WO2014080957A1 - 露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法 Download PDF

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WO2014080957A1
WO2014080957A1 PCT/JP2013/081323 JP2013081323W WO2014080957A1 WO 2014080957 A1 WO2014080957 A1 WO 2014080957A1 JP 2013081323 W JP2013081323 W JP 2013081323W WO 2014080957 A1 WO2014080957 A1 WO 2014080957A1
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WO
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moving body
exposure apparatus
wafer stage
planar motor
wafer
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PCT/JP2013/081323
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English (en)
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Inventor
宮川　智樹
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control

Definitions

  • the present invention relates to an exposure apparatus, a movable body apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element (such as an integrated circuit) and a liquid crystal display element, and a movable body that drives the movable body.
  • the present invention relates to an apparatus and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
  • a step-and-repeat type projection exposure apparatus such as semiconductor elements and liquid crystal display elements
  • a step-and-scan type projection exposure apparatus So-called scanning steppers (also called scanners)
  • illumination light is formed on a reticle by projecting it onto a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photosensitive agent (resist) via a reticle (or mask) and a projection optical system.
  • the pattern (reduced image) is sequentially transferred to a plurality of shot areas on the wafer.
  • a position measurement system configured using a conventional laser interferometer
  • a position measurement system configured using an encoder and a surface position sensor having a measurement resolution equivalent to or higher than that of a laser interferometer
  • an encoder system and a surface position sensor system adopted in an exposure apparatus disclosed in Patent Document 1 project a measurement beam onto a measurement surface (a reflective diffraction grating constituting the measurement surface) provided on a wafer stage and reflect the measurement beam.
  • the displacement or the surface position (position in the Z-axis direction) of the measurement surface that is, the wafer stage
  • the periodic direction of the diffraction grating is measured.
  • a planar motor that drives a wafer stage that holds and moves the wafer in a two-dimensional direction to improve wafer positioning accuracy and throughput for example, a variable magnetoresistive drive system that can drive the wafer stage in a non-contact manner Of a linear pulse motor of two axes coupled, by a Lorentz electromagnetic force drive in which the linear motor is expanded in a two-dimensional direction (for example, Patent Document 2), and further arranged in one direction in a two-dimensional direction
  • Patent Documents 3 and 4 A stack of armature coils and armature coils arranged in the other direction has been developed (for example, Patent Documents 3 and 4).
  • the driving point at which the driving force acts (the bottom of the wafer stage where the mover is provided) is separated from the center of gravity of the wafer stage. Therefore, if the wafer stage is stopped during control, such as applying a dynamic brake or colliding with a shock absorber, etc., the wafer stage is stopped by pitching (rotating forward) due to inertial force. There is a possibility that the upper surface (wafer table) of the stage collides with a structure disposed immediately above it and is damaged.
  • the encoder (head) and the surface position sensor (head) constituting the system are arranged at a height of about 1 mm or less from the upper surface of the wafer stage.
  • an immersion exposure type exposure apparatus for example, Patent Document 5
  • Patent Document 5 that exposes a wafer by irradiating illumination light through a projection optical system and a liquid in the immersion space
  • Patent Document 5 An immersion apparatus such as a nozzle for supplying an immersion liquid to the immersion space is disposed immediately above the wafer stage.
  • the present invention is an exposure apparatus that forms a pattern on an object by irradiating an energy beam, and holds the object on the base.
  • a first direction intersecting the upper surface of the base with the moving body using a moving body, a mover provided on the moving body, and a stator provided on the base opposite to the mover And a planar motor that generates a driving force in the second direction along the upper surface, a first position measurement system that measures a position of the movable body in at least the second direction, and measurement results of the first position measurement system.
  • the planar motor is controlled to drive the movable body in at least the second direction, and when an abnormality is detected in driving the movable body, the planar motor is controlled to move the movable body from the movable body to the movable body.
  • an exposure apparatus comprising a.
  • the planar motor is controlled to generate a driving force in the first direction from the moving body to the upper surface of the base, thereby avoiding the pitching of the moving body. It is possible to prevent damage to the moving body and the structure disposed immediately above the moving body.
  • the present invention provides a base member, a movable body that can move two-dimensionally on the base member, a stator provided on the base member, and a movable element provided on the movable body. And a plane motor of a magnetic levitation method, and the planar motor to prevent the movable body from separating in a direction perpendicular to the plane including the two dimensions while the movable body moves in the two dimensions. And a control device that generates a driving force from the moving body toward the base member.
  • the control device since the control device generates a driving force from the moving body toward the base member, the moving body may leave in a direction orthogonal to the plane including the two dimensions while the moving body moves in the two dimensions. It is suppressed.
  • the present invention is an exposure apparatus having the mobile device of the present invention.
  • the present invention is a device manufacturing method using the exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view showing the wafer stage
  • FIG. 2B is a plan view showing an arrangement of magnet units (magnets) in the wafer stage.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line AA in FIG. 3.
  • FIG. 5A is a diagram showing excitation currents of the U coil, V coil, and W coil
  • FIG. 5B is a diagram showing thrust generated by the U coil, V coil, and W coil and their resultant force.
  • FIG. 5 (C) is a diagram showing the excitation currents of the A coil, B coil, and C coil
  • FIG. 5 (D) shows the thrust (levitation force) generated by the A coil, B coil, and C coil and their resultant force.
  • FIG. It is a top view which shows arrangement
  • FIG. 11A is a view for explaining the position measurement of the wafer stage using the encoder and the Z head during the exposure process
  • FIG. 11B is a view for explaining the position measurement of the wafer stage using the encoder during the alignment measurement. is there. It is a figure for demonstrating the position measurement of the wafer stage using the Z head in focus mapping and focus calibration.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, a so-called scanner.
  • a projection optical system PL and a primary alignment system AL1 are provided.
  • the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction
  • the direction parallel to the straight line connecting the optical axis AX and the detection center of the primary alignment system AL1 in the plane orthogonal to this is the Y-axis direction.
  • the direction orthogonal to the Z axis and the Y axis is defined as the X axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as the ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ z directions, respectively.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST, a projection unit PU, a stage apparatus 50 having a wafer stage WST, and a control system thereof.
  • wafer W is mounted on wafer stage WST.
  • the illumination system 10 illuminates the slit-shaped illumination area IAR on the reticle R defined by the reticle blind (masking system) with illumination light (exposure light) IL with a substantially uniform illuminance.
  • the configuration of the illumination system 10 is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890.
  • ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the illumination light IL.
  • reticle stage RST On reticle stage RST, reticle R having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction.
  • the reticle stage RST can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 10) including, for example, a linear motor, and the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.
  • Position information (including rotation information in the ⁇ z direction) of reticle stage RST in the XY plane is formed on movable mirror 15 (or on the end face of reticle stage RST) by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116.
  • reticle interferometer reticle laser interferometer
  • the measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 10).
  • Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG.
  • the projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL held in the lens barrel 40.
  • projection optical system PL for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (lens elements) arranged along optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used.
  • the projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times, 1/5 times, or 1/8 times).
  • the illumination area IAR on the reticle R is illuminated by the illumination system 10
  • the reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) is passed through the projection optical system PL (projection unit PU) by the IL on the second surface (image surface) side.
  • an area IA hereinafter also referred to as an exposure area
  • reticle R is moved relative to illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and exposure area IA (illumination light IL).
  • illumination area IAR illumination light IL
  • exposure area IA illumination light IL
  • a reticle pattern is transferred to the shot area.
  • a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle R, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. Is formed.
  • the stage device 50 includes a base board 12, a wafer stage WST disposed on the base board 12, a measurement system 200 (see FIG. 10) for measuring positional information of the wafer stage WST, and a wafer stage.
  • a stage drive system 124 (see FIG. 10) for driving the WST is provided.
  • the measurement system 200 includes an interferometer system 118, an encoder system 150, a surface position sensor system 180, and the like.
  • stator 60 described later is accommodated.
  • Wafer stage WST includes a stage main body 91 and a wafer table WTB mounted thereon.
  • the stage main body 91 has a mover 51.
  • a planar motor 124 (also referred to as a stage drive system 124) is constituted by the mover 51 and the stator 60 provided in the base board 12.
  • FIG. 2A shows a plan view of wafer stage WST.
  • FIG. 2B is a plan view showing the arrangement of magnet units 55X 1 , 55X 2 , 55Y 1 , 55Y 2 in wafer stage WST.
  • FIG. 3 is a plan view showing an arrangement of the armature coils 38X and 38Y in the stage device 50, particularly the base board 12.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
  • the mover 51 is provided at the bottom of the stage main body 91 (see FIG. 4). As shown in FIG. 2B, the mover 51 has magnet units 55X 1 , 55X in the ⁇ X, + Y and + X, ⁇ Y portions, respectively. 2. Magnet units 55Y 1 and 55Y 2 are provided in the + X and + Y portions and the ⁇ X and ⁇ Y portions, respectively.
  • the magnet units 55X 1 and 55X 2 are composed of cubic magnets having a longitudinal axis in the Y-axis direction and arranged so that the polarities of the magnetic pole surfaces adjacent in the X-axis direction are different from each other.
  • the magnet units 55Y 1 and 55Y 2 are formed of cubic magnets having the longitudinal direction in the X-axis direction arranged so that the polarities of the magnetic pole surfaces adjacent in the Y-axis direction are different from each other.
  • the base board 12 includes a hollow main body portion 35 whose upper surface is open, and a ceramic plate 36 that closes the opening portion of the main body portion 35. On the surface (upper surface) of the ceramic plate 36 facing the mover 51, a moving surface 12a of the mover 51 is formed.
  • armature coils 38X In the internal space 35 0 of the base plate 12 formed by the main body portion 35 and the ceramic plate 36, a plurality of armature coils 38X, is 38Y are arranged along the moving surface 12a ing.
  • the armature coils 38X and 38Y rectangular coils whose long sides are three times longer than the short sides are used.
  • the armature coil 38X (38Y) is laminated with three coils arranged in the X-axis direction (Y-axis direction) with the longitudinal direction oriented in the Y-axis direction (X-axis direction), and these (see FIG. 4).
  • one rectangular X coil unit 60X having the same length on all four sides is formed by three coils arranged in the X axis direction (Y axis direction) with the longitudinal direction oriented in the Y axis direction (X axis direction).
  • (Y coil unit 60Y) is comprised.
  • the inner space 35 0, and these X coil unit 60X and the Y coil unit 60Y are arranged alternately in the X-axis and Y-axis directions.
  • the coil units 60X and 60Y arranged in the section indicated by the two labels ij are represented by reference numerals 60X ij and 60Y ij , respectively.
  • they are represented as a Y coil unit 60Y 11 arranged closest to the ⁇ X side and the ⁇ Y side, and an X coil unit 60X 21 arranged on the + X side thereof.
  • it means a coil unit in a specific section, it will be named generically using reference numerals 60X and 60Y.
  • the X coil unit 60X (Y coil unit 60Y) has three armature coils 38X (38Y) arranged in the upper stage among the six armature coils 38X (38Y) constituting the X coil unit 60X (Y coil direction 60Y). ) To form a three-phase coil. These are called U coil 38Xu (38Yu), V coil 38Xv (38Yv), and W coil 38Xw (38Yw) in the order of arrangement (see FIGS. 3 and 4). However, unless it means a specific armature coil of the three-phase coils, it is generically referred to by reference numeral 38X (38Y).
  • the X coil unit 60X (Y coil unit 60Y) has three armature coils 38X (38Y) arranged in the lower stage among the six armature coils 38X (38Y) constituting the X coil unit 60X (Y coil unit 60Y).
  • a three-phase coil for generating thrust is configured. Them into the order of sequence A coil 38X A (38Y A), B coils 38X B (38Y B), and is referred to as a C-coil 38X C (38Y C) (see FIGS. 3 and 4).
  • it means a specific armature coil of the three-phase coils it is generically referred to by reference numeral 38X (38Y).
  • FIG. 5A shows the three-phase excitation current I U of the three-phase coil, the U coil 38Xu (38Yu), the V coil 38Xv (38Yv), and the W coil 38Xw (38Yw) constituting the armature coil 38X (38Y).
  • I V , I W are shown.
  • the excitation currents I U , I V , and I W oscillate over time with phases shifted by 2 ⁇ / 3 in order.
  • the U coil, the V coil, and the W coil are each in the X axis shown in FIG.
  • the thrusts F U , F V , and FW in the direction (Y-axis direction) are applied to the opposing magnet units 55X 1 and 55X 2 (55Y 1 and 55Y 2 ).
  • FIG. 5C shows a three-phase coil, an A coil 38X A (38Y A ), a B coil 38X B (38Y B ), and a C coil 38X C (38Y) constituting the X coil unit 60X (Y coil unit 60Y).
  • C three-phase excitation currents I A , I B , I C are shown.
  • the excitation currents I A , I B , and I C sequentially oscillate with a phase shifted by 2 ⁇ / 3 in order.
  • the A coil, B coil, and C coil are respectively Z-axis shown in FIG.
  • Directional thrusts F A , F B , and F C are applied to opposing magnet units 55X 1 , 55X 2 (55Y 1 , 55Y 2 ).
  • wafer stage WST is levitated and supported above base board 12 through a clearance of about 100 ⁇ m.
  • the X coil unit 60X (Y coil unit 60Y) constituting the stator 60 constitutes the mover 51. It functions as a 2DOF motor that applies driving force in the X-axis direction (Y-axis direction) and Z-axis direction to the magnet units 55X 1 , 55X 2 (55Y 1 , 55Y 2 ).
  • the magnet unit 55X 1, 55X 2 in opposing different X coil unit 60X (Y coil units 60Y) constituting the armature coils 38X U, 38X V, 38X W (38Y U, 38Y
  • the mover 51 is rotated in the ⁇ z direction with respect to the stator 60.
  • the amplitudes of the three-phase currents I k and I h are controlled by the main controller 20 (see FIG. 10).
  • a wafer holder (not shown) for holding the wafer W by vacuum suction or the like is provided at the center of the upper surface of the wafer table WTB.
  • the measurement plate 30 is provided on the + Y side of the wafer holder (wafer W) on the upper surface of the wafer table WTB.
  • the measurement plate 30 is provided with a reference mark FM at the center, and a pair of aerial image measurement slit patterns (slit-shaped measurement patterns) SL are provided on both sides of the reference mark FM in the X-axis direction.
  • an optical system, a light receiving element, and the like are arranged inside wafer table WTB. That is, on wafer table WTB, a pair of aerial image measurement devices 45A and 45B (see FIG. 10) including aerial image measurement slit pattern SL are provided.
  • a scale used in an encoder system described later is formed on the upper surface of wafer table WTB. More specifically, Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are formed in regions on one side and the other side of the upper surface of wafer table WTB in the X-axis direction (left and right direction in FIG. 2A).
  • the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are, for example, reflective type gratings (for example, diffraction gratings) in which the Y axis direction is a periodic direction in which grid lines 38 having the X axis direction as the longitudinal direction are arranged at a predetermined pitch in the Y axis direction. ).
  • the X scale in a state sandwiched between Y scales 39Y 1 and 39Y 2 on one side and the other side of the upper surface of wafer table WTB in the Y-axis direction (vertical direction in FIG. 2A).
  • 39X 1 and 39X 2 are formed.
  • the X scales 39X 1 and 39X 2 are, for example, reflection type gratings (for example, diffraction gratings) in which the X-axis direction is a periodic direction in which grid lines 37 having a longitudinal direction in the Y-axis direction are arranged in the X-axis direction at a predetermined pitch. ).
  • the pitch of the grid lines 37 and 38 is set to 1 ⁇ m, for example.
  • the pitch of the grating is shown larger than the actual pitch for the convenience of illustration.
  • the diffraction grating is also effective to cover the diffraction grating with a glass plate having a low coefficient of thermal expansion.
  • a glass plate having the same thickness as the wafer for example, a thickness of 1 mm can be used, and the wafer table is such that the surface of the glass plate is the same height (same surface) as the wafer surface. Installed on top of WTB.
  • a reflecting surface 17a and a reflecting surface 17b used in an interferometer system to be described later are formed on the ⁇ Y end surface and the ⁇ X end surface of the wafer table WTB.
  • the surface on the + Y side of wafer table WTB extends in the X-axis direction, similar to the CD bar disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843.
  • a fiducial bar (hereinafter abbreviated as “FD bar”) 46 is attached.
  • Reference gratings (for example, diffraction gratings) 52 having a periodic direction in the Y-axis direction are formed in the vicinity of one end and the other end in the longitudinal direction of the FD bar 46 in a symmetrical arrangement with respect to the center line LL. .
  • a plurality of reference marks M are formed on the upper surface of the FD bar 46. As each reference mark M, a two-dimensional mark having a size detectable by an alignment system described later is used.
  • a straight line (hereinafter referred to as a reference axis) parallel to the Y axis connecting the optical axis AX of the projection optical system PL and the detection center of the primary alignment system AL1.
  • a primary alignment system AL1 having a detection center is disposed at a position on the LV at a predetermined distance from the optical axis AX to the -Y side.
  • Primary alignment system AL1 is fixed to the lower surface of the main frame (not shown). As shown in FIG.
  • secondary alignment systems AL2 1 and AL2 2 in which detection centers are arranged almost symmetrically with respect to the reference axis LV on one side and the other side in the X-axis direction across the primary alignment system AL1. , AL2 3 and AL2 4 are provided.
  • the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 are fixed to the lower surface of the main frame (not shown) through movable support members, and are driven in the X-axis direction by drive mechanisms 60 1 to 60 4 (see FIG. 10). The relative positions of these detection areas can be adjusted.
  • each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 for example, an image processing type FIA (Field Image Alignment) system is used. Imaging signals from the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are supplied to the main controller 20 through a signal processing system (not shown).
  • FIA Field Image Alignment
  • interferometer system 118 irradiates reflection surface 17a or 17b with an interferometer beam (length measurement beam), receives the reflected light, and positions wafer stage WST in the XY plane.
  • Y interferometer 16 three X interferometers 126 to 128, and a pair of Z interferometers 43A and 43B. More specifically, the Y interferometer 16 reflects at least three length measuring beams parallel to the Y axis including a pair of length measuring beams B4 1 and B4 2 symmetric with respect to the reference axis LV, and a movable mirror 41 described later. Irradiate. Further, as shown in FIG.
  • the X interferometer 126 includes a pair of length measuring beams that are symmetrical with respect to a straight line (hereinafter referred to as a reference axis) LH parallel to the X axis orthogonal to the optical axis AX and the reference axis LV.
  • B5 1, B5 parallel measurement beam into at least three X-axis including 2 irradiates the reflecting surface 17b.
  • the X interferometer 127 includes at least a length measuring beam B6 having a length measuring axis as a straight line LA (hereinafter referred to as a reference axis) LA parallel to the X axis orthogonal to the reference axis LV at the detection center of the alignment system AL1.
  • a measuring beam parallel to the two Y axes is irradiated onto the reflecting surface 17b.
  • the X interferometer 128 irradiates the reflection surface 17b with a measurement beam B7 parallel to the X axis.
  • the position information from each interferometer of the interferometer system 118 is supplied to the main controller 20.
  • main controller 20 Based on the measurement results of Y interferometer 16 and X interferometer 126 or 127, main controller 20 adds rotation information (that is, pitching) in the ⁇ x direction in addition to the X and Y positions of wafer table WTB (wafer stage WST), The rotation information in the ⁇ y direction (that is, rolling) and the rotation information in the ⁇ z direction (that is, yawing) can also be calculated.
  • a movable mirror 41 having a concave reflecting surface is attached to the side surface of the stage body 91 on the ⁇ Y side. As can be seen from FIG. 2A, the movable mirror 41 is longer in the X-axis direction than the reflecting surface 17a of the wafer table WTB.
  • a pair of Z interferometers 43A and 43B constituting a part of the interferometer system 118 are provided (see FIGS. 1 and 6).
  • Z interferometers 43A and 43B are connected to fixed mirrors 47A and 47B, for example, fixed to a frame (not shown) that supports projection unit PU, via movable mirror 41, and length measuring beams B1 and B2 parallel to the two Y axes, respectively. Irradiate B2. And each reflected light is received and the optical path length of length measuring beam B1, B2 is measured.
  • main controller 20 calculates the position of wafer stage WST in the four degrees of freedom (Y, Z, ⁇ y, ⁇ z) direction.
  • a plurality of encoder systems 150 are configured to measure the position (X, Y, ⁇ z) in the XY plane of the wafer stage WST independently of the interferometer system 118.
  • a head unit is provided.
  • head units 62A, 62B, 62C, and 62D are arranged on the + X side, + Y side, -X side of the projection unit PU, and the -Y side of the primary alignment system AL1, respectively.
  • head units 62E and 62F are respectively provided on both outer sides in the X-axis direction of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 .
  • the head units 62A to 62F are fixed in a suspended state to a main frame (not shown) that holds the projection unit PU via support members.
  • symbol UP indicates an unloading position at which a wafer on wafer stage WST is unloaded
  • symbol LP indicates a loading position at which a new wafer is loaded on wafer stage WST. Show.
  • the head units 62A and 62C include a plurality of (here, five) Y heads 65 1 to 65 5 and Y heads 64 1 to 64 arranged at predetermined intervals on the reference axis LH. 5 is provided.
  • the Y heads 65 1 to 65 5 and the Y heads 64 1 to 64 5 are also referred to as the Y head 65 and the Y head 64, respectively, as necessary.
  • the head units 62A and 62C use the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 to measure the position (Y position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the Y-axis direction (multi-lens Y linear encoders 70A and 70C). 10).
  • the Y linear encoder is abbreviated as “Y encoder” or “encoder” as appropriate.
  • the head unit 62B is arranged on the + Y side of the projection unit PU, and includes a plurality (four in this case) of X heads 66 5 to 66 8 arranged at intervals WD on the reference axis LV.
  • the head unit 62D includes a plurality (four in this case) of X heads 66 1 to 66 4 that are arranged on the ⁇ Y side of the primary alignment system AL1 and arranged on the reference axis LV at intervals WD.
  • the X heads 66 5 to 66 8 and the X heads 66 1 to 66 4 are also referred to as the X head 66 as necessary.
  • the head units 62B and 62D use X scales 39X 1 and 39X 2 to measure the position (X position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the X-axis direction (X position). 10).
  • the X linear encoder is abbreviated as “X encoder” or “encoder” as appropriate.
  • the interval WD in the X-axis direction of the five Y heads 65 and 64 (more precisely, the irradiation points on the scale of the measurement beam emitted by the Y heads 65 and 64) provided in the head units 62A and 62C, respectively.
  • the interval WD in the Y-axis direction between adjacent X heads 66 (more precisely, the irradiation points on the scale of the measurement beam emitted by the X head 66) provided in the head units 62B and 62D is determined during exposure.
  • the distance between the most + Y side X heads 66 4 of the most -Y side of the X heads 66 5 and the head unit 62D of the head unit 62B is the movement of the Y-axis direction of wafer stage WST, between the two X heads
  • the width of the wafer table WTB is set to be narrower than the width in the Y-axis direction so that it can be switched (connected).
  • the head unit 62E includes a plurality of (here, four) Y heads 67 1 to 67 4 .
  • Head unit 62F is equipped with a Y heads 68 1-68 4 a plurality of (four in this case).
  • the Y heads 68 1 to 68 4 are arranged at positions symmetrical to the Y heads 67 4 to 67 1 with respect to the reference axis LV.
  • the Y heads 67 4 to 67 1 and the Y heads 68 1 to 68 4 are also referred to as a Y head 67 and a Y head 68, respectively, as necessary.
  • At the time of alignment measurement at least one Y head 67 and 68 faces the Y scales 39Y 2 and 39Y 1 , respectively.
  • Y head 67 3, 68 2 faces the Y scales 39Y 2, 39Y 1 respectively.
  • the Y position (and ⁇ z rotation) of wafer stage WST is measured by Y heads 67 and 68 (that is, Y encoders 70E and 70F configured by Y heads 67 and 68).
  • the Y heads 67 3 and 68 2 adjacent to the secondary alignment systems AL2 1 and AL2 4 in the X-axis direction are used as a pair of reference grids of the FD bar 46 when measuring the baseline of the secondary alignment system.
  • the Y position of the FD bar 46 is measured at the position of each reference grating 52 by the Y heads 67 3 and 68 2 that face each other and the pair of reference gratings 52.
  • encoders configured by Y heads 67 3 and 68 2 respectively facing the pair of reference gratings 52 are referred to as Y linear encoders 70E 2 and 70F 2 (see FIG. 10).
  • the Y encoder constituted by the Y heads 67 and 68 facing the Y scales 39Y 2 and 39Y 1 is referred to as Y encoders 70E 1 and 70F 1 .
  • Main controller 20 determines position (X) of wafer stage WST in the XY plane based on the measurement values of three encoders 70A to 70D or three encoders 70E 1 , 7F 1 , 70B and 70D. , Y, ⁇ z).
  • the measured values of X head 66 and Y heads 65 and 64 (or 68 and 67) are at the position (X, Y, ⁇ z) of wafer stage WST.
  • main controller 20 substitutes the measured values C X , C Y1 , and C Y2 of the three heads into simultaneous equations (1a) to (1c) and solves them to obtain the values in the XY plane of wafer stage WST.
  • the position (X, Y, ⁇ z) is calculated. Based on the calculation result, drive control of wafer stage WST is performed.
  • Main controller 20 controls the rotation of FD bar 46 (wafer stage WST) in the ⁇ z direction based on the measurement values of linear encoders 70E 2 and 70F 2 .
  • the measured values of the linear encoders 70E 2 and 70F 2 (represented as C Y1 and CY2 respectively) are expressed by the equations (1b) and (1c) with respect to the (X, Y, ⁇ z) position of the FD bar 46.
  • the ⁇ z position of the FD bar 46 is obtained from the measured values C Y1 and C Y2 as follows.
  • each encoder head for example, an interference type encoder head disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843 can be used.
  • this type of encoder head two measurement beams are irradiated onto corresponding scales, the respective return lights are combined into one interference light, and the intensity of the interference light is measured using a photodetector. Based on the intensity change of the interference light, the displacement in the measurement direction of the scale (period direction of the diffraction grating) is measured.
  • a multipoint focal position detection system (hereinafter referred to as “multipoint AF system”) including an irradiation system 90a and a light receiving system 90b. ) Is provided.
  • the multipoint AF system an oblique incidence system having the same configuration as that disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332 is adopted.
  • the irradiation system 90a is disposed on the + Y side of the ⁇ X end of the head unit 62E described above, and light is received on the + Y side of the + X end of the head unit 62F while facing this.
  • a system 90b is arranged.
  • the multipoint AF system (90a, 90b) is fixed to the lower surface of the main frame that holds the projection unit PU.
  • a plurality of detection points to which the detection beam is irradiated are not individually illustrated, but as elongated detection areas (beam areas) AF extending in the X-axis direction between the irradiation system 90a and the light receiving system 90b. It is shown. Since the detection area AF is set to have a length in the X-axis direction that is approximately the same as the diameter of the wafer W, the wafer W is scanned almost in the Y-axis direction once in the Z-axis direction. Position information (surface position information) can be measured.
  • a pair of surface position sensor systems 180 constituting a part of the surface position sensor system 180 is arranged in the vicinity of both ends of the detection area AF of the multipoint AF system (90a, 90b) in a symmetrical arrangement with respect to the reference axis LV.
  • Heads for Z position measurement hereinafter abbreviated as “Z head” 72a, 72b and 72c, 72d are provided. These Z heads 72a to 72d are fixed to the lower surface of a main frame (not shown).
  • Z heads 72a to 72d for example, an optical displacement sensor head similar to an optical pickup used in a CD drive device or the like is used.
  • Z heads 72a to 72d irradiate wafer table WTB with a measurement beam from above, receive the reflected light, and measure the surface position of wafer table WTB at the irradiation point.
  • a configuration is adopted in which the measurement beam of the Z head is reflected by the reflection type diffraction grating constituting the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 described above.
  • the five Z heads 76 j and 74 i belonging to the head units 62A and 62C are arranged symmetrically with respect to the reference axis LV.
  • a head of an optical displacement sensor similar to the Z heads 72a to 72d described above is employed.
  • Z heads 72a ⁇ 72d, 74 1 ⁇ 74 5, 76 1 ⁇ 76 5 is connected to the main controller 20 via the signal processing and selection device 170, the main control The device 20 selects an arbitrary Z head from among the Z heads 72a to 72d, 74 1 to 74 5 , and 76 1 to 76 5 via the signal processing / selection device 170, and sets the operating state.
  • Surface position information detected by the Z head is received via the signal processing / selection device 170.
  • Z heads 72a ⁇ 72d, 74 1 ⁇ 74 5, 76 and 1-76. 5 the position information of the tilt direction and a signal processing and selection device 170 with respect to the Z-axis direction and the XY plane of wafer stage WST
  • a surface position sensor system 180 that measures the above is configured.
  • main controller 20 uses surface position sensor system 180 (see FIG. 10), in an effective stroke area of wafer stage WST, that is, in an area where wafer stage WST moves for exposure and alignment measurement.
  • the position coordinates in the two-degree-of-freedom direction (Z, ⁇ y) are measured.
  • main controller 20 uses a measured value of at least one Z head 76 j , 74 i (j, i is any one of 1 to 5), and uses a reference point (table surface and light) on the table surface.
  • the height Z 0 and rolling ⁇ y of wafer stage WST at the intersection with axis AX) are calculated.
  • the measured values of the Z heads 76 3 and 74 3 facing the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are used.
  • the measured values (represented as Z 1 and Z 2 , respectively) of Z heads 76 j and 74 i (j and i are any one of 1 to 5) are (Z 0 , ⁇ x, ⁇ y) of wafer stage WST. It depends on the position as follows.
  • main controller 20 calculates height Z 0 of wafer stage WST and rolling ⁇ y from equations (4a) and (4b) using measured values Z 1 and Z 2 of Z heads 76 j and 74 i. To do.
  • the pitching ⁇ x uses a measurement result of another sensor system (interferometer system 118 in the present embodiment).
  • main controller 20 displays measured values of four Z heads 72a to 72d facing Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (represented as Za, Zb, Zc, and Zd, respectively).
  • Z 0 (Za + Zb + Zc + Zd) / 4
  • tan ⁇ y - (Za + Zb- Zc-Zd) / (p a + p b -p c -p d).
  • (p a , q a ), (p b , q b ), (p c , q c ), and (p d , q d ) are the X and Y installation positions (more accurate) of the Z heads 72a to 72d, respectively. (X, Y position of the irradiation point of the measurement beam).
  • FIG. 10 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus 100.
  • This control system is mainly configured of a main control device 20 composed of a microcomputer (or a workstation) for overall control of the entire apparatus.
  • wafer stage WST is used in accordance with a procedure similar to the procedure disclosed in the embodiment of US Patent Application Publication No. 2008/0088843. Normal sequence processing is executed by the main controller 20.
  • the measurement beam of the encoder has a spread of, for example, 2 mm in the measurement direction and 50 ⁇ m in the lattice line direction on the reflection surface.
  • the measurement beam of the Z sensor is condensed to several ⁇ m on the diffraction grating surface, which is a reflection surface, but spreads to the order of sub millimeters on the scale surface according to the numerical aperture. Therefore, even a small foreign object can be detected. Furthermore, in practical terms, it is impossible to completely prevent foreign objects from entering the device and adhering to the scale surface over a long period of time. In addition, there may be a situation in which the encoder or the Z sensor breaks down and the output is interrupted.
  • water droplets may remain on the scale surface without being collected.
  • the water droplets can be a source for generating abnormal measurement results of the encoder and the Z sensor.
  • the encoder and the Z sensor detect a water droplet, the measurement beam is blocked by the water droplet, the beam intensity is lowered, and the output signal is interrupted. Further, since substances having different refractive indexes are detected, it is considered that the linearity of the measurement result with respect to the displacement of wafer stage WST is lowered.
  • the main controller 20 performs encoders 70A to 70F (X head and Y heads 64 to 68) and Z heads 76 j and 74 i constituting the encoder system 150 and the surface position sensor system 180 every time a measurement clock (for example, 10 ⁇ sec) is generated. Collect output signals such as. Main controller 20 calculates the position of wafer stage WST using an output signal collected every time a control clock (eg, 100 ⁇ sec) is generated, and determines a drive target for wafer stage WST based on the result. The determined drive target is transmitted to the stage drive system 124, and the wafer stage WST is driven by the stage drive system 124 according to the target.
  • a measurement clock for example, 10 ⁇ sec
  • wafer stage WST is calculated.
  • the position (X, Y, ⁇ z) in the XY plane the height Z 0 of wafer stage WST and rolling ⁇ y are calculated from the measured values of Z heads 76 j , 74 i using equation (4).
  • the calculation fails and the position of wafer stage WST cannot be obtained, or a result containing a large error (incorrect) is obtained, and the drive target of wafer stage WST cannot be determined or is incorrect. Is determined.
  • main controller 20 urgently stops wafer stage WST by, for example, applying a dynamic brake or causing it to collide with a shock absorber or the like.
  • the stage drive system 124 performs drive control according to the target. Therefore, wafer stage WST is subjected to rapid acceleration / deceleration.
  • the drive point at which the drive force acts (the bottom of the wafer stage WST on which the movable element 51 is provided) is from the center of gravity of the wafer stage WST. is seperated. Therefore, as described above, when wafer stage WST is subjected to rapid acceleration / deceleration, pitching (rotation that falls forward) occurs due to inertial force, and encoder 70A in which the upper surface (wafer table WTB) of wafer stage WST is disposed immediately above it.
  • ⁇ 70F (X heads and Y heads 64-68) and Z heads 76 j, 74 i, the immersion nozzle for supplying the like to the immersion space between the further projection optical system and the wafer in the case of immersion exposure apparatus
  • the X scales 39X 1 and 39X 2 and the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 may be damaged.
  • main controller 20 detects an abnormality in the drive control of wafer stage WST including an abnormality in encoder system 150 and surface position sensor system 180 described above, in order to avoid pitching of wafer stage WST as described above.
  • a motor (stage drive system) 124 is controlled to apply a vertical thrust to wafer stage WST.
  • the main controller 20 an abnormality of the encoder system 150 and surface position sensor system 180, encoders 70A ⁇ 70F constituting them (X heads and Y heads 64-68) and the output signal from the Z heads 76 j, 74 i, etc. Is detected from the fact that the measurement results are interrupted, a rapid change in the measurement results, a deviation of the measurement results from the measurement results of another sensor system, and the like.
  • the main control unit 20 performs the encoders 70A to 70F (X head and Y heads 64 to 68) and the Z head that constitute the encoder system 150 and the surface position sensor system 180 every time a measurement clock having a shorter cycle than the control clock is generated. Collect output signals of 76 j , 74 i, etc. Accordingly, it is possible to detect that the output signal is interrupted prior to generation of the control clock, that is, drive control of wafer stage WST.
  • main controller 20 calculates the position of wafer stage WST using the output signal collected every time the measurement clock is generated, and compares the calculation result with the calculation result obtained when the previous measurement clock is generated. From this comparison, when it is determined that the position of wafer stage WST has changed so much as to be impossible in consideration of the actual stage driving speed, it is determined that an abnormality has occurred in encoder system 150 and surface position sensor system 180. To do. Alternatively, the position calculation result is compared with the drive target obtained when the previous measurement clock is generated (or before the current measurement clock is generated), and if the deviation exceeds a predetermined allowable range, the encoder system 150 and the surface position It is determined that an abnormality has occurred in sensor system 180.
  • main controller 20 calculates, based on the calculation result of position of wafer stage WST, for example, individual encoders 70A to 70F (X head and Y heads 64 to 68) and Z heads 76 j and 74 when the next measurement clock is generated.
  • individual encoders 70A to 70F X head and Y heads 64 to 68
  • Z heads 76 j and 74 when the next measurement clock is generated.
  • main controller 20 calculates the position of wafer stage WST from the output signals of encoder system 150 and surface position sensor system 180 each time a measurement clock is generated, and also determines the position of wafer stage WST from the measurement result of interferometer system 118. The position is calculated, and the calculation results are compared. If the deviation exceeds a predetermined allowable range, it is determined that an abnormality has occurred in the encoder system 150 and the surface position sensor system 180.
  • Abnormalities in drive control of wafer stage WST can also be detected using a magnetic sensor (not shown) such as a Hall element provided in base board 12 (stator 60).
  • the magnetic sensor detects the magnetic field (intensity) induced by the magnets constituting the mover 51 (magnet units 55X 1 , 55X 2 , 55Y 1 , 55Y 2 ) of wafer stage WST, and obtains the arrangement of the magnets. For use.
  • detecting the magnetic field (intensity) induced by the magnet corresponds to measuring a separation distance between the magnet, that is, wafer stage WST and the upper surface of base board 12.
  • the magnetic sensor (not shown) can also be used as a gap sensor for measuring the distance between the wafer stage WST and the upper surface of the base board 12. Therefore, main controller 20 controls the drive of wafer stage WST and collects the output of a magnetic sensor (not shown) every time a measurement clock is generated, thereby separating the wafer stage WST from the upper surface of base board 12 (or If the magnetic field intensity, which is the output of the magnetic sensor, exceeds a predetermined allowable range, it is assumed that pitching of wafer stage WST has occurred, and an abnormality in drive control of wafer stage WST is detected.
  • main controller 20 When main controller 20 detects an abnormality in the drive control of wafer stage WST including the abnormality in encoder system 150 and surface position sensor system 180 as described above, main controller 20 generates the next control clock or the next control clock. Immediately without waiting, the planar motor (stage drive system) 124 is controlled to apply a thrust in the vertical direction ( ⁇ Z direction) to the wafer stage WST.
  • the X coil units 60X 25 , 60X 36 , 60X 34 , 60X 45 , 60X 52 , 60X 54 , 60X 63 , 60X 72 , 60X 74 located immediately below the magnet units 55X 1 , 55X 2 are placed.
  • wafer stage WST receives a thrust in the vertical direction ( ⁇ Z direction), contacts the upper surface of base board 12 without causing pitching, and stops due to friction from the upper surface.
  • thrust in the vertical direction is not necessarily applied to the entire bottom surface of wafer stage WST, that is, all of magnet units 55X 1 , 55X 2 , 55Y 1 , 55Y 2 , but only a part of the region.
  • thrust in the vertical direction ( ⁇ Z direction) may be applied only to the magnet units 55X 1 , 55X 2 , 55Y 1 , 55Y 2 positioned rearward with respect to the traveling direction of the wafer stage WST.
  • the X coil units 60X 25 located immediately below the magnet units 55X 1 , 55Y 1 located behind the traveling direction.
  • At least one of the bottom surface of the wafer stage WST (stage main body 91) and the upper surface of the base board 12 is made of, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE). It is covered with a highly slidable material such as a fluorocarbon resin.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Excitation current three-phase current
  • the main controller 20 that measures the position of the wafer stage WST and controls the drive based on the result detects an abnormality in the drive control of the wafer stage WST including the abnormality in the encoder system 150 and the surface position sensor system 180, and the planar motor (Stage drive system) 124 is controlled to apply a thrust in the vertical direction to wafer stage WST.
  • a control system independent of the control system for driving and controlling wafer stage WST has an abnormality in the drive control of wafer stage WST.
  • a planar motor (stage drive system) 124 may be controlled to apply a vertical thrust to wafer stage WST.
  • wafer stage WST is controlled by controlling stage drive system 124, which is a magnetic levitation type planar motor, based on the measurement results of encoder system 150 and surface position sensor system 180.
  • stage drive system 124 is controlled to apply vertical thrust to wafer stage WST.
  • wafer stage WST especially X scales 39X 1 and 39X 2 and Y scales 39Y 1 and 39Y 2
  • structures particularly X head and It is possible to prevent the Y heads 64 to 68 and the Z heads 76 j and 74 i ) from being damaged.
  • main controller 20 uses wafer stage WST using encoder system 150, surface position sensor system 180, and magnetic sensor (not shown) disposed in base board 12 (stator 60).
  • the abnormality may be detected by using other sensors.
  • the exposure apparatus 100 is usually provided with an earthquake sensor including an acceleration pickup that detects acceleration of earthquake motion. Therefore, when the earthquake sensor detects earthquake motion, main controller 20 may apply vertical thrust to wafer stage WST, assuming that an abnormality in drive control of wafer stage WST has been detected.
  • stage drive system 124 by generating a driving force from wafer stage WST toward base board 12 by stage drive system 124, wafer stage WST is prevented from moving away from base board 12 while wafer stage WST moves on base board 12. The Thus, not only when an abnormality in the drive control of wafer stage WST is detected, it is possible to suppress the pitching operation that occurs at the time of sudden acceleration / deceleration of wafer stage WST, collision, or the like.
  • an encoder system having a configuration in which a grating portion (Y scale, X scale) is provided on a wafer table (wafer stage) and a Y head and an X head are disposed outside the wafer stage so as to face the lattice portion.
  • a grating portion Y scale, X scale
  • a wafer stage wafer stage
  • a Y head and an X head are disposed outside the wafer stage so as to face the lattice portion.
  • the present invention is not limited to this, and as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2006/0227309, an encoder head is provided on the wafer stage, and the wafer stage is opposed to the encoder head.
  • the Z head may also be provided on the wafer stage, and the surface of the lattice portion may be a reflective surface to which the measurement beam of the Z head is irradiated.
  • the encoder head and the Z head are separately provided in the head units 62A and 62C .
  • a single unit having the functions of the encoder head and the Z head has been described.
  • the head may be used in place of a set of encoder head and Z head.
  • the present invention is applied to a dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using liquid (water) has been described.
  • a dry type exposure apparatus that exposes the wafer W without using liquid (water)
  • an immersion space including an optical path of illumination light is formed between the projection optical system and the wafer, and the illumination light passes through the projection optical system and the liquid in the immersion space.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that exposes a wafer. Further, the present invention can be applied to an immersion exposure apparatus disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. May be.
  • the present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus, a proximity exposure apparatus, or a mirror projection aligner that synthesizes a shot area and a shot area.
  • the present invention can be applied to a multi-stage type exposure apparatus having a plurality of wafer stages.
  • an exposure apparatus including a measurement stage including a measurement member for example, a reference mark and / or a sensor
  • the invention is applicable.
  • the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also any of the same magnification and enlargement systems
  • the projection optical system PL may be any of a reflection system and a catadioptric system as well as a refraction system.
  • the projected image may be either an inverted image or an erect image.
  • the illumination area and the exposure area described above are rectangular in shape, but the shape is not limited to this, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.
  • the light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser ( It is also possible to use a pulse laser light source with an output wavelength of 146 nm, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits a bright line such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No.
  • a single wavelength laser beam in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light.
  • a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • a soft X-ray region for example, a wavelength region of 5 to 15 nm
  • the exposure wavelength Development of an EUV exposure apparatus using an all-reflection reduction optical system designed under for example, 13.5 nm
  • the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
  • a light transmission mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used.
  • a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used.
  • an electronic mask variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257.
  • an active mask or an image generator for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer, for example.
  • an exposure apparatus lithography system
  • two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one scan exposure is performed on one wafer.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of shot areas almost simultaneously.
  • the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing.
  • an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor ( CCDs, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses.
  • CCDs, etc. image sensor
  • micromachines DNA chips and the like
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment.
  • a lithography step for transferring a mask (reticle) pattern onto a wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching is completed. It is manufactured through a resist removal step for removing unnecessary resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like.
  • the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

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

Description

露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法
　本発明は、露光装置、移動体装置、及びデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置、移動体を駆動する移動体装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
　半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）と、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））と、が用いられている。これらの露光装置では、照明光を、レチクル（又はマスク）及び投影光学系を介して、感光剤（レジスト）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投射することによって、レチクルに形成されたパターン（の縮小像）がウエハ上の複数のショット領域に逐次転写される。
　近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、高精度なウエハステージの位置制御が要求されるようになった。そこで、従来のレーザ干渉計を用いて構成される位置計測システムに代えて、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダと面位置センサを用いて構成される位置計測システムが採用されるようになった。例えば、特許文献１に開示される露光装置において採用されたエンコーダシステム及び面位置センサシステムは、ウエハステージに設けられた計測面（を構成する反射型回折格子）に計測ビームを投射し、その反射光を検出することによって、計測面（すなわちウエハステージ）の回折格子の周期方向に関する変位又は面位置（Ｚ軸方向の位置）を計測する。
　ウエハの位置決め精度を向上するとともにスループットを改善するために、ウエハを保持して移動するウエハステージを２次元方向に駆動する平面モータ、例えば、非接触でウエハステージを駆動可能な可変磁気抵抗駆動方式のリニアパルスモータを２軸分結合させた構造のもの、リニアモータを２次元方向に展開したローレンツ電磁力駆動によるもの（例えば、特許文献２）、さらには２次元方向の一方向に配列された電機子コイルと他方向に配列された電機子コイルとが積層されたもの（例えば、特許文献３及び４）が開発されている。
　磁気浮上式の平面モータの場合、駆動力が作用する駆動点（可動子が設けられるウエハステージの底部）はウエハステージの重心から離れている。そのため、ウエハステージがその駆動中に制御不能に陥った場合にダイナミックブレーキをかける、ショックアブソーバ等に衝突させる等してウエハステージを停止すると、慣性力によりピッチング（前方に倒れる回転）が生じ、ウエハステージの上面（ウエハテーブル）がその直上に配置された構造物と衝突して破損するおそれがある。特に、上述のエンコーダシステム及び面位置センサシステムでは、システムを構成するエンコーダ（ヘッド）及び面位置センサ（ヘッド）がウエハステージの上面から１ｍｍ程度又はこれ以下の高さに配置されている。また、投影光学系と液浸空間内の液体とを介して照明光を照射することでウエハを露光する液浸露光方式の露光装置（例えば、特許文献５）では、投影光学系とウエハとの間の液浸空間に液浸液を供給するノズル等の液浸装置がウエハステージの直上に配置されている。
米国特許第６，４４５，０９３号明細書 米国特許第６，４５２，２９２号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書 米国特許第５，１９６，７４５号明細書 国際公開第９９／４９５０４号
　本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、物体を保持してベース上を移動する移動体と、前記移動体に設けられた可動子と該可動子に対向して前記ベースに設けられた固定子とを用いて、前記移動体に前記ベースの上面に交差する第１方向及び前記上面に沿う第２方向の駆動力を発生する平面モータと、前記移動体の少なくとも前記第２方向に関する位置を計測する第１位置計測系と、前記第１位置計測系の計測結果を用いて前記平面モータを制御して前記移動体を少なくとも前記第２方向に駆動するとともに、前記移動体の駆動に異常を検知した場合に前記平面モータを制御して前記移動体に該移動体から前記ベースの上面への前記第１方向の駆動力を発する制御系と、を備える露光装置である。
　これによれば、移動体の駆動に異常を検知した場合に平面モータを制御して移動体に移動体からベースの上面への第１方向の駆動力を発することで、移動体のピッチングを回避することができ、移動体及びその直上に配置された構造物の破損を防止することが可能となる。
　本発明は、第２の観点からすると、ベース部材と、前記ベース部材上で２次元移動可能な移動体と、前記ベース部材に設けられた固定子と、前記移動体に設けられた可動子と、を有する磁気浮上方式の平面モータと、前記移動体が前記２次元内を移動する間に前記移動体が前記２次元を含む面と直交する方向に離れることを抑制するために、前記平面モータによって、前記移動体から前記ベース部材に向かう駆動力を発生させる制御装置と、を備える移動体装置である。
　これによれば、制御装置が移動体からベース部材に向かう駆動力を発生することで、移動体が２次元内を移動する間に移動体が２次元を含む面と直交する方向に離れることが抑制される。
　本発明は、第３の観点からすると、本発明の移動体装置を有する露光装置である。
　本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光装置を用いたデバイス製造方法である。
一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（Ａ）はウエハステージを示す平面図、図２（Ｂ）はウエハステージ内の磁石ユニット（磁石）の配列を示す平面図である。 ステージ装置の構成、特に、ステージ駆動系（平面モータ）を構成するベース盤内のコイルユニット（電機子コイル）の配列を示す平面図である。 図３のＡ－Ａ線断面図である。 図５（Ａ）はＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルの励磁電流を示す図、図５（Ｂ）はＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルが発生する推力とそれらの合力を示す図、図５（Ｃ）はＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルの励磁電流を示す図、図５（Ｄ）はＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルが発生する推力（浮上力）とそれらの合力を示す図である。 ステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。 ステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。 Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。 一実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図１１（Ａ）は露光工程中におけるエンコーダ及びＺヘッドを用いたウエハステージの位置計測、図１１（Ｂ）はアライメント計測中におけるエンコーダを用いたウエハステージの位置計測、を説明するための図である。 フォーカスマッピング及びフォーカスキャリブレーション中におけるＺヘッドを用いたウエハステージの位置計測を説明するための図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図１～図１２を用いて説明する。
　図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬとプライマリアライメント系ＡＬ１（図７、図８等参照）が設けられている。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内で光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を結ぶ直線と平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
　露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
　照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
　レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図１０参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
　レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１０参照）に送られる。
　投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
　ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図１０参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１０参照）等を備えている。計測システム２００は、図１０に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０などを含む。
　ベース盤１２の上部には、後述する固定子６０が収容されている。
　ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、その上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ステージ本体９１は、可動子５１を有する。可動子５１とベース盤１２内に設けられた固定子６０とから平面モータ１２４（ステージ駆動系１２４とも呼ぶ。）が構成される。
　ウエハステージＷＳＴの構成各部、特に平面モータ１２４（ステージ駆動系１２４）について詳述する。図２（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴの平面図が示されている。図２（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴ内の磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２の配列を示す平面図が示されている。図３には、ステージ装置５０、特にベース盤１２内の電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙの配列を示す平面図が示されている。図４には、図３のＡ－Ａ線断面図が示されている。
　可動子５１は、ステージ本体９１の底部に設けられ（図４参照）、図２（Ｂ）に示されるように、その－Ｘ，＋Ｙ部及び＋Ｘ，－Ｙ部にそれぞれ磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２、その＋Ｘ，＋Ｙ部及び－Ｘ，－Ｙ部にそれぞれ磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２を有する。磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２は、Ｘ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＹ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２は、Ｙ軸方向に隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されたＸ軸方向を長手とする立方体状の磁石から構成される。
　ベース盤１２は、図４に示されるように、上面が開口した中空の本体部３５と、本体部３５の開口部を閉塞するセラミック板３６とを備えている。セラミック板３６の可動子５１に対向する面（上面）には、可動子５１の移動面１２ａが形成されている。
　図３及び図４からわかるように、本体部３５とセラミック板３６とにより形成されるベース盤１２の内部空間３５０には、複数の電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙが移動面１２ａに沿って配置されている。電機子コイル３８Ｘ，３８Ｙとして、長辺の長さが短辺の長さの３倍の矩形コイルが用いられている。電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）は、長手方向をＹ軸方向（Ｘ軸方向）に向けてＸ軸方向（Ｙ軸方向）に配列された３つのコイル、及びこれらに積層されて（図４参照）、同様に長手方向をＹ軸方向（Ｘ軸方向）に向けてＸ軸方向（Ｙ軸方向）に配列された３つのコイルにより、四辺の長さが互いに等しい１つの矩形状のＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する。内部空間３５０には、これらのＸコイルユニット６０ＸとＹコイルユニット６０Ｙとが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交互に配置されている。
　図３及びその他の図において、コイルユニット６０Ｘ，６０Ｙの配列ピッチにあわせて、Ｘ軸方向に並ぶ区画にラベルｉ（＝１～８）が、Ｙ軸方向に並ぶ区画にラベルｊ（＝１～７）が付されている。２つのラベルｉｊにより示される区画内に配置されたコイルユニット６０Ｘ，６０Ｙをそれぞれ符号６０Ｘｉｊ，６０Ｙｉｊを用いて表すこととする。例えば、最も－Ｘ側及び－Ｙ側に配置されたＹコイルユニット６０Ｙ１１、その＋Ｘ側に配置されたＸコイルユニット６０Ｘ２１と表す。ただし、特定の区画内のコイルユニットを意味しない限り、符号６０Ｘ，６０Ｙを用いて総称することとする。
　Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、それを構成する６つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）のうち上段に配列された３つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）より、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）への推力を発生するための３相コイルを構成する。これらを配列の順にＵコイル３８Ｘｕ（３８Ｙｕ）、Ｖコイル３８Ｘｖ（３８Ｙｖ）、及びＷコイル３８Ｘｗ（３８Ｙｗ）と呼ぶ（図３、図４参照）。ただし、３相コイルのうちの特定の電機子コイルを意味しない限り、符号３８Ｘ（３８Ｙ）を用いて総称することとする。
　また、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、それを構成する６つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）のうち下段に配列された３つの電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）より、Ｚ軸方向への推力を発生するための３相コイルを構成する。これらを配列の順にＡコイル３８ＸＡ（３８ＹＡ）、Ｂコイル３８ＸＢ（３８ＹＢ）、及びＣコイル３８ＸＣ（３８ＹＣ）と呼ぶ（図３、図４参照）。ただし、３相コイルのうちの特定の電機子コイルを意味しない限り、符号３８Ｘ（３８Ｙ）を用いて総称することとする。
　図５（Ａ）には、電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）を構成する三相コイル、Ｕコイル３８Ｘｕ（３８Ｙｕ）、Ｖコイル３８Ｘｖ（３８Ｙｖ）、及びＷコイル３８Ｘｗ（３８Ｙｗ）の三相励磁電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷが示されている。励磁電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷは、順に位相を２π／３ずらして時間振動する。これらの励磁電流ＩＵ，ＩＶ，ＩＷをそれぞれＵコイル、Ｖコイル、及びＷコイルに供給することで、Ｕコイル、Ｖコイル、及びＷコイルはそれぞれ図５（Ｂ）に示されるＸ軸方向（Ｙ軸方向）の推力ＦＵ，ＦＶ，ＦＷを対向する磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に及ぼす。これにより、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、時間ｔに対して一定のＸ軸方向（Ｙ軸方向）の合力Ｆ（＝ＦＵ＋ＦＶ＋ＦＷ）を磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に及ぼす。
　図５（Ｃ）には、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する三相コイル、Ａコイル３８ＸＡ（３８ＹＡ）、Ｂコイル３８ＸＢ（３８ＹＢ）、及びＣコイル３８ＸＣ（３８ＹＣ）の三相励磁電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣが示されている。励磁電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣは、順に位相を２π／３ずらして時間振動する。これらの励磁電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣをそれぞれＡコイル、Ｂコイル、及びＣコイルに供給することで、Ａコイル、Ｂコイル、及びＣコイルはそれぞれ図５（Ｄ）に示されるＺ軸方向の推力ＦＡ，ＦＢ，ＦＣを対向する磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に及ぼす。これにより、Ｘコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、時間ｔに対して一定のＺ軸方向の合力Ｆ（＝ＦＡ＋ＦＢ＋ＦＣ）を磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に及ぼす。これにより、ウエハステージＷＳＴは、１００μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２の上方に浮上支持される。
　上述のように電機子コイル３８Ｘ（３８Ｙ）を励磁することにより（励磁電流を供給することにより）、固定子６０を構成するＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）は、可動子５１を構成する磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に対してＸ軸方向（Ｙ軸方向）及びＺ軸方向の駆動力を与える２ＤＯＦモータとして機能する。ここで、磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に対向する異なるＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する電機子コイル３８ＸＵ，３８ＸＶ，３８ＸＷ（３８ＹＵ，３８ＹＶ，３８ＹＷ）に異なる励磁電流を供給することにより、可動子５１を固定子６０に対してθｚ方向に回転する。また、磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２（５５Ｙ１，５５Ｙ２）に対向する異なるＸコイルユニット６０Ｘ（Ｙコイルユニット６０Ｙ）を構成する電機子コイル３８ＸＡ，３８ＸＢ，３８ＸＣ（３８ＹＡ，３８ＹＢ，３８ＹＣ）に異なる励磁電流を供給することにより、可動子５１を固定子６０に対してθｘ方向及びθｙ方向に傾斜する。従って、ステージ駆動系１２４により、ウエハステージＷＳＴを６自由度方向に駆動することができる。
　なお、励磁電流（３相電流）Ｉｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）及びＩｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）は、ステージ駆動系（平面モータ）１２４を構成するアンプ部（不図示）により、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘｋ，３８Ｙｋ，３８Ｘｈ，３８Ｙｈに供給される。３相電流Ｉｋ，Ｉｈの振幅は、主制御装置２０（図１０参照）によって制御される。
　ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２（Ａ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬに対応して、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、光学系及び受光素子などが配置されている。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ上には、空間像計測スリットパターンＳＬを含む一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図１０参照）が設けられている。
　また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２（Ａ）における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
　同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２（Ａ）における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸方向に配列された、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
　なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２（Ａ）及びその他の図において、図示の便宜のため、格子のピッチを実際のピッチよりも大きく図示している。
　また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
　また、ウエハテーブルＷＴＢの－Ｙ端面，－Ｘ端面には、図２（Ａ）に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
　また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２（Ａ）に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。
　本実施形態の露光装置１００では、図７及び図８に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を結ぶＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから－Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図８に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1～ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1～６０4（図１０参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
　本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1～ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1～ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
　干渉計システム１１８は、図６に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６～１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図６に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
　干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。
　また、図１に示されるように、ステージ本体９１の－Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２（Ａ）からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。
　移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図１０参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図６参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
　本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
　図７に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、－Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の－Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1～ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ～６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図７において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
　ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図８に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1～６５5、Ｙヘッド６４1～６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1～６５5及びＹヘッド６４1～６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも記述する。
　ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図１０参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。
　ヘッドユニット６２Ｂは、図８に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5～６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の－Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1～６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5～６６8及びＸヘッド６６1～６６4をＸヘッド６６とも記述する。
　ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図１０参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。
　ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。そのため、例えば図１１（Ａ）に示される露光動作中の一状態では、Ｙヘッド６５３，６４３がそれぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に、Ｘヘッド６６５がＸスケール３９Ｘ1に対向する（計測ビームを照射する）。
　なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も－Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
　ヘッドユニット６２Ｅは、図８に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1～６７4を備えている。
　ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1～６８4を備えている。Ｙヘッド６８1～６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4～６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７4～６７1及びＹヘッド６８1～６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。
　アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。例えば図１１（Ｂ）に示されるアライメント計測中の一状態では、Ｙヘッド６７３，６８２がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向している。Ｙヘッド６７，６８（すなわち、Ｙヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
　また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2（図１０参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1と呼ぶ。
　上述したエンコーダ７０Ａ～７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ～７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、Ｘヘッド６６，Ｙヘッド６５，６４（又は６８，６７）の計測値（それぞれＣX，ＣY1，ＣY2と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次のように依存する。
　　ＣＸ＝　（ｐＸ－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑＸ－Ｙ）ｓｉｎθｚ，　…（１ａ）
　　ＣＹ1＝－（ｐＹ1－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑＹ1－Ｙ）ｃｏｓθｚ，　…（１ｂ）
　　ＣＹ2＝－（ｐＹ2－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑＹ2－Ｙ）ｃｏｓθｚ．　…（１ｃ）
　ただし、（ｐＸ，ｑＸ），（ｐＹ1，ｑＹ1），（ｐＹ2，ｑＹ2）は、それぞれＸヘッド６６，Ｙヘッド６５（又は６８），Ｙヘッド６４（又は６７）のＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。そこで、主制御装置２０は、３つのヘッドの計測値ＣX，ＣY1，ＣY2を連立方程式（１ａ）～（１ｃ）に代入し、それらを解くことにより、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。この算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。
　また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。ここで、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値（それぞれＣＹ1，ＣＹ2と表記する）は、ＦＤバー４６の（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置に対し、式（１ｂ）、（１ｃ）のように依存する。従って、ＦＤバー４６のθｚ位置は、計測値ＣＹ1，ＣＹ2より、次のように求められる。
　　ｓｉｎθｚ＝－（ＣＹ1－ＣＹ2）／（ｐＹ1－ｐＹ2）．　…（２）
　ただし、簡単のため、ｑＹ1＝ｑＹ2を仮定した。
　なお、各エンコーダヘッド（Ｙヘッド、Ｘヘッド）として、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されている干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。この種のエンコーダヘッドでは、２つの計測ビームを対応するスケールに照射し、それぞれの戻り光を１つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器を用いて計測する。その干渉光の強度変化より、スケールの計測方向（回折格子の周期方向）への変位を計測する。
　さらに、本実施形態の露光装置１００では、図７及び図９に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式を採用している。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｅの－Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。
　図７及び図９では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。
　図９に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置センサシステム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測用のヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ～７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。
　Ｚヘッド７２ａ～７２ｄとしては、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ～７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を構成する反射型回折格子によって反射される構成を採用している。
　さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図９に示されるように、それぞれが備える５つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１～５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１～５）を備えている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６j，７４iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６j，７４iとしては、前述のＺヘッド７２ａ～７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。
　上述したＺヘッド７２ａ～７２ｄ，７４1～７４5，７６1～７６5は、図１０に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ～７２ｄ，７４1～７４5，７６1～７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ～７２ｄ，７４1～７４5，７６1～７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置センサシステム１８０が構成されている。
　本実施形態では、主制御装置２０は、面位置センサシステム１８０（図１０参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。
　主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７６j，７４i（ｊ，ｉは１～５のいずれか）の計測値を用いて、テーブル面上の基準点（テーブル面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ０とローリングθｙを算出する。図１１（Ａ）に示される露光動作中の一状態では、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向しているＺヘッド７６３，７４３の計測値を用いる。ここで、Ｚヘッド７６j，７４i（ｊ，ｉは１～５のいずれか）の計測値（それぞれＺ1，Ｚ2と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ0，θｘ，θｙ）位置に対して、次のように依存する。
　　Ｚ1＝－ｔａｎθｙ・ｐ1＋ｔａｎθｘ・ｑ1＋Ｚ0，　…（３ａ）
　　Ｚ2＝－ｔａｎθｙ・ｐ2＋ｔａｎθｘ・ｑ2＋Ｚ0．　…（３ｂ）
　ただし、スケール表面を含めウエハテーブルＷＴＢの上面は、理想的な平面だとする。なお、（ｐ1，ｑ1），（ｐ2，ｑ2）は、それぞれＺヘッド７６j，７４iのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。式（３ａ）、（３ｂ）より、次式（４ａ）、（４ｂ）が導かれる。
　　Ｚ0＝〔Ｚ1＋Ｚ2－ｔａｎθｘ・（ｑ1＋ｑ2）〕／２，　　　　　　　　…（４ａ）
　　ｔａｎθｙ＝〔Ｚ1－Ｚ2－ｔａｎθｘ・（ｑ1－ｑ2）〕／（ｐ1－ｐ2）．…（４ｂ）
　従って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７６j，７４iの計測値Ｚ1，Ｚ2を用いて、式（４ａ）、（４ｂ）より、ウエハステージＷＳＴの高さＺ０とローリングθｙを算出する。ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。
　主制御装置２０は、図１２に示されるフォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する４つのＺヘッド７２ａ～７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）を用いて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心（Ｘ，Ｙ）＝（Ｏｘ’，Ｏｙ’）におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙを、次のように算出する。
　　Ｚ０＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４，　…（５ａ）
　　ｔａｎθｙ＝－（Ｚａ＋Ｚｂ－Ｚｃ－Ｚｄ）／（ｐa＋ｐb－ｐc－ｐd）．…（５ｂ）
　ここで、（ｐａ，ｑａ），（ｐｂ，ｑｂ），（ｐｃ，ｑｃ），（ｐｄ，ｑｄ）はそれぞれＺヘッド７２ａ～７２ｄのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。ただし、ｐa＝ｐb，ｐc＝ｐd，ｑa＝ｑc，ｑb＝ｑd，（ｐa＋ｐc）／２＝（ｐb＋ｐd）／２＝Ｏｘ’，（ｑa＋ｑb）／２＝（ｑc＋ｑd）／２＝Ｏｙ’とする。なお、先と同様に、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。
　図１０には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。
　上述のようにして構成された本実施形態の露光装置では、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージＷＳＴを用いた通常のシーケンスの処理が、主制御装置２０によって実行される。
　次に、異常時におけるウエハステージＷＳＴの駆動制御について説明する。
　本実施形態の露光装置１００に搭載されたエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０では、スケール表面に付着した異物を検出する等により、エンコーダとＺセンサの計測結果に異常が発生することが考えられる。ここで、エンコーダの計測ビームは、反射面上で、例えば計測方向に２ｍｍ、格子線方向に５０μｍの広がりを持つ。Ｚセンサの計測ビームは、反射面である回折格子面上で数μｍに集光されるが、スケール表面では開口数に応じてサブミリ程度に広がる。従って、小さな異物をも検出し得る。さらに、実際的見地において、異物の装置内への浸入、そしてスケール表面への付着を、長期にわたって完全に防ぐことは不可能である。また、エンコーダまたはＺセンサが故障し、出力が途絶える事態も考えられる。
　また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される液浸露光装置では、スケール表面に水滴が回収できずに残る可能性がある。その水滴が、エンコーダとＺセンサの計測結果の異常を発生する源となり得る。ここで、エンコーダとＺセンサが水滴を検出した場合、計測ビームが水滴で遮られてビーム強度が低下し、さらには出力信号が途絶える。また、屈折率の異なる物質を検出するため、ウエハステージＷＳＴの変位に対する計測結果の線形性が低下することが考えられる。
　主制御装置２０は、計測クロック（例えば１０μｓｅｃ）の発生毎にエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を構成するエンコーダ７０Ａ～７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４～６８）及びＺヘッド７６j，７４i等の出力信号を収集する。主制御装置２０は、制御クロック（例えば１００μｓｅｃ）の発生毎に収集した出力信号を用いてウエハステージＷＳＴの位置を算出し、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴの駆動目標を決定する。決定された駆動目標はステージ駆動系１２４に送信され、その目標に従ってステージ駆動系１２４によりウエハステージＷＳＴが駆動される。
　ここで、上述のようにエンコーダとＺセンサの計測結果に異常が発生すると、ウエハステージＷＳＴの位置を算出する際、すなわち、式（１）を用いてエンコーダ７０Ａ～７０Ｆの計測値からウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する際に、また式（４）を用いてＺヘッド７６j，７４iの計測値からウエハステージＷＳＴの高さＺ０とローリングθｙを算出する際に、その算出が破綻してウエハステージＷＳＴの位置が求められない或いは大きな誤差を含んだ（誤った）結果が得られ、ウエハステージＷＳＴの駆動目標が決定できない或いは誤った駆動目標が決定される。駆動目標が決定されないとウエハステージＷＳＴは制御不能になるため、主制御装置２０は、例えば、ダイナミックブレーキをかける、ショックアブソーバ等に衝突させる等してウエハステージＷＳＴを緊急停止する。また、誤った駆動目標が決定されると、ステージ駆動系１２４によりその目標に従って駆動制御される。そのため、ウエハステージＷＳＴは急激な加減速を受けることとなる。
　本実施形態の露光装置１００における磁気浮上式の平面モータ（ステージ駆動系）１２４の場合、駆動力が作用する駆動点（可動子５１が設けられるウエハステージＷＳＴの底部）はウエハステージＷＳＴの重心から離れている。そのため、上述のようにウエハステージＷＳＴが急激な加減速を受けると、慣性力によりピッチング（前方に倒れる回転）が生じ、ウエハステージＷＳＴの上面（ウエハテーブルＷＴＢ）がその直上に配置されたエンコーダ７０Ａ～７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４～６８）及びＺヘッド７６j，７４i、液浸露光装置の場合はさらに投影光学系とウエハとの間の液浸空間に液浸液を供給するノズル等の液浸装置等と衝突して、特にＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を破損するおそれがある。
　そこで、主制御装置２０は、上述のエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含むウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合、上述のウエハステージＷＳＴのピッチングを回避するために、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加える。
　主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を、それらを構成するエンコーダ７０Ａ～７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４～６８）及びＺヘッド７６j，７４i等からの出力信号が途絶えること、それらの計測結果の急激な時間変化、それらの計測結果の別センサシステムの計測結果からのずれ等から、検知する。
　主制御装置２０は、先述の通り制御クロックより周期の短い計測クロックの発生毎にエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を構成するエンコーダ７０Ａ～７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４～６８）及びＺヘッド７６j，７４i等の出力信号を収集する。従って、制御クロックの発生、すなわちウエハステージＷＳＴの駆動制御に先立って、出力信号が途絶えることを検知することができる。
　また、主制御装置２０は、計測クロックの発生毎に収集した出力信号を用いてウエハステージＷＳＴの位置を算出し、その算出結果を前計測クロックの発生時に得られた算出結果と比較する。この比較から、ウエハステージＷＳＴの位置が、実際のステージの駆動速度を考慮してありえないほどに大きく変化したと判断される場合に、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。或いは、位置の算出結果を前計測クロックの発生時（或いは現計測クロックの発生前）に求めた駆動目標と比較し、それらのずれが予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。または、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置の算出結果から、例えば次の計測クロックの発生時における個々のエンコーダ７０Ａ～７０Ｆ（Ｘヘッド及びＹヘッド６４～６８）及びＺヘッド７６j，７４i等の計測値を予想し、その予想計測値からの実際の計測値のずれが、予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。
　また、本実施形態では、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０を用いたウエハステージＷＳＴの位置計測とは独立に、全ストローク領域において干渉計システム１１８を用いた位置計測を行っている。そこで、主制御装置２０は、計測クロックの発生毎に、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の出力信号からウエハステージＷＳＴの位置を算出するとともに、干渉計システム１１８の計測結果からウエハステージＷＳＴの位置を算出し、それらの算出結果を比較する。それらのずれが予め定めた許容範囲を超えたら、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０に異常が発生したと判断する。
　ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常は、ベース盤１２（固定子６０）内に配設された例えばホール素子等の磁気センサ（不図示）を用いて検知することも可能である。磁気センサ（不図示）は、ウエハステージＷＳＴの可動子５１（磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２）を構成する磁石が誘導する磁界（強度）を検知し、磁石の配列を求めるため等に用いられる。ここで、磁石が誘導する磁界（強度）を検知することは、磁石、すなわちウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離を測定することに相当する。従って、磁気センサ（不図示）はウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離を測定するギャップセンサとして利用することもできる。そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動制御するとともに、計測クロックの発生毎に磁気センサ（不図示）の出力を収集し、ウエハステージＷＳＴとベース盤１２の上面との離間距離（或いは磁気センサの出力である磁界強度）が予め定めた許容範囲を超えたら、ウエハステージＷＳＴのピッチングが生じたものとして、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知する。
　主制御装置２０は、上述のようにエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含むウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知すると、次の制御クロックの発生時に、又は次の制御クロックの発生を待たずに即、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加える。
　ここで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘｈ，３８Ｙｈに、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）－Ｉｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を供給する。図３に示される状態では、磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２の直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ２５，６０Ｘ３６，６０Ｘ３４，６０Ｘ４５，６０Ｘ５２，６０Ｘ５４，６０Ｘ６３，６０Ｘ７２，６０Ｘ７４を構成する電機子コイル３８Ｘｈと、磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２の直下に位置するＹコイルユニット６０Ｙ５５，６０Ｘ６４，６０Ｘ６６，６０Ｘ７５，６０Ｘ２２，６０Ｘ２４，６０Ｘ３３，６０Ｘ４２，６０Ｘ４４を構成する電機子コイル３８Ｙｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）に、励磁電流（３相電流）－Ｉｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）が供給される。これにより、各Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙは－Ｚ方向の合力Ｆ（＝－ＦＡ－ＦＢ－ＦＣ）を磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２及び磁石ユニット５５Ｙ１，５５Ｙ２に及ぼす。これにより、ウエハステージＷＳＴは、鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を受け、ピッチングを生ずることなくベース盤１２の上面に接触し、上面からの摩擦により停止する。
　なお、ウエハステージＷＳＴの底面の全面、すなわち磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２の全てに対して鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加えることに限らず、一部の領域のみ、例えばウエハステージＷＳＴの進行方向に対して後方に位置する磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２に対してのみ鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加えることとしてもよい。例えば、図３に示される状態においてウエハステージＷＳＴが－Ｙ方向に移動している場合、進行方向に対して後方に位置する磁石ユニット５５Ｘ１，５５Ｙ１の直下に位置するＸコイルユニット６０Ｘ２５，６０Ｘ３６，６０Ｘ３４，６０Ｘ４５を構成する電機子コイル３８Ｘｈと、磁石ユニット５５Ｙ１の直下に位置するＹコイルユニット６０Ｙ５５，６０Ｘ６４，６０Ｘ６６，６０Ｘ７５を構成する電機子コイル３８Ｙｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）に、励磁電流（３相電流）－Ｉｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）が供給される。
　また、ベース盤１２の上面からの摩擦力を抑えるために、ウエハステージＷＳＴ（ステージ本体９１）の底面とベース盤１２の上面とのうちの少なくとも一方に、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ化炭素樹脂等の高摺動性材を用いてカバーされている。
　上述の通りウエハステージＷＳＴに鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加えるに際し、Ｘコイルユニット６０Ｘ及びＹコイルユニット６０Ｙをそれぞれ構成する電機子コイル３８Ｘｋ，３８Ｙｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に、それぞれ、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）－Ｉｈ（ｈ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）を供給して、ウエハステージＷＳＴにより大きな鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加える。或いは、上述の通りウエハステージＷＳＴに鉛直方向（－Ｚ方向）の推力を加えると同時に、電機子コイル３８Ｘｋ，３８Ｙｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）に、それぞれ、逆相（逆符号）の励磁電流（３相電流）－Ｉｋ（ｋ＝Ｕ，Ｖ，Ｗ）を供給して、ウエハステージＷＳＴに移動方向と逆方向の推力を加えて停止させることとしてもよい。
　なお、ウエハステージＷＳＴの位置を計測しその結果に基づいて駆動制御する主制御装置２０がエンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の異常を含めウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知し、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御してウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしたが、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する制御系とは独立の制御系が、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知し、平面モータ（ステージ駆動系）１２４を制御してウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしてもよい。それにより、緊急時におけるウエハステージＷＳＴの俊敏な駆動制御が可能となる。
　以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００では、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の計測結果に基づいて磁気浮上型平面モータであるステージ駆動系１２４を制御してウエハステージＷＳＴを駆動制御するとともに、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合、ステージ駆動系１２４を制御して、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加える。これにより、ウエハステージＷＳＴのピッチングを回避することができ、ウエハステージＷＳＴ（特にＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2）及びその直上に配置された構造物（特にＸヘッド及びＹヘッド６４～６８及びＺヘッド７６j，７４i等）の破損を防止することが可能となる。
　なお、上記実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０、ベース盤１２（固定子６０）内に配設された磁気センサ（不図示）を用いて、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知するとしたが、その他のセンサを用いて異常を検知することとしてもよい。例えば、露光装置１００には、通常、地震動の加速度を検出する加速度ピックアップを含む地震センサが配置されている。そこで、地震センサが地震動を検知した場合には、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知したものとして、ウエハステージＷＳＴに鉛直方向の推力を加えることとしてもよい。
　また、ステージ駆動系１２４によってウエハステージＷＳＴからベース盤１２に向かう駆動力を発生することで、ウエハステージＷＳＴがベース盤１２上を移動する間にウエハステージＷＳＴがベース盤１２から離れることが抑制される。これにより、ウエハステージＷＳＴの駆動制御の異常を検知した場合に限らず、ウエハステージＷＳＴの急加減速、衝突時等に生じるピッチング動作を抑えることが可能となる。
　なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステム及び面位置センサシステムの構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＹヘッド、Ｘヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
　また、上記実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて用いても良い。
　また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号等に開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
　また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書等に開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号等に開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
　また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
　なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
　また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５～１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
　また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
　また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
　さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
　なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
　露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
　半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
　１２…ベース盤、２０…主制御装置、３８Ｘ（３８ＸＵ，３８ＸＶ，３８ＸＷ，３８ＸＡ，３８ＸＢ，３８ＸＣ），３８Ｙ（３８ＹＵ，３８ＹＶ，３８ＹＷ，３８ＹＡ，３８ＹＢ，３８ＹＣ）…電機子コイル、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、５０…ステージ装置、５１…可動子、５５Ｘ１，５５Ｘ２，５５Ｙ１，５５Ｙ２…磁石ユニット、６０（６０Ｘ，６０Ｙ）…固定子（Ｘコイルユニット、Ｙコイルユニット）、６２Ａ～６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、７２ａ～７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系（平面モータ）、１５０…エンコーダシステム、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
　なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全て国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

Claims (19)

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