JPWO2006013856A1 - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

コストアップや装置の大型化を招くことなく移動ステージの位置を検出する。移動面（１２ａ）を移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置をビーム（Ｂ１〜Ｂ３）により検出する位置検出装置とを備える。移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）を駆動する駆動装置（８２、８４）と、駆動装置（８１、８４）に設けられ、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の移動に応じてビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に追従させる追従光学部材（３０〜３３）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に設けられ、追従光学部材（３０〜３３）と光学的に結合された第１光学部材（３４〜３９）とを備えた。

Description

本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、例えば、レーザ光等のビームを用いて移動ステージの位置を検出するステージ装置及び露光装置に関するものである。
本願は、２００４年８月５日に出願された特願２００４−２２９００５号、及び２００５年４月１８日に出願された特願２００５−１２０１８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

移動ステージを有するステージ装置においては、移動ステージ（または移動ステージに設置された移動鏡）に反射面を設け、この反射面に対して照射したレーザ光等のビームの反射光を受光することにより、移動面に沿う方向（例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向）の位置を検出する干渉計が用いられている。また、特許文献１には、移動面に沿う方向に照射されたビームを移動ステージにおいて移動面と直交する方向（Ｚ方向）に折り曲げ、移動ステージの上方に設けた反射板で反射させることにより、移動ステージのＺ方向の位置（高さ位置）を検出する干渉計の構成が開示されている。
特表２００１−５１０５７７号公報

しかしながら、上述したような技術には、以下のような問題が存在する。
移動ステージのストロークが大きくなると、移動ステージに搭載される移動鏡も大きくなるため、ステージの重量化を招き、結果としてステージの移動性能に悪影響を及ぼすことになる。また、ビームの生じる熱により検出精度が低下しないように、ダウンフローによりビーム光路の温度調整を行っているが、特許文献１の技術のように、移動ステージの高さ位置を検出するにあたって、反射板を移動ステージの上方に設ける構成では、ダウンフロー用機器を設置するための場所の確保が困難であり、また移動ステージの上方には投影光学系やウエハの位置計測に用いられる計測機器が配設されることから、反射板を避けてこれらの機器を配置すると、結果として装置の大型化を招く虞がある。

さらに、ステージが露光範囲を超えてウエハ交換位置へ移動する場合等、ステージの長ストロークの移動に際しては干渉計による位置検出可能範囲から外れるため、別の干渉計を使用してステージの位置検出を継続させる、いわゆる干渉計つなぎが必要となり、干渉計軸数の増加に起因するコストアップやスループットの低下を招いてしまう。特に、複数の移動ステージを有するステージ装置においては、双方の移動ステージで位置検出をそれぞれ継続させるために干渉計軸数が増加してしまい、大幅なコストアップを招く可能性がある。また、移動ステージが複数設けられる場合、ステージ毎にビーム照射器（光源）及び受光器を設置する必要があるため、やはりコストアップや装置の大型化につながる可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、コストアップや装置の大型化を招くことなく移動ステージの位置検出が可能なステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図２５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）を移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置をビーム（Ｂ１〜Ｂ３）により検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）を駆動する駆動装置（８２、８４）と、駆動装置（８２、８４）に設けられ、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の移動に応じてビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に追従させる追従光学部材（３２、３３及び３０、３１）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に設けられ、追従光学部材（３２、３３及び３０、３１）と光学的に結合された第１光学部材（３４〜３６及び３７〜３９）と、を備えたことを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、追従光学部材（３２、３３及び３０、３１）を介して第１光学部材（３４〜３６及び３７〜３９）にビームを照射することで移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出することができる。この追従光学部材（３４〜３６及び３７〜３９）は、駆動装置（８２、８４）に設けられているので、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）が駆動装置（８２、８４）の駆動により移動する際にもビーム（Ｂ１〜Ｂ３）が移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に追従することになる。そのため、ビームが固定されている場合のように、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に移動ストロークに応じた長さの移動鏡を設ける必要がなくなり、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の重量化を防止できるとともに、干渉計つなぎが不要になることから、干渉計軸数増加に起因するコストアップやスループットの低下を抑制することも可能になる。

また、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）に沿って移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に設けられた第１光学部材（３４〜３９）と、光源（５５ａ〜５５ｃ）からのビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を第１光学部材（３４〜３９）に向けて折り曲げる第２光学部材（３０〜３３）と、第２光学部材（３０〜３３）を移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の移動に追従させる追従装置（８２、８４）と、を備えたことを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、光源（５５ａ〜５５ｃ）からのビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を第２光学部材（３０〜３３）で折り曲げて第１光学部材（３４〜３９）に照射することで移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出することができる。この第２光学部材（３０〜３３）は、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）が移動する際にも移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に追従するため、第１光学部材（３４〜３９）に向かうビームも追従する。そのため、ビームが固定されている場合のように、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に移動ストロークに応じた長さの移動鏡を設ける必要がなくなり、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の重量化を防止できるとともに、干渉計つなぎが不要になることから、干渉計軸数増加に起因するコストアップやスループットの低下を抑制することも可能になる。

そして、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）に沿って移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に設けられ、入射したビーム（ＢＴ１、ＢＴ３、ＢＲ１、ＢＲ３）を移動面（１２ａ）と交差する方向に折り曲げる第１光学部材（３４〜３９）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に設けられ、第１光学部材（３４〜３９）からのビーム（ＢＴ１２、ＢＴ３２、ＢＲ１２、ＢＲ３２）を移動面（１２ａ）と交差する方向に折り曲げる第２光学部（３４Ａ、３５Ａ、３７Ａ、３９Ａ）と、を備えたことを特徴とするものである。

従って、本発明のステージ装置では、入射したビーム（ＢＴ１、ＢＴ３、ＢＲ１、ＢＲ３）を第１光学部材（３４〜３９）において移動面（１２ａ）と交差する方向に折り曲げて射出することで、この方向における移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出する場合、この第１光学部材（３４〜３９）から射出したビーム（ＢＴ１２、ＢＴ３２、ＢＲ１２、ＢＲ３２）が移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）等と干渉して遮光される際には、第１光学部材（３４、３５、３７、３９）においてビームを一旦第２光学部（３４Ａ、３５Ａ、３７Ａ、３９Ａ）に向けて折り曲げ、第２光学部（３４Ａ、３５Ａ、３７Ａ、３９Ａ）において移動面（１２ａ）と交差する方向に折り曲げて射出することで、移動面（１２ａ）と交差する方向の移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出することができる。

また、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）を移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置をビーム（Ｂ１〜Ｂ３）により検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）に複数設けられ、ビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を移動面（１２ａ）に沿う第１計測ビーム（ＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１、ＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１）と移動面（１２ａ）と交差する第２計測ビーム（ＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２、ＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２）とに分岐する分岐光学部材（３４〜３９）と、第１計測ビーム（ＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１、ＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１）を分岐光学部材（３４〜３９）に向けて反射する第１反射面（２７ａ）と、第２計測ビーム（ＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２、ＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２）を分岐光学部材（３４〜３９）に向けて反射する第２反射面（２７ｂ）とを有する反射部材（２７）とを備えたことを特徴としている。

従って、本発明のステージ装置では、第１反射面（２７ａ）で反射して分岐光学部材（３４〜３９）に入射した第１計測ビーム（ＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１、ＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１）を基準となる参照ビームとして、第２反射面（２７ｂ）で反射して分岐光学部材（３４〜３９）に入射した第２計測ビーム（ＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２、ＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２）を用いて、移動面（１２ａ）と交差する方向の移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を検出することができる。この第１計測ビーム（ＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１、ＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１）と第２計測ビーム（ＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２、ＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２）とは、１つのビームを分岐したものなので、個別に光源を設ける場合に生じるコストアップ及び装置の大型化を避けることが可能になる。

そして、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）を移動する第１移動ステージ（ＷＳＴ）と、移動面（１２ａ）を移動する第２移動ステージ（ＭＳＴ）と、第１移動ステージ（ＷＳＴ）と第２移動ステージ（ＭＳＴ）との位置をビーム（Ｂ１〜Ｂ３）により検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、移動面（１２ａ）と直交する高さ位置が同じとなるようにビーム（Ｂ１〜Ｂ３）を第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）と第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）とに分岐する分岐光学系（３０、３１）と、第１移動ステージ（ＷＳＴ）に設けられ、入射した第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）の高さ位置を変更して射出する第１光学系（３４〜３６）と、第２移動ステージ（ＭＳＴ）に設けられ、入射した第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）の高さ位置を変更して射出する第２光学系（３７〜３９）と、を備えたことを特徴している。

従って、本発明のステージ装置では、第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）により第１移動ステージ（ＷＳＴ）の位置を検出し、第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）により第２移動ステージ（ＭＳＴ）の位置を検出することができる。この第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）と第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）とは、１つのビームを分岐したものなので、個別に光源を設ける場合に生じるコストアップ及び装置の大型化を避けることが可能になる。また、第一、第二のビームは、第１、第２光学系（３４〜３６、３７〜３９）によりそれぞれ高さ位置を変更して射出されるので、射出される第一、第二のビームの高さ位置を互いに異ならせることにより、複数の受光部（ピックアップ）のそれぞれで第１、第２移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を独立して検出することが可能になる。

また、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）を移動する第１移動ステージ（ＷＳＴ）と、移動面（１２ａ）を移動する第２移動ステージ（ＭＳＴ）と、第１移動ステージ（ＷＳＴ）と第２移動ステージ（ＭＳＴ）との位置を検出する位置検出装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、第１移動ステージ（ＷＳＴ）に設けられた第１光学系（３４〜３６）と、第２移動ステージ（ＭＳＴ）に設けられた第２光学系（３７〜３９）と、第１光学系（３４〜３６）からの第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）と、第２光学系（３７〜３９）からの第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）とをそれぞれ反射する反射部材（２７）と、を備えたことを特徴としている。

従って、本発明のステージ装置では、反射部材（２７）で反射した第１光学系（３４〜３６）からの第一のビーム（ＢＴ１〜ＢＴ３）により第１移動ステージ（ＷＳＴ）の位置を検出し、反射部材（２７）で反射した第二のビーム（ＢＲ１〜ＢＲ３）により第２移動ステージ（ＭＳＴ）の位置を検出することができる。この反射部材（２７）が第一のビーム及び第二のビームの双方を反射するので、各ビーム毎に反射部材を設けた場合に生じるコストアップ及び装置の大型化を避けることが可能になる。

そして、本発明の露光装置は、ステージ装置（５０）を用いて基板（Ｗ）にパターンを露光する露光装置（１００）において、ステージ装置として、上記のステージ装置（５０）を用いたことを特徴としている。
従って、本発明の露光装置では、コストアップ及び装置の大型化を回避しつつ移動ステージ（ＷＳＴ）を介して基板（Ｗ）の位置を検出することが可能になる。

また、本発明の露光装置は、基板（Ｗ）に供給された液体を介してパターンを基板（Ｗ）に露光する露光装置において、基板（Ｗ）を保持する保持面を有した第１基板テーブル（ＷＴＢ）と、第１基板テーブル（ＷＴＢ）の下方に設けられ、少なくとも１つの側面が第１基板テーブル（ＷＴＢ）の側面よりも内側に位置する第１ステージ本体（２８）と、第１ステージ本体（２８）の少なくとも１つの側面に設けられ、入射した光束を保持面と交差する方向に射出する第１光学部材（３５）と、第１光学部材（３５）と協働して、基板（Ｗ）の保持面と交差する方向の位置を検出する第１位置検出装置（２２）と、を備えたことを特徴としている。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、計測が途切れることなく、ビームを移動テーブルの移動に追従させることができる。また、本発明では、簡単な構成で移動ステージの位置を精度よく検出することができる。

本発明の実施の形態を示す図であって、露光装置を示す概略図である。 露光装置を構成するステージ装置の斜視図である。 同ステージ装置の平面図である。 Ｚ軸干渉計の正面図である。 ウエハステージに設けられたプリズムと固定鏡とを示す図である。 反射ビームの光路を示す図である。 ウエハステージに設けられたプリズムと固定鏡とを示す図である。 反射ビームの光路を示す図である。 計測ステージに設けられたプリズムと固定鏡とを示す図である。 反射ビームの光路を示す図である。 計測ステージに設けられたプリズムと固定鏡とを示す図である。 反射ビームの光路を示す図である。 露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 ウエハステージにおけるプリズムと、その計測点との関係を示す図である。 任意の位置のＺ変位を求める過程を説明するための図であり、図１４のＡ矢視図である。 任意の位置のＺ変位を求める過程を説明するための図であり、図１４のＢ矢視図である。 計測ステージにおけるプリズムと、その計測点との関係を示す図である。 実施形態における並行処理動作を説明するための平面図である。 実施形態における並行処理動作を説明するための平面図である。 実施形態における並行処理動作を説明するための平面図である。 実施形態における並行処理動作を説明するための平面図である。 実施形態における並行処理動作を説明するための平面図である。 第２実施形態に係るステージ装置の概略的な構成を示す部分平面図である。 ウエハステージに設けられた光学素子群と固定鏡とを示す図である。 ウエハステージに設けられた光学素子群と固定鏡とを示す図である。 ステージ装置の第３実施形態を示す平面図である。 第３実施形態に係るウエハステージの部分正面図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ｂ１〜Ｂ３ 検出ビーム（ビーム） ＢＲ１、ＢＲ２、ＢＲ３ 反射ビーム（第二のビーム） ＢＴ１、ＢＴ２、ＢＴ３ 透過ビーム（反射ビーム、第一のビーム） ＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１、ＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１ 計測ビーム（第１計測ビーム） ＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２、ＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２ 計測ビーム（第２計測ビーム） Ｒ レチクル（マスク） ＭＳＴ 計測ステージ（移動ステージ、第２移動ステージ） ＭＴＢ 計測テーブル（第２基板テーブル） Ｗ ウエハ（基板） ＷＳＴ ウエハステージ（移動ステージ、第１移動ステージ） ＷＴＢ ウエハテーブル（第１基板テーブル） ８、９ 温度調整装置 １２ａ 上面（移動面） ２２ Ｚ軸干渉計（第１位置検出装置、第２位置検出装置） ２０ 主制御装置（補正装置、制御装置） ２７ 固定鏡（反射部材） ２７ａ 反射面（第１反射面） ２７ｂ 反射面（第２反射面） ２８ ウエハステージ本体（第１ステージ本体） ３０、３１ ハーフミラー（追従光学部材、第２光学部材、分岐光学系） ３２、３３ 折り曲げミラー（追従光学部材、第２光学部材） ３４〜３６、３６Ａ〜３６Ｄ プリズム（第１光学部材、第１光学系、分岐光学部材） ３４Ａ、３５Ａ、３７Ａ、３９Ａ プリズム（第２光学部） ３７〜３９ プリズム（第１光学部材、第２光学系、分岐光学部材） ５０ ステージ装置 ５２ 計測ステージ本体（第２ステージ本体） ５４ 磁石ユニット（第２可動子） ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 送光部（光源） ８２、８４ Ｙ軸リニアモータ（駆動装置、追従装置） ８０ 固定子（第１固定子） ８１固定子（第２固定子） ９０ 磁石ユニット（第１可動子） １００ 露光装置 １１８ 干渉計システム（位置検出装置） １５１、１７１ 折り曲げミラー（第１光学系） １５２ ビームスプリッタ（分岐光学部材） １５４、１６３ プリズム（第２光学部） １６１ ビームスプリッタ（第１光学部材、分岐光学部材）

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図１９を参照して説明する。
ここでは、本発明に係るステージ装置をウエハステージに適用した場合の例を用いて説明する。

図１には、本実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。
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、即ちいわゆるスキャニング・ステッパである。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクル（マスク）Ｒを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、第１移動ステージ（移動ステージ）としてのウエハステージＷＳＴ及び第２移動ステージ（移動ステージ）としての計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、基板としてのウエハＷが載置されている。

前記照明系１０は、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域をエネルギビームとしての照明光（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としては、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。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターン等がそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部１１（図１では図示せず、図１３参照）によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内、左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸周りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計と称する）１１６によって、移動鏡１５（実際にはＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡と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０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１３参照）に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。

レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する計測ステージＭＳＴ上の一対の基準マーク（以下、第１基準マークと称する）とを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系ＲＡａ、ＲＡｂがＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。これらのレチクルアライメント検出系ＲＡａ、ＲＡｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

前記投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子からなる投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。

また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬを構成する複数のレンズのうち、特定の複数のレンズは、主制御装置２０からの指令に基づいて、結像特性補正コントローラ３８１（図１３参照）によって制御され、投影光学系ＰＬの光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）などを調整できる構成となっている。

また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ（以下、先玉ともいう）９１の近傍には、液浸装置１３２を構成する液体供給ノズル５１Ａと、液体回収ノズル５１Ｂとが設けられている。

前記液体供給ノズル５１Ａには、その一端が液体供給装置２８８（図１では不図示、図１３参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、前記液体回収ノズル５１Ｂには、その一端が液体回収装置２９２（図１では不図示、図１３参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。

上記の液体としては、ここではＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

液体供給装置２８８は、主制御装置２０からの指示に応じ、供給管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給ノズル５１Ａを介して先玉９１とウエハＷとの間に水を供給する。また、このとき、液体回収装置２９２は、主制御装置２０からの指示に応じ、回収管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体回収ノズル５１Ｂを介して先玉９１とウエハＷとの間から液体回収装置２９２（液体のタンク）の内部に水を回収する。このとき、主制御装置２０は、先玉９１とウエハＷとの間に液体供給ノズル５１Ａから供給される水の量と、液体回収ノズル５１Ｂを介して回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置２８８及び液体回収装置２９２に対して指令を与える。従って、先玉９１とウエハＷとの間に、一定量の水Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先玉９１とウエハＷとの間に保持された水Ｌｑは、常に入れ替わることになる。

上記の説明から明らかなように、本実施形態の液浸装置１３２は、上記液体供給装置２８８、液体回収装置２９２、供給管、回収管、液体供給ノズル５１Ａ、及び液体回収ノズル５１Ｂ等を含んで構成された局所液浸装置である。
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと先玉９１との間に水を満たすことが可能である。

前記ステージ装置５０は、フレームキャスタＦＣと、該フレームキャスタＦＣ上に設けられたベース盤１２と、該ベース盤１２の上方に配置されベース盤１２の上面（移動面）１２ａに沿って移動するウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらのステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置を検出する干渉計１６、１８を含む位置検出装置としての干渉計システム１１８（図１３参照）と、ステージＷＳＴ、ＭＳＴを駆動するステージ駆動部１２４（図１３参照）と、温度調整装置８、９（図３参照）を備えている。

前記フレームキャスタＦＣは、図２に示すように、そのＸ軸方向一側と他側の端部近傍にＹ軸方向を長手方向とし上方に突出した突部ＦＣａ、ＦＣｂが一体的に形成された概略平板状からなっている。

前記ベース盤（定盤）１２は、フレームキャスタＦＣの前記突部ＦＣａ、ＦＣｂに挟まれた領域上に配置されている。ベース盤１２の上面１２ａは平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＸＹ平面に沿った移動の際のガイド面とされている。

前記ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージ本体２８と、該ウエハステージ本体２８上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、実際にはウエハステージ本体２８上でウエハテーブルＷＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータやＥＩコア）等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、ウエハテーブルＷＴＢをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸周りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸周りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動する。

ウエハステージ本体２８は、断面矩形枠状でＸ軸方向に延びる中空部材によって構成されている。このウエハステージ本体２８の下面には、本願出願人が先に出願した特願２００４−２１５４３９号に記載されているような自重キャンセラ機構が設けられている。この自重キャンセラ機構は、ベローズに内圧をかけてウエハステージＷＳＴを支える支持部と、ガイド面１２ａと対向し、ウエハステージＷＳＴをガイド面１２ａに対して浮上させるエアベアリング部とを有している。

フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ、ＦＣｂの上方には、図２に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹ軸用の固定子８６、８７が配設されている。これらのＹ軸用の固定子８６、８７は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって突部ＦＣａ、ＦＣｂの上面に対して所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これはウエハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子８６、８７がカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。Ｙ軸用の固定子８６、８７は、本実施形態では複数の永久磁石群からなる磁極ユニットとして構成されている。

前記ウエハステージ本体２８の内部には前述の中空部材（開口部）が形成されており、この中空部材（開口部）には、Ｘ軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁極ユニット９０が設けられている。磁石ユニット９０の内部空間には、Ｘ軸方向に延びるＸ軸用の固定子８０が挿入されている。このＸ軸用の固定子８０は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。この場合、磁極ユニット９０と電機子ユニットからなるＸ軸用の固定子８０とによって、ウエハステージＷＳＴを第１方向であるＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、適宜、上記Ｘ軸リニアモータを、その固定子（Ｘ軸用の固定子）８０と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８０と称するものとする。なお、Ｘ軸リニアモータ８０として、ムービングマグネット型のリニアモータに代えて、ムービングコイル型のリニアモータを用いてもよい。

Ｘ軸用の固定子８０の長手方向両側端部には、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる可動子８２、８３がそれぞれ固定されている。これらの可動子８２、８３のそれぞれは、上述したＹ軸用の固定子８６、８７にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、電気ユニットからなる可動子８２、８３と磁極ユニットからなるＹ軸用の固定子８６、８７とによって、ウエハステージＷＳＴを第２方向であるＹ軸方向に駆動するムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、上記２つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８２、８３と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ（駆動装置、追従装置）８２、８３と称するものとする。なお、Ｙ軸リニアモータ８２、８３として、ムービングコイル型のリニアモータに代えて、ムービングマグネット型のリニアモータを用いてもよい。

そして、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸リニアモータ８０により、Ｘ軸方向に駆動されるとともに、一対のＹ軸リニアモータ８２、８３によってＸ軸リニアモータ８０と一体でＹ軸方向に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴは、Ｙ軸リニアモータ８２、８３が発生するＹ軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θｚ方向にも回転駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢを支持する３つのアクチュエータ、Ｘ軸リニアモータ８０及びＹ軸リニアモータ８２、８３の駆動により、ウエハテーブルＷＴＢは６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に非接触で微小駆動可能とされている。

前記ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを保持するウエハホルダ７０が設けられている。ウエハホルダ７０は、板状の本体部と、該本体部の上面に固定されその中央にウエハＷの直径よりも大きな円形開口が形成された撥液性（撥水性）を有する補助プレートとを備えている。この補助プレートの円形開口内部の本体部の領域には、多数（複数）のピンが配置されており、その多数のピンによってウエハＷが支持された状態で真空吸着されている。この場合、ウエハＷが真空吸着された状態では、そのウエハＷ表面と補助プレートの表面との高さがほぼ同一の高さとなるように形成されている。なお、補助プレートを設けずに、ウエハテーブルＷＴＢの表面に撥液性を付与してもよい。

また、図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ軸方向に直交する（Ｙ軸方向に延在する）反射面１７Ｘが鏡面加工により形成され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ軸方向に直交する（Ｘ軸方向に延在する）反射面１７Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。これらの反射面１７Ｘ、１７Ｙには、後述する干渉計システム１１８（図１３参照）を構成するＸ軸干渉計４６、４７、Ｙ軸干渉計１８からの干渉計ビーム（ビーム）がそれぞれ投射され、各干渉計４６、４７、１８ではそれぞれの反射光を受光することで、各反射面１７Ｘ、１７Ｙの基準位置（一般的には投影ユニットＰＵ側面や、オフアクシス・アライメント系ＡＬＧ（図１、図１３参照）の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの計測方向の変位を検出する。
なお、反射面１７Ｘ、１７Ｙとしては、ウエハテーブルＷＴＢの端面に形成する構成に代えて、ウエハテーブルＷＴＢの上面に、Ｘ軸方向に延在する反射面を有するＹ移動鏡及びＹ軸方向に延在する反射面を有するＸ移動鏡をそれぞれ設ける構成としてもよい。
これら干渉計４６、４７、１８による位置計測については後述する。

前記計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴと同様に、図２に示されるように、ベース盤１２上に配置された計測ステージ本体５２と、該計測本体５２上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して搭載された計測テーブルＭＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、計測ステージ本体５２上で計測テーブルＭＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータやＥＩコア）等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、計測テーブルＭＴＢをＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向の３自由度方向に微小駆動する。

計測ステージ本体５２は、断面矩形枠状でＸ軸方向に延びる中空部材によって構成されている。この計測ステージ本体５２の下面には、複数、例えば４つの気体静圧軸受（不図示）、例えばエアベアリングが設けられ、これらのエアベアリングを介して計測ステージＭＳＴがガイド面１２ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。

前記計測ステージ本体５２の内部には前述の中空部材（開口部）が形成されており、この中空部材（開口部）には、Ｘ軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁極ユニット５４が設けられている。磁極ユニット５４の内部空間には、Ｘ軸方向に延びるＸ軸用の固定子８１が挿入されている。このＸ軸用の固定子８１は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。この場合、磁極ユニット５４と電機子ユニットからなるＸ軸用の固定子８１とによって、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、適宜、上記Ｘ軸リニアモータを、その固定子（Ｘ軸用の固定子）８１と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８１と称するものとする。

Ｘ軸用の固定子８１の長手方向両側端部には、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる可動子８４、８５がそれぞれ固定されている。これらの可動子８４、８５のそれぞれは、上述したＹ軸用の固定子８６、８７にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、電気ユニットからなる可動子８４、８５と磁極ユニットからなるＹ軸用の固定子８６、８７とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、上記２つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８４、８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ（駆動装置）８４、８５と称するものとする。

そして、計測ステージＭＳＴは、Ｘ軸リニアモータ８１により、Ｘ軸方向に駆動されるとともに、一対のＹ軸リニアモータ８４、８５によってＸ軸リニアモータ８１と一体でＹ軸方向に駆動される。また、計測ステージＭＳＴは、Ｙ軸リニアモータ８４、８５が発生するＹ軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θｚ方向にも回転駆動される。従って、計測テーブルＭＴＢを支持する３つのアクチュエータ、Ｘ軸リニアモータ８１及びＹ軸リニアモータ８４、８５の駆動により、計測テーブルＭＴＢは６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に非接触で微小駆動可能とされている。

これまでの説明で明らかなように、本実施形態では、Ｙ軸リニアモータ８２〜８５、Ｘ軸リニアモータ８０、８１、ウエハテーブルＷＴＢを駆動する不図示の微動機構、計測テーブルＭＴＢを駆動する不図示の駆動機構により、図１３に示されるステージ駆動部１２４が構成されている。このステージ駆動部１２４を構成する各種駆動機構が図１３に示される主制御装置２０によって制御される。

計測テーブルＭＴＢは、露光に関する各種計測を行うための計測器類をさらに備えている。これをさらに詳述すると、計測テーブルＭＴＢの上面には、石英ガラス等のガラス材料からなるプレート１０１が設けられている。このプレート１００の表面には、その全面に亘ってクロムが塗布され、所定位置に計測器用の領域や、特開平５−２１３１４号公報（対応する米国特許５，２４３，１９５号）などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク領域ＦＭが設けられている。

上記の計測器用の領域にはパターニングが施され、各種計測用開口パターンが形成されている。この計測用開口パターンとしては、例えば空間像計測用開口パターン（例えばスリット状開口パターン）、照度むら計測用ピンホール開口パターン、照度計測用開口パターン、及び波面収差計測用開口パターンなどが形成されている。

空間像計測用開口パターンの下方の計測テーブルＭＴＢの内部には、投影光学系ＰＬ及び水を介してプレート１０１に照射される露光光を、空間像計測用開口パターンを介して受光する受光系が設けられており、これによって、例えば特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示される投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）の光強度を計測する空間像計測器が構成されている。

また、照度むら計測用ピンホール開口パターンの下方の計測テーブルＭＴＢの内部には、受光素子を含む受光系が設けられており、これによって、特開昭５７−１１７２３８号公報（対応する米国特許第４，４６５，３６８号）などに開示される投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むら計測器が構成されている。

また、照度計測用開口パターンの下方の計測テーブルＭＴＢの内部には、受光素子を含む受光系が設けられており、これによって、例えば特開平１１−１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）などに開示される投影光学系ＰＬの像面上で水を介して照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタが構成されている。

また、波面収差計測用開口パターンの下方の計測テーブルＭＴＢの内部には、例えばマイクロレンズアレイを含む受光系が設けられており、これによって例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応する欧州特許第１，０７９，２２３号明細書）などに開示される波面収差計測器が構成されている。
なお、図７では、上記の空間像計測器、照度むら計測器、照度モニタ及び波面収差計測器が計測器群４３として示されている。

本実施の形態では、投影光学系ＰＬと水とを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度モニタ、照度むら計測器、空間像計測器、波面収差計測器などでは、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することになる。そのため、プレート１０１の表面には撥水コートが施されている。

計測テーブルＭＴＢ（プレート１０１）のＹ軸方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｙ軸方向に直交する（Ｘ軸方向に延在する）反射面１１７Ｙが鏡面加工により形成されている。また、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ軸方向に直交する（Ｙ軸方向に延在する）反射面１１７Ｘが鏡面加工により形成されている。さらに、計測テーブルＭＴＢのコーナー部の一つ（図２中、−Ｘ側、−Ｙ側）には、Ｙ軸方向に沿う干渉計ビームをＸ軸方向に折り曲げる反射面１１７Ｓが形成されている。

反射面１１７Ｙには、図２に示されるように、干渉計システム１１８を構成するＹ軸干渉計１６からの干渉計ビーム（測長ビーム）が投射され、干渉計１６ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｙの基準位置からの変位を検出する。
また、反射面１１７Ｘには、干渉系システム１１８を構成するＸ軸干渉計４６からの干渉計ビームが投射され、干渉計４６ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｘの基準位置からの変位を検出する。また、計測テーブルＭＴＢが、計測時などに投影ユニットＰＵの直下に移動した場合には、反射面１１７ＸにＸ軸干渉計４６からの干渉計ビームが投射され、干渉計４６ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｘの基準位置からの変位を計測する構成となっている。
さらに、反射面１１７Ｓには、干渉系システム１１８を構成するＸ軸干渉計２１からの干渉計ビームが投射され、干渉計２１ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｘの基準位置からの変位を検出する。
これら干渉計１６、２１、４６による位置計測については後述する。

干渉計システム１１８（図１３参照）は、上述したＹ軸干渉計１６、１８、Ｘ軸干渉計２１、４６、４７の他に、Ｚ軸干渉計２２、計測ステージＭＳＴにおける追従光学部材（第２光学部材）であるハーフミラー３０、３１、ウエハステージＷＳＴにおける追従光学部材（第２光学部材）である、折り曲げミラー３２、３３、図３に示すように、ウエハステージＷＳＴに設けられた第１光学部材である３つのプリズム３４〜３６、計測ステージＭＳＴに設けられた第１光学部材である３つ（複数）のプリズム３７〜３９、Ｙ軸リニアモータの固定子８７の上方に配設された固定鏡（反射部材）２７、Ｙ軸干渉計２３、２４、Ｙ軸リニアモータの可動子８２に設けられた移動鏡２５、Ｙ軸リニアモータの可動子８４に設けられた移動鏡２６を備えている。

固定鏡２７は、投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に支持された状態でＹ軸方向に沿って配設されており、Ｙ軸と直交する（即ち、移動面１２ａに対して交差する角度を有する）反射面（第１反射面）２７ａと、この反射面２７ａに対して交差する角度（移動面１２ａと対向するようにＹ軸周りに所定量回転させた角度）を有する反射面（第２反射面）２７ｂとが一体的に設けられた構成となっている（図５参照）。これら反射面２７ａ、２７ｂの詳細については後述する。

Ｙ軸干渉計１８は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）及びオフアクシス・アライメント系ＡＬＧの検出中心を結ぶＹ軸に平行な測長軸を有し、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の位置を検出している。Ｘ軸干渉計４６は、計測テーブルＭＴＢのＸ位置とウエハテーブルＷＴＢのＸ位置とを選択して計測する干渉系であり、Ｙ軸干渉計１８の測長軸と投影光学系ＰＬの投影中心で垂直に交差するＸ軸に平行な測長軸（Ｙ軸方向の投影中心位置における測長軸）を有している（図１４Ａ参照）。また、Ｘ軸干渉計４６は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸に平行な測長軸（Ｙ軸方向のアライメント中心位置における測長軸）を有している。

Ｘ軸干渉計４６は、露光動作の際には、投影中心位置における測長軸でウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を測定し、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）の際にはアライメント中心位置における測長軸でウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を測定する。また、Ｘ軸干渉計４６は、ベースライン計測や計測器群４３の計測内容に応じて２つの測長軸を適宜用いて計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を測定する。
Ｘ軸干渉計４６は、ウエハテーブルＷＴＢまたは計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置を、Ｙ軸方向の投影中心位置及びアライメント中心位置のそれぞれで計測可能となっている。

Ｙ軸干渉計１６は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ）で上述したＸ軸干渉計４６の測長軸と垂直に交差するＹ軸方向に平行な測長軸を有している。
Ｙ軸干渉計１６は、２本の光軸を有する多軸干渉計であり、各光軸の出力値は独立に計測できる構成となっている。このＹ軸干渉計１６の出力値（計測値）は、図１３に示されるように、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計１６からの出力値に基づいて、計測テーブルＭＴＢのＹ軸方向の位置及びＺヨーイング量をも計測可能となっている。また、主制御装置２０では、Ｘ軸干渉計４６からの出力値に基づいて、計測テーブルＭＴＢのＸ位置及びローリング量を計測する構成となっている。

Ｘ軸干渉計２１は、計測テーブルＭＴＢの反射面１１７Ｓで折り曲げられたＸ軸方向に平行な測長軸を有している。
Ｘ軸干渉計２１は、少なくとも２本の光軸を有する多軸干渉計であり、各光軸の出力値は独立に計測可能となっている。このＸ軸干渉計２１の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＸ軸干渉計２１からの出力値に基づいて、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置を計測している。
Ｘ軸干渉計２１の計測ビームは、反射面１１７Ｓ及びＹ軸方向に延在する固定鏡２７の反射面２７ａで反射するため、計測テーブルＭＴＢがＹ軸方向に移動した際にＸ軸干渉計４６の計測範囲から外れた場合でも、計測テーブルＭＴＢのＸ位置が途切れることなく検出される。

Ｘ軸干渉計４７は、ウエハ交換位置（ローディング・ポジション）ＬＰにおいてウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置を検出している。

Ｙ軸干渉計２３は、３本の光軸を有する多軸干渉計であり、Ｙ軸方向に平行な測長軸とＸ軸方向に平行な測長軸とを有している。このＹ軸干渉計２３の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計２３からの出力値に基づいて、可動子８２（固定子８０）のＹ位置のみならず、折り曲げミラー３２、３３のピッチング量及びヨーイング量をも計測可能となっている。

同様に、Ｙ軸干渉計２４は、３本の光軸を有する多軸干渉計であり、Ｙ軸方向に平行な測長軸とＸ軸方向に平行な測長軸とを有している。このＹ軸干渉計２４の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計２４からの出力値に基づいて、可動子８４（固定子８１）のＹ位置のみならず、ハーフミラー３０、３１のピッチング量及びヨーイング量をも計測可能となっている。

Ｚ軸干渉計２２は、図４に示すように、Ｘ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸方向と平行に３本の検出ビームＢ１〜Ｂ３（図２及び図３参照）を送光する送光部（光源）５５ａ、５５ｂ、５５ｃ（適宜、送光部５５と称する）と、送光部５５ａ〜５５ｃの＋Ｚ側にそれぞれ設けられた受光部５６ａ、５６ｂ、５６ｃ（適宜、受光部５６と称する）と、送光部５５ａ〜５５ｃの−Ｚ側にそれぞれ設けられた受光部５７ａ、５７ｂ、５７ｃ（適宜、受光部５７と称する）とを有している。

ハーフミラー３０、３１は、Ｙ軸リニアモータの可動子８４にＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ所定間隔をあけて搭載されている。ハーフミラー３０は、Ｚ軸干渉計２２の送光部５５ａ、５５ｂからそれぞれ送光された検出ビームＢ１、Ｂ２を、分岐光学系としてＺ位置（移動面１２ａと直交する高さ位置）が同じとなるように、Ｘ軸方向と平行に折り曲げた反射ビーム（第２ビーム）ＢＲ１、ＢＲ２と透過ビーム（第１ビーム）ＢＴ１、ＢＴ２とに分岐光学系として分岐するものである。分岐された反射ビームＢＲ１、ＢＲ２は、図３に示されているように、Ｙ軸方向に間隔をあけた光路が設定される。ハーフミラー３１は、Ｚ軸干渉計２２の送光部５５ｃから送光された検出ビームＢ３を、第２光学部材としてＸ軸方向と平行に折り曲げた反射ビームＢＲ３と透過ビームＢＴ３とに分岐するものである。

折り曲げミラー３２、３３は、Ｙ軸リニアモータの可動子８２にＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ所定間隔をあけて搭載されている。折り曲げミラー３２は、Ｚ軸干渉計２２の送光部５５ｃから送光されてハーフミラー３１を透過した透過ビームＢＴ３を、ウエハテーブルＷＴＢへ向けて折り曲げる（以下、折り曲げミラー３２で反射された後の透過ビームＢＴ３を反射ビームＢＴ３と称する）。折り曲げミラー３３は、Ｚ軸干渉計２２の送光部５５ａ、５５ｂから送光されてハーフミラー３０を透過した透過ビームＢＴ１、ＢＴ２を、ウエハテーブルＷＴＢへ向けて折り曲げる。反射されたビームＢＴ１、ＢＴ２（以下、折り曲げミラー３３で反射された後の透過ビームＢＴ１、ＢＴ２を反射ビームＢＴ１、ＢＴ２と称する）は、ウエハテーブルＷＴＢに向けてＹ軸方向に間隔をあけた光路がそれぞれ設定される。

また、上記可動子８４には、ハーフミラー３０、３１近傍に位置するようにＹ軸方向に延在する温度調整装置９が設けられている。温度調整装置９は、ハーフミラー３０、３１の周囲の空間に向けて、露光装置１００内の温度と同じ温度に調整された温調気体（例えばエア）を送出することにより、ビームＢ１〜Ｂ３（ＢＲ１〜ＢＲ３）の光路の温度調整を行うものである。
同様に、可動子８２には、折り曲げミラー３２、３３近傍に位置するようにＹ軸方向に延在する温度調整装置８が設けられている。温度調整装置８は、折り曲げミラー３２、３３の周囲の空間に向けて、露光装置１００内の温度と同じ温度に調整された温調気体を送出することにより、ビームＢ１〜Ｂ３（ＢＴ１〜ＢＴ３）の光路の温度調整を行うものである。

反射ビームＢＴ３の光路上には折り曲げミラー３２と光学的に結合されたプリズム（第１光学系）３４が配設され、反射ビームＢＴ１、ＢＴ２の光路上にはそれぞれ折り曲げミラー３３と光学的に結合されたプリズム（第１光学系）３５、３６がそれぞれ配置されている。これらプリズム３４〜３６は、図３に示すように、ウエハテーブルＷＴＢの周囲に平面的に３角形を形成する位置に配置されている。すなわち、図１〜図３に明らかなようにプリズム３４〜３６は、ウエハホルダ７０の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてウエハホルダ７０よりも出っ張らないようにウエハステージ本体２８に設けられている。同様に、後述するプリズム３４Ａ及びプリズム３５Ａもウエハホルダ７０の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてウエハホルダ７０よりも出っ張らないようにウエハステージ本体２８に設けられている。

図２及び図５に示すように、プリズム３６は、ウエハステージ本体２８の＋Ｙ側側面の−Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、折り曲げミラー３３と光学的に結合されることで入射した反射ビームＢＴ２を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＴ２１と、移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）してＺ軸方向成分を含む計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＴ２２とに分岐する。なお、図５においては、便宜上プリズム３５の図示を省略している。

分岐された計測ビームＢＴ２１は、固定鏡２７の反射面２７ａに向けて射出され、反射面２７ａで当該プリズム３６に向けて反射される。また、分岐された計測ビームＢＴ２２は、反射面２７ｂに向けて射出され、反射面２７ｂで当該プリズム３６に向けて反射される。反射面２７ｂは、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ軸方向への移動に伴って計測ビームＢＴ２２及び後述する計測ビームＢＴ１２、ＢＴ３２の光路が移動した際にも、計測ビームＢＴ２２（及び計測ビームＢＴ１２、ＢＴ３２）をプリズム３６（及び後述するプリズム３５Ａ、３４Ａ）へ向けて反射可能な大きさに設定されている。

図６は、反射ビームＢＴ２の光路を示す図である。
プリズム３６は、例えば２つのプリズムを偏光ビームスプリッタ５７を挟んで一体的に構成したものであり、固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板５８が設けられている。プリズム３６に入射した反射ビームＢＴ２はビームスプリッタ５７で分岐され、図中、実線で示すように、ビームスプリッタ５７を透過したビームは１／４λ板５８を透過して、計測ビームＢＴ２１として射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ２１は、１／４λ板５８を透過してプリズム３６に入射する。１／４λ板５８を二度透過した計測ビームＢＴ２１は、ビームスプリッタ５７及びプリズム３６内で反射し、先の射出とは異なるＺ位置（−Ｚ側）で反射面２７ａに向けて１／４λ板５８を介してプリズム３６から射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ２１は、再度１／４λ板５８を介してプリズム３６に入射し、ビームスプリッタ５７を透過してプリズム３６から射出する。プリズム３６から射出する計測ビームＢＴ２１のＺ位置は、受光部５７ｂのＺ位置に設定されており、反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ２１は折り曲げミラー３３（図６では不図示、図３参照）を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ｂで受光される。

一方、送光部５５ｂからプリズム３６に入射し、図中二点鎖線で示すように、ビームスプリッタ５７で反射した反射ビームＢＴ２は、プリズム３６内を反射し、１／４λ板５８を透過し、計測ビームＢＴ２２として＋Ｚ側に跳ね上げられた状態で、且つ反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂへ向けて射出する。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ２２は、１／４λ板５８を透過してプリズム３６に入射する。１／４λ板５８を二度透過した計測ビームＢＴ２２は、プリズム３６内で反射した後にビームスプリッタ５７を透過し、さらにプリズム３６内で反射して、先の射出とは異なるＺ位置（−Ｚ側）で反射面２７ｂに向けて１／４λ板５８を介してプリズム３６から射出する。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ２２は、再度１／４λ板５８を介してプリズム３６に入射し、プリズム３６内及びビームスプリッタ５７で反射して、計測ビームＢＴ２１と略同位置のＺ位置にてプリズム３６から射出する。プリズム３６から射出した計測ビームＢＴ２２は折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ｂで受光される。

プリズム３６のＺ位置、すなわちウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が一定の場合には、Ｚ軸干渉計２２で検出される計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差も一定であるが、プリズム３６を伴ってウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が変動すると、計測ビームＢＴ２２の光路長が変化することで計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差も変動する。そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ｂで受光した計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出する。

具体的には、反射面２７ｂに向けて射出される計測ビームＢＴ２２の跳ね上げ角（ＸＹ平面に対して交差する角度）をθ、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が変動した際の計測ビームＢＴ２２の光路長の変化量をΔＬとすると、ウエハテーブルＷＴＢ（プリズム３６）のＺ変位であるΔＺは、以下の式で示される。
ΔＺ＝ΔＬ／ｓｉｎθ ...（１）
すなわち、主制御装置２０においては、光路長の変化量ΔＬを計測することで、ウエハテーブルＷＴＢのＺ変位ΔＺを検出することができる。
なお、プリズム３６において式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３６からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ２１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ２２とが交差する計測点ＶＰ３６（図５及び図６参照）におけるＺ変位となる。

プリズム３４、３５は、図３に示すように、ウエハテーブルＷＴＢの下方（−Ｚ側）のウエハステージ本体２８に配設されているため、プリズムのＸ軸方向の位置によっては、プリズムから反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げられて射出された計測ビームがウエハテーブルＷＴＢによって遮光される可能性がある。そのため、本実施の形態では、プリズム３４、３５についてはプリズム３４、３５に入射した反射ビームＢＴ１、ＢＴ３を一旦−Ｚ側へ折り曲げ、別の光学部材により反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げている。

具体的には、図２及び図７に示すように、プリズム３５は、ウエハステージ本体２８に配置されており、折り曲げミラー３３と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＴ１を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＴ１１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＴ１２とに分岐する。なお、図７においては、便宜上プリズム３６の図示を省略している。プリズム３５の下方（−Ｚ側）には、プリズム３５から射出された計測ビームＢＴ１２を移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）し、且つ反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム（第２光学部）３５Ａが配設されている。プリズム３５ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＴ１２がウエハテーブルＷＴＢにより遮光されない高さに設定されている。

なお、プリズム３５及びプリズム３５Ａは、プリズム３５を介して射出される計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２の光路とプリズム３６を介して射出される計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路とが重ならないように、図１に示すように、スペーサ４２及びスペーサ４２Ａを介してウエハステージ本体２８に固定されており、図３に示すように、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２と計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２とがＹ軸方向に離間して、互いに干渉しない構成となっている。

図８は、反射ビームＢＴ１の光路を示す図である。
プリズム３５は、例えば２つのプリズムを偏光ビームスプリッタ５９を挟んで一体的に構成したものであり、固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板６０が設けられている。また、プリズム３５Ａの固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板６０Ａが設けられている。

プリズム３５に入射した反射ビームＢＴ１はビームスプリッタ５９で分岐され、図中、実線で示すように、ビームスプリッタ５９を透過したビームは１／４λ板６０を透過して、計測ビームＢＴ１１として射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ１１は、１／４λ板６０を透過してプリズム３５に入射する。１／４λ板６０を二度透過した計測ビームＢＴ１１は、ビームスプリッタ５９及びプリズム３５内で反射し、先の射出とは異なるＺ位置（−Ｚ側）で反射面２７ａに向けて１／４λ板６０を介してプリズム３５から射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ１１は、再度１／４λ板６０を介してプリズム３５に入射し、ビームスプリッタ５９を透過してプリズム３５から射出する。プリズム３５から射出する計測ビームＢＴ１１のＺ位置は、受光部５７ａのＺ位置に設定されており、反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ１１は折り曲げミラー３３（図８では不図示、図３参照）を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ａで受光される。

一方、送光部５５ａからプリズム３５に入射し、図中二点鎖線で示すように、ビームスプリッタ５９で反射した反射ビームＢＴ１は、プリズム３５から計測ビームＢＴ１２として−Ｚ側へ射出しプリズム３５Ａに入射して折り曲げられ、＋Ｚ側に跳ね上げられた状態で、且つ反射面２７ｂと直交する角度で、１／４λ板６０Ａを介して当該反射面２７ｂへ向けて射出される。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ１２は、１／４λ板６０Ａを透過してプリズム３５Ａに入射した後に折り曲げられてプリズム３５に入射する。１／４λ板６０Ａを二度透過した計測ビームＢＴ１２は、ビームスプリッタ５９を透過し、プリズム３５内で反射した後に再度ビームスプリッタ５９を透過してプリズム３５Ａに入射する。プリズム３５Ａに入射した計測ビームＢＴ１２は、先の射出とは異なるＺ位置（−Ｚ側）で反射面２７ｂに向けて１／４λ板６０Ａを介してプリズム３５Ａから射出される。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ１２は、再度１／４λ板６０Ａを介してプリズム３５Ａに入射して折り曲げられ、さらにビームスプリッタ５９で反射して、計測ビームＢＴ１１と略同位置のＺ位置にてプリズム３５から射出する。プリズム３５から射出した計測ビームＢＴ１２は折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ａで受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ａで受光した計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出することができる。
また、プリズム３５においてもプリズム３６と同様に、上記の式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３５からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ１１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ１２とが交差する計測点ＶＰ３５（図７参照）におけるＺ変位となる。

同様に、プリズム３４は、ウエハステージ本体２８の−Ｙ側側面のＸ軸方向略中央、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、折り曲げミラー３２と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＴ３を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＴ３１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＴ３２とに分岐する。プリズム３４の下方（−Ｚ側）には、プリズム３４から射出された計測ビームＢＴ３２を移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）し、且つ反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム（第２光学部）３４Ａが配設されている。プリズム３４ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＴ３２がウエハテーブルＷＴＢにより遮光されない高さに設定されている。

なお、プリズム３４が介在する反射ビームＢＴ３の光路は、図８に示した反射ビームＢＴ１の光路と同様であるため、図８に反射ビームＢＴ３に対応する符号を付し、ここでは簡単に説明するが、反射ビームＢＴ３は、送光部５５ｃから折り曲げミラー３２を介してプリズム３４に入射し、固定鏡２７の反射面２７ａで反射される計測ビームＢＴ３１と、反射面２７ｂで反射される計測ビームＢＴ３２とに分岐される。そして、それぞれの計測ビームＢＴ３１、ＢＴ３２は、反射ビームＢＴ３よりも−Ｚ側の高さでプリズム３４から射出してＺ軸干渉計２２の受光部５７ｃで受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ｃで受光した計測ビームＢＴ３１、３２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出することができる。
そして、プリズム３４においてもプリズム３５、３６と同様に、上記の式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３４からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ３１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ３２とが交差する計測点ＶＰ３４（図７参照）におけるＺ変位となる。

図３に戻り、ハーフミラー３０で反射した反射ビームＢＲ１、ＢＲ２の光路上にはプリズム（第２光学系）３９、３８がそれぞれ配設され、反射ビームＢＲ３の光路上にはプリズム（第２光学系）３７が配置されている。これらプリズム３７〜３９は、図３に示すように、計測テーブルＭＴＢの周囲に平面的に３角形を形成する位置に配置されている。すなわち、図１〜図３に明らかなようにプリズム３７〜３９は、プレート１０１の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてプレート１０１よりも出っ張らないように計測ステージ本体５２に設けられている。同様に、後述するプリズム３７Ａ及びプリズム３９Ａもプレート１０１の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてプレート１０１よりも出っ張らないように計測ステージ本体５２に設けられている。

図９に示すように、プリズム３８は、計測ステージ本体５２の−Ｙ側側面の−Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、ハーフミラー３０と光学的に結合されることで入射した反射ビームＢＲ２を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＲ２１と、固定鏡２７の反射面２７ｂと直交する計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＲ２２とに分岐する。なお、図９においては、便宜上プリズム３７の図示を省略している。

分岐された計測ビームＢＲ２１は、固定鏡２７の反射面２７ａに向けて射出され、反射面２７ａで当該プリズム３８に向けて反射される。また、分岐された計測ビームＢＲ２２は、反射面２７ｂに向けて射出され、反射面２７ｂで当該プリズム３８に向けて反射される。反射面２７ｂは、計測テーブルＭＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ軸方向への移動に伴って計測ビームＢＲ２２及び後述する計測ビームＢＲ１２、ＢＲ３２の光路が移動した際にも、計測ビームＢＲ２２をプリズム３８（及び後述するプリズム３９Ａ、３７Ａ）へ向けて反射可能な大きさに設定されている。

図１０は、反射ビームＢＲ２の光路を示す図である。
本実施形態では、プリズム３７〜３９は、上述したウエハステージＷＳＴにおけるプリズム３４〜３６に対してビームがＺ軸干渉計２２から入射する高さと、Ｚ軸干渉計２２へ向けて射出される高さの差分（すなわち、送光部５５ａ〜５５ｃと受光部５７ａ〜５７ｃとの距離）、プリズム３４〜３６に対して＋Ｚ側に配置されている。そのため、プリズム３７〜３９においては、プリズム３４〜３６から計測ビームが射出された位置で反射ビームが入射し、逆にプリズム３４〜３６に反射ビームが入射した位置から計測ビームが射出される。

すなわち、プリズム３８は、例えば２つのプリズムを偏光ビームスプリッタ１５７を挟んで一体的に構成したものであり、固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板１５８が設けられている。プリズム３８に入射した反射ビームＢＲ２はビームスプリッタ１５７で分岐され、図中、実線で示すように、ビームスプリッタ１５７を透過したビームは１／４λ板１５８を透過して、計測ビームＢＲ２１として射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ２１は、１／４λ板１５８を透過してプリズム３８に入射する。１／４λ板１５８を二度透過した計測ビームＢＲ２１は、ビームスプリッタ１５７及びプリズム３８内で反射し、先の射出とは異なるＺ位置（＋Ｚ側）で反射面２７ａに向けて１／４λ板１５８を介してプリズム３８から射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ２１は、再度１／４λ板１５８を介してプリズム３８に入射し、ビームスプリッタ１５７を透過してプリズム３８から射出する。プリズム３８から射出する計測ビームＢＲ２１のＺ位置は、ウエハステージＷＳＴの場合と異なる高さの受光部５６ｂのＺ位置に設定されており、反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ２１はハーフミラー３０（図１０では不図示、図３参照）を介してＺ軸干渉計２２の受光部５６ｂで受光される。

一方、送光部５５ｂからプリズム３８に入射し、図中二点鎖線で示すように、ビームスプリッタ１５７で反射した反射ビームＢＲ２は、プリズム３８内を反射し、１／４λ板１５８を透過し、計測ビームＢＲ２２として＋Ｚ側に跳ね上げられた状態で、且つ反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂへ向けて射出する。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ２２は、１／４λ板１５８を透過してプリズム３８に入射する。１／４λ板１５８を二度透過した計測ビームＢＲ２２は、プリズム３８内で反射した後にビームスプリッタ１５７を透過し、さらにプリズム３８内で反射して、先の射出とは異なるＺ位置（＋Ｚ側）で反射面２７ｂに向けて１／４λ板１５８を介してプリズム３８から射出する。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ２２は、再度１／４λ板１５８を介してプリズム３８に入射し、プリズム３８内及びビームスプリッタ１５７で反射して、計測ビームＢＲ２１と略同位置のＺ位置にてプリズム３８から射出する。プリズム３８から射出した計測ビームＢＲ２２はハーフミラー３０を介してＺ軸干渉計２２の受光部５６ｂで受光される。

計測ステージＭＳＴにおいても、プリズム３８のＺ位置、すなわち計測テーブルＭＴＢのＺ位置が一定の場合には、Ｚ軸干渉計２２で検出される計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路長の差も一定であるが、プリズム３８を伴って計測テーブルＭＴＢのＺ位置が変動すると、計測ビームＢＲ２２の光路長が変化することで計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路長の差も変動する。そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５６ｂで受光した計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いることにより計測テーブルＭＴＢのＺ変位を検出する。
計測ステージＭＳＴの場合もウエハステージＷＳＴの場合と同様に、プリズム３８において式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３８からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＲ２１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＲ２２とが交差する計測点ＶＰ３８（図９及び図１０参照）におけるＺ変位となる。

続いて、プリズム３７、３９について説明する。
計測ステージＭＳＴにおいても、プリズムは計測テーブルＭＴＢの下方（−Ｚ側）の計測ステージ本体５２に配設されているため、プリズムのＸ軸方向の位置によっては、プリズムから反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げられて射出された計測ビームが計測テーブルＭＴＢによって遮光される可能性がある。そのため、本実施の形態でも、プリズム３７、３９についてはプリズム３７Ａ、３９Ａを用いて、プリズム３７、３９に入射した反射ビームＢＲ１、ＢＲ３を一旦−Ｚ側へ折り曲げ反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げている。

具体的には、図１１に示すように、プリズム３９は、計測ステージ本体５２の−Ｙ側側面の＋Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、ハーフミラー３０と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＲ１を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＲ１１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＲ１２とに分岐する。なお、図７においては、便宜上プリズム３８の図示を省略している。プリズム３９の下方（−Ｚ側）には、プリズム３９から射出された計測ビームＢＲ１２を反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム（第２光学部）３９Ａが配設されている。プリズム３９ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＲ１２が計測テーブルＭＴＢにより遮光されない高さに設定されている。

なお、プリズム３９及びプリズム３９Ａは、プリズム３９を介して射出される計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２の光路と上記プリズム３８を介して射出される計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路とが重ならないように、図１に示すように、スペーサ１４２及びスペーサ１４２Ａを介して計測ステージ本体５２に固定されており、図３に示すように、計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２と計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２とがＹ軸方向に離間して、互いに干渉しない構成となっている。

図１２は、反射ビームＢＲ１の光路を示す図である。
プリズム３９は、例えば２つのプリズムを偏光ビームスプリッタ１５９を挟んで一体的に構成したものであり、固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板１６０が設けられている。また、プリズム３９Ａの固定鏡２７と対向する面には、１／４λ板１６０Ａが設けられている。

プリズム３９に入射した反射ビームＢＲ１はビームスプリッタ１５９で分岐され、図中、実線で示すように、ビームスプリッタ１５９を透過したビームは１／４λ板１６０を透過して、計測ビームＢＲ１１として射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ１１は、１／４λ板１６０を透過してプリズム３９に入射する。１／４λ板１６０を二度透過した計測ビームＢＲ１１は、ビームスプリッタ１５９及びプリズム３９内で反射し、先の射出とは異なるＺ位置（＋Ｚ側）で反射面２７ａに向けて１／４λ板１６０を介してプリズム３９から射出する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ１１は、再度１／４λ板１６０を介してプリズム３９に入射し、ビームスプリッタ１５９を透過してプリズム３９から射出する。プリズム３９から射出する計測ビームＢＲ１１のＺ位置は、受光部５６ａのＺ位置に設定されており、反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ１１はハーフミラー３０（図１２では不図示、図３参照）を介してＺ軸干渉計２２の受光部５６ａで受光される。

一方、送光部５５ａからプリズム３９に入射し、図中二点鎖線で示すように、ビームスプリッタ１５９で反射した反射ビームＢＲ１は、プリズム３９から計測ビームＢＲ１２として−Ｚ側へ射出しプリズム３９Ａに入射して折り曲げられ、＋Ｚ側に跳ね上げられた状態で、且つ反射面２７ｂと直交する角度で、１／４λ板１６０Ａを介して当該反射面２７ｂへ向けて射出される。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ１２は、１／４λ板１６０Ａを透過してプリズム３９Ａに入射した後に折り曲げられてプリズム３９に入射する。１／４λ板１６０Ａを二度透過した計測ビームＢＲ１２は、ビームスプリッタ１５９を透過し、プリズム３９内で反射した後に再度ビームスプリッタ１５９を透過してプリズム３９Ａに入射する。プリズム３９Ａに入射した計測ビームＢＲ１２は、先の射出とは異なるＺ位置（＋Ｚ側）で反射面２７ｂに向けて１／４λ板１６０Ａを介してプリズム３９Ａから射出される。反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ１２は、再度１／４λ板１６０Ａを介してプリズム３９Ａに入射して折り曲げられ、さらにビームスプリッタ１５９で反射して、計測ビームＢＲ１１と略同位置のＺ位置にてプリズム３９から射出する。プリズム３９から射出した計測ビームＢＲ１２はハーフミラー３０を介してＺ軸干渉計２２の受光部５６ａで受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５６ａで受光した計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いて計測テーブルＭＴＢのＺ変位を検出することができる。
プリズム３９において式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３９からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＲ１１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＲ１２とが交差する計測点ＶＰ３９（図１１参照）におけるＺ変位となる。

同様に、プリズム３７は、計測ステージ本体５２の＋Ｙ側側面のＸ軸方向略中央、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており（図２参照）、ハーフミラー３１と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＲ３を分岐光学部材として、Ｘ軸方向に平行な計測ビーム（第１計測ビーム）ＢＲ３１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビーム（第２計測ビーム）ＢＲ３２とに分岐する。プリズム３７の下方（−Ｚ側）には、プリズム３７から射出された計測ビームＢＲ３２を反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム（第２光学部）３７Ａが配設されている。プリズム３７ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＲ３２が計測テーブルＭＴＢにより遮光されない高さに設定されている。

なお、プリズム３７が介在する反射ビームＢＲ３の光路は、図１２に示した反射ビームＢＲ１の光路と同様であるため、図１２に反射ビームＢＲ３に対応する符号を付し、ここでは簡単に説明するが、反射ビームＢＲ３は、送光部５５ｃからハーフミラー３１を介してプリズム３７に入射し、固定鏡２７の反射面２７ａで反射される計測ビームＢＲ３１と、反射面２７ｂで反射される計測ビームＢＲ３２とに分岐される。そして、それぞれの計測ビームＢＲ３１、ＢＲ３２は、反射ビームＢＲ３よりも＋Ｚ側の高さでプリズム３７から射出して、Ｚ軸干渉計２２の受光部５６ｃで受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５６ｃで受光した計測ビームＢＲ３１、３２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いて計測テーブルＭＴＢのＺ変位を検出することができる。
また、プリズム３７において式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３７からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＲ３１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＲ３２とが交差する計測点ＶＰ３７（図１１参照）におけるＺ変位となる。

また、本実施の形態の露光装置１００では、投影ユニットＰＵを保持する保持部材には、オフアクシス・アライメント系（以下、アライメント系と称する）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧ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（アライメント系ＡＬＧ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）系のセンサが用いられている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、図１３に示す主制御装置２０に供給される。

本実施の形態の露光装置１００では、図１では図示が省略されているが、照射系９０ａ、受光系９０ｂ（図１３参照）からなる、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。

図１３には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。
この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（またはワークステーション）からなる主制御装置２０を中心として構成されている。また、主制御装置２０には、メモリＭＥＭ、ＣＲＴディスプレイ（または液晶ディスプレイ）等のディスプレイＤＩＳが接続されている。

次に、上記のように構成された露光装置１００の中、干渉計システム１１８の動作について図２、３を参照しながら説明する。
本実施の形態では、Ｙ軸干渉計１８からの干渉計ビームはウエハステージＷＳＴの移動範囲の全域で常に反射面１７Ｙに投射され、Ｙ軸干渉計１６からの干渉計ビームは計測ステージＭＳＴの移動範囲の全域で常に反射面１１７Ｙに投射されるようになっている。従って、Ｙ軸方向については、常にステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置は、主制御装置２０によってＹ軸干渉計１６、１８の計測値に基づいて管理される。

その一方で、主制御装置２０は、Ｘ軸干渉計４６からの干渉計ビームが、反射面１７Ｘに照射される範囲でのみ、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ位置を管理するとともに、Ｘ軸干渉計４６からの干渉計ビームが反射面１１７Ｘに照射される範囲でのみ、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいて計測テーブルＭＴＢ（計測ステージＭＳＴ）のＸ位置を管理する。従って、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてＸ位置を管理できない間、例えばウエハ交換位置（ローディング・ポジション）ＬＰ近傍でのウエハテーブルＷＴＢのＸ位置はＸ軸干渉計４７の出力値に基づいて管理される。一方、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてＸ位置を管理できない間の計測テーブルＭＴＢのＸ位置は、Ｘ軸干渉計２１の出力値に基づいて管理される。

続いて、Ｚ軸干渉計２２によるＺ位置計測について説明する。
ウエハステージＷＳＴが移動面１２ａに沿って固定子８０に対してＸ軸方向に駆動した際には、折り曲げミラー３２、３３と、ウエハステージＷＳＴとの相対位置は変動するが、折り曲げミラー３２、３３とプリズム３４〜３６とのＹ軸方向及びＺ軸方向の相対位置はほぼ維持されるため、折り曲げミラー３２、３３とプリズム３４〜３６との光学的結合が維持され、Ｚ軸干渉計２２から射出された検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３）は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の移動に追従してプリズム３４〜３６に入射する。そして、プリズム３４〜３６に入射した反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３は、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１と計測ビームＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２とに分岐され、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に移動した際にも、それぞれ固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に、受光部５７ａ〜５７ｃで受光される。

また、ウエハステージＷＳＴがＹ軸リニアモータ８２、８３の駆動により、移動面１２ａに沿って固定子８６、８７に対してＹ軸方向に駆動した際には、ウエハステージＷＳＴの移動に伴って可動子８２に設けられた折り曲げミラー３２、３３も追従移動するため、検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３）は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の移動に追従してプリズム３４〜３６に入射する。そして、プリズム３４〜３６に入射した反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３は、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１と計測ビームＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２とに分岐され、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に移動した際にも、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂがＹ軸方向に延在して設けられているため、Ｚ軸計測が中断することなく、それぞれ反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に、受光部５７ａ〜５７ｃで受光される。

主制御装置２０は、各プリズム３４〜３６を介して受光した計測ビームに基づいて、プリズム３４〜３６の位置毎にウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＺ位置（Ｚ変位）を上述した式（１）を用いて検出するとともに、得られた３ヶ所のＺ変位からピッチング量、ローリング量等のウエハテーブルＷＴＢの傾斜量を検出する。
具体的には、図１４に示すように、便宜上、プリズム３５、３６がＸ軸方向に沿って配置され、各プリズム３４〜３６に対応する計測点ＶＰ３４〜ＶＰ３６がＸ軸方向に距離Ｌｘ離間し、Ｙ軸方向に距離Ｌｙ離間した三角形の頂点に配置された場合、各計測点ＶＰ３４〜ＶＰ３６のＺ変位をそれぞれＺ３４〜Ｚ３６とすると、ウエハテーブルＷＴＢのローリング量θｙとピッチング量θｘとは、以下の式で求められる。
θｙ＝（Ｚ３６−Ｚ３５）／Ｌｘ ...（２）
θｘ＝（Ｚ３４−（Ｚ３６＋Ｚ３５）／２）／Ｌｙ ...（３）

また、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、例えばウエハテーブルＷＴＢ内の位置等、任意の位置ＶＰｎにおけるＺ変位Ｚｎは、以下の式で求められる。
Zn＝Z36−(Z35−Z36)×Dx／Lx＋{Z34−(Z36＋Z35)／2}×Dy／Ly
＝Z36×(Lx＋Dx)／Lx−Z35×(Dx／Lx)＋{Z34−(Z36＋Z35)／2}×Dy／Ly ...（４）

一方、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向への駆動時、可動子８２にピッチングが生じた場合は、上記折り曲げミラー３２、３３を介した検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３）を用いて検出したウエハテーブルＷＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量に、折り曲げミラー３２、３３のピッチング誤差（光学誤差）が含まれている。そこで、補正装置としての主制御装置２０は、Ｙ軸干渉計２３のＹ軸方向に平行な２本の測長軸に基づいて、折り曲げミラー３２、３３のピッチング量を求め、求めたピッチング量を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量を補正する。
なお、Ｙ軸方向に平行な２本の測長軸に加えて、Ｘ軸方向に平行な２本の測長軸（このうちの１本の測長軸はＹ軸の測長軸と兼用）を用いて折り曲げミラー３２、３３のヨーイング量を求め、折り曲げミラー３２，３３のピッチング量とヨーイング量とに応じてウエハテーブルＷＴＢの位置を補正してもよい。
そして、主制御装置２０は、得られたウエハテーブルＷＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを支持する３つのアクチュエータを駆動して、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置させるとともに、照明光ＩＬの光軸ＡＸと直交させるようにレベリング調整する。

計測ステージＭＳＴについてもウエハステージＷＳＴと同様に、計測ステージＭＳＴが移動面１２ａに沿って固定子８１に対してＸ軸方向に駆動した際には、ハーフミラー３０、３１と、計測ステージＭＳＴとの相対位置は変動するが、ハーフミラー３０、３１とプリズム３７〜３９とのＹ軸方向及びＺ軸方向の相対位置はほぼ維持されるため、ハーフミラー３０、３１とプリズム３７〜３９との光学的結合が維持され、Ｚ軸干渉計２２から射出された検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＲ１〜ＢＲ３）は、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）の移動に追従してプリズム３７〜３９に入射する。そして、プリズム３７〜３９に入射した反射ビームＢＲ１〜ＢＲ３は、計測ビームＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１と計測ビームＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２とに分岐され、計測ステージＭＳＴがＸ軸方向に移動した際にも、それぞれ固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に、受光部５６ａ〜５６ｃで受光される。

また、計測ステージＭＳＴがＹ軸リニアモータ８４、８５の駆動により、移動面１２ａに沿って固定子８６、８７に対してＹ軸方向に駆動した際には、計測ステージＭＳＴの移動に伴って可動子８４に設けられたハーフミラー３０、３１も追従移動するため、検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＲ１〜ＢＲ３）は、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）の移動に追従してプリズム３７〜３９に入射する。そして、プリズム３７〜３９に入射した反射ビームＢＲ１〜ＢＲ３は、計測ビームＢＲ１１、ＢＲ２１、ＢＲ３１と計測ビームＢＲ１２、ＢＲ２２、ＢＲ３２とに分岐され、計測ステージＭＳＴがＹ軸方向に移動した際にも、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂがＹ軸方向に延在して設けられているため、Ｚ軸計測が中断することなく、それぞれ反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に受光部５７ａ〜５７ｃで受光される。

そして、主制御装置２０は、各プリズム３７〜３９を介して受光した計測ビームに基づいて、プリズム３７〜３９の位置毎に計測テーブルＭＴＢのＺ位置（Ｚ変位）を上述した式（１）を用いて検出するとともに、得られた３ヶ所のＺ変位からピッチング量、ローリング量等の計測テーブルＭＴＢの傾斜量を検出する。

具体的には、図１６に示すように、便宜上、プリズム３８、３９がＸ軸方向に沿って配置され、各プリズム３７〜３９に対応する計測点ＶＰ３７〜ＶＰ３９がＸ軸方向に距離ＬＭｘ離間し、Ｙ軸方向に距離ＬＭｙ離間した三角形の頂点に配置された場合、各計測点ＶＰ３７〜ＶＰ３９のＺ変位をそれぞれＺ３７〜Ｚ３９とすると、計測テーブルＭＴＢのローリング量θｙとピッチング量θｘとは、以下の式で求められる。
θｙ＝（Ｚ３９−Ｚ３８）／ＬＭｘ ...（５）
θｘ＝（Ｚ３７−（Ｚ３９＋Ｚ３８）／２）／ＬＭｙ ...（６）

一方、計測ステージＭＳＴのＹ軸方向への駆動時、可動子８４にピッチングが生じた場合は、上記ハーフミラー３０、３１を介した検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＲ１〜ＢＲ３）を用いて検出した計測テーブルＭＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量に、ハーフミラー３０、３１のピッチング誤差（光学誤差）が含まれている。そこで、補正装置としての主制御装置２０は、Ｙ軸干渉計２４のＹ軸方向に平行な２本の測長軸に基づいて、ハーフミラー３０、３１のピッチング量を求め、求めたピッチング量を用いて、計測テーブルＭＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量を補正する。
なお、Ｙ軸方向に平行な２本の測長軸に加えて、Ｘ軸方向に平行な２本の測長軸（このうちの１本の測長軸はＹ軸の測長軸と兼用）を用いてハーフミラー３０、３１のヨーイング量を求め、ハーフミラー３０、３１のピッチング量とヨーイング量とに応じて計測テーブルＭＴＢの位置を補正してもよい。
そして、主制御装置２０は、得られた計測テーブルＭＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量に基づいて、計測テーブルＭＴＢを支持する３つのアクチュエータを駆動して、プレート１０１の表面を所定のＺ位置に位置決めするとともに、照明光ＩＬの光軸ＡＸと直交させるようにレベリング調整する。

これらウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴの駆動時には、温度調整装置８、９から温度調整されたエアが送出されて、折り曲げミラー３２、３３、ハーフミラー３０、３１が追従移動する空間が温度調整されるため、検出ビームＢ１〜Ｂ３（計測ビームＢＴ１１、１２、ＢＴ２１、２２、ＢＴ３１、３２、ＢＲ１１、ＢＲ１２、ＢＲ２１、ＢＲ２２、ＢＲ３１、ＢＲ３２）が発生する熱により、空気揺らぎ等の悪影響が及ぶことを抑制できる。

次に、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図１７〜図１９を参照して説明する。
なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、液浸装置１３２の液体供給装置２８８及び液体回収装置２９２の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先玉９１の直下には常時水が満たされているが、以下の説明では説明を容易にするために、液体供給装置２８８及び液体回収装置２９２の制御に関する説明は省略する。

図１７Ａには、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ（ここでは例えば１ロットの最後のウエハとする）に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。このとき、計測ステージＭＳＴはウエハステージＷＳＴと衝突（接触）しない所定の待機位置にて待機している。

上記の露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などのウエハアライメントの結果及び最新のアライメント系ＡＬＧのベースライン計測結果等に基づいて、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）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより行われる。

また、ウエハアライメントとともに、照射系９０ａ、受光系９０ｂを用いてウエハＷに対する焦点位置検出が行われ、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの焦点位置に位置決めされる。ウエハＷに対する焦点位置検出、すなわち照射系９０ａからの検知光がウエハに照射される位置は、水が満たされない位置に設定され、最初に露光処理が行われるショット領域（第１ショット領域）に対しては、当該ショット領域が水に浸る前の位置で焦点位置検出が行われる。そして、この第１ショット領域に対する露光処理が行われている間にも照射系９０ａからの検知光照射を継続し、検知光が照射されたショット領域の焦点位置情報を収集する。次いで、第１ショット領域に対する露光処理が終了して次のショット領域（第２ショット領域）に対する露光処理を実施する際には、第１ショット領域への露光処理中に収集した焦点位置情報を用いて、第２ショット領域の表面を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置決めする。
このように、第２ショット領域以降のショット領域については、先に行われた露光処理中に検出・収集された焦点位置情報を用いて投影光学系ＰＬの焦点位置への位置決めがなされる。換言すると、焦点位置情報の検出工程を別途設ける必要がなくなるため、スループットを向上させることが可能となっている。

ここで、上記のウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作は、主制御装置２０が干渉計１８、４６の計測値をモニタしつつ、Ｘ軸リニアモータ８０及びＹ軸リニアモータ８２、８３の駆動を制御することにより行われる。また、上記の走査露光は、主制御装置２０が干渉計１８、４６及びレチクル干渉計１１６の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部１１並びにＹ軸リニアモータ８２、８３（及びＸ軸リニアモータ８０）を制御して、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ軸方向に関して相対走査し、その相対走査中の加速終了後と減速開始直前との間の等速移動時に、照明光ＩＬの照明領域に対してレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とをＹ軸方向に関して等速同期移動することで実現される。なお、上記の露光動作は、先玉９１とウエハＷとの間に水を保持した状態で行われる。

そして、ウエハステージＷＳＴ側で、ウエハＷに対する露光が終了した段階で、主制御装置２０は、干渉計１６、２１の計測値に基づいて、Ｙ軸リニアモータ８４、８５及びＸ軸リニアモータ８１を制御して、計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）を図１７Ｂに示される位置まで移動させる。この図１７Ｂの状態では、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ側面とウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ側面とは接触している。なお、干渉計１６、１８の計測値をモニタして計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢとをＹ軸方向に、例えば３００μｍ程度（水が表面張力により漏出しない隙間）離間させて非接触状態を維持してもよい。
なお、前述したように、プリズム３４〜３６、プリズム３４Ａ及びプリズム３５Ａは、ウエハホルダ７０の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてウエハホルダ７０よりも出っ張らないようにウエハステージ本体２８に設けられている。同様に、プリズム３７〜３９、プリズム３７Ａ及びプリズム３９Ａもプレート１０１の下方に設けられるとともに、水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）においてプレート１０１よりも出っ張らないように計測ステージ本体５２に設けられている。このため、上述のように計測テーブルＭＴＢとウエハテーブルＷＴＢとを近接させてもプリズム３４とプリズム３７とが接触することがない。
また、プリズム３４〜３９、プリズム３４Ａ、プリズム３５Ａ、プリズム３７Ａ及びプリズム３９Ａが、水に濡れることを回避することができる。

次いで、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢと計測テーブルＭＴＢとのＹ軸方向の位置関係を保持しつつ、両ステージＷＳＴ、ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する動作を開始する。

このようにして、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴが同時に駆動されると、図１７Ｂの状態では、投影ユニットＰＵの先玉９１とウエハＷとの間に保持されていた水がウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴの＋Ｙ側への移動に伴って、ウエハＷ→ウエハホルダ７０→計測テーブルＭＴＢ上を順次移動する。なお、上記の移動中、ウエハテーブルＷＴＢ、計測テーブルＭＴＢは相互に接触する位置関係を保っている。図１８Ａには、上記の移動途中に水がウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴ上に同時に存在するときの状態、すなわち、ウエハステージＷＳＴ上から計測ステージＭＳＴ上に水が渡される直前の状態が示されている。

図１８Ａの状態から、さらにウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴが＋Ｙ方向に同時に所定距離駆動されると、図１８Ｂに示されるように、計測ステージＭＳＴと先玉９１との間に水が保持された状態となる。これに先だって、主制御装置２０では、Ｘ軸干渉計４６からの干渉計ビームが計測テーブルＭＴＢの反射面１１７Ｘに照射されるようになったいずれかの時点でＸ軸干渉計４６のリセットを実行する。また、図１８Ｂの状態では、主制御装置２０はウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ位置をＸ軸干渉計４７の計測値に基づいて管理している。

次いで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置を干渉計１８、４７の計測値に基づいて管理しつつ、リニアモータ８０、８２、８３の駆動を制御して、所定のウエハ交換位置にウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、次のロットの最初のウエハへの交換を行い、これと並行して、計測ステージＭＳＴを用いた所定の計測を必要に応じて実行する。この計測としては、例えばレチクルステージＲＳＴ上のレチクル交換後に行われるアライメント系ＡＬＧのベースライン計測が一例として挙げられる。具体的には、主制御装置２０では、計測テーブルＭＴＢのプレート１０１上に設けられた基準マーク領域ＦＭ内の一対の第１基準マークと対応するレチクル上のレチクルアライメントマークを上述したレチクルアライメント検出系ＲＡａ、ＲＡｂを用いて同時に検出して一対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークの位置関係を検出する。これと同時に主制御装置２０では、上記基準マーク領域ＦＭ内の第２基準マークをアライメント系ＡＬＧで検出することで、アライメント系ＡＬＧの検出中心と第２基準マークとの位置関係を検出する。そして、主制御装置２０は、上記一対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークの位置関係とアライメント系ＡＬＧの検出中心と、第２基準マークとの位置関係と、既知の一対の第１基準マークと第２基準マークとの位置関係とに基づいて、投影光学系ＰＬによるレチクルパターンの投影中心とアライメント系ＡＬＧの検出中心との距離、すなわちアライメント系ＡＬＧのベースラインを求める。なお、このときの状態が図１９に示されている。

なお、上記のアライメント系ＡＬＧのベースライン計測とともに、レチクル上にレチクルアライメントマークを複数形成し、これに対応して基準マーク領域ＦＭ内に複数対の第１基準マークを形成しておき、少なくとも２対の第１基準マークと対応するレチクルアライメントマークとの相対位置を、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向にステップ移動させつつ、レチクルアライメント系ＲＡａ、ＲＡｂを用いて計測することで、いわゆるレチクルアライメントが行われる。
この場合、レチクルアライメント系ＲＡａ、ＲＡｂを用いたマークの検出は、投影光学系ＰＬ及び水を介して行われる。

そして、上述した両ステージＷＳＴ、ＭＳＴ上における作業が終了した段階で、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとを接触させ、その状態を維持させつつＸＹ面内で駆動し、ウエハステージＷＳＴを投影ユニット直下に戻す。この移動中も、主制御装置２０ではＸ軸干渉計４６からの干渉計ビームがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７Ｘに照射されるようになったいずれかの時点でＸ軸干渉計４６のリセットを実行する。そして、ウエハステージＷＳＴ側では、交換後のウエハに対してウエハアライメント、すなわちアライメント系ＡＬＧによる交換後のウエハ上のアライメントマークの検出を行い、ウエハ上の複数のショット領域の位置座標を算出する。

その後、主制御装置２０では、先ほどとは逆にウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとのＹ軸方向の位置関係を保ちつつ、両ステージＷＳＴ、ＭＳＴを−Ｙ方向に同時に駆動して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハ）を投影光学系ＰＬの下方に移動させた後に、計測ステージＭＳＴを所定の位置に退避させる。

そして、主制御装置２０では、上記と同様に新たなウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行し、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写させる。

なお、上記の説明では、計測動作として、ベースライン計測を行う場合について説明したが、これに限られず、ウエハステージＷＳＴ側でウエハの交換を行っている間に、計測ステージＭＳＴの計測器群４３を用いて、照度計測、照度むら計測、空間像計測、波面収差計測などを行い、その計測結果をその後行われるウエハの露光に反映させることとしてもよい。具体的には、例えば計測結果に基づいて、上述した結像特性補正コントローラ３８１により投影光学系ＰＬの調整を行うことが可能である。

以上のように、本実施の形態では、Ｙ軸方向に長いストロークを有するウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）や計測ステージＭＳＴ（計測テーブルＭＴＢ）に対して位置を検出する際にも、折り曲げミラー３２、３３やハーフミラー３０、３１をそれぞれ可動子８２、８４に搭載することで、計測が途切れることなく、検出ビームＢ１〜Ｂ３をウエハテーブルＷＴＢや計測テーブルＭＴＢの移動に追従させることが可能である。そのため、各ステージにＹ軸方向に延びる移動鏡を搭載する必要がなくなり、ステージの重量化・大型化を防ぐことにより移動性能が悪化することを防止できるとともに、別途つなぎ用の干渉計を設けて計測軸数を増加させる必要がなくなり、更なるコストダウンに寄与することができる。また、本実施の形態では、ウエハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴの移動に検出ビームを追従させるに際しては、温度調整装置８、９によって折り曲げミラー３２、３３、ハーフミラー３０、３１が追従移動する空間を温度調整するため、ビームが生じる熱の影響を常時排除でき、空気揺らぎ等の悪影響が及ぶことを抑制して、高精度な位置計測を実現できる。

また、本実施の形態では、上記の折り曲げミラー３２、３３やハーフミラー３０、３１と光学的に結合されたプリズム３４〜３６、３７〜３９により、Ｘ軸に平行な計測ビームと、Ｚ方向成分を含む計測ビームとに分岐してそれぞれ反射面２７ａ、２７ｂで反射させるという、簡単な構成でウエハテーブルＷＴＢ、計測テーブルＭＴＢのＺ位置を検出することができ、コストダウンに寄与できる。さらに、これら反射面２７ａ、２７ｂが固定鏡２７に一体に形成されているため、それぞれ個別に設置する場合と比べてコストを抑制することが可能になる。また、本実施の形態では、固定鏡２７がウエハテーブルＷＴＢ、計測テーブルＭＴＢの上方ではなく、平面視でベース盤１２から外れた側方に配置されているので、通常、これらテーブル（ベース盤１２）の上方に設けられる投影光学系やウエハの位置計測に用いられる計測機器の配置に支障を来し、装置の大型化を招くことを防止できる。加えて、本実施の形態では、Ｚ計測に用いる固定鏡２７をウエハステージＷＳＴのプリズム３４〜３６及び計測ステージＭＳＴのプリズム３７〜３９で共用しているので、個別に反射鏡を設ける場合と比較してコストを抑えることができる。

一方、本実施の形態では、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴにおいてそれぞれ３ヶ所でＺ位置を計測することで、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴのＺ位置に加えてピッチング量やローリング量等の傾斜量も容易に計測可能となっている。さらに、本実施の形態では、Ｙ軸リニアモータの駆動時に、可動子８２、８４の駆動に起因したピッチング量等の光学誤差を計測してテーブルＷＴＢ、ＭＴＢの傾斜量を補正しているので、高精度にウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置させるとともに、照明光ＩＬの光軸ＡＸと直交させることが可能となり、レチクルパターンの転写精度を向上させることができる。また、本実施の形態では、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴに対するＺ位置計測によりピッチング量やローリング量等の傾斜量を検出できるので、Ｙ軸干渉計１６、１８、２１やＸ軸干渉計４６、４７によるピッチング量またはローリング量の検出を排除することも可能になる。その結果、これらの干渉計によるＺ方向の計測軸を減らして、ウエハテーブルＷＴＢ及び計測テーブルＭＴＢの厚さを薄くすることが可能になり、各ステージＷＳＴ、ＭＳＴの軽量化を実現することができる。

さらに、本実施の形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴにおいて、プリズム３４〜３６、３７〜３９に入射する検出ビームＢ１〜Ｂ３の高さ位置が同じであり、プリズム３４〜３６から射出する計測ビームとプリズム３７〜３９から射出する計測ビームとがＺ方向の高さ位置を異ならせることにより、図４に示したような送光部５５ａ〜５５ｃを共用させたコンパクトなＺ軸干渉計２２を構成することが可能となり、ステージ装置５０及び露光装置１００の一層の小型化に寄与できる。

続いて、本発明のステージ装置の第２実施形態について、図２０乃至図２２を参照して説明する。図２０は、ウエハステージＷＳＴの概略的な構成を示す部分平面図であり、この図に示すように、本実施の形態では、ウエハステージＷＳＴのＺ変位（及びピッチング量、ローリング量）を計測するために、干渉計システム１１８を構成する３つの光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３が当該ウエハステージＷＳＴに設けられている。なお、第２実施形態で示す光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３は、計測ステージＭＳＴに対してもウエハステージＷＳＴと同様に適用できるものであるが、ここではウエハステージＷＳＴについてのみ説明する。また、図２１及び図２２における光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３では、計測ビームの光軸のみを図示するものとする。
なお、これらの図において、図１乃至図１９に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

光学素子群ＯＰ１は、ウエハステージ本体２８の＋Ｙ側の側面に、計測ビームＢＴ１の光路上に且つウエハステージ本体２８の＋Ｘ側寄りに配置されており、折り曲げミラー３３と光学的に結合された折り曲げミラー（第１光学部材）１５１、ビームスプリッタ（分岐光学部材）１５２、折り曲げミラー１５３、プリズム（第２光学部）１５４とから構成されている。

折り曲げミラー１５１は、入射した計測ビームＢＴ１を−Ｚ方向へ折り曲げてビームスプリッタ１５２に入射させるものである。ビームスプリッタ１５２は、折り曲げミラー１５１で折り曲げられた計測ビームＢＴ１を、当該ビームスプリッタ１５２を透過する計測ビームＢＴ１２と、Ｘ軸方向に平行な計測ビームＢＴ１１とに分岐する。折り曲げミラー１５３は、ビームスプリッタ１５２を透過した計測ビームＢＴ１２を−Ｘ方向へ折り曲げてプリズム１５４に入射させるものである。プリズム１５４は、折り曲げミラー１５３により折り曲げられた計測ビームＢＴ１２を固定鏡２７の反射面２７ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。
一方、ビームスプリッタ１５２で分岐された計測ビームＢＴ１１は、固定鏡２７の反射面２７ａに向けて射出され、反射面２７ａで当該ビームスプリッタ１５２に向けて反射される。
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ１１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ１２は元の光路を辿り、折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ａで受光される。

そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ａで受光した計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出する。この場合、上記の式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学素子群ＯＰ１を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＢＴ１１と、計測ビームＢＴ１２とが交差する計測点ＶＰ１におけるＺ変位となる（平面的な配置については図２０参照）。

同様に、光学素子群ＯＰ２は、図２０に示されるように、ウエハステージ本体２８の＋Ｙ側の側面に、計測ビームＢＴ２の光路上に且つウエハステージ本体２８の−Ｘ側寄りに配置されており、図２１に示されるように、折り曲げミラー３３と光学的に結合されたビームスプリッタ（第１光学部材、分岐光学部材）１６１、折り曲げミラー１６２、プリズム（第２光学部）１６３とから構成されている。

ビームスプリッタ１６１は、入射した計測ビームＢＴ２を当該ビームスプリッタ１６１を透過して固定鏡２７の反射面２７ａに向かう計測ビームＢＴ２１と、−Ｚ方向へ向かう計測ビームＢＴ２２とに分岐する。折り曲げミラー１６２は、ビームスプリッタ１６１から出射する計測ビームＢＴ２２を−Ｘ方向へ折り曲げてプリズム１６３に入射させるものである。プリズム１６３は、折り曲げミラー１６２により折り曲げられた計測ビームＢＴ２２を固定鏡２７の反射面２７ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ２１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ２２は元の光路を辿り、折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ｂで受光される。

そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ｂで受光した計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出する。この場合、上記の式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学素子群ＯＰ２を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＢＴ２１と、計測ビームＢＴ２２とが交差する計測点ＶＰ２におけるＺ変位となる（平面的な配置については図２０参照）。

また、光学素子群ＯＰ３は、図２０に示されるように、ウエハステージ本体２８の−Ｙ側の側面に、計測ビームＢＴ３の光路上に且つウエハステージ本体２８の−Ｘ側寄りに配置されており、図２２に示されるように、折り曲げミラー３２と光学的に結合された折り曲げミラー（第１光学部材）１７１、折り曲げミラー１７２、ビームスプリッタ（分岐光学部材）１７３、折り曲げミラー１７４、プリズム（第２光学部）１７５とから構成されている。
なお、光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３におけるプリズム１５４、１６３、１７５の入射側には、実際には計測ビームの角度を変更する光学素子群が配設されているが、ここでは図示を省略している。

折り曲げミラー１７１は、入射した計測ビームＢＴ３を−Ｚ方向へ折り曲げるものであり、折り曲げミラー１７２は折り曲げミラー１７１で折り曲げられた計測ビームＢＴ３を−Ｘ方向へ折り曲げてビームスプリッタ１７３に入射させるものである。ビームスプリッタ１７３は、折り曲げミラー１７２で折り曲げられた計測ビームＢＴ３を当該ビームスプリッタ１７３を透過して固定鏡２７の反射面２７ａに向かう計測ビームＢＴ３１と、＋Ｚ側方向に向かう計測ビームＢＴ３２とに分岐する。折り曲げミラー１７４は、ビームスプリッタ１７３で＋Ｚ側へ折り曲げられた計測ビームＢＴ３２を−Ｘ方向へ折り曲げてプリズム１７５に入射させるものである。プリズム１７５は、折り曲げミラー１７４により折り曲げられた計測ビームＢＴ３２を固定鏡２７の反射面２７ｂと直交する方向に跳ね上げて射出する。
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ３１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ３２は元の光路を辿り、折り曲げミラー３２を介してＺ軸干渉計２２の受光部５７ｃで受光される。

そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２の受光部５７ｃで受光した計測ビームＢＴ３１、ＢＴ３２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出する。この場合、上記の式（１）で検出されるＺ変位、すなわち光学素子群ＯＰ３を用いて検出されるＺ変位は、計測ビームＢＴ３１と、計測ビームＢＴ３２とが交差する計測点ＶＰ３におけるＺ変位となる（平面的な配置については図２０参照）。
この光学素子群ＯＰ３においては、計測点ＶＰ３が光学素子群ＯＰ３（折り曲げミラー１７１）に対して計測ビームＢＴ３の入射側（＋Ｘ側）に位置するように、各光学素子の位置が設定される。

そして、主制御装置２０は、計測点ＶＰ１、ＶＰ２の位置及びそこで計測されるＺ変位及びに基づき、上記計測点ＶＰ３４〜ＶＰ３６の場合と同様に、ウエハテーブルＷＴＢのローリング量θｙを求めるとともに、さらに、計測点ＶＰ３の位置及びそこで計測されるＺ変位に基づいてピッチング量θｘを求め、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置及び姿勢を調整する。

ここで、上記第１実施形態における図１４で示した計測点ＶＰ３４〜ＶＰ３６で求められるＺ変位は、Ｚ位置及び姿勢調整対象となるウエハステージＷＳＴと離間している計測点における値のため、上記の式（４）等を用いてウエハステージＷＳＴの位置におけるＺ変位に変換・算出する際に誤差が含まれる可能性があるが、本実施の形態では、図２０に示されるように、計測点ＶＰ１〜ＶＰ３がウエハステージＷＳＴの一部を囲む位置に設定されるため、ウエハステージＷＳＴの位置におけるＺ変位に変換・算出する必要がなくなり、ウエハステージＷＳＴのＺ位置及び姿勢の計測精度を高めることが可能になる。
従って、本実施形態では、上記第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、ウエハステージＷＳＴの位置・姿勢を高精度に制御することが可能になり、結果として、ウエハＷへのパターン転写精度を高めることができる。
特に、本実施形態では、光学素子群ＯＰ３（折り曲げミラー１７１）よりも計測ビームＢＴ３の入射側（＋Ｘ側）に計測点ＶＰ３を設定することにより、ウエハステージＷＳＴの一部を計測点ＶＰ１〜ＶＰ３で囲むことを容易に具現化しており、ウエハステージＷＳＴのＺ位置及び姿勢の計測精度向上に寄与している。
なお、本実施形態における光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３の光学素子の構成は一例であり、各光学素子群ＯＰ１〜ＯＰ３に対応する計測点ＶＰ１〜ＶＰ３がウエハステージＷＳＴの少なくとも一部を囲めば、他の構成としてもよい。

図２３及び図２４は、本発明のステージ装置の第３実施形態を示す図である。
これらの図において、図１乃至図１９に示す第１の実施の形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態のステージ装置５０においては、ウエハステージＷＳＴは平面視円形に形成されており、Ｙ軸方向に延びるＹガイドバーＹＧに不図示のエアベアリングを介して移動自在に支持され、Ｘ軸方向に延びるＸガイドバーＸＧに不図示のエアベアリングを介して移動自在に支持されている。なお、図２４に示すように、ＸガイドバーＸＧは、ウエハステージＷＳＴのＺ方向中央の重心位置を通る高さでウエハステージＷＳＴを挿通しており、ＹガイドバーＹＧは、ＸガイドバーＸＧを上下に挟んで設けられている。

ＸガイドバーＸＧの両端には、可動子８２、８３が設けられている。この可動子８２、８３とＹ軸方向に延在する固定子８６、８７とによって、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動するムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。同様に、ＹガイドバーＹＧの両端には、可動子１８２、１８３が設けられている。この可動子１８２、１８３とＸ軸方向に延在する固定子１８６、１８７とによって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングコイル型のＸ軸リニアモータが構成されている。そして、可動子８２と８３及び可動子１８２、１８３を同期して互いに駆動量を異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴをθＺ軸方向に移動させることができる。

このステージ装置５０には、Ｙ軸方向に沿って検出ビームＢ１を射出する干渉計１２２と、Ｘ軸方向に沿って検出ビームＢ２を射出する干渉計１２３とが設けられている。検出ビームＢ１の光路上には、検出ビームＢ１を透過ビームＢＴ１として透過するとともに、Ｘ軸方向に沿う反射ビームＢＲ１として反射するハーフミラー１３０と、ハーフミラー１３０を透過した透過ビームＢＴ１をＸ軸方向に沿う反射ビームＢＲ２として折り曲げる（反射する）折り曲げミラー１３４とが可動子８２に搭載して配設されている。

反射ビームＢＲ１の光路上には、第１実施形態で示したプリズム３６と同様の構成のプリズム３６ＡがウエハステージＷＳＴの＋Ｙ側端部に設けられている。固定子８７の上方には、反射面２７ａ、２７ｂ（図２３では不図示、図６等を参照）を有する固定鏡２７がＹ軸方向に沿って配置されている。そしてプリズム３６Ａから射出した計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２は、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射し、プリズム３６Ａ及びハーフミラー１３０を介して干渉計１２２で受光される。
同様に、反射ビームＢＲ２の光路上には、プリズム３６Ａと同様の構成のプリズム３６ＢがウエハステージＷＳＴの−Ｙ側端部に設けられている。そしてプリズム３６Ｂから射出した計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２は、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射し、プリズム３６Ｂ、折り曲げミラー１３４及びハーフミラー１３０を介して干渉計１２２で受光される。

検出ビームＢ２の光路上には、検出ビームＢ２を透過ビームＢＴ５２として透過するとともに、Ｙ軸方向に沿う反射ビームＢＲ５１として反射するハーフミラー１３１と、ハーフミラー１３１を透過した透過ビームＢＴ５２をＹ軸方向に沿う反射ビームＢＲ５２として折り曲げる（反射する）折り曲げミラー１３３とが可動子１８３に搭載して配設されている。

反射ビームＢＲ５１の光路上には、プリズム３６Ａと同様の構成のプリズム３６ＣがウエハステージＷＳＴの＋Ｘ側端部に設けられている。固定子１８６の上方には、反射面２７ａ、２７ｂ（図２３では不図示、図６等を参照）を有する固定鏡２７がＸ軸方向に沿って配置されている。そしてプリズム３６Ｃから射出した計測ビームＢＲ６１、ＢＲ６２は、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射し、プリズム３６Ｃ及びハーフミラー１３１を介して干渉計１２３で受光される。
同様に、反射ビームＢＲ５２の光路上には、プリズム３６Ｃと同様の構成のプリズム３６ＤがウエハステージＷＳＴの−Ｘ側端部に設けられている。そしてプリズム３６Ｄから射出した計測ビームＢＲ７１、ＢＲ７２は、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射し、プリズム３６Ｄ、折り曲げミラー１３３及びハーフミラー１３１を介して干渉計１２３で受光される。

上記の構成では、プリズム３６Ａ、３６Ｂを経た計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２、ＢＲ２１、ＢＲ２２を受光するとともに、プリズム３６Ｃ、３６Ｄを経た計測ビームＢＲ６１、ＢＲ６２、ＢＲ７１、ＢＲ７２を受光することにより、上記第１実施形態と同様に、ウエハステージＷＳＴのＺ位置及びピッチング量及びローリング量を検出することができる。また、本実施の形態では、第１実施形態とは異なり、干渉計１２２、１２３からは他の一軸の検出ビーム（不図示）がそれぞれ射出され、干渉計１２２ではこの検出ビームが反射面２７ａで反射した反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置及びθＺ方向の位置を検出できる。また、干渉計１２３ではこの検出ビームが反射面２７ａで反射した反射光を受光することにより、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置及びθＺ方向の位置を検出できる。

従って、本実施の形態では、上記第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、干渉計からの検出ビームを反射するための移動鏡をウエハステージＷＳＴに設ける必要がなくなり、ウエハステージＷＳＴの形状をウエハＷの外形に即した小型・軽量化を実現することが可能になる。
また、本実施の形態では、ウエハステージＷＳＴを駆動するためのリニアモータがウエハステージＷＳＴと離間した位置で駆動するため、モータ駆動時の熱がウエハステージＷＳＴと離間した位置で発生することになり、ウエハステージＷＳＴに与える熱の悪影響を最小限に抑えることが可能になる。

なお、上記第１実施形態においては、Ｚ軸干渉計２２を用いてウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＺ位置を検出する構成としたが、これに限定されるものではなく、Ｘ軸方向の位置のみを検出する構成としてもよい。
また、上記第１実施形態では、ステージ装置５０がウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの両方を備える構成であったが、第２実施形態のようにウエハステージＷＳＴのみが設けられる構成としてもよい。

また、本発明は、ウエハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。さらに、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。

さらに、上記実施形態では、ウエハＷ側のステージ装置５０に本発明を適用する構成としたが、レチクルＲ側のレチクルステージＲＳＴにも適用可能である。

なお、上記各実施形態で移動ステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置１００としては、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

露光装置１００の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＷＳＴ、ＲＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

各ステージＷＳＴ、ＲＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＷＳＴ、ＲＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＷＳＴ、ＲＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＷＳＴ、ＲＳＴの移動面側に設ければよい。

ウエハステージＷＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージＲＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

以上のように、本願実施形態の露光装置１００は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図２５に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材であるウエハ（基板）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置１００によりマスクのパターンをウエハ（基板）に露光するウエハ処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

Claims (29)

1. 移動面を移動する移動ステージと、該移動ステージの位置をビームにより検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
   前記移動ステージを駆動する駆動装置と、
   前記駆動装置に設けられ、前記移動ステージの移動に応じて前記ビームを前記移動ステージに追従させる追従光学部材と、
   前記移動ステージに設けられ、前記追従光学部材と光学的に結合された第１光学部材と、を備えたことを特徴とするステージ装置。
2. 請求項１記載のステージ装置において、
   前記位置検出装置は、前記駆動装置に起因した前記追従光学部材の光学誤差を補正する補正装置を備えていることを特徴とするステージ装置。
3. 請求項１または２記載のステージ装置において、
   少なくとも前記追従光学部材が追従する空間の温度を調整する温度調整装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
4. 移動面に沿って移動する移動ステージと、該移動ステージの位置を検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
   前記移動ステージに設けられた第１光学部材と、
   光源からのビームを前記第１光学部材に向けて折り曲げる第２光学部材と、
   前記第２光学部材を前記移動ステージの移動に追従させる追従装置と、を備えたことを特徴とするステージ装置。
5. 請求項４記載のステージ装置において、
   前記移動ステージは前記移動面に沿った第１方向と第２方向とに移動可能であり、
   前記第２光学部材は前記第１方向に向けて前記ビームを折り曲げ、
   前記追従装置は前記第２方向に沿って前記第２光学部材を駆動することを特徴とするステージ装置。
6. 請求項４または５記載のステージ装置において、
   少なくとも前記第２光学部材が追従する空間の温度を調整する温度調整装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
7. 移動面に沿って移動する移動ステージと、該移動ステージの位置を検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
   前記移動ステージに設けられ、入射したビームを前記移動面と交差する方向に折り曲げる第１光学部材と、
   前記移動ステージに設けられ、前記第１光学部材からのビームを前記移動面と交差する方向に折り曲げる第２光学部と、を備えたことを特徴とするステージ装置。
8. 請求項７記載のステージ装置において、
   前記第１光学部材が前記ビームを折り曲げる角度と、前記第２光学部材が前記ビームを折り曲げる角度とは異なっていることを特徴とするステージ装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置において、
   前記第１光学部材は、前記ステージに複数設けられていることを特徴とするステージ装置。
10. 請求項９記載のステージ装置において、
    前記位置検出装置は、前記複数の第１光学部材のそれぞれの位置に応じて当該第１光学部材と離間した位置に設定される複数の計測点を有し、
    前記複数の計測点の少なくとも一つは、前記第１光学部材に対して前記ビームの入射側に設定されることを特徴とするステージ装置。
11. 請求項１０記載のステージ装置において、
    前記複数の計測点は、前記移動ステージの少なくとも一部を囲む位置に設定されることを特徴とするステージ装置。
12. 請求項９から１１のいずれか一項に記載のステージ装置において、
    前記位置検出装置は、前記移動ステージの傾斜量を検出することを特徴とするステージ装置。
13. 移動面を移動する移動ステージと、該移動ステージの位置をビームにより検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
    前記移動ステージに複数設けられ、前記ビームを前記移動面に沿う第１計測ビームと前記移動面と交差する第２計測ビームとに分岐する分岐光学部材と、
    前記第１計測ビームを前記分岐光学部材に向けて反射する第１反射面と、前記第２計測ビームを前記分岐光学部材に向けて反射する第２反射面とを有する反射部材とを備えたことを特徴とするステージ装置。
14. 請求項１３記載のステージ装置において、
    前記分岐光学部材は、前記移動ステージの３ヶ所に設けられており、
    前記位置検出装置は、前記移動ステージの傾斜量と、前記移動ステージの前記移動面と直交する方向の位置とを検出することを特徴とするステージ装置。
15. 移動面を移動する第１移動ステージと、前記移動面を移動する第２移動ステージと、前記第１移動ステージと前記第２移動ステージとの位置をビームにより検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
    前記移動面と直交する高さ位置が同じとなるように前記ビームを第一のビームと第二のビームとに分岐する分岐光学系と、
    前記第１移動ステージに設けられ、入射した前記第一のビームの前記高さ位置を変更して射出する第１光学系と、
    前記第２移動ステージに設けられ、入射した前記第二のビームの前記高さ位置を変更して射出する第２光学系と、を備えたことを特徴とするステージ装置。
16. 請求項１５記載のステージ装置において、
    前記第１光学系から射出された第一のビームの高さ位置と、前記第２光学系から射出された第二のビームの高さ位置とは異なることを特徴とするステージ装置。
17. 移動面を移動する第１移動ステージと、前記移動面を移動する第２移動ステージと、前記第１移動ステージと前記第２移動ステージとの位置を検出する位置検出装置とを備えたステージ装置であって、
    前記第１移動ステージに設けられた第１光学系と、
    前記第２移動ステージに設けられた第２光学系と、
    前記第１光学系からの第一のビームと、前記第２光学系からの第二のビームとをそれぞれ反射する反射部材と、を備えたことを特徴とするステージ装置。
18. 請求項１７記載のステージ装置において、
    前記反射部材は、前記移動面に対して交差する角度を有した第１反射面と、該第１反射面に対して交差する角度を有した第２反射面とを備えていることを特徴とするステージ装置。
19. 請求項１８記載のステージ装置において、
    前記第１反射面と前記第２反射面とは一体的に設けられていることを特徴とするステージ装置。
20. 請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載のステージ装置であって、
    前記第１光学系と前記第２光学系とはそれぞれ複数設けられており、
    前記位置検出装置は、前記第１移動ステージの傾斜量と、前記第２ステージの傾斜量とを検出することを特徴とするステージ装置。
21. 請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載のステージ装置であって、
    前記位置検出装置は、干渉計を有していることを特徴とするステージ装置。
22. ステージ装置を用いて基板にパターンを露光する露光装置において、
    前記ステージ装置として、請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載のステージ装置を用いたことを特徴とする露光装置。
23. 基板に供給された液体を介してパターンを前記基板に露光する露光装置において、
    前記基板を保持する保持面を有した第１基板テーブルと、
    該第１基板テーブルの下方に設けられ、少なくとも１つの側面が前記第１基板テーブルの側面よりも内側に位置する第１ステージ本体と、
    該第１ステージ本体の前記少なくとも１つの側面に設けられ、入射した光束を前記保持面と交差する方向に射出する第１光学部材と、
    該第１光学部材と協働して、前記基板の前記保持面と交差する方向の位置を検出する第１位置検出装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。
24. 請求項２３に記載の露光装置において、
    前記第１ステージ本体に設けられた第１可動子と、該第１可動子と協働する第１固定子とを有し、前記第１ステージ本体を駆動する第１駆動装置を備えたことを特徴とする露光装置。
25. 請求項２４に記載の露光装置において、
    前記ステージ本体は開口部を有し、前記可動子は前記開口部に設けられていることを特徴とする露光装置。
26. 請求項２３に記載の露光装置において、
    保持面を有した第２基板テーブルと、
    該第２基板テーブルの下方に設けられ、少なくとも１つの側面が前記第２基板テーブルの側面よりも内側に位置する第２ステージ本体と、
    該第２ステージ本体の前記少なくとも１つの側面に設けられ、入射した光束を前記保持面と交差する方向に射出する第２光学部材と、
    該第２光学部材と協働して、前記保持面と交差する方向の位置を検出する第２位置検出装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。
27. 請求項２６に記載の露光装置。
    前記第２ステージ本体に設けられた第２可動子と、該第２可動子と協働する第２固定子とを有し、前記第２ステージ本体を駆動する第２駆動装置を備えたことを特徴とする露光装置。
28. 請求項２７に記載の露光装置において、
    前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを制御して、前記第１ステージ本体と前記第２ステージ本体とを近接させる制御装置を備えたことを特徴とする露光装置。
29. 請求項２８に記載の露光装置において、
    前記制御装置は、前記基板への前記パターンの露光終了後に、前記第１ステージ本体と前記第２ステージ本体とを近接させることを特徴とする露光装置。

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