(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定平面内で移動可能で、前記所定平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された移動体と；
前記第１軸に平行な方向を長手方向とし、その内部を光が前記第１軸に平行な方向に進行可能なアーム部材を有し、該アーム部材は、前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記計測面の下方に位置する射出部位を有し、該射出部位から前記計測面に対して下方から少なくとも１本の前記アーム部材の内部を進行した第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記所定平面内の位置を計測する第１計測系と；
前記第１計測系の出力に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備える移動体装置。
【請求項２】
前記アーム部材は、前記第１計測ビームを、前記射出部位から前記計測面に向けて照射する光学系を有する請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記光学系は、互いに４５度の角度で対向する一対の反射面を含み、
前記第１計測ビームは、前記一対の反射面のそれぞれにより順次反射されて、前記計測面に向かう請求項２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記第１計測系は、前記第１計測ビームの前記グレーティングからの回折光を受光する請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記光学系は、前記グレーティングからの回折光、又は前記グレーティングからの複数の回折光の合成光を、前記アーム部材の内部を前記第１軸に平行な方向に進行させる請求項４に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記グレーティングは、前記第１軸及び第２軸にそれぞれ平行な方向を周期方向とする第１及び第２回折格子を含み、
前記第１計測系は、前記アーム部材から前記グレーティングに、前記第１計測ビームとして前記第１及び第２回折格子にそれぞれ対応する第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームを照射し、前記第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームそれぞれの前記グレーティングからの回折光を受光して、前記移動体の前記第１軸に平行な方向及び前記第２軸に平行な方向に関する位置を計測する請求項４又は５に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記第１計測系は、前記第１軸方向計測用ビームとして、前記第１回折格子上の照射点が前記第２軸に平行な方向で互いに異なる少なくとも２本の計測用ビームを、前記第１回折格子に照射する請求項６に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記少なくとも２本の計測用ビームと前記第２軸方向計測用ビームとは、前記グレーティング上の前記第２軸に平行な直線上の照射点にそれぞれ照射される請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
前記第１計測系は、前記第１軸方向計測用ビームの光路上に、前記第１軸に平行な方向に対応する方向を周期方向とする少なくとも１つの第３回折格子をさらに有する請求項６〜８のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１０】
前記第１計測系は、前記第２軸方向計測用ビームの光路上に、前記第２軸に平行な方向に対応する方向を周期方向とする少なくとも１つの第４回折格子をさらに有する請求項６〜９のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１１】
前記第１計測系は、前記第１軸方向計測用ビーム及び前記第２軸方向計測用ビームの光路上に、前記第１軸に平行な方向及び前記第２軸に平行な方向に対応する２方向を周期方向とする少なくとも１つの第５回折格子をさらに有する請求項６〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１２】
前記アーム部材の前記計測面に対する前記第１計測ビームの射出端部は、前記移動体の移動範囲において、前記計測面に対向する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１３】
前記アーム部材は、前記第１軸に直交する断面が矩形状である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１４】
前記移動体に複数の第２計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記移動体の前記所定平面に対する傾きを計測する光波干渉式測長器を含む第２計測系をさらに備え、
前記駆動系は、前記第１計測系及び前記第２計測系の出力に基づいて、前記移動体を駆動する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１５】
前記光波干渉式測長器は、前記所定平面に直交する方向に関する前記移動体の位置をも計測する請求項１４に記載の移動体装置。
【請求項１６】
前記第１計測系は、前記計測面の少なくとも３点に前記第１計測ビームを照射し、前記計測面における前記第１計測ビームの各照射点からの光を受光して、前記第１軸及び第２軸に平行な方向、及び二次元平面に直交する方向、並びに前記第１軸及び第２軸それぞれに平行な軸回りの回転方向に関する前記移動体の位置情報を計測する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１７】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体が前記移動体上に載置される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の移動体装置と；
前記移動体上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；を備える露光装置。
【請求項１８】
前記第１計測系から前記計測面に対して照射される前記第１計測ビームの照射点の中心である計測中心は、前記物体に照射される前記エネルギビームの照射領域の中心である露光位置に一致する請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記パターニング装置は、支持部材に支持され、前記エネルギビームを前記物体に投射する投影光学系を含み、
前記アーム部材は、前記支持部材に支持されている請求項１７又は１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記移動体は、その内部を前記第１計測ビームが進行可能な中実な部材から成り、
前記計測面は、前記移動体の前記所定平面に実質的に平行な面の内、前記物体と対向する第１面に形成され、
前記アーム部材は、前記第１面とは異なる第２面に対向する請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記移動体は、内部に前記アーム部材を挿入可能な空間部を有し、少なくとも前記所定面に沿って移動可能な第１移動部材と、前記物体を保持して少なくとも所定平面に平行な面内で前記第１移動部材に対して相対移動可能で、前記所定平面に実質的に平行な一面に前記計測面が設けられた第２移動部材と、を含み、
前記駆動系は、前記第１計測系で計測された前記位置情報に基づいて、前記第２移動部材を単独で若しくは前記第１移動部材と一体で駆動する請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記第２移動部材は、一端部及び該一端部とは前記計測面を挟んで反対側の他端部が前記第１移動部材にそれぞれ支持され、
前記駆動系は、前記第２移動部材の前記一端部に駆動力を作用させる第１駆動部と、前記他端部に駆動力を作用させる第２駆動部とを含む請求項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記第１及び前記第２駆動部は、前記第１軸及び第２軸に平行な方向、及び二次元平面に直交する方向、並びに前記第１軸及び第２軸それぞれに平行な軸回りの回転方向に駆動力を発生可能であり、その駆動力の大きさ及び発生方向それぞれが独立に制御可能である請求項２２に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２駆動部それぞれは、前記第１移動部材に配置されたコイルユニットと、前記第２移動部材に配置された磁石ユニットとを含み、前記第２移動部材を非接触駆動する請求項２２又は２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記エネルギビームに対して、前記物体を前記所定平面内の走査方向に走査する走査露光に際し、
前記駆動系は、前記第２移動体のみを、前記第１計測系で計測された前記位置情報に基づいて、前記走査方向に走査駆動する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２６】
請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
前記露光された物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【請求項２７】
移動体を所定平面に沿って駆動する移動体駆動方法であって、
前記所定平面に実質的に平行な第１軸方向を長手方向とし、その内部を光が前記第１軸方向に進行可能なアーム部材を用い、前記移動体上の前記所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記アーム部材に設けられ前記計測面の下方に位置する射出部位から前記アーム部材の内部を進行した少なくとも１本の第１計測ビームを下方から照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記所定平面内の位置を計測し、該計測結果に基づいて前記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法。
【請求項２８】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記工程では、前記第１計測ビームの前記グレーティングからの回折光を受光する請求項２７に記載の移動体駆動方法。
【請求項２９】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、
パターンの形成のため、前記物体が載置された移動体を請求項２７又は２８に記載の移動体駆動方法を用いて駆動する工程を含む露光方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の露光方法を用いて物体を露光することと、
前記露光された物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置及び移動体駆動方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定平面に沿って移動可能な移動体を含む移動体装置及び前記移動体を駆動する移動体駆動方法、前記移動体装置を備える露光装置及び前記移動体駆動方法を利用する露光方法、並びに前記露光装置又は前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成されるウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）を保持して２次元移動する微動ステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度な微動ステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。
【０００４】
かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、微動ステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、特許文献１などに開示される液浸露光装置では、液体が蒸発する際の気加熱などの影響によりウエハステージ（ウエハステージ上面に設けられていたグレーティング）が変形するおそれがあるなど、未だ改善すべき点があった。
【０００５】
かかる不都合を改善するものとして、例えば、特許文献２には、第５の実施形態として、光透過部材で構成されたウエハステージの上面にグレーティングを設け、ウエハステージの下方に配置されたエンコーダ本体から計測ビームをウエハステージに入射させてグレーティングに照射し、グレーティングで発生する回折光を受光することによって、グレーティングの周期方向に関するウエハステージの変位を計測するエンコーダシステムを備えた露光装置が開示されている。この装置では、グレーティングは、カバーガラスで覆われているので、気化熱などの影響は受け難く、高精度なウエハステージの位置計測が可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の第５の実施形態に係る露光装置では、吊り下げ支持部材を介して投影光学系定盤に吊り下げ支持されたステージ定盤にエンコーダ本体が設けられており、ステージの駆動に起因する振動などの影響を受け、エンコーダシステムの計測精度が低下するおそれがあった。また、特許文献２の第５の実施形態に係る露光装置で採用されるエンコーダ本体の配置は、定盤上を移動する粗動ステージと、ウエハを保持し、粗動ステージ上で粗動ステージに対して相対移動する微動ステージと、を組み合わせた、いわゆる粗微動構造のステージ装置で微動ステージの位置情報を計測する場合には、微動ステージと定盤との間に粗動ステージが配置されているため、採用することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７３７９号
【特許文献２】国際公開第２００８／０３８７５２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定平面内で移動可能で、前記所定平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された移動体と；前記第１軸に平行な方向を長手方向とし、その内部を光が前記第１軸に平行な方向に進行可能なアーム部材を有し、該アーム部材は、前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記計測面の下方に位置する射出部位を有し、該射出部位から前記計測面に対して下方から少なくとも１本の前記アーム部材の内部を進行した第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記所定平面内の位置を計測する第１計測系と；前記第１計測系の出力に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備える移動体装置である。
【０００９】
これによれば、駆動系により、アーム部材の射出部位から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して下方から第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測する第１計測系の計測結果に基づいて移動体が駆動される。この場合、アーム部材から計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射する構成が採用されているので、ステージ定盤にエンコーダシステムを設ける場合とは異なり、移動体の駆動に起因する悪影響はない。従って、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【００１０】
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体が前記移動体上に載置される、本発明の移動体装置と；前記移動体上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；を備える露光装置である。
【００１１】
これによれば、移動体装置を構成する移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、パターニング装置によりその物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと；を含むデバイス製造方法である。
【００１３】
本発明は、第４の観点からすると、移動体を所定平面に沿って駆動する移動体駆動方法であって、前記所定平面に実質的に平行な第１軸方向を長手方向とし、その内部を光が前記第１軸方向に進行可能なアーム部材を用い、前記移動体上の前記所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記アーム部材に設けられ前記計測面の下方に位置する射出部位から前記アーム部材の内部を進行した少なくとも１本の第１計測ビームを下方から照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記所定平面内の位置を計測し、該計測結果に基づいて前記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法である。
【００１４】
これによれば、移動体は、アーム部材の射出部位から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して下方から第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測した結果に基づいて駆動される。この場合、アーム部材から計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射する構成が採用されているので、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【００１５】
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、パターンの形成のため、本発明の移動体駆動方法を用いて駆動する工程を含む、露光方法である。
【００１６】
これによれば、移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、その物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１７】
本発明は、第６の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと；を含むデバイス製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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】図２（Ａ）は、図１の露光装置が備えるステージ装置を示す−Ｙ方向から見た側面図、図２（Ｂ）は、ステージ装置を示す平面図である。
【図３】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４】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５】図５（Ａ）は、微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す−Ｙ方向から見た側面図、図５（Ｂ）は、微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す＋Ｘ方向から見た側面図である。
【図６】図６（Ａ）は、微動ステージをＹ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図、図６（Ｂ）は、微動ステージをＺ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図、図６（Ｃ）は、微動ステージをＸ軸方向に駆動する際の駆動原理を説明するための図である。
【図７】図７（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７（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７（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。
【図８】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９】図９（Ａ）は、計測アームの先端部を示す斜視図、図９（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１０】図１０（Ａ）は、Ｘヘッド７７ｘの概略構成を示す図、図１０（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１１】図１１（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１１（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１２】図１２（Ａ）は、第１の変形例に係るエンコーダシステムを構成するヘッド７８ａ、７８ｂの計測アーム内での配置を説明するための図、図１２（Ｂ）はヘッド７８ａの概略構成を示す図である。
【図１３】第１の変形例に係る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１４】図１４（Ａ）は、第２の変形例に係るエンコーダシステムを構成するヘッド７９ａ、７９ｂの計測アーム内での配置を説明するための図、図１４（Ｂ）はヘッド７９ａの概略構成を示す図である。
【図１５】第２の変形例に係る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１６】第３の変形例に係るエンコーダシステムを構成するヘッド７９ａ’の概略構成を示す図である。
【図１７】微動ステージ駆動系の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１１（Ｂ）に基づいて説明する。
【００２０】
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。
【００２１】
露光装置１００は、図１に示されるように、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、微動ステージＷＦＳを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１において、微動ステージＷＦＳ上には、ウエハＷが載置されている。
【００２２】
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００２３】
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。
【００２４】
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。なお、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号などに開示されているように、エンコーダシステムによってレチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。
【００２５】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上で前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴと微動ステージＷＦＳとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。ここで、投影ユニットＰＵはメインフレームＢＤに保持され、本実施形態では、メインフレームＢＤが、それぞれ防振機構を介して設置面（床面など）に配置される複数（例えば３つ又は４つ）の支持部材によってほぼ水平に支持されている。なお、その防振機構は各支持部材とメインフレームＢＤとの間に配置しても良い。また、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルベースなどに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
【００２６】
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、図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図３参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図３参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
【００２７】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたベース盤１２、ウエハＷを保持してベース盤１２上で移動するウエハステージＷＳＴ、及び各種計測系（１６、７０（図３参照）等）等を備えている。
【００２８】
ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。
【００２９】
ウエハステージＷＳＴは、図１及び図２（Ａ）等に示されるように、その底面に設けられた複数の非接触軸受（例えばエアベアリング（図示省略））によりベース盤１２の上に浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１（図３参照）により、ＸＹ二次元方向に駆動されるウエハ粗動ステージ（以下、粗動ステージと略述する）ＷＣＳと、粗動ステージＷＣＳに非接触状態で支持され、粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能なウエハ微動ステージ（以下、微動ステージと略述する）ＷＦＳとを有している。微動ステージＷＦＳは、微動ステージ駆動系５２（図３参照）によって粗動ステージＷＣＳに対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に駆動される。
【００３０】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６によって計測される。また、微動ステージＷＦＳの６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０（図３参照）によって計測される。ウエハステージ位置計測系１６及び微動ステージ位置計測系７０の計測結果は、粗動ステージＷＣＳ、微動ステージＷＦＳの位置制御のため、主制御装置２０（図３参照）に供給される。
【００３１】
上記各種計測系を含み、ステージ装置５０の構成各部の構成等については、後に詳述する。
【００３２】
露光装置１００では、投影ユニットＰＵの中心から＋Ｙ側に所定距離隔てた位置にウエハアライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図３参照）が配置されている。ウエハアライメント系ＡＬＧとしては、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧは、主制御装置２０により、ウエハアライメント（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ））の際に、後述する微動ステージＷＦＳ上の計測プレートに形成された第２基準マーク、又はウエハＷ上のアライメントマークの検出に用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、ウエハアライメント系ＡＬＧの検出結果（撮像結果）と、検出時の微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置情報とに基づいて、対象マークのアライメント時座標系におけるＸ，Ｙ座標を算出する。
【００３３】
この他、本実施形態における露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）ＡＦ（図１では不図示、図３参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図３参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、多点ＡＦ系ＡＦの複数の検出点それぞれにおけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、ウエハアライメント検出系ＡＬＧの近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）時にウエハＷ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報と、後述する微動ステージ位置計測系７０の一部を構成するレーザ干渉計システム７５（図３参照）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。なお、レーザ干渉計システム７５ではなく、微動ステージ位置計測系７０を構成する後述のエンコーダシステム７３の計測値を、フォーカス・レベリング制御で用いても良い。
【００３４】
また、レチクルステージＲＳＴの上方には、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２（図１においてはレチクルアライメント系ＲＡ2は、レチクルアライメント系ＲＡ１の紙面奥側に隠れている。）が配置されている。一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は、投影光学系ＰＬの直下に微動ステージＷＦＳ上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置２０により、レチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート上の一対の第１基準マークとを投影光学系ＰＬを介して検出することで、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第１基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２の検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図３参照）。なお、レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は設けなくても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号などに開示されるように、微動ステージＷＦＳに光透過部（受光部）が設けられる検出系を搭載して、レチクルアライメントマークの投影像を検出することが好ましい。
【００３５】
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５１、微動ステージ駆動系５２など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００３６】
ここで、ステージ装置５０の構成等について詳述する。ベース盤１２の内部には、図１に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１４を含む、コイルユニットが収容されている。
【００３７】
コイルユニットに対応して、粗動ステージＷＣＳの底面（後述する粗動スライダ部９１の底面）には、図２（Ａ）に示されるように、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の永久磁石９１ａから成る磁石ユニットが設けられている。磁石ユニットは、ベース盤１２のコイルユニットと共に、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系５１（図３参照）を構成している。コイルユニットを構成する各コイル１４に供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される（図３参照）。粗動ステージＷＣＳは、上記磁石ユニットが設けられた粗動スライダ部９１の底面の周囲に固定された前述のエアベアリングによって、ベース盤１２の上方に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、粗動ステージ駆動系５１を介して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。なお、粗動ステージ駆動系５１としては、ローレンツ電磁力駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。この他、粗動ステージ駆動系５１を、磁気浮上型の平面モータによって構成しても良い。この場合、粗動スライダ部９１の底面にエアベアリングを設けなくても良くなる。
【００３８】
粗動ステージＷＣＳは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、平面視（＋Ｚ方向から見て）でＸ軸方向を長手方向とする長方形の板状の粗動スライダ部９１と、粗動スライダ部９１の長手方向の一端部と他端部の上面にＹＺ平面に平行な状態でそれぞれ固定され、かつＹ軸方向を長手方向とする長方形板状の一対の側壁部９２ａ，９２ｂと、側壁部９２ａ,９２ｂそれぞれの上面に固定された一対の固定子部９３ａ、９３ｂと、を備えている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するための複数のコイルから成るコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０によって制御される。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。
【００３９】
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。
【００４０】
微動ステージＷＦＳは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形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。
【００４１】
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。
【００４２】
微動ステージＷＦＳの本体部８１（より正確には、後述するカバーガラス）の上面中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。本実施形態では、例えば環状の凸部（リム部）内に、ウエハＷを支持する複数の支持部（ピン部材）が形成される、いわゆるピンチャック方式のウエハホルダが用いられ、一面（表面）がウエハ載置面となるウエハホルダの他面（裏面）側に後述するグレーティングＲＧなどが設けられる。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳと一体に形成されていても良いし、本体部８１に対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等を介して、又は接着等により固定されていても良い。
【００４３】
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には、図２（Ｂ）に示されるように、＋Ｘ端部かつ−Ｙ側端部近傍に円形の切り欠きが形成され、この切り欠きの内部に、その表面がプレート８３の表面と、すなわちウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態で計測プレート８６が埋め込まれている。計測プレート８６の表面には、前述した一対のレチクルアライメント検出系ＲＡ１，ＲＡ２それぞれにより検出される一対の第１基準マークと、ウエハアライメント系ＡＬＧにより検出される第２基準マークとが少なくとも形成されている（第１及び第２基準マークはいずれも図示省略）。なお、プレート８３を本体部８１に取り付ける代わりに、例えばウエハホルダを微動ステージＷＦＳと一体に形成し、微動ステージＷＦＳの、ウエハホルダを囲む周囲領域（プレート８３と同一の領域（計測プレート８６の表面を含んでも良い）の上面に撥液化処理を施して、撥液面を形成しても良い。
【００４４】
図２（Ａ）に示されるように、本体部８１の上面には、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、透明な素材から成る本体部８１の上面に、固定（あるいは形成）されている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。本実施形態では、本体部８１上で２次元グレーティングが固定あるいは形成される領域（以下、形成領域）は、一例として、ウエハＷよりも一回り大きな円形となっている。
【００４５】
グレーティングＲＧは、保護部材、例えばカバーガラス８４によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の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。また、グレーティングＲＧを保護するのに十分な厚みを要するため板状の保護部材が望ましいが、素材に応じて薄膜状の保護部材を用いても良い。
【００４６】
なお、グレーティングＲＧの形成領域のうち、ウエハホルダの周囲にはみ出す領域に対応するカバーガラス８４の一面には、グレーティングＲＧに照射されるエンコーダシステムの計測ビームがカバーガラス８４を透過しないように、すなわち、ウエハホルダ裏面の領域の内外で計測ビームの強度が大きく変動しないように、例えばその形成領域を覆う反射部材（例えば薄膜など）を設けることが望ましい。
【００４７】
この他、一面にグレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の他面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置し、かつその透明板の一面側に保護部材（カバーガラス８４）を設ける、あるいは、保護部材（カバーガラス８４）を設けずに、グレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の一面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置しても良い。特に前者では、透明板の代わりにセラミックスなどの不透明な部材にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良いし、あるいは、ウエハホルダの裏面にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良い。あるいは、従来の微動ステージにウエハホルダとグレーティングＲＧを保持するだけでも良い。また、ウエハホルダを、中実のガラス部材によって形成し、該ガラス部材の上面（ウエハ載置面）にグレーティングＲＧを配置しても良い。
【００４８】
本体部８１は、図２（Ａ）からもわかるように、長手方向の一端部と他端部との下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングＲＧに対向する部分に凹部が形成されている。本体部８１は、グレーティングＲＧが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。
【００４９】
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。
【００５０】
可動子部８２ａは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＸ軸方向寸法（幅）が、共に固定子部９３ａよりも短い（半分程度の）２枚の平面視矩形状の板状部材８２ａ１、８２ａ２を含む。これら２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２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８２ａ２は、スペーサ８５ａと本体部８１の＋Ｘ側の張り出し部とによって、その−Ｘ側端部が挟持されている。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２の間には、粗動ステージＷＣＳの固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ１、８２ａ２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、設けられている。
【００５１】
可動子部８２ｂは、スペーサ８５ｂにＺ軸方向（上下）に所定の間隔が維持された２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２を含み、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の間には、粗動ステージ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８２ｂ１、８２ｂ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２が、設けられている。
【００５２】
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳは、Ｙ軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに装着する際には、２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２、及び８２ｂ１、８２ｂ２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージのＷＦＳのＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に移動（スライド）させれば良い。
【００５３】
次に、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動するための微動ステージ駆動系５２の構成について説明する。微動ステージ駆動系５２は、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と、固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２と、固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含む。
【００５４】
これをさらに詳述する。図４及び図５（Ａ）並びに図５（Ｂ）からわかるように、固定子部９３ａの内部における−Ｘ側の端部には、複数（ここでは、１２個）の平面視長方形状のＹＺコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５５、５７が、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置された２列のコイル列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。ＹＺコイル５５は、上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置された平面視長方形状の上部巻線５５ａと、下部巻線５５ｂと、を有する。また、固定子部９３ａの内部であって、上述した２列のコイル列の間には、Ｙ軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５６が、配置されている。この場合、２列のコイル列と、Ｘコイル５６とは、Ｘ軸方向に関して等間隔で配置されている。２列のコイル列と、Ｘコイル５６とを含んで、コイルユニットＣＵａが構成されている。
【００５５】
なお、以下では、図４〜図６（Ｃ）に基づいて、一対の固定子部９３ａ、９３ｂのうち、一方の固定子部９３ａ、及びこの固定子部９３ａに支持される可動子部８２ａについて説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３ｂ及び可動子部８２ｂは、これらと同様に構成され、同様に機能する。従って、コイルユニットＣＵｂ、磁石ユニットＭＵｂ１，ＭＵｂ２は、コイルユニットＣＵａ、磁石ユニットＭＵａ１，ＭＵａ２と同様に構成されている。
【００５６】
微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ１の内部には、図４及び図５（Ａ）並びに図５（Ｂ）を参照するとわかるように、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数（ここでは１０個）の永久磁石６５ａ、６７ａが、Ｙ軸方向に等間隔で配置された２列の磁石列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。２列の磁石列それぞれは、コイル５５、５７に対向して配置されている。
【００５７】
複数の永久磁石６５ａは、図５（Ｂ）に示されるように、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極である永久磁石と、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極である永久磁石とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。複数の永久磁石６７ａから成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。
【００５８】
また、板状部材８２ａ１の内部であって、上述の２列の磁石列の間には、Ｘ軸方向に離間して配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石６６ａ１、６６ａ２が、コイル５６に対向して配置されている。図５（Ａ）に示されるように、永久磁石６６ａ１は、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極となっており、永久磁石６６ａ２は、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極となっている。
【００５９】
上述した複数の永久磁石６５ａ、６７ａ及び６６ａ１、６６ａ２によって、磁石ユニットＭＵａ１が構成されている。
【００６０】
−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部にも、図５（Ａ）に示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ１と同様の配置で、永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂが配置されている。これらの永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂによって、磁石ユニットＭＵａ２が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ２内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂは、図４では、磁石６５ａ、６６ａ１、６６ａ２、６７ａに対して、紙面奥側に重なって配置されている。
【００６１】
ここで、微動ステージ駆動系５２では、図５（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石（図５（Ｂ）において、Ｙ軸方向に沿って順に永久磁石６５ａ１〜６５ａ５とする）は、隣接する２つの永久磁石６５ａ１及び６５ａ２それぞれが、ＹＺコイル５５１の巻線部に対向したとき、これらに隣接する永久磁石６５ａ３が、上述のＹＺコイル５５１に隣接するＹＺコイル５５２の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。なお、図５（Ｂ）に示されるように、永久磁石６５ａ４及び６５ａ５それぞれは、ＹＺコイル５５２に隣接するＹＺコイル５５３の巻線部に対向する。永久磁石６５ｂ、６７ａ、６７ｂのＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている（図５（Ｂ）参照）。
【００６２】
従って、微動ステージ駆動系５２では、一例として図５（Ｂ）に示される状態で、図６（Ａ）に示されるように、コイル５５１，５５３の上部巻線及び下部巻線それぞれに、＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５５１，５５３には−Ｙ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として、永久磁石６５ａ、６５ｂそれぞれには、＋Ｙ方向の力が作用する。これらの力の作用により、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｙ方向に移動する。上記の場合とは逆に、コイル５５１，５５３に、それぞれ＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｙ方向に移動する。
【００６３】
コイル５７に電流を供給することにより、永久磁石６７（６７ａ，６７ｂ）との間で電磁相互作用が行われ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動することができる。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を制御する。
【００６４】
また、微動ステージ駆動系５２では、一例として図５（Ｂ）に示される状態で、図６（Ｂ）に示されように、コイル５５２の上部巻線に＋Ｚ方向から見て左回りの電流、下部巻線に＋Ｚ方向から見て右回りの電流がそれぞれ供給されると、コイル５５２と永久磁石６５ａ３との間に吸引力、コイル５５２と永久磁石６５ｂ３との間に反発力（斥力）がそれぞれ発生し、微動ステージＷＦＳは、これらの吸引力及び反発力によって粗動ステージＷＣＳに対して上方（＋Ｚ方向）、すなわち浮上する方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、浮上状態の微動ステージＷＦＳのＺ軸方向の位置を制御する。
【００６５】
また、図５（Ａ）に示される状態で、図６（Ｃ）に示されるように、コイル５６に＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５６に＋Ｘ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２それぞれには、−Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｘ方向に移動する。また、上記の場合とは逆に、コイル５６に＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２には、＋Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｘ方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を制御する。
【００６６】
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に配列された複数のＹＺコイル５５、５７に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Ｙ軸方向への駆動力とは別に、Ｚ軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージＷＦＳの粗動ステージＷＣＳに対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させた状態で、Ｙ軸方向と併せて独立にＸ軸方向にも駆動可能である。
【００６７】
また、主制御装置２０は、例えば図７（Ａ）に示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる大きさのＹ軸方向の駆動力（推力）を作用させることによって（図７（Ａ）の黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳをＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図７（Ａ）の白抜き矢印参照）。なお、図７（Ａ）とは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２ａに作用させる駆動力を−Ｘ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳをＺ軸に対して左回りに回転させることができる。
【００６８】
また、主制御装置２０は、図７（Ｂ）に示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図７（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７（Ｂ）の白抜き矢印参照）ができる。なお、図７（Ｂ）とは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２ａに作用させる浮上力を−Ｘ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳをＹ軸に対して左回りに回転させることができる。
【００６９】
さらに、主制御装置２０は、例えば図７（Ｃ）に示されるように、微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれにおいて、Ｙ軸方向の＋側と−側とに、互いに異なる浮上力（図７（Ｃ）の黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図７（Ｃ）の白塗抜き矢印参照）ができる。なお、図７（Ｃ）とは反対に、可動子部８２ａ（及び８２ｂ）の−Ｙ側の部分に作用させる浮上力を＋Ｙ側の部分に作用させる浮上力よりも小さくすることで、微動ステージＷＦＳをＸ軸に対して左回りに回転させることができる。
【００７０】
以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２により、微動ステージＷＦＳを、粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳに対して、非接触で６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができるようになっている。
【００７１】
また、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳに浮上力を作用させる際、固定子部９３ａ内に配置された２列のコイル５５、５７（図４参照）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８に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図８の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図８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ＷＦＳ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８のハッチング付き矢印参照）。従って、図８に示されるように、微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳ（本体部８１）のＸ軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハＷ表面のＸＹ平面（水平面）に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハＷが大径化して微動ステージＷＦＳが大型化した時などに、特に効果を発揮する。
【００７２】
また、ウエハＷが自重等により変形すると、照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）内において、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの表面が、投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に入らなくなるおそれもある。そこで、主制御装置２０が、上述した微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する中央部を＋Ｚ方向に撓ませる場合と同様に、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、ウエハＷがほぼ平坦になるように変形され、露光領域ＩＡ内でウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に入るようにすることもできる。なお、図８には、微動ステージＷＦＳを＋Ｚ方向に（凸形状に）撓ませる例が示されているが、コイルに対する電流の向きを制御することによって、これとは反対の方向に（凹形状に）微動ステージＷＦＳを撓ませることも可能である。
【００７３】
なお、自重撓み補正及び／又はフォーカス・レベリング制御のためだけでなく、ウエハのショット領域内の所定点が露光領域ＩＡを横切る間に、焦点深度の範囲内でその所定点のＺ軸方向の位置を変化させて実質的に焦点深度を増大させる超解像技術を採用する場合にも、微動ステージＷＦＳ（及びこれに保持されたウエハＷ）をＹ軸に垂直な面（ＸＺ面）内で凹形状又は凸形状に変形させる手法を適用ことができる。
【００７４】
本実施形態の露光装置１００では、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３（図３参照）を用いて計測される。微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳの位置を制御する。
【００７５】
これに対し、ウエハステージＷＳＴが微動ステージ位置計測系７０の計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴの位置情報は、主制御装置２０により、ウエハステージ位置計測系１６（図３参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６は、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測するレーザ干渉計を含んでいる。なお、図１では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージＷＣＳには、Ｙ軸に垂直なＹ反射面とＸ軸に垂直なＸ反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もＸ反射面、Ｙ反射面にそれぞれ測長ビームを照射するＸ干渉計、Ｙ干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系１６では、例えばＹ干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の位置情報（回転情報）をも計測できる。なお、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系１６に代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤１２の上面に２次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳの底面にエンコーダヘッドを設けることができる。
【００７６】
次に、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ、θｘ、及びθｙ方向の位置情報の計測に用いられるレーザ干渉計システム７５とを含む、微動ステージ位置計測系７０（図３参照）の構成について説明する。微動ステージ位置計測系７０は、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージの内部に設けられた空間部内に挿入される計測部材（計測アーム）７１を備えている。計測アーム７１は、露光装置１００のメインフレームＢＤに支持部７２を介して片持ち支持（一端部近傍が支持）されている）。なお、計測部材は、ウエハステージの移動の妨げにならない構成を採用する場合には、片持ち支持に限らず、その長手方向の両端部で支持されても良い。
【００７７】
計測アーム７１は、Ｙ軸方向を長手方向とする、幅方向（Ｘ軸方向）よりも高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状（すなわち直方体状）の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム７１は、後述するエンコーダヘッド（光学系）が収容される部分を除き、中実に形成されている。計測アーム７１は、前述したようにウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１（図１では不図示、図２（Ａ）等参照）の下面）に対向している。計測アーム７１の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定のクリアランス、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージＷＦＳの下面とほぼ平行に配置される。なお、計測アーム７１の上面と微動ステージＷＦＳの下面との間のクリアランスは、数ｍｍ以上でも以下でも良い。
【００７８】
微動ステージ位置計測系７０は、図３に示されるように、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計システム７５とを備えている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ７３ｘ、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂ（以下、適宜これらを併せてＹリニアエンコーダ７３ｙとも呼ぶ）を含む。エンコーダシステム７３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号（対応する米国特許出願公開第２００７／２８８１２１号明細書）などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系（光検出器を含む）が、計測アーム７１の外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１の内部に、すなわちグレーティングＲＧに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム７１の内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。
【００７９】
図９（Ａ）には、計測アーム７１の先端部が斜視図にて示されており、図９（Ｂ）には、計測アーム７１の先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１０（Ａ）及び図１０（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１０（Ｂ）参照）で計測する。すなわち、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ７３ｘが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂが構成されている。
【００８０】
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、計測アーム７１のセンターラインＣＬから等距離にある、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上の２点（図９（Ｂ）の白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図９（Ａ）中に実線で示されている）を照射する。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される（図１０（Ａ）参照）。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図９（Ｂ）中の符号ＤＰ参照）は、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致している（図１参照）。なお、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、実際には、本体部８１と空気層との境界面などで屈折するが、図１０（Ａ）等では、簡略化して図示されている。
【００８１】
図１０（Ｂ）に示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、計測アーム７１のセンターラインＣＬの＋Ｘ側、−Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド７７ｙａは、図９（Ａ）及び図９（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９（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９（Ａ）においてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図９（Ｂ）に符号ＤＰｙａで示されている。
【００８２】
Ｙヘッド７７ｙｂは、Ｙヘッド７７ｙａと同様に、計測アーム７１のセンターラインＣＬから直線ＬＹａと同一距離離れたＹ軸に平行な直線ＬＹｂ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図９（Ｂ）の白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図９（Ｂ）に示されるように、計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２及び計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２それぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。ここで、主制御装置２０では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによる検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点は、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢＸ２のグレーティングＲＧ上の照射点ＤＰと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、ウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する。従って、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７３を用いることで、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの所定のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する際、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（裏側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置をそれぞれ計測する、Ｘ軸方向に離間して配置された一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳのθｚ方向の回転量を計測する。
【００８３】
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１０（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１０（Ｂ）には、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１内での配置が示されている。
【００８４】
図１０（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１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、ユニット化されて計測アーム７１の内部に固定されている。
【００８５】
図１０（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）では、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられた光源ＬＤｘから−Ｚ方向にレーザビームＬＢｘ０が射出され、ＸＹ平面に対して４５°の角度で斜設された反射面ＲＰを介してＹ軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームＬＢｘ０は、計測アーム７１の内部の中実な部分を、計測アーム７１の長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１０（Ａ）に示される反射ミラーＲ３ａに達する。そして、レーザビームＬＢｘ０は、反射ミラーＲ３ａによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザビームＬＢｘ０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで偏光分離されて２つの計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1は反射ミラーＲ１ａを介して微動ステージＷＦＳに形成されたグレーティングＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2は反射ミラーＲ１ｂを介してグレーティングＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
【００８６】
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。
【００８７】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つの１次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2それぞれの１次回折ビームは同軸上に合成ビームＬＢｘ12として合成される。合成ビームＬＢｘ12は、反射ミラーＲ３ｂでその光路が、Ｙ軸に平行に折り曲げられて、計測アーム７１の内部をＹ軸に平行に進行し、前述の反射面ＲＰを介して、図１０（Ｂ）に示される、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられたＸ受光系７４ｘに送光される。
【００８８】
Ｘ受光系７４ｘでは、合成ビームＬＢｘ12として合成された計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の１次回折ビームが不図示の偏光子（検光子）によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージＷＦＳが計測方向（この場合、Ｘ軸方向）に移動すると、２つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図３参照）に供給される。
【００８９】
図１０（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂには、それぞれの光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出され、前述の反射面ＲＰで光路が９０°折り曲げられたＹ軸に平行なレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０が入射し、前述と同様にして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂから、偏向ビームスプリッタで偏向分離された計測ビームそれぞれのグレーティングＲＧ（のＹ回折格子）による１次回折ビームの合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２が、それぞれ出力され、Ｙ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される。ここで、光源ＬＤｙａと受光系７４ｙａ、光源ＬＤｙｂと受光系７４ｙｂとは、図１０（Ｂ）に示されるようにＹ軸方向に並んでそれぞれ配置されている。従って、光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とは、図１０（Ｂ）における紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とが、Ｚ軸方向に離れた平行な光路を通るように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている（図示省略）。
【００９０】
レーザ干渉計システム７５は、図９（Ａ）に示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３を計測アーム７１の先端部から、微動ステージＷＦＳの下面に入射させる。レーザ干渉計システム７５は、これら３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３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。
【００９１】
レーザ干渉計システム７５では、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、計測アーム７１の上面上の同一直線上に無い３点それぞれから、Ｚ軸に平行に射出される。ここで、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図９（Ｂ）に示されるように、その重心が、照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームＬＢｚ３の射出点（照射点）はセンターラインＣＬ上に位置し、残りの測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２の射出点（照射点）は、センターラインＣＬから等距離にある。本実施形態では、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５を用いて、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向の位置、θｚ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられている。レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃから−Ｚ方向に射出された測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、前述の反射面ＲＰを介して計測アーム７１内をＹ軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の３点から射出される。
【００９２】
本実施形態では、微動ステージＷＦＳの下面に、エンコーダシステム７３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ（図示省略）が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。波長選択フィルタは、波長選択性を有する薄膜などが用いられ、本実施形態では、例えば透明板（本体部８１）の一面に設けられ、グレーティングＲＧはその一面に対してウエハホルダ側に配置される。
【００９３】
以上の説明からわかるように、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５を用いることで、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム７３では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、エンコーダシステム７３により、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向も含む）を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム７３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム７５によるＺ軸方向の微動ステージＷＦＳ下面上の検出点は、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０を用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
【００９４】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、デバイスの製造に際し、まず、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いて、微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の第２基準マークが検出される。次いで、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いてウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵからＹ軸方向に離間して配置されているので、ウエハアライメント行う際、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム（計測アーム）による微動ステージＷＦＳの位置計測ができない。そこで、露光装置１００では、上述した微動ステージ位置計測系７０の計測アーム７１と同様の構成の計測アームを含む第２の微動ステージ位置計測系（図示省略）をウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に設け、これを用いてウエハアライメント時における微動ステージのＸＹ平面内の位置計測を行うものとする。ただし、これに限らず、前述したウエハステージ位置計測系１６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、ウエハアライメント系ＡＬＧと投影ユニットＰＵとが離間しているので、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。
【００９５】
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。そして、主制御装置２０は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンをそれぞれ転写する。この露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。この場合、液浸露光による走査露光が行われる。本実施形態の露光装置１００では、上述の一連の露光動作中、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０を用いて、微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置が計測され、この計測結果に基づいてウエハＷの位置が制御される。
【００９６】
なお、上述の走査露光動作時は、ウエハＷをＹ軸方向に高加速度で走査する必要があるが、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、走査露光動作時には、図１１（Ａ）に示されように、原則的に粗動ステージＷＣＳを駆動せず、微動ステージＷＦＳのみをＹ軸方向に（必要に応じて他の５自由度方向にも併せて）駆動する（図１１（Ａ）の黒塗り矢印参照）ことで、ウエハＷをＹ軸方向に走査する。これは、粗動ステージＷＣＳを駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳのみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハＷを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系７０は、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６よりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳを駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージＷＦＳの駆動による反力（図１１（Ａ）の白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳが微動ステージＷＦＳと反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳがカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴの全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じないので、微動ステージＷＦＳの走査駆動によってベース盤１２に偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。
【００９７】
一方、Ｘ軸方向にショット間移動（ステッピング）動作を行う際には、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置２０は、図１１（Ｂ）に示されるように、粗動ステージＷＣＳをＸ軸方向に駆動することによって、ウエハＷをＸ軸方向に移動させる。
【００９８】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳに配置されたグレーティングＲＧに対向して配置された計測アーム７１を有する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３を用いて計測される。この場合、計測アーム７１から射出される、微動ステージ位置計測系７０を構成するエンコーダシステム７３、レーザ干渉計システム７５の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点は、ウエハＷに照射される露光光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心（露光位置）に一致している。従って、主制御装置２０は、いわゆるアッベ誤差の影響を受けることなく、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。また、この場合、粗動ステージＷＣＳには、その内部に空間部が形成され、微動ステージ位置計測系７０の各ヘッドは、この空間部内に配置されているので、微動ステージＷＦＳとそれらのヘッドとの間には、空間が存在するのみである。従って、各ヘッドを微動ステージＷＦＳ（グレーティングＲＧ）に近接して配置することができ、これにより、微動ステージ位置計測系７０による微動ステージＷＦＳの位置情報の高精度な計測、ひいては主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１及び／又は微動ステージ駆動系５２を介した微動ステージＷＦＳの高精度な駆動が可能になる。また、計測アーム７１をグレーティングＲＧの直下に配置することによって、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームの大気中の光路長を極短くできるので、空気揺らぎの影響が低減され、この点においても、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。
【００９９】
また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳを精度良く駆動することができるので、この微動ステージＷＦＳに載置されたウエハＷをレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）に同期して精度良く駆動し、走査露光により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能になる。
【０１００】
なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０を構成するアーム部材として、全体がガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム７１を備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、アーム部材（計測アーム）は、少なくとも前述の各測長ビーム、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、例えばアーム部材としては、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、例えばアーム部材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、アーム部材の内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要が無い。
【０１０１】
また、計測アームは、各レーザビームが進行する部分（ビーム光路部分）が中空などでも良い。あるいは、エンコーダシステムとして、格子干渉型のエンコーダシステムを採用する場合には、回折格子が形成される光学部材を、セラミックス又はインバーなどの低熱膨張性のアームに設けるだけでも良い。これは、特にエンコーダシステムでは、空気揺らぎの影響を極力受けないように、ビームが分離している空間が極めて狭く（短く）なっているからである。さらに、この場合、温度制御した気体を、微動ステージ（ウエハホルダ）とアームとの間（及びビーム光路）に供給して温度安定化を図っても良い。
【０１０２】
さらにアーム部材は、角柱状で無くても良く、例えば、断面円形の円柱状であっても良い。また、断面は一様断面でなくても良い。
【０１０３】
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。そこで、２Ｄヘッドを用いて構成されるエンコーダシステム７３の変形例について説明する。
【０１０４】
図１２（Ａ）には、第１の変形例に係るエンコーダシステムの概略構成が示されている。このエンコーダシステムは、２つのエンコーダシステム（第１及び第２エンコーダと呼ぶ）を含む。第１エンコーダ７３ａは、光源ＬＤａ、受光系７４ａ、２Ｄヘッド７８ａを含む。第２エンコーダ７３ｂは、光源ＬＤｂ、受光系７４ｂ、２Ｄヘッド７８ｂを含む。ここで、光源ＬＤａ及び受光系７４ａは、計測アーム７１の上面（＋Ｚ面）の＋Ｘ、−Ｙ端部に対向して配置されている。光源ＬＤｂ及び受光系７４ｂは、計測アーム７１の上面（＋Ｚ面）の−Ｘ、−Ｙ端部に対向して配置されている。２Ｄヘッド７８ａは、計測アーム７１内の＋Ｘ，＋Ｙ端近傍に配置され、２Ｄヘッド７８ｂは、−Ｘ，＋Ｙ端近傍に配置されている。
【０１０５】
図１２（Ｂ）には、第１エンコーダ７３ａ及びそれに含まれる２Ｄヘッド７８ａの概略構成が示されている。図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されるように、第１エンコーダ７３ａでは、光源ＬＤａから−Ｚ方向にレーザビームＬＢａ０が射出される。レーザビームＬＢａ０は、計測アーム７１内の−Ｙ端にＸＹ平面に対して４５度の角度で斜設された反射面ＲＰにて反射されて＋Ｙ方向に向けてその光路が折り曲げられ、計測アーム７１の内部の中実な部分を＋Ｙ方向に進み、２Ｄヘッド７８ａ内に入る。
【０１０６】
２Ｄヘッド７８ａは、いわゆる３格子型のエンコーダヘッドである。図１２（Ｂ）に示されるように、２Ｄヘッド７８ａは、所定の位置関係で配置された反射面７６Ａ、固定格子７６Ｂ１〜７６Ｂ４、２次元格子（基準格子）７６Ｃ、及び反射板７６Ｄ等を含む。ここで、固定格子７６Ｂ１，７６Ｂ２及び７６Ｂ３，７６Ｂ４は、それぞれ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする透過型の回折格子である。また、２次元格子（基準格子）７６Ｃは、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子とＹ軸方向を周期方向とする回折格子が形成された透過型の二次元格子である。
【０１０７】
２Ｄヘッド７８ａ内に入ったレーザビームＬＢａ０は、反射面７６Ａにて反射され、計測アーム７１（図１２（Ｂ）では図示省略）の上面（＋Ｚ面）から射出され、計測ビームとしてグレーティングＲＧ上の点ＤＰａに照射される。これにより、グレーティングＲＧのＸ回折格子の周期方向（Ｘ軸方向）とＹ回折格子の周期方向（Ｙ軸方向）とに回折光が発生する。図１３には、２Ｄヘッド７８ａ（及び７８ｂ）が配置された計測アーム７１の先端部の上面（＋Ｚ面）が示されている。図１２（Ｂ）及び図１３には、Ｘ軸方向（図１３では基準軸ＬＸに平行な方向）に発生した±１次の回折光ＬＢａ１，ＬＢａ２とＹ軸方向（図１３では基準軸ＬＹａに平行な方向）に発生した±１次の回折光ＬＢａ３，ＬＢａ４とが示されている。
【０１０８】
回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４は、計測アーム７１（図１２（Ｂ）では図示省略）の上面（＋Ｚ面）を介して、より詳しくは図１３中に白丸を用いて示されている計測アーム７１の上面上の点を通って、２Ｄヘッド７８ａ内に戻る。そして、回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４は、それぞれ、固定格子７６Ｂ１〜７６Ｂ４により回折され、２次元格子（基準格子）７６Ｃに向かう。より正確には、＋１次の回折光ＬＢａ１が固定格子７６Ｂ１に入射し、−１次の回折光ＬＢａ２が固定格子７６Ｂ２に入射することにより、固定格子７６Ｂ１、７６Ｂ２のそれぞれから、ＸＺ面内Ｚ軸に関して対称な射出角で−１次の回折光、＋１次の回折光が発生し、これらの回折光が２次元格子（基準格子）７６Ｃ上の同一点に入射する。また、＋１次の回折光ＬＢａ３が固定格子７６Ｂ３に入射し、−１次の回折光ＬＢａ４が固定格子７６Ｂ４に入射することにより、固定格子７６Ｂ３、固定格子７６Ｂ４のそれぞれから、ＹＺ面内でＺ軸に関して対称な射出角で−１次の回折光、＋１次の回折光が発生し、これらの回折光が２次元格子（基準格子）７６Ｃ上の同一点に入射する。
【０１０９】
回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４は、２次元格子（基準格子）７６Ｃ上の同一点に入射し、同軸上に合成される。より正確には、回折光ＬＢａ１，ＬＢａ２が２次元格子７６Ｃに入射することにより、それぞれＺ軸方向に＋１次、−１次の回折光が発生する。同様に、回折光ＬＢａ３，ＬＢａ４が２次元格子７６Ｃに入射することにより、Ｚ軸方向に＋１次、−１次の回折光が発生する。これらの発生した回折光が、同軸上に合成される。
【０１１０】
ここで、グレーティングＲＧでの計測ビームＬＢａ０の回折角（回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４の射出角）は、計測ビームＬＢａ０の波長とグレーティングＲＧの回折格子のピッチにより一意に定まる。同様に、固定格子７６Ｂ１〜７６Ｂ４での回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４の回折角（光路の折り曲げ角）は、計測ビームＬＢａ０の波長と固定格子７６Ｂ１〜７６Ｂ４のピッチにより一意に定まる。また、２次元格子（基準格子）７６Ｃでの回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４の回折角（光路の折り曲げ角）は、計測ビームＬＢａ０の波長と２次元格子７６Ｃのピッチにより一意に定まる。従って、回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４が２次元格子（基準格子）７６Ｃにて同軸（Ｚ軸に平行な軸）上に合成されるように、計測ビームＬＢａ０の波長とグレーティングＲＧの回折格子のピッチとに応じて、固定格子７６Ｂ１〜７６Ｂ４と２次元格子（基準格子）７６Ｃのピッチが適当に定められている。
【０１１１】
同軸上に合成された回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４（合成光ＬＢａと呼ぶ）は、反射板７６Ｄにて反射され、その光路が−Ｙ側に折り曲げられる。合成光ＬＢａは、計測アーム７１の内部の中実な部分を−Ｙ方向に進み、反射面ＲＰ及び計測アーム７１（図１２（Ｂ）では図示省略）の上面（＋Ｚ面）を介して受光系７４ａに到達する。
【０１１２】
合成光ＬＢａは、受光系７４ａ内の４分割受光素子、ＣＣＤ等の２次元受光素子により受光される。ここで、受光素子の受光面上には、二次元的な干渉模様（市松模様）が現れる。この二次元模様は、グレーティングＲＧのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置に応じて変化する。この変化が受光素子により計測され、その計測結果が微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報（ただし、計測ビームＬＢａ０の照射点ＤＰａを計測点とする）として、主制御装置２０に供給される。
【０１１３】
第２エンコーダ７３ｂも、第１エンコーダ７３ａと同様に構成されている。ただし、第２エンコーダ７３ｂは、光源ＬＤｂから発せられる計測ビームＬＢｂ０を、２Ｄヘッド７８ｂを介して、グレーティングＲＧ上の点ＤＰｂ（図１３参照）に照射する。そして、第２エンコーダ７３ｂは、グレーティングＲＧにて発生する回折光を２Ｄヘッド７８ｂを介して合成し、その合成光を反射面ＲＰを介して受光系７４ｂを用いて受光する。従って、第２エンコーダ７３ｂからは、計測ビームＬＢｂ０の照射点ＤＰｂを計測点とする微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報が、主制御装置２０に供給される。
【０１１４】
図１３に示されるように、計測ビームＬＢａ０、ＬＢｂ０のグレーティングＲＧ上での照射点ＤＰａ，ＤＰｂは、ＸＹ平面内において、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を通るＸ軸に平行な基準軸ＬＸ上に配置されている。ここで、照射点ＤＰａ，ＤＰｂは、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）からそれぞれ±Ｘ側に等距離の位置にある。そこで、主制御装置２０は、第１及び第２エンコーダ７３ａ，７３ｂの計測結果の平均より、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を実質の計測点とする微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報を得る。さらに、主制御装置２０は、第１及び第２エンコーダ７３ａ，７３ｂの計測結果の差より、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を実質の計測点とする微動ステージＷＦＳのθｚ方向に関する位置情報を得る。
【０１１５】
従って、第１の変形例に係るエンコーダシステムを用いることにより、前述のエンコーダシステム７３を用いる場合と同様に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷを露光する際には、常に、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）にて微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報計測を行うことができる。
【０１１６】
図１４（Ａ）には、第２の変形例に係るエンコーダシステムの概略構成が示されている。このエンコーダシステムは、第１の変形例に係るエンコーダシステムと同様に、２つのエンコーダシステム（第１及び第２エンコーダと呼ぶ）を含む。ここで、第１の変形例と同一若しくは同等の構成要素については、同一若しくは類似の符号を用いるものとする。
【０１１７】
第１エンコーダ７３ａ’は、光源ＬＤａ、受光系７４ａ、２Ｄヘッド７９ａを含み、第２エンコーダ７３ｂ’は、光源ＬＤｂ、受光系７４ｂ、２Ｄヘッド７９ｂを含む。ここで、第１の変形例と同様に、光源ＬＤａ及び受光系７４ａは、計測アーム７１の上面（＋Ｚ面）の＋Ｘ、−Ｙ端部に対向して配置されている。光源ＬＤｂ及び受光系７４ｂは、計測アーム７１の上面（＋Ｚ面）の−Ｘ、−Ｙ端部に対向して配置されている。２Ｄヘッド７９ａは、計測アーム７１内の＋Ｘ，＋Ｙ端近傍に配置され、２Ｄヘッド７９ｂは、計測アーム７１内の−Ｘ，＋Ｙ端近傍に配置されている。
【０１１８】
図１４（Ｂ）には、第１エンコーダ７３ａ’及びそれに含まれる２Ｄヘッド７９ａの概略構成が示されている。図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示されるように、第１の変形例と同様に、第１エンコーダ７３ａ’では、光源ＬＤａから−Ｚ方向にレーザビームＬＢａ０が射出される。レーザビームＬＢａ０は、反射面ＲＰにて反射されて＋Ｙ方向に向けてその光路が折り曲げられ、ビームスプリッタ７４ａ０を介して、計測アーム７１の内部の中実な部分を＋Ｙ方向に進み、２Ｄヘッド７８ａ内に入る。
【０１１９】
２Ｄヘッド７９ａは、計測アーム７１内の＋Ｙ端にＸＹ平面に対して４５度の角度で斜設された回折格子７６Ｅを含む。回折格子７６Ｅは、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子とＹ軸方向に対応する方向を周期方向とする回折格子とを有する反射型の２次元回折格子である。
【０１２０】
２Ｄヘッド７９ａ内に入ったレーザビームＬＢａ０は、回折格子７６Ｅに入射する。これにより、回折格子７６Ｅの周期方向に対応する方向の複数の回折光が発生する。図１４（Ｂ）には、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子からＺ軸に関して対称な方向に発生した±１次の回折光ＬＢａ１，ＬＢａ２と、Ｙ軸方向に対応する方向を周期方向とする回折格子からＺ軸に関して対称な方向に発生した±１次の回折光ＬＢａ３，ＬＢａ４とが示されている。回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４は、計測アーム７１（図１４（Ｂ）では図示省略）の上面（＋Ｚ面）から射出され、計測ビームとして、それぞれグレーティングＲＧ上の点ＤＰａ１〜ＤＰａ４に照射される。
【０１２１】
回折光ＬＢａ１，ＬＢａ２及びＬＢａ３，ＬＢａ４は、それぞれ、グレーティングＲＧのＸ回折格子及びＹ回折格子により回折され、元の光路を逆に辿って、計測アーム７１の上面を介して回折格子７６Ｅに戻る。そして、回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４は、回折格子７６Ｅ上の同一点に入射し、同軸上に合成されて、−Ｙ方向に反射される。合成された回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４（合成光ＬＢａと呼ぶ）は、計測アーム７１の内部の中実な部分を−Ｙ方向に進み、ビームスプリッタ７４ａ０にて反射されて、計測アーム７１（図１４（Ｂ）では図示省略）の上面（＋Ｚ面）を介して受光系７４ａに到達する。
【０１２２】
ここで、回折格子７６Ｅでの計測ビームＬＢａ０の回折角（回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４の射出角）は、計測ビームＬＢａ０の波長と回折格子７６Ｅのピッチにより一意に定まる。同様に、グレーティングＲＧでの回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４の回折角（光路の折り曲げ角）は、計測ビームＬＢａ０の波長とグレーティングＲＧの回折格子のピッチにより一意に定まる。従って、回折格子７６Ｅにて発生した回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４が、グレーティングＲＧにて回折され、そして回折格子７６Ｅにて同軸上に合成されるように、計測ビームＬＢａ０の波長とグレーティングＲＧの回折格子のピッチとに応じて、回折格子７６Ｅのピッチ及び設置位置が適当に定められている。
【０１２３】
合成光ＬＢａは、受光系７４ａ内の４分割受光素子、ＣＣＤ等の２次元受光素子により受光される。ここで、受光素子の受光面上には、二次元的な干渉模様（市松模様）が現れる。この二次元模様は、グレーティングＲＧのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置に応じて変化する。この変化が受光素子により計測され、その計測結果が微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報として、主制御装置２０に供給される。
【０１２４】
図１５には、２Ｄヘッド７９ａ（及び７９ｂ）が配置された計測アーム７１の先端部の上面（＋Ｚ面）が示されている。ここで、図１５に示されるように、Ｘ軸方向に発生した±１次の回折光ＬＢａ１，ＬＢａ２のグレーティングＲＧ上での照射点ＤＰａ１，ＤＰａ２は、ＸＹ平面内において、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を通るＸ軸に平行な基準軸ＬＸ上に位置する。図中、照射点ＤＰａ１，ＤＰａ２の中心ＤＰａが白丸を用いて示されている。また、Ｙ軸方向に発生した±１次の回折光ＬＢａ３，ＬＢａ４のグレーティングＲＧ上での照射点ＤＰａ３，ＤＰａ４は、ＸＹ平面内において、中心ＤＰａを通るＹ軸に平行な基準軸ＬＹａ上に位置する。なお、照射点ＤＰａ３，ＤＰａ４の中心は中心ＤＰａに等しい。従って、第１エンコーダ７３ａからは、照射点ＤＰａ１〜ＤＰａ４の中心ＤＰａを計測点とする微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報が得られる。
【０１２５】
第２エンコーダ７３ｂも、第１エンコーダ７３ａと同様に構成されている。ここで、第２エンコーダ７３ｂは、２Ｄヘッド７９ｂ内で生成される計測ビーム（回折光）ＬＢｂ１〜ＬＢｂ４を、それぞれ、グレーティングＲＧ上の点ＤＰｂ１〜ＤＰｂ４（図１５参照）に照射する。そして、第２エンコーダ７３ｂは、計測ビーム（回折光）ＬＢｂ１〜ＬＢｂ４を２Ｄヘッド７９ｂを介して合成し、その合成光ＬＢｂをビームスプリッタ７４ｂ０を介して受光系７４ｂを用いて受光する。従って、第２エンコーダ７３ｂからは、照射点ＤＰｂ１〜ＤＰｂ４の中心ＤＰｂを計測点とする微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報が、主制御装置２０に供給される。
【０１２６】
図１５に示されるように、グレーティングＲＧ上での照射点ＤＰａ１〜ＤＰａ４の中心ＤＰａと照射点ＤＰｂ１〜ＤＰｂ４の中心ＤＰｂとは、ＸＹ平面内において、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を通るＸ軸に平行な基準軸ＬＸ上に配置されている。ここで、中心ＤＰａ，ＤＰｂは、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）からそれぞれ±Ｘ側に等距離の位置にある。そこで、主制御装置２０は、第１及び第２エンコーダ７３ａ，７３ｂの計測結果の平均より、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を実質の計測点とする微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する位置情報を得る。さらに、主制御装置２０は、第１及び第２エンコーダ７３ａ，７３ｂの計測結果の差より、露光領域ＩＡの中心（光軸ＡＸ）を実質の計測点とする微動ステージＷＦＳのθｚ方向に関する位置情報を得る。
【０１２７】
従って、第２の変形例におけるエンコーダシステムを用いることにより、前述のエンコーダシステム７３を用いる場合と同様に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷを露光する際には、常に、露光領域ＩＡの中心にて微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報計測を行うことができる。
【０１２８】
なお、上述の第２の変形例では、ＸＹ平面に対して４５度の角度で斜設された回折格子７６Ｅを含む２Ｄヘッド７９ａを採用したが、これに限らず、図１６に示される構成の２Ｄヘッド７９ａ’を採用することもできる。２Ｄヘッド７９ａ’では、計測ビームＬＢａ０の光路上に、ＹＺ平面に直交し、互いに４５度の角度で対向する一対の反射面７６Ｆ１，７６Ｆ２（いわゆるペンタミラー（或いはペンタプリズムでも良い））が設けられている。なお、回折格子７６ＥはＸＹ平面に平行に設けられている。２Ｄヘッド７９ａ’内にＹ軸に平行に入る計測ビームＬＢａ０は、順に、反射面７６Ｆ１，７６Ｆ２にて反射され、回折格子７６Ｅに向けてＺ軸に平行に進む。逆に、回折格子７６ＥからＺ軸に平行に戻る合成光ＬＢａは、順に、反射面７６Ｆ２，７６Ｆ１にて反射され、Ｙ軸に平行に２Ｄヘッド７９ａ’から出る。すなわち、計測ビーム（及び合成光）は、ペンタミラー７６Ｆ１，７６Ｆ２を介して、必ず、入射方向に直交する方向に射出する。そのため、例えば、計測アーム７１がその自重により撓む、あるいはウエハステージＷＳＴの動きにより振動するなどしても、回折光ＬＢａ１〜ＬＢａ４のグレーティングＲＧ上での照射点ＤＰｂ１〜ＤＰｂ４は動かないので、計測誤差が発生しないという利点がある。また、第１の変形例において採用された２Ｄヘッド（図１２（Ｂ）参照）内の反射面７６Ａに替えてペンタミラー７６Ｆ１，７６Ｆ２を設けることにより、同様の効果が得られる。
【０１２９】
なお、微動ステージ位置計測系７０は、レーザ干渉計システム７５を備えることなく、エンコーダシステム７３のみで微動ステージの６自由度方向に関する位置情報を計測できるようにしても良い。この場合、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダを用いることができる。例えば、２次元のグレーティングＲＧ上の同一直線上に無い３つの計測点に、Ｘ軸方向とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダと、Ｙ軸方向とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダとを含む合計３つのエンコーダから計測ビームを照射し、グレーティングＲＧからのそれぞれの戻り光を受光することで、グレーティングＲＧが設けられた移動体の６自由度方向の位置情報を計測することとすることができる。また、エンコーダシステム７３の構成は上記実施形態に限られないで任意で構わない。
【０１３０】
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。
【０１３１】
なお、上記実施形態では、ウエハステージは、粗動ステージと微動ステージとを組み合わせた粗微動ステージである場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１３２】
また、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２の構成は、上記実施形態で説明したものに限られない。図１７には、微動ステージ駆動系の他の例が示されている。上述した実施形態で説明した微動ステージ駆動系５２では、共通のＹＺコイル５５、５７を用いて微動ステージＷＦＳをＹ軸方向及びＺ軸方向に駆動したが、図１７に示される微動ステージ駆動系１５２では、微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に駆動するための専用のＺ駆動用コイル１５５、１５８と、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動するための専用のＹ駆動用コイル１５７とが設けられている。微動ステージ駆動系１５２では、固定子部９３ａ内の−Ｘ側の端部近傍に複数の第１のＺ駆動用コイル１５５がＹ軸方向に沿って配置され、これらの＋Ｘ側には、微動ステージＷＦＳをＸ軸方向に駆動する、Ｙ軸方向を長手方向とする一つのＸ駆動用コイル１５６が配置されている。また、Ｘ駆動用コイル１５６の＋Ｘ側には、複数のＹ駆動用コイル１５７がＹ軸方向に沿って配置され、さらに、これらの＋Ｘ側には、複数の第２のＺ駆動用コイル１５８がＹ軸方向に沿って配置されている。微動ステージＷＦＳの板状部材８２ａ１、８２ａ２には、これらのコイル１５５〜１５８に対向して永久磁石１６５ａ〜１６８ａ、１６５ｂ〜１６８ｂが配置されている（各永久磁石の配置については、図４、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。図１７に示される微動ステージ駆動系１５２では、Ｚ駆動用コイル１５５、１５８とＹ駆動用コイル１５７とを独立して制御できるので、制御が容易である。また、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向に関わらず、一定の浮上力で微動ステージＷＦＳを浮上支持できるので、ウエハＷのＺ軸方向の位置が安定する。
【０１３３】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、ローレンツ力（電磁力）の作用により粗動ステージＷＣＳに非接触支持されたが、これに限らず、例えば微動ステージＷＦＳに真空予圧空気静圧軸受等を設けて、粗動ステージＷＣＳに対して浮上支持しても良い。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内を移動できれば良い。また、微動ステージ駆動系５２は、上述したムービングマグネット型のものに限らず、ムービングコイル型のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２としては、例えばロータリモータとボールねじ（又は送りねじ）とを組み合わせたものであっても良い。
【０１３４】
なお、ウエハステージＷＳＴの移動範囲全域でその位置計測が可能となるように微動ステージ位置計測系を構成しても良い。この場合にはウエハステージ位置計測系１６が不要になる。また、上記実施形態において、ベース盤１２をウエハステージの駆動力の反力の作用により移動可能なカウンタマスとしても良い。この場合、粗動ステージをカウンタマスとして使用してもしなくても良いし、粗動ステージを上記実施形態と同様にカウンタマスとして使用するときでも粗動ステージを軽量化することができる。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも本発明は好適に適用することができる。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
なお、本発明の移動体装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の移動ステージを備えた装置にも広く適用できる。
【０１４６】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
以上説明したように、本発明の移動体装置及び移動体駆動方法は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームを物体上に照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１４８】
１０…照明系、２０…主制御装置、７０…微動ステージ位置計測系、７１…計測アーム、ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＣＳ…粗動ステージ、ＷＦＳ…微動ステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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