JP5822082B2 - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光装置及び方法、並びに前記露光装置又は方法を用いたデバイス製造方法に関する。

従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。

この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成されるウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）を保持して２次元移動するウエハステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。

かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、特許文献１などに開示される液浸露光装置では、液体が蒸発する際の気加熱などの影響によりウエハステージ（ウエハステージ上面に設けられていたグレーティング）が変形するおそれがあるなど、未だ改善すべき点があった。

かかる不都合を改善するものとして、例えば、特許文献２には、第５の実施形態として、光透過部材で構成されたウエハステージの上面にグレーティングを設け、ウエハステージの下方に配置されたエンコーダ本体から計測ビームをウエハステージに入射させてグレーティングに照射し、グレーティングで発生する回折光を受光することによって、グレーティングの周期方向に関するウエハステージの変位を計測するエンコーダシステムを備えた露光装置が開示されている。この装置では、グレーティングは、カバーガラスで覆われているので、気化熱などの影響は受け難く、高精度なウエハステージの位置計測が可能である。

しかしながら、特許文献２の第５の実施形態に係る露光装置で採用されるエンコーダ本体の配置は、定盤上を移動する粗動ステージと、ウエハを保持し、粗動ステージ上で粗動ステージに対して相対移動する微動ステージと、を組み合わせた、いわゆる粗微動構造のステージ装置で微動ステージの位置情報を計測する場合には、微動ステージと定盤との間に粗動ステージが配置されているため、採用することが困難であった。

また、スキャナ等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。

しかし、ウエハの大型化に伴い、ウエハを保持して移動するウエハステージが大型化、かつ重量化する。ウエハステージの重量化は、特に例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるようにレチクルステージとウエハステージとの同期移動中に露光（レチクルパターンの転写）が行われるスキャナの場合、ウエハステージの位置制御性能の悪化を招き易く、ウエハステージの大型化は、装置のフットプリントの増加を招く。このため、ウエハを保持して移動する移動部材を薄型化、軽量化することが望ましい。しかし、ウエハのサイズに比例してその厚みが大きくなるわけではないので、４５０ｍｍウエハは、３００ｍｍウエハに比較して、強度が格段弱く、移動部材を薄型化した場合には、その移動部材がウエハの重量及びその自重により変形し、その結果、この移動部材に保持されたウエハが変形し、そのウエハに対するパターンの転写精度等が悪化するおそれがあった。従って、４５０ｍｍウエハに対応が可能な新たなシステムの出現が期待されている。

国際公開第２００７／０９７３７９号 国際公開第２００８／０３８７５２号

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光装置であって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベースと、前記ベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材と、前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記第１移動部材に対して相対移動可能となるとともに、前記計測面の下方に空間が形成されるように前記第１移動部材に支持される第２移動部材と、前記投影光学系の下方で前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記空間内に配置される前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射して、前記第２移動部材の位置情報を計測する計測系と、前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材をそれぞれ単独で、あるいは一体に駆動する駆動系と、を備える第１の露光装置である。

これによれば、物体を保持する第２移動部材の位置情報の計測精度、及び位置制御精度が向上するので、物体を高精度で露光することができる。

本発明は、第２の観点からすると、投影光学系を介してエネルギビーム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、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベースと、前記ベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材と、前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記第１移動部材に対して相対移動可能となるように前記第１移動部材に支持される第２移動部材と、前記フレーム部材に接続され、一部が前記投影光学系の下方に配置される計測部材と、前記計測部材の一部に設けられ、前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記計測面と対向する前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射して、前記第２移動部材の位置情報を計測する計測系と、前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材をそれぞれ単独で、あるいは一体に駆動する駆動系と、を備える第２の露光装置である。

これによれば、物体を保持する第２移動部材の位置情報の計測精度、及び位置制御精度が向上するので、物体を高精度で露光することができる。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の第１又は第２の露光装置を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光方法であって、前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記計測面の下方に空間が形成されるように、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材に支持される第２移動部材を、前記投影光学系と対向して配置することと、前記投影光学系の下方で前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記空間内に配置される前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射する計測系によって、前記第２移動部材の位置情報を計測することと、前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材の少なくとも一方を駆動することと、を含む第１の露光方法である。

これによれば、物体を保持する第２移動部材の位置情報の計測精度、及び位置制御精度が向上するので、物体を高精度で露光することができる。

本発明は、第５の観点からすると、投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光方法であって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベース上に浮上支持され前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材に支持され、前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられた第２移動部材を、前記投影光学系と対向して配置することと、前記投影光学系を支持するフレーム部材に接続され、一部が前記投影光学系の下方に配置される計測部材の一部に設けられ、前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記計測面と対向する前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射する計測系によって、前記第２移動部材の位置情報を計測することと、前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材の少なくとも一方を駆動することと、を含む第２の露光方法である。

これによれば、物体を保持する第２移動部材の位置情報の計測精度、及び位置制御精度が向上するので、物体を高精度で露光することができる。

本発明は、第６の観点からすると、本発明の第１又は第２の露光方法を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと、を含む第２のデバイス製造方法である。

一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ステージ装置を示す−Ｙ方向から見た側面図、図２（Ｂ）は、ステージ装置を示す平面図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）のステージ装置の一部を構成する微動ステージの構成を示す斜視図である。 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。 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６（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６（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７（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７（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７（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８（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８（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８（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。 図１０（Ａ）は、計測アームの先端部を示す斜視図、図１０（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。 図１１（Ａ）は、Ｘヘッド７７ｘの概略構成を示す図、図１１（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。 相対ステージ位置計測系を構成するエンコーダヘッドとスケールの配置を示す平面図（その１）である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、相対ステージ位置計測系を構成するエンコーダヘッドとスケールの配置を示す平面図（その２及びその３）である。 図１４（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１４（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。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、微動ステージ及びウエハホルダの構成を概略的に示す図である。 第１の変形例に係る微動ステージ駆動系を示す図である。 第３の変形例に係る露光装置を示す図である。 図１７の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１５（Ｃ）に基づいて説明する。

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。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。

露光装置１００は、図１に示されるように、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、微動ステージＷＦＳを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１において、微動ステージＷＦＳ上には、ウエハＷが載置されている。

照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０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４参照）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４参照）に送られる。なお、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号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、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、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、レチクルステージＲＳＴと微動ステージＷＦＳとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、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。ここで、投影ユニットＰＵはメインフレームＢＤに保持され、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４参照）、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。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図４参照）を制御して、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４参照）を制御して、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。

ステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたベース盤１２、ウエハＷを保持してベース盤１２上で移動するウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系５３（図４参照）及び各種計測系（１６、７０（図４参照）等）等を備えている。

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、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。

ウエハステージＷＳＴは、図１及び図２（Ａ）等に示されるように、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（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、ウエハステージ駆動系５３の一部を構成する粗動ステージ駆動系５１（図４参照）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、粗動ステージと略記する）ＷＣＳと、粗動ステージＷＣＳに非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能なウエハ微動ステージ（以下、微動ステージと略記する）ＷＦＳとを有している。微動ステージＷＦＳは、ウエハステージ駆動系５３の一部を構成する微動ステージ駆動系５２（図４参照）によって粗動ステージＷＣＳに対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動される。本実施形態では、粗動ステージ駆動系５１と微動ステージ駆動系５２とを含んで、ウエハステージ駆動系５３が構成されている。

ウエハステージＷＳＴ（粗動ステージＷＣＳ）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１６によって計測される。また、微動ステージＷＦＳ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７０（図４参照）によって計測される。ウエハステージ位置計測系１６及び微動ステージ位置計測系７０の計測結果は、粗動ステージＷＣＳ、微動ステージＷＦＳの位置制御のため、主制御装置２０（図４参照）に供給される。

上記各種計測系を含み、ステージ装置５０の構成各部の構成等については、後に詳述する。

露光装置１００では、投影ユニットＰＵの中心から＋Ｙ側に所定距離隔てた位置にウエハアライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図４参照）が配置されている。ウエハアライメント系ＡＬＧとしては、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧは、主制御装置２０により、ウエハアライメント（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ））の際に、後述する微動ステージＷＦＳ上の計測プレートに形成された第２基準マーク、又はウエハＷ上のアライメントマークの検出に用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧ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。主制御装置２０は、ウエハアライメント系ＡＬＧの検出結果（撮像結果）と、検出時の微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置情報とに基づいて、対象マークのアライメント時座標系におけるＸ，Ｙ座標を算出する。

この他、本実施形態における露光装置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４参照）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４参照）。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、ウエハアライメント検出系ＡＬＧ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７０の一部を構成するレーザ干渉計システム７５（図４参照）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。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７０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、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ＲＡ_１，ＲＡ_２（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ＲＡ_１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ＲＡ_１，ＲＡ_２は、投影光学系ＰＬの直下に微動ステージＷＦＳ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ＲＡ_１，ＲＡ_２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４参照）。なお、レチクルアライメント系ＲＡ_１，ＲＡ_２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号などに開示されるように、微動ステージＷＦＳ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。

図４には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。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５１、微動ステージ駆動系５２など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。

ここで、ステージ装置５０の構成等について詳述する。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ＷＣＳの底面（後述する粗動スライダ部９１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９１ａ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５１（図４参照）を構成している。コイルユニットを構成する各コイル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４参照）。粗動ステージＷＣＳは、上記磁石ユニットが設けられた粗動スライダ部９１の底面の周囲に固定された前述のエアベアリングによって、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５１を介して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。なお、粗動ステージ駆動系５１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５１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。

粗動ステージＷＣＳは、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向の中心近傍のＸＺ断面を概略的に示す図２（Ａ）及びウエハステージＷＳＴの平面図である図２（Ｂ）に示されるように、平面視（＋Ｚ方向から見て）でＸ軸方向を長手方向とする長方形の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。なお、図２（Ａ）の断面図では、図面を見やすくするため、ハッチングは省略されている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。

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ＷＦＳ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状を有する本体部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。

図３には、微動ステージＷＦＳが一部破断して示されている。図３に示されるように、本体部８１は、枠部ＦＲと、該枠部ＦＲの中央部に形成された円形開口内に隙間無く配置され、枠部ＦＲに一体的に固定された中心部ＣＲとの、２部分から構成されている。

枠部ＦＲは、天板８１ｕ、枠部材８１ｃ、及び底部８１ｂを有している。天板８１ｕは、平面視で（上方から見て）Ｙ軸方向の長さに比べてＸ軸方向の長さが長い八角形状を有し且つその中心にウエハＷより一回り大きい円形の開口が形成されている。枠部材８１ｃは、天板８１ｕの外形（輪郭）と同じ形状の外壁８１ｒ_１と、枠部材８１ｃの円形開口と同じ形状の内壁８１ｒ_２と、外壁８１ｒ_１と内壁８１ｒ_２とを連結する複数のリブ８１ｒ_３とを有している。内壁８１ｒ_２の内側には、図３からわかるように、その下半部が上半部よりも内側に突出した段部が、内周面に沿って形成されている。

天板８１ｕが、枠部材８１ｃの上面に固定されて両者が一体化されている。このとき、外壁８１ｒ_１と内壁８１ｒ_２とは、それぞれ、天板８１ｕの外縁と内縁とを支持している。

底部８１ｂは、枠部材８１ｃの底面に固定されている。この場合、天板８１ｕと、枠部材８１ｃと、底部８１ｂとによって、枠部ＦＲの内部に、複数のリブ８１ｒ_３によって区画された空間が形成される。底部８１ｂは、天板８１ｕと同じ形状の板状の部分と、そのＸ軸方向両側の一対の張り出し部とを有する（図２（Ａ）参照）。

枠部ＦＲの少なくとも一部は、少なくとも中心部ＣＲを構成する後述する透明板よりも軽く、強く、且つ熱膨張率の低い素材から構成される。このような材質として、例えば、セラミックスが好適である。セラミックスを採用する場合、枠部ＦＲを一体物として作成しても良い。ここで、枠部を補強する（高い剛性を備えさせる）ために、リブ８１ｒ_３をさらに増やしても良いし、格子状等、適当な形状に複数のリブを組み合わせても良い。また、十分な枠部の強度が得られれば、必ずしも底部８１ｂ（ただし、上述の張り出し部を除く）を設ける必要はない。

中心部ＣＲは、透明板８１ｇと、グレーティングＲＧと、カバーガラス８４とを含む。透明板８１ｇは、枠部材８１ｃの内壁８１ｒ_２の内周面に形成された段部に嵌合する段部がその外周面に形成された円盤状の部材から成る。

ここで、透明板８１ｇは、内壁８１ｒ_２の高さより幾分厚い均一な厚みを有し、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、光が透過可能な部材（透明な素材）によって形成されている。また、透明板８１ｇ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、本実施形態では中実に形成されている（内部に空間を有しない）。なお、透明板８１ｇ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。

グレーティングＲＧは、透明板８１ｇ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としては、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（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２次元グレーティングが、用いられている。本実施形態では、透明板８１ｇ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。さらに本実施形態では、グレーティングＲＧの形成領域の直径は、内壁８１ｒ_２の内周面の直径に等しい。

カバーガラス８４は、グレーティングＲＧを保護する保護部材であり、グレーティングＲＧの上面に貼り付けられている。カバーガラス８４は、天板８１ｕの開口と同じ直径の円形を有し、その表面が天板８１ｕと同一面を形成している。なお、保護部材（カバーガラス８４）として、透明板８１ｇと同じ素材を用いても良いが、これに限らず、例えば枠部８１ｃと同じセラミックス或いは金属を用いても良い。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、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。

カバーガラス８４の上面（微動ステージＷＦＳの本体部８１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）側に前述のグレーティングＲＧなどが設けられる。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳ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。あるいは、ウエハホルダの裏面に、グレーティングＲＧ及び透明板８１ｇを一体的に固定して、このウエハホルダを微動ステージＷＦＳに保持させても良い。なお、グレーティングＲＧの形成領域のうち、一部がウエハホルダの周囲にはみ出す場合には、そのはみ出した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８１ｇ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８１ｇ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８１ｇ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。また、ウエハホルダを、中実のガラス部材によって形成しても良い。そして、このウエハホルダを、微動ステージにマウントしても良い。

本実施形態では、微動ステージＷＦＳは、その本体部８１（枠部ＦＲ）の内部に中空部が形成され、軽量化が図られているので、その位置制御性の向上が可能である。この場合において、微動ステージＷＦＳの本体部８１（枠部ＦＲ）形成された中空部に断熱材を配置することとしても良い。このようにすると、一対の可動子部８２ａ、８２ｂ内の後述する磁石ユニットを含む微動ステージ駆動系で発生する熱が、グレーティングＲＧに悪影響を与えるのを防止することが可能になる。

さらに、本体部８１の上面（天板８１ｕ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）、図２（Ｂ）、及び図３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、かつ天板８１ｕ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には、図２（Ｂ）に示されるように、＋Ｘ端部かつ−Ｙ側端部近傍に円形の切り欠きが形成され、この切り欠きの内部に、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計測プレート８６が埋め込まれている。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検出系ＲＡ_１，ＲＡ_２それぞれにより検出される一対の第１基準マークと、ウエハアライメント系ＡＬＧ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ＷＦＳと一体に形成し、微動ステージＷＦＳ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。

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（底部８１ｂ）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８２ａ_１、８２ａ_２を含む。これら２枚の板状部材８２ａ_１、８２ａ_２は、本体部８１の長手方向の＋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８２ａ_２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８２ａ_１、８２ａ_２の間には、粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ_１、８２ａ_２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２が、設けられている。

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８２ｂ_１、８２ｂ_２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８２ｂ_１、８２ｂ_２の間には、粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ｂ_１、８２ｂ_２の内部には、磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２が、設けられている。

ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳは、Ｙ軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに装着する際には、２枚の板状部材８２ａ_１、８２ａ_２、及び８２ｂ_１、８２ｂ_２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージのＷＦＳのＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動するための微動ステージ駆動系５２の構成について説明する。微動ステージ駆動系５２は、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２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ＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２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５及び図６（Ａ）並びに図６（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５〜図７（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ＭＵｂ_１，ＭＵｂ_２は、コイルユニットＣＵａ、磁石ユニットＭＵａ_１，ＭＵａ_２と同様に構成されている。

微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ_１の内部には、図５及び図６（Ａ）並びに図６（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６（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８２ａ_１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６６ａ_１、６６ａ_２が、コイル５６に対向して配置されている。図６（Ａ）に示されるように、永久磁石６６ａ_１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６６ａ_２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６６ａ_１、６６ａ_２によって、磁石ユニットＭＵａ_１が構成されている。

−Ｚ側の板状部材８２ａ_２の内部にも、図６（Ａ）に示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ_１と同様の配置で、永久磁石６５ｂ、６６ｂ_１、６６ｂ_２、６７ｂが配置されている。これらの永久磁石６５ｂ、６６ｂ_１、６６ｂ_２、６７ｂによって、磁石ユニットＭＵａ_２が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ_２内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ_１、６６ｂ_２、６７ｂは、図５では、永久磁石６５ａ、６６ａ_１、６６ａ_２、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５２では、図６（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６（Ｂ）において、Ｙ軸方向に沿って順に永久磁石６５ａ_１〜６５ａ_５とする）は、隣接する２つの永久磁石６５ａ_１及び６５ａ_２それぞれが、ＹＺコイル５５_１の巻線部に対向したとき、これらに隣接する永久磁石６５ａ_３が、上述のＹＺコイル５５_１に隣接するＹＺコイル５５_２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６（Ｂ）に示されるように、永久磁石６５ａ_４及び６５ａ_５それぞれは、ＹＺコイル５５_２に隣接するＹＺコイル５５_３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６（Ｂ）参照）。

従って、微動ステージ駆動系５２では、一例として図６（Ｂ）に示される状態で、図７（Ａ）に示されるように、コイル５５_１，５５_３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５５_１，５５_３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ＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｙ方向に移動する。上記の場合とは逆に、コイル５５_１，５５_３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ＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳのＹ軸方向の位置を制御する。

また、微動ステージ駆動系５２では、一例として図６（Ｂ）に示される状態で、図７（Ｂ）に示されるように、コイル５５_２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５５_２と永久磁石６５ａ_３との間に吸引力、コイル５５_２と永久磁石６５Ｂ_３との間に反発力（斥力）がそれぞれ発生し、微動ステージＷＦＳは、これらの吸引力及び反発力によって粗動ステージＷＣＳに対して上方（＋Ｚ方向）、すなわち浮上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ＷＦＳのＺ方向の位置を制御する。

また、図６（Ａ）に示される状態で、図７（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６６ａ_１、６６ａ_２、及び６６ｂ_１、６６ｂ_２それぞれには、−Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳ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６６ａ_１、６６ａ_２、及び６６ｂ_１、６６ｂ_２には、＋Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳの粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳを粗動ステージＷＣＳ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８（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ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８（Ａ）の黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳをＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図８（Ａ）の白抜き矢印参照）。なお、図８（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ＷＦＳ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８（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ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８（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ＷＦＳをＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させること（図８（Ｂ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図８（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ＷＦＳ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８（Ｃ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ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８（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ＷＦＳをＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図８（Ｃ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図８（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ＷＦＳ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５２により、微動ステージＷＦＳを、粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳ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５参照）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９に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図９の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図９の白抜き矢印参照）を作用させることができる。同様に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳに浮上力を作用させる際、固定子部９３ｂ内に配置された２列のコイル５５、５７に互いに反対方向の電流を供給することによって、可動子部８２ｂに対して、浮上力と同時にＹ軸回りの回転力を作用させることができる。

すなわち、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２の一部を構成するコイルユニットＣＵａと、磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２とによって、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、及びθｙ方向、並びにθｘ方向の駆動力を作用させる第１駆動部が構成され、微動ステージ駆動系５２の一部を構成するコイルユニットＣＵｂと、磁石ユニットＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２とによって、微動ステージＷＦＳの−Ｘ側の端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、及びθｙ方向、並びにθｘ方向の駆動力を作用させる第２駆動部が構成されている。

また、主制御装置２０は、上記の第１、第２駆動部を介して一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力（θｙ方向の力）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する中央部を＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に撓ませることができる（図９のハッチング付き矢印参照）。従って、図９に示されるように、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する中央部を＋Ｚ方向に（凸状に）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ＷＦＳ（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ＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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、上記の第１、第２駆動部を介して一対の可動子部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９には、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳを撓ませることも可能である。

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ＷＦＳ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７０のエンコーダシステム７３（図４参照）を用いて計測される。また、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとの間のＸＹ平面内の相対位置情報（θｚ方向の相対位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する相対ステージ位置計測系１７（図４参照）を用いて計測される。微動ステージＷＦＳの位置情報及び微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとの間の相対位置情報は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、これらの位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ及び粗動ステージＷＣＳの位置を制御する。

これに対し、ウエハステージＷＳＴが微動ステージ位置計測系７０の計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴ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１６（図４参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６は、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ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ＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測する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ＷＣＳ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１６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ＷＳＴ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ＷＳＴ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１６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２次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳの底面にエンコーダヘッドを設けることができる。

次に、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ、θｘ、及びθｙ方向の位置情報の計測に用いられるレーザ干渉計システム７５とを含む、微動ステージ位置計測系７０（図４参照）の構成について説明する。微動ステージ位置計測系７０は、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージの内部に設けられた空間部内に挿入される計測部材（計測アーム）７１を備えている。計測アーム７１は、露光装置１００のメインフレームＢＤに支持部７２を介して片持ち支持（一端部近傍が支持）されている）。なお、計測部材は、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。

計測アーム７１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７１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７１は、前述したようにウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１（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７１の上面は、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳの下面とほぼ平行に配置される。なお、計測アーム７１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７０は、図４に示されるように、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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２００７／２８８１２１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７１の外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１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７１の内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。

図１０（Ａ）には、計測アーム７１の先端部が斜視図にて示されており、図１０（Ｂ）には、計測アーム７１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。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１１（Ａ）及び図１１（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１１（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ＷＦＳ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ＷＦＳ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１１（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１１（Ｂ）には、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１内での配置が示されている。

図１１（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１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、ユニット化されて計測アーム７１の内部に固定されている。

図１１（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７１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ＬＢｘ_０が射出され、計測アーム７１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ＬＢｘ_０は、計測アーム７１の内部の中実な部分を、計測アーム７１の長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１１（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ＬＢｘ_０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ＬＢｘ_０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ＷＦＳ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７１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１１（Ｂ）に示される、計測アーム７１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ＷＦＳ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ＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図４参照）に供給される。

図１１（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ＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０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ＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２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ＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２とは、図１１（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、光源から射出されるレーザビームＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、計測アーム７１のセンターラインＣＬから等距離にある、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上の２点（図１０（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２（図１０（Ａ）中に実線で示されている）を照射する。計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される（図１１（Ａ）参照）。計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図１０（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ＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２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１１（Ａ）等では、簡略化して図示されている。

図１１（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７１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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸に平行な直線ＬＹａ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０（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１０（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２を照射する。計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図１０（Ｂ）に符号ＤＰｙａで示されている。

Ｙヘッド７７ｙｂは、Ｙヘッド７７ｙａと同様に、計測アーム７１のセンターラインＣＬから直線ＬＹａと同一距離離れたＹ軸に平行な直線ＬＹｂ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ_１，ＬＢｙｂ_２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図１０（Ｂ）に示されるように、計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２及び計測ビームＬＢｙｂ_１，ＬＢｙｂ_２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では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、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ＷＦＳのＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによる検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点は、計測ビームＬＢｘ_１，ＬＢＸ_２のグレーティングＲＧ上の照射点ＤＰと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（裏側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置をそれぞれ計測する、Ｘ軸方向に離間して配置された一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳ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１０（Ａ）に示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３を計測アーム７１の先端部から、微動ステージＷＦＳ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ＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３それぞれを照射する３つのレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃ（図４参照）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ＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、計測アーム７１の上面上の同一直線上に無い３点それぞれから、Ｚ軸に平行に射出される。ここで、３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、図１０（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）の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームＬＢｚ_３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ＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２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ＷＦＳ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７１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ＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、前述の反射面ＲＰを介して計測アーム７１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ＷＦＳ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８１ｇ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７０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ＷＦＳ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ＷＦＳ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ＷＦＳ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７０を用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。

次に、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳ間の相対位置情報の計測に用いられる相対ステージ位置計測系１７（図４参照）について説明する。相対ステージ位置計測系１７は、第１エンコーダシステム１７ａと第２エンコーダシステム１７ｂとから構成される。

図１２には、第１エンコーダシステム１７ａを構成する３つのエンコーダヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２，１７Ｙａとグレーティング１７Ｇａの配置が示されている。ここで、グレーティング１７Ｇａは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（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２次元グレーティングである。

図１２に示されるように、グレーティング１７Ｇａは、微動ステージＷＦＳ（の本体部８１）の＋Ｘ端部に固定された可動子部８２ａ（の板状部材８２ａ_１）の−Ｚ面に配置されている。グレーティング１７Ｇａは、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形状を有する。ここで、グレーティング１７ＧａのＹ軸方向に関する長さは、一例として板状部材８２ａ_１の長さにほぼ等しい（若干短い）。一方、Ｘ軸方向に関する幅は、微動ステージＷＦＳの本体部８１の幅と粗動ステージＷＣＳに固定された固定子部９３ａ，９３ｂの離間距離との差にほぼ等しい。

エンコーダヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及び１７Ｙａは、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を計測方向とする１次元エンコーダヘッドである。ここで、エンコーダヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２をＸヘッドと、エンコーダヘッド１７ＹａをＹヘッドと呼ぶ。本実施形態では、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及びＹヘッド１７Ｙａとして、図１１（Ａ）に示された前述のヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂと同様の構成のヘッドが採用されている。

図１２に示されるように、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及びＹヘッド１７Ｙａは、粗動ステージＷＣＳに固定された固定子部９３ａ内に、計測ビームの射出部を＋Ｚ側に向けて、埋め込み配置されている。ここで、微動ステージＷＦＳが粗動ステージＷＣＳによりそのほぼ中央に支持されている状態において、Ｙヘッド１７Ｙａはグレーティング１７Ｇａの中心に対向する。より正確には、Ｙヘッド１７Ｙａの計測ビームの照射点が、グレーティング１７Ｇａの中心に一致する。Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２は、Ｙヘッド１７Ｙａから、それぞれ±Ｙ側に、等距離離間する。すなわち、グレーティング１７Ｇａ上において、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２の計測ビームの照射点は、Ｙヘッド１７Ｙａの計測ビームの照射点を中心に、それぞれ±Ｙ側に、等距離離間する。

Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２のＹ軸方向に関する離間距離は、一例としてグレーティング１７Ｇａの長さの２倍と、微動ステージＷＦＳの粗動ステージＷＣＳに対する移動ストロークと、の差にほぼ等しい（若干短い）。そのため、図１３（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳが粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｙ方向に駆動され、移動ストロークの＋Ｙ端に達した場合、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及びＹヘッド１７Ｙａはグレーティング１７Ｇａの−Ｙ端部近傍に対向する。また、図１３（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳが粗動ステージＷＣＳに対して−Ｙ方向に駆動され、移動ストロークの−Ｙ端に達した場合、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及びＹヘッド１７Ｙａはグレーティング１７Ｇａの＋Ｙ端部近傍に対向する。すなわち、微動ステージＷＦＳの全移動ストロークにおいて、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２及びＹヘッド１７Ｙａは必ずグレーティング１７Ｇａに対向する。

Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２は、対向するグレーティング１７Ｇａに計測ビームを照射し、グレーティング１７Ｇａからの戻り光（回折光）を受光することにより、粗動ステージＷＣＳに対する微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する相対位置情報を計測する。同様に、Ｙヘッド１７Ｙａは、粗動ステージＷＣＳに対する微動ステージＷＦＳのＹ軸方向に関する相対位置情報を計測する。これらの計測結果は、主制御装置２０に供給される（図４参照）。

主制御装置２０は、供給された計測結果を用いて、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳ間のＸＹ平面内の相対位置情報を求める。ここで、前述の通り、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２の計測ビームのグレーティング１７Ｇａ上の照射点（すなわち計測点）は、Ｙヘッド１７Ｙａの計測ビームの照射点（すなわち計測点）を中心に、±Ｙ方向に離間している。従って、Ｘヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２の計測結果から、Ｙヘッド１７Ｙａの計測点を基準点とする、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びθｚ方向の相対位置情報が求められる。また、Ｙヘッド１７Ｙａの計測結果から、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の相対位置情報が求められる。

第２エンコーダシステム１７ｂも、第１エンコーダシステム１７ａと同様に、２つのＸヘッドと１つのＹヘッドと２次元グレーティングから構成される。２つのＸヘッドと１つのＹヘッドは粗動ステージＷＣＳに固定された固定子部９３ｂに、２次元グレーティングは微動ステージＷＦＳ（の本体部８１）の−Ｘ端部に固定された可動子部８２ｂ（の板状部材８２ｂ_１）の−Ｚ面に配置されている。これらの配置は、第１エンコーダシステム１７ａを構成するＸヘッド１７Ｘａ_１，１７Ｘａ_２、Ｙヘッド１７Ｙａ、及びグレーティング１７Ｇａと、Ｙ軸に関して対称である。

第２エンコーダシステム１７ｂを構成する２つのＸヘッドと１つのＹヘッドの計測結果も、主制御装置２０に供給される（図４参照）。主制御装置２０は、供給された計測結果を用いて、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳ間のＸＹ平面内の相対位置情報を求める。主制御装置２０は、第１及び第２エンコーダシステム１７ａ，１７ｂの計測結果から求められる２つの相対位置情報に基づいて、例えば平均して、粗動ステージＷＣＳに対する微動ステージＷＦＳの相対位置情報を最終決定する。なお、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとの相対位置情報として、ＸＹ平面内の相対位置情報に代えて、あるいは加えて、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の少なくとも１つの方向に関して相対位置情報を計測しても良い。

主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０を用いて計測される微動ステージＷＦＳの位置情報と、相対ステージ位置計測系１７を用いて計測される微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳ間の相対位置情報と、から、粗動ステージＷＣＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）を求める。その結果に基づいて、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳの位置を制御する。特に、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、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳを非走査方向にステップ駆動する。

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、まず、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いて、微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の第２基準マークが検出される。次いで、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いてウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵからＹ軸方向に離間して配置されているので、ウエハアライメント行う際、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム（計測アーム）による微動ステージＷＦＳの位置計測ができない。そこで、露光装置１００では、レーザ干渉計システム（不図示）を介してウエハＷ（微動ステージＷＦＳ）の位置を計測しながらウエハアライメントを行うものとする。ただし、これに限らず、上述した微動ステージ位置計測系７０の計測アーム７１と同様の構成の計測アームを含む第２の微動ステージ位置計測系（図示省略）をウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に設け、これを用いてウエハアライメント時における微動ステージのＸＹ平面内の位置計測を行っても良い。また、ウエハアライメント系ＡＬＧと投影ユニットＰＵとが離間しているので、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。

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ＲＡ_１，ＲＡ_２、及び微動ステージＷＦＳ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。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。この露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。この場合、液浸露光による走査露光が行われる。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７０を用いて、微動ステージＷＦＳ（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走査する必要があるが、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１４（Ａ）に示されるように、原則的に粗動ステージＷＣＳを駆動せず、微動ステージＷＦＳ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１４（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ＷＣＳを駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳ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７０は、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６よりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳの駆動による反力（図１４（Ａ）の白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳが微動ステージＷＦＳと反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳがカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ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ＷＦＳの走査駆動によってベース盤１２に偏加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ＷＦＳ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１４（Ｂ）に示されるように、粗動ステージＷＣＳ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。ここで、粗動ステージＷＣＳの位置情報は、微動ステージ位置計測系７０と相対ステージ位置計測系１７とを用いて計測されるので、微動ステージＷＦＳの駆動制御の精度とほぼ同程度の精度で粗動ステージＷＣＳを駆動制御することができる。

次に、ウエハホルダによるウエハの吸着保持及びその吸着の解除について説明する。図１５（Ａ）には、微動ステージＷＦＳの構成が概略的に示されている。

図１５（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳの本体部８１には、吸引用開口部８１ａが形成されている。吸引用開口部８１ａの位置は、特に限定されず、例えば本体部８１の側面、下面などに形成することができる。また、本体部８１の内部には、ウエハホルダＷＨの底部に形成された開口部、及び吸引用開口部８１ａを介して外部空間と、ウエハホルダＷＨとウエハＷの裏面との間に形成される減圧室８８とを連通させる配管部材８７ａが設けられている。配管部材８７ａの管路の途中には、チェックバルブＣＶａが配置されている。チェックバルブＣＶａは、配管部材８７ａ内における気体の流れる方向を、減圧室８８から外部空間に向かう一方向（図１５（Ａ）の黒塗り矢印参照）に制限すること、すなわち、外部空間から減圧室８８内に、減圧室８８内の気体よりも高い圧力の気体が流入しないようにすることにより、減圧室８８の減圧状態を維持する。

また、露光装置１００は、ウエハステージＷＳＴが所定のウエハ交換位置に位置されたときに、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示されるように、吸引用開口部８１ａを介して配管部材８７ａ内にその一端が挿入されるように位置決めされた吸引用配管８０ａを有している。吸引用配管８０ａの他端は、図示しないバキュームポンプに接続されている。主制御装置２０（図４参照）は、ウエハＷが図示しないウエハ搬送装置によりウエハホルダＷＨ上に載置されると、バキュームポンプを制御して、減圧室８８内の気体を吸引させる。吸引用配管８０ａと配管部材８７ａとの間は、図示しないＯリングなどにより密閉されている。これにより、減圧室８８内の圧力が外部空間の圧力よりも低くなり、ウエハＷがウエハホルダＷＨに吸着保持される。また、減圧室８８内の圧力が所定の圧力になると、主制御装置２０は、バキュームポンプによる減圧室８８の気体の吸引を停止する。この後、ウエハステージＷＳＴがウエハ交換位置から移動して吸引用配管８０ａが配管部材８７ａから抜き取られても、チェックバルブＣＶａにより配管部材８７ａの管路の途中が閉塞されているので、減圧室８８の減圧状態が維持され、ウエハＷがウエハホルダＷＨに吸着保持された状態が維持される。従って、微動ステージＷＦＳに対して、例えば減圧室８８内の気体を吸引するための配管部材（例えばチューブ）などを接続する必要がない。

また、減圧室８８の減圧状態が常に維持されていると、ウエハＷのアンロードが困難になるため、本体部８１には、図１５（Ａ）に示されるように、減圧室８８の減圧状態を解除させるための配管部材８７ｂが設けられている。配管部材８７ｂは、配管部材８７ａと同様にウエハホルダＷＨの底部に形成された開口部、及び本体部８１に形成された解除用開口部８１ｂを介して、減圧室８８と外部空間とを連通させている。解除用開口部８１ｂの位置は、特に限定されず、例えば本体部８１の側面、下面などに形成することができる。配管部材８７ｂの管路の途中には、チェックバルブＣＶｂが配置されている。チェックバルブＣＶｂは、配管部材８７ｂ内における気体の流れる方向を、外部空間から減圧室８８に向かう一方向（図１５（Ａ）の矢印参照）に制限する。なお、チェックバルブＣＶｂの弁部材（図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）では、例えばボール）を閉位置に付勢するバネは、減圧室８８が減圧空間となっている状態（図１５（Ａ）に示される状態）で弁部材が開位置に移動しないように（図１５（Ｂ）の状態でチェックバルブが開かないように）バネ定数が設定されている。

また、露光装置１００は、ウエハステージＷＳＴが所定のウエハ交換位置に位置されたときに、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示されるように、解除用開口部８１ｂから配管部材８７ｂ内にその一端が挿入されるように位置決めされた気体供給用配管８０ｂを有している。気体供給用配管８０ｂの他端は、図示しない気体供給装置に接続されている。ウエハＷをアンロードする際、主制御装置２０（図４参照）は、気体供給装置を制御して、配管部材８７ｂ内に高圧気体を噴出させる。これにより、チェックバルブＣＶｂが開状態となり、減圧室８８内に高圧気体が導入され、ウエハホルダＷＨによるウエハＷの吸着保持が解除される。また、気体供給装置から減圧室８８に導入される気体は、ウエハＷの下方から、ウエハＷの裏面に向けて噴出されるため、ウエハＷの自重がキャンセルされる。すなわち、気体供給装置は、ウエハ搬送装置がウエハＷをウエハホルダＷＨから持ち上げる動作をアシストする。従って、ウエハ搬送装置を小型化することができる。

ここで、実際には、ウエハホルダＷＨの裏面かつグレーティングの形成範囲外の位置に配管部材８７ａ、８７ｂに連通する前述の開口部が形成されている。あるいは、ウエハホルダＷＨに側面に開口部を形成して、配管部材８７ａ、８７ｂを接続しても良い。

なお、ウエハホルダとして、ウエハを静電吸着により保持するウエハホルダを用いる場合、微動ステージに充電可能なバッテリーを搭載し、所定のウエハ交換位置で、ウエハの交換と併せてバッテリーの充電を行うと良い。この場合、微動ステージに受電用端子を設けるとともに、ウエハ交換位置の近傍に、ウエハステージがウエハ交換位置に位置する際に、上記受電用端子に電気的に接続されるように位置決めされた給電用端子を配置しておくと良い。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳに配置されたグレーティングＲＧに対向して配置された計測アーム７１を有する微動ステージ位置計測系７０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ＷＣＳ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７０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ＷＦＳとそれらのヘッドとの間には、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ＷＦＳ（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７０による微動ステージＷＦＳの位置情報の高精度な計測、ひいては主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１及び／又は微動ステージ駆動系５２を介した微動ステージＷＦＳの高精度な駆動が可能になる。また、この場合、計測アーム７１から射出される、微動ステージ位置計測系７０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ＷＦＳ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７１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ＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハステージ駆動系５３の一部を構成する微動ステージ駆動系５２、より正確には微動ステージ駆動系５２の一部をそれぞれ構成する第１及び第２駆動部により、ＸＹ平面に平行な面内で粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能となるように、微動ステージＷＦＳが非接触で支持されている。そして、第１及び第２駆動部により、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の一端部及び他端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向及びＸ軸方向、Ｚ軸方向、並びにθｙ方向、及びθｘ方向に関する駆動力が作用させられる。各方向の駆動力は、主制御装置２０によって、前述のコイルユニットＣＵ₁、ＣＵ₂の各コイルに供給される電流の大きさ及び／又は方向が制御されることによって、その大きさ及び発生方向が、それぞれを独立に制御される。従って、第１及び第２駆動部により、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、θｚ、θｙ及びθｘ方向の６自由度方向に駆動することができるのみならず、第１及び第２駆動部が同時に反対向きのθｙ方向の駆動力を微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の一端部及び他端部に対して作用させることで、微動ステージＷＦＳ（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ことができる。換言すれば、微動ステージＷＦＳ（及びこれに保持されたウエハＷ）が自重等により変形する場合には、この変形を抑制することが可能になる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳ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、微動ステージＷＦＳ及びウエハＷの撓みの補正もできるので、走査露光中に、ウエハＷ表面の照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）を含む領域を投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に維持して、デフォーカスによる露光不良のない高精度な露光が可能となる。

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ＷＦＳ（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ことができる。

《第１の変形例》
なお、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２（第１、第２駆動部）の構成は、上記実施形態で説明したものに限られない。図１６には、微動ステージ駆動系の他の例が示されている。上述した実施形態で説明した微動ステージ駆動系５２では、共通のＹＺコイル５５、５７を用いて微動ステージＷＦＳをＹ軸方向及びＺ軸方向に駆動したが、図１３に示される微動ステージ駆動系１５２では、微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に駆動するための専用のＺ駆動用コイル１５５、１５８と、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動するための専用のＹ駆動用コイル１５７とが設けられている。微動ステージ駆動系１５２では、固定子部９３ａ内の−Ｘ側の端部近傍に複数の第１のＺ駆動用コイル１５５がＹ軸方向に沿って配置され、これらの＋Ｘ側には、微動ステージＷＦＳをＸ軸方向に駆動する、Ｙ軸方向を長手方向とする一つのＸ駆動用コイル１５６が配置されている。また、Ｘ駆動用コイル１５６の＋Ｘ側には、複数のＹ駆動用コイル１５７がＹ軸方向に沿って配置され、さらに、これらの＋Ｘ側には、複数の第２のＺ駆動用コイル１５８がＹ軸方向に沿って配置されている。微動ステージＷＦＳの板状部材８２ａ_１、８２ａ_２には、これらのコイル１５５〜１５８に対向して永久磁石１６５ａ〜１６８ａ、１６５ｂ〜１６８ｂが配置されている（各永久磁石の配置については、図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。図１３に示される微動ステージ駆動系１５２では、Ｚ駆動用コイル１５５、１５８とＹ駆動用コイル１５７とを独立して制御できるので、制御が容易である。また、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向に関わらず、一定の浮上力で微動ステージＷＦＳを浮上支持できるので、ウエハＷのＺ軸方向の位置が安定する。

《第２の変形例》
また、前述した実施形態において、例えばウエハＷ上のショット領域のＸ軸方向のサイズと同距離以上、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとが、Ｘ軸方向に関して、相対移動可能となるように構成しても良い。この場合、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２は、基本的には上記実施形態と同様の構成であるが、Ｘ軸方向の駆動ストロークが長くなるような構成を採用すれば良い。例えば、磁石ユニットＭＵａ_１の一部を構成する一対（２つ）の永久磁石６６ａ_１、６６ａ_２及び磁石ユニットＭＵａ_２の一部を構成する永久磁石６６ｂ_１、６６ｂ_２として、Ｘ軸方向の長さ（幅）が、所望の駆動ストロークに対応する長さの磁石を採用し、コイルユニットＣＵａの一部を構成するＸコイル５６として、これらの永久磁石６６ａ_１、６６ａ_２、６６ｂ_１、６６ｂ_２に対応する寸法のコイルを採用する。磁石ユニットＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２、及びコイルユニットＣＵｂについても同様の構成を採用する。この他、Ｘ軸方向についても、Ｙ軸方向と同様に、磁石列とコイル列との組み合わせから成るリニアモータ構成としても良い。

いずれにしても、Ｙ軸方向のみならず、Ｘ軸方向についても、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとが、所定距離以上相対移動可能な構成を採用する場合には、微動ステージ駆動系５２による微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の駆動時と同様に、Ｘ軸方向の駆動時にも、粗動ステージＷＣＳがカウンタマスとして機能する。この場合、走査露光動作のみならず、ショット間移動（ステッピング）動作をも微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）を駆動して行うようにすることができ、いずれの動作のときにおいても、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の運動量が保存される。

また、この場合、例えば、米国特許出願公開第２００８／０１４３９９４号明細書に開示されるように、ウエハＷ上の第１ショット領域の加速開始位置で、粗動ステージＷＣＳにその第１ショット領域が属する第１行のショット領域の露光の際の微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）のステッピング方向（一例として＋Ｘ方向とする）の初速ｖ_０を与えるため、主制御装置２０は、次式（１）で表される力積Ｆｔ１を粗動ステージＷＣＳを与えることとしても良い。

Ｆｔ１＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ ……（１）
ここで、Ｍは粗動ステージＷＣＳの質量、ｍはウエハＷ等を含む微動ステージＷＦＳの質量、すなわち（Ｍ＋ｍ）は、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の質量、ＳＤはステッピング方向（Ｘ軸方向）に関する隣接するショット領域の中心同士の間隔（すなわち、ステップ移動動作時のステップ距離）、Ｔはあるショットの露光のための微動ステージＷＦＳの走査終了時点からＸ軸方向に隣接する次のショット領域の露光のための微動ステージＷＦＳの走査終了時点までの時間を表す。

力積Ｆｔ１の作用により、粗動ステージＷＣＳには、次式（２）で表される初速ｖ_０が付与される。

ｖ_０＝（Ｍ＋ｍ）・ＳＤ／Ｔ／Ｍ ……（２）
本例の場合、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとを含むウエハステージＷＳＴの全体から成る系の運動量はほぼ保存されると考えて差し支えないので、これ以後、粗動ステージＷＣＳは、外力の作用に起因する運動量に比べて、ｖ_０・Ｍ＝Ｆｔ１だけ大きな運動量を持つことになる。

そして、第１ショット領域が属する第１行のショット領域の露光が、交互スキャンにより行われる間、上記米国特許出願公開第２００８／０１４３９９４号明細書にも詳細に開示されるように、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の重心は、＋Ｘ方向に等速運動をする。すなわち、本例では、初速ｖ_０は、前記系の重心を等速運動させるような初速であり、粗動ステージＷＣＳの質量Ｍと、ウエハＷ等を含む微動ステージＷＦＳの質量ｍとに基づいて、前述の値に定められており、この初速ｖ_０を粗動ステージＷＣＳに与えるべく、前述の力積Ｆｔ１が設定されている。

また、第１行に属するショット領域の露光が終了すると、主制御装置２０は、上述と逆向き（−Ｘ方向）で同じ大きさの初速ｖ_０を粗動ステージＷＣＳに付与するための力積を、粗動ステージＷＣＳに与える。そして、完全交互スキャンによって、第２行のショット領域の露光が、交互スキャンにより行われる間、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の重心は、−Ｘ方向に等速運動をする。

以後、第３行、第４行、……に属するショット領域の露光の度に、前の行と逆向きで同じ大きさの初速ｖ_０を粗動ステージＷＣＳに付与するための力積が、主制御装置２０によって、粗動ステージＷＣＳに与えられ、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の重心は、＋Ｘ方向、−Ｘ方向に等速運動をする。

以上詳細に説明したように、本例では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳが例えば、＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に移動する際に、粗動ステージＷＣＳに＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）の初速ｖ_０を与えることから、微動ステージ駆動系５２により駆動されて微動ステージＷＦＳが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に移動するとき、その駆動力の反力を受けて粗動ステージＷＣＳが運動量保存の法則に従い−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に移動するが、そのとき前記初速に起因する＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）の移動も同時に行われているので、結果的に、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）の駆動力の反力の作用による運動量保存の法則に従った自由運動の際の粗動ステージＷＣＳの移動距離から前記初速に起因する＋Ｘ方向への移動距離分を差し引いた距離だけ、−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に粗動ステージＷＣＳが移動し、その移動距離が短くなる。

また、本例では、ステッピングの際、微動ステージＷＦＳが加減速を伴って例えば＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に移動するので、微動ステージＷＦＳの減速時間中は、粗動ステージＷＣＳは＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に加速され、これにより微動ステージＷＦＳの＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）の駆動力の反力を受けた粗動ステージＷＣＳの−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）の移動距離をさらに短くすることができる。

従って、本例によると、粗動ステージＷＣＳの移動に必要なストロークを短くすることができる。特に、微動ステージＷＦＳが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）へステップ移動を含む動作を行う、すなわち、微動ステージＷＦＳが、＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に関する加速と減速とを交互に繰り返すので、粗動ステージＷＣＳの移動に必要なＸ軸方向に関するストロークを最も短くすることができる。

さらに、本例では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとを含む系の重心がＸ軸方向に関する等速移動を行うように、粗動ステージＷＣＳに前記初速を与える。この結果、ウエハＷ上の同一行の複数のショット領域に対する露光動作が行われる間、粗動ステージＷＣＳは、ステッピング、停止、を交互に繰り返しながら＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に徐々に移動する微動ステージＷＦＳに対して、該微動ステージＷＦＳの位置を基準として一定の範囲内（例えば±Δｘとする）の範囲内で往復運動をする。従って、粗動ステージＷＣＳのストロークとして、２Δｘに幾分のマージンを加えた距離を用意しておけば足りる。視点を変えて、粗動ステージＷＣＳを基準として考えれば、ステッピングの際に、先に説明したように、粗動ステージＷＣＳをＸ軸方向に駆動するのであれば、微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳとを含む系の重心がＸ軸方向に関する等速移動を行うような初速を、微動ステージＷＦＳに与えても良い。この場合には、微動ステージＷＦＳのストロークとして、２Δｘに幾分のマージンを加えた距離を用意しておけば足りることとなる。

また、粗動ステージＷＣＳ（又は微動ステージＷＦＳ）に初速を与える際、粗動ステージＷＣＳを、微動ステージに対してその初速の方向にΔｘずらしておいても良い。また、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する際にも、主制御装置２０は、上記と同様に、粗動ステージＷＣＳに駆動方向と同じ方向の初速を与えるようにしても良い。

なお、上記実施形態では、レーザ干渉計システム（不図示）を介してウエハＷ（微動ステージＷＦＳ）の位置を計測しながらウエハのアライメントを行うものとしたが、これに限らず、上述した微動ステージ位置計測系７０の計測アーム７１と同様の構成の計測アームを含む第２の微動ステージ位置計測系をウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に設け、これを用いてウエハアライメント時における微動ステージのＸＹ平面内の位置計測を行うものとしても良い。

《第３の変形例》
図１７には、このような第２の微動ステージ位置計測系を備えた第３の変形例に係る露光装置１０００の構成が示されている。露光装置１０００は、投影ユニットＰＵが配置された露光ステーション（露光処理部）２００と、アライメント系ＡＬＧが配置された計測ステーション（計測処理部）３００とを備えたツインウエハステージタイプの露光装置である。ここで、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同一又は同等の構成部分については、同一若しくは類似の記号を用いると共に、その説明を省略又は簡略するものとする。また、同等の部材が露光ステーション２００と計測ステーション３００とにある場合、識別のため、各部材の符号の末尾にＡ，Ｂを付して表記する。ただし、２つのウエハステージの符号は、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２と表記する。

露光ステーション２００は、図１と図１７とを比較するとわかるように、基本的には、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様に構成されている。また、計測ステーション３００には、露光ステーション２００側の微動ステージ位置計測系７０Ａと、左右対称の配置で微動ステージ位置計測系７０Ｂが配置されている。また、計測ステーション３００には、アライメント系ＡＬＧに代えて、アライメント装置９９がメインフレームＢＤから吊り下げ状態で取り付けられている。アライメント装置９９として、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号に詳細に開示される、５つのＦＩＡ系を備えた５眼のアライメント系が用いられている。

また、露光装置１０００では、ベース盤１２の露光ステーション２００と計測ステーション３００との間の位置には、上下動可能なセンターテーブル１３０が取り付けられている。センターテーブル１３０は、駆動装置１３２（図１８参照）によって上下動可能な軸１３４と、軸１３４の上端に固定された平面視Ｙ字形のテーブル本体１３６とを備えている。また、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ構成する粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２のそれぞれは、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部分と第２部分との２つの部分に分離可能に構成されている。また、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２それぞれの底面には、軸１３４より幅の広い、第１部分と第２部分との分離線を含む全体としてＵ字状の切り欠きが形成されている。これにより、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、いずれもテーブル本体１３６の上方に微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を搬送できるようになっている。

図１８には、露光装置１０００の制御系の主要な構成が、ブロック図にて示されている。

このようにして構成された露光装置１０００では、露光ステーション２００において、ウエハステージＷＳＴ１を構成する粗動ステージＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対して露光が行われるのと並行して、計測ステーション３００において、ウエハステージＷＳＴ２を構成する粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対してウエハアライメント（例えばＥＧＡなど）等が行われる。

そして、露光が終了すると、ウエハステージＷＳＴ１が、テーブル本体１３６の上方に露光済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１を搬送する。そして、センターテーブル１３０が、駆動装置１３２によって上昇駆動され、主制御装置２０により、ウエハステージ駆動系５３Ａの粗動ステージ駆動系が制御されて粗動ステージＷＣＳ１が第１部分と第２部分とに分離される。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。そして、センターテーブル１３０が、駆動装置１３２によって下降駆動された後、粗動ステージＷＣＳ１が分離前の状態に戻る（一体化する）。そして、一体化した粗動ステージＷＣＳ１にウエハステージＷＳＴ２が−Ｙ方向から近接又は接触し、アライメント済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２が、粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１に移載される。この一連の動作は、主制御装置２０が、ウエハステージ駆動系５３Ｂの粗動ステージ駆動系と微動ステージ駆動系とを制御することで行われる。

その後、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に移動し、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。

この露光と並行して、粗動ステージＷＣＳ２が、−Ｙ方向に退避し、テーブル本体１３６上に保持されている微動ステージＷＦＳ１が、不図示の搬送系によって、所定の位置まで搬送され、その微動ステージＷＦＳ１に保持されている露光済みのウエハＷが、新たなウエハＷに、不図示のウエハ交換機構によって交換される。ここで、ウエハ交換位置では、微動ステージＷＦＳ２のウエハホルダ（図示省略）とウエハＷの裏面とにより形成される減圧室（減圧空間）が、不図示の排気管路及び配管を介してバキュームポンプに接続されており、このバキュームポンプを主制御装置２０が作動させることにより、減圧室内の気体が排気管路及び配管を介して外部に排気され、減圧室内が負圧となって、ウエハホルダによるウエハＷの吸着が開始される。そして、減圧室内が所定の圧力（負圧）となったとき、主制御装置２０によりバキュームポンプが停止される。バキュームポンプが停止されると、不図示のチェック弁の作用により、排気管路は閉じられる。従って、減圧室の減圧状態が維持され、減圧室の気体を真空吸引するためのチューブなどを微動ステージＷＦＳ２に接続しなくても、ウエハＷがウエハホルダに保持される。このため、微動ステージＷＦＳ２を、粗動ステージから分離して支障なく搬送することができる。

そして、新たなウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１が、搬送系によってテーブル本体１３６上に搬送され、さらに、テーブル本体１３６上から粗動ステージＷＣＳ２上に渡される。以後、上記と同様の処理が、繰り返し行われる。

従って、この変形例に係る露光装置１０００では、露光ステーション２００において、ウエハＷの露光を行う際の微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２のＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、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を用いて、前述した実施形態と同様にして、高精度に計測される。また、主制御装置２０がウエハステージ駆動系５３Ａ（の微動ステージ駆動系）を制御することで、露光ステーション２００における露光対象のウエハに対する撓み補正を前述と同様にして行うことができる。

これに加え、この変形例に係る露光装置１０００では、計測ステーション３００において、ウエハＷのアライメントを行う際の微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２のＸＹ平面内の位置情報が、主制御装置２０により、計測アーム７１Ｂを有する微動ステージ位置計測系７０Ｂのエンコーダシステムを用いて、前述と同様、高精度に計測され、これにより、レーザ干渉計システムを介してウエハＷ（微動ステージ）の位置を計測しながらウエハのアライメントを行う場合に比べて、高精度なウエハアライメントが可能になる。そして、このウエハアライメントの結果（例えば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、ステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷの露光が行われる。また、計測ステーション３００におけるウエハアライメントの際に、主制御装置２０がウエハステージ駆動系５３Ｂ（の微動ステージ駆動系）を制御することで、前述した微動ステージの撓み補正、すなわちウエハの撓み補正を行うことができる。かかる場合には、高精度なアライメントマークの位置計測を行うことができる。従って、変形例に係る露光装置１０００によると、高精度なアライメント結果に基づいた、より高精度なウエハの露光が可能になる。また、変形例では、前述の実施形態と同様に、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２の内部に中空部が形成され、軽量化、ひいてはその位置制御性の向上が図られている。

なお、上記実施形態及び変形例では、微動ステージを、粗動ステージに対して移動可能に支持すると共に、６自由度方向に駆動する第１、第２駆動部として、コイルユニットを一対の磁石ユニットで上下から挟み込むサンドイッチ構造が採用される場合について例示した。しかし、これに限らず、第１、第２駆動部は、磁石ユニットを一対のコイルユニットで上下から挟み込む構造であっても良いし、サンドイッチ構造でなくても良い。また、コイルユニットを微動ステージに配置し、磁石ユニットを粗動ステージに配置しても良い。

また、上記実施形態及び変形例では、第１、第２駆動部により、微動ステージを、６自由度方向に駆動するものとしたが、必ずしも６自由度に駆動できなくても良い。例えば、第１、第２駆動部をθｘ方向に関して微動ステージを駆動できなくても良い。

なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０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７１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。また、微動ステージ位置計測系７０は、必ずしも、計測アームを備えている必要はなく、粗動ステージＷＣＳの空間部内にグレーティングＲＧに対向して配置され、該グレーティングＲＧに少なくとも１本の計測ビームを照射し、該計測ビームのグレーティングＲＧからの回折光を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて微動ステージＷＦＳの少なくともＸＹ平面内の位置情報を計測できれば足りる。

また、上記実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッドと一対のＹヘッド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２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。

また、微動ステージ位置計測系７０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、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、ローレンツ力（電磁力）の作用により粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳに真空予圧空気静圧軸受等を設けて、粗動ステージＷＣＳ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ＷＦＳは、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内を移動できれば良い。また、微動ステージ駆動系５２は、上述したムービングマグネット型のものに限らず、ムービングコイル型のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２としては、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。

また、上記実施形態では、相対ステージ位置計測系１７を構成する第１エンコーダシステム１７ａと第２エンコーダシステム１７ｂのそれぞれが、２つのＸヘッドと１つのＹヘッド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２次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、各２つ備えることとしても良い。また、光学式エンコーダに限らず磁気式エンコーダを用いることとしても良い。

なお、ウエハステージＷＳＴ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１６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。

なお、上記実施形態では、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、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に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、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

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

なお、本発明の移動体装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の移動ステージを備えた装置にも広く適用できる。

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）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の移動体装置は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。

１０…照明系、１７…相対ステージ位置計測系、２０…主制御装置、７０…微動ステージ位置計測系、ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＣＳ…粗動ステージ、ＷＦＳ…微動ステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。

Claims (29)

1. 投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光装置であって、
   前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベースと、
   前記ベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材と、
   前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記第１移動部材に対して相対移動可能となるとともに、前記計測面の下方に空間が形成されるように前記第１移動部材に支持される第２移動部材と、
   前記投影光学系の下方で前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記空間内に配置される前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射して、前記第２移動部材の位置情報を計測する計測系と、
   前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材をそれぞれ単独で、あるいは一体に駆動する駆動系と、を備える露光装置。
2. 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接続され、前記ヘッド部が設けられる計測部材と、をさらに備える請求項１に記載の露光装置。
3. 投影光学系を介してエネルギビーム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、
   前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベースと、
   前記ベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材と、
   前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記第１移動部材に対して相対移動可能となるように前記第１移動部材に支持される第２移動部材と、
   前記フレーム部材に接続され、一部が前記投影光学系の下方に配置される計測部材と、
   前記計測部材の一部に設けられ、前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記計測面と対向する前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射して、前記第２移動部材の位置情報を計測する計測系と、
   前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材をそれぞれ単独で、あるいは一体に駆動する駆動系と、を備える露光装置。
4. 前記計測系は、前記ヘッド部と前記計測部材の内部とを介して、前記計測面で反射される前記計測ビームを検出する請求項２又は３に記載の露光装置。
5. 前記計測部材は、前記ヘッド部が設けられ、前記投影光学系の下方に配置される第１部材と、前記フレーム部材に接続され、前記第１部材を支持する第２部材と、を有する請求項２〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記第１部材は、前記投影光学系を介して前記エネルギビームが照射される露光領域の下方に前記ヘッド部が配置されるように前記第１方向に関して延びて設けられるとともに、前記計測面の下方に配置されるように前記第２部材によって支持される請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第１部材は、前記第１方向に関して一側に前記ヘッド部が設けられ、かつ前記第１方向に関して他側で前記第２部材によって支持されるとともに、前記投影光学系の下方に移動される前記第２移動部材の下方に、前記第１方向に関して前記一側から進入する請求項５又は６に記載の露光装置。
8. 前記第１部材は、前記第１方向に関して前記他側のみで前記第２部材によって支持される請求項７に記載の露光装置。
9. 前記計測系は、前記第１、第２方向に関して、前記投影光学系を介して前記エネルギビームが照射される露光領域内に、前記計測ビームを照射する検出点を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記検出点は、前記露光領域内でその中心と一致する請求項９に記載の露光装置。
11. 前記計測系は、前記計測ビームを含む複数の計測ビームを前記計測面に照射し、
    前記複数の計測ビームは、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複数の検出点にそれぞれ照射される請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記計測系は、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第２移動部材の位置情報を計測する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記駆動系は、前記ベースに設けられる固定子と、前記第１移動部材に設けられる可動子と、を有する平面モータと、前記第１移動部材に対して前記第２移動部材を駆動するアクチュエータと、を含み、
    前記第２移動部材は、前記アクチュエータを介して前記第１移動部材に非接触支持されるとともに、前記第１移動部材は、前記ベース上でその表面と非接触で支持される請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
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物体を露光することと、
    前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
15. 投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光方法であって、
    前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられ、前記計測面の下方に空間が形成されるように、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベース上に浮上支持され、前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材に支持される第２移動部材を、前記投影光学系と対向して配置することと、
    前記投影光学系の下方で前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記空間内に配置される前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射する計測系によって、前記第２移動部材の位置情報を計測することと、
    前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材の少なくとも一方を駆動することと、を含む露光方法。
16. 前記ヘッド部は、前記投影光学系を支持するフレーム部材に接続される計測部材に設けられる請求項１５に記載の露光方法。
17. 投影光学系を介してエネルギビームで物体を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面に平行な上面を有するベース上に浮上支持され前記所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に少なくとも移動可能な第１移動部材に支持され、前記物体を上面側で保持するとともに、反射型の二次元格子が形成される計測面が下面側に設けられた第２移動部材を、前記投影光学系と対向して配置することと、
    前記投影光学系を支持するフレーム部材に接続され、一部が前記投影光学系の下方に配置される計測部材の一部に設けられ、前記ベースの前記上面よりも高く且つ前記計測面よりも低く配置されるヘッド部を有し、前記第２移動部材が前記投影光学系と対向して配置されることによって前記計測面と対向する前記ヘッド部を介して、前記計測面に対して下方から計測ビームを照射する計測系によって、前記第２移動部材の位置情報を計測することと、
    前記計測系で計測される位置情報に基づいて、前記第１、第２移動部材の少なくとも一方を駆動することと、を含む露光方法。
18. 前記計測面で反射される前記計測ビームは、前記ヘッド部と前記計測部材の内部とを介して検出される請求項１６又は１７に記載の露光方法。
19. 前記計測部材は、前記ヘッド部が設けられ、前記投影光学系の下方に配置される第１部材と、前記フレーム部材に接続され、前記第１部材を支持する第２部材と、を有する請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の露光方法。
20. 前記第１部材は、前記投影光学系を介して前記エネルギビームが照射される露光領域の下方に前記ヘッド部が配置されるように前記第１方向に関して延びて設けられるとともに、前記計測面の下方に配置されるように前記第２部材によって支持される請求項１９に記載の露光方法。
21. 前記第１部材は、前記第１方向に関して一側に前記ヘッド部が設けられ、かつ前記第１方向に関して他側で前記第２部材によって支持されるとともに、前記投影光学系の下方に移動される前記第２移動部材の下方に、前記第１方向に関して前記一側から進入する請求項１９又は２０に記載の露光方法。
22. 前記第１部材は、前記第１方向に関して前記他側のみで前記第２部材によって支持される請求項２１に記載の露光方法。
23. 前記計測ビームは、前記第１、第２方向に関して、前記投影光学系を介して前記エネルギビームが照射される露光領域内の検出点に照射される請求項１５〜２２のいずれか一項に記載の露光方法。
24. 前記検出点は、前記露光領域内でその中心と一致する請求項２３に記載の露光方法。
25. 前記計測ビームを含む複数の計測ビームがそれぞれ前記計測面に照射され、
    前記複数の計測ビームは、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複数の検出点にそれぞれ照射される請求項１５〜２４のいずれか一項に記載の露光方法。
26. 前記第１、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第２移動部材の位置情報が計測される請求項１５〜２５のいずれか一項に記載の露光方法。
27. 前記ベースに設けられる固定子と、前記第１移動部材に設けられる可動子と、を有する平面モータによって、前記第１移動部材が駆動されるとともに、前記平面モータと異なるアクチュエータによって、前記第１移動部材に対して前記第２移動部材を駆動し、
    前記第２移動部材は、前記アクチュエータを介して前記第１移動部材に非接触支持されるとともに、前記第１移動部材は、前記ベース上でその表面と非接触で支持される請求項１５〜２６のいずれか一項に記載の露光方法。
28. 前記第２移動部材は、前記計測面の下方に空間が形成されるように前記第１移動部材に支持される請求項１７に記載の露光方法。
29. 請求項１５〜２８のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体を露光することと、
    前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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