JP2011061128A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハを保持するステージを高精度で駆動する。
【解決手段】 微動ステージＷＦＳ１と微動ステージＷＦＳ１を支持する粗動ステージＷＣＳ１とにより囲まれる空間内に位置決めされる計測アーム７１Ａがエンコーダヘッドを有し、該ヘッドにより微動ステージＷＦＳ１に設けられたグレーティングＲＧに計測ビームを照射し、グレーティングＲＧからの戻りビームを受光する。ヘッドの出力に基づいて、微動ステージ位置計測系が微動ステージＷＦＳ１の位置情報を計測する。計測アーム位置計測系７２Ａ_０が、計測アーム７１Ａの光軸ＡＸに対する相対位置情報を計測する。従って、微動ステージ位置計測系と計測アーム位置計測系７２Ａ_０との計測結果に基づいて、光軸ＡＸを基準とする微動ステージＷＦＳ１の位置情報を高精度で計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

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

この種の露光装置で用いられる、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板は、次第に（例えばウエハの場合、１０年おきに）大型化している。現在は、直径３００ｍｍの３００ｍｍウエハが主流となっているが、今や直径４５０ｍｍの４５０ｍｍウエハ時代の到来が間近に迫っている。４５０ｍｍウエハの場合、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数が現行の３００ｍｍウエハの２倍以上となり、コスト削減に貢献する。加えて、エネルギ、水、その他のリソースの効率的な利用により、1チップにかかるすべてのリソース使用を減少させられるものと期待されている。

半導体素子は、次第に微細化しており、このため、露光装置には、高解像力も要請されている。解像力向上のための手段として、露光光の波長の短波長化と投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）とがある。投影光学系の実質的な開口数を最大限に大きくするため、投影光学系と液体とを介してウエハを露光する液浸露光装置が種々提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。

しかるに、特許文献１、２等に開示される局所液浸型の露光装置では、スループットを最大限に高くするため、投影光学系下方に形成される液浸空間を常時維持する場合には、投影光学系の直下に、複数のステージ（例えば２つのウエハステージ、又はウエハステージと計測ステージ）が交換的に配置される必要がある。

ウエハのサイズが４５０ｍｍにもなると、ウエハを保持するウエハステージが大型化し、特に複数のステージを備える場合、フットプリントが相当大型化するおそれがあった。また、ウエハステージが大型化すると、その位置制御性が低下するおそれもあった。

米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書 米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書

本発明の第１の態様によれば、支持部材に支持された光学系を介してエネルギームにより物体を露光する露光装置であって、内部に空間部を有し、少なくとも二次元平面に沿って移動可能な第１移動体と；前記第１移動体に移動可能に支持され、前記物体を保持して、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で移動可能な保持部材と；前記二次元平面に平行な第１軸に平行な方向に延び前記二次元平面内で前記支持部材に対する相対移動が許容されたアーム部材と；前記アーム部材に少なくとも一部が設けられ、前記保持部材の前記二次元平面に実質的に平行な一面に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からのビームを受光する第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力を用いて前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める第１計測系と；前記アーム部材の位置情報を求める第２計測系と；を備える露光装置が、提供される。

これによれば、第１及び第２計測系の計測結果に基づいて、所定の基準位置、例えば光学系の光軸を基準として保持部材の位置情報を計測することが可能となり、その計測結果に基づいて、保持部材を高精度に駆動（位置制御）することが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置により物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が提供される。

一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（Ａ）は、図１の露光装置が備えるウエハステージを示す−Ｙ方向から見た側面図、図２（Ｂ）は、ウエハステージを示す平面図である。 図１の露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。 図１の露光装置が備えるアライメント系と投影ユニットＰＵとの配置を、ウエハステージとともに示す平面図である。 図１の露光装置が備える補助ステージについて説明するための図である。 粗動ステージの分離構造について説明するための図である。 微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す平面図である。 図８（Ａ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＺ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図８（Ｂ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＹ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図、図８（Ｃ）は、微動ステージを粗動ステージに対してＸ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。 微動ステージの中央部を＋Ｚ方向に撓ませる際の動作を説明するための図である。 図１０（Ａ）は、計測アームの先端部を示す斜視図、図１０（Ｂ）は、計測アームの先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図である。 図１１（Ａ）は、Ｘヘッド７７ｘの概略構成を示す図、図１１（Ｂ）は、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム内での配置を説明するための図である。 図１２（Ａ）は、補助ステージを＋Ｙ方向から見た図、図１２（Ｂ）は、補助ステージを＋Ｘ方向から見た図、図１２（Ｃ）は、補助ステージを＋Ｚ方向から見た図である。 微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図（その１）である。 図１４（Ａ）は、スキャン露光時のウエハの駆動方法を説明するための図、図１４（Ｂ）は、ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｄ）は、微動ステージＷＦＳ１とＷＦＳ２とを用いて行われる並行処理について説明するための図（その１）である。 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その１）である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図（その２）である。 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その２）である。 微動ステージとブレードとの配置関係を説明するための図（その３）である。 微動ステージとブレードとの間で行われる液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについて説明するための図（その３）である。 図２１（Ａ）〜図２１（Ｆ）は、微動ステージＷＦＳ１とＷＦＳ２とを用いて行われる並行処理について説明するための図（その２）である。 微動ステージと補助ステージとのそれぞれに設けられた部材により構成される空間像計測装置の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図２１に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１００は、図１に示されるように、ベース盤１２上の−Ｙ側端部近傍に配置された露光ステーション(露光処理部）２００、ベース盤１２上の＋Ｙ側端部近傍に配置された計測ステーション(計測処理部)３００、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、リレーステージＤＲＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。ここで、ベース盤１２は、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、上述の３つのステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２，ＤＲＳＴの移動の際のガイド面とされている。なお、図１において、露光ステーション２００には、ウエハステージＷＳＴ１が位置しており、ウエハステージＷＳＴ１（より詳細には微動ステージＷＦＳ１）上にウエハＷが保持されている。また、計測ステーション３００には、ウエハステージＷＳＴ２が位置しており、ウエハステージＷＳＴ２（より詳細には微動ステージＷＦＳ２）上に別のウエハＷが保持されている。

露光ステーション２００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ及び局所液浸装置８等を備えている。

照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図３参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３によって、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１３の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図３参照）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、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム（メトロロジーフレームとも呼ばれる）ＢＤによってその外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して支持されている。メインフレームＢＤは、前記支持部材に防振装置等を設けることによって、外部から振動が伝わらないように、また外部に振動を伝えないように構成しても良い。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを照明光ＩＬが通過する。そして、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域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と微動ステージＷＦＳ１（又は微動ステージＷＦＳ２）との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、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。

局所液浸装置８は、本実施形態の露光装置１００が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。局所液浸装置８は、液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図３参照）、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ（いずれも図１では不図示、図４参照）とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図３参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図３参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図３参照）を制御して、液体供給管３１Ａ及びノズルユニット３２を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図３参照）を制御して、ノズルユニット３２及び液体回収管３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

この他、露光ステーション２００には、微動ステージ位置計測系７０Ａが配置されている。微動ステージ位置計測系７０Ａについては、説明の便宜上、後述する微動ステージについての説明の後に、説明する。

計測ステーション３００は、メインフレームＢＤに設けられたアライメント装置９９と、メインフレームＢＤから支持部材７２Ｂを介して片持ち状態で支持された（一端部近傍が支持された）計測アーム７１Ｂを含む微動ステージ位置計測系７０Ｂと、が設けられている。

アライメント装置９９は、図４に示される５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を含む。詳述すると、図４に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態でプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂と、ＡＬ２₃，ＡＬ２₄とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄はその検出中心がＸ軸方向に沿って配置されている。なお、図１では、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄及びこれらを保持する保持装置（スライダ）を含んでアライメント装置９９として示されている。

アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２_１〜ＡＬ２_４としては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２_１〜ＡＬ２_４からの撮像信号は、主制御装置２０に供給されるようになっている（図３参照）。

プライマリアライメント系ＡＬ１は、支持部材を介して、メインフレームＢＤの下面にて吊り下げ支持されている。セカンダリアライメント系ＡＬ２₁、ＡＬ２₂、及びＡＬ２₃、ＡＬ２₄は、それぞれその上面に固定されたスライダ（不図示）を介してメインフレームＢＤの下面に固定された一対のＦＩＡ定盤（不図示）に磁気的に吸着されている。すなわち、各スライダには、永久磁石が設けられており、この永久磁石の磁気的吸引力により、各スライダ、すなわちセカンダリアライメント系ＡＬ２₁、ＡＬ２₂、及びＡＬ２₃、ＡＬ２₄のそれぞれは、通常は、一対のＦＩＡ定盤（不図示）に吸着されている（着地状態）。また、各スライダには、対向するＦＩＡ定盤に対して斥力を発生する気体静圧軸受が設けられており、該気体静圧軸受が発生する斥力と永久磁石の磁気的吸引力とのバランスにより、各スライダ、すなわちセカンダリアライメント系ＡＬ２₁、ＡＬ２₂、及びＡＬ２₃、ＡＬ２₄のそれぞれを、対向するＦＩＡ定盤との間に所定のクリアランスを形成して維持する状態（浮上状態）とすることもできる。

また、各スライダと対向するＦＩＡ定盤との間には、各スライダをＸＹ平面内で駆動可能なアクチュエータ（アライメント系モータ）が設けられている。

そして、主制御装置２０は、各スライダを浮上状態に設定して、各アクチュエータを制御することにより、各スライダをＸＹ平面内で駆動し、駆動後に各スライダを着地状態に設定する。これにより、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁、ＡＬ２₂、及びＡＬ２₃、ＡＬ２₄のそれぞれのＸＹ平面内での位置を調整することが可能である。

本実施形態のアライメント装置９９の構成等の詳細は、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号に開示されている。

ウエハステージＷＳＴ１は、図１及び図２（Ａ）等からわかるように、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９４によりベース盤１２の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａ（図３参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動される粗動ステージＷＣＳ１と、粗動ステージＷＣＳ１に非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳ１に対して相対移動可能な微動ステージＷＦＳ１とを有している。微動ステージＷＦＳ１は、微動ステージ駆動系５２Ａ（図３参照）によって粗動ステージＷＣＳ１に対して６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向（以下、（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）と略記する））に駆動される。

ウエハステージＷＳＴ１（粗動ステージＷＣＳ１）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６Ａによって求められる（計測される）。また、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１（又は微動ステージＷＦＳ２）の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０Ａによって求められる（計測される）。ウエハステージ位置計測系１６Ａ及び微動ステージ位置計測系７０Ａの計測結果（計測情報）は、粗動ステージＷＣＳ１、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置制御のため、主制御装置２０（図３参照）に供給される。

ウエハステージＷＳＴ２は、ウエハステージＷＳＴ１と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ｂ（図３参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動される粗動ステージＷＣＳ２と、粗動ステージＷＣＳ２に非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳ２に対して相対移動可能な微動ステージＷＦＳ２とを有している。微動ステージＷＦＳ２は、微動ステージ駆動系５２Ｂ（図３参照）によって粗動ステージＷＣＳ２に対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動される。

ウエハステージＷＳＴ２（粗動ステージＷＣＳ２）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６Ｂによって求められる（計測される）。また、計測ステーション３００にある粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０Ｂによって求められる（計測される）。ウエハステージ位置計測系１６Ｂ及び微動ステージ位置計測系７０Ｂの計測情報は、粗動ステージＷＣＳ２、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の位置制御のため、主制御装置２０（図３参照）に供給される。

リレーステージＤＲＳＴは、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、リレーステージ駆動系５３（図３参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動可能になっている。

リレーステージＤＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、例えば干渉計及び／又はエンコーダなどを含む不図示の位置計測系によって求められる（計測される）。位置計測系の計測情報は、リレーステージＤＲＳＴの位置制御のため、主制御装置２０（図３参照）に供給される。

さらに、本実施形態の露光装置１００は、図１では図示が省略されているが、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの近傍に、ブレードＢＬを有する補助ステージＡＳＴを備えている。

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

この他、本実施形態の露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴの上方には、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系ＲＡ_１，ＲＡ_２（図１においてはレチクルアライメント系ＲＡ₂は、レチクルアライメント系ＲＡ_１の紙面奥側に隠れている。）が配置されている。一対のレチクルアライメント系ＲＡ_１，ＲＡ_２は、投影光学系ＰＬの直下に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置２０により、レチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート上の一対の第１基準マークとを投影光学系ＰＬを介して検出することで、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第１基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系ＲＡ_１，ＲＡ_２の検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図３参照）。

図３には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、前述の局所液浸装置８、粗動ステージ駆動系５１Ａ，５１Ｂ、微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂ、及びリレーステージ駆動系５３など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。

ここで、ステージ系の各部の構成等について詳述する。まず、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２について説明する。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とは、その駆動系、位置計測系などを含み、全く同様に構成されている。従って、以下では、代表的にウエハステージＷＳＴ１を取り上げて説明する。

粗動ステージＷＣＳ１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向を長手方向とする長方形板状（直方体状）の粗動スライダ部９１と、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面にＹＺ平面に平行な状態でそれぞれ固定され、かつＹ軸方向を長手方向とする長方形板状の一対の側壁部９２ａ，９２ｂと、側壁部９２ａ,９２ｂそれぞれの上面に固定された一対の固定子部９３ａ、９３ｂと、を備えている。粗動ステージＷＣＳ１は、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１には、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。

粗動ステージＷＣＳ１は、図６に示されるように、粗動スライダ部９１の長手方向の中央の分離線を境として、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとの２つの部分に分離可能に構成されている。従って、粗動スライダ部９１は、第１部分ＷＣＳ１ａの一部を構成する第１スライダ部９１ａと、第２部分ＷＣＳ１ｂの一部を構成する第２スライダ部９１ｂとから構成されている。

ベース盤１２の内部には、図１に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１４を含む、コイルユニットが収容されている。

コイルユニットに対応して、粗動ステージＷＣＳ１の底面、すなわち第１スライダ部９１ａ、第２スライダ部９１ｂの底面には、図６及び図２（Ａ）に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石１８から成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤１２のコイルユニットと共に、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂ（図３参照）を、それぞれ構成している。コイルユニットを構成する各コイル１４に供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される（図３参照）。

第１、第２スライダ部９１ａ、９１ｂそれぞれの底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング９４が固定されている。粗動ステージＷＣＳ１の第１部分ＷＣＳ１ａ及び第２部分ＷＣＳ１ｂは、それぞれエアベアリング９４によって、ベース盤１２上に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１Ａａ、５１Ａｂによって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。

通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体化して不図示のロック機構を介してロックされている。すなわち、通常は、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとは、一体的に動作する。そこで、以下では、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂが一体化して成る粗動ステージＷＣＳ１を駆動する平面モータから成る駆動系を、粗動ステージ駆動系５１Ａと呼ぶ（図３参照）。

なお、粗動ステージ駆動系５１Ａとしては、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。この他、粗動ステージ駆動系５１Ａを、磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。この場合、粗動スライダ部９１の底面にエアベアリングを設けなくても良くなる。

一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。ここで、微動ステージＷＦＳ１と微動ステージＷＦＳ２とは、全く同様に構成され、同様にして、粗動ステージＷＣＳ１に非接触で支持され、駆動されるが、以下では、微動ステージＷＦＳ１を代表的に取り上げて説明する。

一対の固定子部９３ａ，９３ｂそれぞれは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする矩形板状の形状を有する。固定子部９３ａは、＋Ｘ側の端部が側壁部９２ａ上面に固定され、固定子部９３ｂは、−Ｘ側の端部が側壁部９２ｂ上面に固定されている。

微動ステージＷＦＳ１は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る本体部８１と、本体部８１の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部８２ａ、８２ｂと、を備えている。

本体部８１は、その内部を後述するエンコーダシステムの計測ビーム（レーザ光）が進行可能とする必要があることから、光が透過可能な透明な素材で形成されている。また、本体部８１は、その内部におけるレーザ光に対する空気揺らぎの影響を低減するため、中実に形成されている（内部に空間を有しない）。なお、透明な素材は、低熱膨張率であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英（ガラス）などが用いられる。なお、本体部８１は、その全体が透明な素材で構成されていても良いが、エンコーダシステムの計測ビームが透過する部分のみが透明な素材で構成されていても良く、この計測ビームが透過する部分のみが中実に形成されていても良い。

微動ステージＷＦＳ１の本体部８１の上面中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳ１と一体に形成されていても良いし、本体部８１に対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等を介して、又は接着等により固定されていても良い。

さらに、本体部８１の上面には、ウエハホルダ（ウエハＷの載置領域）の外側に、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ（ウエハホルダ）よりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ本体部８１に対応する八角形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）８３が取り付けられている。プレート８３の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている（撥液面が形成されている）。プレート８３は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と同一面となるように本体部８１の上面に固定されている。また、プレート８３の−Ｙ側端部には、図２（Ｂ）に示されるように、その表面がプレート８３の表面と、すなわちウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態でＸ軸方向に細長い長方形の計測プレート８６が設置されている。計測プレート８６の表面には、前述した一対のレチクルアライメント系ＲＡ_１，ＲＡ_２それぞれにより検出される一対の第１基準マーク（不図示）、プライマリアライメント系ＡＬ１により検出される第２基準マーク（不図示）、及びその他の計測用部材（詳細は後述）等が設けられている。

図２（Ａ）に示されるように、本体部８１の上面のウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。

グレーティングＲＧの上面は、保護部材、例えばカバーガラス８４によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス８４は、本体部８１の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングＲＧを含む本体部８１の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材（カバーガラス８４）は、本体部８１と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良いし、あるいは薄膜などで構成しても良い。

本体部８１は、図２（Ａ）からもわかるように、長手方向の両端部の下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングＲＧに対向する部分に凹部が形成されている。本体部８１は、グレーティングＲＧが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。

本体部８１の＋Ｘ側、−Ｘ側の張り出し部それぞれの上面には、断面凸形状のスペーサ８５ａ、８５ｂが、それぞれの凸部８９ａ、８９ｂを、外側に向けてＹ軸方向に延設されている。

可動子部８２ａは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＸ軸方向寸法（幅）が、共に固定子部９３ａよりも短い（半分程度の）２枚の平面視矩形状の板状部材８２ａ_１、８２ａ_２を含む。これら２枚の板状部材８２ａ_１、８２ａ_２は、本体部８１の長手方向の＋Ｘ側の端部に対し、前述したスペーサ８５ａの凸部８９ａを介して、Ｚ軸方向（上下）に所定の距離だけ離間した状態でともにＸＹ平面に平行に固定されている。この場合、板状部材８２ａ_２は、スペーサ８５ａと本体部８１の＋Ｘ側の張り出し部とによって、その−Ｘ側端部が挟持されている。２枚の板状部材８２ａ_１、８２ａ_２の間には、粗動ステージＷＣＳ１の固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ_１、８２ａ_２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２が、収容されている。

可動子部８２ｂは、スペーサ８５ｂにＺ軸方向（上下）に所定の間隔が維持された２枚の板状部材８２ｂ_１、８２ｂ_２を含み、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。２枚の板状部材８２ｂ_１、８２ｂ_２の間には、粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ｂ_１、８２ｂ_２の内部には、磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２が、収容されている。

ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳ１は、Ｙ軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１に装着する際には、板状部材８２ａ_１、８２ａ_２、及び８２ｂ_１、８２ｂ_２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に移動（スライド）させれば良い。

次に、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１に対して相対的に駆動するための微動ステージ駆動系５２Ａの構成について説明する。

微動ステージ駆動系５２Ａは、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２と、固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２と、固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含む。

これをさらに詳述する。図７からわかるように、固定子部９３ａの内部における−Ｘ側の端部には、複数（ここでは、１２個）の平面視長方形状のＹＺコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５５、５７が、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置された２列のコイル列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。ＹＺコイル５５は、上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置された平面視長方形状の上部巻線及び下部巻線（いずれの巻線も不図示）を有する。また、固定子部９３ａの内部であって、上述した２列のコイル列の間には、Ｙ軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５６が、配置されている。この場合、２列のコイル列と、Ｘコイル５６とは、Ｘ軸方向に関して等間隔で配置されている。２列のコイル列と、Ｘコイル５６とを含んで、コイルユニットＣＵａが構成されている。

なお、以下では、図７を用いて、一方の固定子部９３ａ、及びこの固定子部９３ａに支持される可動子部８２ａについて説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３ｂ及び可動子部８２ｂは、これらと同様に構成され、同様に機能する。

微動ステージＷＦＳ１の可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ_１の内部には、図７を参照するとわかるように、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数（ここでは１０個）の永久磁石６５ａ、６７ａが、Ｙ軸方向に等間隔で配置された２列の磁石列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。２列の磁石列それぞれは、コイル５５、５７に対向して配置されている。

複数の永久磁石６５ａは、それらの配列方向（Ｙ軸方向）に関して交互に極性が逆極性となるような配置で配列されている。複数の永久磁石６７ａから成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。

また、板状部材８２ａ_１の内部であって、上述の２列の磁石列の間には、Ｘ軸方向に離間して配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石６６ａ_１、６６ａ_２が、コイル５６に対向して配置されている。永久磁石６６ａ_１、６６ａ_２は、互いに逆極性となるように配置されている。

上述した複数の永久磁石６５ａ、６７ａ及び６６ａ_１、６６ａ_２によって、磁石ユニットＭＵａ_１が構成されている。

−Ｚ側の板状部材８２ａ_２の内部にも、上述した板状部材８２ａ_１の内部と同様の配置で、永久磁石が配置され、これらの永久磁石によって、磁石ユニットＭＵａ_２が構成されている。

ここで、微動ステージ駆動系５２Ａでは、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石６５ａは、隣接する２つの永久磁石（便宜上第１、第２の永久磁石とする）６５ａそれぞれが、ＹＺコイル（便宜上第１のＹＺコイルと呼ぶ）５５の巻線部に対向したとき、第２の永久磁石６５に隣接する第３の永久磁石６５ａが、上述の第１のＹＺコイル５５に隣接する第２のＹＺコイル５５の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。この場合、第３の永久磁石６５ａに隣接する第４の永久磁石６５ａ及び第５の永久磁石６５ａそれぞれは、第２のＹＺコイル５５に隣接する第３のＹＺコイル５５の巻線部に対向する。永久磁石６７ａ、及び−Ｚ側の板状部材８２ａ_２の内部の２列の永久磁石列のＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている。

本実施形態の微動ステージ駆動系５２Ａでは、上述のような各コイルと永久磁石との配置が採用されているので、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に配列された複数のＹＺコイル５５、５７に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に駆動することができる。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Ｙ軸方向への駆動力とは別に、Ｚ軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１から浮上させることができる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１に対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸方向に駆動する。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を粗動ステージＷＣＳ１から浮上させた状態で、Ｙ軸方向と併せて独立にＸ軸方向にも駆動可能である。

また、主制御装置２０は、例えば図８（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる大きさのＹ軸方向の駆動力（推力）を作用させることによって（図８（Ａ）の黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳ１をＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図８（Ａ）の白抜き矢印参照）。なお、図８（Ａ）とは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２ａに作用させる駆動力を−Ｘ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＺ軸に対して左回りに回転させることができる。

また、主制御装置２０は、図８（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図８（Ｂ）の黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させること（図８（Ｂ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図８（Ｂ）とは反対に、可動子部８２ａに作用させる浮上力を可動子部８２ｂ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸に対して左回りに回転させることができる。

さらに、主制御装置２０は、例えば図８（Ｃ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれにおいて、Ｙ軸方向の＋側と−側とに、互いに異なる浮上力（図８（Ｃ）の黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１をＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図８（Ｃ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図８（Ｃ）とは反対に、可動子部８２ａ（及び８２ｂ）の−Ｙ側の部分に作用させる浮上力を＋Ｙ側の部分に作用させる浮上力よりも小さくすることで、微動ステージＷＦＳ１をＸ軸に対して左回りに回転させることができる。

以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２Ａにより、微動ステージＷＦＳ１を、粗動ステージＷＣＳ１に対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳ１に対して、非接触で６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができるようになっている。

また、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１に浮上力を作用させる際、固定子部９３ａ内に配置された２列のコイル５５、５７（図７参照）に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図９に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図９の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図９の白抜き矢印参照）を作用させることができる。また、主制御装置２０は、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に撓ませることができる（図９のハッチング付き矢印参照）。従って、図９に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向に撓ませることによって、ウエハＷ及び本体部８１の自重に起因する微動ステージＷＦＳ１（本体部８１）のＸ軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハＷ表面のＸＹ平面（水平面）に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハＷが大径化して微動ステージＷＦＳ１が大型化した時などに、特に効果を発揮する。なお、図９には、微動ステージＷＦＳ１を＋Ｚ方向に（凸形状に）撓ませる例が示されているが、コイルに対する電流の向きを制御することによって、これとは反対の方向に（凹形状に）微動ステージＷＦＳ１を撓ませることも可能である。

本実施形態の露光装置１００では、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージＷＦＳ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３（図３参照）を用いて求められる（計測される）。微動ステージＷＦＳ１の位置情報は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、この位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳ１の位置を制御する。

これに対し、ウエハステージＷＳＴ１（微動ステージＷＦＳ１）が微動ステージ位置計測系７０Ａの計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴ１（及び微動ステージＷＦＳ１）の位置情報は、主制御装置２０により、ウエハステージ位置計測系１６Ａ（図１及び図３参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６Ａは、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報を求める（計測する）レーザ干渉計を含んでいる。なお、図１では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージＷＣＳ１には、Ｙ軸に垂直なＹ反射面とＸ軸に垂直なＸ反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もＸ反射面、Ｙ反射面にそれぞれ測長ビームを照射するＸ干渉計、Ｙ干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系１６Ａでは、例えばＹ干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のθｚ方向の位置情報（回転情報）をも計測できる。なお、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系１６Ａに代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤１２の上面に２次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳ１の底面にエンコーダヘッドを設けることができる。

前述の如く、微動ステージＷＦＳ２は、上述した微動ステージＷＦＳ１と全く同様に構成されており、微動ステージＷＦＳ１に代えて、粗動ステージＷＣＳ１に非接触で支持させることができる。この場合、粗動ステージＷＣＳ１と、粗動ステージＷＣＳ１によって支持された微動ステージＷＦＳ２とによって、ウエハステージＷＳＴ１が構成され、微動ステージＷＦＳ２が備える一対の可動子部（各一対の磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２及びＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２）と粗動ステージＷＣＳ１の一対の固定子部９３ａ、９３ｂ（コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ）とによって、微動ステージ駆動系５２Ａが構成される。そして、この微動ステージ駆動系５２Ａによって、微動ステージＷＦＳ２が、粗動ステージＷＣＳ１に対して、非接触で６自由度方向に駆動される。

また、微動ステージＷＦＳ２、ＷＦＳ１は、それぞれ粗動ステージＷＣＳ２に非接触で支持させることができ、粗動ステージＷＣＳ２と、粗動ステージＷＣＳ２によって支持された微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１とによってウエハステージＷＳＴ２が構成される。この場合、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が備える一対の可動子部（各一対の磁石ユニットＭＵａ_１、ＭＵａ_２及びＭＵｂ_１、ＭＵｂ_２）と粗動ステージＷＣＳ２の一対の固定子部９３ａ、９３ｂ（コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ）とによって、微動ステージ駆動系５２Ｂ（図３参照）が構成される。そして、この微動ステージ駆動系５２Ｂによって、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が、粗動ステージＷＣＳ２に対して、非接触で６自由度方向に駆動される。

図１に戻り、リレーステージＤＲＳＴは、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様（ただし、第１部分と第２部分とに分離できるようには構成されていない）に構成されたステージ本体４４と、ステージ本体４４の内部に設けられた搬送装置４６（図３参照）とを備えている。従って、ステージ本体４４は、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２と同様に、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を非接触で支持（保持）できるようになっており、リレーステージＤＲＳＴに支持された微動ステージは、微動ステージ駆動系５２Ｃ（図３参照）によってリレーステージＤＲＳＴに対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動可能である。ただし、微動ステージは、リレーステージＤＲＳＴに対して少なくともＹ軸方向にスライド可能であれば良い。

搬送装置４６は、リレーステージＤＲＳＴのステージ本体４４のＸ軸方向の両側壁に沿ってＹ軸方向に所定ストロークで往復移動可能でかつＺ軸方向に関しても所定ストロークで上下動可能な搬送部材本体と、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を保持して搬送部材本体に対してＹ軸方向に相対移動可能な移動部材とを含む搬送部材４８と、搬送部材４８を構成する搬送部材本体及び移動部材を個別に駆動可能な搬送部材駆動系５４（図３参照）とを備えている。

次に、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に移動可能に保持される（ウエハステージＷＳＴ１を構成する）微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２の位置情報の計測に用いられる微動ステージ位置計測系７０Ａ（図３参照）の構成について説明する。ここでは、微動ステージ位置計測系７０Ａが微動ステージＷＦＳ１の位置情報を計測する場合について説明する。

微動ステージ位置計測系７０Ａの一部を構成するエンコーダヘッド等は、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳ１の内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１Ａに設けられている。これについては後述する。計測アーム７１Ａは、ベース盤１２上の投影光学系ＰＬの−Ｙ側の領域を移動可能な計測アームステージ７２Ａにより、Ｙ軸方向を長手方向として、片持ち状態で支持（一端部近傍を支持）されている。計測アームステージ７２Ａは、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、計測アーム駆動系５９（図３参照）によって、ＸＹ２次元方向に駆動される。

本実施形態の露光装置１００では、計測アーム７１Ａの位置、すなわち計測アームステージ７２Ａの位置を計測する計測アーム位置計測系７２Ａ_０が、設けられている。計測アーム位置計測系７２Ａ_０は、例えば図１及び図５等に示されるように、投影光学系ＰＬの側面（又はメインフレームＢＤ）に固定された参照鏡（固定鏡）７２Ａ_２の反射面に参照ビームを照射するとともに、計測アーム７１Ａ（若しくは計測アーム７１Ａを支持する計測アームステージ７２Ａ）に設けられた反射面７２Ａ_１に測長ビームを照射し、参照ビーム及び測長ビームの対応する反射面からの反射ビームを受光し、参照鏡７２Ａ_２のＹ位置を基準とする計測アーム７１Ａ（計測アームステージ７２Ａ）のＸ，Ｙ及びθｚ位置を計測するレーザ干渉計システムによって構成することができる。

計測アーム位置計測系７２Ａ_０による計測位置（計測結果）は主制御装置２０に送られる（図３参照）。主制御装置２０は、通常時は、計測アーム位置計測系７２Ａ_０の計測結果に基づいて、計測アーム駆動系５９（図３参照）を介して計測アームステージ７２Ａを駆動（位置制御）して、計測アーム７１Ａをその基準位置への位置決め状態を維持する。ここで、計測アーム７１Ａの基準位置とは、後述するエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５の計測中心が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に一致する位置を意味する。

ただし、後述する補助ステージＡＳＴの各種計測器を用いて投影光学系ＰＬの光学特性等の計測を行う場合には、主制御装置２０は、計測アーム７１Ａを上記基準位置外へ退避させる。

計測アーム７１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする、幅方向（Ｘ軸方向）よりも高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状（すなわち直方体状）の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム７１Ａは、後述するエンコーダヘッド（光学系）が収容される部分を除き、中実に形成されている。計測アーム７１Ａは、前述したようにウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳ１の空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳ１の下面（より正確には、本体部８１（図１では不図示、図２（Ａ）等参照）の下面）に対向している。計測アーム７１Ａの上面は、微動ステージＷＦＳ１の下面との間に所定のクリアランス、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージＷＦＳ１下面とほぼ平行に配置される。

微動ステージ位置計測系７０Ａは、図３に示されるように、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計システム７５とを備えている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ７３ｘ、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂ（以下、適宜これらを併せてＹリニアエンコーダ７３ｙとも呼ぶ）を含む。エンコーダシステム７３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び米国特許出願公開第２００７／２８８１２１号明細書などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系（光検出器を含む）が、計測アーム７１Ａの外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１Ａの内部に、すなわちグレーティングＲＧに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム７１Ａの内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。

図１０（Ａ）には、計測アーム７１Ａの先端部が斜視図にて示されており、図１０（Ｂ）には、計測アーム７１Ａの先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１１（Ｂ）参照）で計測する。すなわち、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ７３ｘが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂが構成されている。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、計測アーム７１ＡのＹ軸方向のセンターラインＣＬから等距離にある、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上の２点（図１０（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２（図１０（Ａ）中に実線で示されている）を照射する。計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される（図１１（Ａ）参照）。計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図１０（Ｂ）中の符号ＤＰ参照）は、計測アーム７１Ａが基準位置に位置決めされている通常時には、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致している（図１参照）。すなわち、検出点ＤＰが、図１０（Ａ）に示されるように、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸに一致）に一致する位置が、計測アーム７１Ａの基準位置に設定されている。なお、計測ビームＬＢｘ_１、ＬＢｘ_２は、実際には、本体部８１と空気層との境界面などで屈折するが、図１１（Ａ）等では、簡略化して図示されている。

図１１（Ｂ）に示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、計測アーム７１Ａの前述のセンターラインＣＬの＋Ｘ側、−Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド７７ｙａは、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸に平行な直線ＬＹａ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図１０（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２を照射する。計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図１０（Ｂ）に符号ＤＰｙａで示されている。

Ｙヘッド７７ｙｂは、Ｙヘッド７７ｙａと同様に、計測アーム７１ＡのセンターラインＣＬから直線ＬＹａと同一距離離れたＹ軸に平行な直線ＬＹｂ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ_１，ＬＢｙｂ_２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図１０（Ｂ）に示されるように、計測ビームＬＢｙａ_１，ＬＢｙａ_２及び計測ビームＬＢｙｂ_１，ＬＢｙｂ_２それぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。ここで、主制御装置２０では、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置は、２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによる検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点は、計測ビームＬＢｘ_１，ＬＢＸ_２のグレーティングＲＧ上の照射点ＤＰと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、計測アーム７１Ａが基準位置に位置決めされている通常時には、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する。従って、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７３を用いることで、微動ステージＷＦＳ１上に載置されたウエハＷの所定のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する際、微動ステージＷＦＳ１のＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（微動ステージＷＦＳ１の裏面側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置をそれぞれ計測する、Ｘ軸方向に離間して配置された一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳのθｚ方向の回転量を計測する。

ここで、エンコーダシステム７３を構成する３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの構成について説明する。図１１（Ａ）には、３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂを代表して、Ｘヘッド７７ｘの概略構成が示されている。また、図１１（Ｂ）には、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１Ａ内での配置が示されている。

図１１（Ａ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、その分離面がＹＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及び反射ミラーＲ３ａ，Ｒ３ｂ等を有し、これらの光学素子が所定の位置関係で配置されている。Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂも同様の構成の光学系を有している。Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるように、ユニット化されて計測アーム７１Ａの内部に固定されている。

図１１（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）では、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられた光源ＬＤｘから−Ｚ方向にレーザビームＬＢｘ_０が射出され、計測アーム７１Ａの一部にＸＹ平面に対して４５°の角度で斜設された反射面ＲＰを介してＹ軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームＬＢｘ_０は、計測アーム７１Ａの内部の中実な部分を、計測アーム７１Ａの長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１１（Ａ）に示される反射ミラーＲ３ａに達する。そして、レーザビームＬＢｘ_０は、反射ミラーＲ３ａによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザビームＬＢｘ_０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで偏光分離されて２つの計測ビームＬＢｘ₁，ＬＢｘ₂となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ₁は反射ミラーＲ１ａを介して微動ステージＷＦＳ１に形成されたグレーティングＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ₂は反射ミラーＲ１ｂを介してグレーティングＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。

計測ビームＬＢｘ₁，ＬＢｘ₂の照射によってグレーティングＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームそれぞれは、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。

偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つの１次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ₁の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ₂の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、計測ビームＬＢｘ_１，ＬＢｘ_２それぞれの１次回折ビームは同軸上に合成ビームＬＢｘ_１２として合成される。合成ビームＬＢｘ_１２は、反射ミラーＲ３ｂでその光路が、Ｙ軸に平行に折り曲げられて、計測アーム７１Ａの内部をＹ軸に平行に進行し、前述の反射面ＲＰを介して、図１１（Ｂ）に示される、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられたＸ受光系７４ｘに送光される。

Ｘ受光系７４ｘでは、合成ビームＬＢｘ_１２として合成された計測ビームＬＢｘ₁，ＬＢｘ₂の１次回折ビームが不図示の偏光子（検光子）によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージＷＦＳ１が計測方向（この場合、Ｘ軸方向）に移動すると、２つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図３参照）に供給される。

図１１（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂには、それぞれの光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出され、前述の反射面ＲＰで光路が９０°折り曲げられたＹ軸に平行なレーザビームＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０が入射し、前述と同様にして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂから、偏向ビームスプリッタで偏向分離された計測ビームそれぞれのグレーティングＲＧ（のＹ回折格子）による１次回折ビームの合成ビームＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２が、それぞれ出力され、Ｙ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される。ここで、光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出されるレーザビームＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２とは、図１１（Ｂ）における紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から照射されるレーザビームＬＢｙａ_０、ＬＢｙｂ_０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ_１２、ＬＢｙｂ_１２とが、Ｚ軸方向に離れた平行な光路を通るように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている（図示省略）。

レーザ干渉計システム７５は、図１０（Ａ）に示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３を計測アーム７１Ａの先端部から、微動ステージＷＦＳの下面に入射させる。レーザ干渉計システム７５は、これら３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３それぞれを照射する３つのレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃ（図３参照）を備えている。

レーザ干渉計システム７５では、３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、計測アーム７１Ａの上面上の同一直線上に無い３点それぞれから、Ｚ軸に平行に射出される。ここで、３本の測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、図１０（Ｂ）に示されるように、その重心が、前述の検出点ＤＰ（これは、計測アーム７１Ａが基準位置にあるとき、照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する）に一致する、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームＬＢｚ_３の射出点（照射点）はセンターラインＣＬ上に位置し、残りの測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２の射出点（照射点）は、センターラインＣＬから等距離にある。本実施形態では、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５を用いて、微動ステージＷＦＳ１のＺ軸方向の位置、θｚ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、計測アーム７１Ａの−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられている。レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃから−Ｚ方向に射出された測長ビームＬＢｚ_１、ＬＢｚ_２、ＬＢｚ_３は、前述の反射面ＲＰを介して計測アーム７１Ａ内をＹ軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の３点から射出される。

本実施形態では、微動ステージＷＦＳ１の下面に、エンコーダシステム７３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ（図示省略）が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。

以上の説明からわかるように、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５を用いることで、微動ステージＷＦＳ１の６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム７３では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、エンコーダシステム７３により、微動ステージＷＦＳ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向も含む）を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム７３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム７５によるＺ軸方向の微動ステージＷＦＳ下面上の検出点は、計測アーム７１Ａが基準位置にある通常時には、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａを用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。また、粗動ステージＷＣＳ１が投影ユニットＰＵの下方にあり、粗動ステージＷＣＳ１に微動ステージＷＦＳ２が移動可能に支持されている場合には、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａを用いることで、微動ステージＷＦＳ２の６自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージＷＦＳ２のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。

また、計測ステーション３００が備える微動ステージ位置計測系７０Ｂは、図１に示されるように、基本的には、微動ステージ位置計測系７０Ａと同様に構成されている。ただし、微動ステージ位置計測系７０Ｂが備える計測アーム７１Ｂは、Ｙ軸方向を長手方向とし、その＋Ｙ側の端部近傍が、支持部材７２Ｂを介してメインフレームＢＤからほぼ片持ち支持されている。

粗動ステージＷＣＳ２がアライメント装置９９の下方にあり、粗動ステージＷＣＳ２に微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１が移動可能に支持されている場合には、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いることで、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１の６自由度方向の位置を計測することができ、特に、微動ステージＷＦＳ２又はＷＦＳ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置については、アッベ誤差なく、高精度に計測できる。

次に、補助ステージＡＳＴの構成等について詳細に説明する。

図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、及び図１２（Ｃ）には、それぞれ、投影光学系ＰＬの直下に位置決めされている補助ステージＡＳＴの側面図（＋Ｙ方向から見た図）、正面図（＋Ｘ方向から見た図）、及び平面図（＋Ｚ方向から見た図）が示されている。補助ステージＡＳＴは、平面視で（＋Ｚ方向から見て）Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状のスライダ部６０ａと、スライダ部６０ａの上面の＋Ｘ側の端部を除く部分に固定された四角柱状の支持部（光学系収容部）６０ｂと、支持部６０ｂにその＋Ｘ側の端部を除く部分が支持された矩形状のテーブル６０ｃと、テーブル６０ｃの上面に固定されたプレート状のブレードＢＬと、を備えている。

スライダ部６０ａの底面には、不図示ではあるが、ベース盤１２のコイルユニットと共に、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る補助ステージ駆動系５８（図３参照）を構成する、複数の永久磁石から成る磁石ユニットが設けられている。スライダ部６０ａの底面には、上記磁石ユニットの周囲に複数のエアベアリング（不図示）が固定されている。補助ステージＡＳＴは、エアベアリングによって、ベース盤１２の上に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、補助ステージ駆動系５８によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に駆動される。

通常は、補助ステージＡＳＴは、図１３に示されるように、露光ステーション２００内に位置し、微動ステージＷＦＳ１の位置計測に用いられている計測アーム７１Ａから−Ｘ側に所定距離以上離れた待機位置に待機している。補助ステージＡＳＴの一部をブレードＢＬが構成しているので、補助ステージＡＳＴをＸＹ平面内で駆動すれば、ブレードＢＬがＸＹ平面内で駆動される。すなわち、補助ステージ駆動系５８は、ブレードＢＬをＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動するブレード駆動系を兼ねている。

ブレードＢＬは、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）に示されるように、その＋Ｙ側端部の一部が他の部分より突出した略矩形の板部材から成り、その突出部がテーブル６０ｃ上面から突出する状態で、テーブル６０ｃの上面に固定されている。

ブレードＢＬの上面は、液体Ｌｑに対して撥液性である。ブレードＢＬは、例えばステンレス等の金属製の基材と、その基材の表面に形成された撥液性材料の膜とを含む。撥液性材料は、例えばＰＦＡ（Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly tetra fluoro ethylene）、テフロン（登録商標）等を含む。なお、膜を形成する材料が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂でも良い。また、ブレードＢＬ全体が、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）、アクリル系樹脂、及びシリコン系樹脂の少なくとも一つで形成されても良い。本実施形態において、液体Ｌｑに対するブレードＢＬの上面の接触角は、例えば９０度以上である。

補助ステージＡＳＴは、計測アーム７１Ａに対して−Ｘ側から所定の隙間を介して係合可能で、その係合状態では、ブレードＢＬの一部（＋Ｘ側の端部近傍）が計測アーム７１Ａの真上に位置する（例えば、図１２（Ａ）参照）。なお、図１２（Ａ）では、計測アーム７１Ａは、前述の計測アームステージ７２Ａと一体的に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの直下から＋Ｘ側に移動（退避）している（図１２（Ａ）中の白抜き矢印参照）。

また、ブレードＢＬは、粗動ステージＷＣＳ１に支持されている微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に−Ｙ側から接触又は数３００μｍ程度のクリアランスを介して近接可能であり、その接触又は近接状態で微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の上面とともに、見かけ上一体のフルフラットな面を形成する（例えば図１６参照）。ブレードＢＬ（補助ステージＡＳＴ）は、主制御装置２０により、補助ステージ駆動系５８を介して駆動され、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間で液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しを行う。なお、ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間の液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しについてはさらに後述する。

テーブル６０ｃ及び支持部６０ｂの内部には、投影光学系ＰＬの光学特性を計測するための各種計測器、例えば、照度むらセンサ（不図示）、波面収差計測器（不図示）、空間像計測装置６１等が備えられている。照度むらセンサとして、例えば米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されている構成のセンサを採用することができる。波面収差計測器としては、例えば米国特許出願公開第２００５／０２０６８５０号などに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の計測器を採用することができる。

図１２（Ａ）には、代表的に、空間像計測装置６１の構成が示されている。空間像計測装置６１は、補助ステージＡＳＴのテーブル６０ｃの上面及び支持部６０ｂの内部に配置された光学部材、例えばスリット板６１ａ、ミラー６１ｂ，６１ｃ、送光レンズ６１ｄ、及びその他を含む光学系と、メインフレームＢＤに固定された受光系６２、すなわち受光レンズ６２ａ、光センサ６２ｂと、を有している。

スリット板６１ａは、その上面がブレードＢＬの上面と同一となるように、ブレードＢＬを構成する板部材に形成された円形の開口を閉塞する状態で配置され、その板部材とともに見かけ上一体でフルフラットなブレードＢＬを構成している。ここで、スリット板６１ａの上面、すなわちブレードＢＬの上面の高さは、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）に支持された微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の上面、及び該微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に載置されるウエハＷの表面の高さにほぼ等しい。スリット板６１ａは、照明光ＩＬに対して高い透過性を有する合成石英又はホタル石等によって形成された円形の受光ガラスと、その上面の中央の円形領域外に形成されたアルミニウム等の金属薄膜から成る反射膜（遮光膜を兼ねる）と、円形領域内に形成されたクロムの薄膜から成る遮光膜と、を有する。

遮光膜（スリット板６１ａ）には、一例としてＹ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）の開口パターン（Ｘスリット）と、Ｘ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）の開口パターン（Ｙスリット）と、がパターンニングにより形成されている。

空間像計測装置６１によると、スリット板６１ａを介して鉛直下向き（−Ｚ方向）に入射する照明光ＩＬ（像光束）は、ミラー６１ｂにより、その光路を−Ｘ方向に折り曲げられる。折り曲げられた照明光ＩＬは、ミラー６１ｃにより、その光路を＋Ｘ方向に折り曲げられ、送光レンズ６１ｄを介してテーブル６０ｃの外部に送り出される。そして、この照明光ＩＬは、受光レンズ６２ａを介して光センサ６２ｂで受光される。光センサ６２ｂとして、微弱な光を精度良く検出する光電変換素子（受光素子）、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ、光電子増倍管）等が用いられる。

受光系６２（光センサ６２ｂ）の出力信号は、例えば増幅器、Ａ／Ｄコンバータ（通常１６ビットの分解能のものが用いられる）等を含む信号処理装置（不図示）に送られ、所定の信号処理が施されて主制御装置２０に送られる。

空間像計測装置６１は、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示される空間像計測装置と同様に構成されている。従って、主制御装置２０は、空間像計測装置６１を用いて、米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書に開示される手法と同様の手法により、レチクル又はレチクルステージ上の基準板に形成されたＸ計測用マーク（Ｙ計測用マーク）の投影像（空間像）のプロファイル（空間像プロファイル）を得る。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、デバイスの製造に際し、露光ステーション２００にある粗動ステージＷＣＳ１に保持された一方の微動ステージ（ここでは、一例としてＷＦＳ１であるものとする）に保持されたウエハＷに対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、そのウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。このステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われた、ウエハアライメントの結果（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）により得られるウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を第２基準マークを基準とする座標に変換した情報）、及びレチクルアライメントの結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へ微動ステージＷＦＳ１が移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作と、を繰り返すことにより、行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体Ｌｑを保持した状態で、すなわち液浸露光により行われる。また、＋Ｙ側に位置するショット領域から−Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、ＥＧＡについては、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに詳細に開示されている。

本実施形態の露光装置１００では、上述の一連の露光動作中、主制御装置２０により、計測アーム位置計測系７２Ａ_０による計測アーム７１Ａ（計測アームステージ７２Ａ）の位置の計測結果に基づいて、計測アーム７１Ａの基準位置への位置決め状態が維持されている。また、露光動作中、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０Ａによる微動ステージＷＦＳ１（ウエハＷ）の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを基準とする位置の計測結果に基づいて、微動ステージＷＦＳ１（ウエハＷ）の位置が制御される。

なお、上述の走査露光動作時は、ウエハＷをＹ軸方向に高加速度で駆動する必要があるが、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、走査露光動作時には、図１４（Ａ）に示されように、原則的に粗動ステージＷＣＳ１を駆動せず、微動ステージＷＦＳ１のみをＹ軸方向に（必要に応じて他の５自由度方向にも併せて）駆動する（図１４（Ａ）の黒塗り矢印参照）ことで、ウエハＷをＹ軸方向に走査する。これは、粗動ステージＷＣＳ１を駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳ１のみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハＷを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系７０Ａは、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６Ａよりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳ１を駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージＷＦＳ１の駆動による反力（図１４（Ａ）の白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳ１が微動ステージＷＦＳ１と反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１がカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ１の全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じないので、微動ステージＷＦＳ１の走査駆動によってベース盤１２に偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。

一方、Ｘ軸方向にショット間移動（ステッピング）動作を行う際には、微動ステージＷＦＳ１のＸ軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置２０は、図１４（Ｂ）に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１をＸ軸方向に駆動することによって、ウエハＷをＸ軸方向に移動させる。

上述した一方の微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光と並行して、他方の微動ステージＷＦＳ２上では、ウエハ交換、ウエハアライメント等が行われる。ウエハ交換は、微動ステージＷＦＳ２を支持する粗動ステージＷＣＳ２が、計測ステーション３００又はその近傍の所定のウエハ交換位置にあるときに、不図示のウエハ搬送系によって、露光済みのウエハＷが微動ステージＷＦＳ２上からアンロードされるとともに、新たなウエハＷが微動ステージＷＦＳ２上へロードされることで行われる。

ウエハアライメントに際し、主制御装置２０は、まず、プライマリアライメント系ＡＬ１の直下に微動ステージＷＦＳ２上の計測プレート８６を位置決めすべく、微動ステージＷＦＳ２を駆動し、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いて、第２基準マークを検出する。そして、主制御装置２０は、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を例えば−Ｙ方向に移動させ、その移動経路上における複数箇所にウエハステージＷＳＴを位置決めし、位置決めの都度、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃の少なくとも１つを用いてアライメントショット領域（サンプルショット領域）におけるアライメントマークの位置情報を、検出する。例えば、４回の位置決めを行う場合を考えると、主制御装置２０は、例えば１回目の位置決め時に、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２₂，ＡＬ２₃を用いて、３箇所のサンプルショット領域におけるアライメントマーク（以下、サンプルマークとも呼ぶ）を、２回目の位置決め時にアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いてウエハＷ上の５つのサンプルマークを、３回目の位置決め時にアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて５つのサンプルマークを、４回目の位置決め時に、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２₂，ＡＬ２₃を用いて３つのサンプルマークを、それぞれ検出する。これにより、合計１６箇所のアライメントショット領域におけるアライメントマークの位置情報を、１６箇所のアライメントマークを単一のアライメント系で順次検出する場合などに比べて、格段に短時間で得ることができる。この場合において、上記のウエハステージＷＳＴ２の移動動作と連動して、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃はそれぞれ、検出領域（例えば、検出光の照射領域に相当）内に順次配置されるＹ軸方向に沿って配列された複数のアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。このため、上記のアライメントマークの計測に際して、ウエハステージＷＳＴ２をＸ軸方向に移動させる必要が無い。

本実施形態では、主制御装置２０は、第２基準マークの検出を含み、ウエハアライメントの際には、計測アーム７１Ｂを含む微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いてウエハアライメント時における粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２のＸＹ平面内の位置計測を行う。ただし、これに限らず、ウエハアライメント時の微動ステージＷＦＳ２の移動を粗動ステージＷＣＳ２と一体で行う場合には、前述したウエハステージ位置計測系１６Ｂを介してウエハＷの位置を計測しながらウエハアライメントを行っても良い。また、計測ステーション３００と露光ステーション２００とが離間しているので、ウエハアライメント時と露光時とでは、微動ステージＷＦＳ２の位置は、異なる座標系上で管理される。そこで、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。

このようにして微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション２００において微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対する露光が続行されている。図１５（Ａ）には、このウエハＷに対するウエハアライメントが終了した段階の、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２及びリレーステージＤＲＳＴの位置関係が示されている。

主制御装置２０は、粗動ステージ駆動系５１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ２を図１５（Ｂ）中の白抜き矢印で示されるように、−Ｙ方向に所定距離駆動し、所定の待機位置（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心との中央位置にほぼ一致）に静止しているリレーステージＤＲＳＴに接触又は５００μｍ程度隔てて近接させる。

次に、主制御装置２０は、微動ステージ駆動系５２Ｂ，５２ＣのＹＺコイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージＷＦＳ２を、図１５（Ｃ）中の黒塗り矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動し、粗動ステージＷＣＳ２からリレーステージＤＲＳＴへ微動ステージＷＦＳ２を移載する。図１５（Ｄ）には、リレーステージＤＲＳＴへの微動ステージＷＦＳ２の移載が終了した状態が示されている。

主制御装置２０は、図１５（Ｄ）に示される位置にリレーステージＤＲＳＴ及び粗動ステージＷＣＳ２を待機させた状態で、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光が終了するのを待つ。

図１６には、露光が終了した直後のウエハステージＷＳＴ１の状態が示されている。

主制御装置２０は、露光終了に先立って、図１７（Ａ）の白抜き矢印で示されるように、補助ステージ駆動系５８（図３参照）を介して待機位置（図１３参照）から補助ステージＡＳＴ（ブレードＢＬ）を、＋Ｘ方向に所定量駆動する。これにより、図１７（Ａ）に示されるように、ブレードＢＬの＋Ｘ端部近傍が計測アーム７１Ａの真上に位置する。そして、主制御装置２０は、この状態で、露光が終了するのを待つ。

そして、露光が終了すると、主制御装置２０は、補助ステージ駆動系５８を介して補助ステージＡＳＴ（ブレードＢＬ）を＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に駆動し（図１７（Ｂ）中の白抜き矢印参照）、ブレードＢＬを、図１６及び図１７（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１にＹ軸方向に関して接触又は３００μｍ程度のクリアランスを介して近接させる。すなわち、主制御装置２０は、ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とをスクラム状態の設定を開始する。その後、主制御装置２０は、補助ステージＡＳＴ（ブレードＢＬ）をさらに僅かに＋Ｘ方向に駆動する。そして、ブレードＢＬの＋Ｙ側の突出部のＸ軸方向の中心が計測アーム７１Ａの中心と一致する状態になると、図１８及び図１９示されるように、ブレードＢＬと微動ステージＷＦＳ１とのスクラム状態を維持しつつ、ウエハステージＷＳＴ１と一体で補助ステージＡＳＴ（ブレードＢＬ）を＋Ｙ方向に駆動する（図１８及び図１９の白抜き矢印参照）。これにより、先端レンズ１９１との間に保持されていた液体Ｌｑで形成される液浸空間が、微動ステージＷＦＳ１からブレードＢＬに渡される。図１８には、液体Ｌｑで形成される液浸空間が微動ステージＷＦＳ１からブレードＢＬに渡される直前の状態が示されている。この図１８の状態では、先端レンズ１９１と、微動ステージＷＦＳ１及びブレードＢＬとの間に、液体Ｌｑが保持されている。

そして、微動ステージＷＦＳ１からブレードＢＬへの液浸空間の受け渡しが終了すると、図２０に示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、前述の待機位置で微動ステージＷＦＳ２を保持して、粗動ステージＷＣＳ２と近接した状態で待機しているリレーステージＤＲＳＴに接触又は３００μｍ程度のクリアランスを介して近接する。この微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、＋Ｙ方向に移動している途中の段階で、主制御装置２０は、搬送部材駆動系５４を介して搬送装置４６の搬送部材４８を粗動ステージＷＣＳ１の空間部内に挿入している。

そして、微動ステージＷＦＳ１を保持する粗動ステージＷＣＳ１が、リレーステージＤＲＳＴに接触又は近接した時点で、主制御装置２０は、搬送部材４８を上方に駆動して、下方から微動ステージＷＦＳ１を支持させる。

そして、この状態で、主制御装置２０は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージＷＣＳ１を、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとに分離する。これにより、微動ステージＷＦＳ１が粗動ステージＷＣＳ１から離脱可能となる。そこで、主制御装置２０は、図２１（Ａ）の白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ１を支持している搬送部材４８を下方に駆動する。

そして、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ１の、第１部分ＷＣＳ１ａと第２部分ＷＣＳ１ｂとを合体後、不図示のロック機構をロックする。

次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を下方から支持する搬送部材４８をリレーステージＤＲＳＴのステージ本体４４の内部に移動させる。図２１（Ｂ）には、搬送部材４８の移動が行われている状態が示されている。また、主制御装置２０は、搬送部材４８の移動と並行して、微動ステージ駆動系５２Ｃ，５２ＡのＹ駆動コイルに流れる電流を制御して、ローレンツ力により微動ステージＷＦＳ２を、図２１（Ｂ）中の黒塗り矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動し、微動ステージＷＦＳ２をリレーステージＤＲＳＴから粗動ステージＷＣＳ１に移載（スライド移動）する。

また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１がリレーステージＤＲＳＴの空間に完全に収容されるように、搬送部材４８の搬送部材本体をリレーステージＤＲＳＴの空間に収容後、微動ステージＷＦＳ１を保持している移動部材を搬送部材本体上で＋Ｙ方向に移動させる（図２１（Ｃ）中の白抜き矢印参照）。

次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２を保持した粗動ステージＷＣＳ１を、−Ｙ方向に移動して、ブレードＢＬから微動ステージＷＦＳ２に、先端レンズ１９１との間で保持されている液浸空間を渡す。この液浸空間（液体Ｌｑ）の受け渡しは、前述した微動ステージＷＦＳ１からブレードＢＬへの液浸空間の受け渡しと逆の手順で行われる。

液浸空間の受け渡し後、主制御装置２０は、補助ステージＡＳＴ（ブレードＢＬ）を、計測アーム７１Ａから離れた位置、例えば前述の待機位置（図１３参照）に退避させる。

そして、主制御装置２０は、露光開始に先立って、前述の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２、及び微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の一対の第１基準マークなどを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメントを行う。図２１（Ｄ）には、レチクルアライメント中の微動ステージＷＦＳ２が、これを保持する粗動ステージＷＣＳ１とともに示されている。そして、主制御装置２０は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンをそれぞれ転写する。この露光は、図２１（Ｅ）及び図２１（Ｆ）からも明らかなように、レチクルアライメント後、微動ステージＷＦＳ２を一端−Ｙ側に戻し、ウエハＷ上の＋Ｙ側のショット領域から−Ｙ側のショット領域の順で行われる。

上記の液浸空間の受け渡し、レチクルアライメント及び露光と並行して、以下のような動作が行われている。

すなわち、主制御装置２０は、図２１（Ｄ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持している搬送部材４８を粗動ステージＷＣＳ２の空間内に移動させる。このとき、主制御装置２０は、搬送部材４８の移動とともに、微動ステージＷＦＳ１を保持している移動部材を搬送部材本体上で＋Ｙ方向に移動させる。

次に、主制御装置２０は、不図示のロック機構を解除し、粗動ステージＷＣＳ２を、第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとに分離するとともに、図２１（Ｅ）中の白抜き矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ１を保持している搬送部材４８を上方に駆動し、微動ステージＷＦＳ１を、微動ステージＷＦＳ１が備える各一対の可動子部が、粗動ステージＷＣＳ２の一対の固定子部に係合可能となる高さに位置決めする。

そして、主制御装置２０は、粗動ステージＷＣＳ２の第１部分ＷＣＳ２ａと第２部分ＷＣＳ２ｂとを合体させる。これにより、露光済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１が、粗動ステージＷＣＳ２に支持される。そこで、主制御装置２０は、不図示のロック機構をロックする。

次に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１を支持している粗動ステージＷＣＳ２を、図２１（Ｆ）の白抜き矢印で示されるように＋Ｙ方向に駆動し、計測ステーション３００に移動させる。

その後、主制御装置２０によって、微動ステージＷＦＳ１上では、ウエハ交換、第２基準マークの検出、ウエハアライメント等が、前述と同様の手順で行われる。

そして、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。この場合も、微動ステージ位置計測系７０Ｂを用いて、アライメントの際の微動ステージＷＦＳ１の位置計測が行われる。

このようにして微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対するウエハアライメントが終了するが、このときは未だ、露光ステーション２００において微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対する露光が続行されている。

そして、主制御装置２０は、前述と同様にして、微動ステージＷＦＳ１をリレーステージＤＲＳＴへ移載する。主制御装置２０は、リレーステージＤＲＳＴ及び粗動ステージＷＣＳ２を前述の待機位置で待機させた状態で、微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光が終了するのを待つ。

以降、同様の処理が、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２を交互に用いて繰り返し行われ、複数枚のウエハＷに対する露光処理が連続して行われる。

ところで、露光装置１００では、上記の一連の並行処理動作中、又は適宜なときに、主制御装置２０により、補助ステージＡＳＴに設けられた各種計測器（前述の空間像計測装置６１等）を用いて投影光学系ＰＬの光学特性の計測が行われる。この際、主制御装置２０は、例えば図１２（Ａ）及び図１２（Ｃ）に示されるように、補助ステージＡＳＴの支持部６０ｂが、計測アーム７１Ａに干渉しないように、計測アーム駆動系５９（図３参照）を介して計測アームステージ７２Ａを駆動して、計測アーム７１Ａを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上の位置から＋Ｘ方向に退避させた後、補助ステージＡＳＴに設けられた各種計測器を用いて計測を行う。この計測中に、粗動ステージＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２の位置を制御する必要があるときには、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０Ａ、及び計測アーム位置計測７２Ａ_０の計測結果に基づいて、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２の位置を、投影光学系ＰＬの光軸を基準として、制御する。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上のウエハＷに対する露光が行われる際などには、微動ステージ位置計測系７０Ａのヘッドが設けられた計測アーム７１Ａが、主制御装置２０により、該計測アーム７１Ａの投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対する相対位置情報を求める（計測する）計測アーム位置計測系７２Ａ_０の計測結果に基づいて計測アーム駆動系５９が制御されることで、基準位置に位置決めされ、この位置決め状態が維持される。そして、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と粗動ステージＷＣＳ１とにより囲まれる空間内に位置決めされる計測アーム７１Ａ上のヘッド（Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ）から、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のグレーティングＲＧに計測ビームを照射し、グレーティングＲＧからの戻りビームを受光することにより、微動ステージＷＦＳ１（ＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報を計測する微動ステージ位置計測系７０Ａを用いて計測され、その計測結果に基づいて、制御されている。従って、本実施形態の露光装置１００によると、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを基準として微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）、すなわち微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に保持されるウエハＷの位置情報を精度良く計測することができ、その計測結果に基づいて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を高精度で駆動することが可能となる。これにより、ウエハＷ上に精度良くレチクルＲのパターンを転写することが可能になる。

勿論、主制御装置２０は、計測アーム７１Ａを基準位置に位置決めすることなく、計測アーム位置計測系７２Ａ_０の計測結果と、微動ステージ位置計測系７０Ａの計測結果とに基づいて、粗動ステージＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１（ＷＦＳ２）を駆動しても良い。この場合にも、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを基準として微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）、すなわち微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に保持されるウエハＷの位置情報を精度良く計測することができ、その計測結果に基づいて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を高精度で駆動することが可能である。

また、本実施形態の露光装置１００によると、計測アーム７１ＡがＸＹ面内で移動可能な計測アームステージ７２Ａに支持されていることから、主制御装置２０は、必要に応じて、計測アーム７１Ａを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上から退避させ、補助ステージＡＳＴを光軸ＡＸ上に位置決めして、補助ステージＡＳＴ上の各種計測器（空間像計測装置６１等）を用いて投影光学系ＰＬの光学特性等を支障なく計測することができる。

なお、上記実施形態では、計測アーム７１Ａを計測アームステージ７２Ａに支持してベース盤１２上で駆動する構成を採用したが、これに限らず、計測アーム７１Ｂと同様に、計測アーム７１Ａを、メインフレームＢＤに移動可能に（片持ち状態で）支持させても良い。この場合、前述したセカンダリアリアライメント系ＡＬ２_１〜ＡＬ２_４と同様の構成の駆動支持装置を採用し、該装置を用いて計測アーム７１ＡをメインフレームＢＤに移動可能に支持させても良い。

なお、上述した空間像計測装置６１等の構成は、一例であって、本発明の露光装置に適用可能な各種計測器がこれに限られるものではない。例えば、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に一部が設けられ、補助ステージＡＳＴに残りの一部が設けられた各種計測器を採用することもできる。

図２２には、このような構成の空間像計測装置の一例が示されている。この図２２に示される微動ステージＷＦＳ１では、一対の第１基準マークとして一対の空間像計測スリットパターンＳＬが計測プレート８６に形成されている。各空間像計測スリットパターンＳＬとしては、先のスリット板６１ａに形成されたＸスリット及びＹスリットと同様のスリットパターンを用いることができる。

微動ステージＷＦＳ１の内部には、一対の空間像計測スリットパターンＳＬのそれぞれの下方に本体部８１をＺ軸方向に貫通する状態で一対の筐体６３ａが収容されている。各筐体６３ａの内部には、対物レンズ、リレーレンズなどを含む光学系が配置されている。なお、以下では、便宜上、筐体６３ａ内部の光学系を筐体６３ａと同一の符号を用いて送光系６３ａと表記する。

一方、補助ステージＡＳＴの支持部６０ｂには、その＋Ｙ側の端面に突出部６０ｂ_０が設けられている。突出部６０ｂ_０の内部には、上述の一対の送光系６３ａに対向する一対のＬ字状の筐体６３ｂが埋め込まれている。各筐体６３ｂ内部には、リレーレンズ、ミラー等の光学系と、フォトマルチプライヤチューブ等の受光素子とが配置されている。なお、以下では、便宜上、筐体６３ｂ内部の光学系及び受光素子を筐体６３ｂと同一の符号を用いて受光系６３ｂと表記する。上述の計測プレート８６（空間像計測スリットパターンＳＬ）と、送光系６３ａと受光系６３ｂとより、米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の、空間像計測装置６３が構成されている。

この空間像計測装置６３によると、照明光ＩＬは、空間像計測スリットパターンＳＬを上方（＋Ｚ側）から下方（−Ｚ側）に透過すると、送光系６３ａを通って微動ステージＷＦＳ１の−Ｚ側に射出する。そして、この照明光ＩＬが上方（＋Ｚ側）から受光系６３ｂに入射し、その内部の受光素子で受光される。

なお、空間像計測装置６３による計測を行う際にも、主制御装置２０によって、計測アーム７１Ａが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上から退避される。

なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂが、全体が例えばガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム７１Ａ，７１Ｂを備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、計測アームは、少なくとも前述の各レーザビームが進行する部分が、光を透過可能な中実な部材によって形成されていれば良く、その他の部分は、例えば光を透過させない部材であっても良いし、中空構造であっても良い。また、例えば計測アームとしては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えば計測アームの先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、計測アームの内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要は無い。さらに、計測アームは、その形状は特に問わない。また、微動ステージ位置計測系７０Ａ，７０Ｂは、必ずしも、計測アームを備えている必要はなく、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２の空間部内にグレーティングＲＧに対向して配置され、該グレーティングＲＧに少なくとも１本の計測ビームを照射し、該計測ビームのグレーティングＲＧからの回折光を受光するヘッドを有し、該ヘッドの出力に基づいて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の少なくともＸＹ平面内の位置情報を計測できれば足りる。

また、上記実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッドと一対のＹヘッドを備える場合について例示したが、これに限らず、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向を計測方向とする２次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ設けても良い。２Ｄヘッドを２つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、Ｘ軸方向に同一距離離れた２点になるようにしても良い。

なお、上記実施形態では、微動ステージの上面、すなわちウエハに対向する面にグレーティングが配置されているものとしたが、これに限らず、グレーティングは、ウエハを保持するウエハホルダに形成されていても良い。この場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ（ウエハ）の位置を計測することができる。また、グレーティングは、微動ステージの下面に配置されていても良く、この場合、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージの内部を進行しないので、微動ステージを光が透過可能な中実部材とする必要がなく、微動ステージを中空構造にして内部に配管、配線等を配置することができ、微動ステージを軽量化できる。

なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、干渉計を用いてこのステージの位置を計測する場合と異なり、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明は適用することができる。また、本発明は液浸型の露光装置に限らず、液体を用いない通常のドライ露光タイプの露光装置にも適用が可能である。

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、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置をエンコーダシステム及びレーザ干渉計システムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

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

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

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

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

以上説明したように、本発明の露光装置は、エネルギビームを物体上に照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。

５…液体供給装置、８…局所液浸装置、２０…主制御装置、５９…計測アーム駆動系、６１…空間像計測装置、７０Ａ…微動ステージ位置計測系、７１Ａ…計測アーム、７２Ａ…計測アームステージ、７２Ａ_０…計測アーム位置計測系、７７ｘ…Ｘヘッド、７７ｙａ，７７ｙｂ…Ｙヘッド、１００…露光装置、ＢＤ…メインフレーム、ＰＬ…投影光学系、ＩＬ…照明光、ＷＣＳ１…粗動ステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＦＳ１，ＷＦＳ２…微動ステージ、ＲＧ…グレーティング、ＡＳＴ…補助ステージ、Ｌｑ…液体。

Claims (18)

1. 支持部材に支持された光学系を介してエネルギームにより物体を露光する露光装置であって、
   内部に空間部を有し、少なくとも二次元平面に沿って移動可能な第１移動体と；
   前記第１移動体に移動可能に支持され、前記物体を保持して、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で移動可能な保持部材と；
   前記二次元平面に平行な第１軸に平行な方向に延び前記二次元平面内で前記支持部材に対する相対移動が許容されたアーム部材と；
   前記アーム部材に少なくとも一部が設けられ、前記保持部材の前記二次元平面に実質的に平行な一面に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からのビームを受光する第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力を用いて前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める第１計測系と；
   前記アーム部材の位置情報を求める第２計測系と；
   を備える露光装置。
2. 前記第２計測系は、前記アーム部材の前記支持部材に対する相対的な位置情報を求める請求項１に記載の露光装置。
3. 前記エネルギビームを受光して前記光学系の光学特性を計測する第２計測部材の少なくとも一部を有し、前記二次元平面に沿って移動する第２移動体をさらに備える請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記アーム部材を前記二次元平面内で駆動する駆動系をさらに備える請求項３に記載の露光装置。
5. 前記光学系の光学特性の計測のため、前記第２移動体が前記光学系の光軸上に移動する際に、前記駆動系は、前記アーム部材を前記光軸上から退避させる請求項４に記載の露光装置。
6. 前記駆動系は、前記アーム部材を支持して前記二次元平面内で移動する第３移動体をさらに含む請求項４又は５に記載の露光装置。
7. 前記アーム部材は、前記支持部材に相対移動可能に支持され、
   前記駆動系は、前記アーム部材を前記支持部材に対して相対駆動する請求項４又は５に記載の露光装置。
8. 前記アーム部材の長手方向の一端に前記第１計測部材の少なくとも一部が設けられ、
   前記アーム部材の長手方向の他端は、前記支持部材に支持されている請求項７に記載の露光装置。
9. 前記光学系の前記エネルギビームの射出面と、該射出面に対向して配置される前記二次元平面に平行な面内で移動可能な部材との間に液体を供給する液体供給装置をさらに備え、
   前記光学系と前記液体とを介して前記エネルギビームにより前記保持部材に保持された前記物体の露光が行われる請求項３〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記保持部材と前記第２移動体との少なくとも一方が、前記射出面に対向して配置される請求項９に記載の露光装置。
11. 前記保持部材と前記第２移動体とは、互いに近接して同一面を形成する請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記保持部材と前記第２移動体との間で前記液体が移載される請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記第２移動体に前記第２計測部材の一部が設けられ、
    前記保持部材が前記光学系の光軸上に位置するとき、前記保持部材に前記第２移動体が近接することで、前記第２計測部材の一部に光学的に接続されて前記第２計測部材を構成する前記第２計測部材の残りの一部が設けられている請求項３〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記アーム部材が、その基準位置に位置決めされているとき、
    前記第１計測系は、前記光学系の光軸上の点を計測中心として前記保持部材の位置を計測する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記計測面は、前記保持部材の前記物体が載置される面の裏面側に設けられている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記計測面には、グレーティングが形成され、
    前記第１計測部材は、前記グレーティングからの回折ビームを受光する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記第１位置計測系の計測結果と前記第２位置計測系の計測結果とに基づいて、前記第１移動体に支持される前記保持部材を駆動する制御系をさらに備える請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置により物体を露光することと；
    露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。

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