JP2017062490A - 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】ウエハを、その平面度を高く維持した状態でホルダ上に搬入する露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、ウエハＷを保持するホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）を有するステージＷＳＴと、ウエハをその表面側から非接触で支持可能なチャック本体１３０を有し、投影光学系から離れて設定されるローディングポジションにウエハを搬送する搬送システムと、ステージＷＳＴが配置されるローディングポジションにおいて、チャック本体とホルダ（ウエハテーブル）とを相対移動する駆動装置と、チャック本体を介して搬送システムからホルダにウエハが搬送されるように搬送システムおよび駆動装置を制御するコントローラと、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に、光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置及び露光方法、並びに露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
この種の露光装置で用いられる、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板は、次第に（例えばウエハの場合、１０年おきに）大型化している。現在は、直径３００ｍｍの３００ミリウエハが主流となっているが、今や直径４５０ｍｍの４５０ミリウエハ時代の到来が間近に迫っている。４５０ミリウエハに移行すると、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数が現行の３００ミリウエハの２倍以上となり、コスト削減に貢献する。加えて、エネルギ、水、その他のリソースの効率的な利用により、１チップにかかるすべてのリソース使用を減少させられるものと期待されている。
しかしながら、ウエハのサイズに比例してその厚みが大きくなるわけではないので、４５０ミリウエハは、３００ミリウエハに比較して、強度が格段に弱い。従って、例えばウエハの搬送１つを取り上げても、現在の３００ミリウエハと同様の手段方法をそのまま採用したのでは、対応が不十分になると考えられた。そこで、発明者は、物体を搬送部材により上方から非接触で保持して、保持装置に搬入する、４５０ミリウエハであっても採用可能な搬入方法等を先に提案した（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、その後の研究により、ウエハの非接触保持に特許文献１にも開示されているベルヌーイ・チャックを用いた場合、現在の３００ミリウエハの場合でも搬入時において、位置ずれが所望の範囲を超える場合があることが判明した。従って、４５０ミリウエハでは、位置ずれがさらに大きくなって、その後に行われるアライメント計測（ウエハ上のマークの位置計測）が困難になることが予想される。
また、半導体素子は、次第に微細化しており、このため、露光装置には、高解像力も要求されている。解像力向上のための手段として、露光光の波長の短波長化と投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）とがある。投影光学系の実質的な開口数を最大限に大きくするため、投影光学系と液体とを介してウエハを露光する液浸露光装置が種々提案されている（例えば特許文献２参照）。この特許文献２には、ウエハアライメント（マークの検出）動作と面位置情報（フォーカス情報）の検出動作とを短時間で行うことを主たる目的とする、露光装置及びその露光方法が開示されている。
しかしながら、４５０ミリウエハになると、例えば特許文献２に開示される従来例に係る露光装置及びその露光方法をそのまま採用しても、スループットが十分ではない事態も予想され、スループットのさらなる向上が可能な露光装置の出現が期待されていた。
米国特許出願公開第２０１０／０２９７５６２号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
本発明の第１の態様によれば、光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持するホルダを有するステージと、前記基板をその表面側から非接触で支持可能な支持部材を有し、前記光学系から離れて設定されるローディングポジションに前記基板を搬送する搬送系と、前記ステージが配置される前記ローディングポジションにおいて、前記支持部材と前記ホルダとを相対移動する駆動装置と、前記支持部材を介して前記搬送系から前記ホルダに前記基板が搬送されるように前記搬送系および前記駆動装置を制御するコントローラと、を備える露光装置が、提供される。
本発明の第２の態様によれば、デバイス製造方法であって、第１の態様に係る露光装置によって基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
本発明の第３の態様によれば、光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、前記基板を保持するホルダを有するステージを、前記光学系から離れて設定されるローディングポジションに配置することと、前記ステージの上方において支持部材によって前記基板をその表面側から非接触で支持することと、前記支持部材によって非接触支持される基板が前記ホルダに搬送されるように前記支持部材と前記ホルダとを相対移動することと、を含む露光方法が、提供される。
本発明の第４の態様によれば、デバイス製造方法であって、第３の態様に係る露光方法によって基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（Ａ）は、図１のウエハステージＷＳＴを示す平面図、図２（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向から見た図（正面図）である。 図３（Ａ）は、図１の計測ステージＭＳＴを−Ｙ方向から見た図（正面図）、図３（Ｂ）は計測ステージＭＳＴを＋Ｘ方向から見た図（側面図）、図３（Ｃ）は、計測ステージＭＳＴを示す平面図である。 図１の露光装置が備える第１ないし第４トップサイドエンコーダシステム、アライメント系、多点ＡＦ系等の配置を、投影光学系を基準として示す図である。 図４の第１ないし第４トップサイドエンコーダシステムの具体的なヘッド配置を説明するための図である。 図６（Ａ）は、チャックユニットを示す概略正面図（−Ｙ方向から見た図）、図６（Ｂ）は、チャックユニットの概略平面図である。 図１の第１バックサイドエンコーダシステムの概略構成を説明するための図である。 図８（Ａ）は、第２バックサイドエンコーダシステムの計測アームの先端部を示す斜視図、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の計測アームの先端部を示す平面図である。 図９（Ａ）は、図１の第１バックサイドエンコーダシステムの概略構成を説明するための図、図９（Ｂ）は、第２バックサイドエンコーダシステムの計測アームの先端部を示す斜視図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａを用いて行われる微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置計測、及びＸＹＺグリッドの差分計測について説明するための図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、差分計測によりΔＸマップを求める様子を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれΔＹマップ及びΔＺマップの一例を示す図である。 図１３（Ａ）は、第１トップサイドエンコーダシステムと第１バックサイドエンコーダシステムとによる並行したウエハテーブルＷＴＢの位置計測処理の様子を示す図、図１３（Ｂ）は、切換部が第１モードに設定されているとき、上記位置計測によって得られるハイブリッド位置信号の一例について示す図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第１トップサイドエンコーダシステムの座標系のリフレッシュについて説明するための図である。 アンロード装置の構成を説明するための図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図１６の第１、第２微動ステージ位置計測系の具体的構成の一例を示す図である。 図１６の切換部１５０Ａの構成の一例を示すブロック図である。 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説明するための図（その１）である。 図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）は、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説明するための図（その２）、かつウエハステージ上へのロードの手順について説明するための図である。 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説明するための図（その３）である。 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説明するための図（その４）である。 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説明するための図（その５）である。 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説明するための図（その６）である。 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説明するための図（その７）である。 図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）は、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説明するための図（その８）、かつチャックユニットの下方に次のウエハを搬入する動作を説明するための図である。 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説明するための図（その９）である。 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説明するための図（その１０）であり、かつトラバースチェックについて説明するための図である。 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説明するための図（その１１）である。 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説明するための図（その１２）である。 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説明するための図（その１３）である。 図３２（Ａ）〜図３２（Ｄ）は、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説明するための図（その１４）、かつ待機ポジションで待機しているウエハをウエハ搬送系との受け渡し位置まで搬送する手順を説明するための図である。 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説明するための図（その１５）である。 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説明するための図（その１６）である。 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説明するための図（その１７）である。 図３６（Ａ）〜図３６（Ｄ）は、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説明するための図（その１８）、かつ露光済みのウエハをウエハステージ上からアンロードする手順を説明するための図である。 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説明するための図（その１９）である。 図３８（Ａ）〜図３８（Ｅ）は、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説明するための図（その２０）、かつアンローディングポジションから待機ポジション２へのウエハの搬送手順について説明するための図である。 干渉計システムから成る計測ステージ位置計測系の代わりに、エンコーダシステムから成る計測テーブルの位置を計測する計測系が用いられる変形例を説明するための図である。
以下、一実施形態について、図１〜図３８（Ｅ）に基づいて、説明する。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向（Ｚ方向）、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向（Ｙ方向）、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向（Ｘ方向）とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
露光装置１００は、図１に示されるように、ベース盤１２上の＋Ｙ側端部近傍に配置された露光部２００と、ベース盤１２上の−Ｙ側端部近傍に配置された計測部３００と、ベース盤１２上で独立してＸＹ平面内で２次元移動するウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらの制御系等とを備えている。以下においては、説明の便宜上、露光部２００、計測部３００のそれぞれの場所を示す用語として、露光部、計測部と同一の符号を用いて、露光ステーション２００、計測ステーション３００と称するものとする。
ベース盤１２は、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成る。なお、図１において、露光ステーション２００には、ウエハステージＷＳＴが位置しており、ウエハステージＷＳＴ（より詳細には後述するウエハテーブルＷＴＢ）上にウエハＷが保持されている。また、露光ステーション２００内、あるいはその近傍に計測ステージＭＳＴが位置している。計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴを用いるウエハＷの露光動作中、投影光学系ＰＬの下方で移動されるウエハステージＷＳＴと接触しないように投影光学系ＰＬの下方から離れた所定位置（退避位置又は待機位置）に位置付けられる。また、ウエハＷの露光動作の終了に先立ち、計測ステージＭＳＴは投影光学系ＰＬの下方で移動されるウエハステージＷＳＴに対して接近するように相対移動されるとともに、遅くとも露光動作の終了時点で、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとは互いに近接（又は接触）して位置付けられる。さらに、互いに近接したウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとは投影光学系ＰＬに対して移動され、ウエハステージＷＳＴの代わりに計測ステージＭＳＴが投影光学系ＰＬと対向して配置される。なお、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを近接して位置付けるための相対移動はその少なくとも一部がウエハＷの露光動作後に行われても良い。
露光部２００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ及び局所液浸装置８等を備えている。
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図１６参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３によって、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１３の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１６参照）に送られる。なお、レチクル干渉計１３の代わりに、例えば米国特許第７，８３９，４８５号明細書などに開示されるエンコーダシステムを用いて、レチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。この場合、格子が形成される格子部材（スケール板、又はグリッド板）とエンコーダヘッドとの一方をレチクルステージＲＳＴの下面側に設け、他方をレチクルステージＲＳＴの下方に配置しても良いし、あるいは格子部とエンコーダヘッドとの一方をレチクルステージＲＳＴの上面側に設け、他方をレチクルステージＲＳＴの上方に配置しても良い。また、レチクルステージＲＳＴは、後述のウエハステージＷＳＴと同様に粗微動構造としても良い。
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム（メトロロジーフレーム）ＢＤによってその外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して支持されている。メインフレームＢＤは、照明光学系の少なくとも一部やレチクルステージＲＳＴが搭載される、露光装置１００の本体フレームの一部を構成し、本実施形態では、それぞれ防振機構を介して設置面（例えば、床面など）に配置される複数（例えば３つ又は４つ）の支持部材（不図示）によって支持される。なお、設置面には後述のベース盤１２なども配置される。また、防振機構は各支持部材とメインフレームＢＤとの間に配置しても良い。さらに、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号に開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される本体フレームの一部に対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ（より正しくは、ウエハＷを保持する後述する微動ステージＷＦＳ）との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
局所液浸装置８は、露光装置１００が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。局所液浸装置８は、液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図１６参照）、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（「先端レンズ」又は「最終レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ（いずれも図１では不図示、図４参照）とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図１６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図１６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。また、ノズルユニット３２はその内部に供給流路と回収流路とを有し、液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとはそれぞれ供給流路と回収流路とを介して供給口と回収口に接続される。さらに、ノズルユニット３２はその下面に、投影光学系ＰＬから射出される照明光ＩＬが通る開口部を有し、回収口はその開口部の周囲に配置される。本実施形態では、先端レンズを取り囲む、ノズルユニット３２の内側面に供給口が設けられるが、ノズルユニット３２の下面側で開口部に対して回収口よりも内側に、その供給口とは別の供給口を設けても良い。
本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図１６参照）を制御して、液体供給管３１Ａ及びノズルユニット３２を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図１６参照）を制御して、ノズルユニット３２及び液体回収管３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。局所液浸装置８は、ノズルユニット３２を介して供給する液体Ｌｑによって投影光学系ＰＬの下に液浸領域を形成するとともに、ノズルユニット３２を介して液浸領域から液体を回収して、ウエハＷの一部のみに液体Ｌｑを保持する、すなわち投影光学系ＰＬと対向して配置されるウエハステージＷＳＴ（微動ステージＷＦＳ）の上面、ひいてはウエハＷの表面よりも小さい局所領域内に液体Ｌｑを閉じ込めて液浸領域を形成することが可能である。このため、ノズルユニット３２は液浸部材、液浸空間形成部材、liquid confinement member、あるいはliquid containment memberなどとも呼ぶことができる。本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
本実施形態では、ノズルユニット３２をメインフレームＢＤに吊り下げ支持するものとしたが、メインフレームＢＤと異なるフレーム部材、例えばメインフレームＢＤとは別に前述の設置面に配置されるフレーム部材にノズルユニット３２を設けても良い。これにより、ノズルユニット３２から投影光学系ＰＬに伝達する振動を抑制又は防止できる。また、ノズルユニット３２の下面側で液体Ｌｑ（液浸領域の界面）と接する、ノズルユニット３２の一部を可動とし、ウエハステージＷＳＴの移動時に、ウエハステージＷＳＴとノズルユニット３２との相対速度が小さくなるようにノズルユニット３２の一部を移動しても良い。これにより、特にウエハＷの露光動作中、液浸領域から液体Ｌｑの一部が分離して、ウエハステージＷＳＴの上面あるいはウエハＷの表面に液体が残留するのを抑制又は防止できる。この場合、ウエハステージＷＳＴの移動中、常にノズルユニット３２の一部を移動しても良いが、露光動作の一部、例えばウエハステージＷＳＴのステッピング動作のみでノズルユニット３２の一部を移動することとしても良い。また、ノズルユニット３２の一部は、例えば回収口と、下面の少なくとも一部とを有する可動ユニット、あるいはノズルユニット３２に対して相対移動可能で、液体と接する下面を有するプレートなどで良い。
この他、露光部２００は、メインフレームＢＤから支持部材７２Ａを介してほぼ片持ち状態で支持された（一端部近傍が支持された）計測アーム７１Ａを有する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、後述する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ（図１では不図示、図１６等参照）とを含む第１微動ステージ位置計測系１１０Ａと、を備えている。ただし、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。
計測部３００は、メインフレームＢＤに設けられたアライメント装置９９と、メインフレームＢＤに設けられた多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）（９０ａ，９０ｂ）（図１では不図示、図１６等参照）と、メインフレームＢＤから支持部材７２Ｂを介して片持ち状態で支持された（一端部近傍が支持された）計測アーム７１Ｂを有する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと後述する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂ（図１では不図示、図１６等参照）とを含む第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂと、を備えている。また、アライメント装置９９の近傍には、図１に示されるように、チャックユニット１２０が設けられている。なお、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。また、アライメント装置９９は、アライメント検出系あるいはマーク検出系などとも呼ぶ。
アライメント装置９９は、図４に示される５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を含む。詳述すると、図４及び図５に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態で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ＬＶ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軸方向に沿って配置されている。５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとしては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4からの撮像信号は、主制御装置２０に供給されるようになっている（図１６参照）。なお、アライメント装置９９の詳細構成は、例えば米国特許出願公開第２００９／０２３３２３４号明細書に開示されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれは撮像方式に限られるものでなく、例えばコヒーレントな計測光をアライメントマーク（回折格子）に照射し、当該マークから発生する回折光を検出する方式などでも良い。
多点ＡＦ系としては、図４及び図５に示されるように、送光系９０ａ及び受光系９０ｂから成る斜入射方式の多点ＡＦ系が設けられている。多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）と同様の構成は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されている。本実施形態では、一例として、送光系９０ａと受光系９０ｂとは、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の＋Ｙ側に同一距離離れた位置に、基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。送光系９０ａと受光系９０ｂとのＸ軸方向の間隔は、後述するウエハテーブルＷＴＢ上に設けられた一対のスケール３９１，３９２（図２（Ａ）参照）の間隔より広く設定されている。
多点ＡＦ系（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る。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）の行マトリックス状に配置される。図４及び図５中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示せず、送光系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ＡＦとして示している。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。また、この検出領域ＡＦは、Ｙ軸方向に関して、投影光学系ＰＬ（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。
なお、複数の検出点は１行Ｍ列又は２行Ｎ列で配置されるものとしたが、行数及び／又は列数はこれに限られない。但し、行数が２以上である場合は、異なる行の間でも検出点のＸ軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点はＸ軸方向に沿って配置されるものとしたが、これに限らず、複数の検出点の全部又は一部をＹ軸方向に関して異なる位置に配置しても良い。例えば、Ｘ軸及びＹ軸の両方と交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は少なくともＸ軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数の検出点に検出ビームを照射するものとしたが、例えば検出領域ＡＦの全域に検出ビームを照射しても良い。さらに、検出領域ＡＦはＸ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度でなくても良い。
ウエハステージＷＳＴは、図１及び図２（Ｂ）等からわかるように、粗動ステージＷＣＳと、アクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータとＥＩコアの少なくとも一方を含む）を介して粗動ステージＷＣＳに非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能な微動ステージＷＦＳとを有している。粗動ステージＷＣＳには、不図示ではあるが、ベース盤１２の＋Ｘ側（又は−Ｘ側）に分離して設けられたガイド面上に配置されたチューブキャリアが、配管、配線が一体化されたチューブを介して接続されている。チューブキャリアは、例えば電力（電流）、冷媒、圧縮空気及び真空などの用力を、チューブを介して粗動ステージＷＣＳに供給するものである。また、粗動ステージＷＣＳに供給された用力の一部（例えば真空など）は、微動ステージＷＦＳに供給される。チューブキャリアは、主制御装置２０によって、例えばリニアモータ等を介してウエハステージＷＳＴに追従してＹ軸方向へ駆動される。チューブキャリアのＹ軸方向への駆動は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の駆動に厳密に追従する必要はなく、ある許容範囲内で追従していれば良い。また、チューブキャリアはベース盤１２上に配置しても良く、この場合、粗動ステージＷＣＳを駆動する後述の平面モータによってチューブキャリアを駆動可能である。なお、チューブキャリアはケーブルキャリア、あるいはフォロワーなどとも呼ぶことができる。また、ウエハステージＷＳＴは必ずしも粗微動構造でなくても良い。
ウエハステージＷＳＴ（粗動ステージＷＣＳ）は、後述の平面モータを含む粗動ステージ駆動系５１Ａ（図１６参照）により、Ｘ軸及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともにθｚ方向に微小駆動される。また、微動ステージＷＦＳは、前述のアクチュエータを含む微動ステージ駆動系５２Ａ（図１６参照）によって粗動ステージＷＣＳに対して６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向）に駆動される。なお、後述の平面モータによって粗動ステージＷＣＳを６自由度方向に駆動しても良い。
ウエハステージＷＳＴ（粗動ステージＷＣＳ）の少なくともＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、干渉計システムから成るウエハステージ位置計測系１６Ａ（図１及び図１６参照）によって計測される。また、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ（図１参照）によって計測される。なお、ウエハステージ位置計測系１６Ａは設けなくても良い。この場合、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａのみで、露光ステーション２００におけるウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置情報を計測するだけで良い。
また、粗動ステージＷＣＳが計測ステーション３００にあるとき、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂ（図１参照）によって計測される。
また、計測ステーション３００内において、後述するフォーカスマッピングを行う際などには、後述する第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃ（図１６参照）によっても、微動ステージＷＦＳの位置情報が計測される。本実施形態では、前述した通りアライメント装置９９の検出中心と多点ＡＦ系の検出点とでＹ方向の位置が異なるため、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂとは別に、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃを設けている。このため、アライメント装置９９によるウエハＷなどのマーク検出では、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂによって、少なくともＹ方向に関してアライメント装置９９の検出中心と実質的に同一位置でウエハステージＷＳＴの位置情報を計測可能であるとともに、多点ＡＦ系によるウエハＷなどのＺ方向の位置情報の計測では、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃによって、少なくともＹ方向に関して多点ＡＦ系の検出点と実質的に同一位置でウエハステージＷＳＴの位置情報を計測可能である。
なお、アライメント装置９９の検出中心と多点ＡＦ系の検出点とでＹ方向の位置が実質的に同一である、あるいはＹ方向の間隔が小さい場合は、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃを設けなくても良い。この場合、多点ＡＦ系の計測動作においても第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂを用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測すれば良い。また、アライメント装置９９の検出中心と多点ＡＦ系の検出点とでＹ方向の位置が異なっていても、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃを設けず、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂのみを用いる場合、Ｙ方向に関してアライメント装置９９の検出中心と多点ＡＦ系の検出点との間、例えば中心で、ウエハステージＷＳＴの位置情報が計測されるように、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂを配置しても良い。
さらに、露光ステーション２００及び計測ステーション３００との間、すなわち第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ及び第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測範囲の間における微動ステージＷＦＳの位置情報は、後述する第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄ（図１６参照）によって計測される。なお、第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０ＢによるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測が不能となる範囲内、すなわち前述の計測範囲外において、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測装置は第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄに限られるものでなく、例えば干渉計システム、あるいは検出方式及び／又は構成が第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄと異なるエンコーダシステムなど、他の計測装置を用いても良い。
また、計測ステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、干渉計システムから成る計測ステージ位置計測系１６Ｂ（図１及び図１６参照）によって計測される。なお、計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する計測装置は干渉計システムに限られるものでなく、他の計測装置、例えばエンコーダシステム（後述の第５トップサイドエンコーダシステムなどを含む）などを用いても良い。
ウエハステージ位置計測系１６Ａ、計測ステージ位置計測系１６Ｂ、及び第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄの計測値（位置情報）は、それぞれ粗動ステージＷＣＳ、計測ステージＭＳＴ、並びに微動ステージＷＦＳの位置制御のため、主制御装置２０に供給される（図１６参照）。また、第１及び第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０Ｂ、並びに第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの計測結果は、粗動ステージＷＣＳ、計測ステージＭＳＴ、並びに微動ステージＷＦＳの位置制御のため、それぞれ後述する切換部１５０Ａ〜１５０Ｃを介して主制御装置２０に供給される（図１６参照）。
ここで、上記各種計測系を含めて、ステージ系の構成等について詳述する。まず、ウエハステージＷＳＴについて説明する。
粗動ステージＷＣＳは、図２（Ｂ）に示されるように、粗動スライダ部９１と、一対の側壁部９２ａ，９２ｂと、一対の固定子部９３ａ、９３ｂと、を備えている。粗動スライダ部９１は、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向の長さがＹ軸方向の長さより幾分長い長方形板状の部材から成る。一対の側壁部９２ａ，９２ｂのそれぞれは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形板状の部材から成り、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面にＹＺ平面に平行な状態でそれぞれ固定されている。一対の固定子部９３ａ、９３ｂは、側壁部９２ａ,９２ｂそれぞれの上面のＹ軸方向の中央部に内側に向けて固定されている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い直方体形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。この空間部内に後述する露光時、アライメント時などに計測アーム７１Ａ、７１Ｂが挿入される。なお、側壁部９２ａ，９２ｂは、固定子部９３ａ、９３ｂとＹ軸方向の長さをほぼ同じにしても良い。すなわち、側壁部９２ａ，９２ｂは、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面のＹ軸方向の中央部のみに設けても良い。また、粗動ステージＷＣＳは、微動ステージＷＦＳを支持して可動であれば良く、ウエハステージＷＳＴの本体部、あるいは可動体や移動体などと呼ぶことができる。
ベース盤１２の内部には、図１に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１７を含む、コイルユニットが収容されている。なお、ベース盤１２は、その表面がＸＹ平面とほぼ平行となるように、投影光学系ＰＬの下方に配置される。
コイルユニットに対応して、粗動ステージＷＣＳの底面、すなわち粗動スライダ部９１の底面には、図２（Ｂ）に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石１８から成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤１２のコイルユニットと共に、例えば米国特許第５，１９６７４５号明細書などに開示される電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１Ａ（図１６参照）を構成している。コイルユニットを構成する各コイル１７に供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。
粗動スライダ部９１の底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング９４が固定されている。粗動ステージＷＣＳは、複数のエアベアリング９４によって、ベース盤１２の上方に所定の隙間（クリアランス、ギャップ）、例えば数μｍ程度の隙間を介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。
なお、粗動ステージ駆動系５１Ａとしては、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。この他、粗動ステージ駆動系５１Ａを、磁気浮上型の平面モータによって構成し、該平面モータによって粗動ステージＷＣＳを６自由度方向に駆動できるようにしても良い。この場合、粗動スライダ部９１の底面にエアベアリングを設けなくても良くなる。
一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。
微動ステージＷＦＳは、図２（Ｂ）に示されるように、本体部８１と、本体部８１の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部８２ａ、８２ｂと、本体部８１の上面に一体的に固定された平面視矩形の板状部材から成るウエハテーブルＷＴＢと、を備えている。
本体部８１は、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る。本体部８１の下面には、所定厚さの所定形状、例えば平面視が矩形又は本体部８１より一回り大きい八角形状の板状部材から成るスケール板８３が、水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されて固定されている。スケール板８３の下面の少なくともウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが設けられている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、例えば１μｍと設定されている。
本体部８１とスケール板８３とは、例えば熱膨張率が同じ又は同程度の素材で形成されることが望ましく、その素材は低熱膨張率であることが望ましい。また、グレーティングＲＧの表面は、保護部材、例えば光が透過可能な透明な素材で、低熱膨張率なカバーガラスによって覆われて、保護されていても良い。なお、グレーティングＲＧは異なる２方向に関して周期的に配列されていれば、その構成などは任意で良いし、周期方向もＸ、Ｙ方向と一致していなくても良い、例えば周期方向がＸ、Ｙ方向に対して４５度回転しても良い。
本実施形態では、微動ステージＷＦＳが本体部８１とウエハテーブルＷＴＢとを有するものとしたが、例えば、本体部８１を設けずに、前述のアクチュエータによってウエハテーブルＷＴＢを駆動しても良い。また、微動ステージＷＦＳは、その上面の一部にウエハＷの載置領域を有していれば良く、ウエハステージＷＳＴの保持部、あるいはテーブル、可動部などと呼ぶことができる。
一対の可動子部８２ａ、８２ｂは、本体部８１のＸ軸方向の一端面と他端面とにそれぞれ固定されたＹＺ断面が矩形枠状の筐体を有する。以下では、便宜上、これらの筐体を可動子部８２ａ、８２ｂと同一の符号を用いて、筐体８２ａ、８２ｂと表記する。
筐体８２ａは、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＺ軸方向寸法（高さ）が、共に固定子部９３ａよりも幾分大きいＹ軸方向に細長いＹＺ断面が矩形の空間（開口部）を有する。筐体８２ａの空間内に粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。筐体８２ａの上壁部８２ａ１及び底壁部８２ａ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、設けられている。
可動子部８２ｂは、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。筐体（可動子部）８２ｂの空間内に粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。筐体８２ｂの上壁部８２ｂ１及び底壁部８２ｂ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２が、設けられている。
上述のコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂは、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２にそれぞれ対応するように固定子部９３ａ及び９３ｂの内部にそれぞれ収容されている。
磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２、並びにコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成は、例えば米国特許出願公開第２０１０／００７３６５２号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／００７３６５３号明細書等に詳細に開示されている。
本実施形態では、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及び固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２及び固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含んで、上記米国特許出願公開第２０１０／００７３６５２号明細書及び米国特許出願公開第２０１０／００７３６５３号明細書と同様に、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、非接触で６自由度方向へ駆動する微動ステージ駆動系５２Ａ（図１６参照）が構成されている。
なお、粗動ステージ駆動系５１Ａ（図１６参照）として、磁気浮上型の平面モータを用いる場合、該平面モータによって粗動ステージＷＣＳと一体で微動ステージＷＦＳを、Ｚ軸、θｘ及びθｙの各方向に微小駆動可能となるので、微動ステージ駆動系５２Ａは、Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚの各方向、すなわちＸＹ平面内の３自由度方向に微動ステージＷＦＳを駆動可能な構成にしても良い。この他、例えば粗動ステージＷＣＳの一対の側壁部９２ａ，９２ｂのそれぞれに、各一対の電磁石を、微動ステージＷＦＳの八角形の斜辺部に対向して設け、各電磁石に対向して微動ステージＷＦＳに磁性体部材を設けても良い。このようにすると、電磁石の磁力により、微動ステージＷＦＳをＸＹ平面内で駆動できるので、可動子部８２ａ，８２ｂと、固定子部９３ａ，９３ｂとによって一対のＹ軸リニアモータを構成しても良い。
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダは、ウエハテーブルＷＴＢと一体に形成されていても良いし、ウエハテーブルＷＴＢに対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等を介して、又は接着等により固定されていても良い。ここで、図２（Ｂ）等では、図示は省略されているが、本体部８１には、ウエハテーブルＷＴＢ及びウエハホルダに設けられた孔を介して上下動可能な複数、例えば３本の上下動ピン１４０（図６（Ａ）参照）が設けられている。３本の上下動ピン１４０は、上端面がウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）の上面の上方に位置する第１位置とウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）の上面の下方に位置する第２位置との間で上下動可能である。３本の上下動ピン１４０は、駆動装置１４２（図１６参照）を介して主制御装置２０によって駆動される。
ウエハテーブルＷＴＢの上面のウエハホルダ（ウエハの載置領域）の外側には、図２（Ａ）に示されるように、ウエハホルダよりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（例えばショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、液体Ｌｑに対する撥液化処理が施されている。具体的には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成されている。なお、プレート２８は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と実質的に同一面となるようにウエハテーブルＷＴＢの上面に固定されている。
プレート２８は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の中央に位置し、その中央に上述の円形の開口が形成された矩形の外形（輪郭）を有する第１撥液領域２８ａと、該第１撥液領域２８ａをＸ軸方向に挟んでウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側端部、−Ｘ側端部に位置する長方形の一対の第２撥液領域２８ｂと、を有する。なお、本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水を用いるので、以下では第１撥液領域２８ａ及び第２撥液領域２８ｂをそれぞれ第１撥水板２８ａ及び第２撥水板２８ｂとも呼ぶ。
第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部近傍には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、該基準マークＦＭを挟むように一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬに対応して、それらを透過する照明光ＩＬを、ウエハステージＷＳＴ外部（後述する計測ステージＭＳＴに設けられる受光系）に導く送光系（不図示）が設けられている。計測プレート３０は、例えば、ウエハホルダが配置される開口と異なる、プレート２８の開口内に配置され、計測プレート３０とプレート２８とのギャップは、ウエハテーブルＷＴＢ内に液体が流入しないように、シール部材などによって塞がれる。また、計測プレート３０はその表面がプレート２８の表面と実質的に同一面となるようにウエハテーブルＷＴＢに設けられる。なお、スリットパターンＳＬと異なる少なくとも１つの開口部（光透過部）を計測プレート３０に形成するとともに、投影光学系ＰＬと液体とを介して開口部を透過する照明光ＩＬをセンサで検出し、例えば、投影光学系ＰＬの光学特性（波面収差などを含む）及び／又は照明光ＩＬの特性（光量、前述の露光領域ＩＡ内での照度分布などを含む）などを計測可能としても良い。
一対の第２撥水板２８ｂには、それぞれ、第１ないし第４トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｄのためのスケール３９１，３９２が形成されている。詳述すると、スケール３９１，３９２はそれぞれ、例えばＹ軸方向を周期方向とする回折格子とＸ軸方向を周期方向とする回折格子とが組み合わされた、反射型の二次元回折格子によって構成されている。二次元回折格子の格子線のピッチは、Ｙ軸方向及びＸ軸方向のいずれの方向についても、例えば１μｍと設定されている。また、一対の第２撥水板２８ｂはそれぞれ、スケール（二次元格子）３９１，３９２を有するので、格子部材、スケール板、あるいはグリッド板などと呼ばれ、本実施形態では、例えば低熱膨張率のガラスプレート表面に二次元格子が形成され、その二次元格子を覆うように撥液膜が形成される。なお、図２（Ａ）では、図示の便宜のため、格子のピッチは、実際のピッチよりも大きく図示されている。その他の図においても同様である。また、二次元格子は異なる２方向に関して周期的に配列されていれば、その構成などは任意で良いし、周期方向もＸ、Ｙ方向と一致していなくても良い、例えば周期方向がＸ、Ｙ方向に対して４５度回転しても良い。
なお、一対の第２撥水板２８ｂの回折格子を保護するために、撥水性をそなえた低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、一例としては、そのガラス板の表面がウエハ面と実質的に同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。また、少なくともウエハＷの露光動作中、前述の液浸領域の液体と接しない程度に一対の第２撥水板２８ｂがウエハＷから離れて配置される場合、一対の第２撥水板２８ｂはその表面が撥液性でなくても良い。すなわち、一対の第２撥水板２８ｂはそれぞれ、スケール（二次元格子）が形成される、単なる格子部材で構わない。
本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢにプレート２８を設けるものとしたが、プレート２８は設けなくても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢの上面に、ウエハホルダが配置される凹部を設け、例えば、前述した、表面が撥液性でない一対の格子部材を、ウエハテーブルＷＴＢ上でＸ方向に関して凹部を挟んで配置すれば良い。前述の通り、この一対の格子部材は、液浸領域の液体と接しない程度に凹部から離して配置すると良い。また、凹部内でウエハホルダに保持されるウエハＷの表面がウエハテーブルＷＴＢの上面と実質的に同一面となるように、凹部を形成しても良い。なお、ウエハテーブルＷＴＢの上面の全部又は一部（少なくとも凹部を囲む周囲領域を含む）を撥液性としても良い。また、スケール（二次元格子）３９１，３９２が形成される一対の格子部材を凹部に近接して配置する場合、表面が撥液性でない一対の格子部材の代わりに、前述した一対の第２撥水板２８ｂを用いても良い。
なお、各第２撥水板２８ｂのスケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、不図示の位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。また、上述の如く、本実施形態では、微動ステージＷＦＳがウエハテーブルＷＴＢを備えているので、以下の説明では、ウエハテーブルＷＴＢを含む微動ステージＷＦＳを、ウエハテーブルＷＴＢとも表記する。
次に、説明は前後するが、チャックユニット１２０について説明する。チャックユニット１２０は、露光前のウエハを、ウエハテーブルＷＴＢ上にロードするのに先立ってローディングポジションの上方で保持するとともに、ウエハテーブルＷＴＢ上にロードするためのものである。
チャックユニット１２０は、図１に示されるように、メインフレームＢＤの下面に不図示の防振部材を介して固定された駆動部１２２と、駆動部１２２によって上下動されるチャック本体１３０と、を備えている。図６（Ａ）には、チャックユニット１２０の正面図（−Ｙ方向から見た図）が、図６（Ｂ）には、チャックユニット１２０の平面図が、それぞれ概略的に示されている。駆動部１２２は、モータを内蔵し、図６（Ａ）に示されるように、上下動軸１２２ａを介してチャック本体１３０を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動する。
チャック本体１３０は、上下動軸１２２ａの下端にその上面が固定された所定厚さの平面視円形の板状部材から成るクール・プレート１２３、及びクール・プレート１２３の下面にその上面が固定されたベルヌーイ・チャック（又はフロートチャックとも呼ばれる）１２４等を備えている。
クール・プレート１２３は、ウエハを所定温度に温調するためのもので、例えばその内部に配管等が設けられており、その配管内に所定温度に温調された液体が流れることで、所定温度に温調される。クール・プレート１２３のＸ軸方向の両端部には、一対のガイド部１２５が設けられている。一対のガイド部１２５のそれぞれには、上下方向に貫通した貫通孔から成るガイド孔１２５ａが形成されている。
一方のガイド部１２５に形成されたガイド孔１２５ａの内部には、上下方向に延びる軸１２６が、所定の隙間を空けて挿入されている。軸１２６の上端部は、ガイド部１２５の上方に露出し、上下動回転駆動部１２７に接続されている。上下動回転駆動部１２７は、不図示の取り付け部材を介してメインフレームＢＤに取り付けられている。軸１２６の下端部はガイド部１２５の下方に露出し、その下端面には、ＸＹ平面内の一軸方向に延びる（図６（Ａ）では、Ｘ軸方向に延びている）支持板１２８が固定されている。なお、塵埃の発生を防止するため、ガイド孔１２５ａの内周面の複数個所にエアベアリング等の非接触軸受を配置することが望ましい。支持板１２８は、長手方向の一端近傍の上面が軸１２６に固定されている。支持板１２８は、上下動回転駆動部１２７によって、長手方向の他端部が、ベルヌーイ・チャック１２４の外周部の一部に対向する第１回転位置とベルヌーイ・チャック１２４に対向しない第２回転位置との間でθｚ方向に回転駆動されるとともに、所定ストロークで上下方向にも駆動される。
他方のガイド部１２５側にも、上記と同様の配置、構成で、上下動回転駆動部１２７、軸１２６、支持板１２８が設けられている。
ベルヌ−イ・チャック１２４は、クール・プレート１２３と比較して格段に薄いクール・プレート１２３とほぼ同じ大きさの板状の部材から成る。ベルヌ−イ・チャック１２４の外周面の３箇所には、例えばＣＣＤ等の撮像素子１２９が埋め込み状態で取り付けられている（図６（Ａ）等では、代表的に撮像素子のうち１つのみが示されている）。３つの撮像素子１２９のうち１つは、ウエハＷ中心とベルヌ−イ・チャック１２４の中心とがほぼ一致した状態で、ウエハＷのノッチ（Ｖ字の切り欠き、不図示）に対向する位置に配置され、残り２つの撮像素子１２９は、ウエハＷ中心とベルヌーイ・チャック１２４の中心とがほぼ一致した状態で、ウエハＷの外周の一部に対向する位置にそれぞれ配置されている。また、ベルヌ−イ・チャック１２４には、例えば静電容量センサから成る不図示のギャップセンサが設けられており、その出力は主制御装置２０に供給されるようになっている。
ベルヌーイ・チャックは、周知の如く、ベルヌーイ効果を利用し、吹き出される流体（例えば空気）の流速を局所的に大きくし、対象物を非接触で固定（以下では、適宜、支持あるいは保持又は吸着とも呼ぶ）するチャックである。ここで、ベルヌーイ効果とは、流体の圧力は流速が増すにつれ減少するというベルヌーイの定理（原理）が、流体機械などに及ぼす効果を言う。ベルヌーイ・チャックでは、吸着（固定）対象物の重さ、及びチャックから吹き出される流体の流速で保持状態（吸着／浮遊状態）が決まる。すなわち、対象物の大きさが既知の場合、チャックから吹き出される流体の流速に応じて、保持の際のチャックと保持対象物との隙間の寸法が定まる。本実施形態では、ベルヌ−イ・チャック１２４は、ウエハ（Ｗ）の吸着（支持又は保持）に用いられる。ウエハは、ベルヌ−イ・チャック１２４に吸着保持されることで、Ｚ軸方向，θｘ及びθｙ方向の移動が制限され、ベルヌ−イ・チャック１２４に吸着（支持又は保持）された状態で一対の支持板１２８にその下面（裏面）の外周部近傍の２箇所が下方から接触支持されることで摩擦力によりＸ軸方向，Ｙ軸方向及びθｚ方向の移動が制限される。
なお、ベルヌーイ効果を利用するチャックに限らず、ベルヌーイ効果を利用しないでウエハを非接触支持可能なチャックを使用しても良い。本実施形態では、それらチャックを含めて（総称して）ベルヌーイ・チャックと呼んでいる。
上述の撮像素子１２９の撮像信号は、信号処理系１１６（図１６参照）に送られ、信号処理系１１６は、例えば米国特許第６，６２４，４３３号明細書などに開示されている手法により、ウエハの切り欠き（ノッチなど）を含む周縁部の３箇所を検出して、ウエハＷのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差とを求める。そして、それらの位置ずれと回転誤差との情報は、主制御装置２０に供給される（図１６参照）。本実施形態では、ベルヌーイ・チャック１２４に保持されたウエハＷの位置計測を行うプリアライメント装置として３つの撮像素子１２９を用いるものとしたが、プリアライメント装置は撮像素子に限られるものでなく、例えば光量センサなど他のセンサを用いても良い。また、プリアライメント装置はベルヌーイ・チャック１２４に設けられるものとしたが、例えば、プリアライメント装置を構成する発光部と受光部との一方のみをベルヌーイ・チャック１２４に設け、他方をウエハステージＷＳＴあるいはメインフレームＢＤなどに設けても良い。さらに、発光部及び受光部の少なくとも一部、例えば、光源及び／又はセンサ（ディテクタ）などはベルヌーイ・チャック１２４に設けず、例えば本体フレームなど他の場所に配置しても良い。
チャックユニット１２０の駆動部１２２、ベルヌーイ・チャック１２４、及び一対の上下動回転駆動部１２７などは、主制御装置２０によって制御される（図１６参照）。主制御装置２０によって、チャックユニット１２０を用いて行われる各種動作については、後述する。
次に、計測ステージＭＳＴについて説明する。図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）には、計測ステージＭＳＴの正面図（−Ｙ方向から見た図）、側面図（−Ｘ方向から見た図）、及び平面図（＋Ｚ方向から見た図）が、それぞれ示されている。これら図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されるように、計測ステージＭＳＴは、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状のスライダ部６０と、スライダ部６０上面の＋Ｘ側の端部に固定された直方体部材から成る支持部６２と、該支持部６２上に片持ち支持され、計測テーブル駆動系５２Ｂ（図１６参照）を介して例えば６自由度方向（又はＸＹ平面内の３自由度方向）に微小駆動される長方形板状の計測テーブルＭＴＢとを備えている。
スライダ部６０の底面には、不図示ではあるが、ベース盤１２のコイルユニット（コイル１７）と共に、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る計測ステージ駆動系５１Ｂ（図１６参照）を構成する、複数の永久磁石から成る磁石ユニットが設けられている。スライダ部６０の底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング（不図示）が固定されている。計測ステージＭＳＴは、前述のエアベアリングによって、ベース盤１２の上方に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数μｍ程度の隙間を介して浮上支持され、計測ステージ駆動系５１Ｂによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。なお、粗動ステージ駆動系５１Ａと計測ステージ駆動系５１Ｂとは、コイルユニットを共通とするが、本実施形態では、説明の便宜上から、粗動ステージ駆動系５１Ａと計測ステージ駆動系５１Ｂとを別々に観念している。実際問題としても、コイルユニットの異なるコイル１７が、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとの駆動にそれぞれ用いられるので、このように観念しても問題はない。なお、計測ステージＭＳＴはエア浮上方式としたが、例えば平面モータによる磁気浮上方式でも良い。
計測テーブルＭＴＢには、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（Ｃ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９５、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号などに開示されているシャック−ハルトマン（Shack−Hartman）方式の波面収差計測器９７、並びに投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタ９８などが設けられている。
照度むらセンサ９５としては、例えば米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器９６としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。波面収差計測器９７としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号（対応欧州特許第１０７９２２３号明細書）に開示されるものも用いることができる。照度モニタ９８としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。
また、計測テーブルＭＴＢには、前述の一対の送光系（不図示）に対向し得る配置で、一対の受光系（不図示）が設けられている。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１６参照）が構成される。
なお、本実施形態では４つの計測用部材（９５，９６、９７、９８）を計測テーブルＭＴＢに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び／又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系ＰＬの透過率を計測する透過率計測器、及び／又は、前述の局所液浸装置８、例えばノズルユニット３２（あるいは先端レンズ１９１）などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット３２、先端レンズ１９１などを清掃する清掃部材などを計測ステージＭＳＴに搭載しても良い。
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９５、空間像計測器９６、波面収差計測器９７、及び照度モニタ９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系及び水を介して照明光ＩＬを受光する受光面（受光部）、及び光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢに配置されていても良いし、センサ全体を計測テーブルＭＴＢに配置されていても良い。
計測テーブルＭＴＢの上面には、その表面が撥液膜（撥水膜）で覆われた透明部材から成るプレート６３が、固定されている。プレート６３は、前述のプレート２８と同様の素材によって形成されている。計測テーブルＭＴＢの下面（−Ｚ側の面）には、前述のグレーティングＲＧと同様のグレーティングＲＧａが設けられている。
なお、計測ステージ駆動系５１Ｂを、磁気浮上型の平面モータで構成する場合には、例えば計測ステージを６自由度方向に可動な単体のステージにしても良い。また、計測テーブルＭＴＢにプレート６３を設けなくても良い。この場合、計測テーブルＭＴＢの上面に、前述した複数のセンサの受光面（光透過部）がそれぞれ配置される複数の開口を形成し、例えば、開口内で受光面が計測テーブルＭＴＢの上面と実質的に同一面となるように、受光面を含む、センサの少なくとも一部を計測テーブルＭＴＢに設ければ良い。
計測ステージＭＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、ウエハステージ位置計測系１６Ａと同様の干渉計システムから成る計測ステージ位置計測系１６Ｂ（図１及び図１６参照）を用いて計測される。
計測ステージＭＳＴは、計測アーム７１Ａに対して−Ｘ側から係合可能で、その係合状態では、計測テーブルＭＴＢが計測アーム７１Ａの真上に位置する。このとき、計測テーブルＭＴＢの位置情報は、グレーティングＲＧａに計測ビームを照射する後述する計測アーム７１Ａが有する複数のエンコーダヘッドによって計測される。
また、計測テーブルＭＴＢは、粗動ステージＷＣＳに支持されているウエハテーブルＷＴＢ(微動ステージＷＦＳ)に＋Ｙ側から例えば３００μｍ程度以下の距離まで近接又は接触可能であり、その近接又は接触状態では、ウエハテーブルＷＴＢの上面とともに、見かけ上一体のフルフラットな面を形成する（例えば図２７参照）。計測テーブルＭＴＢ（計測ステージＭＳＴ）は、主制御装置２０により、計測ステージ駆動系５１Ｂを介して駆動され、ウエハテーブルＷＴＢとの間で液浸領域（液体Ｌｑ）の受け渡しを行う。すなわち、投影光学系ＰＬの下に形成される液浸領域を規定する境界(boundary)の一部が、ウエハテーブルＷＴＢの上面と計測テーブルＭＴＢの上面との一方から他方に置き換えられる。なお、計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢとの間の液浸領域（液体Ｌｑ）の受け渡しについてはさらに後述する。
次に、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳに移動可能に保持される微動ステージＷＦＳの位置情報の計測に用いられる第１微動ステージ位置計測系１１０Ａ（図１６参照）の構成について説明する。
第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１Ａを備えている。
計測アーム７１Ａは、図７に示されるように、メインフレームＢＤに支持部材７２Ａを介して片持ち状態で支持されたアーム部材７１１と、アーム部材７１１の内部に収容された後述するエンコーダヘッド（光学系の少なくとも一部）とを有する。すなわち、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのヘッド部（光学系の少なくとも一部を含む）がウエハテーブルＷＴＢのグレーティングＲＧよりも低く配置されるように、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１と支持部材７２Ａとを含む計測部材（支持部材、又はメトロロジーアームとも呼ぶ）によってそのヘッド部を支持する。これにより、グレーティングＲＧに対して下方から、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測ビームが照射される。アーム部材７１１は、図８（Ａ）に拡大して示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形断面を有する中空の柱状の部材から成る。アーム部材７１１は、例えば図１９に示されるように、幅方向（Ｘ軸方向）の寸法が基端部近傍が最も広く、基端部から長手方向の中央より幾分基端部寄りの位置にかけて先端側に行くにつれて徐々に細くなり、長手方向の中央より幾分基端部寄りの位置から先端まではほぼ一定になっている。本実施形態では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのヘッド部を、ウエハテーブルＷＴＢのグレーティングＲＧとベース盤１２の表面との間に配置するものとしたが、例えばベース盤１２の下方にヘッド部を配置しても良い。
アーム部材７１１は、低熱膨張率の素材、望ましくは０膨張の素材（例えばショット社のゼロデュア（商品名）など）から成り、その先端部には、図７に示されるように、例えば１００Ｈｚ程度の固有の共振周波数を有するマスダンパー（ダイナミックダンパとも呼ばれる）６９が設けられている。ここで、マスダンパーとは、弾性部材、例えばバネと重りとで構成された振り子で、これを取り付けておくと、その構造物（ここではアーム部材７１１）に外から振動が加わったとき、マスダンパーの共振と同じ振動周波数であれば、重りが共振振動して構造物（ここではアーム部材７１１）の振動エネルギを代替吸収する。これにより、その構造物（ここではアーム部材７１１）の特定の周波数の振動を小さく抑えることができる。なお、マスダンパー以外の振動抑制部材によってアーム部材７１１の振動を抑制又は防止しても良い。また、この振動抑制部材は、アーム部材７１１の振動に起因して生じる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測誤差を補償する補償装置の１つであり、後述の第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａも補償装置の１つである。
アーム部材７１１は、中空でかつ基端部が幅広になっているので、剛性が高くなっており、その平面視における形状が上述のように設定されているので、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、アーム部材７１１の先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入された状態で、ウエハステージＷＳＴが移動するが、その際にウエハステージＷＳＴの移動の妨げとなることを防止できる。また、アーム部材７１１の中空部内に後述するエンコーダヘッドとの間で光（計測ビーム）を伝送する送光側（光源側）及び受光側（ディテクタ側）の光ファイバなどが通されている。なお、アーム部材７１１は、例えば、光ファイバなどが通される部分のみが、中空であり、他の部分は中実な部材によって形成されていても良い。
前述したようにウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１は、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１及び図７に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１の下面）に設けられたグレーティングＲＧ（図１、図７では不図示、図２（Ｂ）等参照）に対向している。アーム部材７１１の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数ｍｍ程度の隙間が形成された状態で、微動ステージＷＦＳ下面とほぼ平行に配置される。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、図１７に示されるように、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置をそれぞれ計測する一対の３次元エンコーダ７３ａ、７３ｂと、微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺエンコーダ７３ｃと、微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺエンコーダ７３ｄとを含む。
ＸＺエンコーダ７３ｃ及びＹＺエンコーダ７３ｄのそれぞれは、計測アーム７１Ａのアーム部材の内部にそれぞれ収納された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッド、及びＹ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、ＸＺエンコーダ７３ｃ及びＹＺエンコーダ７３ｄのそれぞれが備える２次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いてＸＺヘッド７３ｃ、ＹＺヘッド７３ｄと表記する。これらＸＺヘッド７３ｃ及びＹＺヘッド７３ｄのそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略記する）を用いることができる。また、一対の３次元エンコーダ７３ａ、７３ｂは、計測アーム７１Ａのアーム部材７１１の内部にそれぞれ収納されたＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とする３次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、３次元エンコーダ７３ａ及び７３ｂのそれぞれが備える３次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いて３次元ヘッド７３ａ、７３ｂと表記する。３次元ヘッド７３ａ、７３ｂとしては、例えばＸＺヘッド７３ｃとＹＺヘッド７３ｄとを、それぞれの計測点（検出点）が同一点となり、かつＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の計測が可能となるように組み合わせて構成した３次元ヘッドを用いることができる。
図８（Ａ）には、アーム部材７１１の先端部が斜視図にて示されており、図８（Ｂ）には、アーム部材７１１の先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示されるように、一対の３次元ヘッド７３ａ、７３ｂは、アーム部材７１１のセンターラインＣＬに関して対称な位置に配置されている。一方の３次元ヘッド７３ａは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ１上でセンターラインＣＬから所定距離にあるＹ軸に平行な直線ＬＹ１から等距離（距離ａとする）の位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２（図８（Ａ）参照）を照射する。また、３次元ヘッド７３ａは、直線ＬＹ１上で直線ＬＸ１からともに距離ａの位置にある２点から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射され、また、その照射点に計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２も照射される。本実施形態では、計測ビームＬＢｘａ１、ＬＢｘａ２及び計測ビームＬＢｙａ１、ＬＢｙａ２の照射点、すなわち３次元ヘッド７３ａの検出点（図８（Ｂ）中の符号ＤＰ１参照）は、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致している（図１参照）。ここで、直線ＬＹ１は、前述の基準軸ＬＶに一致している。
３次元ヘッド７３ｂは、直線ＬＸ１でセンターラインＣＬに関して直線ＬＹ１と対称な直線ＬＹ２からともに距離ａの位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘｂ１、ＬＢｘｂ２を照射する。また、３次元ヘッド７３ｂは、直線ＬＹ２上で直線ＬＸ１からともに距離ａの位置にある２点から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２を照射する。計測ビームＬＢｘｂ１、ＬＢｘｂ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射され、また、その照射点に計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２も照射される。計測ビームＬＢｘｂ１、ＬＢｘｂ２及び計測ビームＬＢｙｂ１、ＬＢｙｂ２の照射点、すなわち３次元ヘッド７３ｂの検出点（図８（Ｂ）中の符号ＤＰ２参照）は、露光位置の−Ｘ側に所定距離離れた点である。
ＸＺヘッド７３ｃは、３次元ヘッド７３ａの＋Ｙ側に所定距離離れた位置に配置されている。ＸＺヘッド７３ｃは、図８（Ｂ）に示されるように、直線ＬＸ１から所定距離＋Ｙ側に位置するＸ軸に平行な直線ＬＸ２上で直線ＬＹ１からともに距離ａの位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図８（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｘｃ１，ＬＢｘｃ２を照射する。計測ビームＬＢｘｃ１，ＬＢｘｃ２の照射点、すなわちＸＺヘッド７３ｃの検出点が、図８（Ｂ）に符号ＤＰ３で示されている。
ＹＺヘッド７３ｄは、３次元ヘッド７３ｂの＋Ｙ側に所定距離離れた位置に配置されている。ＹＺヘッド７３ｄは、図８（Ｂ）に示されるように、直線ＬＹ２上に配置され、直線ＬＸ２からともに距離ａの位置にある２点（図８（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図８（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙｃ１，ＬＢｙｃ２を照射する。計測ビームＬＢｙｃ１，ＬＢｙｃ２の照射点、すなわちＹＺヘッド７３ｄの検出点が、図８（Ｂ）に符号ＤＰ４で示されている。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａでは、グレーティングＲＧのＸ回折格子及びＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置を計測する一対の３次元ヘッド７３ａ、７３ｂによって、３次元エンコーダ７３ａ、７３ｂがそれぞれ構成され、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺヘッド７３ｃによって、ＸＺエンコーダ７３ｃが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺヘッド７３ｄによって、ＹＺエンコーダ７３ｄが構成されている。
第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａのエンコーダ７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄの出力は、後述する切換部１５０Ａを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。
ここで、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力が切換部１５０Ａを介して主制御装置２０に供給されているとき、主制御装置２０によって、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａを用いて行われる微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置計測、及びＸＹＺグリッドの差分計測について、図１０（Ａ）〜図１２（Ｂ）に基づいて、説明する。
ここでは、前提として、図１０（Ａ）に示されるように、３次元エンコーダ７３ａ、７３ｂの計測値をそれぞれ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）とし、ＸＺエンコーダ７３ｃの計測値を（Ｘ３、Ｚ３）とし、ＹＺエンコーダ７３ｄの計測値を（Ｙ３、Ｚ４）とする。
本実施形態では、一例として、図１０（Ｂ）中に塗りつぶしで示されるように、Ｘ１、Ｙ１、Ｙ２、Ｚ１、Ｚ２、及びＺ３が、微動ステージＷＦＳの６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向）の位置計測に用いられる。具体的には、主制御装置２０は、Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を用いて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を演算し、Ｙ１、Ｙ２を用いて微動ステージＷＦＳのθｚ方向の位置を演算し、Ｚ１、Ｚ２を用いて微動ステージＷＦＳのθｙ方向の位置を演算し、Ｚ１とＺ３とを用いて微動ステージＷＦＳのθｘ方向の位置を演算する。
ここで、本実施形態では、３次元ヘッド７３ａの検出点ＤＰ１が、露光位置に一致しているので、その検出点ＤＰ１で微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を計測するため、Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１を用いて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を演算している。従って、例えば、露光位置が、一対の３次元ヘッド７３ａ、７３ｂの検出点ＤＰ１、ＤＰ２の中央の点に一致している場合には、主制御装置２０は、Ｘ１とＸ２との平均値、Ｙ１とＹ２との平均値、Ｚ１とＺ２との平均値に基づいて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を求めるようにすれば良い。
また、主制御装置２０は、上記の微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置計測と並行して、以下の差分計測を行なって、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のＸ，Ｙ，Ｚグリッド（グリッド誤差）を求める。すなわち、主制御装置２０は、図１０（Ｂ）及び図１１（Ａ）に示されるように、Ｘ１とＸ２とを用いて、ＸグリッドのＸ位置に応じたずれΔＸ／δｘを求め、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、Ｘ１とＸ３とを用いて、ＸグリッドのＹ位置に応じたずれΔＸ／δｙを求めている。これにより、図１１（Ｃ）に示されるようなΔＸマップが求められる。
主制御装置２０は、同様に、図１０（Ｂ）に示されるように、Ｙ２とＹ３とを用いて、ＹグリッドのＹ位置に応じたずれΔＹ／δｙを求め、Ｚ３とＺ４とを用いて、ＺグリッドのＸ位置に応じたずれΔＺ／δｘを求め、Ｚ２とＺ４とを用いて、ＺグリッドのＹ位置に応じたずれΔＺ／δｙを求めている。また、主制御装置２０は、Ｙ１とＹ２とを用いて、ＹグリッドのＸ位置に応じたずれΔＹ／δｘを求めているが、このときは、微動ステージＷＦＳのθｚ方向の位置を、Ｘ１とＸ３とを用いて演算している。これにより、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）にそれぞれ示されるようなΔＹマップ、ΔＺマップが求まる。
主制御装置２０は、所定のサンプリング間隔で、上記の微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置計測と並行して、上記の差分計測を繰り返し行なって、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のグリッド誤差の更新を行う。以下では、このグリッド誤差の更新を、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のリフレッシュと称する。
従って、本実施形態では、主制御装置２０は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａを用いることで、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの複数のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する際、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（微動ステージＷＦＳの裏面側）で行うことができる。
この場合、上述のヘッド７３ａ〜７３ｄでは、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａにより、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を高精度に計測できる。また、第１バックサイドエンコーダシステム７０ＡによるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点は、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。なお、第１バックサイドエンコーダシステム７０ＡはウエハテーブルＷＴＢ（又はウエハステージＷＳＴ）の６自由度方向の位置情報を計測するだけでも良いが、本実施形態のように、６自由度方向の位置情報の計測に必要な複数の計測ビームとは別に少なくとも１つの計測ビームを用いてウエハテーブルＷＴＢ（又はウエハステージＷＳＴ）の位置情報を計測可能とすることが好ましい。
次に、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの一部を構成する、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの構成等について説明する。第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａは、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと並行して微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測することが可能である。
露光装置１００では、図４に示されるように、投影ユニットＰＵ（ノズルユニット３２）の＋Ｘ側、−Ｘ側に、一対のヘッド部６２Ａ、６２Ｃが、それぞれ配置されている。ヘッド部６２Ａ，６２Ｃは、後述するように、それぞれ複数のヘッドを含み、これらのヘッドが、支持部材を介して、メインフレームＢＤ（図４では不図示、図１等参照）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッド部６２Ａ、６２Ｃは、図４に示されるように、各４つの４軸ヘッド６５1〜６５4，６４1〜６４4を備えている。４軸ヘッド６５1〜６５4の筐体の内部には、図５に示されるように、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4と、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とするＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ4とが収容されている。同様に、４軸ヘッド６４1〜６４4の筐体の内部には、ＸＺヘッド６４Ｘ1〜６４Ｘ4と、ＹＺヘッド６４Ｙ1〜６４Ｙ4とが収容されている。ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4及び６４Ｘ1〜６４Ｘ4、並びにＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ４及び６４Ｙ1〜６４Ｙ４のそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。
ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4，６４Ｘ1〜６４Ｘ4（より正確には、ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4，６４Ｘ1〜６４Ｘ4が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＸ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨ上に、所定間隔ＷＤで配置されている。また、ＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ4，６４Ｙ1〜６４Ｙ4（より正確には、ＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ4，６４Ｙ1〜６４Ｙ4が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、基準軸ＬＨに平行であり且つ基準軸ＬＨから−Ｙ側に所定距離離間する直線ＬＨ１上に、対応するＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4，６４Ｘ1〜６４Ｘ4と同じＸ位置に、配置されている。以下では、必要に応じて、ＸＺヘッド６５Ｘ1〜６５Ｘ4，６４Ｘ1〜６４Ｘ4、及びＹＺヘッド６５Ｙ1〜６５Ｙ4，６４Ｙ1〜６４Ｙ4を、それぞれ、ＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ、及びＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙとも表記する。なお、基準軸ＬＨは、前述の直線ＬＸ１に一致している。
ヘッド部６２Ａ，６２Ｃは、それぞれスケール３９1，３９2を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置（Ｘ位置）及びＺ軸方向の位置（Ｚ位置）を計測する多眼（ここでは４眼）のＸＺリニアエンコーダ、及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）及びＺ位置を計測する多眼（ここでは４眼）のＹＺリニアエンコーダを構成する。以下では、便宜上、これらのエンコーダを、ＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ、ＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙとそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ６５Ｘ、６４Ｘ、及びＹＺリニアエンコーダ６５Ｙ、６４Ｙと表記する（図１７参照）。
本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ６５ＸとＹＺリニアエンコーダ６５Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは４眼）の４軸エンコーダ６５が構成される（図１７参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ６４ＸとＹＺリニアエンコーダ６４Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは４眼）の４軸エンコーダ６４が構成されている（図１７参照）。
ここで、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える４つのＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ（より正確には、ＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘが発する計測ビームのスケール３９１、３９２上の照射点）及び４つのＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙ（より正確には、ＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、スケール３９1，３９2のＸ軸方向の幅より狭く設定されている。従って、露光の際などには、それぞれ４つのＸＺヘッド６５Ｘ，６４Ｘ，ＹＺヘッド６５Ｙ，６４Ｙのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するスケール３９1，３９2に対向する（計測ビームを照射する）。ここで、スケールの幅とは、回折格子（又はこの形成領域）の幅、より正確にはヘッドによる位置計測が可能な範囲を指す。
従って、４軸エンコーダ６５と４軸エンコーダ６４とによって、ウエハステージＷＳＴが露光ステーション２００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａが構成される。
第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａを構成する、各エンコーダの計測値は、切換部１５０Ａを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。
また、図示は省略されているが、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報を計測するＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙを、隣のＸＺヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹＺヘッド６５Ｙ、６４Ｙに順次切り換える。すなわち、このＸＺヘッド及びＹＺヘッドの切り換え（つなぎ）を円滑に行うために、前述の如く、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃに含まれる隣接するＸＺヘッド及びＹＺヘッドの間隔ＷＤが、スケール３９1，３９2のＸ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
これまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが露光ステーション２００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによって並行して計測が可能である。
しかるに、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａと第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａには、それぞれ次のような長所、短所がある。
第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａは、プレート２８の変形及びヘッド６５Ｘ、６４Ｘ、６５Ｙ、６４Ｙのドリフト等の長期変動により、計測信号の静的な成分（極低周波の帯域の成分を含む）の変動が大きく、ウエハテーブルＷＴＢの剛性が低く、振幅の大きい箇所を観察するため、周波数特性上不利であるなどの短所を有する反面、ボディの振動による影響は小さく、極低周波の帯域を除けば計測騙されは小さいなどの長所を有する。
一方、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａは、グレーティングＲＧの変形及びヘッド７３ａ〜７３ｄのドリフト等の長期変動が少なく、計測信号の静的な成分の信頼性が高く、また高周波帯域では微動ステージＷＦＳの剛性の高い部分を観察しているため、周波数特性上有利であるなどの長所を有するが、計測アーム７１Ａ（アーム部材７１１）が片持ち支持構造でその長さが５００ｍｍ、あるいはそれ以上であるため、１００Ｈｚ〜４００Ｈｚ位の帯域の暗振動（ボディの振動）の影響が大きいという短所も有する。
そこで、本実施形態では、後述する露光時を含み、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴが位置する際、例えば図１３（Ａ）に示されるように、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとにより並行して、微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置情報の計測を行い、より信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢの位置制御を行うようになっている。そのため、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとは、切換部１５０Ａを介して主制御装置２０に接続さている（図１６、図１７等参照）。
図１８には、切換部１５０Ａの具体的構成の一例が示されている。切換部１５０Ａは、２つの切り換えスイッチ部１５８ａ、１５８ｂと、切り換えスイッチ部１５８ａの１つの出力端子ａを介して第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号ＦＢが入力され、切り換えスイッチ部１５８ｂの１つの出力端子ｄを介して第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号ＦＴが入力され、ハイブリッド位置信号ＦＨを主制御装置２０に出力するハイブリッドフィルタ部１６０と、を備えている。
切り換えスイッチ部１５８ａは、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａに接続された入力端子（不図示）と、３つの出力端子ａ，ｂ，ｃとを有し、入力端子と３つの出力端子ａ，ｂ，ｃのいずれかとを切り換え接続する。この場合、出力端子ｂは、主制御装置２０に接続され、出力端子ｃは、何も接続されていない端子（以下、開放端子と称する）となっている。
切り換えスイッチ部１５８ｂは、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａに接続された入力端子（不図示）と、３つの出力端子ｄ，ｅ，ｆとを有し、入力端子と３つの出力端子ｄ，ｅ，ｆのいずれかとを切り換え接続する。この場合、出力端子ｅは、主制御装置２０に接続され、出力端子ｆは、開放端子となっている。
切り換えスイッチ部１５８ａ、１５８ｂの切り換えは、主制御装置２０から図１８中に破線で示される切り換え信号（又はセレクト信号）が入力されることで行われる。主制御装置２０は、所定の処理アルゴリズムに従って、あるいは外部からの指令に応じて切り換え信号（又はセレクト信号）を切り換えスイッチ部１５８ａ、１５８ｂに入力する。
本実施形態では、切換部１５０Ａは、主制御装置２０によって次のような４つの状態が択一的に設定されるものとする。
切換部１５０Ａは、切り換えスイッチ部１５８ａの入力端子が出力端子ａに、切り換えスイッチ部１５８ｂの入力端子が出力端子ｄに、それぞれ接続される第１の状態に設定される。切換部１５０Ａは、この第１の状態では、後述するように、ハイブリッド位置信号ＦＨを主制御装置２０に出力する。
切換部１５０Ａは、切り換えスイッチ部１５８ａの入力端子が出力端子ｂに、切り換えスイッチ部１５８ｂの入力端子が出力端子ｅに、それぞれ接続される第２の状態に設定される。切換部１５０Ａは、この第２の状態では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号ＦＢ、及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号ＦＴを、主制御装置２０に出力する。
切換部１５０Ａは、切り換えスイッチ部１５８ａの入力端子が出力端子ｂに、切り換えスイッチ部１５８ｂの入力端子が開放端子ｆに、それぞれ接続される第３の状態に設定される。切換部１５０Ａは、この第３の状態では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号ＦＢのみを、主制御装置２０に出力する。
切換部１５０Ａは、切り換えスイッチ部１５８ａの入力端子が開放端子ｃに、切り換えスイッチ部１５８ｂの入力端子が出力端子ｅに、それぞれ接続される第４の状態に設定される。切換部１５０Ａは、この第４の状態では、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号ＦＴのみを、主制御装置２０に出力する。
以下では、便宜上、上記第１、第２、第３、第４の状態を、切換部１５０Ａの第１、第２、第３、第４モードと呼ぶ。すなわち、切換部１５０Ａは、主制御装置２０に対する出力の４つのモードを択一的に設定するモード設定部である。
ハイブリッドフィルタ部１６０は、切換部１５０Ａが、上記第１モードに設定されているとき、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号ＦＢと、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号ＦＴとを入力とし、微動ステージＷＦＳの位置制御に用いられるハイブリッド位置信号ＦＨを主制御装置２０に出力する。
ハイブリッドフィルタ部１６０は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号ＦＢがそれぞれ入力される、カットオフ周波数がｆｃ１のローパスフィルタＬｆｃ１と、カットオフ周波数がｆｃ２（＞ｆｃ１）のハイパスフィルタＨｆｃ２とを有し、それら２つのフィルタＬｆｃ１及びＨｆｃ２をそれぞれ通過した信号の加算信号を出力する第１フィルタ部１６０ａと、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号ＦＴがそれぞれ入力される、カットオフ周波数がｆｃ１のハイパスフィルタＨｆｃ１と、カットオフ周波数がｆｃ２のローパスフィルタＬｆｃ２とを有し、それら２つのフィルタＨｆｃ１及びＬｆｃ２をそれぞれ通過した信号の加算信号を出力する第２フィルタ部１６０ｂとを備えている。ハイブリッドフィルタ部１６０は、第１フィルタ部１６０ａの出力と第２フィルタ部１６０ｂの出力との加算信号をハイブリッド位置信号ＦＨとして、主制御装置２０に出力する。
ここで、カットオフ周波数ｆｃ１は、例えば第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａが影響を受ける暗振動の周波数帯域１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの下限周波数１００Ｈｚより幾分低い周波数、例えば５０Ｈｚに設定される。また、カットオフ周波数ｆｃ２は、例えば第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａが影響を受ける暗振動の周波数帯域１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの上限周波数４００Ｈｚより幾分高い周波数、例えば５００Ｈｚに設定される。
このようにカットオフ周波数ｆｃ１、ｆｃ２を設定した場合、ハイブリッドフィルタ部１６０からは、図１３（Ｂ）中に実線で示されるように。５０Ｈｚより低い低周波域では、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号（位置の計測結果）が、５０Ｈｚより高く５００Ｈｚより低い中周波帯域では、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの出力信号（位置の計測結果）が、５００Ｈｚより高い高周波域では第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの出力信号（位置の計測結果）が、それぞれハイブリッド位置信号ＦＨとして出力されることとなる。
これにより、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａがプレート変形及びヘッドのドリフトの影響を受けて計測値の信頼性が低下する低周波域では、そのような影響を受けることがなく信頼性の高い第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測値が、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａが暗振動の影響を受けて計測値の信頼性が低下する中周波域では、そのような影響を受け難く信頼性の高い第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測値が、第１トップサイドエンコーダシステム８０ＡがウエハテーブルＷＴＢの剛性が低く振幅の大きい箇所を観察するため、周波数特性上不利となる高周波域では、周波数特性上有利な第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測値が、それぞれウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置の計測結果として、主制御装置２０に出力される。従って、主制御装置２０では、常に信頼性の高いウエハテーブルＷＴＢの位置計測値に基づいて、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴがあるとき、微動ステージＷＦＳを駆動（位置制御）することが可能になる。
このように、本実施形態では、切換部１５０Ａが第１モードに設定されているとき、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測情報（計測信号）を周波数帯で切り替えて、結果的に、より信頼性の高い方の計測情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢの位置制御が行われる。なお、例えば第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａが、高周波域において周波数特性上不利とならない場合などには、カットオフ周波数ｆｃ２の設定は不要である。この場合には、カットオフ周波数ｆｃ１のハイパスフィルタとローパスフィルタとによって、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとの出力信号のハイブリッド位置信号を合成するフィルタ回路部を設ければ足りる。
また、切換部１５０Ａが例えば第３モード、又は第４モードに設定されるのは、明らかに第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測情報の方が信頼性が高い場合、又は第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測情報の方が信頼性が高い場合である。
また、切換部１５０Ａが第２モードに設定されるのは、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測情報をいずれも取り込む必要がある場合である。
ところで、上述したように、本実施形態では、切換部１５０Ａが第１モードに設定されているとき、中周波域において、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳの駆動（位置制御）が行われるので、一対のスケール３９１、３９２の２次元グレーティングで設定される座標系の更新、すなわち一対のスケール３９１、３９２のグリッド（グリッド誤差）の更新（以下、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュと称する）が行われることが望ましい。
そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが露光ステーション２００にあるとき、例えば露光中などに、以下のようにして、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュを行なう。
本実施形態における第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系と第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの複数の４軸ヘッド６５1〜６５4，６４1〜６４4との関係は、図１４（Ａ）のように表すことができる。ここで、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、それぞれ４軸ヘッド６５1、６５２、６５３、６５4に相当し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、それぞれ４軸ヘッド６４1、６４２、６４３、６４4に相当する。
符号Ｃｔｉ（ｉ＝１、２、３、４）は、ＬｉとＲｉとで吊られる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系、すなわちＲｉとＬｉとがスケール３９１、３９２をそれぞれ観察しているときに、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの露光位置直下の３次元エンコーダ７３ａで観察される２次元グレーティングＲＧ上の領域に対応する部分座標系を意味する。第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの全体座標系の中心からＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４までの距離を、それぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４とし、Ｄｉ＋Ｄ（５−ｉ）＝Ｗとすると、Ｃｔｉのグリッド歪Δｉ（ｘｉ、ｙｉ）は、次式（１）で表される。ここで、Δは、ｘ，ｙ，ｚ成分を持つ３次元ベクトルである。
Δｉ（ｘｉ、ｙｉ）＝１／Ｗ・｛ＤｉΔＬ(ｘｉ、ｙｉ)＋Ｄ（５−ｉ）ΔＲ(ｘｉ、ｙｉ)｝…（１）
式（１）中の（ｘｉ、ｙｉ）を（ｘ、ｙ）に一般化して変形すると、次式（１）’が得られる。
ＷΔｉ（ｘ、ｙ）＝ＤｉΔＬ(ｘ、ｙ)＋Ｄ（５−ｉ）ΔＲ(ｘ、ｙ)…（１）’
式（１）’のｉに１、２、３、４をそれぞれ代入すると、次の式（２）〜式（５）が得られる。
ＷΔ１（ｘ、ｙ）＝Ｄ１ΔＬ(ｘ、ｙ)＋Ｄ４ΔＲ(ｘ、ｙ)…（２）
ＷΔ２（ｘ、ｙ）＝Ｄ２ΔＬ(ｘ、ｙ)＋Ｄ３ΔＲ(ｘ、ｙ)…（３）
ＷΔ３（ｘ、ｙ）＝Ｄ３ΔＬ(ｘ、ｙ)＋Ｄ２ΔＲ(ｘ、ｙ)…（４）
ＷΔ４（ｘ、ｙ）＝Ｄ４ΔＬ(ｘ、ｙ)＋Ｄ１ΔＲ(ｘ、ｙ)…（５）
式（２）と式（５）との和と差とから２つの式が得られ、その２つの式を解くことで、次の２つの式が得られる。
ΔＬ(ｘ、ｙ)＝ＷΔ１(ｘ、ｙ)／Ｄ１
ΔＲ(ｘ、ｙ)＝ＷΔ４(ｘ、ｙ)／Ｄ４
同様に式（３）式（４）との和と差とから２つの式が得られ、その２つの式を解くことで、次の２つの式が得られる。
ΔＬ(ｘ、ｙ)＝ＷΔ２(ｘ、ｙ)／Ｄ２
ΔＲ(ｘ、ｙ)＝ＷΔ３(ｘ、ｙ)／Ｄ３
従って、Ｃｔｉのグリッド歪Δｉ（ｘｉ、ｙｉ）から、図１４（Ｂ）に示されるようなスケール３９２、３９１のグリッド歪ΔＬ（ｔ、ｓ）、ΔＲ（ｔ、ｓ）を求めることができることがわかる。
主制御装置２０は、所定の間隔で、例えば各ウエハの露光中に少なくとも１回、スケール３９２、３９１のグリッド歪ΔＬ（ｔ、ｓ）、ΔＲ（ｔ、ｓ）を、上述の原理に従って求め、更新する。すなわち、グリッドが更新された第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系に第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのスケールのグリッドを摺り合わせることで、そのグリッドを更新する。すなわち、このようにして、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュが行われる。
ただし、主制御装置２０は、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュに際しては、座標系の６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ及びθｚの各方向）のオフセットについては、上述した摺り合わせ及び更新はせず、そのまま保存する。その理由は、計測アーム７１Ａの機械的長期安定性がなく、また、例えばθｘ、θｙ、θｚ方向の位置計測に用いられる複数ヘッドの検出点同士の間隔が狭い等の理由から、バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系は、６自由度方向の長期安定性がなく、トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系の方が信頼できるからである。従って、バック／トップ差から上記６自由度方向のオフセットを除去後、上述のリフレッシュ処理をする。上記６自由度のオフセット成分は、後述するポスト・ストリーム処理で使用する。
次に、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳに移動可能に保持される微動ステージＷＦＳの位置情報の計測に用いられる第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂ（図１６参照）の構成について説明する。
第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂは、ウエハステージＷＳＴがアライメント装置９９（アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４）の下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１Ｂ（図１参照）を備えている。
計測アーム７１Ｂは、図９（Ａ）に示されるように、メインフレームＢＤに支持部材７２Ｂを介して片持ち状態で支持されたアーム部材７１２と、アーム部材７１２の内部に収容された後述するエンコーダヘッド（光学系）とを有する。計測アーム７１Ｂは、アーム部材７１２の長さが前述したアーム部材７１１と比べて長いが、全体的には前述の計測アーム７１Ａと概略左右対称に構成されている。
前述したようにウエハステージＷＳＴがアライメント装置９９（アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４）の下方に配置された状態では、図９（Ａ）に示されるように、計測アーム７１Ｂのアーム部材７１２は、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、その上面が微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）の下面（より正確には、本体部８１の下面）に設けられたグレーティングＲＧ（図１、図７では不図示、図２（Ｂ）等参照）に対向する。アーム部材７１２の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定の隙間（ギャップ、クリアランス）、例えば数ｍｍ程度の隙間が形成された状態で、微動ステージＷＦＳ下面とほぼ平行に配置される。
第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂは、図１７に示されるように、前述した第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと同様、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置をそれぞれ計測する一対の３次元エンコーダ７５ａ、７５ｂと、微動ステージＷＦＳのＸ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＸＺエンコーダ７５ｃと、微動ステージＷＦＳのＹ軸及びＺ軸方向の位置を計測するＹＺエンコーダ７５ｄとを含む。
ＸＺエンコーダ７５ｃ及びＹＺエンコーダ７５ｄのそれぞれは、アーム部材７１２の内部にそれぞれ収納された、Ｘ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッド、及びＹ軸及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、ＸＺエンコーダ７５ｃ及びＹＺエンコーダ７５ｄのそれぞれが備える２次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いてＸＺヘッド７５ｃ、ＹＺヘッド７５ｄと表記する。３次元エンコーダ７５ａ、７５ｂは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向を計測方向とする３次元ヘッドを備えている。以下では、便宜上、３次元エンコーダ７５ａ及び７５ｂのそれぞれが備える３次元ヘッドを、それぞれのエンコーダと同一の符号を用いて３次元ヘッド７５ａ、７５ｂと表記する。上記の２次元ヘッド７５ｃ、７５ｄ、３次元ヘッド７５ａ、７５ｂとして、前述の２次元ヘッド７３ｃ、７３ｄ、３次元ヘッド７３ａ、７３ｂと同様の構成のヘッドを用いることができる。
図９（Ｂ）には、計測アーム７１Ｂの先端部が斜視図にて示されている。図９（Ｂ）に示されるように、３次元ヘッド７５ａ、７５ｂ、及び２次元ヘッド７５ｃ及び７５ｄは、前述の３次元ヘッド７３ａ、７３ｂ、及び２次元ヘッド７３ｃ及び７３ｄと左右対称ではあるが同様の位置関係で、アーム部材７１２の内部に配置されている。一方の３次元ヘッド７５ａの検出中心が、アライメント位置すなわちプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心と一致している。
第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのエンコーダ７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７３ｄの出力は、前述した切換部１５０Ａと同様に構成された切換部１５０Ｂを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。
計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴが位置しているとき、例えば後述するウエハアライメント時などに、主制御装置２０では、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂのヘッド７５ａ〜７５ｄによる合計１０自由度の計測値に基づいて、所定のサンプリング間隔で、前述と同様のウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置計測、及びこれと並行して前述と同様の差分計測を繰り返し行なって、第２バックサイドエンコーダシステムの座標系のリフレッシュを行う。この場合の位置計測及び差分計測は、前述の露光位置を、アライメント位置に置き換えれば、前述の説明がそのまま当てはまる。
なお、本実施形態では、３次元ヘッド７５ａの検出点が、アライメント位置に一致しているので、その検出点で微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を計測するため、その３次元ヘッド７５ａの計測値を用いて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を演算している。これと異なり、例えば、アライメント位置が、一対の３次元ヘッド７５ａ、７５ｂの検出点の中央の点に一致している場合には、主制御装置２０は、その一対の３次元ヘッド７５ａ，７５ｂのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向それぞれの計測値の平均値に基づいて、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の位置を求めるようにすれば良い。
また、第２バックサイドエンコーダシステム７０ＢによるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の実質的なグレーティングＲＧ上の検出点は、それぞれプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心（アライメント位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
次に、微動ステージ位置計測系１１０Ｂの一部を構成する、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの構成等について説明する。第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂは、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと並行して微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測可能である。
露光装置１００では、図４に示されるように、ヘッド部６２Ｃ、６２Ａそれぞれの−Ｙ側でかつアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4とほぼ同一のＹ位置に、ヘッド部６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ配置されている。ヘッド部６２Ｅ，６２Ｆは、後述するように、それぞれ複数のヘッドを含み、これらのヘッドが、支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、図４に示されるように、各４つの４軸ヘッド６８1〜６８４，６７1〜６７４を備えている。４軸ヘッド６８1〜６８４の筐体の内部には、図５に示されるように、前述の４軸ヘッド６５1〜６５4等と同様に、ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ４と、ＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ3とが収容されている。同様に、４軸ヘッド６７1〜６７４の筐体の内部には、ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ４と、ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ４とが収容されている。ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ４、及び６７Ｘ1〜６７Ｘ４、並びにＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ3及び６７Ｙ1〜６７Ｙ４のそれぞれとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のエンコーダヘッドを用いることができる。
ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ3，６８Ｘ２〜６８Ｘ４（より正確には、ＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ3，６８Ｘ２〜６８Ｘ４が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、前述の基準軸ＬＡに沿って、ＸＺヘッド６４Ｘ１〜６４Ｘ３、６５Ｘ２〜６５Ｘ４のそれぞれとほぼ同じＸ位置に、配置されている。
ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ3，６８Ｙ２〜６８Ｙ４（より正確には、ＹＺヘッド６７Ｙ1〜６７Ｙ3，６８Ｙ２〜６８Ｙ４が発する計測ビームのスケール３９1、３９2上の照射点）は、基準軸ＬＡに平行であり且つ基準軸ＬＡから−Ｙ側に離間する直線ＬＡ１上に、対応するＸＺヘッド６７Ｘ1〜６７Ｘ3，６８Ｘ２〜６８Ｘ４と同じＸ位置に、配置されている。
また、残りのＸＺヘッド６７Ｘ４、６８Ｘ１、及びＹＺヘッド６７Ｙ４、６８Ｙ１は、ＸＺヘッド６４Ｘ４、６５Ｘ１のそれぞれとほぼ同じＸ位置で、セカンダリアライメント系ＡＬ２１、ＡＬ２４それぞれの検出中心の−Ｙ側に、基準軸ＬＡ、直線ＬＡ１から同じ距離だけ−Ｙ方向にずれて配置されている。以下では、必要に応じて、ＸＺヘッド６８Ｘ1〜６８Ｘ４，６７Ｘ1〜６７Ｘ４、及びＹＺヘッド６８Ｙ1〜６８Ｙ４，６７Ｙ1〜６７Ｙ４を、それぞれ、ＸＺヘッド６８Ｘ，６７Ｘ、及びＹＺヘッド６８Ｙ，６７Ｙとも表記する。
ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、それぞれスケール３９1，３９2を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ位置及びＺ位置を計測する多眼（ここでは４眼）のＸＺリニアエンコーダ、及びＹ位置及びＺ位置を計測する多眼（ここでは４眼）のＹＺリニアエンコーダを構成する。以下では、便宜上、これらのエンコーダを、ＸＺヘッド６８Ｘ、６７Ｘ、ＹＺヘッド６８Ｙ、６７Ｙとそれぞれ同一の符号を用いて、ＸＺリニアエンコーダ６８Ｘ、６７Ｘ、及びＹＺリニアエンコーダ６８Ｙ、６７Ｙと表記する（図１７参照）。
本実施形態では、ＸＺリニアエンコーダ６８ＸとＹＺリニアエンコーダ６８Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは４眼）の４軸エンコーダ６８が構成される（図１７参照）。同様に、ＸＺリニアエンコーダ６７ＸとＹＺリニアエンコーダ６７Ｙとによって、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及びθｘの各方向に関する位置情報を計測する多眼（ここでは４眼）の４軸エンコーダ６７が構成される（図１７参照）。
ここで、前述と同様の理由により、アライメント計測の際などには、それぞれ４つのＸＺヘッド６８Ｘ，６７Ｘ，ＹＺヘッド６８Ｙ，６７Ｙのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するスケール３９1，３９2に対向する（計測ビームを照射する）。従って、４軸エンコーダ６８と４軸エンコーダ６７とによって、ウエハステージＷＳＴが計測ステーション３００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報を計測する第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂが構成される。
第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂを構成する、各エンコーダの計測値は、切換部１５０Ｂを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。
これまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが計測ステーション３００にある場合、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置情報は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとによって並行して計測が可能である。
また、切換部１５０Ｂは、切換部１５０Ａと同様に、主制御装置２０により、第１〜第４モードが設定される。そして、第１、第３、第４モードが設定された場合、そのモードの設定に応じて、ハイブリッドフィルタ部１６０によって、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの計測値のうち、信頼性の高い方の計測値が主制御装置２０に供給され、その計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴが計測ステーション３００にあるとき、ウエハテーブルＷＴＢの駆動（位置制御）が行われるようになっている。
また、主制御装置２０は、前述と同様、グリッドが更新された第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系に第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂのスケールのグリッドを摺り合わせることで、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のリフレッシュを行う。
なお、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂについては、これまでに説明した内容の他、先の第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａ、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの説明をそのまま適用することができる。
ここで、説明が前後するが、後述するフォーカスマッピング時に、必要に応じて、微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸、Ｚ軸、θｙ、及びθｚの各方向の位置を計測するのに用いられる、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ（図１６参照）について説明する。
計測アーム７１Ｂのアーム部材７１２には、図９（Ｂ）に示されるように、３次元ヘッド７５ａ、７５ｂそれぞれの検出中心から＋Ｙ側に同一距離離れた点をそれぞれの検出中心とするように、一対のＹＺヘッド７７ａ、７７ｂが、アーム部材７１２の内部にさらに配置されている。＋Ｘ側のＹＺヘッド７７ａの検出中心は、ＡＦ中心、すなわち前述の多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）の検出中心に一致している。この一対のＹＺヘッド７７ａ、７７ｂにより、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃが構成される。
第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃの出力は、前述した切換部１５０Ａと同様に構成された切換部１５０Ｃを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃの出力が切換部１５０Ｃを介して主制御装置２０に供給されているとき、主制御装置２０では、ＹＺヘッド７７ａで計測されるＹ軸及びＺ軸方向の位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置及びＺ位置を求め、一対のＹＺヘッド７７ａ、７７ｂで計測されるＹ軸方向及びＺ軸方向の位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）のθｚ方向の位置（θｚ回転）及びθｙ方向の位置（θｙ回転）を求める。
なお、アライメント中心が一対の３次元ヘッド７５ａ、７５ｂの検出点の中心に一致している場合、ＡＦ中心は、一対のＹＺヘッド７７ａ、７７ｂの検出点の中心に一致するように設定される。従って、この場合、主制御装置２０は、一対のＹＺヘッド７７ａ、７７ｂで計測されるＹ軸及びＺ軸方向の位置情報の平均値から微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置及びＺ位置を求める。
なお、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃについては、ヘッドの位置や数など、多少違いはあるが、これまでの説明の他、先の第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの説明を、基本的には同様に適用することができる。
本実施形態では、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃに対応して第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃも設けられている（図１６参照）。第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃは、図４に示されるように、基準軸ＬＶに関して対称に配置された一対の４軸ヘッド６６１、６６２を含む。一対の４軸ヘッド６６１、６６２は、それぞれ４軸ヘッド６８３の＋Ｙ側の位置、４軸ヘッド６７２の＋Ｙ側の位置に配置され、支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。一対の４軸ヘッド６６１、６６２のそれぞれは、図５に示されるように、前述の４軸ヘッド６４ｉ、６５ｉ、６６ｉ、６８ｉと同様に、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれの検出点が配置されたＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２とＹＺヘッド６６Ｙ１、６６Ｙ２とを含む。一対の４軸ヘッド６６１、６６２のそれぞれが有するＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２の検出点のＹ位置がＡＦビームの検出中心のＹ位置（直線ＬＡ２上）に一致している。また、ＸＺヘッド６６Ｘ２の検出点のＸ位置は、ＸＺヘッド６７Ｘ２の検出点より幾分＋Ｘ側に位置し、ＸＺヘッド６６Ｘ１の検出点のＸ位置は、ＸＺヘッド６８Ｘ３の検出点より幾分−Ｘ側に位置している。一対の４軸ヘッド６６１、６６２は、それぞれスケール３９１、３９２を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びθｘの各方向の位置情報を計測する一対の４軸エンコーダを構成する。この一対の４軸エンコーダによって、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃが構成される。
第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃを構成する、各エンコーダの計測値は、切換部１５０Ａと同様に構成された切換部１５０Ｃを介して主制御装置２０に供給される（図１６、図１７等参照）。
本実施形態では、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃと第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃとにより、並行してウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージＷＦＳ）の４自由度方向（Ｙ軸、Ｚ軸、θｚ及びθｙの各方向）に関する位置情報を計測可能である。
また、切換部１５０Ｃは、切換部１５０Ａと同様に、主制御装置２０により、第１〜第４モードが設定される。そして、第１、第３、第４モードが設定された場合、そのモードの設定に応じて、ハイブリッドフィルタ部１６０によって、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの計測値のうち、信頼性の高い方の計測値が主制御装置２０に供給されるようになっている。
ただし、後述するフォーカスマッピング時には、ウエハステージＷＳＴは、計測ステーション３００にあり、フォーカスマッピングと並行してウエハアライメント計測が行われており、このアライメント計測が終了するまでの間は、微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）の６自由度方向の位置は、主制御装置２０によって、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの前述したハイブリッド位置信号に基づいて、サーボ制御され、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃ、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃの計測値は、主としてフォーカスマッピングの計測データとして用いられる。そして、ウエハアライメント計測終了後、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測範囲からウエハテーブルが外れてからフォーカスマッピングが終了するまでの間は、主制御装置２０によって、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃ及び／又は第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳの駆動（位置のサーボ制御）が行われるようになっている。
本実施形態では、さらに、ウエハステージＷＳＴが、フォーカスマッピングの終了位置から露光ステーション２００まで移動する際に、その移動中のウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置を計測するための第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄが設けられている（図１６参照）。第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄは、図４に示されるように、Ｙ軸方向に関してヘッド部６２Ａとヘッド部６２Ｆとの中間の位置に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にずれて配置された一対の３次元ヘッド７９１、７９２を含む。一対の３次元ヘッド７９１、７９２は、支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。一対の３次元ヘッド７９１、７９２のそれぞれは、図５に示されるように、Ｙ軸方向に並んで配置されたＸＺヘッド７９Ｘ１、７９Ｘ２と、Ｙヘッド７９Ｙ１、７９Ｙ２とを含む。Ｙヘッド７９Ｙ１、７９Ｙ２は、Ｙ軸方向を計測方向とする１次元ヘッドである。この場合、ＸＺヘッド７９Ｘ１、７９Ｘ２のＸ位置は、それぞれＸＺヘッド６８Ｘ２、６６Ｘ１と同じ位置に設定されている。Ｙヘッド７９Ｙ１、７９Ｙ２のそれぞれとしては、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る回折干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。
一対の３次元ヘッド７９１、７９２は、ともにスケール３９１を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向の位置情報を計測する一対の３次元エンコーダ７９Ａ、７９Ｂ（図１６参照）を構成する。この一対の３次元エンコーダ７９Ａ、７９Ｂの計測値は、主制御装置２０に供給される。一対の３次元ヘッド７９１、７９２は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の中心位置が基準軸ＬＶに一致しているとき、同一のスケール３９１を用いて、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置を計測可能である。一対の３次元エンコーダ７９Ａ、７９Ｂによって、第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄが構成される。
なお、第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄについては、ヘッドの位置や数など、多少違いはあるが、これまでの説明の他、先の第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの説明を、基本的には同様に適用することができる。
本実施形態の露光装置１００では、図４に示されるように、基準軸ＬＶ上で露光位置とアライメント位置との間の所定位置、一例として基準軸ＬＶ上で３次元ヘッド７９１のＸＺヘッド７９Ｘ１とほぼ同じＹ位置に、アンローディングポジションＵＰ１が設定され、アンローディングポジションＵＰ１の−Ｘ側に所定距離隔てた位置に、待機ポジションＵＰ２が設定されている。また、基準軸ＬＶ上でアライメント位置の−Ｙ側にローディングポジションＬＰが設定されている。
アンローディングポジションＵＰ１及び待機ポジションＵＰ２、並びにそれらの近傍領域には、図１５に示されるように、アンロード装置１７０が配置されている。アンロード装置１７０は、メインフレームＢＤの周囲にメインフレームＢＤとは振動的に分離して配置される、例えば不図示の支持部材によって床面上に支持された平面視矩形枠状のフレームＦＬに取り付けられている。
アンロード装置１７０は、フレームＦＬの下面（−Ｚ側の面）に固定されＹ軸に対して例えば所定角度α（αは例えば１０度未満の所定角度）を成す方向に伸びる第１アーム１７１、第１アーム１７１の長手方向の一端部（＋Ｙ側端部）の一側面（＋Ｘ側面）にその長手方向の一端面が固定されたＸ軸方向に伸びる第２アーム１７２、第２アーム１７２の長手方向に沿って移動可能な第１アンロードスライダ１７０Ａ、及び第１アーム１７１の長手方向に沿って移動可能な第２アンロードスライダ１７０Ｂを備えている。
第１アーム１７１は、長手方向の一端がフレームＦＬの−Ｘ側の辺部におけるＹ軸方向中央近傍に対向し、かつ長手方向の他端がフレームＦＬの−Ｘ側の辺部における−Ｙ側の端部に対向する状態で、フレームＦＬの下面に対向して配置された棒状部材から成る。第１アーム１７１は、その上面の全面又は複数ヶ所がフレームＦＬの下面に固定されている。第１アーム１７１の下面（裏面）には不図示のガイドが長手方向に沿って設けられるとともにそのガイドに平行に不図示の固定子が配置されている。
第２アーム１７２は、第１アーム１７１とほぼ同じ長さを有する棒状部材から成る。第２アーム１７２は、第１アーム１７１の長手方向の一端部（＋Ｙ側端部）の一側面（＋Ｘ側面）に、第１アーム１７２に対してＸＹ平面内で（９０°−α）の角度を成す状態で固定されている。第２アーム１７２の下面（裏面）には、第１アーム１７１と同様に、不図示のガイドが長手方向に沿って設けられるとともにそのガイドに平行に不図示の固定子が配置されている。
第１アンロードスライダ１７０Ａは、第２アーム１７２の裏面に上述のガイドに沿って移動可能に設けられた第１スライド部材１７３と、第１スライド部材１７３の下方に配置されるとともに第１スライド部材１７３に設けられた上下動駆動部１７６によって上下動される平面視Ｘ字状のウエハ把持部１７４と、を備えている（例えば、図３６（Ａ）参照）。第１スライド部材１７３には、上述の第２アーム１７２に配置された固定子とともに第１スライダ駆動用リニアモータを構成する可動子が内蔵されている。
ウエハ把持部１７４は、図１５に示されるように、平面視Ｘ字状に組み合わされた一対の棒状部材から成る本体部１７４ａと、本体部１７４ａの４つの先端部にそれぞれ取り付けられた４つの把持部１７４ｂとを備えている。
本体部１７４ａを構成する一対の棒状部材の長手方向寸法は、ウエハＷの直径に対して僅かに長く、一対の棒状部材は互いに長手方向の中央において所定角度で交わるように配置されている。本体部１７４ａは、一対の棒状部材の交点の部分が上下動駆動部１７６の駆動軸の下面に固定されている。
ここで、本体部１７４ａの一対の棒状部材は、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを４つの把持部１７４ｂが把持できれば良いので、一方の棒状部材の中央部上面（又は下面）に溝を形成し、その溝内に他方の棒状部材を挿入することで、それぞれの棒状部材の上面（又は下面）が高さが同じとなるように両者を固定しても良いし、一方の棒状部材の下面に他方の棒状部材を固定しても良い。一対の棒状部材の高さが異なる位置において一対の棒状部材を互いに接続する場合（例えば、一方の棒状部材の下面に他方の棒状部材を固定する場合）一方の棒状部材の両端に設けられた把持部１７４ｂのＺ軸方向の長さを調整する、又は一方の棒状部材の両端部が他方の棒状部材の両端部の高さと同じになるよう上に凸（又は下に凸）形状の部材とするなどして、４つの把持部１７４ｂそれぞれの下端部のＺ軸方向位置を合わせることが望ましい。
４つの把持部１７４ｂのそれぞれは、その下端部にウエハの裏面を支持可能な爪部が設けられている。４つの把持部１７４ｂのそれぞれは、不図示の駆動機構を介してそれぞれが取り付けられた棒状部材に沿ってスライド移動可能である。すなわち、４つの把持部１７４ｂは、開閉可能である（図３６（Ｃ）参照）。
本実施形態では、前述の第１スライダ駆動用リニアモータ、上下動駆動部１７６及び把持部１７４ｂの開閉用の上記の駆動機構を含み、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａ（図１６参照）が構成されている。
第２アンロードスライダ１７０Ｂは、第１アーム１７１の裏面に上述のガイドに沿って移動可能に設けられた第２スライド部材１７５と、第２スライド部材１７５の下方に配置されるとともに第２スライド部材１７５に設けられた上下動回転駆動部１７９によって上下動及びＺ軸周りに回転駆動されるＹ字保持部１７７とを備えている（例えば、図３２（Ａ）参照）。第２スライド部材１７５には、上述の第１アーム１７１に配置された固定子とともに第２スライダ駆動用リニアモータを構成する可動子が内蔵されている。
Ｙ字保持部１７７は、図１５に示されるように、平面視Ｙ字形状を有する薄板部材から成り、その上面にウエハＷを真空吸着（又は静電吸着）により吸着保持する不図示の吸着部を有している。Ｙ字保持部１７７は、ウエハＷに対してＸＹ平面内の大きさが幾分小さく、吸着部上でウエハＷを保持した状態でＹ字形状の先端部（すなわち先割れ部）がウエハＷの外縁内に収まる。Ｙ字保持部１７７は、上下動回転駆動部１７９の駆動軸の下端にＹ字形状の先端部とは反対側の端部が固定されている。
本実施形態では、前述の第２スライダ駆動用リニアモータ、上下動回転駆動部１７９を含み、第２アンロードスライダ駆動系１８０Ｂ（図１６参照）が構成されている。
第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａ、及び第２アンロードスライダ駆動系１８０Ｂは、主制御装置２０によって制御される（図１６参照）。なお、アンロード装置は上述の構成に限られるものでなく、ウエハＷを保持して移動可能であれば良い。また、ウエハＷのアンローディングポジションも投影光学系ＰＬとアライメント装置９９との間に限られものではなく、例えば、後述の第２実施形態のようにアライメント装置９９に関して投影光学系ＰＬと反対側でアンロードを行っても良い。
図１６には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１００の構成各部を統括制御する。図１７には、図１６の第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０Ｂの具体的構成の一例が示されている。また、図１８には、図１６の切換部１５０Ａの構成の一例が示されている。
次に、本実施形態に係る露光装置１００における、ウエハステージ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１９〜図３７に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の直下には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。また、図１９以降において、計測ステージＭＳＴは簡略化して示されている。
また、第１ないし第３バックサイドエンコーダシステム７０Ａ〜７０Ｃ及び第１ないし第４トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｄの各ヘッド、多点ＡＦ系、アライメント系などは、それらを使用するとき、又はその使用の少し前にオフ状態からオン状態に設定されるが、以後の動作説明においては、この点に関する説明は省略する。
また、前提条件として、切換部１５０Ａ、１５０Ｂは、一例としてともに第１モードに設定され、切換部１５０Ｃは、例えば第２モードに設定されているものとする。すなわち、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａからは、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとのハイブリッド位置信号ＦＨに対応する計測値（以下、特に必要な場合を除き、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測値と称する）が、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂからは、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとのハイブリッド位置信号ＦＨに対応する計測値（以下、特に必要な場合を除き、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値と称する）が、それぞれ、主制御装置２０に対して出力される。また、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃからは、それぞれの出力信号（計測値）が、主制御装置２０に対して出力される。
図１９には、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰにあり、計測ステージＭＳＴが、投影光学系ＰＬの直下にある状態が示されている。このとき、ウエハステージＷＳＴの空間部内に計測アーム７１Ｂが挿入され、ウエハテーブルＷＴＢの裏面（グレーティングＲＧ）が計測アーム７１Ｂに対向している。このローディングポジションＬＰで、新たな露光前のウエハＷ（ここでは、一例として、あるロット（１ロットは２５枚又は５０枚）の中間のウエハとする）が、以下の手順でウエハステージＷＳＴ上にロードされる。
このとき、露光前のウエハＷは、前ウエハに対して後述するストリーム処理が終了した後、露光が開始される前の時点で、既に、ローディングポジションＬＰにて、前述のチャックユニット１２０によって支持され、その支持状態が維持されている。具体的には、図２０（Ａ）に示されるように、ウエハＷは、ローディングポジションＬＰにおける所定高さ位置にあるベルヌーイ・チャック１２４によって、所定の距離（ギャップ）を保って非接触で吸着（保持又は支持）されるとともに、その裏面の外周部の２箇所が、一対の支持板１２８によって下方から接触支持され、６自由度方向の移動が制限されている。また、ウエハＷは、クール・プレート１２３によって、所定温度、例えば２３°Ｃに温調されている。
主制御装置２０は、まず、図２０（Ｂ）に示されるように、駆動装置１４２を介して前述の３本の上下動ピン１４０を上昇させる。そして、３本の上下動ピン１４０は、ベルヌーイ・チャック１２４に支持されているウエハＷの裏面に当接すると、その当接状態を維持したまま上昇が停止される。３本の上下動ピン１４０は、上端面がその移動範囲の最下端位置である第２位置以外にあるとき、不図示のばねによって＋Ｚ方向に一定の力で押圧されている。
次いで、主制御装置２０は、一対の上下動回転駆動部１２７を介して、一対の支持板１２８を、僅かに下降させてウエハＷの裏面から離間させるとともに、図２０（Ｃ）に示されるように所定角度回転させ、第２回転位置に位置させる。上記の一対の支持板１２８のウエハＷの裏面からの離間により、新たなウエハＷは、支持板１２８によって支持された状態から上下動ピン１４０によって支持された状態に移行している。なお、ベルヌーイ・チャック１２４によるウエハＷの吸着（保持又は支持）はこの状態でも続行されており、ベルヌーイ・チャック１２４による吸着（保持又は支持）と、上下動ピン１４０の下方からの支持による摩擦力によりウエハＷは、６自由度方向の移動が制限されている。また、クール・プレート１２３によるウエハＷの温調も継続されている。
次に、主制御装置２０は、図２０（Ｄ）に示されるように、駆動部１２２及び一対の上下動回転駆動部１２７を制御してチャック本体１３０及び一対の支持板１２８を下方に駆動する。この場合、前述のばねの力による３本の上下動ピン１４０に対する上向きの力が、ウエハＷに対して予圧力として与えられている。従って、チャック本体１３０が下方に駆動されることで、ウエハＷは、下方に押され、その予圧力に抗して、３本の上下動ピン１４０を押し下げる。すなわち、このようにして、ウエハＷは、ベルヌーイ・チャック１２４に対して所定ギャップを維持したまま、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０とともに下降する。そして、ウエハＷの裏面がウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）に当接すると、主制御装置２０はベルヌーイ・チャック１２４によるウエハＷの吸着（保持又は支持）を解除し、ウエハＷをウエハホルダに吸着保持させる。これにより、ウエハＷは撓みの発生が実質的に抑制又は防止されてウエハホルダに保持される。すなわち、ベルヌーイ・チャック１２４は搬送機能だけでなく、前述の温調機能、及びプリアライメント機能に加えて撓み矯正（補正）機能も備えている。この撓み補正機能は、ウエハホルダに保持されるウエハＷを平坦化することから平坦化機能とも呼ぶことができる。なお、ベルヌーイ・チャック１２４で保持されるウエハＷは実質的に撓みなくフラットに維持されるものとしたが、例えば、ベルヌーイ・チャック１２４によってその保持したウエハＷの少なくとも一部に撓みを発生させた状態でウエハＷをウエハホルダに受け渡すことにより、結果的に、ウエハホルダに保持されるウエハＷの撓みを抑制又は防止しても良い。また、ベルヌーイ・チャック１２４に保持されるウエハＷの全面又は一部でＺ方向の位置情報あるいは撓み情報を検出する検出装置（例えば、前述のギャップセンサなど）を設け、主制御装置２０はこの検出結果を用いてベルヌーイ・チャック１２４によってその保持するウエハＷを撓みなくフラットに維持する、あるいは少なくとも一部で撓みを発生させても良い。さらに、ベルヌーイ・チャック１２４によるウエハＷの吸着解除は、ウエハホルダによるウエハＷの吸着開始前に行っても良いが、例えばウエハＷの撓み補正（平坦化）のために、ウエハホルダによるウエハＷの吸着開始と同時あるいは吸着開始後に行っても良い。また、主制御装置２０は、３本の上下動ピン１４０によるウエハＷの支持の解除と同時にウエハホルダによるウエハＷの吸着保持を開始しても良いし、あるいは３本の上下動ピン１４０によるウエハＷの支持の解除に先立ってウエハホルダによるウエハＷの吸着保持を開始しても良い。
ここで、主制御装置２０は、ベルヌーイ・チャック１２４によるウエハＷの吸着（保持又は支持）の解除に先立って、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）にその裏面（下面）が当接（接触）したウエハＷの一部又は全部に対して、チャック本体１３０によって上方から下向きの力を与えることとしても良い。ここで、下向きの力は、重力以外の力を意味する。この下向きの力を与える方法としては、例えば、ベルヌーイ・チャック１２４から噴き出される気体の流量及び／又は流速を増加させる、あるいはベルヌーイ・チャック１２４の下面とウエハＷの表面とのギャップ（隙間）を、それまでのチャック本体１３０の下降時の所定ギャップより狭めるなどが考えられる。いずれにしても、ウエハＷは、下向きの力が与えられた後、あるいは下向きの力が与えられながら、ウエハホルダに吸着保持される。これにより、ウエハホルダに保持されるウエハＷは撓みの発生が実質的に抑制又は防止される。
また、主制御装置２０は、ウエハホルダによるウエハＷの吸着保持が時間差を持って行われる、例えば、周辺部から中心部に向かって時間差を持って開始される、あるいは一側からその反対側に向かって時間差を持って開始されるように、ウエハホルダによる吸引状態を制御しても良い。特に、後者の場合、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）をθｘ及び／又はθｙ方向に傾斜させても良い。このようなウエハホルダによるウエハＷの吸着保持を、ベルヌーイ・チャック１２４によるウエハＷの撓み補正と組み合わせて実施することにより、ウエハＷはその撓みが実質的に抑制又は防止されてウエハホルダに保持される。
本実施形態では、上述したチャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０の下降中、撮像素子１２９の撮像信号が、信号処理系１１６（図１６参照）に送られ、ウエハＷの位置ずれと回転誤差との情報が、主制御装置２０に供給される（図１６参照）。なお、３本の上下動ピン１４０は、ベルヌーイ・チャック１２４（チャック本体１３０）と同期して下方に駆動されるようにしても良いし、同期することなく、下方に駆動されるようにしても良い。特に、後者の場合、主制御装置２０は、３本の上下動ピン１４０の下降速度と、チャック本体１３０との下降速度とを、ウエハＷが平坦化されるように異ならせても良い。この場合、例えば前述のギャップセンサを、ベルヌ−イ・チャック１２４の複数箇所に配置し、主制御装置２０は、その複数のギャップセンサを用いてウエハＷの変形状態（例えば上側に凸であるか、下側に凸であるかなど）を検出し、その検出結果に応じて、３本の上下動ピン１４０の下降速度と、チャック本体１３０との下降速度とを、異ならせるようにしても良い。
本実施形態では、図２０（Ａ）からもわかるように、ローディングポジションＬＰにウエハテーブルＷＴＢが戻って来た時点で、上下動ピン１４０が所定量上昇した状態が維持されているので、上下動ピン１４０がウエハホルダの内部に収納されている場合に比べてウエハロードを短時間で行うことができる。図１９には、ウエハＷがウエハテーブルＷＴＢ上にロードされた状態が示されている。
本実施形態では、図１９に示されるように、ローディングポジションＬＰは、計測プレート３０上の基準マークＦＭが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（すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースライン計測（Ｐｒｉ−ＢＣＨＫ）の前半の処理を行う位置）に設定されている。
ここで、Ｐｒｉ−ＢＣＨＫの前半の処理とは、以下のような処理を意味する。すなわち、主制御装置２０は、前述した計測プレート３０の中央に位置する基準マークＦＭを、プライマリアライメント系ＡＬ１で検出（観察）し、そのプライマリアライメント系ＡＬ１の検出結果とその検出時における微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを対応付けてメモリに記憶する。
本実施形態では、ウエハＷのロード動作と少なくとも一部並行してＰｒｉ−ＢＣＨＫの前半の処理が行われる。
このとき、計測ステージＭＳＴは、計測テーブルＭＴＢの裏面（グレーティングＲＧａ）が計測アーム７１Ａに対向する状態で、計測アーム７１Ａに係合している。また、計測テーブルＭＴＢと投影光学系ＰＬとの間に液体Ｌｑによる液浸領域１４が形成されている。
また、このとき、先に露光が終了したウエハ（Ｗ０とする）は、待機ポジションＵＬ２の所定の高さの位置で、第２アンロードスライダ１７０ＢのＹ字保持部１７７に保持されている。このウエハＷ０の待機状態は、次のウエハＷの露光が開始され、ウエハステージＷＳＴが、待機ポジションＵＬ２の下方から退避した状態となるまで維持されることとなる。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージ位置計測系１６Ａの計測値に基づいて粗動ステージＷＣＳを駆動するとともに、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢの位置をサーボ制御しつつ、ウエハステージＷＳＴのローディングポジションＬＰから露光ステーション２００へ向けての＋Ｙ方向の移動動作を開始する。このウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動は、まず、例えば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（以下、ファーストアライメントマークと略称する）を検出する位置へ向けて開始される。このとき、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置は、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値に基づいて、サーボ制御されている。なお、粗動ステージＷＣＳは、露光ステーション２００、計測ステーション３００及びその間のいずれの領域でも、ウエハステージ位置計測系１６Ａによって計測された位置情報に基づいて、ＸＹ平面内で駆動されるが、以下においては、この点に関する説明は省略する。
そして、＋Ｙ方向への移動中に、図２１に示される位置、すなわち計測プレート３０に送光系９０ａからの検出ビームが照射される位置にウエハステージＷＳＴが到達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを停止して、フォーカスキャリブレーション前半の処理を行う。
すなわち、主制御装置２０は、前述した第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの一対のＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２によって検出されるウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報（スケール３９１、３９２のＺ位置情報）を検出しつつ、それらの情報から得られる基準平面を基準として、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いて前述の計測プレート３０表面の面位置情報を検出する。これにより、前述の基準軸ＬＶにウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態における一対のＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２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）の計測プレート３０表面の検出点（複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点）における検出結果（面位置情報）との関係が求まる。
また、本実施形態では、上述のフォーカスキャリブレーション前半の処理が行われるウエハテーブルＷＴＢの位置と、３つのファーストアライメントマークを検出する処理が行われるウエハテーブルＷＴＢの位置とが一致しているので、主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーション前半の処理と並行して、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マークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図２１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第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。なお、この場合の３つのファーストアライメントマークの同時検出は、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置を変化させることで、複数のアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4とウエハテーブルＷＴＢに載置されているウエハＷとの間の、Ｚ軸方向（フォーカス方向）における相対位置関係を変更しつつ行われている。以下で説明するセカンドアライメントショット領域以降の各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においても同様である。
なお、フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われるウエハテーブルＷＴＢの位置と、ファーストアライメントマークを検出する処理が行われるウエハテーブルＷＴＢの位置とが一致していない場合には、主制御装置２０は、これらの処理を、それぞれの処理が行われる位置へのウエハテーブルＷＴＢの到達の順で順次行えば良い。
次に、主制御装置２０によって、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動（例えば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（以下、セカンドアライメントマークと略称する）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。
そして、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向へ更に移動し、図２２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第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
また、本実施形態では、図２２に示されるように、このセカンドアライメントマークを検出する位置で、送光系９０ａからの検出ビームがウエハＷに当たり始める。そこで、セカンドアライメントマークの検出後、主制御装置２０は、第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの４軸ヘッド６６１、６６２、並びに多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いたフォーカスマッピングを開始する。
ここで、本実施形態に係る露光装置１００で行われるフォーカスマッピングについて説明する。このフォーカスマッピングに際しては、主制御装置２０は、例えば図２２に示されるように、スケール３９1，３９2にそれぞれ対向する第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの２つの４軸ヘッド６６１、６６２の計測値に基づいてウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を管理している。この図２２の状態では、基準軸ＬＶに、ウエハテーブルＷＴＢの中心（ウエハＷの中心にほぼ一致）を通るＹ軸に平行な直線（センターライン）が一致した状態となっている。
そして、この状態で、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向へ進行している間に、２つの４軸ヘッド６６１、６６２のそれぞれで計測されるウエハテーブルＷＴＢ表面（プレート２８表面）のＸ軸方向両端部（一対の第２撥水板２８ｂ）のＹ軸及びＺ軸方向に関する位置情報と、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Ｗ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ各情報を相互に対応付けて不図示のメモリに逐次格納する。
そして、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームがウエハＷに掛からなくなると、主制御装置２０は、上記のサンプリングを終了し、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２つの４軸ヘッド６６１、６６２それぞれで計測されたＺ軸方向に関する位置情報を基準とするデータに換算する。
これをさらに詳述すると、一方の４軸ヘッド６６２によるＺ位置の計測値に基づいて、プレート２８の−Ｘ側端部近傍の領域（スケール３９2が形成された第２撥水板２８ｂ）上の所定の点（多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の配列とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を左計測点と呼ぶ）における面位置情報が得られる。また、他方の４軸ヘッド６６１によるＺ位置の計測値に基づいて、プレート２８の＋Ｘ側端部近傍の領域（スケール３９1が形成された第２撥水板２８ｂ）上の所定の点（多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の配列とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を右計測点と呼ぶ）における面位置情報が得られる。そこで、主制御装置２０は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点における面位置情報を、左計測点の面位置と右計測点の面位置とを結ぶ直線（以下、テーブル面基準線と呼ぶ）を基準とする面位置データに換算する。このような換算を、主制御装置２０は、全てのサンプリング時に取り込んだ情報について行う。
ここで、本実施形態に係る露光装置１００では、上記の第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃによる計測と並行して、第３バックサイドエンコーダシステム７０ＣによるＹ軸方向、Ｚ軸方向及びθｙ方向（並びにθｚ方向）に関するウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージＷＦＳ）の位置情報の計測が可能になっている。そこで、主制御装置２０は、上記の２つの４軸ヘッド６６１、６６２のそれぞれで計測されるウエハテーブルＷＴＢ表面（プレート２８の表面）のＸ軸方向両端部のＹ軸及びＺ軸方向に関する位置情報と、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Ｗ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）との取り込みと同じタイミングで、第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃによる上記各方向（Ｙ、Ｚ、θｙ（及びθｚ））に関する位置の計測値をも取り込んでいる。そして、主制御装置２０は、同時に取り込んだ第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃの計測情報から得られるテーブル面基準線のデータ（Ｚ、θｙ）と、第３バックサイドエンコーダシステム７０の計測情報（Ｚ、θｙ）との関係を求めている。これにより、上述のテーブル面基準線を基準とする面位置データを、裏面計測により得られるウエハテーブルＷＴＢのＺ位置及びθｙ回転で定まる、上述のテーブル面基準線に対応する基準線（以下、便宜上、裏面計測基準線と呼ぶ）を基準とする面位置データに換算することができる。
このようにして、予め上記の換算データを取得しておくことで、例えば、露光の際などには、前述のＸＺヘッド６４Ｘ及び６５ＸでウエハテーブルＷＴＢ表面（スケール３９2が形成された第２撥水板２８ｂ上の点、及びスケール３９1が形成された第２撥水板２８ｂ上の点）を計測して、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜（主としてθｙ回転）を算出する。この算出したウエハテーブルＷＴＢのＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜と前述の面位置データ（テーブル面基準線を基準とする面位置データ）とを用いることで、ウエハＷ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷの面位置制御が可能になる。従って、多点ＡＦ系を投影光学系ＰＬから離れた位置に配置しても何ら支障がないので、ワーキングディスタンス（露光時における投影光学系ＰＬとウエハＷとの間隔）が狭い露光装置などであっても、本実施形態のフォーカスマッピングは好適に適用できる。
以上の説明は、ウエハテーブルＷＴＢ表面に凹凸が存在しないことを前提にしている。しかし、実際には、ウエハテーブルＷＴＢの表面、すなわちスケール３９2が形成された第２撥水板２８ｂの表面及びスケール３９1が形成された第２撥水板２８ｂの表面などには、凹凸がある。しかしながら、このようにウエハテーブルＷＴＢの表面に凹凸が存在する場合であっても、ウエハＷの子午線（ウエハ中心を通るＹ軸に平行な直線）上の点では、極めて高精度な面位置制御が可能である。
その理由は、フォーカスマッピングをしている際（ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動している際）に、ウエハＷの子午線上に位置するショット領域は、露光の際などには、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）をフォーカスマッピング時と比べてＸ軸方向に移動させることなく、露光位置（投影光学系ＰＬの下）に配置されることになる。子午線上のショット領域が露光位置に達したときに、ＸＺヘッド６６Ｘ１とほぼ同一のＸ位置に検出点が配置されるＸＺヘッド６５Ｘ３、及びＸＺヘッド６６Ｘ２とほぼ同一のＸ位置に検出点が配置されるＸＺヘッド６４Ｘ２は、フォーカスマッピング時にＸＺヘッド６６Ｘ１及びＸＺヘッド６６Ｘ２がそれぞれ面位置情報を検出していたウエハテーブルＷＴＢ上の点とほぼ同じ点における面位置情報を検出することとなる。すなわち、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）による面位置情報の検出の基準となる、一対のＸＺヘッドが計測する基準面（テーブル面基準線をＹ軸方向に連続させた面）が、フォーカスマッピング時と露光時とで同じになる。このため、ウエハテーブルＷＴＢの表面に凹凸又はうねりなどが生じていたとしても、子午線上のショット領域を露光する際には、その凹凸及びうねりなどを考慮することなく、フォーカスマッピング時に得られたＺ位置をそのままＺ位置として用いて、露光の際のウエハのフォーカス制御を行うことができるので、高精度なフォーカス制御が可能となる。
同様に、子午線上のショット領域が露光位置に達したときに、ＹＺヘッド７７ａの検出点と同一のＹ軸に平行な直線（基準軸ＬＶ）上にその検出点が設定される３次元ヘッド７３ａ、及びＹＺヘッド７７ｂの検出点と同一のＹ軸に平行な直線上にその検出点が設定される３次元ヘッド７３ｂは、フォーカスマッピング時にＹＺヘッド及びＹＺヘッドがそれぞれ面位置情報を検出していたグレーティングＲＧ上の点と同じ点におけるＺ位置を検出し、この検出結果に基づいて、Ｚ、θｙの算出が行われることになる。すなわち、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）による面位置情報の検出の基準となる、前述の裏面計測基準線をＹ軸方向に連続させた面（以下、裏面計測基準面と呼ぶ）が、フォーカスマッピング時と露光時とで同じ点のＺ位置の計測値に基づいて算出されることになる。
子午線上以外のショット領域を露光する際、ウエハテーブルＷＴＢの表面に凹凸及びうねりなどがない場合には、上記子午線上のショット領域と同程度のフォーカス制御精度を確保できるが、ウエハテーブルＷＴＢの表面に凹凸又はうねりなどがある場合には、フォーカス制御精度は、後述するトラバースチェックの精度に依存する。
なお、本実施形態では、セカンドアライメントマークを検出する位置にウエハステージＷＳＴが到達したときに、送光系９０ａからの検出ビームがウエハＷに当たり始めるため、その位置でフォーカスマッピングを開始することとした。しかし、セカンドアライメントマークを検出する位置にウエハステージＷＳＴが到達するのに先立って、あるいは遅れて送光系９０ａからの検出ビームがウエハＷに当たり始める場合には、セカンドアライメントマークを検出に先立って、あるいは遅れて、その検出ビームがウエハＷに当たり始めた時点でフォーカスマッピングが開始されれば良い。
並行動作の説明に戻る。上記のフォーカスマッピングのためのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動により、ウエハステージＷＳＴが、図２３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。そして、主制御装置２０は、例えば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（以下、サードアライメントマークと略称する）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第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。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。
次に、主制御装置２０は、例えば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（以下、フォースアライメントマークと略称する）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。
そして、ウエハステージＷＳＴが図２４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マークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図２４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第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
そして、主制御装置２０は、このようにして得た合計１６個のアライメントマークの検出結果と対応する第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値とを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書に開示されているＥＧＡ方式にて統計演算を行って、ＥＧＡパラメータ（Ｘオフセット、Ｙオフセット、直交度、ウエハ回転、ウエハＸスケーリング、ウエハＹスケーリングなど）を算出する。
上述のウエハアライメント（少なくともフォースアライメントマークの位置計測までの処理）が終了した後、主制御装置２０は、図２７に示される位置、すなわちウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを、Ｙ軸方向に関して、接触或いは例えば３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接する状態（以下、接触又は近接する状態と称する）の開始位置へウエハステージＷＳＴを移動させる。この移動は、主制御装置２０により、ウエハテーブルＷＴＢに液体が触れることがない状態で、＋Ｙ方向に一気に長ストロークでウエハステージＷＳＴを高速移動させることで行われる。また、この移動の途中で、ウエハステージＷＳＴが第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測範囲から外れるので、主制御装置２０は、それに先立って、ウエハテーブルＷＴＢの位置のサーボ制御のために用いる計測系を、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂから第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄに切り換えている。
主制御装置２０は、上述の長ストロークでのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の高速移動の開始直後は、フォーカスマッピングを続行する。そして、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、図２５示されるように、フォーカスマッピングを終了する。
上述したウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に直線的に移動させながらアライメント計測及びフォーカスマッピングを行う処理（以下、ストリーム処理と称する）中、主制御装置２０は、前述の第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のリフレッシュ及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュと同様にして、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のリフレッシュを行なっている。
ところで、アライメント時など計測ステーション３００におけるウエハテーブルＷＴＢの姿勢を支配するのは第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂである。しかし、先に第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａについて説明したのと同様の理由により、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系の６自由度方向の長期安定性は期待できない。しかるに、グローバルなθｙ方向の位置（ローリング量）及びθｚ方向の位置（ヨーイング量）の変動は、アライメント計測の結果に影響する。そこで、主制御装置２０は、上述の長ストロークでのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の高速移動中にストリーム処理が終了した時点で、次に説明するポスト・ストリーム処理を開始し、このポスト・ストリーム処理結果を用いたアライメント演算（ＥＧＡパラメータを用いたウエハ上の全てのショット領域の配列座標の算出）並びにフォーカスマッピング結果に含まれる裏面計測基準面の補正を行う。
ここで、ポスト・ストリーム処理とは、ＥＧＡ結果及びフォーカスマッピングの結果に含まれる以下の誤差要因パラメータａ．〜ｃ．を、以下のｄ．で説明するθｙ、θｚ及びＸ軸方向スケーリングのオフセットと置き換える演算処理を意味する。
ａ．グローバルなθｙのオフセット：フォーカスマッピング結果に含まれる第３バックサイドエンコーダシステム７０Ｃを用いる裏面計測により得られるウエハテーブルのθｙ方向の位置（θｙ回転量）
ｂ．グローバルなθｚのオフセット：ＥＧＡパラメータに含まれる直交度／ウエハの回転
ｃ．グローバルなＸ軸方向スケーリングのオフセット:ＥＧＡパラメータに含まれるウエハのＸ軸方向スケーリング
ｄ．第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃが、ストリーム処理中に観測した全データの平均から算出されたθｙ、θｚ及びＸ軸方向スケーリングのオフセット
ここで、Ｘ軸方向スケーリングは、アライメント計測に用いるＸＺヘッド６７Ｘ２、６８Ｘ２間、又はＸＺヘッド６７Ｘ３、６８Ｘ３間の距離（軸間隔）を不変と考え、これを基準に、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系に対する摺り合わせが行われた第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂのスケール３９１、３９２の格子間隔をＸＺヘッド６７Ｘ２、６８Ｘ２又は６７Ｘ３、６８Ｘ３で計測し、その格子間隔の上述の基準に対する倍率をＸ軸方向スケーリングとする。
上記のようなポスト・ストリーム処理により、結果的にスケール３９１、３９２上の特定の１点における計測結果を用いてウエハテーブルＷＴＢの姿勢をリセットさせるのでなく、スケール３９１、３９２全面における計測結果の平均から得られるウエハテーブルＷＴＢの平均的な姿勢を、アライメント演算（ＥＧＡパラメータのうち、直交度／ウエハの回転、ウエハのＸ軸方向スケーリングが、上述の上記ｄ．のθｚ及びＸ軸方向スケーリングに置き換えられたＥＧＡ演算式を用いたウエハ上の全てのショット領域の配列座標の算出）に用いることとなる。このアライメント演算の結果は、平均化効果により、スケール３９１、３９２上の特定の１点における計測結果を用いて姿勢をリセットさせる場合より信頼できる。
ストリーム処理におけるθｚ方向及びθｙ方向の位置計測をトップサイドエンコーダシステムのみを用いて行わない理由は、次のｅ．〜ｈ．の通りである。
ｅ． このようにすると、アライメント（及びフォーカスマッピング）はトップサイドエンコーダシステムのみ、露光はバックサイドエンコーダシステム中心となり、両者の基準が（摺り合せているとは言え）完全に別になってしまう。
ｆ． 幅の狭い帯状の部分（３次元ヘッド７５ａ、７５ｂの検出点同士のＸ軸方向の間隔と同一幅の帯状の部分）だけであっても、アライメントにもバックサイドエンコーダシステムを用いた方が良いと考えられる。
ｇ． バックサイドエンコーダシステムの座標系のリフレッシュ処理の精度には期待できる。その結果、常に正確なグリッド、フラットな平面に保つことが出来る。その場合、幅の狭い帯状の部分の計測であっても、θｙ及びθｚのオフセットさえ除去できればバックサイドエンコーダシステムを基準とした方が良い。
ｈ． トップサイドエンコーダシステムは、バックサイドエンコーダシステムの情報を反映しているが、精度上完全ではない。
次に、トラバースチェックについて説明する。まず、トラバースチェックが必要となる主要因であるストリーム処理特有の誤差要因について説明する。
ストリーム処理では、上述した説明から明らかなように、ウエハステージＷＳＴは、Ｙ軸に平行な直線上を移動するため、Ｘ軸方向に関して異なる点におけるウエハテーブル（微動ステージＷＦＳ）の位置情報（Ｘ、Ｙ，Ｚ）の取得ができない。従って、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュにおいても、前述したΔＸ／δｘ、ΔＹ／δｘ、ΔＺ／δｘの取得ができない。すなわち、露光時には、前述した第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のリフレッシュにより、その座標系は全体でリアルタイムに更新され、グリッド誤差が座標系全体でリアルタイムに補正されるのに対し、アライメント時には、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュが行われても、その座標系は、ウエハのＸ軸方向中心を通るＹ軸方向の直線上以外は更新されず、この結果、グリッド誤差がその直線上以外の部分ではリアルタイムに補正されない。この結果、アライメント時にウエハステージの位置が管理されるアライメント時座標系と露光時にウエハステージの位置が管理される露光時座標系とに誤差が生じることになる。すなわち、これが、ストリーム処理特有の誤差要因である。
そこで、主制御装置２０は、次のようなトラバースチェックを、ロット内の２５又は５０枚のウエハを処理する間に、予め定められた頻度（必要に応じた頻度）で、行なっている。
トラバースチェックに際し、主制御装置２０は、上述のストリーム処理中に、ウエハステージＷＳＴが、Ｙ軸方向に関して、例えば図２８に示される位置に到達したとき、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置を管理してウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に関し所定の範囲内（ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが、基準軸ＬＶを中心とする所定幅（スケール３９１、３９２の幅及びアライメント系ＡＬ２１、ＡＬ２４の検出領域相互間の距離より広い幅）の範囲内でＸ軸方向に関して変位する範囲内）で、ステップ駆動しつつ、ウエハＷの中心近傍に位置する同一のアライメントマークを、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４を用いて順次計測する。また、主制御装置２０は、上記のウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動中に、所定のサンプリング間隔で、ウエハテーブルＷＴＢの一対の第２撥水板２８ｂ表面の領域（スケール３９１、３９２表面）の面位置情報を検出する一対のＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２の計測値と、多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）によるウエハＷの面位置情報の検出値とを同時に取り込む。
このようなトラバースチェックにより、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの座標系（第２トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系及び第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系）と、多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）及びアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４との関係をキャリブレーションすることができる。具体的には、次の通りである。
Ａ．上記の所定範囲内でのウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動により、Ｘ軸方向に関して異なる点におけるウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージＷＦＳ）の位置情報（Ｘ、Ｙ，Ｚ）の取得ができ、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュにおいても、前述したΔＸ／δｘ、ΔＹ／δｘ、ΔＺ／δｘの取得が可能となり、結果として、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュ、及びこれに基づく第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のリフレッシュの結果がより精度の良いものとなる。
Ｂ．上記のウエハＷの中心近傍に位置する同一のアライメントマークの計測により、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との検出中心相互の位置関係、すなわちセカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のベースラインが、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの座標系上で求められる。
Ｃ．多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点についての面位置情報と、同時に取り込んだ一対のＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２の計測値（面位置情報）との関係を、異なるサンプリング時について求め、その求めた複数の関係から、スケール３９１、３９２表面のＸ軸方向に関する凹凸が、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂの座標系上で求められる。ただし、このスケール３９１、３９２表面のＸ軸方向に関する凹凸を正確に求めるためには、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、センサ間オフセットが事前に調整されている必要がある。
そして、主制御装置２０は、後述する露光時に、上記のセカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のベースラインを用いてウエハテーブルＷＴＢの露光位置に対する位置合わせを行うと共に、スケール表面のＸ軸方向に関する凹凸情報等を補正量として加味しながら、ウエハＷのフォーカス制御を行う。
すなわち、本実施形態では、主制御装置２０は、上述のようにして、上述したストリーム処理特有の誤差要因に起因するウエハテーブルＷＴＢの位置誤差を、ウエハステージＷＳＴを実際にＸ軸方向に動かすことで補正する。
前述したポスト・ストリーム処理と並行して、図２５中に破線の矢印で示されるように、前述のチャックユニット１２０の下方に次のウエハ（ウエハＷ１とする）を搬入する動作が、次のような手順で行われる。
ウエハ搬入が開始される前提として、図２５に示されるように、露光前のウエハＷが搭載されたウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰから完全に外れた位置（ローディングポジションＬＰの＋Ｙ側位置）にある。また、このとき、一対の支持板１２８は、図２６（Ａ）に示されるように、前述の第２回転位置にある。
まず、主制御装置２０はウエハ搬送アーム１３２を駆動し、新たな（露光前の）ウエハＷ１を、外部装置からローディングポジションＬＰにあるベルヌ−イ・チャック１２４の下方の一対の駆動軸１２６の間の空間に搬入する（図２６（Ａ）参照）。
次に、主制御装置２０は、チャックユニット１２０の駆動部１２２及びウエハ搬送アーム１３２を制御し、ベルヌーイ・チャック１２４と新たなウエハＷ１とが所定の距離、例えば数μｍ程度になるまでチャック本体１３０とウエハ搬送アーム１３２との少なくとも一方をＺ軸方向に駆動する（図２６（Ａ）中の白矢印参照）。このとき、ベルヌーイ・チャック１２４と新たなウエハＷ１との距離は、上述の不図示のギャップセンサにより計測されている。
ベルヌ−イ・チャック１２４と新たなウエハＷ１との距離が所定の距離になると、主制御装置２０は、図２６（Ｂ）に示されるように、ベルヌ−イ・チャック１２４と新たなウエハＷ１とが所定の距離（ギャップ）を維持するようにベルヌ−イ・チャック１２４から吹き出される空気の流速を調整する。これにより、数μｍ程度の隙間（ギャップ、クリアランス）を介して、ウエハＷ１がベルヌ−イ・チャック１２４により上方から非接触で吸着保持される。ベルヌ−イ・チャック１２４によりウエハＷ１が吸着保持されると、ウエハＷ１は、クール・プレート１２３を介して所定の温度に温調される。
ウエハＷ１がベルヌ−イ・チャック１２４に吸着保持されると、主制御装置２０は、図２６（Ｃ）に示されるように、一対の上下動回転駆動部１２７を介して一対の支持板１２８を第１回転位置まで軸１２６と一体で回転させるとともに、チャック本体１３０と一対の支持板１２８とを両者が接近する方向に所定量Ｚ軸方向に相対駆動して一対の支持板１２８によってウエハＷ１の裏面を接触支持させる。
そして、主制御装置２０は、図２６（Ｄ）に示されるように、ウエハ搬送アーム１３２をウエハＷ１から離間させて、ローディングポジションＬＰから退避させる。このとき、新たなウエハＷ１は、ベルヌーイ・チャック１２４と一対の支持板１２８とによって６自由度方向の移動が制限されている。なお、ウエハ搬送アーム１３２のウエハＷ１からの離間と、一対の支持板１２８のウエハＷ１に対する接触とは、その順序が逆でも良い。何れにしても、ウエハＷ１は、前ウエハＷの露光が終了して、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰに戻り、そのウエハＷ１のロードが開始されるまで、その支持状態が維持されることとなる。
並行処理動作の説明に再び戻る。前述した長ストロークでのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向の高速移動により、図２７に示される位置にウエハステージＷＳＴが到達すると、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとは接触又は近接する状態へ移行する。この接触又は近接する状態では、計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側の端面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の端面とが接触或いは近接する。主制御装置２０は、その接触又は近接する状態を保ちながら、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。この移動に伴い、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。
そして、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが、図２９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、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを停止し、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を行う。
ここで、Ｐｒｉ−ＢＣＨＫ後半の処理とは、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ（又はレチクルステージＲＳＴ上の不図示のマーク板）上の一対の計測マークの投影像（空間像）を、計測プレート３０を含む前述した空間像計測装置４５を用いて計測する処理を意味する。この場合、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示される方法と同様に、一対の空間像計測スリットパターンＳＬを用いたスリットスキャン方式の空間像計測動作にて、一対の計測マークの空間像をそれぞれ計測し、その計測結果（ウエハテーブル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、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測値に基づいて、計測制御されている。
また、フォーカスキャリブレーション後半の処理とは、ウエハテーブル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ＸＺヘッド６５Ｘ２、６４Ｘ３によって計測される面位置情報を基準として、計測プレート３０（ウエハテーブルＷＴＢ）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上の計測マークの空間像をスリットスキャン方式で計測し、その計測結果に基づいて投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を測定する処理を意味する。
このとき、液浸領域１４が投影光学系ＰＬと計測プレート３０（ウエハテーブルＷＴＢ）との間に形成されているので、上記の空間像の計測は、投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑを介して行われる。また、空間像計測装置４５の計測プレート３０などはウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）に搭載され、受光素子などは計測ステージＭＳＴに搭載されているので、上記の空間像の計測は、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触又は近接状態を保ったままで行われる。
上記の測定により、基準軸ＬＶに、ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態における一対のＸＺヘッド６５Ｘ２、６４Ｘ３の計測値（すなわち、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）が求まる。この計測値は、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応している。
上述の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を行なった後、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。また、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で得られた基準軸ＬＶ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一対のＸＺヘッド６６Ｘ１、６６Ｘ２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）の計測プレート３０表面の検出点（複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点）における検出結果（面位置情報）との関係と、上述のフォーカスキャリブレーション後半の処理で得られた投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応するウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが基準軸ＬＶに一致した状態における一対のＸＺヘッド６５Ｘ２、６４Ｘ３の計測値（すなわち、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、そのオフセットが零になるように前述の光学的手法により多点ＡＦ系の検出原点を調整する。
この場合において、スループット向上の観点から、上述のＰｒｉ−ＢＣＨＫの後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の一方のみを行っても良いし、両方の処理を行うことなく、次の処理に移行しても良い。勿論、Ｐｒｉ−ＢＣＨＫの後半の処理を行わない場合には、前述のＰｒｉ−ＢＣＨＫの前半の処理を行う必要もない。
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、図３０に示されるように、計測ステージＭＳＴを、＋Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に駆動して、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの接触又は近接状態を解除する。
そして、主制御装置２０は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハＷ上にレチクルパターンを転写する。この露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われたウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果（前述のスケール３９１、３９２全面における計測結果の平均から得られる平均的な姿勢をアライメント演算に用いて算出されたウエハ上のすべてのショット領域の配列座標）及びアライメント系ＡＬ１（及びＡＬ２1〜ＡＬ２4）の最新のベースライン等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光と、を繰り返すことにより行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体（水）Ｌｑを保持した状態で行われる。
また、本実施形態では、一例として最初に露光される第１ショット領域が、ウエハＷの−Ｘ側半部の＋Ｙ端部に位置するショット領域に定められているため、まず、その加速開始位置へ移動するため、ウエハステージＷＳＴが、図３０に黒矢印で示されるように、＋Ｘ方向かつ＋Ｙ方向に移動される。
そして、図３１に黒矢印で示されるような経路に沿って、ウエハステージＷＳＴを移動しながらウエハの−Ｘ側半部の領域を＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域の順で露光する。
上述のウエハＷの−Ｘ側半部の領域の露光のため、ウエハステージＷＳＴが、図３１に黒矢印で示されるような経路に沿って＋Ｙ方向に移動すると、待機ポジションＵＰ２で露光済みのウエハＷ０を保持している第２アンロードスライダ１７０ＢのＹ字保持部１７７を下降させても、ウエハステージＷＳＴとの干渉のおそれがなくなる。このため、主制御装置２０は、この時点で、図３２（Ａ）に示されるように、Ｙ字保持部１７７に保持されているウエハＷ０を、以下の手順でウエハ搬送系との受け渡し位置まで搬送する。
すなわち、主制御装置２０は、ウエハＷ０を保持しているＹ字保持部１７７を、図３２（Ｂ）中に黒矢印で示されるように、第２アンロードスライダ駆動系１８０Ｂを介して所定量下降駆動した後、図３２（Ｃ）中に黒矢印で示されるように、−Ｙ方向に第１アーム１７１に沿って駆動する（図３１中の白矢印参照）。この駆動の途中で、図３１中に破線で示される位置にウエハＷ０が達すると、ウエハＷ０を持ち上げてもヘッド部６２Ｅ等に干渉するおそれはなくなる。そこで、主制御装置２０は、その時点以後、第２アンロードスライダ駆動系１８０Ｂを介して、図３２（Ｄ）中に２つの黒矢印で示されるように、ウエハＷ０を保持しているＹ字保持部１７７を所定量上昇させつつ、ウエハ搬送系との受け渡し位置まで移動させる。このようにして、ウエハＷ０が、ウエハ搬送系との受け渡し位置まで搬送される。
上述のウエハＷ０の受け渡し位置への搬送と並行して、主制御装置２０は、図３３、図３４中に黒矢印で示されるような経路に沿って、ウエハステージＷＳＴを移動しながらウエハＷの＋Ｘ側半部の領域を−Ｙ側のショット領域から＋Ｙ側のショット領域の順で露光する。これにより、ウエハＷ上の全てのショット領域の露光が終わった時点では、ウエハステージＷＳＴは、露光開始前の位置とほぼ同一位置に戻っている。
本実施形態では、上述したショット領域の露光順序を採用しているが、その露光のためにウエハステージＷＳＴが移動する経路の全体長さは、同じ大きさのウエハを同一のショットマップに従って露光するとした場合、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される従来の液浸スキャナなどと大差ない。
上記の露光中、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測値、すなわちスケール３９1，３９2にそれぞれ対向する４軸ヘッド６５、６４の計測値、すなわち前述の第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる６自由度方向の位置情報の計測結果（位置の計測値）及び第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる６自由度方向の位置情報の計測結果（位置の計測値）のうち信頼性の高い計測値が前述のハイブリッド位置信号として主制御装置２０に供給され、そのハイブリッド位置信号から得られるウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向に関する位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢの位置のサーボ制御が行われる。また、この露光中のウエハテーブル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、事前に行われた前述のフォーカスマッピングの結果（スケール基準面を基準とする面位置情報又はポスト・ストリーム処理結果を用いて補正された裏面計測基準面を基準とする面位置情報）に基づいて行われる。
また、主制御装置２０は、露光中に、前述した冗長軸の計測値を用いた差分計測による第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のリフレッシュを所定サンプリング間隔で行い、そのリフレッシュされた第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系に第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのスケール３９１，３９２のグリッドを摺り合わせることによるその座標系のリフレッシュを少なくとも１回行う。
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、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの前述のヘッドの切り換え（複数のヘッド間における計測値の引き継ぎ）が行なわれる。このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａのエンコーダを適宜切り換えて、ステージ制御を実行している。
上述したウエハの＋Ｘ側半部のショット領域の露光と並行して、受け渡し位置に搬送された露光済みのウエハＷ０は、不図示の搬送ロボットによって、装置外への搬出のためウエハ搬送系（不図示）に渡される。
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、計測ステージ位置計測系１６Ｂの計測値に基づいて、計測ステージＭＳＴを、図３４中に白矢印で示されるように、ＸＹ平面内で駆動することで、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とを、前述の接触又は近接する状態に移行させる。この接触又は近接する状態への移行に際し、計測ステージＭＳＴは、横側（側方）から計測アーム７１Ａに係合する。この計測ステージＭＳＴの横側からの計測アーム７１Ａに対する係合を可能にするため、計測ステージＭＳＴの計測テーブルＭＴＢは、スライダ部６０上の支持部６２上に片持ち支持されている。
そして、主制御装置２０は、図３５に示されるように、上記の接触又は近接する状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを−Ｙ方向に移動させる。これにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４（液体Ｌｑ）が、ウエハテーブルＷＴＢ上から計測テーブルＭＴＢ上に移動する（受け渡される）。
上記の液浸領域１４（液体Ｌｑ）のウエハテーブルＷＴＢ上から計測テーブルＭＴＢ上への受け渡しが終了した段階では、主制御装置２０は、計測テーブルＭＴＢの位置を、計測テーブルＭＴＢの裏面に設けられたグレーティングＲＧａを用いる第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの計測値に基づいて、計測テーブル駆動系５２Ｂ（図１６参照）を介して制御することが可能である。従って、主制御装置２０は、必要な露光に関連する計測動作を、計測テーブルＭＴＢの６自由度方向の位置を制御しつつ行うことができる。
上記の接触又は近接する状態に移行後、液浸領域１４（液体Ｌｑ）のウエハテーブルＷＴＢ上から計測テーブルＭＴＢ上への移動が完了する直前に、ウエハステージＷＳＴが、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａの計測範囲から外れ、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａ及び第１バックサイドエンコーダシステム７０ＡによるウエハテーブルＷＴＢの位置計測ができなくなる。その直前に、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢの位置のサーボ制御に用いる位置計測系を、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａから第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄ（３次元ヘッド７９１、７９２）に切り換える。
その後、ウエハステージＷＳＴは、主制御装置２０によってアンローディングポジションＵＰ１に向けて駆動される。これにより、前述の接触又は近接する状態が解除された後、ウエハステージＷＳＴは、アンローディングポジションＵＰ１に移動する。この移動は、ウエハテーブルＷＴＢ上に液体Ｌｑが触れることなく行われるので、高加速、例えば２段階の加速により短時間で行うことができる。アンローディングポジションＵＰ１にウエハステージＷＳＴが到達すると、主制御装置２０は、露光済みのウエハＷを次のような手順で、ウエハステージＷＳＴ上からアンロードする。
すなわち、主制御装置２０は、ウエハホルダによる露光済みのウエハＷの吸着を解除した後、図３６（Ａ）に黒矢印で示されるように、３本の上下動ピン１４０を所定量上昇駆動してウエハＷを持ち上げる。このときの３本の上下動ピンの位置は、ローディングポジションＬＰにウエハステージＷＳＴが到達し、次のウエハのロードが開始されるまで維持される。
次に、主制御装置２０は、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａを介して、図３６（Ｂ）中に白矢印で示されるように、第１アンロードスライダ１７０Ａのウエハ把持部１７４を所定量下降駆動する。これにより、ウエハ把持部１７４の本体部１７４ａが、ウエハＷに対して所定の距離の位置まで接近する。このとき、ウエハ把持部１７４の４つの把持部１７４ｂは開いている。そこで、主制御装置２０は、図３６（Ｃ）に黒矢印で示されるように、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａを介して４つの把持部１７４ｂを閉じるとともに、図３６（Ｄ）に白矢印で示されるように、ウエハ把持部１７４を所定の高さ位置まで上昇駆動する。これにより、ウエハ把持部１７４の４つの把持部１７４ｂによって、ウエハＷが裏面の外周部の４箇所を下方から支持した状態で、持ち上げられる。これにより、ウエハＷのアンロードが終了する。
次いで、主制御装置２０は、図３７に示されるように、ウエハステージＷＳＴをローディングポジションＬＰに向けて、ロングステップで直線的に高速駆動する。この駆動の途中で、ウエハステージＷＳＴが計測範囲から外れて第４トップサイドエンコーダシステム８０ＤによるウエハテーブルＷＴＢの位置計測ができなくなる。そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄによる計測範囲から外れる前に、ウエハテーブルＷＴＢの位置のサーボ制御に用いる位置計測系を、第４トップサイドエンコーダシステム８０Ｄから第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂに切り換えている。
ウエハステージＷＳＴのローディングポジションＬＰへの移動と並行して、主制御装置２０によって、図３７中に白矢印で模式的に示されるように、アンローディングポジションＵＰ１の所定の高さの位置で、第１アンロードスライダ１７０Ａのウエハ把持部１７４に保持されているウエハＷの待機ポジションＵＰ２への移動が行われる。この移動は、主制御装置２０によって次の手順で行われる。
すなわち、主制御装置２０は、図３８（Ａ）中に黒矢印で示されるように、ウエハ把持部１７４によりウエハＷを保持している第１アンロードスライダ１７０Ａを、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａを介して第２アーム１７２に沿って待機ポジションＵＰ２における下限移動位置近傍にあるＹ字保持部１７７の真上まで移動させる。そして、主制御装置２０は、図３８（Ｂ）中に黒矢印で示されるように、例えば第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａを介してウエハＷを保持しているウエハ把持部１７４を、ウエハＷの裏面がＹ字保持部１７７の吸着部に接触するまで、下方に駆動する。あるいは、主制御装置２０は、例えば第２アンロードスライダ駆動系１８０Ｂを介して、Ｙ字保持部１７７の吸着部がウエハ把持部１７４に保持されているウエハＷ裏面に接触するまで、Ｙ字保持部１７７を上方に駆動しても良い。
そして、ウエハＷの裏面がＹ字保持部１７７の吸着部に接触すると、主制御装置２０は、図３８（Ｃ）中に黒矢印で示されるように、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａ介して４つの把持部１７４ｂを開くとともに、図３８（Ｄ）中に黒矢印で示されるように、ウエハ把持部１７４を所定量上方に駆動する。これにより、ウエハＷがウエハ把持部１７４からＹ字保持部１７７に受け渡される。
その後、主制御装置２０は、図３８（Ｅ）中に黒矢印で示されるように、第１アンロードスライダ駆動系１８０Ａを介して第１アンロードスライダ１７０Ａ（ウエハ把持部１７４）をアンローディングポジションＵＰ１に戻すとともに、図３８（Ｅ）中に白矢印で示されるように、ウエハＷを下方から吸着保持するＹ字保持部１７７を待機ポジションＵＰ２の所定高さの位置まで上昇させる。このウエハＷは、次のウエハの露光が開始され、ウエハステージＷＳＴが、待機ポジションＵＰ２の下方から退避した状態となるまで、待機ポジションＵＰ２の所定の高さの位置に、Ｙ字保持部１７７に保持された状態が維持される。
これにより、１枚のウエハに対する一連（１サイクル）の処理が終了し、以降、同様の動作が繰り返し実行される。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００は、載置されたウエハを保持するとともに、ＸＹ平面に沿って移動可能な不図示のウエハホルダを有する微動ステージＷＦＳと、ローディングポジションＬＰの上方にて、ウエハを上方から非接触で保持し、かつ上下動可能なチャック本体１３０を有するチャックユニット１２０と、微動ステージＷＦＳに設けられ、ウエハを下方から支持可能で上下動可能な３本の上下動ピン１４０と、を備えている。また、チャックユニット１２０は、３本の上下動ピン１４０でウエハを下方から支持するのに先立って、チャック本体１３０（ベルヌーイ・チャック１２４）により上方から非接触で保持されたウエハを、その上面を除く部分（たとえば下面（裏面））の一部に接触して保持する一対の支持板１２８を備えている。
ウエハのウエハテーブルＷＴＢ上へのロードに先立って、主制御装置２０は、ローディングポジションＬＰの上方にて、ウエハを、チャック本体１３０（ベルヌーイ・チャック１２４）により上方から非接触で保持しつつ、その下面（裏面）の一部に一対の支持板１２８を接触させる。これにより、ウエハは、６自由度方向に関して移動が制限される。そして、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰに戻るまで、チャックユニット１２０は、この状態を維持する。
そして、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰに戻ると、主制御装置２０は、チャック本体１３０（ベルヌーイ・チャック１２４）により保持されたウエハを３本の上下動ピン１４０により下方から支持するとともに、一対の支持板１２８によるウエハに対する接触保持を解除する。その後、直ちに、主制御装置２０は、チャック本体１３０（ベルヌーイ・チャック１２４）によるウエハの保持状態及び３本の上下動ピン１４０によるウエハの支持状態を維持しつつ、ウエハの下面が微動ステージＷＦＳ（ウエハテーブルＷＴＢ）上の不図示のウエハホルダ（バキュームチャック等）に接触するまでチャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０下降させ、ウエハの下面がウエハホルダ（バキュームチャック等）に接触した段階で、ウエハに対する３本の上下動ピン１４０による支持及びチャック本体１３０（ベルヌーイ・チャック１２４）によるウエハの保持を解除する。
従って、露光装置１００によると、ウエハを、平面度を高く維持した状態で、ウエハテーブルＷＴＢ上に位置ずれなく（再現性良く）搬入することが可能になる。また、主制御装置２０は、ウエハの露光の際には、前述の第１微動ステージ位置計測系１１０Ａで計測された位置情報に基づいて、微動ステージＷＦＳを駆動する。従って、微動ステージＷＦＳ上に平面度を高く維持した状態で、位置ずれなく搬入されたウエハに対する高精度な露光が可能になる。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、チャック本体１３０は、ウエハを非接触で保持するベルヌーイ・チャック１２４と、ウエハを温調するクール・プレート１２３とを含み、ウエハは、チャック本体１３０による保持が解除されるまでの間目標温度に温調される。これにより、ウエハテーブルＷＴＢ上への搬入が終了するまでの間、ウエハの目標温度の温調状態が持続される。
また、露光装置１００は、チャック本体１３０に設けられ、ウエハの位置情報（中心位置（ずれ）、回転位置（ずれ））を計測する３つの撮像素子及び信号処理系１１６を含む計測系を備え、チャック本体１３０の下降動作中に、ウエハの下面がウエハホルダ（バキュームチャック等）に接触するまで、３つの撮像素子及び信号処理系１１６を含む上記計測系によりウエハの位置情報を計測する。これにより、ウエハがウエハテーブルＷＴＢ上にロードされた瞬間においてもウエハの位置ずれと回転誤差を計測することが可能になり、主制御装置２０は、この計測情報をウエハの位置の補正情報として加味することで、アライメント時及び／又は露光時におけるウエハＷのより精度の高い位置制御（位置決めを含む）を実現することができる。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、計測ステーション３００のＹ軸方向の一側（−Ｙ側）に設定されたローディングポジションＬＰから露光ステーション２００に向かってウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動させ、この移動経路の途中で複数のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２１〜ＡＬＧ２４によるウエハ上の複数（例えば１６個）のアライメントマークの検出を行う際に、その複数のマークの検出が終了するまでの間に、ウエハステージＷＳＴの如何なる部分も液浸領域１４にかからないように、投影光学系ＰＬと複数のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２１〜ＡＬＧ２４とのＹ軸方向の位置関係が設定されている。また、この上記のアライメント計測に加え前述のフォーカスマッピングを含む前述のストリーム処理は、ウエハテーブルＷＴＢに液体が触れることなく行われるので、高速かつ高加速でウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）を移動させつつ、ストリーム処理を行うことができる。
また、アンローディングポジションＵＰ１が、露光位置とアライメント位置との間に設定されているので、ウエハの露光終了後にその露光済みのウエハを直ちにウエハテーブルＷＴＢ上からアンロードした後、ローディングポジションＬＰに戻ることができる。また、露光終了後、計測テーブルＭＴＢに液浸領域１４（液体Ｌｑ）を渡した後、ウエハテーブルＷＴＢは、液体に触れること無く、アンローディングポジションＵＰ１へ、さらにはローディングポジションＬＰに戻る。従って、この時のウエハテーブルＷＴＢの移動を、高速かつ高加速で行うことができる。さらに、ローディングポジションＬＰが、露光位置とアライメント位置とを結ぶ直線上に設定され、さらにこの位置でPri-BCHKの前半の処理が行われるので、ウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロード後、直ちにストリーム処理を開始することができる。
さらに、ウエハＷ上の複数のショット領域の露光順序は、−Ｘ側半部（又は＋Ｘ側半部）における＋Ｙ側から−Ｙ側のショット領域の順に露光した後、＋Ｘ側半部（又は−Ｘ側半部）における−Ｙ側から＋Ｙ側のショット領域の順に露光するので、露光が終了した時点で、アンローディングポジションＵＰ１に最も近い位置にウエハテーブルＷＴＢが位置している。従って、露光終了後、最短時間でアンローディングポジションＵＰ１へのウエハテーブルＷＴＢの移動が可能である。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、露光ステーション２００にウエハステージＷＳＴがあるときに、粗動ステージＷＣＳに６自由度方向に移動可能に保持されるウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置を計測する第１微動ステージ位置計測系１１０Ａが、ウエハテーブルＷＴＢの裏面（−Ｚ側の面）に設けられたグレーティングＲＧに計測ビームを下方から照射して、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を計測する第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと、メインフレームＢＤに設けられたヘッド部６２Ａ、６２Ｃを有し、ヘッド部６２Ａ、６２ＣからウエハテーブルＷＴＢに設けられた一対のスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）に計測ビームを照射して、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を計測する第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａと、を備えている。そして、前述の切換部１５０Ａが第１モードに設定されている場合、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢが露光ステーション２００内の上記所定の範囲（ウエハテーブルＷＴＢに保持されたウエハＷの露光のためウエハテーブルＷＴＢが移動する範囲を含む範囲）を移動する際、例えば露光時に、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる位置情報及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを駆動する。この駆動は、主制御装置２０によって、粗動ステージ駆動系５１Ａを介して粗動ステージＷＣＳが駆動されるとともに微動ステージ駆動系５２Ａを介してウエハテーブルＷＴＢがサーボ駆動されることで行われる。
また、本実施形態では、切換部１５０Ａの第１モードの設定により、主制御装置２０は、前述のハイブリッド位置信号ＦＨに対応する位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを、上記所定の範囲内で駆動することで、結果的に、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａによる位置情報及び第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを上記所定の範囲内で駆動する。従って、常に信頼性が高い位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを、露光ステーション２００内の上記所定の範囲内で精度良く駆動することが可能になる。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、計測ステーション３００にウエハステージＷＳＴがあるときに、粗動ステージＷＣＳに６自由度方向に移動可能に保持されるウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージＷＦＳ）の６自由度方向の位置を計測する第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂが、ウエハテーブルＷＴＢの裏面（−Ｚ側の面）に設けられたグレーティングＲＧに計測ビームを下方から照射して、ウエハテーブルＷＴＢが計測ステーション３００内の所定の範囲（前述したストリーム処理、及びトラバースチェックのため、ウエハテーブルＷＴＢが移動する範囲を少なくとも含む計測ステーション３００内の範囲、例えば露光ステーション２００における前述の所定の範囲に対応する計測ステーション３００における範囲）で移動する際に、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を計測する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと、メインフレームＢＤに設けられたヘッド部６２Ｆ、６２Ｅを有し、ヘッド部６２Ｆ、６２ＥからウエハテーブルＷＴＢ上の一対のスケール３９１、３９２（２次元グレーティング）に計測ビームを照射して、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる前記位置情報の計測と並行して計測可能な第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂと、を備えている。そして、前述の切換部１５０Ｂが第１モードに設定されている場合、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢが計測ステーション３００内の上記所定の範囲を移動する際、例えばアライメント時に、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる位置情報及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢをサーボ駆動する。
また、本実施形態では、切換部１５０Ｂの第１モードの設定により、主制御装置２０は、前述のハイブリッド位置信号ＦＨに対応する位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを、上記所定の範囲内で駆動することで、結果的に、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂによる位置情報及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂによる位置情報のうち、信頼性の高い方の位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを上記所定の範囲内で駆動する。従って、常に信頼性が高い位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを、計測ステーション３００内の上記所定の範囲内で精度良く駆動することが可能になる。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、主制御装置２０により、露光時等にウエハテーブルＷＴＢが、露光ステーション２００の上記所定の範囲内で移動するときに、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のリフレッシュ処理が所定の間隔で繰り返し行われ、常にグリッド誤差が補正された第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系上でウエハテーブルＷＴＢの位置が管理されつつ、ウエハＷの露光が行われる。また、主制御装置２０により、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとの互いに対応する部分座標系同士の関係から、更新された第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のグリッドに基づいて、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のグリッド歪を逆算して更新する、第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの座標系のリフレッシュが、行われる。
また、ストリーム処理時には、主制御装置２０により、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のリフレッシュ処理が所定の間隔で繰り返し行われ、常にグリッド誤差が補正された第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系上でウエハテーブルＷＴＢの位置が管理されつつ、アライメント計測、フォーカスマッピングが行われる。また、主制御装置２０により、同様に、更新された第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系のグリッドに基づいて、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のグリッド歪を逆算して更新する、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のリフレッシュが行われる。
なお、上記第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ、７０Ｂの座標系のリフレッシュを、高次成分を含めて高精度におこなうため、正確な位置関係でマークが配置され、その表面平坦度が極めて高い基準ウエハを用意し、この基準ウエハをウエハテーブルＷＴＢ上に搭載し、ウエハテーブルＷＴＢの位置を第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂにより計測しつつ、ウエハテーブルＷＴＢをＸＹ平面内で移動させて、基準ウエハのマークをプライマリアライメント系ＡＬ１で計測するとともに、基準ウエハの凹凸を多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）により計測することを行い、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂの座標系、すなわちグレーティングＲＧのグリッドの高次成分を含む計測（補正）を行うようにしても良い。この計測は、装置の立ち上げ時などに少なくとも１回、理論上は、ウエハ全面ではなく、ウエハの一部の領域に対して行なっていても良い。リフレッシュの対象となるグレーティングＲＧのグリッドの高次成分のデータを得るためであり、残りの領域は、前述のリフレッシュを行うことで補正が可能になると考えられるからである。
また、主制御装置２０により、ストリーム処理独自の誤差要因に基づく、アライメント時座標系と露光時座標系との誤差を、ウエハステージＷＳＴを実際にＸ軸方向に動かすことで補正する前述のトラバースチェックが、予め定められた頻度（必要に応じた頻度）で行われる。
また、ウエハアライメント結果（ＥＧＡ結果）及びフォーカスマッピングの結果に含まれる誤差要因パラメータを、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂ及び第３トップサイドエンコーダシステム８０Ｃが、ストリーミング処理中に観測した全データの平均から算出された対応するパラメータに置き換える演算処理、すなわち、前述のポスト・ストリーム処理が行われる。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る露光装置１００によると、高精度なアライメント結果、及びフォーカスマッピングの結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷに対する液浸露光による高解像度な露光が、重ねあわせ精度良く行われる。また、露光対象のウエハＷが、例えば４５０ミリウエハなどであっても、スループットを高く維持することができる。具体的には、露光装置１００では、４５０ミリウエハに対する露光処理を、前述した米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される液浸スキャナで３００ミリウエハに対する露光処理と、同等あるいはそれ以上の高スループットで実現することが可能である。
なお、上記実施形態では、チャックユニット１２０を、前述のように構成したので、例えば前ウエハの露光中に、これと並行してローディングポジションＬＰの上方で次ウエハを待機させるとともにその温調を行うことで、ウエハステージＷＳＴがローディングポジションＬＰに戻ってくると、直ちに温調済みのウエハをウエハテーブルＷＴＢ上にロードすることができるようになっている。しかしながら、チャックユニット１２０の構成は、前述した構成に限定されるものではない。すなわち、チャックユニット１２０（ベルヌーイ・チャック１２４）は、例えば搬送機能のみ、あるいは、搬送機能に加えて、前述の温調機能、プリアライメント機能、及び撓み補正機能（平坦化機能）の少なくとも１つを有することとしても良く、チャックユニット１２０（ベルヌーイ・チャック１２４）に付加する機能の種類や数などによってその構成を決定すれば良いし、搬送機能を含む４つの機能を実現する構成はそれぞれ前述した構成に限られない。例えば前ウエハの露光中に、これと並行してローディングポジションＬＰの上方で次ウエハを待機しない場合などには、その待機中におけるチャック本体１３０による非接触保持状態でのウエハのＸＹ平面内の位置ずれを防止するための上記の一対の支持板１２８などの保持部材は必ずしも設ける必要はない。また、チャック本体１３０は、クール・プレート１２３などの温調部材を、必ずしも有していなくても良い。たとえば、前ウエハの露光中に、これと並行してローディングポジションＬＰの上方で次ウエハを待機しない場合、その他ローディング開始直前まで、ウエハをローディングポジションＬＰ以外の所に設置されたクール・プレート上で温調するだけで十分な場合なども考えられるからである。また、ローディング後にそのウエハのアライメントが可能であれば良いので、チャック本体１３０によるウエハの保持中に、そのウエハの位置情報を計測する計測系も必ずしも設けなくても良い。
また、上記実施形態では、チャック本体１３０が、クール・プレート１２３とほぼ同じ大きさの板状の部材から成るベルヌ−イ・チャック１２４を有するものとしたが、これに限らず、チャック本体１３０が、ベルヌ−イ・チャック１２４に代えて、クール・プレート１２３の下面に直接又はプレート部材を介して取付けられた複数のベルヌーイ・カップを有していても良い。この場合、複数のベルヌーイ・カップは、クール・プレート１２３の全面、又は少なくとも中心部及び周辺部に分布していることが望ましく、主制御装置２０によって、流体（例えば空気）の吹き出し及びその停止、並びに吹き出される流体の流量及び／又は流速などが、個別に又はグループ毎（例えば、中心部と周辺部とのグループ毎）に調整可能になっていることが望ましい。このような構成のチャック本体１３０を有するチャックユニット１２０を露光装置が備えている場合、チャック本体１３０によって上方から非接触で支持されるウエハＷの変形が抑制されるように、ローディングポジションでの待機時、又はウエハＷのウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）上への搬入時に、チャック本体１３０の複数のべルヌーイ・カップの少なくとも一部からの流体の吹き出し流量及び／又は流速を、通常のウエハＷの支持状態と異ならせて、非接触支持するウエハＷの少なくとも一部を鉛直方向に変位させることとしても良い。勿論、上記実施形態と同様の単一のベルヌ−イ・チャック１２４を、チャック本体１３０が有している場合でも、ウエハＷの変形を抑制するため、ベルヌ−イ・チャック１２４から噴き出される流体の流速等を、通常のウエハＷの支持状態と異ならせても良い。いずれにしても、これらの場合、変形が抑制されたウエハＷが、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）で保持されることとなる。
なお、上記実施形態では、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０により上下から非接触又は接触状態で支持されたウエハＷをウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）上に載置する際に、主制御装置２０が、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０を下方に駆動するものとした。しかし、これに限らず、主制御装置２０は、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）の方を、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０に対して上方に駆動しても良いし、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０を下方に駆動するとともに、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）を上方に駆動しても良い。要は、主制御装置２０は、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０により上下から支持されたウエハＷの下面がウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）と接触するまで、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０とウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）とをＺ軸方向に相対移動することとすれば良い。この場合において、主制御装置２０は、チャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０とウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）とをＺ軸方向に相対移動は、ウエハＷがウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）に接触するまで行う必要はなく、接触直前に相対移動を停止し、あとはチャック本体１３０の制御だけでウエハＷをウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）に受け渡しても良い。
また、主制御装置２０は、チャック本体１３０（第１支持部材）及び３本の上下動ピン１４０（第２支持部材）のうちの一方の支持部材によるウエハＷの支持を解除しかつ他方の支持部材でウエハＷを支持しつつ、その一方の支持部材と他方の支持部材に対してウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）を相対移動するなどして、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）とウエハＷとの位置関係をずらしても良い、すなわちウエハＷの載せ換えを行っても良い。特に、３本の上下動ピン１４０でウエハＷの載せ換えを行う場合は、吸着の解除中にウエハＷの載せ換えを行ない、再度吸着を行っても良い。また、チャック本体１３０、３本の上下動ピン１４０、及びウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の少なくとも１つを移動して、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）とウエハＷとの相対位置関係を調整しても良い。
また、上記実施形態において、主制御装置２０は、ウエハＷが３本の上下動ピン１４０で支持される前に、３つの撮像素子１２９を用いてチャック本体１３０に非接触で支持されたウエハＷのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置ずれと回転（θｚ回転）誤差を検出することとしても良い。この場合おいて、駆動部１２２によって、チャック本体１３０のＸＹ平面内の位置（回転を含む）を調整可能な構成を採用する場合には、その検出された位置ずれと回転誤差とに応じて、ウエハＷのＸＹ平面内の位置（回転を含む）を調整することとしても良い。あるいは、３本の上下動ピン１４０を、ウエハテーブルＷＴＢに対してＸＹ平面内で可動な構成を採用することとし、主制御装置２０は、検出された位置ずれと回転誤差とに応じて、３本の上下動ピン１４０を介してウエハＷのＸＹ平面内の位置（回転を含む）を調整することとしても良い。このようにして、主制御装置２０は、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）による、ウエハＷの保持前に、ウエハＷの位置を微調整する。
また、上記実施形態では、３本の上下動ピン１４０が、駆動装置１４２によって一体で上下動可能な場合について説明した。しかし、これに限らず、３本の上下動ピン１４０は、個別に上下動可能あっても良い。かかる場合、前述したチャック本体１３０及び３本の上下動ピン１４０により上下から非接触又は接触状態で支持されたウエハＷをウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）上に載置する際に、３本の上下動ピン１４０の上下動のタイミングを異ならせることで、チャック本体１３０からウエハＷの全面に一様な押圧力が与えられる場合であっても、ウエハホルダによるウエハＷの吸着保持が、一側からその反対側に向かって時間差を持って開始されるようにすることができる。あるいは、３本の上下動ピン１４０のそれぞれを、＋Ｚ方向に押圧する押圧力（付勢力）を個別に調整可能な構成を採用しても良い。この場合も、チャック本体１３０からウエハＷの全面に一様な押圧力が与えられる場合であっても、ウエハホルダによるウエハＷの吸着保持が、一側からその反対側に向かって時間差を持って開始されるようにすることができる。いずれの場合も、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）をθｘ及び／又はθｙ方向に傾斜させる必要もない。
なお、上記実施形態において、ウエハＷを接触支持可能な３本の上下動ピンに代えて、例えば、ウエハＷを、チャック本体１３０と並行して支持し、上下動可能な別の１つ又は複数の支持部材を設けても良い。この複数の支持部材は、ウエハＷの側面の一部を支持可能な構造、あるいはウエハＷの外周縁部を複数箇所で側方（及び／又は下方）から開閉可能に支持する構造になっていても良い。この支持部材はチャックユニット１２０（ベルヌーイ・チャック１２４）に設けても良い。また、チャック本体１３０が有するウエハＷを非接触で支持するチャック部材としては、ベルヌーイ・チャックに限らず、ウエハＷを非接触で支持できる部材であれば良い。従って、例えば、ベルヌーイ・チャック（又はベルヌーイ・カップ）に代えて、あるいはこれとともに真空予圧型のエアベアリングなどを用いることもできる。
上記実施形態において、主制御装置２０は、ウエハホルダ（ウエハテーブルＷＴＢ）に保持されるウエハＷが実質的に平坦化される、あるいはウエハＷの撓みが抑制又は防止されるように、ウエハＷに対するチャック本体１３０（が有するチャック部材）の斥力と引力との少なくとも一方を制御することとしても良い。
また、上記実施形態では、メインフレームＢＤの下面に不図示の防振部材を介して駆動部１２２を固定することで、チャック本体１３０をメインフレームＢＤに対して振動的に分離する場合について例示した。しかし、これに限らず、例えば駆動部１２２を不図示の支持部材を介してフレームＦＬに取り付けることで、チャック本体１３０をメインフレームＢＤに対して振動的に分離しても良い。
また、上記実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢのいかなる部分にも液体Ｌｑが触れることがない状態で、アライメント計測及びフォーカスマッピングを含むストリーム処理が行われる場合について説明した。しかしながら、アライメント計測が終了した時点でウエハテーブルＷＴＢと計測テーブルＭＴＢとが前述の接触又は近接する状態に移行するシーケンスも考えられ、この場合に、例えばアライメント計測終了後の時点でフォーカスマッピングが終了していなければ、その残りのフォーカスマッピングは両テーブルＷＴＢ、ＭＴＢの接触又は近接する状態を維持して行っても良い。かかる場合であっても、アライメント計測を、ウエハテーブルＷＴＢのいかなる部分にも液体Ｌｑが触れることなく行うことができるので、そのアライメント計測に際してのウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のステップ移動を、前述の米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される液浸スキャナに比べて、より短時間で行うことが可能になる。
また、上記実施形態では、アンローディングポジションＵＰ１が、投影光学系ＰＬと計測ステーション３００（プライマリアライメント系ＡＬ１）とをＹ軸方向に結ぶ直線上に位置し、該アンローディングポジションＵＰ１の−Ｘ側に待機ポジションＵＰ２が設定される場合について説明したが、待機ポジションＵＰ２は必ずしも設定しなくても良い。しかし、ウエハテーブルＷＴＢのいかなる部分にも液体Ｌｑが触れることがない状態で、アライメント計測が行われる場合において、必ずしも上記の位置関係を満足する位置にアンローディングポジションは、設定されていなくても良い。
また、上記実施形態で説明したアンロード装置１７０の構成は一例に過ぎない。例えば、フレームＦＬのＸ軸方向の一側の辺部の下面と他側の辺部の下面とに、ヘッド部等に干渉しない状態で板状の支持部材を架設し、その支持部材上のアンローディングポジションＵＰ１の位置に上下動可能な前述のウエハ把持部１７４と同様の構成の部材から成る第１アンロードスライダを設けるとともに、ロボットアームなどによって第２アンロードスライダを構成しても良い。この場合、第１アンロードスライダにより、ウエハステージＷＳＴ上の上下動ピン１４０からウエハを受け取った後、その第１アンロードスライダを上昇させる。そして、第２アンロードスライダにより、その第１アンロードスライダからウエハを、アンローディングポジションＵＰ１で受け取り、前述の待機ポジションＵＰ２で待機させる、あるいは搬送系との受け渡しポジションに搬送する。後者の場合、待機ポジションＵＰ２は設定しなくても良い。
また、上記実施形態では、計測ステーション３００に検出領域がＸ軸方向に沿って配置された複数のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４が設けられている場合について説明したが、これに限らず、複数のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４の検出領域は、Ｘ軸方向のみならず、Ｙ軸方向に関しても位置が互いに異なっていても良い。あるいは、計測ステーション３００にマーク検出系は１つのみ設けられていても良い。かかる場合であっても、ローディングポジション、計測ステーション、アンローディングポジション、及び露光ステーションが上記実施形態と同様の位置関係になっていれば、例えばローディングポジションから露光ステーションに向けてウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に沿って移動させ、その移動の途中で、移動経路上に位置する計測ステーション３００にてマーク検出系によりウエハＷ上の複数のマークを検出する。そして、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハを露光ステーション２００において露光した後、露光ステーション２００からＹ軸方向に沿ってローディングポジションに戻る前に、露光ステーション２００から計測ステーション３００に向かうウエハステージＷＳＴの移動経路中に設定されたアンローディングポジションにて、露光されたウエハをウエハステージＷＳＴ上から搬出することとすることができる。この場合、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハの搬入（ロード）、ウエハ上のマークの検出、ウエハの露光、露光済みのウエハのウエハステージＷＳＴ上からの搬出（アンロード）の一連の処理を、Ｙ軸方向に離れて位置するローディングポジションから露光ステーションへウエハステージＷＳＴを往復移動させる間に、短時間で効率良く行うことが可能になる。
なお、上記実施形態では、ウエハＷ上の−Ｘ側半部（又は＋Ｘ側半部）における＋Ｙ側から−Ｙ側のショット領域の順に露光した後、＋Ｘ側半部（又は−Ｘ側半部）における−Ｙ側から＋Ｙ側のショット領域の順に露光する場合を例示したが、ウエハＷ上の複数のショット領域の露光順序は、これに限られるものではない。露光終了後、ほぼ最短時間でウエハテーブルＷＴＢをアンローディングポジションまで移動しない場合（その必要がない場合、及び露光位置とアンローディングポジションとが離れていてそのような移動が困難な場合のいずれの場合をも含む）などには、従来の液浸スキャナ、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などと同様の順序でウエハＷ上の複数のショット領域を露光しても良い。あるいは、露光終了後、最短時間でアンローディングポジションＵＰ１まで移動する場合であっても、上記実施形態の露光順序に限られない。要は、ウエハ上の複数のショット領域のうち、アンローディングポジションに遠い所定の第１ショット領域から露光が開始され、その第１ショット領域の近傍のショット領域が最後に露光されれば良い。
また、上記実施形態において、状況に応じて、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによる計測情報（位置情報）を切り換える場合であっても、その切り換え方法は、上記実施形態の方法に限られないことは勿論である。主制御装置２０は、例えば計測アーム７１Ａのヘッド７３ａ〜７３ｄ（アーム部材７１１）の振動によって第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａより第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの信頼性が低くなる周波数帯域、例えば５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ、特に１００Ｈｚ〜４００Ｈｚの少なくとも一部では、ウエハテーブルＷＴＢの駆動制御のために、少なくとも第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａで計測される位置情報を用いることとすることが望ましい。第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによる計測情報（位置情報）の切り換えの基準は、出力信号の周波数帯に限定されるものではない。また、上記実施形態によると、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとによる並行したウエハテーブルＷＴＢの位置計測が可能であるので、一方のエンコーダシステムの単独使用、両者のシステムの併用など、両者の長所、短所に応じた種々の使用方法が可能になる。要は、主制御装置２０が、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａの少なくとも一方によって計測される位置情報に基づいて、粗動ステージ駆動系５１Ａ及び／又は微動ステージ駆動系５２ＡによるウエハテーブルＷＴＢの駆動を制御すれば良い。なお、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂを構成する第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂ及び第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂについても、上述と同様のことが言える。
ハイブリッド制御（切換部１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃの第１モード）において、トップサイドエンコーダシステムとバックサイドエンコーダシステムとを、振動に応じて、具体的には同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、切り換えるものとしたが、これに限らず、例えば、フィルタを用いることなく、トップサイドエンコーダシステムの出力信号とバックサイドエンコーダシステムの出力信号とを重み付けして加算したハイブリッド位置信号を用いても良い。また、振動以外の要因によってトップサイドエンコーダシステムとバックサイドエンコーダシステムとを使い分ける、あるいは併用しても良い。例えば、第１微動ステージ位置計測系１１０Ａでは、例えば走査露光中はバックサイドエンコーダシステム７０Ａのみを用いるようにしても良い。
また、上記実施形態では、第２微動ステージ位置計測系１１０Ｂが、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとを備えるものとしたが、これに限らず、計測ステーション３００におけるウエハテーブルＷＴＢの位置を計測する計測系は、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ｂと第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂとの一方のみであっても良いし、全く別の構成のエンコーダシステム、あるいは干渉計システムなどであっても良い。勿論、第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂのみの場合、前述した摺り合わせによる第２トップサイドエンコーダシステム８０Ｂの座標系のリフレッシュは行われない。同様に、露光ステーション２００におけるウエハテーブルＷＴＢの位置を計測する計測系は、第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａと第１トップサイドエンコーダシステム８０Ａとの一方のみであっても良いし、全く別の構成のエンコーダシステム、あるいは干渉計システムなどであっても良い。
なお、上記実施形態では、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが、エンコーダヘッドの光学系の少なくとも一部のみが内蔵されたアーム部材７１１、７１２をそれぞれ有する計測アーム７１Ａ，７１Ｂを備える場合を説明したが、これに限らず、例えば、計測アームとしては、グレーティングＲＧに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えばアーム部材の先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、アーム部材の内部に前述の光ファイバを通す必要がなくなる。さらに、アーム部材は、その外形及び断面の形状は特に問わないし、ダンピング部材も必ずしもなくても良い。また、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、アーム部材７１１、７１２に光源及び／又は検出器が設けられていない場合であっても、アーム部材７１１、７１２の内部を利用しなくても良い。
また、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、必ずしも、計測アームを備えている必要はなく、粗動ステージＷＣＳの空間部内にグレーティングＲＧに対向して配置され、該グレーティングＲＧに少なくとも１本の計測ビームを照射し、該計測ビームのグレーティングＲＧからの光（反射回折光）を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて微動ステージＷＦＳの少なくともＸＹ平面内の位置情報を計測できれば足りる。
また、上記実施形態では、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが、それぞれ、２つの３次元ヘッドと、ＸＺヘッド及びＹＺヘッドを備える場合について例示したが、ヘッドの組み合わせ配置は、これに限られないことは勿論である。例えば、冗長軸の計測値を用いた座標系のリフレッシュを行う場合であっても、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが計測可能な自由度を１０自由度に設定する必要はなく、７以上の自由度、例えば８自由度であっても良い。例えば、２つの３次元ヘッドと、ＸＺヘッド及びＹＺヘッドの一方のみとを備えていても良い。この場合に、ヘッドの配置、構成なども上記実施形態のものに限られない。例えば、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂが、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を計測するために複数の計測ビームをグレーティングＲＧに照射するとともに、これらの複数の計測ビーム、すなわちウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を計測するために複数の計測ビームとは異なる少なくとも１つの計測ビームをグレーティングＲＧに照射することとしても良い。かかる場合、主制御装置２０は、前記異なる少なくとも１つの計測ビームによって第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂで計測されるウエハテーブルＷＴＢの位置情報を用いて、前述と同様の座標系のリフレッシュを行う、すなわちグレーティングＲＧに起因して生じる第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂの計測誤差を補償する情報を更新することができる。
また、例えば、前述の冗長軸の計測値を用いた座標系のリフレッシュを行わないのであれば、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報のみを計測可能なヘッドの組み合わせ配置にしても良い。例えば、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、それぞれ２つの３次元ヘッドのみを備えていても良い。この場合、この２つの３次元ヘッドが、上記実施形態と同様の配置であれば、ウエハテーブルＷＴＢのθｘ方向を除く、５自由度方向の位置情報の計測が可能になる。また、２つの３次元ヘッドを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して互いにずらして配置すれば、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報の計測が可能になる。この他、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に並べて配置された一対のＸＹヘッドのみを備えていても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報の計測が可能となる。また、第１、第２バックサイドエンコーダシステム７０Ａ，７０Ｂは、Ｘヘッド及び／又はＹヘッドとは別にＺヘッドを備えるヘッド部（光学系）を採用しても良い。
上記実施形態では、微動ステージＷＦＳの下面（裏面）にグレーティングＲＧが配置されているので、微動ステージＷＦＳを中空構造にして軽量化を図るとともに、その内部に配管、配線等を配置することとしても良い。その理由は、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージＷＦＳの内部を進行しないので、微動ステージＷＦＳを光が透過可能な中実部材とする必要がないからである。しかしながら、これに限らず、微動ステージＷＦＳを光が透過可能な中実部材とする場合には、微動ステージの上面、すなわちウエハに対向する面にグレーティングが配置されても良いし、グレーティングは、ウエハを保持するウエハホルダに形成されていても良い。後者の場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ（ウエハ）の位置を計測することができる。
また、上記実施形態における第１ないし第４トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｄの構成は、上記実施形態で説明したものに限られない。例えば、第１ないし第４トップサイドエンコーダシステム８０Ａ〜８０Ｄの少なくとも一部は、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハテーブルＷＴＢに複数のエンコーダヘッド部（各エンコーダヘッド部は、例えば前述した４軸ヘッドと同様に構成することができる）を設け、これに対向してウエハテーブルＷＴＢの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合、複数のエンコーダヘッド部はそれぞれウエハテーブルＷＴＢの４隅（コーナー）に配置しても良いし、あるいは、ウエハテーブルＷＴＢの外側でその中心（ウエハホルダの中心）で交差する２つの対角線上にそれぞれ、ウエハテーブルＷＴＢを挟んで一対のエンコーダヘッド部を配置してもよい。また、格子部は、例えば、それぞれ２次元格子が形成される４つの格子板を、１つの固定部材（プレートなど）に取り付けるとともに、その４つの格子板が投影光学系ＰＬ（あるいはノズルユニット３２）の周囲に配置されるように、フレクチャーを含む支持部材によって固定部材をメインフレームＢＤに吊り下げ支持しても良い。
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内の３自由度方向に移動できれば良い。この場合、微動ステージＷＦＳが露光ステーション２００内の所定の範囲（ウエハテーブルＷＴＢに保持されたウエハＷの露光のため微動ステージＷＦＳが移動する範囲を少なくとも含む露光ステーション２００内の範囲）で移動する際に、主制御装置２０が、例えば第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの複数のヘッドによる計測情報に基づいて、微動ステージＷＦＳの前記二次元平面内の３自由度を含むｎ自由度（ｎ≧３）方向の位置を制御しつつ微動ステージＷＦＳを駆動するとともに、微動ステージＷＦＳのｎ自由度の駆動に用いられる位置情報のうちの一部の所定の計測方向に関する位置情報と、これとは別の前記所定の計測方向に関する微動ステージＷＦＳのｎ自由度の駆動に用いられない冗長な位置情報との差分に基づいて、前記第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系の前記所定の計測方向に関するグリッド誤差を更新することとしても良い。この場合、微動ステージＷＦＳのＸ軸、Ｙ軸及びθｚの各方向に関する微動ステージＷＦＳの位置を計測でき、かつ冗長軸の計測値を用いて第１バックサイドエンコーダシステム７０Ａの座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の少なくとも一方向に関するグリッド誤差を更新できるのみでも良いので、前述のヘッド７３ａ〜７３ｄの全てを設ける必要はない。
また、微動ステージ駆動系５２Ａは、上述したムービングマグネット式のものに限らず、ムービングコイル式のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系は、例えばロータリモータとボールねじ（又は送りねじ）とを組み合わせたものであっても良い。
なお、上記実施形態において、ウエハステージ位置計測系１６Ａとして、干渉計システムに代えて、ホール素子センサ、又はエンコーダシステムなどを用いても良い。また、上記実施形態では、粗動ステージＷＣＳの位置を直接計測するウエハステージ位置計測系１６Ａは設けなくても良い。すなわち、上記実施形態では、干渉計システムは全く設けなくても良い。この場合、粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳとの相対位置情報を計測する計測系を設けることが望ましい。
なお、上記実施形態において、露光ステーション２００と計測ステーション３００との間に設定されていたアンローディングポジションＵＰ１及び待機ポジションＵＰ２に代えて、アンローディングポジションのみを、ローディングポジションＬＰの近傍の位置、例えばローディングポジションＬＰと同一Ｙ位置でかつ−Ｘ側に所定距離離れた位置に設定しても良い。この場合において、アンローディングポジションを、ローディングポジションＬＰと同一位置に設定しても良い。また、ローディングポジションＬＰは、上述した計測プレート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に限らず、その近傍の位置、例えばアンローディングポジションと基準軸ＬＶに関して対称な位置に設定しても良い。なお、アライメント系として、単一のアライメント系を用いても良く、その場合、アンロードポジションはその１つのアライメント系に対してその−Ｙ側に配置しても良い。
また、上記実施形態において、計測ステージＭＳＴの位置を計測する計測ステージ位置計測系１６Ｂとして、干渉計システムに代えて、ホール素子センサ、又はエンコーダシステムなどを用いても良い。後者の場合、例えば図３９に示されるように、計測テーブルＭＴＢの上面に例えば２次元グレーティングＲＧ２を設け、２次元グレーティングＲＧ２に対向して、メインフレームＢＤに支持部材を介して複数のエンコーダヘッド、例えばＸＺヘッドとＹＺヘッドとの組み合わせから成る４軸ヘッドを、複数対、計測ステージＭＳＴの移動経路に沿って配置することとしても良い。図３９では、一対の４軸ヘッド１６６１、１６６２と、一対の４軸ヘッド１６６３、１６６４と、一対の４軸ヘッド１６６５、１６６６とが、計測ステージＭＳＴの移動経路に沿って配置されている。これらヘッドと２次元グレーティングＲＧ２とをまとめて第５トップサイドエンコーダシステムと呼ぶことができ、図３９に示したヘッドの配置（位置）を変更する、あるいは少なくとも１つのヘッドを追加することによって、前述のスクラム動作中に、第５トップサイドエンコーダシステムによって計測ステージＭＳＴの位置情報を計測可能としても良い。この場合、計測ステージＭＳＴの位置を直接計測する計測ステージ位置計測系１６Ｂは必ずしも設けなくても良い。この場合、計測ステージＭＳＴのスライダ部６０及び支持部６２と計測テーブルＭＴＢとの相対位置情報を計測する計測系を設けることが望ましい。
なお、上記第１、第２実施形態において、各バックサイドエンコーダシステムは、ヘッド部の構成などは前述したものに限らず任意で構わない。また、各トップサイドエンコーダシステムは、ヘッドの配置や数などが任意で構わない。
なお、上記実施形態では、液浸型の露光装置について説明したが、これに限らず、露光装置は、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプであっても良い。
また、上記実施形態では、露光装置が、１つの微動ステージを粗動ステージＷＣＳで支持して、計測ステーション３００と露光ステーション２００との間で往復移動させる構成である場合について説明したが、２つの微動ステージを用いても良い。この場合、２つの微動ステージの２つの粗動ステージ間での持ち替えが可能となる構成を付加し、その２つの微動ステージを、交互に、計測ステーション３００と露光ステーション２００との間で往復移動させても良い。あるいは、３つ以上の微動ステージを用いても良い。一方の微動ステージＷＦＳ上のウエハに対する露光処理と、他方の微動ステージＷＦＳを用いた上述のストリーム処理との並行処理が可能となる。この場合、２つの粗動ステージの一方は露光ステーション２００内でのみ、２つの粗動ステージの他方は計測ステーション３００内でのみ移動可能としても良い。
あるいは、計測ステージＭＳＴに代えて、例えば米国特許第６,３４１,００７号明細書、及び米国特許第６,２６２,７９６号明細書などに開示されているように、ウエハステージＷＳＴをもう１つ設けても良い。この場合、計測アーム７１Ａに対して、横側から係合可能となるような形状に、そのもう１つのウエハステージ（粗動ステージ）を構成することが望ましい。このようにすると、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光処理と、他方のウエハステージを用いた上述したストリーム処理との並行処理が可能となる。
あるいは、ウエハステージＷＳＴを、もう１つ設けても良い。すなわち、計測ステージＭＳＴと、２つのウエハステージとを設けても良い。この場合も、一方の微動ステージＷＦＳ上のウエハに対する露光処理と、他方の微動ステージＷＦＳを用いた上述のストリーム処理との並行処理が可能となる。これに加えて、一方の微動ステージＷＦＳ上のウエハに対する露光処理が終了後、他方の微動ステージＷＦＳ上のウエハに対する露光が開始されるまでの間に、計測テーブルＭＴＢと投影光学系ＰＬとの間に液体Ｌｑを保持しつつ、その計測テーブルＭＴＢ上の計測部材を用いた種々の計測が可能となる。この場合おいて、計測ステージＭＳＴの複数の計測用部材（センサ）を使う計測動作はその全てを、２つのウエハステージの一方から他方への置換中に行なう必要はなく、例えば、複数の計測の一部を、一方のウエハステージから他方のウエハステージへの置換中に行ない、残りの計測を、他方のウエハステージから一方のウエハステージへの置換中に行なっても良い。
また、上記実施形態において、計測ステージＭＳＴは必ずしも前述の各種計測用部材（センサ）を有していなくても良く、単にウエハステージの代わりに投影光学系ＰＬの下に液浸領域を維持するためだけに使用しても良い。この場合、ウエハステージに前述の各種計測用部材（センサ）の少なくとも一部を設けても良い。この他、計測ステージＭＳＴに代えて、ウエハテーブルＷＴＢとの間で液浸領域の受け渡しが可能で投影光学系ＰＬとの間に液浸領域の液体を保持可能なプレート部材、あるいは例えば米国特許出願公開第２０１０／０１５９４０３号明細書に開示される補助ステージと同様のステージを設けても良い。
なお、上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置を前述の第１、第２微動ステージ位置計測系１１０Ａ、１１０Ｂを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
また、上記各実施形態の露光装置（パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
２０…主制御装置、５２Ａ…微動ステージ駆動系、７１Ａ…計測アーム、７３ａ、７３ｂ…３次元ヘッド、７３ｃ…ＸＺヘッド、７３ｄ…ＹＺヘッド、１００…露光装置、１１０Ａ…第１微動ステージ位置計測系、１２０…チャックユニット、１１６…信号処理系、１２３…クール・プレート、１２４…ベルヌーイ・チャック、１２８…支持板、１２９…撮像素子、１３０…チャック本体、１４０…上下動ピン、１３２…ウエハ搬送アーム、ＢＤ…メインフレーム、ＩＬ…照明光、ＲＧ…グレーティング、ＷＣＳ…粗動ステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＦＳ…微動ステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。

Claims (18)

  1. 光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持するホルダを有するステージと、
    前記基板をその表面側から非接触で支持可能な支持部材を有し、前記光学系から離れて設定されるローディングポジションに前記基板を搬送する搬送系と、
    前記ステージが配置される前記ローディングポジションにおいて、前記支持部材と前記ホルダとを相対移動する駆動装置と、
    前記支持部材を介して前記搬送系から前記ホルダに前記基板が搬送されるように前記搬送系および前記駆動装置を制御するコントローラと、を備える露光装置。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記搬送系によって前記基板の変形制御、温度調整およびプリアライメントの少なくとも１つが行われる露光装置。
  3. 請求項１又は２に記載の露光装置において、
    前記基板に対する前記支持部材の斥力と引力との少なくとも一方を制御して、前記基板の変形が制御される露光装置。
  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、
    前記支持部材は、前記基板を非接触で保持するチャック部材と、前記基板の温調部材と、を含み、
    前記基板は、前記チャック部材によって非接触で支持されつつ前記温調部材によって温度が調整される露光装置。
  5. 請求項４に記載の露光装置において、
    前記チャック部材は、ベルヌーイ効果を利用するベルヌーイ・チャックを含む露光装置。
  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、
    前記基板の位置情報を計測する計測系を、さらに備え、
    前記ホルダによって前記基板が保持される前に、前記計測系によって前記基板の位置情報が計測される露光装置。
  7. 請求項６に記載の露光装置において、
    前記計測系によって計測される前記基板の位置情報に基づいて前記基板と前記ホルダとの相対的な位置関係が調整される露光装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記搬送系は、前記支持部材によって非接触で支持される基板をその表面と異なる部分で接触保持する保持部材を有する露光装置。
  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、
    前記搬送系は、前記ステージの上方かつ前記支持部材の下方に前記基板を搬送する搬送部材を有する露光装置。
  10. デバイス製造方法であって、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置によって基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  11. 光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
    前記基板を保持するホルダを有するステージを、前記光学系から離れて設定されるローディングポジションに配置することと、
    前記ステージの上方において支持部材によって前記基板をその表面側から非接触で支持することと、
    前記支持部材によって非接触支持される基板が前記ホルダに搬送されるように前記支持部材と前記ホルダとを相対移動することと、を含む露光方法。
  12. 請求項１１に記載の露光方法において、
    前記支持部材を有する前記基板の搬送系によって、前記基板の変形制御、温度調整およびプリアライメントの少なくとも１つが行われる露光方法。
  13. 請求項１１又は１２に記載の露光方法において、
    前記基板に対する前記支持部材の斥力と引力との少なくとも一方を制御して、前記基板の変形が制御される露光方法。
  14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記基板は、前記支持部材によって非接触で支持されつつ温度が調整される露光方法。
  15. 請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記ホルダによって前記基板が保持される前、前記基板の位置情報が計測されるとともに、前記計測される位置情報に基づいて前記基板と前記ホルダとの相対的な位置関係が調整される露光方法。
  16. 請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記支持部材によって非接触で支持される基板はその表面と異なる部分で接触保持される露光方法。
  17. 請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記基板は、前記支持部材と異なる搬送部材によって、前記ステージの上方かつ前記支持部材の下方に搬送される露光方法。
  18. デバイス製造方法であって、
    請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の露光方法によって基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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