像計測スリットパターンＳＬに対応して一対設けられている。空間像計測装置４５Ａ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が用いられている。計測プレート３０は、その表面が、プレート２８とほぼ同一面とされている。
さらに、プレート２８上面のＸ軸方向一側と他側（図４３（Ｂ）における左右両側）の領域には、移動スケール３９Ａ，３９Ｂが形成されている。移動スケール３９Ａ，３９Ｂはそれぞれ、例えばＹ軸方向を周期方向とする格子とＸ軸方向を周期方向とする格子とが組み合わされた、反射型の二次元格子（例えば回折格子）によって構成されている。二次元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である。なお、図４３（Ｂ）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。その他の図においても同様である。移動スケール３９Ａ，３９Ｂは撥液膜（撥水膜）で覆われている。
なお、回折格子を保護するために、撥水性を備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、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（面位置）になるよう、テーブル本体３４（ウエハテーブルＷＴＢ１）上面に設置される。
なお、プレート２８の各移動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。
上述のように、本第４の実施形態では、プレート２８そのものがスケールを構成するので、プレート２８として低熱膨張率のガラス板を用いることとしている。しかし、これに限らず、格子が形成された例えば低熱膨張率のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢ１の上面に固定しても良い。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢ１を低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、移動スケールは、そのウエハテーブルＷＴＢ１の上面に直接形成しても良い。
ＦＤバー４６は、図４３（Ｂ）に示されるように、前述の第１の実施形態と同様に構成されている。ＦＤバー４６に形成された一対の基準格子５２の間隔は、距離Ｌとされている。
計測部１３８は、Ｘ軸方向を長手方向とする直方体状である。計測部１３８には、後述する各種計測用部材が設けられている。
ウエハステージＷＳＴ２は、図４２、図４４（Ａ）及び図４４（Ｂ）などに示されるように、ステージ本体９１Ｂと、ウエハテーブルＷＴＢ２とを含んで、上述のウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されている。ウエハステージＷＳＴ２は、可動子５６と固定子１５２とから成る平面モータ１５１によって駆動される。
ウエハテーブルＷＴＢ２は、図４４（Ａ）及び図４４（Ｂ）に示されるように、前述のウエハテーブルＷＴＢ１と同様に、テーブル本体３４と、該テーブル本体３４の＋Ｙ側の側面、−Ｙ側の側面にそれぞれ取り付けられたＦＤバー４６と、計測部１３８との３部分を有している。ただし、ウエハステージＷＳＴ２の計測部１３８が備える各種計測用部材は、ウエハステージＷＳＴ１の計測部１３８が備える各種計測用部材と異なっている。すなわち、本第４の実施形態では、複数種類の計測用部材が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２がそれぞれ備える計測部１３８に分散して配置されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢ２の計測プレート３０を含んで構成される一対の空間像計測装置を、以下では、空間像計測装置４５Ｂと記述する。
上記の計測用部材としては、例えば、図４３（Ｂ）に示される、前述と同様の照度むらセンサ９４、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９７、及び図４４（Ｂ）に示される、波面収差計測器９８、並びに空間像計測器などを用いることができる。
本第４の実施形態においても、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いずれかのウエハステージに搭載しても良い。
なお、本第４の実施形態においても、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９４、照度モニタ９７及び波面収差計測器９８並びに空間像計測器では、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、例えば光学系などの一部だけがウエハテーブルに搭載されていても良いし、センサ全体をウエハテーブルに配置するようにしても良い。前述の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂについても同様である。
なお、図示は省略されているが、ウエハステージＷＳＴ１の−Ｘ側端部から、ベース盤１２の−Ｘ側に設置されたＹ軸方向に移動可能な第１ケーブルシャトル（不図示）に、不図示の配線・配管用のケーブルが接続されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｘ側端部から、ベース盤１２の＋Ｘ側に設置されたＹ軸方向に移動可能な第２ケーブルシャトル（不図示）に、不図示の配線・配管用のケーブルが接続されている。これらのケーブルにより、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に設けられたＺ・レベリング機構、及び計測用部材などへの電力供給、及びエアスライダに対する加圧空気の供給などが行われる。
本第４の実施形態の露光装置１０００では、図４２では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図４５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、本第４の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、すなわち基準軸ＬＶ0上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。また、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶ0に関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心がＸ軸方向に関して異なる位置に、すなわちＸ軸方向に沿って配置されている。
プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して図４７の主制御装置２０に供給されるようになっている。
次に、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２の位置情報を計測する干渉計システム１１８の構成等について説明する。
ウエハテーブルＷＴＢ１の＋Ｘ側の面（＋Ｘ端面）及び−Ｘ側の面（−Ｘ端面）には、それぞれ、鏡面加工が施され、図４３（Ｂ）に示される反射面２７ａ、２７ｃが形成されている。また、ウエハテーブルＷＴＢ１の＋Ｙ側の面（＋Ｙ端面）、すなわちＦＤバー４６の＋Ｙ端面、及びウエハテーブルＷＴＢ１の−Ｙ側の面（−Ｙ端面）、すなわち計測部１３８の−Ｙ端面には、それぞれ，反射面２７ｂ、２７ｄが形成されている。
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ２の＋Ｘ端面、−Ｘ端面、＋Ｙ端面（ＦＤバーの＋Ｙ端面）、及び−Ｙ端面（すなわち計測部の−Ｙ端面）には、それぞれ、鏡面加工が施され、図４４（Ｂ）に示される反射面２７ｅ、２７ｇ、２７ｆ、２７ｈが形成されている。
干渉計システム１１８は、図４６に示されるように、４つのＹ干渉計２０６，２０７，２０８，２０９と、６つのＸ干渉計２１７，２１８，２２６，２２７,２２８，２２９と、を含む。Ｙ干渉計２０６，２０７，２０８は、ベース盤１２の＋Ｙ側に、Ｘ軸方向に関して異なる位置に配置されている。Ｙ干渉計２０９は、ベース盤１２の−Ｙ側に、Ｙ干渉計２０７に対向して、配置されている。Ｘ干渉計２１７，２１８は、ベース盤１２の−Ｘ側に、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている。また、Ｘ干渉計２２６，２２７,２２８，２２９はベース盤１２の＋Ｘ側に、Ｙ軸方向に関して異なる位置に配置されている。このうち、Ｘ干渉計２２７，２２８は、Ｘ干渉計２１７，２１８にそれぞれ対向して配置されている。
詳述すると、Ｙ干渉計２０７は、図４６に示されるように、前述の基準軸ＬＶ０をＹ軸方向に関する実質的な測長軸とする多軸干渉計である。Ｙ干渉計２０７は、Ｙ軸に平行な少なくとも３本の測長ビームをウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｂ（又はウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｆ）に照射し、それらの反射光を受光して、各測長ビームの照射点における反射面２７ｂ（又は２７ｆ）のＹ軸方向の位置情報を計測する。これらの位置情報は、主制御装置２０（図４７参照）に送られる。主制御装置２０は、Ｙ干渉計２０７で計測された位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＹ軸方向に関する位置（Ｙ位置）、θｚ回転量（ヨーイング量）、及びθｘ回転量（ピッチング量）を算出する。
Ｙ干渉計２０６，２０８，２０９は、Ｙ干渉計２０７と同様に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＹ位置、ピッチング量、及びヨーイング量を計測するために用いられる。Ｙ干渉計２０６，２０８は、それぞれ基準軸ＬＶ０に平行なＹ軸方向の実質的な測長軸ＬＶ１，ＬＶ２を有する。また、Ｙ干渉計２０９は、実質的な測長軸を、基準軸ＬＶ０をとし、少なくとも３本の測長ビームをウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｄ，又はウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｈに照射する。
Ｘ干渉計２１７，２２７は、前述の基準軸ＬＨをＸ軸方向に関する実質的な測長軸とする多軸干渉計である。すなわち、Ｘ干渉計２１７は、Ｘ軸に平行な複数の測長ビームを、ウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｃに照射し、それぞれの反射光を受光して、各測長ビームの照射点における反射面２７ｃのＸ軸方向の位置情報を計測する。同様に、Ｘ干渉計２２７は、Ｘ軸に平行な複数の測長ビームを、ウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｅに照射し、それぞれの反射光を受光して、測長ビームの照射点における反射面２７ｅのＸ軸方向の位置情報を計測する。これらの位置情報は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、Ｘ干渉計２１７、２２７で計測された位置情報に基づいて、それぞれ、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のＸ位置、及びθｙ回転量（ローリング量）を算出する。
Ｘ干渉計２１８，２２８は、Ｘ干渉計２１７、２２７と同様の多軸干渉計から成り、それぞれ、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のＸ位置、及びθｙ回転量（ローリング量）を計測するために用いられる。
残りのＸ干渉計２２６，２２９は、Ｘ干渉計２１７、２２７と同様の多軸干渉計から成り、ともに、ウエハテーブルＷＴＢ１及びＷＴＢ２のＸ位置、及びθｙ回転量（ローリング量）を計測するために用いられる。なお、Ｘ干渉計２２９は、前述の基準軸ＬＡを測長軸とする。
このように、Ｙ干渉計２０６，２０７，２０８，２０９及びＸ干渉計２１７，２１８，２２６，２２７，２２８，２２９を含む干渉計システム１１８を用いることにより、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の５自由度（Ｘ，Ｙ，θｘ，θｙ，θｚ）方向の位置情報を計測することができる。なお、多軸干渉計、例えば各Ｘ干渉計は、４５°傾いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に設置される反射面を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの一部に設置される不図示の反射面にレーザビームを照射し、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＺ位置を検出するようにしても良い。
次に、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置情報（θｚ回転の情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０の構成等について説明する。
本第４の実施形態の露光装置１０００では、図４５に示されるように、前述した液浸領域１４（ノズルユニット３２）の＋Ｘ側，−Ｘ側に、Ｘ軸方向を長手方向として、エンコーダシステム１５０の２つのヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂが配置されている。これらのヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂは、図４５等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット１６２Ｂ、１６２Ａは、Ｘ軸方向に関して間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５つ）の２次元エンコーダヘッド（以下、２Ｄヘッドと略述する）１６４i，１６５j（ｉ，ｊ＝１〜５）をそれぞれ備えている。より詳細には、ヘッドユニット１６２Ｂ及び１６２Ａは、それぞれ、投影ユニットＰＵの周辺を除いて、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４つ）の２Ｄヘッド（１６４1〜１６４4、又は１６５2〜１６５5）と、投影ユニットＰＵの周辺において、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れた位置、すなわちノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置された１つの２Ｄヘッド（１６４5、又は１６５1）とを備えている。ヘッドユニット１６２Ａ、１６２Ｂは、後述する５つのＺヘッドをもそれぞれ備えている。ここで、２Ｄヘッドとは、互いに直交する二軸方向、ここではＸ軸方向及びＹ軸方向に感度をもつ、すなわち直交二軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を計測方向とするエンコーダヘッドである。２Ｄヘッドとしては、例えば前述の第２、第３の実施形態中で採用した２Ｄヘッドと同様の構成の２Ｄヘッド（例えば図３４に示されるもの）を用いることができる。
ヘッドユニット１６２Ａは、前述の移動スケール３９Ａを用いて、ウエハステージＷＳＴ１,ＷＳＴ２のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、５眼）の２次元エンコーダ（以下、適宜「エンコーダ」と略述する）１７０Ａ（図４７参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット１６２Ｂは、前述の移動スケール３９Ｂを用いて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ位置及びＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）の２次元エンコーダ１７０Ｂ（図４７参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット１６２Ａ及び１６２Ｂがそれぞれ備える５つの２Ｄヘッド（１６４i又は１６５j）（すなわち、計測ビーム）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、移動スケール３９Ａ，３９Ｂ（より正確には、２次元格子）のＸ軸方向の幅より僅かに狭く設定されている。
また、２Ｄヘッド１６４3、１６５3から、−Ｙ方向に所定距離離れた位置に、２Ｄヘッド１６６1，１６６2が、配置されている。２Ｄヘッド１６６1，１６６2は、互いに基準軸ＬＶ0に関して対称な配置で設けられている。２Ｄヘッド１６６1，１６６2は、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
２Ｄヘッド１６６2，１６６1は、前述の移動スケール３９Ａ,３９Ｂをそれぞれ用いて、ウエハステージＷＳＴ１,ＷＳＴ２のＸ位置及びＹ位置を計測する２次元エンコーダ１７０Ｅ，１７０Ｆ（図４７参照）を構成する。後述する周辺露光動作の際などに、移動スケール３９Ｂ，３９Ａに２Ｄヘッド１６６1，１６６2がそれぞれ対向し、この２Ｄヘッド１６６1，１６６2（すなわち、２次元エンコーダ１７０Ｅ、１７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴ１，又はＷＳＴ２のＸ、Ｙ位置及びθｚ回転量が計測される。
本第４の実施形態では、２Ｄヘッド１６６2，１６６1からさらに−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット１６２Ｃ、１６２Ｄが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット１６２Ｃ及び１６２Ｄは、図４５等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、メインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット１６２Ｄは、ヘッドユニット１６２Ｂに属する５つの２Ｄヘッド６４1〜６４5と同じＸ位置にそれぞれ配置された５つの２Ｄヘッド１６７1〜１６７5を備えている。より詳細には、ヘッドユニット１６２Ｄは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に配置され、前述の基準軸ＬＡ上に間隔ＷＤで配置された４つの２Ｄヘッド１６７1〜１６７4と、最も内側（＋Ｘ側）の２Ｄヘッド１６７4から＋Ｘ側に距離ＷＤ離れ、かつ基準軸ＬＡから−Ｙ側に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｙ側の位置に配置された１つの２Ｄヘッド１６７5とを備えている。
ヘッドユニット１６２Ｃは、基準軸ＬＶ0に関して、ヘッドユニット１６２Ｄと対称であり、上記５つの２Ｄヘッド１６７5〜１６７1と基準軸ＬＶ0に関して対称に配置された５つの２Ｄヘッド１６８1〜１６８5を備えている。後述するアライメント動作の際などには、移動スケール３９Ｂ，３９Ａに２Ｄヘッド１６７p，１６８q（ｐ，ｑ＝１〜５）が少なくとも各１つそれぞれ対向し、この２Ｄヘッド１６７，１６８（すなわち、これら２Ｄヘッド１６７，１６８によって構成される２次元エンコーダ１７０Ｄ、１７０Ｃ（図４７参照））によってウエハステージＷＳＴ１，又はＷＳＴ２のＸ、Ｙ位置及びθｚ回転量が計測される。ここで、セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接する２Ｄヘッド１６７4、１６８2のＸ軸方向の間隔は、前述の距離Ｌにほぼ等しく設定されている。
また、本第４の実施形態では、例えば、国際公開第２００７/０９７３７９号などに開示されているSec‐BCHK（インターバル）と同様の手順で、定期的にセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測が行われる。このセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測時に、上記２つの２Ｄヘッド１６７4、１６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向する２Ｄヘッド１６７4，１６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向する２Ｄヘッド１６７4，１６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）１７０Ｇ，１７０Ｈ（図４７参照）と呼ぶ。
上述したエンコーダ１７０Ａ〜１７０Ｈは、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置座標を計測し、その計測値を主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ａ及び１７０Ｂ、又は１７０Ｃ及び１７０Ｄ、又は１７０Ｅ及び１７０Ｆの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）のＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）を制御するとともに、Ｙエンコーダ１７０Ｇ，１７０Ｈの計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージ）のθｚ回転を制御する。
本第４の実施形態では、上述した２Ｄヘッド１６４i、１６５j、１６６1、１６６2、１６７p、１６８qとしては、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向に配置された２対の固定スケールを有し、各対の固定スケールで２次元格子（移動スケール３９Ａ，３９Ｂ）から発生する直交２軸方向の同一次数の回折光を、それぞれ共通のインデックスケールに集光する３格子回折干渉方式のエンコーダが用いられている。ただし、これに限らず、単一のヘッドで、ウエハテーブルのＸＹ２次元方向の位置を計測できるのであれば、如何なる構成の２Ｄヘッドを用いても良い。
本第４の実施形態の露光装置１０００では、図４５に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、多点ＡＦ系が設けられている。ここでは、一例として、前述のヘッドユニット１６２Ｄの＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット１６２Ｃの＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。照射系９０ａと受光系９０ｂとは、基準軸ＬＶ0に関して対称の配置となっている。
図４５中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。この検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハ（Ｗ１，Ｗ２）の直径より幾分長く設定されているので、ウエハをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。また、検出領域ＡＦは、Ｙ軸方向に関して、液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4）の検出領域との間に配置されているので、多点ＡＦ系とアライメント系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。多点ＡＦ系は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームなどに設けられている。
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦのＹ軸方向の中心を通るＸ軸方向の直線ＬＦに関して、前述の一対のヘッドユニット１６２Ｃ、１６２Ｄとほぼ対称な配置で、一対のヘッドユニット１６２Ｅ、１６２Ｆが配置されている。ヘッドユニット１６２Ｅ、１６２Ｆは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。ヘッドユニット１６２Ｅ、１６２Ｆは、基準軸ＬＶ0に関して対称な配置となっている。ヘッドユニット１６２Ｆは、前述のヘッドユニット１６２Ｄに属する２Ｄヘッド１６７1〜１６７5と、直線ＬＦに関して対称に配置された５つのＺヘッド１７１1〜１７１5を有している。また、ヘッドユニット１６２Ｅは、前述のヘッドユニット１６２Ｃに属する２Ｄヘッド１６８1〜１６８5と、直線ＬＦに関して対称に配置された５つのＺヘッド１７３1〜１７３5を有している。この場合、Ｚヘッド１７１1〜１７１5と、Ｚヘッド１７３5〜１７３1とは、基準線ＬＶ0に関して対称である。
Ｚヘッド１７１1〜１７１5及びＺヘッド１７３1〜１７３5としては、ウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２、具体的には移動スケール３９Ａ，３９Ｂに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハテーブルＷＴＢ１又はＷＴＢ２表面のＺ軸方向の位置情報を計測するセンサヘッド、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサのヘッドが用いられている。
さらに、前述のヘッドユニット１６２Ｂ，１６２Ａは、それぞれが備える５つのＹヘッド１６４i，１６５j（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。ここで、ヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂのそれぞれに属する外側の４つのＺヘッド７６2〜７６5，７４1〜７４4は、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて、基準軸ＬＨと平行に配置されている。また、ヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂのそれぞれに属する最も内側のＺヘッド７６1，７４5は、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に、配置されている。そして、ヘッドユニット１６２Ｂ，１６２Ａのそれぞれに属する５つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊ＝１〜５）は、互いに基準軸ＬＶ0に関して対称に配置されている。
上述したＺヘッド１７１1〜１７１5、Ｚヘッド１７３1〜１７３5、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5は、図４７に示されるように、信号処理・選択装置１６０を介して主制御装置２０に接続されている。主制御装置２０は、信号処理・選択装置１６０を介してＺヘッド１７１1〜１７１5、Ｚヘッド１７３1〜１７３5、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１６０を介して受け取る。本第４の実施形態では、Ｚヘッド１７１1〜１７１5、Ｚヘッド１７３1〜１７３5、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5と、信号処理・選択装置１６０とを含んでウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）のＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。
さらに、本第４の実施形態の露光装置１０００では、図４５に示されるように、前述の２Ｄヘッド１６６1，１６６2相互間に、Ｘ軸方向に延びる周辺露光用アクティブマスク５１ａを有する周辺露光ユニット５１（図８参照）が配置されている。周辺露光ユニット５１は、不図示のメインフレームの下面に不図示の支持部材を介して吊り下げ状態で支持されている。この周辺露光ユニット５１では、周辺露光用アクティブマスクの一対の可変成形マスクＶＭ１，ＶＭ２を構成する各マイクロミラーをＯＮ状態とＯＦＦ状態とに切り替えることで、周辺露光ユニット５１の下方に位置するウエハＷ１（又はＷ２）上の周辺ショットの任意の領域を露光することができる。なお、周辺露光ユニット５１の周辺露光用アクティブマスク５１ａを、Ｘ方向に延びる単一の可変成形マスクによって構成しても良い。また、光源からの光に代えて、例えば光ファイバを用いて、照明光ＩＬを周辺露光用アクティブマスクに導いても良い。
周辺露光ユニット５１によると、ウエハＷ１又はＷ２のＸ軸方向の中心と周辺露光ユニット５１の長手方向の中心とがほぼ一致した状態で、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２をＹ軸方向に移動させることで、ウエハＷ１又はＷ２の任意の周辺露光領域（例えば、図１３の領域Ｓ１ａ、Ｓ７ａ、Ｓ８ａ、Ｓ１６ａ、Ｓ１７ａ、Ｓ２７ａ、Ｓ５０ａ、Ｓ６０ａ、Ｓ６１ａ、Ｓ６９ａ、Ｓ７０ａ、Ｓ７６ａ参照）を露光して任意のパターンを形成することができる。
図４７には、露光装置１０００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。なお、図４７においては、前述した照度むらセンサ９４、照度モニタ９７及び波面収差計測器９８などの各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
次に、図４８〜図７６に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について、説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、液体供給装置５と液体回収装置６が制御され、液体Ｌｑが、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の直下に供給されるとともに、先端レンズ１９１の直下から回収され、一定量の液体Ｌｑが先端レンズ１９１とウエハテーブルＷＴＢ１及び／又はＷＴＢ２との間に保持されることにより、常時、液浸領域１４が形成されている。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、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。なお、図４８〜図７６において、図示の便宜上から、液浸領域１４のみを図示し、投影ユニットＰＵ（投影光学系ＰＬ）及び局所液浸装置８（ノズルユニット３２）などの図示は省略されている。
図４８には、液浸領域１４（投影ユニットＰＵ）の下方において、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２に対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、これと並行して、左側ローディングポジションにおいて、ウエハ搬送機構（不図示）とウエハステージＷＳＴ１との間でウエハ交換、及びウエハホルダの冷却その他の露光のための準備作業（以下、Ｐｉｔ作業と呼ぶ）が完了したときの状態が示されている。このとき、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置は、Ｙ干渉計２０８とＸ干渉計２２９との計測値に基づいて、主制御装置２０によって管理されている。また、このとき、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転量を含む）は、ウエハテーブルＷＴＢ２の移動スケール３９Ａ、３９Ｂにそれぞれ対向するヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂに属する２Ｄヘッド１６５j、１６４i（すなわち２次元エンコーダ１７０Ａ、１７０Ｂ）の計測値に基づいて、主制御装置２０によって制御されている。
また、露光中のウエハテーブルＷＴＢ２のＺ軸方向の位置、及びθｙ方向の回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ２表面のＸ軸方向一側と他側の端部（移動スケール３９Ｂ、３９Ａ）にそれぞれ対向する一対のＺヘッド７４i，７６jの計測値に基づいて、主制御装置２０により制御されている。また、露光中のウエハテーブルＷＴＢ２のθｘ方向の回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計２０７の計測値に基づいて、主制御装置２０により制御されている。この露光中のウエハテーブルＷＴＢ２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の結果に基づいて行われる。さらに、ウエハテーブルＷＴＢ２のＺ軸方向を除く、５自由度方向の位置は、干渉計２０７、２２７によっても計測されている。
上記の露光動作は、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（例えばＥＧＡ）の結果及びアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の最新のベースライン等に基づいて、ウエハＷ２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ＷＳＴ２が移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、行われる。なお、ウエハＷ２上の露光対象のショット領域の行数が、偶数行であり、上記の露光は、いわゆる完全交互スキャンにより、図４８における左上に位置するショット領域から左下に位置するショット領域の順で行われる。
上述のように、ウエハテーブルＷＴＢ２上のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が続行されている間に、主制御装置２０により、図４９に示されるようにウエハステージＷＳＴ１の＋Ｘ方向への駆動が開始される。そして、ウエハステージＷＳＴ１は、図５０に示される、計測プレート３０上の基準マークＦＭがプライマリアライメント系ＡＬ１の視野（検出領域）内に位置決めされる位置へ移動される。この移動の途中で、主制御装置２０により、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置の制御が、前述の干渉計２０８、２２９の計測値に基づく制御から、ウエハテーブルＷＴＢ１の移動スケール３９Ｂ，３９Ａに対向するヘッドユニット１６２Ｄ，１６２Ｃにそれぞれ属する２Ｄヘッド１６７p、１６８q（ｐ，ｑ＝１〜５）、すなわち２次元エンコーダ１７０Ｄ,１７０Ｃの計測値に基づく制御に切り換えられる。
そして、図５０に示される位置にウエハステージＷＳＴ１が移動すると、主制御装置２０は、新しいウエハＷ１に対するウエハアライメント（及びその他の前処理計測）の開始に先立って、Ｙ干渉計２０９及びＸ干渉計２２９、並びに２次元エンコーダ１７０Ｄ,１７０Ｃのリセット（原点の再設定）を実行する。
干渉計２０９，２２９、及び２次元エンコーダ１７０Ｄ,１７０Ｃのリセットが終了すると、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いてウエハステージＷＳＴ１の計測プレート３０上の基準マークＦＭを検出する。そして、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１の指標中心を基準とする基準マークＦＭの位置を検出し、その検出結果と、検出時におけるエンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値とを対応付けてメモリに記憶する。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の＋Ｙ方向への走査（スキャン）を開始し、図５１に示されるように、アライメント領域に移動させる。そして、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄ（及び干渉計２０９，２２９）を用いて、ウエハステージＷＳＴ２の位置座標を計測しつつ、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）を開始する。詳述すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に移動させるとともに、Ｙ軸方向に関してステップ移動させつつ、ステップ位置毎に、プライマリアライメント系ＡＬ１を含む少なくとも１つのアライメント系を用いて、ウエハＷ１上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域）に付設された複数のアライメントマークの一部を検出し、その検出結果と検出時におけるエンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
図５１には、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4を用いて、４つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出している様子が示されている（図５１中の星マーク参照）。このとき、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
主制御装置２０は、上述のウエハステージＷＳＴ１の＋Ｙ方向への走査（スキャン）開始後、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｙ方向に移動して、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームがウエハＷ１上に掛かり始めるまでの間に、移動スケール３９Ｂ，３９Ａにそれぞれ対向する２つＺヘッド１７１p，１７３q（例えば１７１3,１７３3）と多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを共に作動させ（ＯＮにし）、フォーカスマッピングを開始する。
ここで、本第４の実施形態におけるフォーカスマッピングとは、Ｚヘッド１７１p，１７３qと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とが同時に作動している状態で、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が＋Ｙ方向へ進行している間に（図５１〜図５５参照）、所定のサンプリング間隔で、Ｚヘッド１７１p，１７３qで計測されるウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）表面（プレート２８の表面、具体的には移動スケール３９Ｂ，３９Ａの表面）のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）で検出される複数の検出点におけるウエハＷ１（又はＷ２）表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを、取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サンプリング時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値との三者を相互に対応付けて不図示のメモリに逐次格納する処理を指す。
フォーカスマッピングの開始後、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ−Ｘ方向に所定距離移動させて、図５２に示される、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図５２中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ１側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ＋Ｘ方向に所定距離移動させて、図５３に示される、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図５３中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ１側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ２のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ−Ｘ方向に所定距離移動させて、図５４に示される、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図５４中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、Ｘ干渉計２１８からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｃに当たり始めるので、主制御装置２０は、このときのＸ干渉計２２９の計測値（又はエンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値）に基づいて、Ｘ干渉計２１８をプリセットする。これにより、以後、Ｘ干渉計２１８によってもウエハテーブルＷＴＢ１のＸ位置及びθｙ方向の回転量（ローリング量）の計測が可能になる。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ１側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ＋Ｘ方向に所定距離移動させて、図５５に示されるアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２3がウエハＷ上の最後の２つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、２つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２3を用いて、２つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図５５中の星マーク参照）、上記２つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２3の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が終了する。ただし、この時点では、前述のウエハステージＷＳＴ１側のフォーカスマッピングは続行されている。ウエハＷ２に対する露光終了位置にウエハステージＷＳＴ２が到達する前に、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｅに当たり始めるので主制御装置２０は、Ｘ干渉計２２７の計測値（又はエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂの計測値）に基づいて、Ｘ干渉計２２６をプリセットする。
上記の露光が終了するのに先だって、主制御装置２０は、周辺露光ユニット５１を用いて、ウエハＷ１に対する走査露光方式の周辺露光（周辺スキャン露光）を開始する（図５５参照）。この周辺露光が開始される時点では、図５５からもわかるように、２Ｄヘッド１６６2,１６６1が、移動スケール３９Ａ，３９Ｂに対向しているので、以後、主制御装置２０は、２Ｄヘッド１６６2,１６６1、すなわち、エンコーダ１７０Ｅ，１７０Ｆの計測値に基づく、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報の計測も開始する。
次いで、主制御装置２０は、周辺スキャン露光を続行しつつ、図５６に示される第１のスクラム開始位置に、ウエハステージＷＳＴ２及びウエハステージＷＳＴ１を移動させる。これに先立って、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダは、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄからエンコーダ１７０Ｅ、１７０Ｆに切り替えられている。
そして、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、第１のスクラム開始位置に、到達すると、主制御装置２０は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）（及びＺヘッド１７１p，１７３q）の作動を停止して（ＯＦＦにして）、フォーカスマッピングを終了し、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだＺヘッド１７１p，１７３qによる面位置情報を基準とするデータに換算する。この場合の換算は、例えば国際公開第２００７/０９７３７９号に開示される方法と同様の方法で行われる。
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Ｚヘッド７４i、７６jでウエハテーブルＷＴＢ１表面（スケール３９Ｂ，３９Ａがそれぞれ形成された領域上の点）を計測して、ウエハテーブルＷＴＢ１のＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜量（主としてθｙ回転量）を算出する。この算出したウエハテーブルＷＴＢ１のＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜と前述の換算データを用いることで、ウエハ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷ上面の面位置制御が可能になる。
上記のフォーカスマッピングが終了した時点では、ＥＧＡも終了しているので、主制御装置２０は、それまでに得た複数のアライメントマークの検出結果と対応する上記２つのエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値と、予め計測したセカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるＥＧＡ方式にて統計演算を行って、上記２つのエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄ（２つのヘッドユニット１６２Ｃ，１６２Ｄ）の計測軸で規定される座標系（例えば、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を原点とするＸＹ座標系（アライメント座標系））上におけるウエハＷ１上の全てのショット領域の配列（位置座標）を算出する。
このように、本第４の実施形態では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に移動させつつ、Ｘ軸方向にジグザグ状に往復移動させ、その移動経路上における複数箇所にウエハステージＷＳＴ１を位置決めして、位置決めの都度、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のうちの少なくとも２つを同時に用いてアライメントマークを検出する。従って、本第４の実施形態によると、ウエハＷ１上の複数のサンプルショット領域におけるアライメントマークの位置情報を、単一のアライメント系によりアライメントマークを順次検出する場合などに比べて、格段に短時間で得ることができる。従って、ウエハＷ１上の全てのショット領域をサンプルショット領域とする場合であっても、短時間での計測が可能である。
そして、両ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が第１のスクラム開始位置に移動した状態では、ウエハテーブルＷＴＢ１のセンターラインが基準軸ＬＶ0にほぼ一致し、かつウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが、基準軸ＬＶ0から所定距離（第１のオフセット量）＋Ｘ側にずれた状態で、ウエハテーブルＷＴＢ２の−Ｙ端面（計測部１３８の−Ｙ端面）とウエハテーブルＷＴＢ１の＋Ｙ端面（ＦＤバー４６の＋Ｙ端面）とが接触（あるいは例えば３００μｍ程度のクリアランスを介して近接）するスクラム状態となる。すなわち、このスクラム状態では、ウエハテーブルＷＴＢ２の一部を構成する計測部１３８の−Ｙ側端とウエハテーブルＷＴＢ１の一部を構成するＦＤバー４６の＋Ｙ側端とが接触（又は近接）することで、ウエハステージＷＳＴ１の＋Ｙ側の面とウエハステージＷＳＴ２の−Ｙ側の面とが一部対向した状態で、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とが、ＦＤバー４６及び計測部１３８を介して、Ｙ軸方向に関して接触（又は近接）することができるようになっている。
ウエハテーブルＷＴＢ２の計測部１３８のＹ軸方向の長さと、ウエハテーブルＷＴＢ１のＦＤバー４６のＹ軸方向の長さとの合計は、計測部１３８とＦＤバー４６とが接触した状態において、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とが接触する（より正確には、ウエハステージＷＳＴ１のエアスライダ５４の＋Ｙ側端と、ウエハステージＷＳＴ２のエアスライダ５４の−Ｙ側端とが接触する）のを阻止できる程度の長さに設定されている。
主制御装置２０は、上記のスクラム状態を保ったまま、エンコーダ１７０Ｅ，１７０Ｆの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に駆動すると同時にウエハステージＷＳＴ２を干渉計２０７，２２６の計測値に基づいて、図５７中の白抜き太矢印で示されるように、＋Ｙ方向かつ＋Ｘ方向に駆動する。この両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動中も、周辺スキャン露光は続行されている。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、スクラム状態を保ったまま上述のそれぞれの移動方向に移動するに伴い、先端レンズ１９１とウエハテーブルＷＴＢ２との間に形成されていた液浸領域１４は、ウエハテーブルＷＴＢ２上からウエハテーブルＷＴＢ１上へ移動する。図５７には、この移動の途中で、液浸領域１４がウエハテーブルＷＴＢ２上から該ウエハテーブルＷＴＢ２の計測部１３８、及びウエハテーブルＷＴＢ１のＦＤバー４６を介して、ウエハテーブルＷＴＢ１のテーブル本体３４上へ渡される直前の両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の状態が示されている。
液浸領域１４のウエハテーブルＷＴＢ１（テーブル本体３４）上への移動が完了し、図５８に示される位置（計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に位置する位置）にウエハステージＷＳＴ１が達すると、主制御装置２０は、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の＋Ｙ方向に関する駆動力をゼロにする。これにより、ウエハステージＷＳＴ１は停止され、ウエハステージＷＳＴ２は、図５８中の白抜き太矢印で示されるように、＋Ｘ方向への駆動が開始されることとなる。
次に、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ上の一対の計測マークの投影像（空間像）を、ウエハステージＷＳＴ１の計測プレート３０を含む前述した空間像計測装置４５Ａを用いて計測する。例えば、前述の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ＷＴＢ１のＸＹ位置に応じた空間像強度）をメモリに記憶する。このレチクルＲ上の一対の計測マークの空間像の計測処理に際しては、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置は、Ｘスケール３９Ｂ，３９Ａに対向する２つの２Ｄヘッド１６４i，１６５j（エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａ）に基づいて制御されている。
ところで、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｘ方向への駆動開始に先立って、ウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｆに、Ｙ干渉計２０７からの測長ビームが当たっている段階で、Ｙ干渉計２０６からの測長ビームも反射面２７ｆに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｙ干渉計２０６からの測長ビームが反射面２７ｆに当たり始めた直後に、Ｙ干渉計２０７の計測値に基づいて、Ｙ干渉計２０６をプリセットしている。このプリセットが行われた時点以後、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置は、図５８に示されるように、干渉計２０６、２２６の計測値に基づいて、主制御装置２０によって制御される。
一方、図５８に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が移動した段階では、Ｘ干渉計２１７からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｃに当たるとともに、Ｙ干渉計２０７からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｂに当たるようになる。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２１８の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２１７をプリセットするとともに、Ｙ干渉計２０９の計測値に基づいて、Ｙ干渉計２０７をプリセットする。あるいは、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａの計測値に基づいて、干渉計２０７，２１７をプリセットする。いずれにしても、この時点以後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報を干渉計２０７、２１７を用いて計測する。勿論、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置の制御は、エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａの計測値に基づいて行われる。
そして、主制御装置２０は、上述の空間像計測動作を行うのと並行して、ウエハステージＷＳＴ２を、図５９に示される位置まで移動させる。
そして、空間像計測動作が終了すると、主制御装置２０は、前述のプライマリアライメント系ＡＬ１を用いてウエハステージＷＳＴ１の計測プレート３０上の基準マークＦＭを検出した際の検出結果と上記の空間像の計測結果とに基づいて、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインを算出する。このとき、前述のウエハＷ１の周辺露光は、続行されている。
次に、主制御装置２０は、図６０に示されるように、ウエハＷ１の周辺露光を続行しつつ、ウエハステージＷＳＴ１を、ウエハＷ１に対する露光開始位置に移動させるとともに、図６１に示される右側ローディングポジションに向けてのウエハステージＷＳＴ２の−Ｙ方向の移動を開始する。ウエハＷ１の露光が開始された時点では、周辺露光は終了している。
上記のウエハＷ１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（前述のＥＧＡ）の結果及びアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の最新のベースライン等に基づいて、ウエハＷ１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ＷＳＴ１が移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、行われる。なお、ウエハＷ１上の露光対象のショット領域の行数が、偶数行であり、上記の露光は、いわゆる完全交互スキャンにより、図６０における右上に位置するショット領域から右下に位置するショット領域の順で行われる。
なお、ウエハＷ１の露光動作中、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、移動スケール３９Ａ、３９Ｂにそれぞれ対向するヘッドユニット１６２Ａ，１６２Ｂに属する２Ｄヘッド１６５j、１６４i（すなわち２次元エンコーダ１７０Ａ、１７０Ｂ）の計測値に基づいて、主制御装置２０によって制御されている。また、露光中のウエハテーブルＷＴＢ１のＺ軸方向の位置、及びθｙ回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ１表面のＸ軸方向一側と他側の端部（移動スケール３９Ｂ、３９Ａ）にそれぞれ対向する一対のＺヘッド７４i，７６jの計測値に基づいて、主制御装置２０により制御されている。また、露光中のウエハテーブルＷＴＢ１のθｘ方向の回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計２０７の計測値に基づいて、主制御装置２０により制御されている。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、前述のフォーカスマッピングの結果に基づいて行われる。また、ウエハテーブルＷＴＢ１のＺ軸方向を除く、５自由度方向の位置は、干渉計２０７、２１７によっても計測されている。
図６０からも明らかなように、右側ローディングポジションに向けてのウエハステージＷＳＴ２の移動の途中で、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｅに当たらなくなるが、それに先立ち、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームが反射面２７ｅに当たっているときに、Ｘ干渉計２２７からの測長ビームが反射面２７ｅに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２２６の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２７の計測値をプリセットしている。
図６０に示される位置から、さらに−Ｙ方向にウエハステージＷＳＴ２が移動すると、Ｘ干渉計２２８からの測長ビームが反射面２７ｅに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２２７からの測長ビームが反射面２７ｅに当たっている間に、Ｘ干渉計２２７の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２８の計測値をプリセットする。
さらに、−Ｙ方向にウエハステージＷＳＴ２が移動すると、Ｘ干渉計２２９からの測長ビームが反射面２７ｅに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２２８からの測長ビームが反射面２７ｅに当たっている間に、Ｘ干渉計２２８の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２９の計測値をプリセットする。
主制御装置２０は、上述のように、位置制御に用いるＸ干渉計を切り替えつつ、ウエハステージＷＳＴ２を、右側ローディングポジションに向かって駆動するのと並行して、ウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を続行している。
そして、図６１に示される、右側ローディングポジションにウエハステージＷＳＴ２が到達すると、主制御装置２０は、右側ローディングポジションにおいて、Ｐｉｔ作業を開始する。
図６２には、右側ローディングポジションにおいて、Ｐｉｔ作業（ウエハ搬送機構（不図示）とウエハステージＷＳＴ２との間でウエハ交換、及びウエハホルダの冷却その他の露光のための準備作業）が行われ、これと並行して、投影ユニットＰＵの下方において、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハＷ１に対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。このとき、ウエハテーブルＷＴＢ２の位置は、Ｙ干渉計２０６とＸ干渉計２２９との計測値に基づいて、主制御装置２０によって管理されている。
上述のように、ウエハテーブルＷＴＢ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が続行されている間に、主制御装置２０により、図６３に示されるように、Ｐｉｔ作業が完了したウエハステージＷＳＴ２の−Ｘ方向への駆動が開始される。そして、ウエハステージＷＳＴ２は、図６４に示される、計測プレート３０上の基準マークＦＭがプライマリアライメント系ＡＬ１の視野（検出領域）内に位置決めされる位置へ移動される。この移動の途中で、主制御装置２０により、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸＹ平面内の位置の制御が、前述の干渉計２０６、２２９の計測値に基づく制御から、ウエハテーブルＷＴＢ２の移動スケール３９Ｂ，３９Ａに対向するヘッドユニット１６２Ｄ，１６２Ｃにそれぞれ属する２Ｄヘッド１６７p、１６８q、すなわち２次元エンコーダ１７０Ｄ,１７０Ｃの計測値に基づく制御に切り換えられる。
そして、図６４に示される位置にウエハステージＷＳＴ２が移動すると、主制御装置２０は、新しいウエハＷ２に対するウエハアライメント（及びその他の前処理計測）の開始に先立って、Ｙ干渉計２０９及びＸ干渉計２２９、並びに２次元エンコーダ１７０Ｄ,１７０Ｃのリセット（原点の再設定）を実行する。
干渉計２０９，２２９のリセットが終了すると、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いてウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０上の基準マークＦＭを検出する。そして、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１の指標中心を基準とする基準マークＦＭの位置を検出し、その検出結果と、検出時におけるエンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値とを対応付けてメモリに記憶する。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｙ方向への走査（スキャン）を開始し、図６５に示されるように、アライメント領域に移動させる。そして、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄ（及び干渉計２０９，２２９）を用いて、ウエハステージＷＳＴ２の位置座標を計測しつつ、前述と同様のＥＧＡを開始する。
図６５には、主制御装置２０により、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのサンプルショット領域に付設されたアライメントマークがほぼ同時にかつ個別に検出されている様子が示されている（図６５中の星マーク参照）。このとき、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
主制御装置２０は、上述のウエハステージＷＳＴ２の＋Ｙ方向への走査（スキャン）開始後、ウエハステージＷＳＴ２が＋Ｙ方向に移動して、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームがウエハＷ１上に掛かり始めるまでの間に、Ｚヘッド１７１p，１７３qと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを共に作動させ（ＯＮにし）、前述と同様のフォーカスマッピングを開始する。
フォーカスマッピングの開始後、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ＋Ｘ方向に所定距離移動させて、図６６に示される位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図６６中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ２側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ−Ｘ方向に所定距離移動させて、図６７に示される位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図６７中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ２側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ＋Ｘ方向に所定距離移動させて、図６８に示される位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図６８中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、Ｘ干渉計２２８からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｅに当たり始めるので、主制御装置２０は、このときのＸ干渉計２２９の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２８をプリセットする。これにより、以後、Ｘ干渉計２２８によってもウエハテーブルＷＴＢ２のＸ位置及びθｙ方向の回転量（ローリング量）の計測が可能になる。このとき、前述のウエハステージＷＳＴ２側のフォーカスマッピング、及びウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光は続行されている。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に所定距離移動させ、かつ−Ｘ方向に所定距離移動させて、図６９に示される位置に位置決めする。そして、主制御装置２０は、２つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2を用いて、２つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図６９中の星マーク参照）、上記２つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2の検出結果とその検出時のエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が終了する。ただし、この時点では、前述のウエハステージＷＳＴ２側のフォーカスマッピングは続行されている。ウエハＷ１に対する、露光終了位置にウエハステージＷＳＴ１が到達する前に、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ａに当たり始めるので主制御装置２０は、Ｘ干渉計２１７の計測値（又はエンコーダ１７０Ａ，１７０Ｂの計測値）に基づいて、Ｘ干渉計２２６をプリセットする。
上記の露光終了に先だって、主制御装置２０は、周辺露光ユニット５１を用いて、ウエハＷ２に対する周辺スキャン露光を開始する（図６９参照）。この周辺露光が開始される時点では、図６９からもわかるように、２Ｄヘッド１６６2,１６６1が、移動スケール３９Ａ，３９Ｂに対向しているので、以後、主制御装置２０は、２Ｄヘッド１６６2,１６６1、すなわち、エンコーダ１７０Ｅ，１７０Ｆの計測値に基づく、ウエハステージＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置情報の計測も開始する。
次いで、主制御装置２０は、周辺スキャン露光を続行しつつ、図７０に示される第２のスクラム開始位置に、ウエハステージＷＳＴ１及びウエハステージＷＳＴ２を移動させる。これに先立って、ウエハステージＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダは、エンコーダ１７０Ｃ,１７０Ｄからエンコーダ１７０Ｅ、１７０Ｆに切り替えられている。
そして、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、第２のスクラム開始位置に到達すると、主制御装置２０は、フォーカスマッピングを終了し、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだＺヘッド１７１p，１７３qによる面位置情報を基準とするデータに前述と同様にして換算する。
上記のフォーカスマッピングが終了した時点では、ＥＧＡも終了しているので、主制御装置２０は、それまでに得た複数のアライメントマークの検出結果と対応する上記２つのエンコーダ１７０Ｃ，１７０Ｄの計測値と、予め計測したセカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとを用いて、ＥＧＡ方式にて統計演算を行って、上記２つのエンコーダ（２つのヘッドユニット）の計測軸で規定される座標系（例えば、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を原点とするＸＹ座標系（アライメント座標系））上におけるウエハＷ１上の全てのショット領域の配列（位置座標）を算出する。
ここで、両ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が第２のスクラム開始位置に移動した状態では、ウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが基準軸ＬＶ0にほぼ一致し、かつウエハテーブルＷＴＢ１のセンターラインが、基準軸ＬＶ0から所定距離（第２のオフセット量）−Ｘ側にずれた状態で、ウエハテーブルＷＴＢ１の−Ｙ端面（計測部１３８の−Ｙ端面）とウエハテーブルＷＴＢ２の＋Ｙ端面（ＦＤバー４６の＋Ｙ端面）とが接触（あるいは例えば３００μｍ程度のクリアランスを介して近接）するスクラム状態となる。すなわち、このスクラム状態では、ウエハテーブルＷＴＢ１の一部を構成する計測部１３８の−Ｙ側端とウエハテーブルＷＴＢ２の一部を構成するＦＤバー４６の＋Ｙ側端とが接触（又は近接）することで、ウエハステージＷＳＴ２の＋Ｙ側の面とウエハステージＷＳＴ１の−Ｙ側の面とが一部対向した状態で、ウエハステージＷＳＴ２とウエハステージＷＳＴ１とが、ＦＤバー４６及び計測部１３８を介して、Ｙ軸方向に関して接触（又は近接）することができるようになっている。ここで、第２のオフセット量は、前述の第１のオフセット量と同じ距離に定められている。
ウエハテーブルＷＴＢ１の計測部１３８のＹ軸方向の長さと、ウエハテーブルＷＴＢ２のＦＤバー４６のＹ軸方向の長さとの合計は、計測部１３８とＦＤバー４６とが接触した状態において、ウエハステージＷＳＴ２とウエハステージＷＳＴ１とが接触する（より正確には、ウエハステージＷＳＴ２のエアスライダ５４の＋Ｙ側端と、ウエハステージＷＳＴ１のエアスライダ５４の−Ｙ側端とが接触する）のを阻止できる程度の長さに設定されている。
主制御装置２０は、上記のスクラム状態を保ったまま、エンコーダ１７０Ｅ，１７０Ｆの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に駆動すると同時にウエハステージＷＳＴ１を干渉計２０７，２２６の計測値に基づいて、図７１中の白抜き太矢印で示されるように、＋Ｙ方向かつ−Ｘ方向に駆動する。この両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動中も、周辺スキャン露光は続行されている。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、スクラム状態を保ったまま上述のそれぞれの移動方向に移動するに伴い、先端レンズ１９１とウエハテーブルＷＴＢ１との間に形成されていた液浸領域１４は、ウエハテーブルＷＴＢ１上からウエハテーブルＷＴＢ２上へ移動する。図７１には、この移動の途中で、液浸領域１４がウエハテーブルＷＴＢ１上から該ウエハテーブルＷＴＢ１の計測部１３８、及びウエハテーブルＷＴＢ２のＦＤバー４６を介して、ウエハテーブルＷＴＢ２のテーブル本体３４上へ渡される直前の両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の状態が示されている。
液浸領域１４のウエハテーブルＷＴＢ２（テーブル本体３４）上への移動が完了し、図７２に示される位置（計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に位置する位置）にウエハステージＷＳＴ２が達すると、主制御装置２０は、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の＋Ｙ方向に関する駆動力をゼロにする。これにより、ウエハステージＷＳＴ２は停止され、ウエハステージＷＳＴ１は、図７２中の白抜き太矢印で示されるように、−Ｘ方向への駆動が開始されることとなる。
次に、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ上の一対の計測マークの投影像（空間像）を、ウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０を含む前述した空間像計測装置４５Ｂを用いて前述と同様にして計測する。この空間像の計測処理に際しては、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸＹ平面内の位置は、Ｘスケール３９Ａ，３９Ｂに対向する２つの２Ｄヘッド１６５j，１６４i（エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａ）に基づいて制御されている。
ところで、ウエハステージＷＳＴ１の−Ｘ方向への駆動開始に先立って、ウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｂに、Ｙ干渉計２０７からの測長ビームが当たっている段階で、Ｙ干渉計２０８からの測長ビームも反射面２７ｂに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｙ干渉計２０８からの測長ビームが反射面２７ｂに当たり始めた直後に、Ｙ干渉計２０７の計測値に基づいて、Ｙ干渉計２０８をプリセットしている。このプリセットが行われた時点以後、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置は、図７２に示されるように、干渉計２０８、２２６の計測値に基づいて、主制御装置２０によって制御される。
一方、図７２に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が移動した段階では、Ｘ干渉計２２７からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ２の反射面２７ｅに当たるとともに、Ｙ干渉計２０７からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ｆに当たるようになる。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２２８の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２７をプリセットするとともに、Ｙ干渉計２０９の計測値に基づいて、Ｙ干渉計２０７をプリセットする。あるいは、主制御装置２０は、エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａの計測値に基づいて、干渉計２０７，２２７をプリセットする。いずれにしても、この時点以後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報を干渉計２０７、２２７を用いて計測する。勿論、ウエハテーブルＷＴＢ２のＸＹ平面内の位置の制御は、エンコーダ１７０Ｂ，１７０Ａの計測値に基づいて行われる。
そして、主制御装置２０は、上述の空間像計測動作を行うのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１を、図７３に示される位置まで移動させる。
そして、空間像計測が終了すると、主制御装置２０は、前述のプライマリアライメント系ＡＬ１を用いてウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０上の基準マークＦＭを検出した際の検出結果と上記の空間像の計測結果とに基づいて、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインを算出する。このとき、前述のウエハＷ２の周辺露光は、続行されている。
次に、主制御装置２０は、図７３に示されるように、ウエハＷ２の周辺露光を続行しつつ、ウエハステージＷＳＴ２を、ウエハＷ２に対する露光開始位置に移動させるとともに、図７５に示される左側ローディングポジションに向けてのウエハステージＷＳＴ１の−Ｙ方向の移動を開始する。
そして、主制御装置２０は、前述と同様にして、ウエハＷ２に対する露光を開始する。このウエハＷ２の露光が開始された時点では、周辺露光は終了している。
図７４からも明らかなように、左側ローディングポジションに向けてのウエハステージＷＳＴ１の移動の途中で、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームがウエハテーブルＷＴＢ１の反射面２７ａに当たらなくなるが、それに先立ち、Ｘ干渉計２２６からの測長ビームが反射面２７ａに当たっているときに、Ｘ干渉計２１７からの測長ビームが反射面２７ｃに当たり始める。そこで、Ｘ干渉計２２６の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２１７の計測値をプリセットしている。
図７４に示される位置から、さらに−Ｙ方向にウエハステージＷＳＴ１が移動すると、Ｘ干渉計２１８からの測長ビームが反射面２７ｃに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２１７からの測長ビームが反射面２７ｃに当たっている間に、Ｘ干渉計２１７の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２１８の計測値をプリセットする。
さらに、−Ｙ方向にウエハステージＷＳＴ１が移動すると、Ｘ干渉計２２９からの測長ビームが反射面２７ａに当たり始める。そこで、主制御装置２０は、Ｘ干渉計２１８からの測長ビームが反射面２７ｃに当たっている間に、Ｘ干渉計２１８の計測値に基づいて、Ｘ干渉計２２９の計測値をプリセットする。
主制御装置２０は、上述のように、位置制御に用いるＸ干渉計を切り替えつつ、ウエハステージＷＳＴ１を、左側ローディングポジションに向かって駆動するのと並行して、ウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を続行している。
そして、図７５に示される、左側ローディングポジションにウエハステージＷＳＴ１が到達すると、主制御装置２０は、左側ローディングポジションにおいて、Ｐｉｔ作業を開始する。
図７６には、左側ローディングポジションにおいて、Ｐｉｔ作業の一部としてウエハ搬送機構（不図示）とウエハステージＷＳＴ１との間でウエハ交換が行われ、これと並行して、投影ユニットＰＵの下方において、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２に対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。
以降、主制御装置２０により、上述したウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行動作が繰り返し実行される。
以上詳細に説明したように、本第４の実施形態の露光装置１０００によると、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハ（Ｗ１又はＷ２）に対する露光が行なわれるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の他方がＹ軸方向に移動されつつ、Ｘ軸方向にも移動され、該他方のウエハステージに保持されたウエハ上の異なる複数のアライメントマークがアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域（複数の検出領域）に順次位置決めされ、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域内に位置するアライメントマークの位置情報が順次検出される。従って、一方のウエハステージＷＳＴに保持されたウエハの露光が行われるのと並行して、他方のウエハステージがアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域の近傍の位置（例えばウエハステージに保持されたウエハの交換が行われる位置の近傍）から露光位置（投影ユニットＰＵの直下、露光領域ＩＡ）へ向かってＹ軸方向に関して移動する間に、その他方のウエハステージに保持されたウエハ上の複数のアライメントマーク、例えばすべてのアライメントマークの位置情報を検出することが可能になる。この結果、スループットの向上と重ね合わせ精度の向上とを実現することが可能になる。また、主制御装置２０により、周辺露光ユニット５１が制御され、露光位置に向かって移動する途中で周辺露光ユニット５１の下方を通過する他方のウエハステージに保持されたウエハの周辺部のショット領域の少なくとも一部に照明光ＩＬとほぼ同一波長のエネルギビームが照射される。従って、スループットを低下させることなく、歩留まりの向上を実現することが可能になる。
また、本第４の実施形態の露光装置１０００では、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハ（Ｗ１又はＷ２）に対する露光が行なわれるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の他方のローディングポジションにおいて、Ｐｉｔ作業、すなわちウエハ搬送機構（不図示）とその他方のウエハステージとの間でウエハ交換、及びウエハホルダの冷却その他の露光のための準備作業が行われる。従って、ウエハホルダの冷却などの作業を、スループットを低下させることなく、行うことができる。
また、本第４の実施形態によると、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をＸＹ平面内で駆動する平面モータ１５１が制御されるとともに、ウエハステージＷＳＴ１に保持されたウエハＷ１の露光が終了した際に、ウエハステージＷＳＴ１が露光位置のＸ軸方向の一側（−Ｘ側）に位置する第１帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１の交換が行われる左側ローディングポジションへ移動され、かつウエハステージＷＳＴ２に保持されたウエハＷ２の露光が終了した際に、ウエハステージＷＳＴ２が露光位置のＸ軸方向の他側（＋Ｘ側）に位置する第２帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２の交換が行われる右側ローディングポジションへ移動される。従って、ウエハステージＷＳＴ１には、Ｘ軸方向の一側から、ウエハステージＷＳＴ２には、Ｘ軸方向の他側から、それぞれ配線・配管用のケーブルを取り付けることで、それらのケーブルの縺れを防止することができるとともに、その長さを極力短くすることができる。
また、本第４の実施形態の露光装置１０００では、主制御装置２０は、ウエハＷ１の露光が終了すると、ウエハステージＷＳＴ１の計測部１３８とウエハステージＷＳＴ２のＦＤバー４６とを近接又は接触させたスクラム状態を維持して、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に駆動すると同時にウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向かつ−Ｘ方向に駆動して、液浸領域１４をウエハステージＷＳＴ１上からウエハステージＷＳＴ２上へ渡す。液浸領域１４を渡した直後、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬの直下にウエハステージＷＳＴ２の計測プレート３０が位置する位置で、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の＋Ｙ方向に関する駆動力をゼロにする。これにより、ウエハステージＷＳＴ２は停止され、ウエハステージＷＳＴ１は、図７２中の白抜き太矢印で示されるように、−Ｘ方向への移動を開始し、上述の第１帰還経路に沿って左側ローディングポジションへ向かって移動する。このウエハステージＷＳＴ１の第１帰還経路に沿っての移動を効率良く開始できるように、第２のスクラム開始位置では、ウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが基準軸ＬＶ0にほぼ一致し、かつウエハテーブルＷＴＢ１のセンターラインが、基準軸ＬＶ0から所定距離（第２のオフセット量）−Ｘ側にずれた状態で、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム状態が開始されるようになっている。
一方、主制御装置２０は、ウエハＷ２の露光が終了すると、前述と同様に、ウエハステージＷＳＴ２の計測部１３８とウエハステージＷＳＴ１のＦＤバー４６とを近接又は接触させたスクラム状態を維持して、ウエハステージＷＳＴ１を＋Ｙ方向に駆動すると同時にウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向かつ＋Ｘ方向に駆動して、液浸領域１４をウエハステージＷＳＴ２上からウエハステージＷＳＴ１上へ渡す。液浸領域１４を渡した直後、主制御装置２０は、投影光学系ＰＬの直下にウエハステージＷＳＴ１の計測プレート３０が位置する位置で、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の＋Ｙ方向に関する駆動力をゼロにする。これにより、ウエハステージＷＳＴ１は停止され、ウエハステージＷＳＴ２は、図５８中の白抜き太矢印で示されるように、＋Ｘ方向への移動を開始し、上述の第２帰還経路に沿って右側ローディングポジションへ向かって移動する。このウエハステージＷＳＴ２の第２帰還経路に沿っての移動を効率良く開始できるように、第１のスクラム開始位置では、ウエハテーブルＷＴＢ１のセンターラインが基準軸ＬＶ0にほぼ一致し、かつウエハテーブルＷＴＢ２のセンターラインが、基準軸ＬＶ0から所定距離（第１のオフセット量）＋Ｘ側にずれた状態で、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム状態が開始されるようになっている。
上述の説明からもわかるように、本第４の実施形態の露光装置１０００では、一方のウエハステージ上のウエハの露光終了後、その一方のウエハステージの対応するローディングポジションへ向かっての帰還経路に沿った移動を最も効率良く開始することができるように、すなわち、その一方のウエハステージの移動経路を最も短く、かつ所要時間が最短になるように、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム開始時のＸ軸方向のオフセット量が定められている。
なお、上記第４の実施形態では、露光済みのウエハを保持するウエハステージの対応するローディングポジションへ向かっての帰還経路に沿った移動を最も効率良く開始することができるように、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム開始時のＸ軸方向のオフセット量が定められているものとしたが、これに代えて、あるいはこれとともに、次の露光対象であるウエハの露光の開始を最も効率良く行うことができるように、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム開始時のＸ軸方向のオフセット量が定められていても良い。
一方のウエハステージ上のウエハの露光終了後、その一方のウエハステージの対応するローディングポジションへ向かっての帰還経路に沿った移動を最も効率良く開始することを可能にする両ウエハステージのスクラム、又は次の露光対象であるウエハの露光の開始を最も効率良く行うことを可能にする両ウエハステージのスクラムを、最も効率の良いスクラムと呼ぶことができる。
また、上記第４の実施形態では、液浸領域１４を両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２間で受け渡すため、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、Ｙ軸方向に関して接触又は近接するＹ方向スクラムを採用する場合について説明したが、これに限らず、液浸領域１４を両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２間で受け渡すため、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、Ｘ軸方向に関して接触又は近接するＸ方向スクラムを採用しても良い。この場合、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、スクラム開始時に、Ｙ軸方向に関してオフセットさせても良い。
また、上記第４の実施形態と同様にＹ方向スクラムを採用する場合であっても、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ軸方向の側面から機構部の一部が他の部分より外側に突出するような場合も考えられる。このような場合には、それらの突出部がもう一方のウエハステージの一部と接触しない程度の長さに、計測部及びＦＤバーのＹ軸方向の寸法、及び／又はスクラム時のオフセット量などを設定することが望ましい。
なお、上記第４の実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に固定の計測部及びＦＤバーなどのテーブル本体３４に対する突出部が設けられる場合について説明したが、これに限らず、突出部が両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２間での液浸領域の受け渡しを主目的とする場合には、この突出部は、可動であっても良い。この場合、例えば、突出部は、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のスクラム時のみほぼ水平状態とし、スクラム時以外、すなわち非使用時には、折り畳んでおくこととしても良い。また、上記第４の実施形態では、計測部及びＦＤバーが突出部を兼用するものとしたが、これに限らず、専用の固定の突出部をウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に設けても良い。
なお、上記第４の実施形態では、露光終了後、一方のウエハステージから他方のウエハステージに液浸領域１４を渡すため、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をＹ軸方向に関して所定距離以下に近接させる近接状態（スクラム状態）と、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を離間させる離間状態（スクラム解除状態）との切り換えを行った後、ウエハステージＷＳＴ１が露光位置の−Ｘ側に位置する第１帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１の交換が行われる第１交換位置へ移動され、ウエハステージＷＳＴ２が露光位置の＋Ｘ側に位置する第２帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２の交換が行われる第２交換位置へ移動される場合について説明した。すなわち、第１交換位置と第２交換位置とが別々である場合について説明した。しかし、これに限らず、第１交換位置と第２交換位置とが同一であっても良い。かかる場合には、主制御装置２０は、露光位置にある一方のウエハステージに保持されたウエハの露光終了後、一方のウエハステージから他方のウエハステージに液浸領域１４を渡すため、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をＹ軸方向に関して所定距離以下に近接させる近接状態（スクラム状態）と、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を離間させる離間状態（スクラム解除状態）との切り換えを行わせるとともに、他方のウエハステージから離間された一方のウエハステージを、Ｘ軸方向に関して露光位置の一側に位置する帰還経路に沿って両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上のウエハの交換が行われる交換位置へ移動させるように、平面モータを制御する構成を採用することとしても良い。かかる場合には、一方のウエハステージをＸ軸方向に関して露光位置の一側に位置する帰還経路に沿って交換位置へ移動させ、他方のウエハステージをＸ軸方向に関して露光位置の他側に位置する帰還経路に沿って交換位置へ移動させる場合などに比べて、両ウエハステージのＸ軸方向に関する移動範囲を狭く設定することができる。
また、上記第４の実施形態では、前述したウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動経路を前提に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が、平面モータによりＸＹ平面に沿って独立して駆動されるものとした。しかし、必ずしも平面モータを用いる必要はなく、移動経路によっては、リニアモータなどを用いても良い。
なお、上記第４の実施形態では、周辺露光ユニット５１は、必ずしも設けなくても良い。かかる場合であっても、上述した種々の効果を得ることができる。
なお、上記第４の実施形態では、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハ（Ｗ１又はＷ２）に対する露光が行なわれるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の他方がＹ軸方向に移動されつつ、該他方のウエハステージに保持されたウエハ上の異なる複数のアライメントマークがアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4によって検出され、その位置情報が計測されるのみで良い。すなわち、露光位置からウエハ交換位置への移動経路は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２で同一であっても良い。また、上記のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の他方は、Ｘ軸方向へ移動されることなく、Ｙ軸方向に移動されつつ、該他方のウエハステージに保持されたウエハ上の異なる複数のアライメントマークが検出されれば良い。また、他方のウエハステージの上記Ｙ軸方向への移動中に周辺露光を行う必要もない。また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を平面モータで駆動する必要もない。
この一方、上記第４の実施形態では、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をＸＹ平面内で駆動する平面モータ１５１が制御されるとともに、ウエハステージＷＳＴ１に保持されたウエハＷ１の露光が終了した際に、ウエハステージＷＳＴ１が露光位置のＸ軸方向の一側（−Ｘ側）に位置する第１帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１の交換が行われる左側ローディングポジションへ移動され、かつウエハステージＷＳＴ２に保持されたウエハＷ２の露光が終了した際に、ウエハステージＷＳＴ２が露光位置のＸ軸方向の他側（＋Ｘ側）に位置する第２帰還経路に沿ってウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２の交換が行われる右側ローディングポジションへ移動されるのみでも良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハ（Ｗ１又はＷ２）に対する露光が行なわれるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の他方に保持されたウエハの周辺露光は勿論、そのウエハ上の異なる複数のアライメントマークの位置情報の計測が行われなくても良い。また、平面モータは、ムービングコイル型でも良い。
また、上記第４の実施形態では、計測システム２００が、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との両方を含むものとしたが、これに限らず、計測システムは、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０との一方のみを含んでいても良い。特に、エンコーダシステムのみを含む場合には、そのエンコーダシステムは、２Ｄヘッドを含む２次元エンコーダでなくても良い。
なお、上記第１、第４の実施形態のそれぞれでは、マイクロミラー・アレイを用いて周辺露光ユニット５１を構成した場合を例示したが、これに限らず、ウエハ上の任意の位置（領域）を照明光ＩＬとほぼ同一波長の光で自在に露光ができるのであれば、周辺露光ユニットの構成は特に問わない。例えば、マイクロミラー・アレイ以外の空間光変調器を用いて周辺露光ユニットを構成することができる。また、レチクルと投影光学系ＰＬとを用いて、周辺露光ユニットを構成することもできる。また、周辺露光では、通常露光でショット領域に転写されるのと同じパターンを転写することとしても良いが、異なるパターンを転写することとしても良い。この場合、例えば転写パターン密度などは同じか、極端に異ならないことが好ましい。ただし、線幅は粗くても良い。
なお、上記第１〜第４実施形態で説明した、エンコーダヘッド、Ｚヘッド、干渉計などの各計測装置の配置、構成などは一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えばヘッドユニットが、それぞれ備えるヘッドの数は上述した数に限らず、複数のマーク検出系（上記各実施形態では、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の両外側に、ヘッドがそれぞれあれば足り、その数は問わない。要は、複数のマーク検出系のそれぞれで、ウエハＷ上の特定のアライメントマークを検出する際に、一対のスケールに、ヘッドが少なくとも各１つ対向できれば良い。また、上記各実施形態では、複数のマーク検出系の両外側のそれぞれ複数のヘッドのうち、最も内側に位置する２つのヘッドのＹ位置を、他のヘッドと異ならせる場合について説明したが、これに限らず、どのヘッドのＹ位置を異ならせても良い。要は、空きスペースに応じて、任意のヘッドのＹ位置を、他のヘッドのＹ位置と異ならせれば良い。あるいは、複数のマーク検出系の両外側に十分な空きスペースがある場合には、全てのヘッドを同一のＹ位置に配置しても良い。
また、マーク検出系（アライメント系）の数も５つに限られるものではなく、第２方向（上記各実施形態ではＸ軸方向）に関して検出領域の位置が異なるマーク検出系が２つ以上あることが望ましいが、その数は特に問わない。
また、上記各実施形態において、干渉計システムを設けず、エンコーダシステムのみを設ける場合には、Ｚヘッドによりウエハテーブルのθｘ方向の位置情報をも計測可能としても良い。
また、上記第１、第２、及び第４の実施形態のそれぞれにおいて、第３の実施形態、あるい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、ウエハテーブルにエンコーダヘッドが設けられ、かつウエハテーブルの上方にこれに対向して一次元又は二次元の格子（例えば回折格子）が形成されたスケールが配置されるエンコーダシステムを用いても良い。この場合、Ｚヘッドもウエハテーブル上に配置し、上記スケールの表面をＺヘッドからの計測ビームが照射される反射面として兼用しても良い。また、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に加えて、Ｚ軸方向をも計測方向とする、いわばエンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を兼ね備えたヘッドを用いても良い。この場合、Ｚヘッドは不要となる。
なお、上記各実施形態では、ノズルユニット３２の下面と投影光学系ＰＬの先端光学素子の下端面とがほぼ同一面であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット３２の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系ＰＬの像面（すなわちウエハ）の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置８は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、国際公開第２００４／０５７５９０号、国際公開第２００５／０２９５５９号（対応米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書）、国際公開第２００４／０８６４６８号（対応米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号明細書）などに記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号（対応米国特許出願公開第２００５／０２４８８５６号明細書）に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
なお、上記各実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも１つが添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４ ２−、ＰＯ４ ２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ＩＬに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系ＰＬの先端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成しても良い。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号に開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号に開示される、塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。
また、上記各実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。
なお、上記各実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも採用することができる。
また、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された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本発明を適用しても良い。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・スティッチ方式の投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。
また、上記各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およ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、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射される露光領域ＩＡは、投影光学系ＰＬの視野内で光軸ＡＸを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号に開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系又は反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
なお、上記各実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、あるいはｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号（対応米国特許第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、上記各実施形態では、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、露光波長５〜１５ｎｍの波長域、例えば１３．５ｎｍの下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、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、本発明は適用できる。
また、上述の各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。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・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）にも本発明を適用することができる。
さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第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本発明を適用することができる。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
なお、上記各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はなく、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、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本発明を適用できる。
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、上記各実施形態の露光装置（パターン形成装置）により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、上記各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。
以上説明したように、本発明の露光装置、露光方法、及びにデバイス製造方法は、半導体素子及び液晶表示素子などの電子デバイスなどを製造するのに適している。
８…局所液浸装置、２０…主制御装置、３９Ａ，３９Ｂ…移動スケール、５１…周辺露光ユニット、５１ａ…アクティブマスク、９０…多点ＡＦ系、１００…露光装置、１５０…エンコーダシステム、１５１…平面モータ、１６２Ａ，１６２Ｂ…ヘッドユニット、１６２Ｃ，１６２Ｄ…ヘッドユニット、１６４，１６５…ヘッド、１６７，１６８…ヘッド、１７０Ａ，１７０Ｂ…２Ｄエンコーダ、１０００…露光装置、ＩＡ…露光領域ＩＬ…照明光、ＡＬ１…プライマリアライメント系、ＡＬ２1〜ＡＬ２4…セカンダリアライメント系、Ｍij…マイクロミラー、ＰＬ…投影光学系、ＶＭ１，ＶＭ２…可変成形マスク、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２…ウエハ、ＷＳＴ，ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ。

Claims (48)

  1. 投影光学系と液体を介して照明光で物体を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内の第１方向に関して前記投影光学系から離れて配置され、前記物体の異なるマークをそれぞれ検出可能な複数の検出領域を有するマーク検出系と、
    前記液体の供給口および回収口と、前記液体と接する下面と、を有し、前記投影光学系の複数の光学素子のうち、最も像面側に配置され、かつ前記照明光が通過する射出面が前記液体と接するレンズを囲むとともに、前記下面が前記射出面よりも低く配置されるように前記投影光学系の下端側に設けられ、前記供給口を介して供給される液体によって前記投影光学系の下に液浸領域を形成するとともに、前記回収口を介して前記液浸領域の液体を回収するノズルユニットと、
    前記投影光学系および前記マーク検出系の下方において表面が前記所定平面とほぼ平行に配置されるベース盤と、
    前記ベース盤上に配置され、それぞれ物体を保持する第１、第２移動体と、
    前記ベース盤に固定子が設けられ、かつ前記第１、第２移動体に可動子が設けられる平面モータを有し、前記第１、第２移動体をそれぞれ、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記物体の露光が行われる露光位置と、前記第１方向に関して前記露光位置と異なり、かつ前記第１、第２移動体にそれぞれ保持される物体の交換が行われる交換位置との一方から他方に移動する駆動系と、
    前記第１、第２移動体の位置情報を計測する計測システムと、
    前記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系を制御して、前記投影光学系と対向して配置される前記第１、第２移動体の一方に対して前記第１、第２移動体の他方が接近するように移動するとともに、前記一方の移動体の代わりに前記他方の移動体が前記投影光学系と対向して配置されるように前記接近した第１、第２移動体を前記ノズルユニットに対して移動する制御装置と、を備え、
    前記接近した第１、第２移動体の移動によって、前記液浸領域は、前記投影光学系の下に維持されつつ前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動し、
    前記第１移動体は、前記所定平面内で前記第１方向と直交する第２方向に関して一側からケーブルが接続されるとともに、前記第２移動体は、前記第２方向に関して他側からケーブルが接続され、
    前記制御装置は、前記マーク検出系による前記マークの検出動作において、前記物体の複数のマークを前記複数の検出領域の少なくとも一部で検出するために、前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動されるように前記駆動系を制御し、前記物体の露光動作において、前記マーク検出系による前記マークの検出情報を用いて前記駆動系を制御し、前記第１移動体と前記第２移動体が互いに異なる帰還経路を通って前記露光位置から前記交換位置に移動するように前記駆動系を制御し、
    前記第１移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の一側に位置する帰還経路を通り、前記第２移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の他側に位置する帰還経路を通る露光装置。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記マーク検出系は、前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向と直交する方向に関して、前記複数の検出領域の相対位置関係が可変である露光装置。
  3. 請求項２に記載の露光装置において、
    前記マーク検出系は、前記複数の検出領域にそれぞれ検出光を照射する複数の光学系と、前記複数の検出領域の相対位置関係が変更されるように前記複数の光学系の一部を移動する駆動部と、を有する露光装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向に関して異なる位置で、前記マークの検出に用いられる前記マーク検出系の検出領域の数が異なる露光装置。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向に関して異なる位置で、前記マーク検出系によって検出される前記マークの数が異なる露光装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ、前記マークの検出動作、前記ノズルユニットに対する前記接近した第１、第２移動体の移動、前記物体の露光動作、および前記物体の交換動作が行われるように移動される露光装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記交換位置は、前記第１移動体に保持される物体の交換が行われる第１交換位置と、前記第２移動体に保持される物体の交換が行われる、前記第１交換位置と異なる第２交換位置と、を含む露光装置。
  8. 請求項７に記載の露光装置において、
    前記第１交換位置は、前記マーク検出系に対して前記第２方向の一側に設けられ、前記第２交換位置は、前記マーク検出系に対して前記第２方向の他側に設けられる露光装置。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２移動体は、前記ノズルユニットに対して前記接近した第１、第２移動体が移動される所定方向に関して互いに接近し、かつ前記所定方向と直交する方向に関してずれて配置される露光装置。
  10. 請求項９に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記投影光学系と対向して配置される前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記投影光学系と対向して配置される前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向と直交する方向に関して位置関係が異なるように配置される露光装置。
  11. 請求項１０に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向と直交する方向に関して逆向きにずれて配置される露光装置。
  12. 請求項１０又は１１に記載の露光装置において、
    前記第２移動体の前記第１移動体への置換において、前記第１移動体は、前記第２移動体に対して、前記所定方向と直交する方向に関して一側にずれて配置され、
    前記第１移動体の前記第２移動体への置換において、前記第２移動体は、前記第１移動体に対して、前記所定方向と直交する方向に関して他側にずれて配置される露光装置。
  13. 請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向に関して位置関係が逆となるように配置される露光装置。
  14. 請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記ノズルユニットに対して、前記所定方向に関して同じ向きに移動される露光装置。
  15. 請求項９〜１４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記所定方向に関する位置関係が実質的に維持されつつ前記ノズルユニットに対して移動される露光装置。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記計測システムは、前記第１、第２移動体にそれぞれ設けられる複数のヘッドを有し、前記投影光学系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記所定平面と実質的に平行となるように前記ノズルユニットの周囲に配置され、それぞれ２次元格子を有する複数のスケールに対して、前記第１移動体又は前記第２移動体の前記複数のヘッドを介して計測ビームを照射する露光装置。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記計測システムは、前記第１、第２移動体にそれぞれ設けられる複数のヘッドを有し、前記マーク検出系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記所定平面と実質的に平行となるように前記マーク検出系の周囲に配置され、それぞれ２次元格子を有する複数のスケールに対して、前記第１移動体又は前記第２移動体の前記複数のヘッドを介して計測ビームを照射する露光装置。
  18. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ、その上面側に、前記物体の載置領域と、前記載置領域の両側に配置され、それぞれ２次元格子を有する一対のスケールと、を有し、
    前記計測システムは、前記投影光学系の周囲に配置される複数のヘッドを有し、前記投影光学系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記一対のスケールに対して、前記複数のヘッドを介して計測ビームを照射する露光装置。
  19. 請求項１８に記載の露光装置において、
    前記一対のスケールはそれぞれ、前記ノズルユニットに対して前記接近した第１、第２移動体が移動される所定方向を長手方向として設けられ、
    前記複数のヘッドは、前記所定方向と直交する方向に関して互いに位置が異なるヘッドを含む露光装置。
  20. 請求項１８又は１９に記載の露光装置において、
    前記計測システムは、前記マーク検出系の周囲に配置され、前記複数のヘッドと異なる複数のヘッドを有し、前記マーク検出系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記異なる複数のヘッドを介して前記一対のスケールに計測ビームを照射する露光装置。
  21. 請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記液浸領域が前記第１、第２移動体の前記一対のスケールを横切ることなく前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動されるように、前記接近した第１、第２移動体を前記ノズルユニットに対して移動する露光装置。
  22. 請求項１〜２１のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記投影光学系および前記マーク検出系を支持するフレームを、さらに備え、
    前記計測システムは、前記フレームにスケールと複数のヘッドとの一方が設けられ、前記第１、第２移動体に前記スケールと前記複数のヘッドとの他方が設けられ、前記複数のヘッドでそれぞれ、前記所定平面と平行な方向および前記所定平面と直交する方向に関する前記第１、第２移動体の位置情報を計測する露光装置。
  23. 請求項１〜２２のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記投影光学系および前記マーク検出系を支持するフレームと、
    前記フレームに設けられ、前記所定平面と直交する方向に関する前記物体の位置情報を検出する位置検出系と、をさらに備える露光装置。
  24. デバイス製造方法であって、
    請求項１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置によって物体を露光することと、
    前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  25. 投影光学系と液体を介して照明光で物体を露光する露光方法であって、
    前記液体の供給口および回収口と、前記液体と接する下面と、を有し、前記投影光学系の複数の光学素子のうち、最も像面側に配置され、かつ前記照明光が通過する射出面が前記液体と接するレンズを囲むとともに、前記下面が前記射出面よりも低く配置されるように前記投影光学系の下端側に設けられるノズルユニットによって、前記投影光学系の下に液体で液浸領域を形成することと、
    前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内の第１方向に関して前記投影光学系から離れて配置され、前記物体の異なるマークをそれぞれ検出可能な複数の検出領域を有するマーク検出系によって、前記物体の複数のマークを検出することと、
    前記投影光学系および前記マーク検出系の下方において表面が前記所定平面とほぼ平行に配置されるベース盤上で、第１、第２移動体がそれぞれ、前記投影光学系と前記液浸領域の液体を介して前記物体の露光が行われる露光位置と、前記第１方向に関して前記露光位置と異なり、かつ前記第１、第２移動体にそれぞれ保持される物体の交換が行われる交換位置との一方から他方に移動されるように、前記ベース盤に固定子が設けられ、かつ前記第１、第２移動体に可動子が設けられる平面モータによって前記第１、第２移動体を移動することと、
    前記投影光学系と対向して配置される前記第１、第２移動体の一方に対して前記第１、第２移動体の他方が接近するように前記第１、第２移動体を相対的に移動するとともに、前記一方の移動体の代わりに前記他方の移動体が前記投影光学系と対向して配置されるように前記接近した第１、第２移動体を前記ノズルユニットに対して移動することと、を含み、
    前記接近した第１、第２移動体の移動によって、前記液浸領域は、前記投影光学系の下に維持されつつ前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動し、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ物体を保持し、前記第１移動体は、前記所定平面内で前記第１方向と直交する第２方向に関して一側からケーブルが接続されるとともに、前記第２移動体は、前記第２方向に関して他側からケーブルが接続され、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ、前記マーク検出系による前記マークの検出動作において、前記複数の検出領域に対する前記物体の相対移動によって前記複数のマークが前記複数の検出領域の少なくとも一部で検出されるように移動されるとともに、前記物体の露光動作において、前記マーク検出系による前記マークの検出情報に基づいて移動され、
    前記第１移動体と前記第２移動体とは互いに異なる帰還経路を通って前記露光位置から前記交換位置に移動され、前記第１移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の一側に位置する帰還経路を通り、前記第２移動体は、前記露光位置に対して前記第２方向の他側に位置する帰還経路を通る露光方法。
  26. 請求項２５に記載の露光方法において、
    前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向と直交する方向に関して、前記複数の検出領域はその相対位置関係が変更される露光方法。
  27. 請求項２６に記載の露光方法において、
    前記複数の検出領域の相対位置関係が変更されるように、前記複数の検出領域にそれぞれ検出光を照射する複数の光学系の一部が移動される露光方法。
  28. 請求項２５〜２７いずれか一項に記載の露光方法において、
    前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向に関して異なる位置で、前記マークの検出に用いられる前記マーク検出系の検出領域の数が異なる露光方法。
  29. 請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記複数の検出領域に対して前記物体が相対移動される方向に関して異なる位置で、前記マーク検出系によって検出される前記マークの数が異なる露光方法。
  30. 請求項２５〜２９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ、前記マークの検出動作、前記ノズルユニットに対する前記接近した第１、第２移動体の移動、前記物体の露光動作、および前記物体の交換動作が行われるように移動される露光方法。
  31. 請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記交換位置は、前記第１移動体に保持される物体の交換が行われる第１交換位置と、前記第２移動体に保持される物体の交換が行われる、前記第１交換位置と異なる第２交換位置と、を含む露光方法。
  32. 請求項３１に記載の露光方法において、
    前記第１交換位置は、前記マーク検出系に対して前記第２方向の一側に設けられ、前記第２交換位置は、前記マーク検出系に対して前記第２方向の他側に設けられる露光方法。
  33. 請求項２５〜３２のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２移動体は、前記ノズルユニットに対して前記接近した第１、第２移動体が移動される所定方向に関して互いに接近し、かつ前記所定方向と直交する方向に関してずれて配置される露光方法。
  34. 請求項３３に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記投影光学系と対向して配置される前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記投影光学系と対向して配置される前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向と直交する方向に関して位置関係が異なるように配置される露光方法。
  35. 請求項３４に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向と直交する方向に関して逆向きにずれて配置される露光方法。
  36. 請求項３４又は３５に記載の露光方法において、
    前記第２移動体の前記第１移動体への置換において、前記第１移動体は、前記第２移動体に対して、前記所定方向と直交する方向に関して一側にずれて配置され、
    前記第１移動体の前記第２移動体への置換において、前記第２移動体は、前記第１移動体に対して、前記所定方向と直交する方向に関して他側にずれて配置される露光方法。
  37. 請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記所定方向に関して位置関係が逆となるように配置される露光方法。
  38. 請求項３４〜３７のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記第１移動体の前記第２移動体への置換と、前記第２移動体の前記第１移動体への置換とで、前記ノズルユニットに対して、前記所定方向に関して同じ向きに移動される露光方法。
  39. 請求項３３〜３８のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記接近した第１、第２移動体は、前記所定方向に関する位置関係が実質的に維持されつつ前記ノズルユニットに対して移動される露光方法。
  40. 請求項２５〜３９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記投影光学系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記第１、第２移動体にそれぞれ設けられる複数のヘッドを有する計測システムによって、前記所定平面と実質的に平行となるように前記ノズルユニットの周囲に配置され、それぞれ２次元格子を有する複数のスケールに対して、前記第１移動体又は前記第２移動体の前記複数のヘッドを介して計測ビームが照射される露光方法。
  41. 請求項２５〜４０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記マーク検出系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記第１、第２移動体にそれぞれ設けられる複数のヘッドを有する計測システムによって、前記所定平面と実質的に平行となるように前記マーク検出系の周囲に配置され、それぞれ２次元格子を有する複数のスケールに対して、前記第１移動体又は前記第２移動体の前記複数のヘッドを介して計測ビームが照射される露光方法。
  42. 請求項２５〜３９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記第１、第２移動体はそれぞれ、その上面側に、前記物体の載置領域と、前記載置領域の両側に配置され、２次元格子を有する一対のスケールと、を有し、
    前記投影光学系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記投影光学系の周囲に配置される複数のヘッドを有する計測システムによって、前記一対のスケールに対して、前記複数のヘッドを介して計測ビームが照射される露光方法。
  43. 請求項４２に記載の露光方法において、
    前記一対のスケールはそれぞれ、前記ノズルユニットに対して前記接近した第１、第２移動体が移動される所定方向を長手方向として設けられ、
    前記複数のヘッドは、前記所定方向と直交する方向に関して互いに位置が異なるヘッドを含む露光方法。
  44. 請求項４２又は４３に記載の露光方法において、
    前記マーク検出系の下方で移動される前記第１移動体又は前記第２移動体の位置情報を計測するために、前記マーク検出系の周囲に配置され、前記複数のヘッドと異なる複数のヘッドを有する前記計測システムによって、前記異なる複数のヘッドを介して前記一対のスケールに計測ビームを照射する露光方法。
  45. 請求項４２〜４４のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記液浸領域が前記第１、第２移動体の前記一対のスケールを横切ることなく前記一方の移動体から前記他方の移動体に移動されるように、前記接近した第１、第２移動体は前記ノズルユニットに対して移動される露光方法。
  46. 請求項２５〜４５のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記投影光学系および前記マーク検出系を支持するフレームにスケールと複数のヘッドとの一方が設けられるとともに、前記第１、第２移動体に前記スケールと前記複数のヘッドとの他方が設けられる計測システムの前記複数のヘッドでそれぞれ、前記所定平面と平行な方向および前記所定平面と直交する方向に関する前記第１、第２移動体の位置情報が計測される露光方法。
  47. 請求項２５〜４６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記投影光学系および前記マーク検出系を支持するフレームに設けられる位置検出系によって、前記所定平面と直交する方向に関する前記物体の位置情報が検出される露光方法。
  48. デバイス製造方法であって、
    請求項２５〜４７のいずれか一項に記載の露光方法によって物体を露光することと、
    前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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