JP2018060215A - 露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハステージの駆動制御の異常を検知した場合にウエハステージのピッチングを回避することができ、ステージ上面に設けられたスケール、その直上に配置された構造物（エンコーダヘッド等）の破損を防止することが可能となる露光装置を提供する。【解決手段】エンコーダシステムの計測結果に従って磁気浮上型平面モータであるステージ制御系１２４を制御してウエハステージＷＳＴを駆動制御するとともに、ウエハステージの駆動制御の異常を検知した場合、ステージ駆動系を制御して、ウエハステージに鉛直方向の推力を加える。【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置、移動体を駆動する移動体装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

半導体素子、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）と、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））と、が用いられている。これらの露光装置では、照明光を、レチクル（又はマスク）及び投影光学系を介して、感光剤（レジスト）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投射することによって、レチクルに形成されたパターン（の縮小像）がウエハ上の複数のショット領域に逐次転写される。

近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、高精度なウエハステージの位置制御が要求されるようになった。そこで、従来のレーザ干渉計を用いて構成される位置計測システムに代えて、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダと面位置センサを用いて構成される位置計測システムが採用されるようになった。例えば、特許文献１に開示される露光装置において採用されたエンコーダシステム及び面位置センサシステムは、ウエハステージに設けられた計測面（を構成する反射型回折格子）に計測ビームを投射し、その反射光を検出することによって、計測面（すなわちウエハステージ）の回折格子の周期方向に関する変位又は面位置（Ｚ軸方向の位置）を計測する。

ウエハの位置決め精度を向上するとともにスループットを改善するために、ウエハを保持して移動するウエハステージを２次元方向に駆動する平面モータ、例えば、非接触でウエハステージを駆動可能な可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造のもの、リニアモータを２次元方向に展開したローレンツ電磁力駆動によるもの（例えば、特許文献２）、さらには２次元方向の一方向に配列された電機子コイルと他方向に配列された電機子コイルとが積層されたもの（例えば、特許文献３及び４）が開発されている。

磁気浮上式の平面モータの場合、駆動力が作用する駆動点（可動子が設けられるウエハステージの底部）はウエハステージの重心から離れている。そのため、ウエハステージがその駆動中に制御不能に陥った場合にダイナミックブレーキをかける、ショックアブソーバ等に衝突させる等してウエハステージを停止すると、慣性力によりピッチング（前方に倒れる回転）が生じ、ウエハステージの上面（ウエハテーブル）がその直上に配置された構造物と衝突して破損するおそれがある。特に、上述のエンコーダシステム及び面位置センサシステムでは、システムを構成するエンコーダ（ヘッド）及び面位置センサ（ヘッド）がウエハステージの上面から１ｍｍ程度又はこれ以下の高さに配置されている。また、投影光学系と液浸空間内の液体とを介して照明光を照射することでウエハを露光する液浸露光方式の露光装置（例えば、特許文献５）では、投影光学系とウエハとの間の液浸空間に液浸液を供給するノズル等の液浸装置がウエハステージの直上に配置されている。

米国特許第６，４４５，０９３号明細書 米国特許第６，４５２，２９２号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書 米国特許第５，１９６，７４５号明細書 国際公開第９９／４９５０４号

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、物体を保持してベース上を移動する移動体と、前記移動体に設けられた可動子と該可動子に対向して前記ベースに設けられた固定子とを用いて、前記移動体に前記ベースの上面に交差する第１方向及び前記上面に沿う第２方向の駆動力を発生する平面モータと、前記移動体の少なくとも前記第２方向に関する位置を計測する第１位置計測系と、前記第１位置計測系の計測結果を用いて前記平面モータを制御して前記移動体を少なくとも前記第２方向に駆動するとともに、前記移動体の駆動に異常を検知した場合に前記平面モータを制御して前記移動体に該移動体から前記ベースの上面への前記第１方向の駆動力を発する制御系と、を備える露光装置である。

これによれば、移動体の駆動に異常を検知した場合に平面モータを制御して移動体に移動体からベースの上面への第１方向の駆動力を発することで、移動体のピッチングを回避することができ、移動体及びその直上に配置された構造物の破損を防止することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、ベース部材と、前記ベース部材上で２次元移動可能な移動体と、前記ベース部材に設けられた固定子と、前記移動体に設けられた可動子と、を有する磁気浮上方式の平面モータと、前記移動体が前記２次元内を移動する間に前記移動体が前記２次元を含む面と直交する方向に離れることを抑制するために、前記平面モータによって、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる制御装置と、を備える移動体装置である。

これによれば、制御装置が移動体からベース部材に向かう駆動力を発生することで、移動体が２次元内を移動する間に移動体が２次元を含む面と直交する方向に離れることが抑制される。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の移動体装置を有する露光装置である。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光装置を用いたデバイス製造方法である。

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）はウエハステージを示す平面図、図２（Ｂ）はウエハステージ内の磁石ユニット（磁石）の配列を示す平面図である。 ステージ装置の構成、特に、ステージ駆動系（平面モータ）を構成するベース盤内のコイルユニット（電機子コイル）の配列を示す平面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図５（Ａ）はＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルの励磁電流を示す図、図５（Ｂ）はＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルが発生する推力とそれらの合力を示す図、図５（Ｃ）はＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルの励磁電流を示す図、図５（Ｄ）はＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルが発生する推力（浮上力）とそれらの合力を示す図である。 ステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。 ステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。 Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図１１（Ａ）は露光工程中におけるエンコーダ及びＺヘッドを用いたウエハステージの位置計測、図１１（Ｂ）はアライメント計測中におけるエンコーダを用いたウエハステージの位置計測、を説明するための図である。 フォーカスマッピング及びフォーカスキャリブレーション中におけるＺヘッドを用いたウエハステージの位置計測を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１２を用いて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬとプライマリアライメント系ＡＬ１（図７、図８等参照）が設けられている。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内で光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を結ぶ直線と平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。

照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、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ている。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１０参照）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）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１０参照）に送られる。

投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に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軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。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、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図１０参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１０参照）等を備えている。計測システム２００は、図１０に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０などを含む。

ベース盤１２の上部には、後述する固定子６０が収容されている。

ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、その上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ステージ本体９１は、可動子５１を有する。可動子５１とベース盤１２内に設けられた固定子６０とから平面モータ１２４（ステージ駆動系１２４とも呼ぶ。）が構成される。

ウエハステージＷＳＴの構成各部、特に平面モータ１２４（ステージ駆動系１２４）について詳述する。図２（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴの平面図が示されている。図２（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴ内の磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２，５５Ｙ_１，５５Ｙ_２の配列を示す平面図が示されている。図３には、ステージ装置５０、特にベース盤１２内の電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙの配列を示す平面図が示されている。図４には、図３のＡ−Ａ線断面図が示されている。

可動子５１は、ステージ本体９１の底部に設けられ（図４参照）、図２（Ｂ）に示されるように、その−Ｘ，＋Ｙ部及び＋Ｘ，−Ｙ部にそれぞれ磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２、その＋Ｘ，＋Ｙ部及び−Ｘ，−Ｙ部にそれぞれ磁石ユニット５５Ｙ_１，５５Ｙ_２を有する。磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２は、Ｘ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＹ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。磁石ユニット５５Ｙ_１，５５Ｙ_２は、Ｙ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＸ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。

ベース盤１２は、図４に示されるように、上面が開口した中空の本体部３５と、本体部３５の開口部を閉塞するセラミック板３６とを備えている。セラミック板３６の可動子５１に対向する面（上面）には、可動子５１の移動面１２ａが形成されている。

図３及び図４からわかるように、本体部３５とセラミック板３６とにより形成されるベース盤１２の内部空間３５_０には、複数の電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙが移動面１２ａに沿って配置されている。電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙとして、長辺の長さが短辺の長さの３倍の矩形コイルが用いられている。電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）は、長手方向をＹ軸方向（Ｘ軸方向）に向けてＸ軸方向（Ｙ軸方向）に配列された３つのコイル、及びこれらに積層されて（図４参照）、同様に長手方向をＹ軸方向（Ｘ軸方向）に向けてＸ軸方向（Ｙ軸方向）に配列された３つのコイルにより、四辺の長さが互いに等しい１つの矩形状のＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する。内部空間３５_０には、これらのＸコイルユニット６０ＸとＹコイルユニット６０Ｙとが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交互に配置されている。

図３及びその他の図において、コイルユニット６０Ｘ，６０Ｙの配列ピッチにあわせて、Ｘ軸方向に並ぶ区画にラベルｉ（＝１〜８）が、Ｙ軸方向に並ぶ区画にラベルｊ（＝１〜７）が付されている。２つのラベルｉｊにより示される区画内に配置されたコイルユニット６０Ｘ，６０Ｙをそれぞれ符号６０Ｘ_ｉｊ，６０Ｙ_ｉｊを用いて表すこととする。例えば、最も−Ｘ側及び−Ｙ側に配置されたＹコイルユニット６０Ｙ_１１、その＋Ｘ側に配置されたＸコイルユニット６０Ｘ_２１と表す。ただし、特定の区画内のコイルユニットを意味しない限り、符号６０Ｘ，６０Ｙを用いて総称することとする。

Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、それを構成する６つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）のうち上段に配列された３つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）より、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）への推力を発生するための３相コイルを構成する。これらを配列の順にＵコイル３８Ｘｕ（３８Ｙｕ）、Ｖコイル３８Ｘｖ（３８Ｙｖ）、及びＷコイル３８Ｘｗ（３８Ｙｗ）と呼ぶ（図３、図４参照）。ただし、３相コイルのうちの特定の電機子コイルを意味しない限り、符号３８Ｘ（３８Ｙ）を用いて総称することとする。

また、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、それを構成する６つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）のうち下段に配列された３つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）より、Ｚ軸方向への推力を発生するための３相コイルを構成する。これらを配列の順にＡコイル３８Ｘ_Ａ（３８Ｙ_Ａ）、Ｂコイル３８Ｘ_Ｂ（３８Ｙ_Ｂ）、及びＣコイル３８Ｘ_Ｃ（３８Ｙ_Ｃ）と呼ぶ（図３、図４参照）。ただし、３相コイルのうちの特定の電機子コイルを意味しない限り、符号３８Ｘ（３８Ｙ）を用いて総称することとする。

図５（Ａ）には、電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）を構成する三相コイル、Ｕコイル３８Ｘｕ（３８Ｙｕ）、Ｖコイル３８Ｘｖ（３８Ｙｖ）、及びＷコイル３８Ｘｗ（３８Ｙｗ）の三相励磁電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗが示されている。励磁電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗは、順に位相を２π／３ずらして時間振動する。これらの励磁電流Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_ＷをそれぞれＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルに供給することで、Ｕコイル、Ｖコイル、及びＷコイルはそれぞれ図５（Ｂ）に示されるＸ軸方向（Ｙ軸方向）の推力Ｆ_Ｕ，Ｆ_Ｖ，Ｆ_Ｗを対向する磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に及ぼす。これにより、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、時間ｔに対して一定のＸ軸方向（Ｙ軸方向）の合力Ｆ（＝Ｆ_Ｕ＋Ｆ_Ｖ＋Ｆ_Ｗ）を磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に及ぼす。

図５（Ｃ）には、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する三相コイル、Ａコイル３８Ｘ_Ａ（３８Ｙ_Ａ）、Ｂコイル３８Ｘ_Ｂ（３８Ｙ_Ｂ）、及びＣコイル３８Ｘ_Ｃ（３８Ｙ_Ｃ）の三相励磁電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃが示されている。励磁電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_Ｃは、順に位相を２π／３ずらして時間振動する。これらの励磁電流Ｉ_Ａ，Ｉ_Ｂ，Ｉ_ＣをそれぞれＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルに供給することで、Ａコイル、Ｂコイル、及びＣコイルはそれぞれ図５（Ｄ）に示されるＺ軸方向の推力Ｆ_Ａ，Ｆ_Ｂ，Ｆ_Ｃを対向する磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に及ぼす。これにより、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、時間ｔに対して一定のＺ軸方向の合力Ｆ（＝Ｆ_Ａ＋Ｆ_Ｂ＋Ｆ_Ｃ）を磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に及ぼす。これにより、ウエハステージＷＳＴは、１００μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２の上方に浮上支持される。

上述のように電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）を励磁することにより（励磁電流を供給することにより）、固定子６０を構成するＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、可動子５１を構成する磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に対してＸ軸方向（Ｙ軸方向）及びＺ軸方向の駆動力を与える２ＤＯＦモータとして機能する。ここで、磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に対向する異なるＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する電機子コイル３８Ｘ_Ｕ，３８Ｘ_Ｖ，３８Ｘ_Ｗ（３８Ｙ_Ｕ，３８Ｙ_Ｖ，３８Ｙ_Ｗ）に異なる励磁電流を供給することにより、可動子５１を固定子６０に対してθｚ方向に回転する。また、磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２（５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）に対向する異なるＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する電機子コイル３８Ｘ_Ａ，３８Ｘ_Ｂ，３８Ｘ_Ｃ（３８Ｙ_Ａ，３８Ｙ_Ｂ，３８Ｙ_Ｃ）に異なる励磁電流を供給することにより、可動子５１を固定子６０に対してθｘ方向及びθｙ方向に傾斜する。従って、ステージ駆動系１２４により、ウエハステージＷＳＴを６自由度方向に駆動することができる。

なお、励磁電流（３相電流）Ｉ_ｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）及びＩ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）は、ステージ駆動系（平面モータ）１２４を構成するアンプ部（不図示）により、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘ_ｋ，３８Ｙ_ｋ，３８Ｘ_ｈ，３８Ｙ_ｈに供給される。３相電流Ｉ_ｋ，Ｉ_ｈの振幅は、主制御装置２０（図１０参照）によって制御される。

ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２（Ａ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、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、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側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、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、光学系及び受光素子などが配置されている。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ上には、空間像計測スリットパターンＳＬを含む一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図１０参照）が設けられている。

また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２（Ａ）における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。

同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２（Ａ）における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ₁及び３９Ｙ₂に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸方向に配列された、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。

なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２（Ａ）及びその他の図において、図示の便宜のため、格子のピッチを実際のピッチよりも大きく図示している。

また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（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、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２（Ａ）に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。

また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２（Ａ）に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。

本実施形態の露光装置１００では、図７及び図８に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を結ぶＹ軸に平行な直線（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を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図８に示されるように、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。セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０₁〜６０₄（図１０参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。

本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。

干渉計システム１１８は、図６に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４₁，Ｂ４₂を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図６に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５₁，Ｂ５₂を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。

干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。

また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２（Ａ）からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。

移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図１０参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図６参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。

本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。

図７に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図７において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。

ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図８に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５₁〜６５₅、Ｙヘッド６４₁〜６４₅を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５₁〜６５₅及びＹヘッド６４₁〜６４₅を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも記述する。

ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図１０参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。

ヘッドユニット６２Ｂは、図８に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６₅〜６６₈を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６₁〜６６₄を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６₅〜６６₈及びＸヘッド６６₁〜６６₄をＸヘッド６６とも記述する。

ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図１０参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。

ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４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、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ₁又は３９Ｘ₂に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。そのため、例えば図１１（Ａ）に示される露光動作中の一状態では、Ｙヘッド６５_３，６４_３がそれぞれＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に、Ｘヘッド６６_５がＸスケール３９Ｘ₁に対向する（計測ビームを照射する）。

なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６₅とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６₄との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。

ヘッドユニット６２Ｅは、図８に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７₁〜６７₄を備えている。

ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８₁〜６８₄を備えている。Ｙヘッド６８₁〜６８₄は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７₄〜６７₁と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７₄〜６７₁及びＹヘッド６８₁〜６８₄を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。

アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向する。例えば図１１（Ｂ）に示されるアライメント計測中の一状態では、Ｙヘッド６７_３，６８_２がそれぞれＹスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向している。Ｙヘッド６７，６８（すなわち、Ｙヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。

また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₄にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７₃，６８₂が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７₃，６８₂によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７₃，６８₂によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂（図１０参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ₁，７０Ｆ₁と呼ぶ。

上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ₁，７Ｆ₁，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、Ｘヘッド６６，Ｙヘッド６５，６４（又は６８，６７）の計測値（それぞれＣ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次のように依存する。

Ｃ_Ｘ＝ （ｐ_Ｘ−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ_Ｘ−Ｙ）ｓｉｎθｚ， …（１ａ）
Ｃ_Ｙ1＝−（ｐ_Ｙ1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ1−Ｙ）ｃｏｓθｚ， …（１ｂ）
Ｃ_Ｙ2＝−（ｐ_Ｙ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ． …（１ｃ）
ただし、（ｐ_Ｘ，ｑ_Ｘ），（ｐ_Ｙ1，ｑ_Ｙ1），（ｐ_Ｙ2，ｑ_Ｙ2）は、それぞれＸヘッド６６，Ｙヘッド６５（又は６８），Ｙヘッド６４（又は６７）のＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。そこで、主制御装置２０は、３つのヘッドの計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2を連立方程式（１ａ）〜（１ｃ）に代入し、それらを解くことにより、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。この算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。ここで、リニアエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂の計測値（それぞれＣ_Ｙ1，Ｃ_Ｙ2と表記する）は、ＦＤバー４６の（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置に対し、式（１ｂ）、（１ｃ）のように依存する。従って、ＦＤバー４６のθｚ位置は、計測値Ｃ_Ｙ1，Ｃ_Ｙ2より、次のように求められる。

ｓｉｎθｚ＝−（Ｃ_Ｙ1−Ｃ_Ｙ2）／（ｐ_Ｙ1−ｐ_Ｙ2）． …（２）
ただし、簡単のため、ｑ_Ｙ1＝ｑ_Ｙ2を仮定した。

なお、各エンコーダヘッド（Ｙヘッド、Ｘヘッド）として、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されている干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。この種のエンコーダヘッドでは、２つの計測ビームを対応するスケールに照射し、それぞれの戻り光を１つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器を用いて計測する。その干渉光の強度変化より、スケールの計測方向（回折格子の周期方向）への変位を計測する。

さらに、本実施形態の露光装置１００では、図７及び図９に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式を採用している。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。

図７及び図９では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。

図９に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置センサシステム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測用のヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。

Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂を構成する反射型回折格子によって反射される構成を採用している。

さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図９に示されるように、それぞれが備える５つのＹヘッド６５_j，６４_i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６_j，７４_i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６_j，７４_iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６_j，７４_iとしては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。

上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅は、図１０に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置センサシステム１８０が構成されている。

本実施形態では、主制御装置２０は、面位置センサシステム１８０（図１０参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。

主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７６_j，７４_i（ｊ，ｉは１〜５のいずれか）の計測値を用いて、テーブル面上の基準点（テーブル面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。図１１（Ａ）に示される露光動作中の一状態では、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂にそれぞれ対向しているＺヘッド７６_３，７４_３の計測値を用いる。ここで、Ｚヘッド７６_j，７４_i（ｊ，ｉは１〜５のいずれか）の計測値（それぞれＺ₁，Ｚ₂と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｘ，θｙ）位置に対して、次のように依存する。

Ｚ₁＝−ｔａｎθｙ・ｐ₁＋ｔａｎθｘ・ｑ₁＋Ｚ₀， …（３ａ）
Ｚ₂＝−ｔａｎθｙ・ｐ₂＋ｔａｎθｘ・ｑ₂＋Ｚ₀． …（３ｂ）
ただし、スケール表面を含めウエハテーブルＷＴＢの上面は、理想的な平面だとする。なお、（ｐ₁，ｑ₁），（ｐ₂，ｑ₂）は、それぞれＺヘッド７６_j，７４_iのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。式（３ａ）、（３ｂ）より、次式（４ａ）、（４ｂ）が導かれる。

Ｚ₀＝〔Ｚ₁＋Ｚ₂−ｔａｎθｘ・（ｑ₁＋ｑ₂）〕／２， …（４ａ）
ｔａｎθｙ＝〔Ｚ₁−Ｚ₂−ｔａｎθｘ・（ｑ₁−ｑ₂）〕／（ｐ₁−ｐ₂）．…（４ｂ）
従って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７６_j，７４_iの計測値Ｚ₁，Ｚ₂を用いて、式（４ａ）、（４ｂ）より、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

主制御装置２０は、図１２に示されるフォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に対向する４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）を用いて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心（Ｘ，Ｙ）＝（Ｏｘ’，Ｏｙ’）におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ_０とローリングθｙを、次のように算出する。

Ｚ_０＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４， …（５ａ）
ｔａｎθｙ＝−（Ｚａ＋Ｚｂ−Ｚｃ−Ｚｄ）／（ｐ_a＋ｐ_b−ｐ_c−ｐ_d）．…（５ｂ）
ここで、（ｐ_ａ，ｑ_ａ），（ｐ_ｂ，ｑ_ｂ），（ｐ_ｃ，ｑ_ｃ），（ｐ_ｄ，ｑ_ｄ）はそれぞれＺヘッド７２ａ〜７２ｄのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。ただし、ｐ_a＝ｐ_b，ｐ_c＝ｐ_d，ｑ_a＝ｑ_c，ｑ_b＝ｑ_d，（ｐ_a＋ｐ_c）／２＝（ｐ_b＋ｐ_d）／２＝Ｏｘ’，（ｑ_a＋ｑ_b）／２＝（ｑ_c＋ｑ_d）／２＝Ｏｙ’とする。なお、先と同様に、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

図１０には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置では、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージＷＳＴを用いた通常のシーケンスの処理が、主制御装置２０によって実行される。

次に、異常時におけるウエハステージＷＳＴの駆動制御について説明する。

本実施形態の露光装置１００に搭載されたエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０では、スケール表面に付着した異物を検出する等により、エンコーダとＺセンサの計測結果に異常が発生することが考えられる。ここで、エンコーダの計測ビームは、反射面上で、例えば計測方向に２ｍｍ、格子線方向に５０μｍの広がりを持つ。Ｚセンサの計測ビームは、反射面である回折格子面上で数μｍに集光されるが、スケール表面では開口数に応じてサブミリ程度に広がる。従って、小さな異物をも検出し得る。さらに、実際的見地において、異物の装置内への浸入、そしてスケール表面への付着を、長期にわたって完全に防ぐことは不可能である。また、エンコーダまたはＺセンサが故障し、出力が途絶える事態も考えられる。

また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される液浸露光装置では、スケール表面に水滴が回収できずに残る可能性がある。その水滴が、エンコーダとＺセンサの計測結果の異常を発生する源となり得る。ここで、エンコーダとＺセンサが水滴を検出した場合、計測ビームが水滴で遮られてビーム強度が低下し、さらには出力信号が途絶える。また、屈折率の異なる物質を検出するため、ウエハステージＷＳＴの変位に対する計測結果の線形性が低下することが考えられる。

主制御装置２０は、計測クロック（例えば１０μｓｅｃ）の発生毎にエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４〜６８）及びＺヘッド７６_j，７４_i等の出力信号を収集する。主制御装置２０は、制御クロック（例えば１００μｓｅｃ）の発生毎に収集した出力信号を用いてウエハステージＷＳＴの位置を算出し、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴの駆動目標を決定する。決定された駆動目標はステージ駆動系１２４に送信され、その目標に従ってステージ駆動系１２４によりウエハステージＷＳＴが駆動される。

ここで、上述のようにエンコーダとＺセンサの計測結果に異常が発生すると、ウエハステージＷＳＴの位置を算出する際、すなわち、式（１）を用いてエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値からウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する際に、また式（４）を用いてＺヘッド７６_j，７４_iの計測値からウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する際に、その算出が破綻してウエハステージＷＳＴの位置が求められない或いは大きな誤差を含んだ（誤った）結果が得られ、ウエハステージＷＳＴの駆動目標が決定できない或いは誤った駆動目標が決定される。駆動目標が決定されないとウエハステージＷＳＴは制御不能になるため、主制御装置２０は、例えば、ダイナミックブレーキをかける、ショックアブソーバ等に衝突させる等してウエハステージＷＳＴを緊急停止する。また、誤った駆動目標が決定されると、ステージ駆動系１２４によりその目標に従って駆動制御される。そのため、ウエハステージＷＳＴは急激な加減速を受けることとなる。

本実施形態の露光装置１００における磁気浮上式の平面モータ（ステージ駆動系）１２４の場合、駆動力が作用する駆動点（可動子５１が設けられるウエハステージＷＳＴの底部）はウエハステージＷＳＴの重心から離れている。そのため、上述のようにウエハステージＷＳＴが急激な加減速を受けると、慣性力によりピッチング（前方に倒れる回転）が生じ、ウエハステージＷＳＴの上面（ウエハテーブルＷＴＢ）がその直上に配置されたエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４〜６８）及びＺヘッド７６_j，７４_i、液浸露光装置の場合はさらに投影光学系とウエハとの間の液浸空間に液浸液を供給するノズル等の液浸装置等と衝突して、特にＸスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂及びＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂を破損するおそれがある。

そこで、主制御装置２０は、上述のエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含むウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合、上述のウエハステージＷＳＴのピッチングを回避するために、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加える。

主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を、それらを構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４〜６８）及びＺヘッド７６_j，７４_i等からの出力信号が途絶えること、それらの計測結果の急激な時間変化、それらの計測結果の別センサシステムの計測結果からのずれ等から、検知する。

主制御装置２０は、先述の通り制御クロックより周期の短い計測クロックの発生毎にエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４〜６８）及びＺヘッド７６_j，７４_i等の出力信号を収集する。従って、制御クロックの発生、すなわちウエハステージＷＳＴの駆動制御に先立って、出力信号が途絶えることを検知することができる。

また、主制御装置２０は、計測クロックの発生毎に収集した出力信号を用いてウエハステージＷＳＴの位置を算出し、その算出結果を前計測クロックの発生時に得られた算出結果と比較する。この比較から、ウエハステージＷＳＴの位置が、実際のステージの駆動速度を考慮してありえないほどに大きく変化したと判断される場合に、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。或いは、位置の算出結果を前計測クロックの発生時（或いは現計測クロックの発生前）に求めた駆動目標と比較し、それらのずれが予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。または、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置の算出結果から、例えば次の計測クロックの発生時における個々のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４〜６８）及びＺヘッド７６_j，７４_i等の計測値を予想し、その予想計測値からの実際の計測値のずれが、予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。

また、本実施形態では、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を用いたウエハステージＷＳＴの位置計測とは独立に、全ストローク領域において干渉計システム１１８を用いた位置計測を行っている。そこで、主制御装置２０は、計測クロックの発生毎に、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の出力信号からウエハステージＷＳＴの位置を算出するとともに、干渉計システム１１８の計測結果からウエハステージＷＳＴの位置を算出し、それらの算出結果を比較する。それらのずれが予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。

ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常は、ベース盤１２（固定子６０）内に配設された例えばホール素子等の磁気センサ（不図示）を用いて検知することも可能である。磁気センサ（不図示）は、ウエハステージＷＳＴの可動子５１（磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２，５５Ｙ_１，５５Ｙ_２）を構成する磁石が誘導する磁界（強度）を検知し、磁石の配列を求めるため等に用いられる。ここで、磁石が誘導する磁界（強度）を検知することは、磁石、すなわちウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離を測定することに相当する。従って、磁気センサ（不図示）はウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離を測定するギャップセンサとして利用することもできる。そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動制御するとともに、計測クロックの発生毎に磁気センサ（不図示）の出力を収集し、ウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離（或いは磁気センサの出力である磁界強度）が予め定めた許容範囲を超えたら、ウエハステージＷＳＴのピッチングが生じたものとして、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知する。

主制御装置２０は、上述のようにエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含むウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知すると、次の制御クロックの発生時に、又は次の制御クロックの発生を待たずに即、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加える。

ここで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘ_ｈ，３８Ｙ_ｈに、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）−Ｉ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を供給する。図３に示される状態では、磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２の直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ_２５，６０Ｘ_３６，６０Ｘ_３４，６０Ｘ_４５，６０Ｘ_５２，６０Ｘ_５４，６０Ｘ_６３，６０Ｘ_７２，６０Ｘ_７４を構成する電機子コイル３８Ｘ_ｈと、磁石ユニット５５Ｙ_１，５５Ｙ_２の直下に位置するＹコイルユニット６０Ｙ_５５，６０Ｘ_６４，６０Ｘ_６６，６０Ｘ_７５，６０Ｘ_２２，６０Ｘ_２４，６０Ｘ_３３，６０Ｘ_４２，６０Ｘ_４４を構成する電機子コイル３８Ｙ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）に、励磁電流（３相電流）−Ｉ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）が供給される。これにより、各Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙは−Ｚ方向の合力Ｆ（＝−Ｆ_Ａ−Ｆ_Ｂ−Ｆ_Ｃ）を磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２及び磁石ユニット５５Ｙ_１，５５Ｙ_２に及ぼす。これにより、ウエハステージＷＳＴは、鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を受け、ピッチングを生ずることなくベース盤１２の上面に接触し、上面からの摩擦により停止する。

なお、ウエハステージＷＳＴの底面の全面、すなわち磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２，５５Ｙ_１，５５Ｙ_２の全てに対して鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加えることに限らず、一部の領域のみ、例えばウエハステージＷＳＴの進行方向に対して後方に位置する磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｘ_２，５５Ｙ_１，５５Ｙ_２に対してのみ鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加えることとしてもよい。例えば、図３に示される状態においてウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動している場合、進行方向に対して後方に位置する磁石ユニット５５Ｘ_１，５５Ｙ_１の直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ_２５，６０Ｘ_３６，６０Ｘ_３４，６０Ｘ_４５を構成する電機子コイル３８Ｘ_ｈと、磁石ユニット５５Ｙ_１の直下に位置するＹコイルユニット６０Ｙ_５５，６０Ｘ_６４，６０Ｘ_６６，６０Ｘ_７５を構成する電機子コイル３８Ｙ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）に、励磁電流（３相電流）−Ｉ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）が供給される。

また、ベース盤１２の上面からの摩擦力を抑えるために、ウエハステージＷＳＴ（ステージ本体９１）の底面とベース盤１２の上面とのうちの少なくとも一方に、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ化炭素樹脂等の高摺動性材を用いてカバーされている。

上述の通りウエハステージＷＳＴに鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加えるに際し、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘ_ｋ，３８Ｙ_ｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に、それぞれ、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）−Ｉ_ｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を供給して、ウエハステージＷＳＴにより大きな鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加える。或いは、上述の通りウエハステージＷＳＴに鉛直方向（−Ｚ方向）の推力を加えると同時に、電機子コイル３８Ｘ_ｋ，３８Ｙ_ｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に、それぞれ、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）−Ｉ_ｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）を供給して、ウエハステージＷＳＴに移動方向と逆方向の推力を加えて停止させることとしてもよい。

なお、ウエハステージＷＳＴの位置を計測しその結果に基づいて駆動制御する主制御装置２０がエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含めウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知し、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御してウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしたが、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する制御系とは独立の制御系が、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知し、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御してウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしてもよい。それにより、緊急時におけるウエハステージＷＳＴの俊敏な駆動制御が可能となる。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００では、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の計測結果に基づいて磁気浮上型平面モータであるステージ駆動系１２４を制御してウエハステージＷＳＴを駆動制御するとともに、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合、ステージ駆動系１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加える。これにより、ウエハステージＷＳＴのピッチングを回避することができ、ウエハステージＷＳＴ（特にＸスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂及びＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂）及びその直上に配置された構造物（特にＸヘッド及びＹヘッド６４〜６８及びＺヘッド７６_j，７４_i等）の破損を防止することが可能となる。

なお、上記実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０、ベース盤１２（固定子６０）内に配設された磁気センサ（不図示）を用いて、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知するとしたが、その他のセンサを用いて異常を検知することとしてもよい。例えば、露光装置１００には、通常、地震動の加速度を検出する加速度ピックアップを含む地震センサが配置されている。そこで、地震センサが地震動を検知した場合には、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知したものとして、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしてもよい。

また、ステージ駆動系１２４によってウエハステージＷＳＴからベース盤１２に向かう駆動力を発生することで、ウエハステージＷＳＴがベース盤１２上を移動する間にウエハステージＷＳＴがベース盤１２から離れることが抑制される。これにより、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合に限らず、ウエハステージＷＳＴの急加減速、衝突時等に生じるピッチング動作を抑えることが可能となる。

なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステム及び面位置センサシステムの構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＹヘッド、Ｘヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、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、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（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。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。

また、上記実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて用いても良い。

また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号等に開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書等に開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号等に開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。

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、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第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、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。

また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

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はなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）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。

１２…ベース盤、２０…主制御装置、３８Ｘ（３８Ｘ_Ｕ，３８Ｘ_Ｖ，３８Ｘ_Ｗ，３８Ｘ_Ａ，３８Ｘ_Ｂ，３８Ｘ_Ｃ），３８Ｙ（３８Ｙ_Ｕ，３８Ｙ_Ｖ，３８Ｙ_Ｗ，３８Ｙ_Ａ，３８Ｙ_Ｂ，３８Ｙ_Ｃ）…電機子コイル、３９Ｘ₁，３９Ｘ₂…Ｘスケール、３９Ｙ₁，３９Ｙ₂…Ｙスケール、５０…ステージ装置、５１…可動子、５５Ｘ_１，５５Ｘ_２，５５Ｙ_１，５５Ｙ_２…磁石ユニット、６０（６０Ｘ，６０Ｙ）…固定子（Ｘコイルユニット、Ｙコイルユニット）、６２Ａ〜６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系（平面モータ）、１５０…エンコーダシステム、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。

なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全て国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

本発明の第１の態様によれば、ベース部材と、前記ベース部材上で所定面に平行に少なくとも２次元移動可能な移動体と、前記ベース部材に設けられた固定子と、前記移動体に設けられた可動子と、を有する磁気浮上方式の平面モータと、前記移動体の前記所定面に平行な方向に関する位置を計測する計測系と、前記平面モータによって、前記移動体に、前記所定面と交差し前記移動体から前記ベース部材に向かう方向の駆動力を発生させることによって、前記移動体の動きを所定面に平行な方向に限定する制御装置と、を備える移動体装置が、提供される。

本発明の第２の態様によれば、ベース部材と、前記ベース部材上で所定面に平行に少なくとも２次元移動可能な移動体と、前記ベース部材に設けられた固定子と、前記移動体に設けられた可動子と、を有する磁気浮上方式の平面モータと、前記移動体の位置を計測する計測系と、前記移動体の動きを制御する第１のモードと第２のモードを有する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１のモードでは、前記移動体をターゲット位置まで移動するため、前記計測系によって計測した情報に基いて、前記平面モータを制御し、前記第２のモードでは、前記移動体を前記ターゲット位置まで移動せずに、前記移動体に、前記所定面と交差し前記移動体から前記ベース部材に向かう方向の駆動力を発するように前記平面モータを制御する移動体装置が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、第１及び第２の態様のいずれかに係る移動体装置を有する露光装置が、提供される。

本発明の第４の態様によれば、第３の態様に係る露光装置を用いたデバイス製造方法が、提供される。

Claims (19)

1. エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   物体を保持してベース上を移動する移動体と、
   前記移動体に設けられた可動子と該可動子に対向して前記ベースに設けられた固定子とを用いて、前記移動体に前記ベースの上面に交差する第１方向及び前記上面に沿う第２方向の駆動力を発生する平面モータと、
   前記移動体の少なくとも前記第２方向に関する位置を計測する第１位置計測系と、
   前記第１位置計測系の計測結果を用いて前記平面モータを制御して前記移動体を少なくとも前記第２方向に駆動するとともに、前記移動体の駆動に異常を検知した場合に前記平面モータを制御して前記移動体に該移動体から前記ベースの上面への前記第１方向の駆動力を発する制御系と、
   を備える露光装置。
2. 前記制御系は、前記第１位置計測系の計測結果が途絶えた場合に、前記移動体の駆動に異常を検知する、請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御系は、前記第１位置計測系の計測結果を用いて前記平面モータに対して前記移動体の駆動目標を定めることで前記移動体を駆動し、前記駆動目標が異常を示した場合に前記移動体の駆動に異常を検知する、請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記移動体と前記ベースとの離間距離を計測する第２位置計測系をさらに備え、
   前記制御系は、前記第２位置計測系の計測結果より前記移動体の駆動に異常を検知した場合に、前記平面モータを制御して前記移動体に該移動体から前記ベースの上面への前記第１方向の駆動力を発する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記制御系は、前記第２位置計測系の計測結果より前記離間距離が閾距離を超えた場合に、前記移動体の駆動に異常を検知する、請求項４に記載の露光装置。
6. 前記第２位置計測系は、前記ベース上に配置されたセンサを用いて前記離間距離を計測する、請求項４又は５に記載の露光装置。
7. 前記センサは、前記可動子が発生する磁界強度を検出する、請求項６に記載の露光装置。
8. 前記可動子は、複数のブロックを有し、
   前記制御系は、前記複数のブロックのうち前記移動体の進行方向に対して後方に位置するブロックに対して、前記離間方向の駆動力を発する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記第１位置計測系は、前記移動体と前記移動体外との一方に設けられた複数のヘッドを用いて、前記移動体と前記移動体外との他方に設けられた計測面に計測光を照射することで、前記移動体の位置を計測する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記移動体の底面と前記ベースの上面との少なくとも一方は、高摺動性材によりカバーされている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. ベース部材と、
    前記ベース部材上で２次元移動可能な移動体と、
    前記ベース部材に設けられた固定子と、前記移動体に設けられた可動子と、を有する磁気浮上方式の平面モータと、
    前記移動体が前記２次元内を移動する間に前記移動体が前記２次元を含む面と直交する方向に離れることを抑制するために、前記平面モータによって、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる制御装置と、
    を備える移動体装置。
12. 前記平面モータの駆動力は、前記移動体と前記ベース部材との間に作用する請求項１１に記載の移動体装置。
13. 前記平面モータの駆動力が前記移動体に作用する位置は、前記２次元を含む面と交差する方向に関する前記移動体の重心の位置よりも下方にある請求項１２に記載の移動体装置。
14. 前記移動体を前記ベース部材に対して前記２次元を含む面と交差する方向に変位させる力によって、前記移動体が前記２次元内を移動する際にピッチングが生じる請求項１１又は１２に記載の移動体装置。
15. 前記制御装置は、前記移動体が前記２次元内を移動する際の該移動体の加減速に関する情報を用いて前記平面モータを制御し、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる請求項１１に記載の移動体装置。
16. 前記制御装置は、前記移動体が前記２次元内を移動する際の前記移動体と前記ベース部材との間の距離に関する情報を用いて前記平面モータを制御し、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる請求項１１に記載の移動体装置。
17. 前記制御装置は、前記平面モータの位置制御の異常が検知されたときに、前記平面モータを制御し、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる請求項１２に記載の移動体装置。
18. 請求項１１の移動体装置を有する露光装置。
19. 請求項１８の露光装置を用いたデバイス製造方法。

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