JP5804301B2 - 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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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、半導体素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに前記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３００ｍｍウエハが主流となっているが、今や直径４５０ｍｍの４５０ｍｍウエハ時代の到来が間近に迫っている。４５０ｍｍ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３００ｍｍ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。
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、高解像力も要請されている。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１、２等参照）。
しかるに、特許文献１、２等に開示される局所液浸型の露光装置では、スループットを最大限に高くするため、投影光学系下方に形成される液浸空間を常時維持する場合には、投影光学系の直下に、複数のステージ（例えば２つのウエハステージ、又はウエハステージと計測ステージ）が交換的に配置される必要がある。
ウエハのサイズが４５０ｍｍにもなると、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数が多くなる分、１枚のウエハの露光処理に要する時間が増加してスループットが低下するおそれもある。そこで、スループットを向上させる方法として、１つのウエハステージ上のウエハに対する露光処理と、別のウエハステージ上でのウエハ交換、アライメントなどの処理とを、並行して行う、ツインステージ方式（例えば特許文献３〜５等参照）の採用が考えられる。しかし、従来のツインステージ方式の露光装置を、４５０ｍｍウエハの処理に適用することは、ウエハステージの大型化、重量化し、その位置制御性、ひいてはウエハ上に既に形成されたパターン(ショット領域)と、次レイヤのパターンとの重ね合わせ精度が低下するおそれがあった。
米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書 米国特許第６，５９０，６３４号明細書 米国特許第５，９６９，４４１号明細書 米国特許第６，２０８，４０７号明細書
本発明の第１の態様によれば、投影光学系を介して照明光で物体を露光する露光装置であって、前記投影光学系を支持するフレーム部材と、前記フレーム部材に支持される前記投影光学系の下方に配置され、表面が、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面と実質的に平行に配置されるベース部材と、前記物体の載置領域と、前記載置領域よりも低く配置される、格子を有する計測面と、を有し、前記ベース部材上で移動可能な保持部材と、前記フレーム部材に支持され、一部が前記投影光学系の下方に配置される第１計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第１計測部材に設けられる第１ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第１計測ビームを照射して、前記保持部材の位置情報を計測する第１計測系と、を有し、前記投影光学系を介して前記照明光を前記物体に照射する露光処理が行われる露光ステーションと、前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持される検出系と、前記フレーム部材に支持され、一部が前記検出系の下方に配置される第２計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第２計測部材に設けられる第２ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第２計測ビームを照射して、前記保持部材の位置情報を計測する第２計測系と、を有し、前記検出系による前記物体の計測処理が行われる計測ステーションと、前記露光ステーションでは前記第１計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御するとともに、前記計測ステーションでは前記第２計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御する制御装置と、を備える露光装置が、提供される。
これによれば、露光ステーションにおいて、保持部材に保持された物体にエネルギビームを照射する露光処理が行われる際に、第１計測系により保持部材の２次元平面内の位置情報を精度良く計測することができる。また、計測ステーションにおいて、保持部材に保持された物体に対する計測処理が行われる際に、第２計測系により保持部材の２次元平面内の位置情報を精度良く計測することができる。
本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板を露光することと、前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第３の態様によれば、投影光学系を介して照明光で物体を露光する露光方法であって、前記物体の載置領域と、前記載置領域よりも低く配置される、格子を有する計測面と、を有する保持部材を、表面が前記投影光学系の光軸と直交する所定平面と実質的に平行に配置されるベース部材上で移動することと、前記投影光学系を介して前記照明光を前記物体に照射する露光処理が行われる露光ステーションにおいて、前記投影光学系を支持するフレーム部材に支持され、一部が前記投影光学系の下方に配置される第１計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第１計測部材に設けられる第１ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第１計測ビームを照射する第１計測系によって、前記保持部材の位置情報を計測することと、前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持される検出系を有し、前記検出系による前記物体の計測処理が行われる計測ステーションにおいて、前記フレーム部材に支持され、一部が前記検出系の下方に配置される第２計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第２計測部材に設けられる第２ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第２計測ビームを照射する第２計測系によって、前記保持部材の位置情報を計測することと、前記露光ステーションでは前記第１計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御するとともに、前記計測ステーションでは前記第２計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御することと、を含む露光方法が、提供される。
これによれば、露光ステーションにおいて、保持部材に保持された物体にエネルギビームを照射する露光処理が行われる際に、第１計測系により保持部材の２次元平面内の位置情報を精度良く計測することができる。また、計測ステーションにおいて、保持部材に保持された物体に対する計測処理が行われる際に、第２計測系により保持部材の２次元平面内の位置情報を精度良く計測することができる。
本発明の第４の態様によれば、本発明の露光方法を用いて基板を露光することと、前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
第1の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（Ａ）は、図１の露光装置が備えるウエハステージを示す−Ｙ方向から見た側面図、図２（Ｂ）は、ウエハステージを示す平面図である。 図１の露光装置が備えるアライメント系と投影ユニットＰＵとの配置を、ウエハステージとともに示す平面図である。 図１の露光装置が備える可動ブレードについて説明するための図である。 粗動ステージの分離構造について説明するための図である。 微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す平面図である。 図７（Ａ）は、微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す−Ｙ方向から見た側面図、図７（Ｂ）は、微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す＋Ｘ方向から見た側面図である。 図８（Ａ）は、微動ステージをＹ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図、図８（Ｂ）は、微動ステージをＺ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図、図８（Ｃ）は、微動ステージをＸ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図である。 図９（Ａ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＺ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図９（Ｂ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＹ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図９（Ｃ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＸ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。 微動ステージの中央部を＋Ｚ方向に撓ませる際の動作を説明するための図である。 アライメント装置を示す斜視図である。 図１２（Ａ）は、Ｘヘッド７７ｘの概略構成を示す図、図１２（Ｂ）は、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム内での配置を説明するための図である。 図１３（Ａ）は、計測アームの先端部を示す斜視図、図１３（Ｂ）は、計測アームの先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図である。 第1の実施形態の露光装置（図１の露光装置）の制御系の構成を示すブロック図である。 図１５（Ａ）は、スキャン露光時のウエハの駆動方法を説明するための図、図１５（Ｂ）は、ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。 第１の実施形態の露光装置における、ウエハアライメントの手順を説明するための図（その１）である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、第１の実施形態の露光装置における、ウエハアライメントの手順を説明するための図（その２）である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、第１の実施形態の露光装置における、ウエハアライメントの手順を説明するための図（その３）である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、第１の実施形態の露光装置における、ウエハアライメントの手順を説明するための図（その４）である。 図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）は、第１の実施形態の露光装置における、微動ステージＷＦＳ１及びＷＦＳ２を用いて行われる並行処理について説明するための図（その１）である。 微動ステージと可動ブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その１）である。 微動ステージと可動ブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その２）である。 微動ステージと可動ブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その３）である。 微動ステージと可動ブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その４）である。 図２５（Ａ）〜図２５（Ｆ）は、第１の実施形態の露光装置における、微動ステージＷＦＳ１及びＷＦＳ２を用いて行われる並行処理について説明するための図（その２）である。 第２の実施形態の露光装置の概略的な構成を示す平面図である。 図２６の露光装置を概略的に示す側面図である。 図２７のセンターテーブルに微動ステージが載置された状態を拡大して示す図である。 図２９（Ａ）は、図２７の露光装置が備えるウエハステージを示す−Ｙ方向から見た図（正面図）、図２９（Ｂ）は、ウエハステージを示す平面図である。 図３０（Ａ）は、粗動ステージを取り出して示す平面図、図３０（Ｂ）は、粗動ステージが２部分に分離した状態を示す平面図である。 図２６の露光装置が備えるアライメント系（アライメント装置）近傍を拡大して示す平面図である。 第２の実施形態の露光装置（図２６の露光装置）が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。 第２の実施形態の露光装置における、第１のウエハアライメント（精度優先モード）及び第２のウエハアライメント（スループット優先モード）の手順を説明するための図（その１）である。 図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第１のウエハアライメントの手順を説明するための図（その２）である。 図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第１のウエハアライメントの手順を説明するための図（その３）である。 図３６（Ａ）及び図３６（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第１のウエハアライメントの手順を説明するための図（その４）である。 図３７（Ａ）及び図３７（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、アライメント系の検出中心を較正する手順を説明するための図である。 図３８（Ａ）及び図３８（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第２のウエハアライメントの手順を説明するための図（その２）である。 図３９（Ａ）及び図３９（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第２のウエハアライメントの手順を説明するための図（その３）である。 図４０（Ａ）及び図４０（Ｂ）は、第２の実施形態の露光装置における、第２のウエハアライメントの手順を説明するための図（その４）である。 第２の実施形態の露光装置において、露光が終了した直後の状態であって、微動ステージと可動ブレードとの間で液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しが開始されるときの状態を説明するための図である。 第２の実施形態の露光装置において、微動ステージと可動ブレードとの間で液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しが終了したときの状態を説明するための図である。 第２の実施形態の露光装置において、微動ステージＷＦＳ１及びＷＦＳ２を用いて行われる並行処理動作を説明するための図（その１）である。 第２の実施形態の露光装置において、微動ステージＷＦＳ１及びＷＦＳ２を用いて行われる並行処理動作を説明するための図（その２）である。 第２の実施形態の露光装置において、微動ステージＷＦＳ１及びＷＦＳ２を用いて行われる並行処理動作を説明するための図（その３）である。 エンコーダシステムの変形例を示す図である。 微動ステージ位置計測系の変形例を示す図である。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図２５（Ｆ）に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。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、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。後で説明する第２の実施形態においても同様である。
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ステーション２００（露光処理部）、ベース盤１２上の＋Ｙ側端部近傍に配置された計測ステーション（計測処理部）３００、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、リレーステージＤＲＳＴ、及びこれらの制御系等とを備えている。ここで、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り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、上述の３つのステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２，ＤＲＳＴの移動の際のガイド面とされている。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ＷＳＴ１が位置しており、ウエハステージＷＳＴ１（より詳細にはウエハ微動ステージ（以下、微動ステージと略記する）ＷＦＳ１）上にウエハＷが保持されている。また、計測ステーション３００には、ウエハステージＷＳＴ２が位置しており、ウエハステージＷＳＴ２（より詳細には微動ステージＷＦＳ２）上に別のウエハＷが保持されている。
露光ステーション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）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、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１４参照）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１４参照）に送られる。なお、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書などに開示されているように、エンコーダシステムによってレチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。
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とも呼ばれる）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。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上で前記照明領域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Ｒを保持するレチクルステージＲＳＴとウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１（又は微動ステージＷＦＳ２）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。本実施形態では、メインフレームＢＤが、それぞれ防振機構を介して設置面（床面など）に配置される複数（例えば３つ又は４つ）の支持部材によってほぼ水平に支持されている。なお、その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。また、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不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルベースなどに対してメインフレームＢＤ（投影ユニットＰＵ）を吊り下げ支持しても良い。
局所液浸装置８は、本実施形態の露光装置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１４参照）、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（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように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１４参照）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１４参照）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１４参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図１４参照）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１４参照 ）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。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。
この他、露光ステーション２００には、メインフレームＢＤに支持部材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を含む微動ステージ位置計測系７０Ａが設けられている。ただし、微動ステージ位置計測系７０Ａ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。
計測ステーション３００は、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されたアライメント装置９９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を含む微動ステージ位置計測系７０Ｂと、を備えている。微動ステージ位置計測系７０Ｂは、前述の微動ステージ位置計測系７０Ａとは、向きが反対であるが同様に構成されている。
アライメント装置９９は、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されているように、図３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３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。なお、図１では、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4及びこれらを保持する保持装置（スライダ）を含んでアライメント装置９９として示されている。なお、アライメント装置９９の具体的な構成等については更に後述する。
ウエハステージＷＳＴ１は、図１及び図２（Ａ）等からわかるように、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９４によりベース盤１２の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａ（図１４参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動されるウエハ粗動ステージ（以下、粗動ステージと略述する）ＷＣＳ１と、粗動ステージＷＣＳ１に非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳ１に対して相対移動可能なウエハ微動ステージ（以下、微動ステージと略述する）ＷＦＳ１とを有している。微動ステージＷＦＳ１は、微動ステージ駆動系５２Ａ（図１４参照）によって粗動ステージＷＣＳ１に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向（以下、６自由度方向、又は６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）と記述する）に駆動される。
ウエハステージＷＳＴ１（粗動ステージＷＣＳ１）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６Ａ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ＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１（又は微動ステージＷＦＳ２）の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０Ａによって計測される。ウエハステージ位置計測系１６Ａ及び微動ステージ位置計測系７０Ａの計測結果（計測情報）は、粗動ステージＷＣＳ１、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置制御のため、主制御装置２０（図１４参照）に供給される。
ウエハステージＷＳＴ２は、ウエハステージＷＳＴ１と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ｂ（図１４参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動される粗動ステージＷＣＳ２と、粗動ステージＷＣＳ２に非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳ２に対して相対移動可能な微動ステージＷＦＳ２とを有している。微動ステージＷＦＳ２は、微動ステージ駆動系５２Ｂ（図１４参照）によって粗動ステージＷＣＳ２に対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動される。
ウエハステージＷＳＴ２（粗動ステージＷＣＳ２）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６Ｂによって計測される。また、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０Ｂによって計測される。ウエハステージ位置計測系１６Ｂ及び微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測結果は、粗動ステージＷＣＳ２、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の位置制御のため、主制御装置２０（図１４参照）に供給される。
リレーステージＤＲＳＴは、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、リレーステージ駆動系５３（図１４参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動可能になっている。
リレーステージＤＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、例えば干渉計及び／又はエンコーダなどを含む不図示の位置計測系によって計測される。位置計測系の計測結果は、リレーステージＤＲＳＴの位置制御のため、主制御装置２０（図１４参照）に供給される。
粗動ステージＷＣＳ１に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が支持されたとき、その微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と粗動ステージＷＣＳ１とのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、粗動ステージＷＣＳ１と微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間に設けられた相対位置計測器２２Ａ（図１４参照）によって計測可能である。
同様に、粗動ステージＷＣＳ２に微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）が支持されたとき、その微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）と粗動ステージＷＣＳ２とのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）との間に設けられた相対位置計測器２２Ｂ（図１４参照）によって計測可能である。
相対位置計測器２２Ａ，２２Ｂとしては、例えば微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２に設けられたグレーティングを計測対象とする、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２に、それぞれ設けられた少なくとも２つのヘッドを含み、該ヘッドの出力に基づいて、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダなどを用いることができる。相対位置計測器２２Ａ，２２Ｂの計測結果は、主制御装置２０（図１４参照）に供給される。
上記各種計測系を含み、ステージ系の構成各部の構成等については、後に詳述する。
さらに、本実施形態の露光装置１００は、図４に示されるように、投影ユニットＰＵの近傍に、可動ブレードＢＬが設けられている。可動ブレードＢＬは、ブレード駆動系５８（図４では不図示、図１４参照）によって、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に駆動可能である。可動ブレードＢＬは、＋Ｙ側の上端部に他の部分より突出した突出部が形成された板状の部材から成る。
本実施形態において、可動ブレードＢＬの上面は、液体Ｌｑに対して撥液性である。本実施形態において、可動ブレードＢＬは、例えばステンレス等の金属製の基材と、その基材の表面に形成された撥液性材料の膜とを含む。撥液性材料は、例えばＰＦＡ（Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly tetra fluoro ethylene）、テフロン（登録商標）等を含む。なお、膜を形成する材料が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂でも良い。また、可動ブレードＢＬ全体が、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）、アクリル系樹脂、及びシリコン系樹脂の少なくとも一つで形成されても良い。本実施形態において、液体Ｌｑに対する可動ブレードＢＬの上面の接触角は、例えば９０度以上である。
可動ブレードＢＬは、粗動ステージＷＣＳ１に支持されている微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に−Ｙ側から係合可能であり、その係合状態で微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）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２２参照）。可動ブレードＢＬは、主制御装置２０により、ブレード駆動系５８を介して駆動され、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間で液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しを行う。なお、可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間の液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについてはさらに後述する。
この他、本実施形態の露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、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の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）ＡＦ（図１では不図示、図１４参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図１４参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、多点ＡＦ系ＡＦの複数の検出点それぞれにおけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、アライメント装置９９（アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４）の近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）時にウエハＷ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報と、後述する微動ステージ位置計測系７０Ａの一部を構成するレーザ干渉計システム７５（図１４参照）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。この場合、投影ユニットＰＵの近傍に多点ＡＦ系を設けなくても良い。なお、レーザ干渉計システム７５ではなく、微動ステージ位置計測系７０Ａを構成する後述のエンコーダシステム７３の計測値を、フォーカス・レベリング制御で用いても良い。
また、本実施形態の露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴの上方には、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２（図１においてはレチクルアライメント系ＲＡ2は、レチクルアライメント系ＲＡ１の紙面奥側に隠れている。）が配置されている。一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は、投影光学系ＰＬの直下に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置２０により、レチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート上の一対の第１基準マークとを投影光学系ＰＬを介して検出することで、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第１基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２の検出信号は、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（図１４参照）。なお、レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は設けなくても良い。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ように、微動ステージＷＦＳ１に光透過部（受光部）が設けられる検出系を搭載して、レチクルアライメントマークの投影像を検出することが好ましい。
ここで、ステージ系の各部の構成等について詳述する。まず、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２について説明する。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とは、その駆動系、位置計測系などを含み、全く同様に構成されている。従って、以下では、代表的にウエハステージＷＳＴ１を取り上げて説明する。
粗動ステージＷＣＳ１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、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粗動スライダ部９１と、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、かつＹ軸方向を長手方向とする長方形板状の一対の側壁部９２ａ，９２ｂと、側壁部９２ａ,９２ｂそれぞれの上面に固定された一対の固定子部９３ａ、９３ｂと、を備えている。粗動ステージＷＣＳ１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箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１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。
粗動ステージＷＣＳ１は、図５に示されるように、粗動スライダ部９１の長手方向の中央の分離線を境として、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとの２つの部分に分離可能に構成されている。従って、粗動スライダ部９１は、第１部分ＷＣＳ１ａの一部を構成する第１スライダ部９１ａと、第２部分ＷＣＳ１ｂの一部を構成する第２スライダ部９１ｂとから構成されている。
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１４を含む、コイルユニットが収容されている。
コイルユニットに対応して、粗動ステージＷＣＳ１の底面、すなわち第１スライダ部９１ａ、第２スライダ部９１ｂの底面には、図２（Ａ）に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石１８から成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤１２のコイルユニットと共に、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂ（図１４参照）を、それぞれ構成している。コイルユニットを構成する各コイル１４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（図１４参照）。
第１、第２スライダ部９１ａ、９１ｂそれぞれの底面には、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ＷＣＳ１の第１部分ＷＣＳ１ａ及び第２部分ＷＣＳ１ｂは、それぞれエアベアリング９４によって、ベース盤１２上に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。
通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体化して不図示のロック機構を介してロックされている。すなわち、通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体的に動作する。そこで、以下では、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂが一体化して成る粗動ステージＷＣＳ１を駆動する平面モータから成る駆動系を、粗動ステージ駆動系５１Ａと呼ぶ（図１４参照）。
なお、粗動ステージ駆動系５１Ａとしては、ローレンツ電磁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、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）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。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。ここで、微動ステージＷＦＳ１と微動ステージＷＦＳ２とは、全く同様に構成され、同様にして、粗動ステージＷＣＳ１に非接触で支持され、駆動されるが、以下では、微動ステージＷＦＳ１を代表的に取り上げて説明する。
一対の固定子部９３ａ，９３ｂそれぞれは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形板状の形状を有する。固定子部９３ａは、＋Ｘ側の端部が側壁部９２ａ上面に固定され、固定子部９３ｂは、−Ｘ側の端部が側壁部９２ｂ上面に固定されている。
微動ステージＷＦＳ１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、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、を備えている。
本体部８１は、その内部を後述するエンコーダシステムの計測ビーム（レーザ光）が進行可能とする必要があることから、光が透過可能な透明な素材で形成されている。また、本体部８１は、その内部におけるレーザ光に対する空気揺らぎの影響を低減するため、中実に形成されている（内部に空間を有しない）。なお、透明な素材は、低熱膨張率であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英（ガラス）などが用いられる。なお、本体部８１は、その全体が透明な素材で構成されていても良いが、エンコーダシステムの計測ビームが透過する部分のみが透明な素材で構成されていても良く、この計測ビームが透過する部分のみが中実に形成されていても良い。
微動ステージＷＦＳ１の本体部８１（より正確には、後述するカバーガラス）の上面中央には、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。本実施形態では、例えば環状の凸部（リム部）内に、ウエハＷを支持する複数の支持部（ピン部材）が形成される、いわゆるピンチャック方式のウエハホルダが用いられ、一面（表面）がウエハ載置面となるウエハホルダの他面（裏面）側に後述するグレーティングＲＧなどが設けられる。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳ１と一体に形成されていても良いし、本体部８１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。前者では、グレーティングＲＧは微動ステージＷＦＳ１の裏面側に設けられることになる。
さらに、本体部８１の上面には、ウエハホルダ（ウエハＷの載置領域）の外側に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ（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、かつ本体部８１に対応する八角形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）８３が取り付けられている。プレート８３の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている（撥液面が形成されている）。プレート８３は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と同一面となるように本体部８１の上面に固定されている。また、プレート８３の−Ｙ側端部には、図２（Ｂ）に示されるように、その表面がプレート８３の表面と、すなわちウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態でＸ軸方向に細長い長方形の計測プレート８６が設置されている。計測プレート８６の表面には、前述した一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２それぞれにより検出される一対の第１基準マークと、プライマリアライメント系ＡＬ１により検出される第２基準マークとが少なくとも形成されている（第１及び第２基準マークはいずれも図示省略）。なお、プレート８３を本体部８１に取り付ける代わりに、例えばウエハホルダを微動ステージＷＦＳ１と一体に形成し、微動ステージＷＦＳ１の、ウエハホルダを囲む周囲領域（プレート８３と同一の領域（計測プレート８６の表面を含んでも良い）の上面に撥液化処理を施して、撥液面を形成しても良い。
図２（Ａ）に示されるように、本体部８１の上面には、二次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧは、透明な素材から成る本体部８１の上面に、固定（あるいは形成）されている。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。本実施形態では、本体部８１上で２次元グレーティングが固定あるいは形成される領域（以下、形成領域）は、一例として、ウエハＷよりも一回り大きな円形となっている。なお、グレーティングＲＧに用いられる回折格子の種類は、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。
グレーティングＲＧは、保護部材、例えばカバーガラス８４によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の保持機構（静電チャック機構など）が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス８４は、本体部８１の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングＲＧを含む本体部８１の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材（カバーガラス８４）は、本体部８１と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良い。また、グレーティングＲＧを保護するのに十分な厚みを要するため板状の保護部材が望ましいが、素材に応じて薄膜状の保護部材を用いても良い。
なお、グレーティングＲＧの形成領域のうち、ウエハホルダの周囲にはみ出す領域に対応するカバーガラス８４の一面には、グレーティングＲＧに照射されるエンコーダシステムの計測ビームがカバーガラス８４を透過しないように、すなわち、ウエハホルダ裏面の領域の内外で計測ビームの強度が大きく変動しないように、例えばその形成領域を覆う反射部材（例えば薄膜など）を設けることが望ましい。
この他、一面にグレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の他面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置し、かつその透明板の一面側に保護部材（カバーガラス８４）を設ける、あるいは、保護部材（カバーガラス８４）を設けずに、グレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の一面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置しても良い。特に前者では、透明板の代わりにセラミックスなどの不透明な部材にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良いし、あるいは、ウエハホルダの裏面にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良い。あるいは、従来の微動ステージにウエハホルダとグレーティングＲＧを保持するだけでも良い。また、ウエハホルダを、中実のガラス部材によって形成し、該ガラス部材の上面（ウエハ載置面）にグレーティングＲＧを配置しても良い。
本体部８１は、図２（Ａ）からもわかるように、長手方向の一端部と他端部との下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングＲＧに対向する部分に凹部が形成されている。本体部８１は、グレーティングＲＧが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。
本体部８１の＋Ｘ側、−Ｘ側の張り出し部それぞれの上面には、断面凸形状のスペーサ８５ａ、８５ｂが、それぞれの凸部８９ａ、８９ｂを、外側に向けてＹ軸方向に延設されている。
可動子部８２ａは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＸ軸方向寸法（幅）が、共に固定子部９３ａよりも短い（半分程度の）２枚の平面視矩形状の板状部材８２ａ１、８２ａ２を含む。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２は、本体部８１の＋Ｘ側の端部に対し、前述したスペーサ８５ａの凸部８９ａを介して、Ｚ軸方向（上下）に所定の距離だけ離間した状態でともにＸＹ平面に平行に固定されている。この場合、板状部材８２ａ２は、スペーサ８５ａと本体部８１の＋Ｘ側の張り出し部とによって、その−Ｘ側端部が挟持されている。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２の間には、粗動ステージＷＣＳ１の固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ１、８２ａ２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、収容されている。
可動子部８２ｂは、スペーサ８５ｂにＺ軸方向（上下）に所定の間隔が維持された２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２を含み、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。２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の間には、粗動ステージＷＣＳ１の固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ｂ１、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、収容されている。
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳ１は、Ｙ軸方向に両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１に装着する際には、板状部材８２ａ１、８２ａ２、及び８２ｂ１、８２ｂ２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に移動（スライド）させれば良い。
次に、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１に対して相対的に駆動するための微動ステージ駆動系５２Ａの構成について説明する。
微動ステージ駆動系５２Ａ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と、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と、固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含む。
これをさらに詳述する。図６及び図７（Ａ）並びに図７（Ｂ）からわかるように、固定子部９３ａの内部における−Ｘ側の端部には、複数（ここでは、１２個）の平面視長方形状のＹＺコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５５、５７が、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置された２列のコイル列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。ＹＺコイル５５は、上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置された平面視長方形状の上部巻線５５ａと、下部巻線５５ｂと、を有する。また、固定子部９３ａの内部であって、上述した２列のコイル列の間には、Ｙ軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５６が、配置されている。この場合、２列のコイル列と、Ｘコイル５６とは、Ｘ軸方向に関して等間隔で配置されている。２列のコイル列と、Ｘコイル５６とを含んで、コイルユニットＣＵａが構成されている。
なお、以下では、図６〜図８（Ｃ）を用いて、一対の固定子部９３ａ、９３ｂのうち、一方の固定子部９３ａ、及びこの固定子部９３ａに支持される可動子部８２ａについて説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３ｂ及び可動子部８２ｂは、これらと同様に構成され、同様に機能する。従って、コイルユニットＣＵｂ、磁石ユニットＭＵｂ１，ＭＵｂ２は、コイルユニットＣＵａ、磁石ユニットＭＵａ１，ＭＵａ２と同様に構成されている。
微動ステージＷＦＳ１の可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ１の内部には、図６及び図７（Ａ）並びに図７（Ｂ）を参照するとわかるように、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数（ここでは１０個）の永久磁石６５ａ、６７ａが、Ｙ軸方向に等間隔で配置された２列の磁石列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。２列の磁石列それぞれは、コイル５５、５７に対向して配置されている。
複数の永久磁石６５ａは、図７（Ｂ）に示されるように、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極である永久磁石と、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極である永久磁石とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。複数の永久磁石６７ａから成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。
また、板状部材８２ａ１の内部であって、上述の２列の磁石列の間には、Ｘ軸方向に離間して配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石６６ａ１、６６ａ２が、コイル５６に対向して配置されている。図７（Ａ）に示されるように、永久磁石６６ａ１は、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極となっており、永久磁石６６ａ２は、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極となっている。
上述した複数の永久磁石６５ａ、６７ａ及び６６ａ１、６６ａ２によって、磁石ユニットＭＵａ１が構成されている。
−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部にも、図７（Ａ）に示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ１と同様の配置で、永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂが配置されている。これらの永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂによって、磁石ユニットＭＵａ２が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ２内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂは、図６では、磁石６５ａ、６６ａ１、６６ａ２、６７ａに対して、紙面奥側に重なって配置されている。
ここで、微動ステージ駆動系５２Ａでは、図７（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石（図７（Ｂ）において、Ｙ軸方向に沿って順に永久磁石６５ａ１〜６５ａ５とする）は、隣接する２つの永久磁石６５ａ１及び６５ａ２それぞれが、ＹＺコイル５５１の巻線部に対向したとき、これらに隣接する永久磁石６５ａ３が、上述のＹＺコイル５５１に隣接するＹＺコイル５５２の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。なお、図７（Ｂ）に示されるように、永久磁石６５ａ４及び６５ａ５それぞれは、ＹＺコイル５５２に隣接するＹＺコイル５５３の巻線部に対向する。永久磁石６５ｂ、６７ａ、６７ｂのＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている（図７（Ｂ）参照）。
従って、微動ステージ駆動系５２Ａでは、一例として図７（Ｂ）に示される状態で、図８（Ａ）に示されるように、コイル５５１，５５３の上部巻線及び下部巻線それぞれに、＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５５１，５５３には−Ｙ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として、永久磁石６５ａ、６５ｂそれぞれには、＋Ｙ方向の力が作用する。これらの力の作用により、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して＋Ｙ方向に移動する。上記の場合とは逆に、コイル５５１，５５３に、それぞれ＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して−Ｙ方向に移動する。
コイル５７に電流を供給することにより、永久磁石６７（６７ａ，６７ｂ）との間で電磁相互作用が行われ、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に駆動することができる。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を制御する。
また、微動ステージ駆動系５２Ａでは、一例として図７（Ｂ）に示される状態で、図８（Ｂ）に示されように、コイル５５２の上部巻線に＋Ｚ方向から見て左回りの電流、下部巻線に＋Ｚ方向から見て右回りの電流がそれぞれ供給されると、コイル５５２と永久磁石６５ａ３との間に吸引力、コイル５５２と永久磁石６５Ｂ３との間に反発力（斥力）がそれぞれ発生し、微動ステージＷＦＳ１は、これらの吸引力及び反発力によって粗動ステージＷＣＳ１に対して下方（−Ｚ方向）、すなわち降下する方向に移動する。上記の場合とは逆向きの電流が、コイル５５２の上部巻線及び下部巻線のそれぞれに供給されると、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して上方（＋Ｚ方向）、すなわち上昇する方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、浮上状態の微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向の位置を制御する。
また、図７（Ａ）に示される状態で、図８（Ｃ）に示されるように、コイル５６に＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５６に＋Ｘ方向の力が作用し、その反作用として永久磁石６６ａ１、６６ａ２及び６６ｂ１，６６ｂ２それぞれには、−Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して−Ｘ方向に移動する。また、上記の場合とは逆に、コイル５６に＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、永久磁石６６ａ１、６６ａ２及び６６ｂ１，６６ｂ２には、＋Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して＋Ｘ方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を制御する。
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に配列された複数のＹＺコイル５５、５７に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に駆動する。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Ｙ軸方向への駆動力とは別に、Ｚ軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１から浮上させる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１に対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に駆動する。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１から浮上させた状態で、Ｙ軸方向と併せて独立にＸ軸方向にも駆動可能である。
また、主制御装置２０は、例えば図９（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる大きさのＹ軸方向の駆動力（推力）を作用させることによって（図９（Ａ）の黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳ１をＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図９（Ａ）の白抜き矢印参照）。なお、図９（Ａ）とは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２ａに作用させる駆動力を−Ｘ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＺ軸に対して左回りに回転させることができる。
また、主制御装置２０は、図９（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図９（Ｂ）の黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させること（図９（Ｂ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図９（Ｂ）とは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２ａに作用させる浮上力を−Ｘ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸に対して左回りに回転させることができる。
さらに、主制御装置２０は、例えば図９（Ｃ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれにおいて、Ｙ軸方向の＋側と−側とに、互いに異なる浮上力（図９（Ｃ）の黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１をＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図９（Ｃ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図９（Ｃ）とは反対に、可動子部８２ａ（及び８２ｂ）の−Ｙ側の部分に作用させる浮上力を＋Ｙ側の部分に作用させる浮上力よりも小さくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＸ軸に対して左回りに回転させることができる。
以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２Ａにより、微動ステージＷＦＳ１を、粗動ステージＷＣＳ１に対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳ１に対して、非接触で６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができるようになっている。
また、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１に浮上力を作用させる際、固定子部９３ａ内に配置された２列のコイル５５、５７（図６参照）に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図１０に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図１０の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図１０の白抜き矢印参照）を作用させることができる。また、主制御装置２０は、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に撓ませることができる（図１０のハッチング付き矢印参照）。従って、図１０に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向に撓ませることによって、ウエハＷ及び本体部８１の自重に起因する微動ステージＷＦＳ１（本体部８１）のＸ軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハＷ表面のＸＹ平面（水平面）に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハＷが大径化して微動ステージＷＦＳ１が大型化した時などに、特に効果を発揮する。
また、ウエハＷが自重等により変形すると、照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）内において、微動ステージＷＦＳ１上に載置されたウエハＷの表面が、投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に入らなくなるおそれもある。そこで、主制御装置２０が、上述した微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向に関する中央部を＋Ｚ方向に撓ませる場合と同様に、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、ウエハＷがほぼ平坦になるように変形され、露光領域ＩＡ内でウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に入るようにすることもできる。なお、図１０には、微動ステージＷＦＳ１を＋Ｚ方向に（凸形状に）撓ませる例が示されているが、コイルに対する電流の向きを制御することによって、これとは反対の方向に（凹形状に）微動ステージＷＦＳ１を撓ませることも可能である。
なお、自重撓み補正及び／又はフォーカス・レベリング制御のためだけでなく、ウエハのショット領域内の所定点が露光領域ＩＡを横切る間に、焦点深度の範囲内でその所定点のＺ軸方向の位置を変化させて実質的に焦点深度を増大させる超解像技術を採用する場合にも、微動ステージＷＦＳ１（及びこれに保持されたウエハＷ）をＹ軸に垂直な面（ＸＺ面）内で凹形状又は凸形状に変形させる手法を適用することができる。
本実施形態の露光装置１００では、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージＷＦＳ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３（図１４参照）を用いて計測される。微動ステージＷＦＳ１の位置情報は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、この位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ１の位置を制御する。
これに対し、ウエハステージＷＳＴ１（微動ステージＷＦＳ１）が微動ステージ位置計測系７０Ａの計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴ１（及び微動ステージＷＦＳ１）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（図１及び図１４参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６Ａは、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報を計測するレーザ干渉計を含んでいる。なお、図１では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージＷＣＳ１には、Ｙ軸に垂直なＹ反射面とＸ軸に垂直なＸ反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もＸ反射面、Ｙ反射面にそれぞれ測長ビームを照射するＸ干渉計、Ｙ干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系１６Ａでは、例えばＹ干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のθｚ方向の位置情報（回転情報）をも計測できる。なお、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系１６Ａに代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤１２の上面に二次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳ１の底面にエンコーダヘッドを設けることができる。
前述の如く、微動ステージＷＦＳ２は、上述した微動ステージＷＦＳ１と全く同様に構成されており、微動ステージＷＦＳ１に代えて、粗動ステージＷＣＳ１に非接触で支持させることができる。この場合、粗動ステージＷＣＳ１と、粗動ステージＷＣＳ１によって支持された微動ステージＷＦＳ２とによって、ウエハステージＷＳＴ１が構成され、微動ステージＷＦＳ２が備える一対の可動子部（各一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２）と粗動ステージＷＣＳ１の一対の固定子部９３ａ、９３ｂ（コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ）とによって、微動ステージ駆動系５２Ａが構成される。そして、この微動ステージ駆動系５２Ａによって、微動ステージＷＦＳ２が、粗動ステージＷＣＳ１に対して、非接触で６自由度方向に駆動される。
また、微動ステージＷＦＳ２、ＷＦＳ１は、それぞれ粗動ステージＷＣＳ２に非接触で支持させることができ、粗動ステージＷＣＳ２と、粗動ステージＷＣＳ２によって支持された微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１とによってウエハステージＷＳＴ２が構成される。この場合、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が備える一対の可動子部（各一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２及びＭＵｂ１、ＭＵｂ２）と粗動ステージＷＣＳ２の一対の固定子部９３ａ、９３ｂ（コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ）とによって、微動ステージ駆動系５２Ｂ（図１４参照）が構成される。そして、この微動ステージ駆動系５２Ｂによって、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が、粗動ステージＷＣＳ２に対して、非接触で６自由度方向に駆動される。
図１に戻り、リレーステージＤＲＳＴは、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様（ただし、第１部分と第２部分とに分離できるようには構成されていない）に構成されたステージ本体４４と、ステージ本体４４の内部に設けられた搬送装置４６（図１４参照）とを備えている。従って、ステージ本体４４は、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様に、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を非接触で支持（保持）できるようになっており、リレーステージＤＲＳＴに支持された微動ステージは、微動ステージ駆動系５２Ｃ（図１４参照）によってリレーステージＤＲＳＴに対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動可能である。ただし、微動ステージは、リレーステージＤＲＳＴに対して少なくともＹ軸方向にスライド可能であれば良い。
搬送装置４６は、リレーステージＤＲＳＴのステージ本体４４のＸ軸方向の両側壁に沿ってＹ軸方向に所定ストロークで往復移動可能でかつＺ軸方向に関しても所定ストロークで上下動可能な搬送部材本体と、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を保持して搬送部材本体に対してＹ軸方向に相対移動可能な移動部材とを含む搬送部材４８と、搬送部材４８を構成する搬送部材本体及び移動部材を個別に駆動可能な搬送部材駆動系５４（図１４参照）とを備えている。
次に、図１に示されるアライメント装置９９の具体的な構成等について、図１１に基づいて説明する。
図１１には、メインフレームＢＤが一部破断された状態で、アライメント装置９９が斜視図にて示されている。アライメント装置９９は、上述したように、プライマリアライメント系ＡＬ１と、４本のセカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ２3、ＡＬ２4と、を備えている。プライマリアライメント系ＡＬ１に対して＋Ｘ側に配置される一対のセカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2と、−Ｘ側に配置される一対のセカンダリアライメント系ＡＬ２3、ＡＬ２4とは、プライマリアライメント系ＡＬ１を中心として左右対称な構成となっている。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号（対応米国特許出願公開第２００９／０２３３２３４号明細書）などに開示されているように、後述のスライダ及び駆動機構などを含む駆動システムによって独立に移動可能となっている。
プライマリアライメント系ＡＬ１は、支持部材２０２を介して、メインフレームＢＤの下面にて吊り下げ支持されている。プライマリアライメント系ＡＬ１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。このプライマリアライメント系ＡＬ１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１４参照）。
セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2の上面にはそれぞれスライダＳＬ１、ＳＬ２が固定されている。スライダＳＬ１、ＳＬ２の＋Ｚ側には、メインフレームＢＤの下面に固定されたＦＩＡ定盤３０２が設けられている。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２3、ＡＬ２4の上面にはそれぞれスライダＳＬ３、ＳＬ４が固定されている。スライダＳＬ３、ＳＬ４の＋Ｚ側には、メインフレームＢＤの下面に固定されたＦＩＡ定盤１０２が設けられている。
セカンダリアライメント系ＡＬ２4は、プライマリアライメント系ＡＬ１と同様、ＦＩＡ系であって、内部にレンズ等の光学部材が設けられた略Ｌ字状の鏡筒１０９を含む。鏡筒１０９のＹ軸方向に延びる部分における上面（＋Ｚ側の面）には、前述したスライダＳＬ４が固定されており、このスライダＳＬ４は前述のＦＩＡ定盤１０２に対向して設けられている。
ＦＩＡ定盤１０２は、磁性体かつ低熱膨張率の部材（例えば、インバ等）から成り、その一部（＋Ｙ側の端部近傍）に複数の電機子コイルを含む電機子ユニットが設けられている。電機子ユニットは、一例として、２つのＹ駆動用コイルと、一対のＸ駆動用コイル群とを含む。また、ＦＩＡ定盤１０２の内部には、液体流路（不図示）が形成されており、該流路内を流れる冷却用液体により、ＦＩＡ定盤１０２が所定温度に温調（冷却）されている。
スライダＳＬ４は、スライダ本体、該スライダ本体に設けられた複数の気体静圧軸受、複数の永久磁石、及び磁石ユニットを含む。気体静圧軸受としては、ＦＩＡ定盤１０２内の気体流路を介して気体が供給される、いわゆるグランド給気型の気体静圧軸受が用いられている。複数の永久磁石は、前述した磁性体から成るＦＩＡ定盤１０２と対向し、複数の永久磁石とＦＩＡ定盤１０２との間には、磁気的吸引力が常時作用している。従って、複数の気体静圧軸受に気体を供給しない間は、磁気的吸引力により、スライダＳＬ４が、ＦＩＡ定盤１０２の下面に最接近（接触）する。複数の気体静圧軸受に気体を供給すると、気体の静圧により、ＦＩＡ定盤１０２とスライダＳＬ４との間に斥力が発生する。磁気的吸引力と気体の静圧とのバランスにより、スライダＳＬ４はその上面とＦＩＡ定盤１０２の下面との間に所定のクリアランスが形成された状態で維持（保持）される。以下においては、前者を「着地状態」と呼び、後者を「浮上状態」と呼ぶものとする。
磁石ユニットは、前述の電機子ユニットに対応して設けられており、本実施形態では、磁石ユニットと電機子ユニット（２つのＹ駆動用コイルと、一対のＸ駆動用コイル群）との間の電磁相互作用によって、スライダＳＬ４にＸ軸方向の駆動力及びＹ軸方向の駆動力、並びにＺ軸回りの回転（θｚ）方向の駆動力を作用させることができる。なお、以下においては、上記磁石ユニットと電機子ユニットとにより構成される駆動機構（アクチュエータ）を、「アライメント系モータ」と呼ぶものとする。
セカンダリアライメント系ＡＬ２4の＋Ｘ側に配置されたセカンダリアライメント系ＡＬ２3は、上述したセカンダリアライメント系ＡＬ２4と同様に構成され、スライダＳＬ３もスライダＳＬ４とほぼ同様に構成されている。また、スライダＳＬ３とＦＩＡ定盤１０２との間には、前述と同様の駆動機構（アライメント系モータ）が設けられている。
主制御装置２０は、セカンダリアライメント系ＡＬ２4、及びＡＬ２3を駆動する（位置調整する）際、前述した気体静圧軸受に対して気体を供給することにより、スライダＳＬ４、ＳＬ３とＦＩＡ定盤１０２との間に所定のクリアランスを形成することでスライダＳＬ４、ＳＬ３を上記浮上状態とする。そして、主制御装置２０は、該浮上状態を維持した状態で、不図示の計測装置の計測値に基づいて、各アライメント系モータを構成する電機子ユニットに供給する電流を制御することにより、スライダＳＬ４（セカンダリアライメント系ＡＬ２4）、スライダＳＬ３（セカンダリアライメント系ＡＬ２３）をＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向に微小駆動する。
図１１に戻り、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2は、上述したセカンダリアライメント系ＡＬ２3，ＡＬ２4と同様の構成であり、スライダＳＬ２は、上述したスライダＳＬ３と左右対称の構成を有し、スライダＳＬ１は、上述したスライダＳＬ４と左右対称の構成を有している。また、ＦＩＡ定盤３０２の構成は、上述したＦＩＡ定盤１０２と左右対称の構成を有している。
次に、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に移動可能に保持される（ウエハステージＷＳＴ１を構成する）微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２の位置情報の計測に用いられる微動ステージ位置計測系７０Ａ（図１４参照）の構成について説明する。ここでは、微動ステージ位置計測系７０Ａが微動ステージＷＦＳ１の位置情報を計測する場合について説明する。
微動ステージ位置計測系７０Ａは、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳ１の内部に設けられた空間部内に挿入されるアーム部材（計測アーム７１Ａ）を備えている。計測アーム７１Ａは、露光装置１００のメインフレームＢＤに支持部材７２Ａを介して片持ち状態で支持（一端部近傍を支持）されている。従って、計測アーム７１Ａは、粗動ステージＷＣＳ１の移動に伴い、該粗動ステージＷＣＳ１の内部の空間部内に−Ｙ側から挿入される。なお、アーム部材は、ウエハステージの移動の妨げにならない構成を採用する場合には、片持ち支持に限らず、その長手方向の両端部で支持されても良い。また、アーム部材は、前述したグレーティングＲＧ（ＸＹ平面と実質的に平行なその配置面）よりも下方（−Ｚ側）に配置されていれば良く、例えばベース盤１２の上面よりも下方に配置しても良い。さらに、アーム部材はメインフレームＢＤに支持されるものとしたが、例えば防振機構を介して設置面（床面など）に設けても良い。この場合、メインフレームＢＤとアーム部材との相対的な位置関係を計測する計測装置を設けることが好ましい。アーム部材は、メトロロジーアームあるいは計測用部材などとも呼ぶことができる。
計測アーム７１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする、幅方向（Ｘ軸方向）よりも高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状（すなわち直方体状）の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム７１Ａは、後述するエンコーダヘッド（光学系）が収容される部分を除き、中実に形成されている。計測アーム７１Ａは、前述したようにウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳ１の空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳ１の下面（より正確には、本体部８１（図１では不図示、図２（Ａ）等参照）の下面）に対向している。計測アーム７１Ａの上面は、微動ステージＷＦＳ１の下面との間に所定のクリアランス、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージＷＦＳ１下面とほぼ平行に配置される。なお、計測アーム７１Ａの上面と微動ステージＷＦＳの下面との間のクリアランスは、数ｍｍ以上でも以下でも良い。
微動ステージ位置計測系７０Ａは、図１４に示されるように、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計システム７５とを備えている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ７３ｘ、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂ（以下、適宜これらを併せてＹリニアエンコーダ７３ｙとも呼ぶ）を含む。エンコーダシステム７３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号（対応する米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書）などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系（光検出器を含む）が、計測アーム７１Ａの外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１Ａの内部に、すなわちグレーティングＲＧに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム７１Ａの内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。
エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１２（Ｂ）参照）で計測する。すなわち、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ７３ｘ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ＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂが構成されている。
ここで、エンコーダシステム７３を構成する３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの構成について説明する。図１２（Ａ）には、３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂを代表して、Ｘヘッド７７ｘの概略構成が示されている。また、図１２（Ｂ）には、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１Ａ内での配置が示されている。
図１２（Ａ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、その分離面がＹＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及び反射ミラーＲ３ａ，Ｒ３ｂ等を有し、これらの光学素子が所定の位置関係で配置されている。Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂも同様の構成の光学系を有している。Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、ユニット化されて計測アーム７１Ａの内部に固定されている。
図１２（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）では、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられた光源ＬＤｘから−Ｚ方向にレーザビームＬＢｘ０が射出され、計測アーム７１Ａの一部にＸＹ平面に対して４５°の角度で斜設された反射面ＲＰを介してＹ軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームＬＢｘ０は、計測アーム７１Ａの内部の中実な部分を、計測アーム７１Ａの長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１２（Ａ）に示される反射ミラーＲ３ａに達する。そして、レーザビームＬＢｘ０は、反射ミラーＲ３ａによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザビームＬＢｘ０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで偏光分離されて２つの計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1は反射ミラーＲ１ａを介して微動ステージＷＦＳ１に形成されたグレーティングＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2は反射ミラーＲ１ｂを介してグレーティングＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の照射によってグレーティングＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームそれぞれは、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つの１次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2それぞれの１次回折ビームは同軸上に合成ビームＬＢｘ12として合成される。合成ビームＬＢｘ１２は、反射ミラーＲ３ｂでその光路が、Ｙ軸に平行に折り曲げられて、計測アーム７１Ａの内部をＹ軸に平行に進行し、前述の反射面ＲＰを介して、図１２（Ｂ）に示される、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられたＸ受光系７４ｘに送光される。
Ｘ受光系７４ｘでは、合成ビームＬＢｘ１２として合成された計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の１次回折ビームが不図示の偏光子（検光子）によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージＷＦＳ１が計測方向（この場合、Ｘ軸方向）に移動すると、２つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図１４参照）に供給される。
図１２（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂには、それぞれの光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出され、前述の反射面ＲＰで光路が９０°折り曲げられたＹ軸に平行なレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０が入射し、前述と同様にして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂから、偏向ビームスプリッタで偏向分離された計測ビームそれぞれのグレーティングＲＧ（のＹ回折格子）による１次回折ビームの合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２が、それぞれ出力され、Ｙ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される。ここで、光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とは、図１２（Ｂ）における紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から照射されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とが、Ｚ軸方向に離れた平行な光路を通るように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている（図示省略）。
図１３（Ａ）には、計測アーム７１Ａの先端部が斜視図にて示されており、図１３（Ｂ）には、計測アーム７１Ａ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１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上で計測アーム７１ＡのセンターラインＣＬ（Ｘ軸方向の中点を通るＹ軸に平行な直線）から等距離にある２点（図１３（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図１３（Ａ）中に実線で示されている）を、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射する（図１２（Ａ）参照）。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図１３（Ｂ）中の符号ＤＰ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）。なお、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、実際には、本体部８１と空気層との境界面などで屈折するが、図１２（Ａ）等では、簡略化して図示されている。
図１２（Ｂ）に示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、計測アーム７１Ａの前述のセンターラインＣＬの＋Ｘ側、−Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド７７ｙａは、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸に平行な直線ＬＹａ上で直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１３（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１３（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図１３（Ｂ）に符号ＤＰｙａで示されている。
Ｙヘッド７７ｙｂは、センターラインＣＬに関して、Ｙヘッド７７ｙａの計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の射出点に対称な２点（図１３（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図１３（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。
ここで、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を、２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点ＤＰを実質的な計測点として計測される。中点ＤＰは、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢＸ２のグレーティングＲＧ上の照射点と一致する。
すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、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する。従って、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７３を用いることで、微動ステージＷＦＳ１上に載置されたウエハＷの所定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ＷＦＳ１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ＷＦＳ１の裏面側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳ１のθｚ方向の回転量を計測する。
レーザ干渉計システム７５は、図１３（Ａ）に示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３を計測アーム７１Ａの先端部から、微動ステージＷＦＳ１の下面に入射させる。レーザ干渉計システム７５は、これら３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３それぞれを照射する３つのレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃ（図１４参照）を備えている。
レーザ干渉計システム７５では、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、その重心が、照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点に相当する３点（計測アーム７１Ａの上面上の同一直線上に無い３点）から、それぞれＺ軸に平行に射出される。この場合、測長ビームＬＢｚ３の射出点（照射点）はセンターラインＣＬ上に位置し、残りの測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２の射出点（照射点）は、センターラインＣＬから等距離にある。本実施形態では、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５を用いて、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向の位置、θｚ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられている。レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃから−Ｚ方向に射出された測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、前述の反射面ＲＰを介して計測アーム７１Ａ内をＹ軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の３点から射出される。
本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１の下面に、エンコーダシステム７３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ（図示省略）が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。波長選択フィルタは、波長選択性を有する薄膜などが用いられ、本実施形態では、例えば透明板（本体部８１）の一面に設けられ、グレーティングＲＧはその一面に対してウエハホルダ側に配置される。
以上の説明からわかるように、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５を用いることで、微動ステージＷＦＳ１の６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム７３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、エンコーダシステム７３により、微動ステージＷＦＳ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向も含む）を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム７３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム７５によるＺ軸方向の微動ステージＷＦＳ１下面上の検出点は、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、微動ステージ位置計測系７０Ａを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳ１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。また、粗動ステージＷＣＳ１が投影ユニットＰＵの下方にあり、粗動ステージＷＣＳ１に微動ステージＷＦＳ２が移動可能に支持されている場合には、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａを用いることで、微動ステージＷＦＳ２の６自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージＷＦＳ２のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。
また、計測ステーション３００が備える微動ステージ位置計測系７０Ｂは、図１に示されるように、微動ステージ位置計測系７０Ａと左右対称であるが、同様に構成されている。従って、微動ステージ位置計測系７０Ｂが備える計測アーム７１Ｂは、Ｙ軸方向を長手方向とし、その＋Ｙ側の端部近傍が、支持部材７２Ｂを介してメインフレームＢＤからほぼ片持ち支持されている。計測アーム７１Ｂは、粗動ステージＷＣＳ２の移動に伴い、該粗動ステージＷＣＳ２の内部の空間部内に＋Ｙ側から挿入される。
粗動ステージＷＣＳ２がアライメント装置９９の下方にあり、粗動ステージＷＣＳ２に微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が移動可能に支持されている場合には、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いることで、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の６自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。
図１４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、前述の局所液浸装置８、粗動ステージ駆動系５１Ａ，５１Ｂ、微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂ、及びリレーステージ駆動系５３など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、デバイスの製造に際し、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に保持された一方の微動ステージ（ここでは、一例としてＷＦＳ１であるものとする）に保持されたウエハＷに対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、そのウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、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の結果（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）により得られるウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を第２基準マークを基準とする座標に変換した情報）、及びレチクルアライメントの結果等に基づいて、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）へ微動ステージＷＦＳ１が移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作と、を繰り返すことにより、行われる。なお、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Ｌｑを保持した状態で、すなわち液浸露光により行われる。また、＋Ｙ側に位置するショット領域から−Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、ＥＧＡについては、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに詳細に開示されている。
本実施形態の露光装置１００では、上述の一連の露光動作中、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０Ａを用いて、微動ステージＷＦＳ１（ウエハＷ）の位置が計測され、この計測結果に基づいてウエハＷの位置が制御される。
なお、上述の走査露光動作時は、ウエハＷをＹ軸方向に高加速度で駆動する必要があるが、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、走査露光動作時には、図１５（Ａ）に示されように、原則的に粗動ステージＷＣＳ１を駆動せず、微動ステージＷＦＳ１のみをＹ軸方向に（必要に応じて他の５自由度方向にも併せて）駆動する（図１５（Ａ）の黒塗り矢印参照）ことで、ウエハＷをＹ軸方向に走査する。これは、粗動ステージＷＣＳ１を駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳ１のみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハＷを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系７０Ａは、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６Ａよりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳ１を駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージＷＦＳ１の駆動による反力（図１５（Ａ）の白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳ１が微動ステージＷＦＳ１と反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１がカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ１の全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じないので、微動ステージＷＦＳ１の走査駆動によってベース盤１２に偏荷重が作用するなどの不都合が生じることがない。
一方、Ｘ軸方向にショット間移動（ステッピング）動作を行う際には、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置２０は、図１５（Ｂ）に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１をＸ軸方向に駆動することによって、ウエハＷをＸ軸方向に移動させる。
本実施形態では、上述した一方の微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光と並行して、他方の微動ステージＷＦＳ２上では、ウエハ交換、ウエハアライメント等が行われる。ウエハ交換は、微動ステージＷＦＳ２を支持する粗動ステージＷＣＳ２が、計測ステーション３００又はその近傍の所定のウエハ交換位置にあるときに、不図示のウエハ搬送系によって、露光済みのウエハＷが微動ステージＷＦＳ２上からアンロードされるとともに、新たなウエハＷが微動ステージＷＦＳ２上へロードされることで行われる。ここで、ウエハ搬送系は、例えば多関節ロボットのアームから成る不図示のウエハ交換アームを備えており、該ウエハ交換アームは、先端部に円盤状のベルヌーイ・チャック（又はフロートチャックとも呼ばれる）を有する。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（吸着）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、ベルヌーイ・チャックは、ウエハＷの吸着（固定ないし保持）に用いられる。
ウエハアライメントに際し、主制御装置２０は、まず、図１６に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１の直下に微動ステージＷＦＳ２上の計測プレート８６を位置決めすべく、微動ステージＷＦＳ２を駆動し、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いて、第２基準マークを検出する。そして、主制御装置２０は、その検出結果、すなわちプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心（指標中心）を基準とする第２基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、その第２基準マーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。
そして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２をステップ移動させつつ、ステップ位置毎に、プライマリアライメント系ＡＬ１を含む少なくとも１つのアライメント系を用いて、ウエハＷ上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域）に付設された、すなわちそのショット領域を区画するストリート（スクライブラインとも呼ばれる）に形成された１又は２以上のアライメントマークを検出する。そして、主制御装置２０は、検出の都度、その検出結果、すなわちアライメント系ＡＬ１、又はＡＬ２ｎの検出中心（指標中心）を基準とするアライメントマークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、そのアライメントマーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。
以下、図１６に示される４３個のショット領域が配列されたウエハＷを例にとって、ウエハＷ上の全てのショット領域をサンプルショット領域として選択し、個々のサンプルショット領域に付設された１つ又は２つの特定のアライメントマーク（以下、サンプルマークと呼ぶ）を検出する場合の、ウエハアライメントの手順を、説明する。ここで、ウエハＷ上には、第１行目及び第７行目に各３個、第２行目、第３行目、第５行目及び第６行目に各７個、第４行目に９個のショット領域が、それぞれ形成されている。なお、以下、適宜、プライマリアライメント系、セカンダリアライメント系を、ともにアライメント系と略記する。また、ウエハアライメント中のウエハステージＷＳＴ２（微動ステージＷＦＳ２）の位置情報は、微動ステージ位置計測系７０Ｂによって計測されるが、以下のウエハアライメントの手順の説明では、微動ステージ位置計測系７０Ｂに関する説明は、省略する。
第２基準マークを検出した後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、図１６に示される位置から−Ｙ方向に所定距離、かつ＋Ｘ方向に所定距離の位置へ、ステップ駆動して、図１７（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上の第１行目の第１及び第３ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１の検出視野内にそれぞれ位置決めする。ここで、主制御装置２０は、図１６に示される位置から図１７（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ２を、ダイレクトに（斜めに）移動させても良いし、−Ｙ方向、＋Ｘ方向の順、又は＋Ｘ方向、−Ｙ方向の順で、ウエハステージＷＳＴ２をステップ移動させても良い。いずれにしても、主制御装置２０は、図１７（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ２を、位置決め後、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2を用いて２つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。
次に、主制御装置２０は、図１７（Ａ）に示される位置にあるウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向にステップ駆動して、図１７（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ上の第１行目の第２及び第３ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２3の検出視野内にそれぞれ位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２3を用いて２つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。これにより、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、図１７（Ｂ）に示される位置から−Ｙ方向に所定距離、かつ＋Ｘ方向に所定距離の位置へ、ステップ駆動して、図１８（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上の第２行目の第１、第３、第５、及び第７ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、及びＡＬ２3の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3を用いて４つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、図１８（Ａ）に示される位置から−Ｘ方向にステップ駆動し、図１８（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ上の第２行目の第２、第４、第６、及び第７ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4を用いて４つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。これにより、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様の手順で、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。
そして、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終わると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、そのとき位置決めされている位置から、−Ｙ方向に所定距離、かつ＋Ｘ方向に所定距離の位置にステップ駆動して、図１９（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上の第４行目の第１、第３、第５、第７、及び第９ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3，ＡＬ２4を用いて５つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、図１９（Ａ）に示される位置から−Ｘ方向にステップ駆動して、図１９（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ上の第４行目の第２、第４、第６、第８、及び第９ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3，ＡＬ２4を用いて５つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。
さらに、主制御装置２０は、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第５及び第６行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。最後に、主制御装置２０は、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第７行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。
上述のようにして、全てのショット領域に対するサンプルマークの検出が終了すると、主制御装置２０は、サンプルマークの検出結果とそのサンプルマーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値とを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示される統計演算を行って、ウエハＷ上の全てのショット領域の配列（位置座標）を算出する。すなわち、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を行う。そして、主制御装置２０は、その算出結果を、第２基準マーク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７０Ｂの計測値とを用いて、第２基準マークの位置を基準とする配列（位置座標）に変換する。
以上のように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、Ｙ軸方向に関しては、−Ｙ方向に徐々にステップ駆動しながら、Ｘ軸方向に関しては、＋Ｘ方向、−Ｘ方向に往復駆動して、ウエハＷ上の全てのショット領域に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。ここで、本実施形態の露光装置１００では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いることができるので、Ｘ軸方向の往復駆動の距離は短く、且つ１回の往復における位置決め回数も２回と少ない。そのため、単一のアライメント系を用いてアライメントマークを検出する場合と比べて、格段に短時間でアライメントマークを検出することができる。なお、スループット上問題がない場合には、前述の全ショット領域をサンプルショットとするウエハアライメントを、プライマリアライメント系ＡＬ１のみを用いて行っても良い。この場合には、セカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のベースライン、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１に対するセカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４の相対位置の計測が不要となる。
本実施形態では、主制御装置２０は、第２基準マークの検出を含み、ウエハアライメントの際には、計測アーム７１Ｂを含む微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いてウエハアライメント時における粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２のＸＹ平面内の位置計測を行う。ただし、これに限らず、主制御装置２０は、ウエハアライメント時の微動ステージＷＦＳ２の移動を粗動ステージＷＣＳ２と一体で行う場合には、前述したウエハステージ位置計測系１６Ｂ（及び相対位置計測器２２Ｂ）を介してウエハＷの位置を計測しながらウエハアライメントを行っても良い。あるいは、例えば、ウエハステージ位置計測系１６Ｂ及び相対位置計測器２２Ｂを用いて、ウエハＷ（微動ステージＷＦＳ２）のθｚ回転を計測し、微動ステージＷＦＳ２のＸ位置及びＹ位置を、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いて計測しながらウエハアライメントを行っても良い。
また、計測ステーション３００と露光ステーション２００とが離間しているので、ウエハアライメント時と露光時とでは、微動ステージＷＦＳ２の位置は、異なる座標系上で管理される。そこで、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。
このようにして微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション２００において微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対する露光が続行されている。図２０（Ａ）には、このウエハＷに対するウエハアライメントが終了した段階の、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２及びリレーステージＤＲＳＴの位置関係が示されている。
主制御装置２０は、粗動ステージ駆動系５１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ２を図２０（Ｂ）中の白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向に所定距離駆動し、所定の待機位置（例えば、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）とプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心との中央位置にほぼ一致）に静止しているリレーステージＤＲＳＴに接触又は５００μｍ程度隔てて近接させる。
次に、主制御装置２０は、微動ステージ駆動系５２Ｂ，５２ＣのＹ駆動コイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージＷＦＳ２を、図２０（Ｃ）中の黒塗り矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動し、粗動ステージＷＣＳ２からリレーステージＤＲＳＴへ微動ステージＷＦＳ２を移載する。図２０（Ｄ）には、リレーステージＤＲＳＴへの微動ステージＷＦＳ２の移載が終了した状態が示されている。
主制御装置２０は、図２０（Ｄ）に示される位置にリレーステージＤＲＳＴ及び粗動ステージＷＣＳ２を待機させた状態で、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光が終了するのを待つ。
図２２には、露光が終了した直後のウエハステージＷＳＴ１の状態が示されている。
主制御装置２０は、露光終了に先立って、図２１の白抜き矢印で示されるように、ブレード駆動系５８を介して図４に示される状態から可動ブレードＢＬを所定量下方に駆動する。これにより、図２１に示されるように、可動ブレードＢＬ上面と投影光学系ＰＬの下方に位置する微動ステージＷＦＳ１（及びウエハＷ）上面とが同一面上に位置する。そして、主制御装置２０は、この状態で、露光が終了するのを待つ。
そして、露光が終了すると、主制御装置２０は、ブレード駆動系５８を介して可動ブレードＢＬを＋Ｙ方向に所定量駆動し（図２２中の白抜き矢印参照）、可動ブレードＢＬを、微動ステージＷＦＳ１に接触又は３００μｍ程度のクリアランスを介して近接させる。すなわち、主制御装置２０は、可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とをスクラム状態に設定する。
次に、主制御装置２０は、図２３に示されるように、可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とのスクラム状態を維持しつつ、ウエハステージＷＳＴ１と一体で可動ブレードＢＬを＋Ｙ方向に駆動する（図２３の白抜き矢印参照）。これにより、先端レンズ１９１との間に保持されていた液体Ｌｑで形成される液浸空間が、微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬに渡される。図２３には、液体Ｌｑで形成される液浸空間が微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬに渡される直前の状態が示されている。この図２３の状態では、先端レンズ１９１と、微動ステージＷＦＳ１及び可動ブレードＢＬとの間に、液体Ｌｑが保持されている。なお、可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とを近接させて駆動する場合、液体Ｌｑの漏出が防止あるいは抑制されるように可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とのギャップ（クリアランス）を設定することが好ましい。ここで、近接は、可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とのギャップ（クリアランス）が零の場合、すなわち両者が接触する場合をも含む。
そして、微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬへの液浸空間の受け渡しが終了すると、主制御装置２０は、図２４に示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、前述の待機位置で微動ステージＷＦＳ２を保持して、粗動ステージＷＣＳ２と近接した状態で待機しているリレーステージＤＲＳＴに接触又は３００μｍ程度のクリアランスを介して近接する。この微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、＋Ｙ方向に移動している途中の段階で、主制御装置２０は、搬送部材駆動系５４を介して搬送装置４６の搬送部材４８を粗動ステージＷＣＳ１の空間部内に挿入している。
そして、微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、リレーステージＤＲＳＴに接触又は近接した時点で、主制御装置２０は、搬送部材４８を上方に駆動して、下方から微動ステージＷＦＳ１を支持させる。
そして、この状態で、主制御装置２０は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージＷＣＳ１を、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとに分離する。これにより、微動ステージＷＦＳ１が粗動ステージＷＣＳ１から離脱可能となる。そこで、主制御装置２０は、図２５（Ａ）の白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ１を支持している搬送部材４８を下方に駆動する。
そして、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ１の、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとを合体後、不図示のロック機構をロックする。
次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を下方から支持する搬送部材４８をリレーステージＤＲＳＴのステージ本体４４の内部に移動させる。図２５（Ｂ）には、搬送部材４８の移動が行われている状態が示されている。また、主制御装置２０は、搬送部材４８の移動と並行して、微動ステージ駆動系５２Ｃ，５２ＡのＹ駆動コイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージＷＦＳ２を、図２５（Ｂ）中の黒塗り矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動し、微動ステージＷＦＳ２をリレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ１に移載（スライド移動）する。
また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１がリレーステージＤＲＳＴの空間に完全に収容されるように、搬送部材４８の搬送部材本体をリレーステージＤＲＳＴの空間に収容後、微動ステージＷＦＳ１を保持している移動部材を搬送部材本体上で＋Ｙ方向に移動させる（図２５（Ｃ）中の白抜き矢印参照）。
次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２を保持した粗動ステージＷＣＳ１を、−Ｙ方向に移動して、可動ブレードＢＬから微動ステージＷＦＳ２に、先端レンズ１９１との間で保持されている液浸空間を渡す。この液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しは、前述した微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬへの液浸領域の受け渡しと逆の手順で行われる。
そして、主制御装置２０は、露光開始に先立って、前述の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２、及び微動ステージＷＦＳ２の計測プレート８６上の一対の第１基準マークなどを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメントを行う。図２５（Ｄ）には、レチクルアライメント中の微動ステージＷＦＳ２が、これを保持する粗動ステージＷＣＳ１とともに示されている。そして、主制御装置２０は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンをそれぞれ転写する。この露光は、図２５（Ｅ）及び図２５（Ｆ）からも明らかなように、レチクルアライメント後、微動ステージＷＦＳ２を一端−Ｙ側に戻し、ウエハＷ上の＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域の順で行われる。
上記の液浸空間の受け渡し、レチクルアライメント及び露光と並行して、以下のような動作が行われている。
すなわち、主制御装置２０は、図２５（Ｄ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持している搬送部材４８を粗動ステージＷＣＳ２の空間内に移動させる。このとき、主制御装置２０は、搬送部材４８の移動とともに、微動ステージＷＦＳ１を保持している移動部材を搬送部材本体上で＋Ｙ方向に移動させる。
次に、主制御装置２０は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージＷＣＳ２を、第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとに分離するとともに、図２５（Ｅ）中の白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持している搬送部材４８を上方に駆動し、微動ステージＷＦＳ１を、微動ステージＷＦＳ１が備える各一対の可動子部が、粗動ステージＷＣＳ２の一対の固定子部に係合可能となる高さに位置決めする。
そして、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ２の第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとを合体させる。これにより、露光済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１が、粗動ステージＷＣＳ２に支持される。そこで、主制御装置２０は、不図示のロック機構をロックする。
次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を支持している粗動ステージＷＣＳ２を、図２５（Ｆ）の白抜き矢印で示されるように＋Ｙ方向に駆動し、計測ステーション３００に移動させる。
その後、主制御装置２０によって、微動ステージＷＦＳ１上では、ウエハ交換、第２基準マークの検出、ウエハアライメント等が、前述と同様の手順で行われる。
そして、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。この場合も、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いて、アライメントの際の微動ステージＷＦＳ１の位置計測が行われる。
このようにして微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション２００において微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対する露光が続行されている。
そして、主制御装置２０は、前述と同様にして、微動ステージＷＦＳ１をリレーステージＤＲＳＴへ移載する。主制御装置２０は、リレーステージＤＲＳＴ及び粗動ステージＷＣＳ２を前述の待機位置で待機させた状態で、微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光が終了するのを待つ。
以降、同様の処理が、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２を交互に用いて繰り返し行われ、複数枚のウエハＷに対する露光処理が連続して行われる。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、露光ステーション２００において、粗動ステージＷＣＳ１に相対移動可能に保持された微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上に載置されたウエハＷがレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介して露光光ＩＬで露光される。この際、粗動ステージＷＣＳ１に移動可能に保持されている微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に配置されたグレーティングＲＧに対向する計測アーム７１Ａを有する微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３を用いて計測される。この場合、粗動ステージＷＣＳ１には、その内部に空間部が形成され、微動ステージ位置計測系７０Ａの各ヘッドは、この空間部内に配置されているので、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と微動ステージ位置計測系７０Ａの各ヘッドとの間には、空間が存在するのみである。従って、各ヘッドを微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）（グレーティングＲＧ）に近接して配置することができ、これにより、微動ステージ位置計測系７０Ａによる微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報の高精度な計測が可能になる。また、この結果、主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１Ａ及び／又は微動ステージ駆動系５２Ａを介した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の高精度な駆動が可能になる。
また、この場合、計測アーム７１Ａから射出される、微動ステージ位置計測系７０Ａを構成するエンコーダシステム７３、レーザ干渉計システム７５の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点は、ウエハＷに照射される露光光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心（露光位置）に一致している。従って、主制御装置２０は、いわゆるアッベ誤差の影響を受けることなく、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報を高精度に計測することができる。また、計測アーム７１ＡをグレーティングＲＧの直下に配置することによって、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームの大気中の光路長を極短くできるので、空気揺らぎの影響が低減され、この点においても、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報を高精度に計測することができる。
また、本実施形態では、計測ステーション３００には、微動ステージ位置計測系７０Ａと左右対称に構成された微動ステージ位置計測系７０Ｂが設けられている。そして、計測ステーション３００において、粗動ステージＷＣＳ２に保持された微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）上のウエハＷに対するウエハアライメントがアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4などによって行われる際、粗動ステージＷＣＳ２に移動可能に保持されている微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）のＸＹ平面内の位置情報が、微動ステージ位置計測系７０Ｂによって高精度に計測される。この結果、主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１Ｂ及び／又は微動ステージ駆動系５２Ｂを介した微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の高精度な駆動が可能になる。
また、本実施形態では、露光ステーション２００側の計測アーム７１Ａと計測ステーション３００側の計測アーム７１Ｂとは、互いの自由端と固定端とが反対向きに設定されているので、それらの計測アーム７１Ａ，７１Ｂに邪魔されることなく、粗動ステージＷＣＳ１を計測ステーション３００に（より正確には、リレーステージＤＲＳＴに）近づけることができるとともに、粗動ステージＷＣＳ２を露光ステーション２００に（より正確には、リレーステージＤＲＳＴに）近づけることができる。
また、本実施形態によると、露光前のウエハを保持する微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の粗動ステージＷＣＳ２からリレーステージＤＲＳＴへの受け渡し及びリレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ１への受け渡しは、粗動ステージＷＣＳ２、リレーステージＤＲＳＴ、及び粗動ステージＷＣＳ１の上端面（一対の固定子部９３ａ、９３ｂを含むＸＹ平面に平行な面（第１面））に沿って微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）を、スライド移動させることで行われる。また、露光済みのウエハを保持する微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の粗動ステージＷＣＳ１からリレーステージＤＲＳＴへの受け渡し及びリレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ２への受け渡しは、第１面の−Ｚ側に位置する、粗動ステージＷＣＳ１、リレーステージＤＲＳＴ、及び粗動ステージＷＣＳ２の内部の空間内で微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を移動させることで行われる。従って、粗動ステージＷＣＳ１とリレーステージＤＲＳＴとの間、及び粗動ステージＷＣＳ２リレーステージＤＲＳＴとの間における、ウエハの受け渡しを、装置のフットプリントの増加を極力抑制して、実現することが可能になる。
また、上記実施形態では、リレーステージＤＲＳＴは、ＸＹ平面内で移動可能な構成であるにもかかわらず、前述の一連の並行処理動作の説明から明らかなように、実際のシーケンスでは、前述した待機位置に待機したままである。この点においても、装置のフットプリントの増加が抑制されている。
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、粗動ステージ駆動系５１Ａを介して粗動ステージＷＣＳ１の第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとがそれぞれ駆動され、該第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとが分離すると、分離前の粗動ステージＷＣＳ１によって保持されていた微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、露光済みのウエハＷを保持したまま、粗動ステージＷＣＳ１から容易に離脱させることができる。すなわち、微動ステージＷＦＳ１と一体でウエハＷを粗動ステージＷＣＳ１から容易に離脱させることができる。
この場合において、本実施形態では、粗動ステージＷＣＳ１の内部の空間部内に先端部が位置する片持ち支持状態の計測アーム７１Ａの固定端から自由端に向かう方向（＋Ｙ方向）に粗動ステージＷＣＳ１と一体で微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を移動させた後、粗動ステージＷＣＳ１を第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとに分離させて、露光済みのウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、粗動ステージＷＣＳ１から容易に離脱させるので、その離脱の際に、計測アーム７１Ａに邪魔されることなく、露光済みのウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、粗動ステージＷＣＳ１から離脱させることができる。
また、露光済みのウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が粗動ステージＷＣＳ１から離脱した後、露光前のウエハＷを保持する別の微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）を、粗動ステージＷＣＳ１に保持させる。従って、露光済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と、露光前のウエハＷを保持する別の微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）とを、それぞれウエハＷを保持したままの状態で、粗動ステージＷＣＳ１から離脱、又は粗動ステージＷＣＳ１に保持させることが可能になる。
また、主制御装置２０により、搬送部材駆動系５４を介して搬送部材４８が駆動され、露光済みのウエハＷを保持したまま粗動ステージＷＣＳ１から離脱した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）がリレーステージＤＲＳＴの内部空間に収納される。
また、主制御装置２０により、粗動ステージ駆動系５１Ｂを介して粗動ステージＷＣＳ２の第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとが分離された状態で、搬送部材駆動系５４を介して搬送部材４８が駆動され、露光済みのウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が所定高さに位置決めされる。そして、主制御装置２０により、粗動ステージ駆動系５１Ｂを介して粗動ステージＷＣＳ２の第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとが一体化されることで、露光済みのウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、リレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ２に受け渡すことができる。
さらに、主制御装置２０により、露光前のウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）が、微動ステージ駆動系５２Ｂ，５２Ｃを介して粗動ステージＷＣＳ２からリレーステージＤＲＳＴへ、さらには微動ステージ駆動系５２Ｃ，５２Ａを介してリレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ１へ、移載される。
従って、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハＷが大型化しても、特に支障なく、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２と一体でウエハＷを、粗動ステージＷＣＳ１、リレーステージＤＲＳＴ、及び粗動ステージＷＣＳ２の３者間で、受け渡すことができる。
また、可動ブレードＢＬは、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が先端レンズ１９１（投影光学系ＰＬ）との間で液体Ｌｑを保持しているとき、Ｙ軸方向に関して微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に接触又は３００μｍ程度のクリアランスを介して近接するスクラム状態となり、該スクラム状態を維持して微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と共にＹ軸方向に沿って計測アーム７１Ａの固定端側から自由端側に移動し、その移動後に先端レンズ１９１（投影光学系ＰＬ）との間で液体Ｌｑを保持する。このため、計測アーム７１Ａに邪魔されることなく、先端レンズ１９１（投影光学系ＰＬ）との間に保持される液体Ｌｑ（該液体Ｌｑによって形成される液浸空間）を、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）から可動ブレードＢＬに受け渡すことが可能となる。
また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を精度良く駆動することができるので、この微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に載置されたウエハＷをレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）に同期して精度良く駆動し、走査露光により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能になる。また、本実施形態の露光装置１００では、露光ステーション２００において、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上に載置されたウエハＷに対する露光動作を行うのと並行して、計測ステーション３００において、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）上のウエハ交換、及びそのウエハＷに対するアライメント計測などを行うことができるので、ウエハ交換、アライメント計測、露光の各処理をシーケンシャルに行う場合に比べて、スループットの向上が可能である。
なお、上記実施形態では、図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）を用いて、露光済のウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１を先にリレーステージＤＲＳＴの搬送部材４８に受渡し、その後でリレーステージＤＲＳＴに保持された微動ステージＷＦＳ２をスライドさせて粗動ステージＷＣＳ１で保持することとした。しかし、これに限らず、微動ステージＷＦＳ２を先にリレーステージＤＲＳＴの搬送部材４８に受渡し、その後で粗動ステージＷＣＳ１に保持された微動ステージＷＦＳ１をスライドさせてリレーステージＤＲＳＴで保持しても良い。
また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２を、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２間で入れ替えるために、リレーステージＤＲＳＴに対して粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２をそれぞれ近接させる場合、リレーステージＤＲＳＴと粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２とのギャップ（クリアランス）を３００μｍ程度に設定するものとしたが、このギャップは、例えば可動ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とを近接させて駆動する場合などのように狭く設定する必要はない。この場合、リレーステージＤＲＳＴと粗動ステージとの間での微動ステージの移動時に微動ステージが大きく傾かない（要はリニアモータの固定子と可動子とが接触しない）範囲で、リレーステージＤＲＳＴと粗動ステージとを離しても良い。すなわち、リレーステージＤＲＳＴと粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２とのギャップは、３００μｍ程度に限らず、極端に大きくしても良い。
なお、上記実施形態の露光装置１００では、ウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２は、ウエハアライメント時には、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳ２に支持され、露光時には、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に支持される。このため、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２（及びこれに保持されるウエハＷ）の自重等に起因する撓みの状態が、露光時とウエハアライメント時とで異なることが考えられる。このような場合を考慮して、予め、粗動ステージＷＣＳ１に支持された状態における微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みと、粗動ステージＷＣＳ２に支持された状態における微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みとの差を、求め、その差に起因して生じるウエハＷのＸ，Ｙ座標値のずれを、撓みに伴うアライメントマークの検出誤差を補正するためのオフセット情報として求めておいても良い。
あるいは、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２に支持されている際の微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みの程度、すなわちウエハＷの面位置を統一するために、さらに撓みに伴うアライメントマークの検出誤差（及び露光の際のフォーカス誤差等）を回避するために、図１０に示されるように＋Ｚ方向に（凸形状に）、又は−Ｚ方向に（凹形状に）、微動ステージＷＦＳ２（ＷＦＳ１）を撓めることとしても良い。
ただし、本実施形態では、露光ステーション２００、計測ステーション３００のいずれにおいても、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２のＸＹ平面内の位置は、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２に配置されたグレーティングＲＧを用いるエンコーダシステムによって計測され、また、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２が撓んだとき、これに伴ってグレーティングＲＧも同様に撓む。このため、実際には、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みの程度が、露光時とアライメント時とで異なっても、大きな影響は生じない。特に、ウエハＷの全ショット領域を、サンプルショット領域とするウエハアライメント（ＥＧＡ）を行う場合には、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みの程度が、露光時とアライメント時とで異なっても、殆ど支障はない。プライマリアライメント系ＡＬ１のみを用いて、全ショット領域を、サンプルショット領域とするウエハアライメント（ＥＧＡ）を行う場合には、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の撓みの程度は考慮する必要がない。
なお、上記実施形態では、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２に加えて、リレーステージＤＲＳＴを備える場合について説明したが、以下で説明する第２の実施形態のように、リレーステージは、必ずしも設けなくても良い。この場合には、例えば粗動ステージＷＣＳ２と粗動ステージＷＣＳ１との間で微動ステージの受け渡しを直接行う、あるいは例えばロボットアームその他の支持装置を介して粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２に対して、微動ステージを受け渡すこととすれば良い。前者の場合、例えば粗動ステージＷＣＳ１に対して微動ステージを渡し、粗動ステージＷＣＳ１から微動ステージを受け取って不図示の外部搬送系に渡す搬送機構を、粗動ステージＷＣＳ２に設けても良い。この場合、外部搬送系によってウエハを保持する微動ステージを粗動ステージＷＣＳ２に対して装着するようにすれば良い。後者の場合、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２の一方が支持する微動ステージを支持装置に受け渡し、他方が支持する微動ステージを一方に直接受け渡し、最後に支持装置が支持している微動ステージを他方に受け渡す。この場合、支持装置としては、ロボットアームなどの他、通常時は、床面から上方に突出しないようにベース盤１２の内部に収まっており、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２が２つの部分に分離した際に上昇して微動ステージを支持し、支持したまま下降する上下動可能なテーブルなどを用いることができる。この他、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２の粗動スライダ部９１にＹ軸方向に細長い切り欠きが形成されている場合には、軸部が床面から上方に突出した上下動可能なテーブルなどを用いることもできる。いずれにしても支持装置は、その微動ステージを支持する部分が、少なくとも一方向に可動で、微動ステージを支持した状態で、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２間で微動ステージが直接受け渡される際、その妨げとならない構造であれば良い。いずれにしてもリレーステージを設けない場合には、その分装置のフットプリントを小さくすることができる。
《第２の実施形態》
以下、本発明の第２の実施形態を、図２６〜図４５に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いると共に、その説明を簡略化し若しくは省略する。
図２６には、本第２の実施形態の露光装置１１００の概略的な構成が平面図にて示され、図２７には、図２６の露光装置１１００を概略的に示す側面図が示されている。また、図２９（Ａ）には、の露光装置１１００が備えるウエハステージを示す−Ｙ方向から見た側面図が示され、図２９（Ｂ）には、ウエハステージの平面図が示されている。また、図３０（Ａ）には、粗動ステージが取り出して示す平面図にて示され、図３０（Ｂ）には、粗動ステージが２部分に分離した状態が平面図にて示されている。
露光装置１１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。
露光装置１１００は、図２６及び図２７に示されるように、ベース盤１２上の計測ステーション３００と前記露光ステーション２００との間に配置されたセンターテーブル１３０を、前述のリレーステージに代えて、備えている。また、露光装置１１００では、センターテーブル１３０が設けられたことに対応して、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２の粗動スライダ部９１に、Ｕ字状の切り欠き９５が形成されている（図３０（Ａ）参照）。
露光装置１１００では、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂに加えて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の少なくともθｚ回転を計測する微動ステージ位置計測系７０Ｃ（図３２参照）が、設けられている。
露光装置１１００では、その他の部分の構成は、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様になっている。以下では、重複説明を避ける観点から、露光装置１００との相違点を中心に説明を行う。
センターテーブル１３０は、図２６に示されるように、計測ステーション３００と前記露光ステーション２００との間の位置であって、前述の基準軸ＬＶ上にその中心がほぼ一致して配置されている。センターテーブル１３０は、図２８に示されるように、ベース盤１２の内部に配置された駆動装置１３２と、該駆動装置１３２によって上下に駆動される軸１３４と、軸１３４の上端に固定された平面視Ｘ字形のテーブル本体１３６とを備えている。センターテーブル１３０の駆動装置１３２は、主制御装置２０によって制御される（図３２参照）。
露光装置１１００が備える粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２は、図３０（Ａ）に、粗動ステージＷＣＳ１を代表的に取り上げて示されるように、粗動スライダ部９１の長手方向（Ｘ軸方向）の中央のＹ軸方向の一側（＋Ｙ側）端部に前述の駆動軸１３４の直径より大きな幅のＵ字状の切り欠き９５が形成されている。
通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体化して不図示のロック機構を介してロックされている。すなわち、通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体的に動作する。そして、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂが一体化して成る粗動ステージＷＣＳ１が、粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂを含む粗動ステージ駆動系５１Ａによって駆動される（図３２参照）。
粗動ステージＷＣＳ２も、粗動ステージＷＣＳ１と同様に第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとの２つの部分に分離可能に構成され、粗動ステージ駆動系５１Ａと同様に構成された粗動ステージ駆動系５１Ｂによって駆動される（図３２参照）。なお、粗動ステージＷＣＳ２は、粗動ステージＷＣＳ１とは反対向き、すなわち粗動スライダ部９１の切り欠き９５がＹ軸方向の他側（−Ｙ側）に向かって開口する向きで、ベース盤１２上に配置されている。
微動ステージ位置計測系７０Ｃは、図２６に示されるように、計測ステーション３００に設けられたヘッドユニット９８Ａ〜９８Ｄを含んで構成されている。ヘッドユニット９８Ａ〜９８Ｄは、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4（アライメント装置９９）の周囲に配置され、不図示の支持部材を介して、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット９８Ａ及び９８Ｂは、図３１に拡大して示されるように、それぞれ、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2及びＡＬ２3，ＡＬ２4の−Ｙ側に、Ｘ軸方向に等間隔で配列された複数（ここでは１０個）のＹ軸方向を計測方向とするエンコーダヘッド（Ｙヘッド）９６ｋ，９７ｋ（ｋ＝１〜１０）を備えている。ヘッドユニット９８Ｃ及び９８Ｄは、それぞれ、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2及びＡＬ２3，ＡＬ２4の＋Ｙ側に、Ｘ軸方向に等間隔で配列された複数（ここでは８個）のＹヘッド９６ｋ，９７ｋ（ｋ＝１１〜１８）を備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド９６ｋ，９７ｋをＹヘッド９６，９７とも表記する。Ｙヘッド９６，９７の配置については後述する。
図２９（Ｂ）に示されるように、プレート８３の上面におけるＸ軸方向（図２９（Ｂ）における紙面内左右方向）の一側と他側の領域それぞれには、Ｙヘッド９６，９７の計測対象であるＹスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2が固定されている。Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2それぞれは、例えばＸ軸方向を長手方向とする格子線が所定ピッチでＹ軸方向に沿って配列される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば１次元回折格子）によって構成されている。
Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2は、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。なお、図２９（Ｂ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。なお、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2に用いられる回折格子の種類は、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。また、回折格子を保護するために、撥水性を備えた低熱膨張率のガラス板で、その表面がウエハの表面と同じ高さ（面位置）になるようにして回折格子をカバーしても良い。
Ｙヘッド９６，９７は、次の条件ａ〜ｃを満足するように配置されている。
ａ．ウエハアライメント時などに微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）がアライメント装置９９の下方を移動する際に、常に、各１つのＹヘッド９６，９７がそれぞれ微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上のＹスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2に対向する。
ｂ．微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）がアライメント装置９９の下方でＸ軸方向に移動する際、隣接する２つのＹヘッド９６間及び９７間でつなぎ処理（位置計測情報の連続性を保障するための処理）を行うべき位置にあるときには、その隣接する各２つのＹヘッドが、それぞれ、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2に同時に対向する。すなわち、Ｙヘッド９６，９７のＸ軸方向の配列間隔は、それぞれ、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2のＸ軸方向の幅（格子線の長さ）よりも短い（狭い）。
ｃ．微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）がアライメント装置９９の下方でＹ軸方向に移動する際、Ｙヘッド９６１〜９６１０と９６１１〜９６１８との間（ヘッドユニット９８Ａ，９８Ｃ間）でつなぎ処理を行うべき位置にあるときには、ヘッドユニット９８Ａ，９８Ｃに属する各１つのＹヘッドが同時にＹスケール８７Ｙ1に対向する。同様に、Ｙヘッド９７１〜９７１０と９７１１〜９７１８との間（ヘッドユニット９８Ｂ，９８Ｄ間）でつなぎ処理を行うべき位置にあるときには、ヘッドユニット９８Ｂ，９８Ｄに属する各１つのＹヘッドが同時にＹスケール８７Ｙ2に対向する。すなわち、ヘッドユニット９８Ａ，９８ＣのＹ軸方向の離間距離とヘッドユニット９８Ｂ，９８ＤのＹ軸方向の離間距離とは、それぞれ、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2のＹ軸方向の長さよりも短い。
なお、Ｙヘッド９６，９７は、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2の上面から数ｍｍ程度上方の位置に配置されている。
Ｙヘッド９６のそれぞれは、Ｙスケール８７Ｙ1に上方（＋Ｚ側）から計測ビームを照射し、Ｙスケール８７Ｙ1（回折格子）から発生する回折光を受光して、Ｙスケール８７Ｙ1（すなわち微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の＋Ｘ端部）のＹ位置を計測する。同様に、Ｙヘッド９７のそれぞれは、Ｙスケール８７Ｙ2に上方（＋Ｚ側）から計測ビームを照射し、Ｙスケール８７Ｙ2（回折格子）から発生する回折光を受光して、Ｙスケール８７Ｙ2（すなわち微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の−Ｘ端部）のＹ位置を計測する。
前述のように、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）がアライメント装置９９の下方を移動する際に、ヘッドユニット９８Ａ，９８Ｃ及び９８Ｂ，９８Ｄに属する少なくとも各１つのＹヘッド９６及び９７が、それぞれＹスケール８７Ｙ1、８７Ｙ2に対向する。従って、ヘッドユニット９８Ａ，９８Ｃ及び９８Ｂ，９８Ｄによって、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のθｚ回転（及びＹ位置）が計測される。ここで、Ｙスケール８７Ｙ1とＹスケール８７Ｙ2とは回折格子の周期方向（Ｙ軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸方向）に十分に離間している。従って、微動ステージ位置計測系７０Ｃは、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のθｚ回転（θｚ方向の位置）を高精度で計測することができる。
微動ステージ位置計測系７０Ｃで計測された情報（位置情報）は、前述した微動ステージ位置計測系７０Ｂで計測された情報（位置情報）等とともに、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、アライメント装置９９の計測ステーション３００の内部及びその近傍の領域で、微動ステージ位置計測系７０Ｃからの位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）（ウエハステージＷＳＴ２）を回転制御しつつ、微動ステージ位置計測系７０Ｂからの位置情報に基づいてＸＹ平面内で駆動（位置制御）することができる。
図３２には、露光装置１１００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１１００の構成各部を統括制御する。
本第２の実施形態では、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様に、一方の微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光と並行して、他方の微動ステージＷＦＳ２上では、ウエハ交換、ウエハアライメント等が行われる。ウエハ交換は、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様にして行われる。
ウエハアライメントに際し、主制御装置２０は、要求される位置合わせ精度、スループット等より少なくとも次の２つのモード（それぞれ精度優先モードとスループット優先モードと呼ぶ）のいずれかを選択する。
ウエハアライメントの精度（位置合わせ精度）を重要視する場合、精度優先モードが選択される。精度優先モードでは、プライマリアライメント系ＡＬ１のみを用いてウエハアライメントが行われる。
以下、図３３に示される４３個のショット領域が配列されたウエハＷに対して、精度優先モードにおけるウエハアライメントの手順を説明する。以下、適宜、プライマリアライメント系ＡＬ１をアライメント系ＡＬ１と略記する。
主制御装置２０は、まず、図３３に示されるように、微動ステージ位置計測系７０Ｂ，７０Ｃを用いて微動ステージＷＦＳ２の位置（全６自由度方向についての位置）を計測し、その計測結果に基づいて、微動ステージＷＦＳ２を、そのθｚ回転（θｚ方向の位置）を基準状態に維持しつつＸＹ方向に駆動して、アライメント系ＡＬ１の直下に微動ステージＷＦＳ２上の計測プレート８６を位置決めする。この時、微動ステージ位置計測系７０Ｃを構成するＹヘッド９６１５，９７１４が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３３中の黒丸参照）。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１を用いて計測プレート８６上の第２基準マークを検出する。そして、主制御装置２０は、その検出結果、すなわちアライメント系ＡＬ１の検出中心（指標中心）を基準とする第２基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、その第２基準マーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。なお、以下では、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いてのウエハステージＷＳＴ２（微動ステージＷＦＳ２）の位置計測に関しては、特に必要な場合を除きその説明を省略する。
第２基準マークを検出した後、主制御装置２０は、図３４（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に所定距離かつ＋Ｘ方向に所定距離ステップ駆動して、ウエハＷ上の第１行目の第１ショット領域に付設された１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めする。なお、アライメントマークは、ショット領域を区画するストリート（スクライブラインとも呼ばれる）に形成されている。この場合において、主制御装置２０は、図３３に示される位置から図３４（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ２を直線的に移動させても良いし、＋Ｘ方向、−Ｙ方向の順でステップ移動させても良い。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この時、Ｙヘッド９６１３，９７１３が微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３４（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図３４（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向にステップ駆動して、ウエハＷ上の第１行目の第２及び第３ショット領域のそれぞれに付設された各１つのサンプルマークを順次アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、位置決め毎にアライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この一連のサンプルマークの検出において、逐次、Ｙヘッド９６１３〜９６１６，９７１３〜９７１６が切り換えられ、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられる。これにより、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、図３５（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に所定距離かつ−Ｘ方向に所定距離ステップ駆動して、ウエハＷ上の第２行目の第１ショット領域に付設された１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この時、Ｙヘッド９６１８，９７１８が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３５（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図３５（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向にステップ駆動し、ウエハＷ上の第２行目の第２〜第７ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを順次アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、位置決め毎に、アライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この一連のサンプルマークの検出において、逐次、Ｙヘッド９６１８〜９６１１，９７１８〜９７１１が切り換えられ、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられる。これにより、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様の手順で、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。ただし、ウエハステージＷＳＴ２のステップ駆動の方向が逆になる。また、マーク検出に先立ってウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に駆動することにより、Ｙヘッド９６１１〜９６１８から９６１〜９６１０（ヘッドユニット９８Ｃから９８Ａ）へ使用するＹヘッド（ヘッドユニット）が切り換えられる。同様に、Ｙヘッド９７１１〜９７１８から９７１〜９７１０（ヘッドユニット９８Ｄから９８Ｂ）へ使用するＹヘッド（ヘッドユニット）が切り換えられる。
そして、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終わると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、そのとき位置決めされている位置から、図３６（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向に所定距離かつ−Ｘ方向に所定距離ステップ駆動して、ウエハＷ上の第４行目の第１ショット領域に付設された１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この時、Ｙヘッド９６１０，９７１０が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３６（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図３６（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向にステップ駆動して、ウエハＷ上の第４行目の第２〜第９ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを順次アライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、位置決め毎に、アライメント系ＡＬ１を用いてサンプルマークを検出する。この一連のサンプルマークの検出において、逐次、Ｙヘッド９６１０〜９６１，９７１０〜９７１が切り換えられ、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられる。これにより、第４行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
さらに、主制御装置２０は、第３及び第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第５及び第６行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。最後に、主制御装置２０は、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第７行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。
上述のようにして、全てのショット領域に対するサンプルマークの検出が終了すると、主制御装置２０は、サンプルマークの検出結果とそのサンプルマーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値とを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示される統計演算を行って、ウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標（位置座標）を算出する。すなわち、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を行う。そして、主制御装置２０は、その算出結果を、第２基準マーク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７０Ｂの計測値とを用いて、第２基準マークの位置を基準とする配列座標（位置座標）に変換する。この配列座標が、露光の際に、ウエハＷ上の全てのショット領域をレチクルＲのパターンの投影位置である露光位置との位置合わせの際の目標位置情報として用いられることになる。
以上のように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、Ｙ軸方向に関しては、−Ｙ方向に徐々にステップ駆動しながら、Ｘ軸方向に関しては、＋Ｘ方向、−Ｘ方向に往復駆動して、ウエハＷ上の全てのショット領域に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。ここで、精度優先モードでは、微動ステージ位置計測系７０Ｂによる位置計測の基準点と同じ位置（ＸＹ位置）に検出中心を有するアライメント系ＡＬ１のみを用いるので、ウエハＷ上の全てのショット領域（の基準点、例えば中心点）のそれぞれとグレーティングＲＧの各点との１対１の対応関係を得ることができ、ウエハアライメントの最高精度（最高位置合わせ精度）が得られる。この場合、グレーティングＲＧが経時的に変形しても、上記の１対１の対応関係が得られるので、ウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上のショット領域を露光領域ＩＡに対して位置合わせする際にグレーティングＲＧの変形の影響による位置合わせ誤差（レチクルパターンとウエハＷ上のショット領域との重ね合わせ誤差）が生じることがない。
一方、スループットを重要視する場合、スループット優先モードが選択される。スループット優先モードでは、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いてウエハアライメントが行われる。このスループット優先モードでは、前述した第１の実施形態と同様のウエハアライメントが行われる。
以下、図３３に示される４３個のショット領域が配列されたウエハＷに対して、スループット優先モードにおけるウエハアライメントの手順を説明する。以下、適宜、セカンダリアライメント系をアライメント系と略記する。
まず、主制御装置２０は、先と同様の手順で、アライメント系ＡＬ１を用いて計測プレート８６上の第２基準マークを検出し、アライメント系ＡＬ１の検出中心（指標中心）を基準とする第２基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、その第２基準マーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。
次に、主制御装置２０は、図３７（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ２を＋Ｘ方向に駆動して、アライメント系ＡＬ２2の直下に微動ステージＷＦＳ２上の計測プレート８６を位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２2を用いて計測プレート８６上の第２基準マークを検出する。この時、微動ステージ位置計測系７０ＣのＹヘッド９６１２，９７１２が微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３７（Ａ）中の黒丸参照）。同様に、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1を用いて第２基準マークを検出する。（なお、第２基準マークとの位置関係が既知の別のマークを検出しても良い。）そして、主制御装置２０は、それらの検出結果、すなわちアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2の検出中心（指標中心）を基準とする第２基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、その第２基準マーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。
次に、主制御装置２０は、図３７（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ２を−Ｘ方向に駆動して、アライメント系ＡＬ２3の直下に計測プレート８６を位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２3を用いて第２基準マークを検出する。この時、微動ステージ位置計測系７０ＣのＹヘッド９６１７，９７１７が微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３７（Ｂ）中の黒丸参照）。同様に、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２4を用いて第２基準マークを検出する。（なお、第２基準マークとの位置関係が既知の別のマークを検出しても良い。）そして、主制御装置２０は、それらの検出結果、すなわちアライメント系ＡＬ２3，ＡＬ２4の検出中心（指標中心）を基準とする第２基準マークの位置座標（Ｘ，Ｙ）を、その第２基準マーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値と関連付けて、不図示のメモリに格納する。
主制御装置２０は、以上の検出結果を用いて、セカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４のベースライン、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心に対するセカンダリアライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４の検出中心の相対位置を求める。また、必要な場合には、主制御装置２０は、前述の保持装置（スライダ）を駆動制御してセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出中心の相対位置を調整する。
ベースライン計測の後、主制御装置２０は、図３８（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に所定距離かつ＋Ｘ方向に所定距離ステップ駆動して、ウエハＷ上の第１行目の第１及び第３ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１の検出視野内にそれぞれ位置決めする。ここで、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２4を用いて第２基準マークを検出したときの位置から図３８（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ２を、ダイレクトに（斜めに）移動させても良いし、＋Ｘ方向、−Ｙ方向の順でウエハステージＷＳＴ２をステップ移動させても良い。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2を用いて２つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６１４，９７１４が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３８（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図３８（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向にステップ駆動して、ウエハＷ上の第１行目の第２及び第３ショット領域に付設された各１つのサンプルマークを、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２3の検出視野内にそれぞれ位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２3を用いて２つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６１５，９７１５が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３８（Ｂ）中の黒丸参照）。これにより、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、図３９（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に所定距離かつ＋Ｘ方向に所定距離ステップ駆動して、ウエハＷ上の第２行目の第１、第３、第５、及び第７ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、及びＡＬ２3の検出視野内に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3を用いて４つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６１４，９７１４が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３９（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図３９（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向にステップ駆動し、ウエハＷ上の第２行目の第２、第４、第６、及び第７ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4を用いて４つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６１５，９７１５が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図３９（Ｂ）中の黒丸参照）。これにより、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
次に、主制御装置２０は、第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様の手順で、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。ただし、ウエハステージＷＳＴ２のステップ駆動の方向が逆になる。また、マーク検出に先立ってウエハステージＷＳＴ２を−Ｙ方向に駆動することにより、Ｙヘッド９６１１〜９６１８から９６１〜９６１０（ヘッドユニット９８Ｃから９８Ａ）へ使用するＹヘッド（ヘッドユニット）が切り換えられる。同様に、Ｙヘッド９７１１〜９７１８から９７１〜９７１０（ヘッドユニット９８Ｄから９８Ｂ）へ使用するＹヘッド（ヘッドユニット）が切り換えられる。
そして、第３行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終わると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、そのとき位置決めされている位置から、図４０（Ａ）中に白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向に所定距離かつ＋Ｘ方向に所定距離の位置にステップ駆動して、ウエハＷ上の第４行目の第１、第３、第５、第７、及び第９ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。位置決め後、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3，ＡＬ２4を用いて５つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６５，９７５が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図４０（Ａ）中の黒丸参照）。
次に、主制御装置２０は、図４０（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向にステップ駆動して、ウエハＷ上の第４行目の第２、第４、第６、第８、及び第９ショット領域に付設された各１つのサンプルマークのそれぞれを、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3、ＡＬ２4の検出視野内に位置決めする。そして、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２2、ＡＬ１、ＡＬ２3，ＡＬ２4を用いて５つのサンプルマークを同時にかつ個別に検出する。この時、Ｙヘッド９６６，９７６が、微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転の計測に用いられている（図４０（Ｂ）中の黒丸参照）。これにより、第４行目のショット領域に対するサンプルマークの検出が終了する。
さらに、主制御装置２０は、第３及び第２行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第５及び第６行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。最後に、主制御装置２０は、第１行目のショット領域に対するサンプルマークの検出と同様に第７行目のショット領域に対するサンプルマークの検出を行う。
上述のようにして、全てのショット領域に対するサンプルマークの検出が終了すると、主制御装置２０は、サンプルマークの検出結果とそのサンプルマーク検出時における微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測値とベースライン計測の結果とを用いて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示される統計演算を行って、ウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標（位置座標）を算出する。すなわち、ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を行う。そして、主制御装置２０は、その算出結果を、第２基準マーク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７０Ｂの計測値とを用いて、第２基準マークの位置を基準とする配列座標（位置座標）に変換する。
以上のように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、Ｙ軸方向に関しては、−Ｙ方向に徐々にステップ駆動しながら、Ｘ軸方向に関しては、＋Ｘ方向、−Ｘ方向に往復駆動して、ウエハＷ上の全てのショット領域に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。ここで、本実施形態の露光装置１１００では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いることができるので、Ｘ軸方向の往復駆動の距離は短く、且つ１回の往復における位置決め回数も２回と少ない。そのため、単一のアライメント系を用いてアライメントマークを検出する場合と比べて、格段に短時間でアライメントマークを検出することができる。この場合も、ウエハＷ上の全てのショット領域に付設されたアライメントマークを検出し、かつアライメントマークの検出に用いられるアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４の位置関係が求められているので、実質的に、ウエハＷ上の全てのショット領域（の基準点、例えば中心点）のそれぞれとグレーティングＲＧの各点との１対１の対応関係を得ることができる。従って、ウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハＷ上のショット領域を露光領域ＩＡに対して位置合わせする際にグレーティングＲＧの変形の影響による無視できないレベルの位置合わせ誤差（レチクルパターンとウエハＷ上のショット領域との重ね合わせ誤差）が殆ど生じることがない。
なお、上述のスループット優先モードにおけるウエハアライメントでは、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いたが、これに限らず、例えば３つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1、ＡＬ２2を用いることとしても良い。主制御装置２０は、要求される位置合わせ精度、スループット等より使用するアライメント系を選択する。
微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光と、微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対するウエハアライメントとの並行処理においては、通常、ウエハアライメントが先に終了する。主制御装置２０は、所定の待機位置にウエハステージＷＳＴ２を待機させた状態で、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光が終了するのを待つ。
主制御装置２０は、露光終了に先立って、前述と同様に、可動ブレードＢＬを所定量下方に駆動する。
そして、露光が終了すると、図４１に示されるように、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬへの液浸空間の受け渡しを開始する。この受け渡しは、前述の第１の実施形態と同様の手順で、行われる。
そして、図４２に示されるように、微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬへの液浸空間の受け渡しが終了すると、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１を、さらに＋Ｙ方向に駆動して、前述の待機位置で微動ステージＷＦＳ２を保持して待機している粗動ステージＷＣＳ２の近傍まで移動させる。これにより、粗動ステージＷＣＳ１により、微動ステージＷＦＳ１がセンターテーブル１３０の真上に搬送される。このとき、図４３に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１が、内部空間にセンターテーブル１３０を収容し、かつセンターテーブル１３０の真上で微動ステージＷＦＳ１を支持する状態となる。図４４には、このときの露光装置１１００の状態が平面図にて示されている。ただし、可動ブレードＢＬの図示は省略されている。他の平面図においても同様である。
そして、主制御装置２０は、センターテーブル１３０の駆動装置１３２を介してテーブル本体１３６を上方に駆動して、下方から微動ステージＷＦＳ１を支持させる。そして、この状態で、主制御装置２０は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂを介して粗動ステージＷＣＳ１を、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとに分離する。これにより、微動ステージＷＦＳ１が粗動ステージＷＣＳ１からテーブル本体１３６に渡される。そこで、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を支持しているテーブル本体１３６を駆動装置１３２を介して下方に駆動する。
そして、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ１の、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとを合体後、不図示のロック機構をロックする。これにより、粗動ステージＷＣＳ１が分離前の状態に戻る（一体化する）。
次に、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ２を一体化した粗動ステージＷＣＳ１にＹ軸方向に関してほぼ接触させるとともに、微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂを介して微動ステージＷＦＳ２を、−Ｙ方向に駆動して、粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１に移載（スライド移動）する。
次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２を支持した粗動ステージＷＣＳ１を、図４５中に白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向に移動させて、可動ブレードＢＬから微動ステージＷＦＳ２に、先端レンズ１９１との間で保持されている液浸空間を渡す。この液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しは、前述した微動ステージＷＦＳ１から可動ブレードＢＬへの液浸領域の受け渡しと逆の手順で行われる。
その後、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ２を保持した粗動ステージＷＣＳ１が、露光ステーション２００に駆動され、レチクルアライメント、そのレチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。
上述した微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光と並行して、微動ステージＷＦＳ１上では、ウエハ交換、ウエハアライメント等が、前述の微動ステージＷＦＳ２側と同様にして行われる。以後、上記と同様の処理が、繰り返し行われる。
以上詳細に説明したように、本第２の実施形態の露光装置１１００によると、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。これに加えて、本第２の実施形態の露光装置１１００によると、主制御装置２０は、ウエハアライメントに際して、精度優先モードを選択した場合には、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いて微動ステージＷＦＳ２の位置を計測しつつ、微動ステージ位置計測系７０Ｂの位置計測の基準点と同じ位置（ＸＹ位置）に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１のみを用いて、微動ステージＷＦＳ２に保持されるウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに付設された各１以上のアライメントマークを検出する。主制御装置２０は、各アライメントマークの検出に際して、微動ステージ位置計測系７０Ｃを用いて微動ステージＷＦＳ２のθｚ回転を計測し、その結果を用いて微動ステージＷＦＳ２を回転制御する。従って、この精度優先モードにおけるウエハアライメントの結果に基づいて、露光の際に、微動ステージＷＦＳ２を駆動することで、ウエハＷ上の全てのショット領域を露光位置に高精度に位置合わせすること、ひいては全てのショット領域のそれぞれとレチクルパターンとの高精度（最高精度）の重ね合わせが可能となる。
また、主制御装置２０は、ウエハアライメントに際して、スループット優先モードを選択した場合には、微動ステージ位置計測系７０Ｂの位置計測の基準点と同じ位置（ＸＹ位置）に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１と、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心と既知の位置関係にある検出中心を有するセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4とを用いて、微動ステージＷＦＳ２に保持されるウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに付設された各１以上のアライメントマークを検出する。このスループット優先モードにおけるウエハアライメントの結果に基づいて、露光の際に、微動ステージＷＦＳ２を駆動することで、十分なスループットで十分な重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
なお、上記第２の実施形態では、アライメント装置９９（アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の周囲に配置されたＹヘッド９６，９７（ヘッドユニット９８Ａ〜９８Ｄ）と微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上に設けられたＹスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2とから、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のθｚ位置を計測する微動ステージ位置計測系７０Ｃが構成されている場合について例示した。しかし、これに限らず、例えば、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2に代えて、グレーティングＲＧを用いる構成を採用することも可能である。図４６には、このような構成の微動ステージ位置計測系を採用した場合の一例が示されている。図４６では、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の本体部８１の上面のほぼ全域に渡って、前述のグレーティングＲＧが形成されるとともに、Ｙスケール８７Ｙ1，８７Ｙ2の配置領域に対応する本体部８１（プレート８３）上面の領域には、撥液処理がなされていない（撥液面が形成されていない）。この場合、Ｙヘッド９６，９７のそれぞれは、プレート８３及びカバーガラス８４（図２９（Ａ）参照）を介して上方（＋Ｚ側）から計測ビームをグレーティングＲＧに照射し、グレーティングＲＧのＹ回折格子から発生する回折光を受光して、グレーティングＲＧ（すなわち微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２））の＋Ｘ端部と−Ｘ端部におけるＹ位置を計測する。従って、Ｙヘッド９６，９７の計測結果に基づいて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のθｚ回転を求めることができる。
また、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０Ｂが、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心と同じ位置（ＸＹ位置）を計測基準点とする単一の計測アーム７１Ｂを備える場合について例示したが、これに限らず、図４７に示されるように、計測アーム７１Ｂに加えて、エンコーダシステム（少なくともＸヘッドとＹヘッドとを各１つ含むヘッド部）をそれぞれ備える４つの計測アーム７１Ｂ１〜７１Ｂ４を、さらに備える微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いても良い。４つの計測アーム７１Ｂ１〜７１Ｂ４がそれぞれ備えるエンコーダシステムは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出中心と同じ位置（ＸＹ位置）をそれぞれ計測基準点とする。計測アーム７１Ｂ，７１Ｂ１〜７１Ｂ４を備える微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いて（スループット優先モードにおける）ウエハアライメントを行うことにより、精度優先モードと同程度の位置合わせ精度とスループット優先モードと同程度の高スループットを同時に達成することができる。
なお、上記第１、第２の実施形態のそれぞれ（以下、各実施形態と略記する）では、ウエハアライメントに際し、ウエハＷ上の全ショット領域のそれぞれに付設された各１つのアライメントマークを検出することとしたが、これに限らず、要求される位置合わせ精度、スループット等に応じて、検出するアライメントマークの数を選択することとしても良い。
なお、上記各実施形態では、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂが、全体が例えばガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム７１Ａ，７１Ｂを備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、計測アームは、少なくとも前述の各レーザビームが進行する部分が、光を透過可能な中実な部材によって形成されていれば良く、その他の部分は、例えば光を透過させない部材であっても良いし、中空構造であっても良い。また、例えば計測アームとしては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えば計測アーム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、計測アームの内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要は無い。
また、計測アームは、各レーザビームが進行する部分（ビーム光路部分）が中空などでも良い。あるいは、エンコーダシステムとして、格子干渉型のエンコーダシステムを採用する場合には、回折格子が形成される光学部材を、セラミックス又はインバーなどの低熱膨張性のアームに設けるだけでも良い。これは、特にエンコーダシステムでは、空気揺らぎの影響を極力受けないように、ビームが分離している空間が極めて狭く（短く）なっているからである。さらに、この場合、温度制御した気体を、微動ステージ（ウエハホルダ）と計測アームとの間（及びビーム光路）に供給して温度安定化を図っても良い。さらに、計測アームは、その形状は特に問わない。
なお、上記各実施形態では、計測アーム７１Ａ，７１Ｂは同じメインフレームＢＤに設けられているが、これに限らず、異なる支持部材に設けても良い。例えば投影系（投影ユニットＰＵ）アライメント系（アライメント装置９９）とを別々の支持装置で支持し、投影系の支持装置に計測アーム７１Ａを、アライメント系の支持装置に計測アーム７１Ｂを設けても良い。
なお、上記各実施形態では、計測アーム７１Ａ，７１ＢがメインフレームＢＤに一体的に固定されているので、内部応力（熱応力を含む）によって計測アーム７１Ａ，７１Ｂにねじれ等が発生し、計測アーム７１Ａ，７１ＢとメインフレームＢＤとの相対位置が変化する可能性がある。そこで、かかる場合の対策として、計測アーム７１Ａ，７１Ｂの位置（メインフレームＢＤに対する相対位置、又は基準位置に対する位置の変化）を計測し、アクチュエータ等で計測アーム７１Ａ，７１Ｂの位置を微調整する、あるいは、測定結果を補正するなどしても良い。
また、上記各実施形態では、計測アーム７１Ａ，７１ＢとメインフレームＢＤとが一体である場合について説明したが、これに限らず、計測アーム７１Ａ，７１ＢとメインフレームＢＤとが、分離されていても良い。この場合、メインフレームＢＤ（あるいは基準位置）に対する計測アーム７１Ａ，７１Ｂの位置（あるいは変位）を計測する計測装置（例えばエンコーダ及び／又は干渉計など）と、計測アーム７１Ａ，７１Ｂの位置を調整するアクチュエータ等とを設け、主制御装置２０その他の制御装置が、計測装置の計測結果に基づいて、メインフレームＢＤ（及び投影光学系ＰＬ）と、計測アーム７１Ａ，７１Ｂとの位置関係を、所定の関係（例えば一定）に維持することとすれば良い。
また、計測アーム７１Ａ，７１Ｂに、光学的な手法により計測アーム７１Ａ，７１Ｂの変動を計測する計測システム（センサ）、温度センサ、圧力センサ、振動計測用の加速度センサ等を設けても良い。あるいは、計測アーム７１Ａ，７１Ｂの変動を測定する歪みセンサ（歪みゲージ）、又は変位センサ等を設けても良い。そして、これらのセンサで求めた値を使って、微動ステージ位置計測系７０Ａ及び／又はウエハステージ位置計測系６８Ａ、又は微動ステージ位置計測系７０Ｂ及び／又はウエハステージ位置計測系６８Ｂで得られた位置情報を補正するようにしても良い。
また、上記各実施形態では、計測アーム７１Ａ（又は７１Ｂ）が、メインフレームＢＤから１つの支持部材７２Ａ（又は７２Ｂ）を介して片持ち状態で支持された場合について説明したが、これに限らず、例えば、Ｘ軸方向に離れた２本の吊り下げ部材を含むＵ字状の吊り下げ部を介して計測アーム７１Ａ（又は７１Ｂ）をメインフレームＢＤから吊り下げ支持しても良い。この場合、２本の吊り下げ部材の間を微動ステージが移動できるように、その２本の吊り下げ部材の間隔を設定することが望ましい。
また、上記各実施形態では、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂが、片持ち支持状態の計測アーム７１Ａ，７１Ｂをそれぞれ備えている場合について例示したが、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂは、必ずしも、計測アームを備えている必要はない。すなわち、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂに相当する、第１計測系，第２計測系の少なくとも一方は、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）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。すなわち、第１計測系（上記実施形態の微動ステージ位置計測系７０Ａがこれに相当）は、露光ステーションに保持部材（微動ステージ）が来たとき、該保持部材に少なくとも１本の第１計測ビームを下方から照射し、該第１計測ビームの戻り光を受光して保持部材のＸＹ平面内の位置情報を計測できれば、その構成を問わない。また、第２計測系（上記各実施形態の微動ステージ位置計測系７０Ｂがこれに相当）は、計測ステーションに保持部材（微動ステージ）が来たとき、該保持部材に少なくとも１本の第２計測ビームを下方から照射し、該第２計測ビームの戻り光を受光して前記保持部材のＸＹ平面内の位置情報を計測できれば、その構成を問わない。
また、上記各実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッドと一対のＹヘッドとを備える場合について例示したが、これに限らず、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向を計測方向とする二次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ設けても良い。２Ｄヘッドを２つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、Ｘ軸方向に同一距離離れた２点になるようにしても良い。
なお、微動ステージ位置計測系７０Ａは、レーザ干渉計システム７５を備えることなく、エンコーダシステム７３のみで微動ステージの６自由度方向に関する位置情報を計測できるようにしても良い。この場合、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダを用いることができる。例えば、２次元のグレーティングＲＧ上の同一直線上に無い３つの計測点に、Ｘ軸方向とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダと、Ｙ軸方向とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダとを含む合計３つのエンコーダから計測ビームを照射し、グレーティングＲＧからのそれぞれの戻り光を受光することで、グレーティングＲＧが設けられた移動体の６自由度方向の位置情報を計測することとすることができる。また、エンコーダシステム７３の構成は上記実施形態に限られないで任意で構わない。
なお、上記各実施形態では、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いるものとしたが、これに限らず、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。この場合、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、グレーティングは、微動ステージの下面に配置されていても良く、この場合、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の内部を進行しないので、微動ステージを光が透過可能な中実部材とする必要がなく、微動ステージを中空構造にして内部に配管、配線等を配置することができ、微動ステージを軽量化できる。
なお、上記各実施形態では、計測アーム７１Ａ，７１Ｂの内部を進行させて計測ビームを微動ステージのグレーティングＲＧに下方から照射するエンコーダシステムを用いるものとしたが、これに限らず、計測アームにエンコーダヘッドの光学系（ビームスプリッタ等）を設け、その光学系と光源とを光ファイバで接続し、その光ファイバを介して光源からレーザ光を光学系に伝送する、及び／又は光学系と受光部とを光ファイバで接続し、その光ファイバによりグレーティングＲＧからの戻り光を光学系から受光部に伝送するエンコーダシステムを用いても良い。
また、上記実施形態では、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２が、第１部分と第２部分とに分離可能でかつ第１部分と第２部分とが係合可能である場合について説明したが、これに限らず、第１部分と第２部分とは、物理的には常時離れていても、相互に接近及び離間可能で、離間した際には、保持部材（上記実施形態の微動ステージ）を離脱可能で、接近した際には、保持部材を支持可能であれば良い。
また、微動ステージを粗動ステージに対して駆動する駆動機構は、上記各実施形態で説明したものに限られない。例えば実施形態では、微動ステージをＹ軸方向に駆動するコイルが微動ステージをＺ軸方向に駆動するコイルとしても機能したが、これに限らず微動ステージをＹ軸方向に駆動するアクチュエータ（リニアモータ）と、微動ステージをＺ軸方向に駆動する、すなわち微動ステージを浮上させるアクチュエータとを、それぞれ独立して設けても良い。この場合、微動ステージに常に一定の浮上力を作用させることができるので、微動ステージのＺ軸方向の位置が安定する。なお、上記各実施形態では、微動ステージが備える可動子部８２ａ，８２ｂが側面視でＵ字状である場合について説明したが、微動ステージを駆動するリニアモータが備える可動子部は勿論、固定子部もＵ字状である必要はない。
なお、上記各実施形態では、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、ローレンツ力（電磁力）の作用により粗動ステージＷＣＳ１又ＷＣＳ２に非接触支持されたが、これに限らず、例えば微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２に真空予圧型の空気静圧軸受等を設けて、粗動ステージＷＣＳ１又ＷＣＳ２に対して浮上支持しても良い。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内を移動できれば良い。また、微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂは、上述したムービングマグネット式のものに限らず、ムービングコイル式のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、粗動ステージＷＣＳ１又はＷＣＳ２に接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２を粗動ステージＷＣＳ１又はＷＣＳ２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、上記各実施形態では、ウエハステージの移動範囲全域でその位置計測が可能となるように微動ステージ位置計測系を構成しても良い。この場合にはウエハステージ位置計測系が不要になる。また、上記実施形態において、ベース盤１２をウエハステージの駆動力の反力の作用により移動可能なカウンタマスとしても良い。この場合、粗動ステージをカウンタマスとして使用してもしなくても良いし、粗動ステージを上記実施形態と同様にカウンタマスとして使用するときでも粗動ステージを軽量化することができる。
また、上記各実施形態では、計測ステーション３００において、ウエハＷに対する計測の一例としてアライメントマーク計測（ウエハアライメント）が行われるものとしたが、これに加えて（あるいはこれに代えて）ウエハＷ表面の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向の位置を計測する面位置計測が行われても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるように、面位置計測と同時に、ウエハを保持する微動ステージの上面の面位置計測を行い、これらの結果を用いて、露光時のウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行っても良い。
なお、上記各実施形態の露光装置で用いられるウエハは、４５０ｍｍウエハに限られものでなく、それよりサイズの小さいウエハ（３００ｍｍウエハなど）でも良い。
なお、上記各実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも本発明は好適に適用することができる。
なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパ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。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、干渉計を用いてこのステージの位置を計測する場合と異なり、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。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本発明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、本発明の露光装置では、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露光装置に本発明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、本発明は適用できる。
また、上述の各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。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エンコーダシステム及びレーザ干渉計システムを用いて計測することで、上記各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、本発明の露光装置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、前述した各実施形態の露光装置（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、上記各実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームを物体上に照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。
１０…照明系、２０…主制御装置、３２…液浸ユニット、４６…搬送装置、４８…搬送部材、５１Ａ，５１Ｂ…粗動ステージ駆動系、５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ…微動ステージ駆動系、５３…リレーステージ駆動系、５４…搬送部材駆動系、９３ａ，９３ｂ…固定子部、７０Ａ，７０Ｂ…微動ステージ位置計測系、７１Ａ，７１Ｂ…計測アーム、８２ａ、８２ｂ…可動子部、７７ｘ…Ｘヘッド、７７ｙａ，７７ｙｂ…Ｙヘッド、１００…露光装置、１９１…先端レンズ、２００…露光ステーション、３００…計測ステーション、ＩＬ…照明光、ＢＬ…可動ブレード、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ、ＷＣＳ１，ＷＣＳ２…粗動ステージ、ＷＣＳ１ａ…第１部分、ＷＣＳ１ｂ…第２部分、ＷＦＳ１，ＷＦＳ２…微動ステージ、ＤＲＳＴ…リレーステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＲＧ…グレーティング。

Claims (28)

  1. 投影光学系を介して照明光で物体を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系を支持するフレーム部材と、
    前記フレーム部材に支持される前記投影光学系の下方に配置され、表面が、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面と実質的に平行に配置されるベース部材と、
    前記物体の載置領域と、前記載置領域よりも低く配置される、格子を有する計測面と、を有し、前記ベース部材上で移動可能な保持部材と、
    前記フレーム部材に支持され、一部が前記投影光学系の下方に配置される第１計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第１計測部材に設けられる第１ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第１計測ビームを照射して、前記保持部材の位置情報を計測する第１計測系と、を有し、前記投影光学系を介して前記照明光を前記物体に照射する露光処理が行われる露光ステーションと、
    前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持される検出系と、前記フレーム部材に支持され、一部が前記検出系の下方に配置される第２計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第２計測部材に設けられる第２ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第２計測ビームを照射して、前記保持部材の位置情報を計測する第２計測系と、を有し、前記検出系による前記物体の計測処理が行われる計測ステーションと、
    前記露光ステーションでは前記第１計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御するとともに、前記計測ステーションでは前記第２計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御する制御装置と、を備える露光装置。
  2. 前記計測面は、反射型の２次元格子が形成され、
    前記第１、第２計測系はそれぞれ、前記第１、第２ヘッド部を介して、前記計測面で反射される前記第１、第２計測ビームを検出する請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記２次元格子の形成領域はそのサイズが前記保持部材に保持される物体のサイズよりも大きい請求項２に記載の露光装置。
  4. 前記保持部材は、前記２次元格子の形成領域を覆う保護部材を有し、
    前記第１、第２計測ビームはそれぞれ、前記保護部材を介して前記２次元格子に照射される請求項２又は３に記載の露光装置。
  5. 前記第１計測系は、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して、前記投影光学系を介して前記照明光が照射される露光領域内に、前記第１計測ビームを照射する検出点を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
  6. 前記検出点は、前記露光領域内でその中心と実質的に一致する請求項５に記載の露光装置。
  7. 前記第１計測系は、前記第１計測ビームを含む複数の第１計測ビームを前記計測面に照射し、
    前記複数の第１計測ビームは、前記露光領域内で前記第１、第２方向の少なくとも一方に関して位置が異なる、前記検出点を含む複数の検出点にそれぞれ照射される請求項５又は６に記載の露光装置。
  8. 前記複数の検出点は、前記露光領域内でその中心に関して実質的に対称に配置される一対の検出点を含む請求項７に記載の露光装置。
  9. 前記第１、第２計測系はそれぞれ、前記第１、第２方向、及び前記第１、第２方向と直交する第３方向を含む６自由度方向に関して前記保持部材の位置情報を計測する請求項５〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
  10. 前記第１、第２計測系はそれぞれ、前記第１、第２計測部材の内部を前記第１、第２計測ビームが通る請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
  11. 前記露光ステーションと前記計測ステーションとは、前記所定平面内の第１方向に関して位置が異なるように配置され、
    前記第１計測部材はその一部が前記投影光学系の下方で前記第１方向に延設され、
    前記第２計測部材はその一部が前記検出系の下方で前記第１方向に延設される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
  12. 前記第１計測部材は、前記第１方向に関して一側に前記第１ヘッド部が設けられ、前記第１方向に関して他側で前記フレーム部材に支持され、
    前記第２計測部材は、前記第１方向に関して他側に前記第２ヘッド部が設けられ、前記第１方向に関して一側で前記フレーム部材に支持される請求項１１に記載の露光装置。
  13. 前記第１、第２計測部材はそれぞれ、前記第１方向に関して一端側のみで前記フレーム部材に支持される請求項１１又は１２に記載の露光装置。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    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。
  15. 投影光学系を介して照明光で物体を露光する露光方法であって、
    前記物体の載置領域と、前記載置領域よりも低く配置される、格子を有する計測面と、を有する保持部材を、表面が前記投影光学系の光軸と直交する所定平面と実質的に平行に配置されるベース部材上で移動することと、
    前記投影光学系を介して前記照明光を前記物体に照射する露光処理が行われる露光ステーションにおいて、前記投影光学系を支持するフレーム部材に支持され、一部が前記投影光学系の下方に配置される第１計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第１計測部材に設けられる第１ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第１計測ビームを照射する第１計測系によって、前記保持部材の位置情報を計測することと、
    前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持される検出系を有し、前記検出系による前記物体の計測処理が行われる計測ステーションにおいて、前記フレーム部材に支持され、一部が前記検出系の下方に配置される第２計測部材と、前記ベース部材の表面と前記計測面との間に配置されるように前記第２計測部材に設けられる第２ヘッド部を介して、前記計測面に対してその下方から第２計測ビームを照射する第２計測系によって、前記保持部材の位置情報を計測することと、
    前記露光ステーションでは前記第１計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御するとともに、前記計測ステーションでは前記第２計測系で計測される位置情報に基づいて前記保持部材の移動を制御することと、を含む露光方法。
  16. 前記計測面は、反射型の２次元格子が形成され、
    前記計測面で反射される前記第１、第２計測ビームはそれぞれ、前記第１、第２ヘッド部を介して検出される請求項１５に記載の露光方法。
  17. 前記２次元格子の形成領域はそのサイズが前記保持部材に保持される物体のサイズよりも大きい請求項１６に記載の露光方法。
  18. 前記第１、第２計測ビームはそれぞれ、前記２次元格子の形成領域を覆う保護部材を介して前記２次元格子に照射される請求項１６又は１７に記載の露光方法。
  19. 前記第１計測ビームは、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して、前記投影光学系を介して前記照明光が照射される露光領域内の検出点に照射される請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の露光方法。
  20. 前記検出点は、前記露光領域内でその中心と実質的に一致する請求項１９に記載の露光方法。
  21. 前記第１計測ビームを含む複数の第１計測ビームが、前記露光領域内で前記第１、第２方向の少なくとも一方に関して位置が異なる、前記検出点を含む複数の検出点にそれぞれ照射される請求項１９又は２０に記載の露光方法。
  22. 前記複数の検出点は、前記露光領域内でその中心に関して実質的に対称に配置される一対の検出点を含む請求項２１に記載の露光方法。
  23. 前記保持部材は、前記第１、第２計測系によってそれぞれ、前記第１、第２方向、及び前記第１、第２方向と直交する第３方向を含む６自由度方向に関して位置情報が計測される請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の露光方法。
  24. 前記第１、第２計測ビームはそれぞれ、前記第１、第２計測部材の内部を通る請求項１５〜２３のいずれか一項に記載の露光方法。
  25. 前記露光ステーションと前記計測ステーションとは、前記所定平面内の第１方向に関して位置が異なり、
    前記第１計測部材はその一部が前記投影光学系の下方で前記第１方向に延設され、
    前記第２計測部材はその一部が前記検出系の下方で前記第１方向に延設される請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の露光方法。
  26. 前記第１計測部材は、前記第１方向に関して一側に前記第１ヘッド部が設けられ、前記第１方向に関して他側で前記フレーム部材に支持され、
    前記第２計測部材は、前記第１方向に関して他側に前記第２ヘッド部が設けられ、前記第１方向に関して一側で前記フレーム部材に支持される請求項２５に記載の露光方法。
  27. 前記第１、第２計測部材はそれぞれ、前記第１方向に関して一端側のみで前記フレーム部材に支持される請求項２５又は２６に記載の露光方法。
  28. 請求項１５〜２７のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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