(57)【要約】  第１ステージユニットと第２ステージユニットとは、第２方向に沿って隣接して配置される。前記第１ステージユニットが支持する第１の保持部材と第２ステージユニットが支持する第２の保持部材とのそれぞれが、前記第２方向側の端部で近接又は接触した状態を維持して前記第２方向に平行な方向に移動して、前記第１保持部材上の物体と光学系との間に液体が保持される第１の状態から、前記第２保持部材上の物体と前記光学系との間に液体が保持される第２の状態に遷移する。
2013506268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームにより光学系と液体とを介して物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持する複数の保持部材と、
前記光学系の直下の第１位置を含む二次元平面内の領域で、前記保持部材を移動可能に支持する第１ステージユニットと、
前記第１位置と前記第１位置から離間した第２位置とを含む前記二次元平面内の領域で、前記第１ステージユニットとは独立して前記保持部材を移動可能に支持する第２ステージユニットと、を備え、
前記第１および第２ステージユニットは、第１方向に延在するガイド部材を有して前記第１方向と略直交する第２方向に移動する第１移動体と、
前記ガイド部材に沿って前記第１方向に独立して移動自在に設けられ、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２方向に移動する一対の第２移動体と、をそれぞれ含み、
前記第１ステージユニットと前記第２ステージユニットとは、前記第２方向に沿って隣接して配置され、
前記第１ステージユニットが支持する第１の前記保持部材と第２ステージユニットが支持する第２の前記保持部材とのそれぞれが、前記第２方向側の端部で近接又は接触した状態を維持して前記第２方向に平行な方向に移動して、前記第１保持部材上の物体と前記光学系との間に液体が保持される第１の状態から、前記第２保持部材上の物体と前記光学系との間に液体が保持される第２の状態に遷移する露光装置。
【請求項２】
前記各保持部材は前記第２ステージユニットと前記第１ステージユニットとの間を相互に移動可能であり、
前記各保持部材を前記第２方向に平行な方向に関して相対移動可能に支持可能な支持部材をさらに備え、
前記第２の状態では、露光前の物体を保持する前記第２保持部材は前記第１ステージユニットに支持され、露光済みの物体を保持する前記第１保持部材は前記支持部材に支持される請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記支持部材は、前記二次元平面に平行な面内で移動可能であり、
前記遷移後に、前記支持部材は、前記第１保持部材を支持した状態で、物体の交換のため、交換位置に移動する請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記交換位置で、前記第1保持部材に保持された前記露光済みの物体が新たな物体に交換される請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記保持部材は、３つ以上設けられ、
前記交換位置で、物体の交換のため、前記支持部材に支持された前記第１保持部材が、新たな物体を保持する別の保持部材に交換される請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】
前記遷移後に、前記第２保持部材に保持された前記物体の露光が行われるのと並行して、前記新たな物体を保持する前記保持部材は、前記支持部材により搬送され、前記第２移動体に渡される請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記保持部材は、３つ以上設けられ、
前記支持部材と同様の構成の第２の支持部材が用意され、
前記遷移後に、前記支持部材は、前記第１保持部材を支持した状態で、交換位置まで移動し、
前記第２支持部材は、露光前の物体を保持する、前記第1、第２保持部材とは別の第３保持部材を支持した状態で、前記第２の移動体の近傍に移動する請求項２に記載の露光装置。
【請求項８】
前記遷移に際して、
前記第３保持部材は、前記第１、第２保持部材が、前記第２方向に関して近接又は接触した状態を維持して前記第２方向に平行な方向の他側に移動するのと少なくとも一部並行して、前記第２方向に平行な方向の他側に移動し、前記第２支持部材から前記第２ステージユニットに渡される請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記第２位置に配置され、前記第２ステージユニット上でいずれかの保持部材に保持された物体に対する所定の計測を行う計測システムをさらに備え、
前記露光前の物体に対し、前記状態遷移に先立って、前記第１の状態で、前記保持部材上に保持された状態で、前記計測システムによる前記所定の計測が行われる請求項２〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１移動体に保持された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計測する位置計測系をさらに備え、
前記第１、第２ステージユニットは、前記一対の第２移動体の間に形成され、前記第２方向に沿って貫通した空間部を有し、
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計測面が設けられ、
前記位置計測系は、前記第１ステージユニットの前記空間部内に前記計測面に対向してその一部が配置され、前記計測面に少なくとも１本の計測ビームを照射して該計測ビームの前記計測面からの光を受光するヘッドを有し、前記第２方向に平行な方向の他側を固定端として前記第２方向に沿って延びる片持ち支持構造の計測アームを含み、前記ヘッドの出力に基づいて前記第１ステージユニットに保持される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計測する請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記保持部材は、その内部を光が進行可能な中実部を少なくとも一部に有し、
前記計測面は、前記保持部材の前記物体の載置面側に前記中実部に対向して配置され、
前記ヘッドは、前記物体の載置面とは反対側に前記中実部に対向して配置されている請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記ヘッドは、前記グレーティングに少なくとも１本の計測ビームを照射し、該計測ビームの前記グレーティングからの回折光を受光する請求項１０又は１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記グレーティングは、前記第１方向、及び前記二次元平面内で前記第１方向に垂直な第２方向をそれぞれ周期方向とする第１及び第２回折格子を含み、
前記ヘッドは、前記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方向計測用ビーム及び第２方向計測用ビームを照射し、前記第１方向計測用ビーム及び第２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、前記位置計測系は、前記ヘッドの出力に基づいて、前記保持部材の前記第１及び第２方向に関する位置情報を計測する請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記ヘッドは、前記第２方向計測用ビームとして、前記グレーティング上の照射点が前記第１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２回折格子に照射する請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記少なくとも２本の計測用ビームと前記第１方向計測用ビームとは、前記グレーティング上の前記第１方向に平行な同一の直線上の照射点にそれぞれ照射される請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記ヘッドから前記グレーティングに対して照射される前記第２方向計測用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１３〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、及び前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
本願は、２００９年９月２８日に出願された米国特許仮出願６１／２７２，４７１号、及び２０１０年９月２２日に出願された米国出願１２／８８７，７９９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【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用いられる、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板は、次第に（例えばウエハの場合、１０年おきに）大型化している。現在は、直径３００ｍｍの３００ｍｍウエハが主流となっているが、今や直径４５０ｍｍの４５０ｍｍウエハ時代の到来が間近に迫っている。４５０ｍｍウエハに移行すると、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数が現行の３００ｍｍウエハの２倍以上となり、コスト削減に貢献する。加えて、エネルギ、水、その他のリソースの効率的な利用により、1チップにかかるすべてのリソース使用を減少させられるものと期待されている。
【０００４】
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が有効である。
【０００５】
一方、ウエハのサイズが４５０ｍｍにもなると、１枚のウエハから採れるダイ（チップ）の数が多くなる分、１枚のウエハの露光処理に要する時間が増加してスループットが低下する蓋然性が高い。そこで、スループットを極力向上させる必要があり、その方法として、１つのウエハステージ上のウエハに対する露光処理と、別のウエハステージ上でのウエハ交換、アライメントなどの処理とを、並行して行う、ツインステージ方式の採用が考えられる。
【０００６】
すなわち、解像力の向上とスループットの向上とを同時に実現するために、ツインステージ方式を採用した局所液浸型の露光装置の採用することが考えられる。かかる露光装置の従来例としては、例えば特許文献１に開示される露光装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、特許文献１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必要があり，このためには、投影光学系の直下に、常に何らかの部材が交換的に配置される必要がある。そして、この部材の交換的配置が、装置のスループットの向上に寄与することが望ましい。
【０００９】
本発明の態様は、スループットの向上に寄与できる露光装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様にかかる露光装置は、エネルギビームにより光学系と液体とを介して物体を露光する露光装置であって、物体を保持する複数の保持部材と、光学系の直下の第１位置を含む二次元平面内の領域で、前記保持部材を移動可能に支持する第１ステージユニットと、第１位置と前記第１位置から離間した第２位置とを含む二次元平面内の領域で、第１ステージユニットとは独立して前記保持部材を移動可能に支持する第２ステージユニットと、を備え、第１および第２ステージユニットは、第１方向に延在するガイド部材を有して第１方向と略直交する第２方向に移動する第１移動体と、ガイド部材に沿って第１方向に独立して移動自在に設けられ、第１移動体の移動によりガイド部材とともに第２方向に移動する一対の第２移動体と、をそれぞれ含み、第１ステージユニットと第２ステージユニットとは、第２方向に沿って隣接して配置され、第１ステージユニットが支持する第１の保持部材と第２ステージユニットが支持する第２の保持部材とのそれぞれが、第２方向側の端部で近接又は接触した状態を維持して第２方向に平行な方向に移動して、第１保持部材上の物体と前記光学系との間に液体が保持される第１の状態から、第２保持部材上の物体と光学系との間に液体が保持される第２の状態に遷移することを特徴とする。
【００１１】
本発明の一態様にかかるデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと、露光された物体を現像することと；を含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明の態様では、局所液浸型の露光装置のスループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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１の露光装置を一部省略して示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるウエハステージの外観斜視図である。
【図４】図３のウエハステージの一部の分解斜視図である。
【図５Ａ】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である。
【図５Ｂ】ウエハステージを示す平面図である。
【図６Ａ】Ｘヘッドの概略構成を示す図である。
【図６Ｂ】Ｘヘッド、Ｙヘッド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７Ａ】計測アームの先端部を示す斜視図である。
【図７Ｂ】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８Ａ】二点鎖線で表示される微動ステージとともに、搬送ステージを示す平面図である。
【図８Ｂ】二点鎖線で表示される微動ステージとともに、搬送ステージを示す＋Ｙ方向から見た側面図である。
【図９】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１０Ａ】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である。
【図１０Ｂ】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１１Ａ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１１Ｂ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１１Ｃ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１２】図１１Ａの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１３】図１１Ｂの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１４】図１１Ｃの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１５Ａ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１５Ｂ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１５Ｃ】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図１６】図１５Ａの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１７】図１５Ｂの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１８】図１５Ｃの状態に対応する露光装置の平面図である。
【図１９】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２０】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２１】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２２】微動ステージ用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２３】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２４】微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２５】図１の実施形態の変形例に係る露光装置の構成を示す平面図、かつ３つの微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２６】変形例に係る露光装置で、３つの微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２７】変形例に係る露光装置で、３つの微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２８】変形例に係る露光装置で、３つの微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図２９】変形例に係る露光装置で、３つの微動ステージを用いて行われる並行処理について説明するための図である。
【図３０】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図３１】図３０におけるウエハ処理ステップの詳細工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
《露光装置》
以下、実施形態にかかる露光装置及びデバイス製造方法について、図１から図３１を参照して説明する。
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬ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。
【００１５】
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（処理位置）２００と、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（処理位置）３００と、露光ステーション２００の−Ｙ側端部に配置された搬送ステージＣＳＴと、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を有するステージ装置ＳＴと、これらの制御系等とを備えている。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ＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動の際のガイド面とされている。
【００１６】
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。
【００１７】
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、エネルギビーム）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。
【００１８】
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９参照）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。
【００１９】
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９参照）に送られる。
【００２０】
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。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、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）を有する屈折光学系が用いられている。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（物体）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。
【００２１】
そして、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴとウエハＷを保持するウエハ微動ステージ（保持部材；以下、微動ステージと略述する）ＷＦＳ１（又は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、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲの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。
【００２２】
局所液浸装置（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９参照）、及びノズルユニット（液浸部材）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（光学部材）、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図９参照）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Ｌｑを供給するとともに、液体回収装置６（図９参照）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の射出面とウエハ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。
【００２３】
この他、露光ステーション２００には、メインフレームＢＤから支持部材７２Ａを介してほぼ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７１Ａを含む微動ステージ位置計測系（計測装置、第１計測装置）７０Ａが設けられている。ただし、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。
【００２４】
計測ステーション３００は、メインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定さ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（計測装置、第２計測装置）７０Ｂと、を備えている。微動ステージ位置計測系７０Ｂは、前述の微動ステージ位置計測系７０Ａとは、向きが反対であるが同様に構成されている。
【００２５】
アライメント装置９９は、図２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２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。セカンダリアライメント系ＡＬ２１，ＡＬ２２，ＡＬ２３，ＡＬ２４は、ＸＹ平面内で移動可能な保持装置（スライダ）に保持されている。アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれとしては、画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４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９参照）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。なお、アライメント装置９９の詳細構成は、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号に開示されている。
【００２６】
搬送ステージＣＳＴは、図２に示されるように、ロボットアーム１４０の先端に取り付けられている。ロボットアーム１４０は、少なくともＸＹ平面内で移動可能である。搬送ステージＣＳＴは、ロボットアーム１４０の移動により、図２に示される位置、すなわち露光ステーション２００の−Ｙ側端部近傍の位置と、符号ＬＰ／ＵＬＰで示されるウエハ交換位置と、計測ステーション３００の−Ｙ側の位置との間で往復移動する（図２３の破線の矢印参照）。ロボットアーム１４０は、主制御装置２０によって制御される（図９参照）。
【００２７】
搬送ステージＣＳＴは、後述するウエハ粗動ステージが備える固定子部と同様の構成部分を有している。従って、説明の便宜上、ウエハ粗動ステージを含むステージ系の構成各部の構成等についての説明後に、搬送ステージＣＳＴの構成等について説明する。
【００２８】
ウエハ交換位置ＬＰ／ＵＬＰには、図２に示されるように、上下動可能なテーブル１５８が設置されている。テーブル１５８は、主制御装置２０によって制御される（図９参照）。テーブル１５８の役割等については、後述する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、ステージ装置ＳＴは、ＹモータＹＭ１の駆動により移動するＹ粗動ステージ（第１移動体）ＹＣ１と、ＹモータＹＭ２の駆動により移動するＹ粗動ステージ（第１移動体）ＹＣ２と、ＸモータＸＭ１の駆動により独立して移動する一対のＸ粗動ステージ（第２移動体）ＷＣＳ１と、ＸモータＸＭ２の駆動により独立して移動する一対のＸ粗動ステージ（第２移動体）ＷＣＳ２と、ウエハＷを保持してＸ粗動ステージＷＣＳ１に移動自在に支持される微動ステージＷＦＳ１と、ウエハＷを保持してＸ粗動ステージＷＣＳ２に移動自在に支持される微動ステージＷＦＳ２とを備えている。
これらＹ粗動ステージＹＣ１とＸ粗動ステージＷＣＳ１とにより第１ステージユニットＳＵ１が構成され、Ｙ粗動ステージＹＣ２とＸ粗動ステージＷＣＳ２とにより第２ステージユニットＳＵ２が構成される。
【００３０】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳ１及び微動ステージＷＦＳ１により上述したウエハステージＷＳＴ１が構成される。同様に、一対のＸ粗動ステージＷＣＳ２及び微動ステージＷＦＳ２により上述したウエハステージＷＳＴ２が構成される。微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２は、微動ステージ駆動系（駆動装置）５２Ａ（図５Ａ及び図９参照）によってＸ粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２に対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）にそれぞれ駆動される。
【００３１】
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の計測結果は、Ｘ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９参照）に供給される。ウエハステージＷＳＴ２（Ｘ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によって計測される。また、計測ステーション３００にあるＸ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の計測結果は、Ｘ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９参照）に供給される。
【００３２】
Ｘ粗動ステージＷＣＳ１に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が支持されたとき、その微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と粗動ステージＷＣＳ１とのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、粗動ステージＷＣＳ１と微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）との間に設けられた相対位置計測器２２Ａ（図９参照）によって計測可能である。同様に、粗動ステージＷＣＳ２に微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）が支持されたとき、その微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）と粗動ステージＷＣＳ２とのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）との間に設けられた相対位置計測器２２Ｂ（図９参照）によって計測可能である。
【００３３】
相対位置計測器２２Ａ，２２Ｂとしては、例えば微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２に設けられたグレーティングを計測対象とする、Ｘ粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２に、それぞれ設けられた少なくとも２つのヘッドを含み、該ヘッドの出力に基づいて、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２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などを用いることができる。相対位置計測器２２Ａ，２２Ｂの計測結果は、主制御装置２０（図９参照）に供給される。
【００３４】
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９参照）。
【００３５】
続いて、ステージ装置ＳＴの各部の構成等について詳述する。
なお、図４においては、理解を容易にするために、第１ステージユニットＳＵ１周辺の構成についてのみ図示している。また、第２ステージユニットＳＵ２周辺の構成は、ウエハステージＷＳＴ１及びその周辺の構成と同様であるため、以下においては、代表的にウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明する。
【００３６】
ＹモータＹＭ１は、ベース盤１２のＸ方向の両側縁にＹ方向に延在して設けられた固定子１５０と、Ｙ粗動ステージＹＣ１のＸ方向の両端に設けられた可動子１５１Ａとから構成されている。ＹモータＹＭ２は、上記固定子１５０と、Ｙ粗動ステージＹＣ２のＸ方向の両端に設けられた可動子１５１Ｂとから構成されている。すなわち、ＹモータＹＭ１、ＹＭ２では、固定子１５０を共用する構成となっている。固定子１５０は、Ｙ方向に沿って配列された永久磁石を備えており、可動子１５１Ａ、１５１ＢはＹ方向に沿って配列されたコイルを備えている。即ち、ＹモータＹＭ１、ＹＭ２は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２及びＹ粗動ステージＹＣ１、ＹＣ２をＹ方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータを構成している。尚、ここではムービングコイル型のリニアモータを例に挙げて説明するが、ムービングマグネット型のリニアモータであってもよい。
【００３７】
また、固定子１５０は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによってベース盤１２の上方において所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これにより、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２やＹ粗動ステージＹＣ１、ＹＣ２のＹ方向の移動により発生した反力により、固定子１５０がＹ方向のＹカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺する。
【００３８】
Ｙ粗動ステージＹＣ１は、可動子１５１Ａ、１５１Ａ間に設けられＸ方向に延びるＸガイド（ガイド部材）ＸＧ１を有しており、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る。
【００３９】
ＸガイドＸＧ１には、ＸモータＸＭ１を構成する固定子１５２が設けられている。ＸモータＸＭ１の可動子１５３Ａは、図４に示すように、Ｘ粗動ステージＷＣＳ１をＸ方向に貫通し、ＸガイドＸＧ１が挿通される貫通孔１５４に設けられている。
【００４０】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳ１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９５によりそれぞれベース盤１２の上に浮上支持され、ＸモータＸＭ１の駆動によりＸガイドＸＧ１に沿って互いに独立してＸ方向に移動する。Ｙ粗動ステージＹＣ１には、ＸガイドＸＧ１の他に、Ｘ粗動ステージＷＣＳ１をＹ方向に駆動するＹリニアモータの固定子が配設されたＸガイドＸＧＹ１が設けられている。そして、Ｘ粗動ステージＷＣＳ１には、当該Ｘ粗動ステージＷＣＳ１をＸ方向に貫通する貫通孔１５５（図４参照）にＹリニアモータの可動子１５６Ａが設けられている。なお、Ｙリニアモータを設けずに、エアベアリングを設けることにより、Ｘ粗動ステージＷＣＳ１をＹ方向に支持する構成としてもよい。
【００４１】
図４に示すように、各Ｘ粗動ステージＷＣＳ１のＸ方向外側端部には、一対の側壁部９２と、側壁部９２それぞれの上面に固定された一対の固定子部９３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。
【００４２】
一対の固定子部９３のそれぞれは、図４に示されるように、外形がＸＹ平面に平行な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ＣＵが収容されている。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。
【００４３】
微動ステージＷＦＳ１は、図５Ａ及び図５Ｂ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８２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。
【００４４】
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。
【００４５】
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５Ａ及び図５Ｂ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側の端部には、図５Ｂに示すように、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、前述した一対の第１基準マークと、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）。
【００４６】
図５Ａ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。
【００４７】
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（不図示）によって覆われている。本実施形態では、保持面であるカバーガラスの上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の真空吸着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）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。
【００４８】
本体部８１は、図５Ａから明らかなように、長手方向（Ｘ方向）の両端部の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、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】
可動子部８２は、固定子部９３を挟んだＺ方向の両側に位置して、ＸＹ平面と平行な板状部材８２ａを有している。２枚の板状部材８２ａ、８２ａの間には、粗動ステージＷＣＳ１の固定子部９３の端部が非接触で挿入されている。また、板状部材８２ａの内部には、後述する磁石ユニットＭＵが収容されている。
【００５０】
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳ１は、Ｙ軸方向に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、８２ａ間に固定子部９３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）させればよい。
【００５１】
微動ステージ駆動系５２Ａは、前述した可動子部８２が有する一対の磁石ユニットＭＵと、固定子部９３が有するコイルユニットＣＵとを含む。
【００５２】
これをさらに詳述する。固定子部９３の内部には、不図示ではあるが、例えば複数の平面視長方形状のＹＺコイルが、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置されたコイル列と、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コイルとが、Ｘ軸方向に関して所定間隔で配置され、これらのコイルを含んでコイルユニットＣＵが構成されている。
【００５３】
微動ステージＷＦＳ１の可動子部８２の一部を構成する板状部材８２ａの内部には、上記の各コイルの配列に対応する配置で、複数の永久磁石がＹ軸方向に等間隔で配置された磁石列と、Ｙ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石とが、配置されている。
【００５４】
磁石列を構成する複数の永久磁石は、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。また、一対の永久磁石は、互いに逆極性となるように配置されている。磁石列及び一対の永久磁石によって、磁石ユニットＭＵが構成されている。なお、同様の構成の可動子部８２および固定子部９３が、微動ステージＷＦＳ１のＸ方向他端にも一組配置されている。
【００５５】
本実施形態では、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コイルに対して、１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軸方向に駆動するとともに、これと独立にＸ軸方向にも駆動可能である。
【００５６】
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Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に駆動することができる。また、主制御装置２０が、Ｘ方向両端の可動子部８２のそれぞれ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、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。また、主制御装置２０が、Ｘ方向両端の可動子部８２のそれぞれに互いに異なる浮上力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１をＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させることができる。さらに、主制御装置２０が、例えば微動ステージＷＦＳ１のＸ方向両端の可動子部８２のそれぞれにおいて、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）させることができる。
【００５７】
上述のように、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自由度方向に駆動することができる。
【００５８】
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９参照）を用いて計測される。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。
【００５９】
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９参照）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側面の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（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するレーザ干渉計を含んでいる。なお、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の上面に二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。
【００６０】
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ＭＵ）と粗動ステージＷＣＳ１の一対の固定子部９３（コイルユニットＣＵ）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。
【００６１】
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ＭＵ）と粗動ステージＷＣＳ２の一対の固定子部９３（コイルユニットＣＵ）とによって、微動ステージ駆動系５２Ｂ（図９参照）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。
【００６２】
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９参照）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。
【００６３】
微動ステージ位置計測系７０Ａ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の内部の空間部内に挿入される計測アーム７１Ａを備えている。計測アーム７１Ａは、メインフレームＢＤに支持部材７２Ａを介して片持ち支持（一端部近傍が支持）されている。
【００６４】
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５Ａ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。
【００６５】
微動ステージ位置計測系７０Ａは、図９に示されるように、エンコーダシステム７３と、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、及び微動ステージ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２００７／２８８，１２１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、適宜、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。
【００６６】
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６Ａ及び図６Ｂ参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図６Ｂ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。
【００６７】
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６Ａ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６Ｂ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。
【００６８】
図６Ａに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、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６Ａ及び図６Ｂ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。
【００６９】
図６Ｂ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ＬＢｘ０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ＬＢｘ０は、計測アーム７１Ａの内部の中実な部分を、Ｙ軸方向に平行に進行し、反射ミラーＲ３ａ（図６Ａ参照）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。
【００７０】
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。
【００７１】
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、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６Ｂ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。
【００７２】
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９参照）に供給される。
【００７３】
図６Ｂ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光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、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６Ｂ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ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから照射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）。
【００７４】
図７Ａ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７Ｂ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。図７Ａ及び図７Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上で計測アーム７１ＡのセンターラインＣＬから等距離にある２点（図７Ｂの白丸参照）から、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図７Ａ中に実線で示されている）を、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射する（図６Ａ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７Ｂ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６Ａ等では、簡略化して図示されている。
【００７５】
図６Ｂに示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、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７Ａ及び図７Ｂに示されるように、直線ＬＹａ上で直線ＬＸからの距離が等しい２点（図７Ｂ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７Ａ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７Ｂに符号ＤＰｙａで示されている。
【００７６】
Ｙヘッド７７ｙｂは、センターラインＣＬに関して、Ｙヘッド７７ｙａの計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の射出点に対称な２点（図７Ｂ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７Ｂに示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ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。
【００７７】
ここで、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１のＹ軸方向の位置を、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ＤＰを実質的な計測点として計測される。中点ＤＰは、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢｘ２のグレーティングＲＧ上の照射点と一致する。
【００７８】
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、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、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ＷＦＳ１のθｚ方向の回転量を計測する。
【００７９】
レーザ干渉計システム７５は、図７Ａ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７１Ａの先端部から、微動ステージＷＦＳ１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９参照）を備えている。
【００８０】
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７Ａ及び図７Ｂ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）の各頂点に相当する３点からＺ軸に平行に射出される。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ＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３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。
【００８１】
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。
【００８２】
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（θｚ方向も含む）の位置情報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ＲＧ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ＷＦＳ１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。
【００８３】
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、微動ステージ位置計測系７０Ａと左右対称であるが、同様に構成されている。従って、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。
【００８４】
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。
【００８５】
ここで、搬送ステージＣＳＴの構成について説明する。図８Ａには、搬送ステージＣＳＴの平面図が示され、図８Ｂには、搬送ステージＣＳＴの＋Ｙ方向から見た側面図が示されている。ここで、図８Ａ及び図８Ｂでは、微動ステージＷＦＳ１（ＷＦＳ２）が、仮想線（二点鎖線）で、併せて図示されている。
【００８６】
搬送ステージＣＳＴは、図８Ａ及び図８Ｂからわかるように、ロボットアーム１４０の先端部下面に、Ｘ軸方向に前述の一対の側壁部９２と同じ間隔隔てて固定された長方形板状部材から成る一対の支持部材９２ａ’と、支持部材９２ａ’の下面に、その＋Ｙ側の端部が固定された一対の固定子部９３ａ’と、を備えている。図８Ｂに示されるように、ロボットアーム１４０の先端部が、一対の支持部材９２ａ’の連結部を兼ねている。そこで、以下では、この連結部９２ａ’をも含んで、搬送ステージＣＳＴが構成されているものとして説明を行う。
【００８７】
一対の固定子部９３ａ’のそれぞれは、前述の固定子部９３に比べて長さが幾分短いが、固定子部９３と同様に構成されている。すなわち、固定子部９３ａ’は外形が板状の部材から成り、その内部にコイルユニットＣＵ’が収容されている。
【００８８】
ここで、搬送ステージＣＳＴは、上述したような構成を有しているので、図８Ｂからもわかるように、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸ方向両端の板状部材８２ａがそれぞれ形成するＺ方向の間隙に固定子部９３ａ’が位置するように、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に対する搬送ステージＣＳＴの位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）をＹ軸方向に移動（スライド）させれば、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を搬送ステージＣＳＴにより支持することができる。本実施形態では、上記の微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に対する搬送ステージＣＳＴの位置決めが出来る高さに、搬送ステージＣＳＴは通常は維持されている。
【００８９】
固定子部９３ａ’が有するコイルユニットＣＵ’と、可動子部８２が有する一対の磁石ユニットＭＵとによって、可動子部８２を少なくともＹ軸方向に駆動するリニアモータが、微動ステージＷＦＳ１のＸ方向両端にそれぞれ構成される。そして、その２つ（一対）のリニアモータによって、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、搬送ステージＣＳＴに対して、少なくともＹ軸方向にスライド駆動する微動ステージ駆動系５２Ｃ（図９参照）が構成される。
【００９０】
図９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、及び微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃなど、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００９１】
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。
【００９２】
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７０Ａを用いて、微動ステージＷＦＳ１（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。
【００９３】
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１０Ａ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１０Ａ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１０Ａ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。
【００９４】
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１０Ｂ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。
【００９５】
本実施形態では、一方の微動ステージ上で、上述したウエハＷに対する露光が行われるのと並行して、他方の微動ステージ上では、ウエハ交換及びウエハアライメントが少なくとも一部行われる。
【００９６】
《並行処理動作》
以下、本実施形態の露光装置１００において、２つの微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２を用いて行われる並行処理動作について、説明する。
【００９７】
図２には、微動ステージＷＦＳ１が、露光ステーション２００にあり、その微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに上述した露光が行われ、微動ステージＷＦＳ２が計測ステーション３００にあり、微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対するアライメントが行われている状態が、示されている。このとき、搬送ステージＣＳＴは、支持部材７２Ａの近傍（計測アーム７１Ａの上方）の待機位置で、待機している。
【００９８】
微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに対するアライメントは、主制御装置２０により、概略次のようにして行われる。
【００９９】
すなわち、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（粗動ステージＷＣＳ２及び微動ステージＷＦＳ２）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ＷＳＴ２を位置決めし、位置決めの都度、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
アライメントが終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２、すなわち微動ステージＷＦＳ２支持する粗動ステージＷＣＳ２を、露光ステーション２００に向けて駆動する。図１１Ａ及び図１２には、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から露光ステーション２００に向かって移動している最中の状態が示されている。このとき、搬送ステージＣＳＴは、前述の待機位置で待機したままである。
【０１０３】
微動ステージＷＦＳ２を支持する粗動ステージＷＣＳ２が、図１１Ａに示される位置から所定距離−Ｙ方向に進んだ露光ステーション２００近傍の位置に到達すると、主制御装置２０は、その位置に粗動ステージＷＣＳ２（ウエハステージＷＳＴ２）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。
【０１０４】
そして、露光が終了すると、主制御装置２０は、図１１Ｂ及び図１３に示されるように、粗動ステージＷＣＳ２と粗動ステージＷＣＳ１とをほぼ接触状態で対向させるとともに、微動ステージ駆動系５２Ｂを介して微動ステージＷＦＳ２を、図１１Ｂ中に黒矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動し、Ｙ軸方向に関して、微動ステージＷＦＳ１に接触又は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、微動ステージＷＦＳ２と微動ステージＷＦＳ１とをスクラム状態に設定する。なお、この微動ステージＷＦＳ２と微動ステージＷＦＳ１とのスクラム状態の設定のための準備は、露光が終了する直前に行っても良い。
【０１０５】
また、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光終了直後（又は直前）に、主制御装置２０は、ロボットアーム１４０と一体で搬送ステージＣＳＴを＋Ｙ方向に駆動し、図１１Ｂ及び図１３に示されるように、搬送ステージＣＳＴと粗動ステージＷＣＳ１とを近接状態で対向させる。
【０１０６】
次に、主制御装置２０は、微動ステージ駆動系５２Ｂ、５２Ａを介して、図１１Ｃ及び図１４中の黒矢印で示されるように、微動ステージＷＦＳ２，ＷＦＳ１を同時に（スクラム状態を保ったまま）−Ｙ方向に駆動する。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から微動ステージＷＦＳ２に渡される。図１１Ｃ及び図１４には、液体Ｌｑで形成される液浸空間が微動ステージＷＦＳ１から微動ステージＷＦＳ２に渡される直前の状態が示されている。この状態では、先端レンズ１９１と、微動ステージＷＦＳ１及び微動ステージＷＦＳ２との間に、液体Ｌｑが保持されている。
【０１０７】
また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２，ＷＦＳ１を−Ｙ方向に駆動するのと並行して、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２を、図１１Ｃ中に白抜き矢印で示されるように、＋Ｙ方向に同時に駆動する。
【０１０８】
また、液浸空間の受け渡しが開始され、微動ステージＷＦＳ１の先端が粗動ステージＷＣＳ１の外部に露出し始める時点では、主制御装置２０は、上記各動作と並行して、微動ステージ駆動系５２Ｃをも駆動して、図１１Ｃ及び図１４に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴへの微動ステージＷＦＳ１の受け渡し（スライド移動）を開始する。
【０１０９】
図１５Ａ及び図１６には、上記の液浸空間の受け渡しが終了し、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴへの受け渡しが終了間近の状態が示されている。
【０１１０】
図１５Ｂ及び図１７には、図１５Ａ及び図１６の状態から所定時間が経過し、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴへの受け渡しが終了した状態が示されている。このとき、微動ステージＷＦＳ２は、粗動ステージＷＣＳ１によって支持されている。すなわち、本実施形態では、上記の微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２間での液浸空間の受け渡しと、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴへの受け渡しと、並行して、アライメントが終了したウエハＷを保持する微動ステージ（この場合ＷＦＳ２）の粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１への受け渡しも完了している。
【０１１１】
次いで、図１５Ｃ及び図１８に示されるように、微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光が開始される。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ＷＦＳ２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。この露光は、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。
【０１１２】
上記のレチクルアライメント及び露光と並行して、以下のａ．〜ｅ．のような動作が行われている。
ａ．  すなわち、前述の図１５Ｂ及び図１７の状態から、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１を支持した搬送ステージＣＳＴが、図１８に白抜き矢印で示されるように、−Ｘ方向に駆動され、ベース盤１２の外部に移動される。図１５Ｃには、この図１８に対応する状態が示されている。
ｂ．  上記の搬送ステージＣＳＴの移動と並行して、主制御装置２０により、図１５Ｃ及び図１８に白抜き矢印で示されるように、粗動ステージＷＣＳ２が、計測ステーション３００に向かって＋Ｙ方向に駆動される。図１９には、粗動ステージＷＣＳ２が、計測ステーション３００に移動した状態が示されている。このとき、微動ステージＷＦＳ１を支持した搬送ステージＣＳＴは、主制御装置２０によって、ウエハ交換位置ＬＰ／ＵＬＰに搬送されている。
【０１１３】
そして、図１９及び図２０に示されるように、ウエハ交換位置ＬＰ／ＵＬＰで、不図示のアンロードアーム及びロードアームによって、微動ステージＷＦＳ１上の露光済みのウエハＷが、露光前の（新たな）ウエハＷに交換される。ここで、アンロードアーム及びロードアームは、一例としていわゆるベルヌーイ・チャックをそれぞれ有している。
【０１１４】
ウエハ交換は、搬送ステージＣＳＴに支持された微動ステージＷＦＳ１が、ウエハ交換位置ＬＰ／ＵＬＰに設置されたテーブル１５８上に載置された状態で行われる。このとき、微動ステージＷＦＳ１とテーブル１５８とが給気用と排気用の２種類の管路を介して接続される。そして、アンロードアームにより露光済みのウエハＷをウエハホルダからアンロードする際には、主制御装置２０により、給気用の管路に接続された加圧気体の供給用のポンプが駆動され、加圧気体が給気用の管路を介して微動ステージＷＦＳ１のウエハホルダ（図示省略）とウエハＷの裏面とにより形成される減圧室（減圧空間）の内部に吹き込まれ、減圧室内部の負圧状態が解除されるとともに、ウエハＷが持ち上げられる。ウエハＷのアンロードが終了すると、主制御装置２０により、加圧気体の供給用のポンプが停止され、微動ステージＷＦＳ１内の給気用の管路が、その内部のチェック弁（不図示）により閉じられる。
【０１１５】
一方、露光前の新たなウエハＷをウエハホルダ上にロードする際には、主制御装置２０により、排気用の管路に接続された真空ポンプが駆動され、微動ステージＷＦＳ１のウエハホルダとウエハＷの裏面とにより形成される減圧室（減圧空間）が負圧状態となってウエハＷがウエハホルダに吸着される。
【０１１６】
ウエハ交換が終了すると、主制御装置２０により、真空ポンプが停止され、微動ステージＷＦＳ１内の排気用の管路が、その内部のチェック弁（不図示）により閉じられる。そして、テーブル１５８が下降すると、微動ステージＷＦＳ１とテーブル１５８との管路を介した接続が解除されるが、チェック弁によって減圧室の負圧状態が維持され、ウエハホルダによるウエハの吸着状態が維持される。
ｃ．  ウエハ交換後、主制御装置２０によって、図２１の白抜き矢印で示されるように、ロボットアーム１４０が＋Ｘ方向に駆動され、露光前のウエハ（新たなウエハ）Ｗを保持する微動ステージＷＦＳ１が、搬送ステージＣＳＴと一体的に、＋Ｘ方向に駆動される。これにより、搬送ステージＣＳＴが、粗動ステージＷＣＳ２に対向する（図２１参照）。このとき、微動ステージＷＦＳ２上では、ウエハＷの露光が続行されている。
ｄ．  次いで、主制御装置２０により、ロボットアーム１４０が＋Ｙ方向に駆動され、露光前のウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１を支持する搬送ステージＣＳＴが、＋Ｙ方向に移動して、粗動ステージＷＣＳ２にほぼ接触状態で対向する。そして、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１が、図２２中に黒矢印で示されるように、＋Ｙ方向に駆動され、搬送ステージＣＳＴから粗動ステージＷＣＳ２に移載される。図２２には、微動ステージＷＦＳ１が、粗動ステージＷＣＳ２に移載される途中の状態が示されている。
【０１１７】
ｅ．  その後、粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ１上の第２基準マークの検出のため、主制御装置２０により、図２３に示されるように、微動ステージＷＦＳ１が、＋Ｙ方向に駆動される。そして、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１上の第２基準マークの検出、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷのアライメント等が、前述と同様の手順で行われる。そして、主制御装置２０により、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が、第２基準マークを基準とする配列座標に変換される。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。図２２には、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷのアライメントが行われている状態が示されている。これに先だって、搬送ステージＣＳＴは、図２３に示されるように、ウエハ交換位置ＬＰ／ＵＬＰの近傍に移動している。
【０１１８】
図２２の状態は、前述の図２と同様の状態、すなわち露光ステーション２００にある微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷに上述した露光が行われ、計測ステーション３００にある微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに対するアライメントが行われている最中の状態である。
【０１１９】
以降、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２を順次用いて、前述と同様の並行処理が、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。
【０１２０】
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、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上のウエハＷと投影光学系ＰＬ（先端レンズ１９１）との間に液体Ｌｑが保持される状態から、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）上のウエハＷと投影光学系ＰＬ（先端レンズ１９１）との間に液体Ｌｑが保持される状態に遷移する際には、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２が、Ｙ軸方向に関して近接又は接触した状態（スクラム状態）を維持してＹ軸方向に移動させるとともに、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２を、その反対方向へ移動させる。このため、微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２の少なくとも一方と投影光学系ＰＬ（先端レンズ１９１）との間で液浸空間を常時維持してスループットを最大限に高くすることができる。これに加え、露光装置１００によると、状態遷移（液浸空間の受け渡し）の動作と並行して、アライメントが終了しているウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）を粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１へ載せ換える動作を行うことが可能となる。従って、直ちに、露光動作を開始することが可能になる。なお、状態遷移（液浸空間の受け渡し）の動作と並行して、アライメントが終了しているウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）を粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１へ載せ換える動作を一部のみ行っても良い。
【０１２１】
また、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）と搬送ステージＣＳＴとの間の微動ステージの受け渡し（移載）は、粗動ステージの分離動作などを伴うことなく、微動ステージのスライド移動のみで行うことができるので、速やかな受け渡しが可能である。従って、４５０ｍｍウエハなどを処理対象とする場合であっても、スループットを極力高くして、ウエハ処理を実現することが可能である。
【０１２２】
また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２のＸＹ平面に実質的に平行な一面にグレーティングＲＧが形成された計測面がそれぞれ設けられている。微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）により、ＸＹ平面に沿って相対移動可能に保持される。そして、微動ステージ位置計測系７０Ａ（又は７０Ｂ）が、粗動ステージＷＣＳ１の空間部内にグレーティングＲＧが形成された計測面に対向して配置され、計測面に一対の計測ビームＬＢｘ１，ＬＢｘ２、ＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２、ＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２をそれぞれ照射し、該計測ビームの計測面からの光（例えば各計測ビームのグレーティングＲＧによる一次回折ビームの合成ビームＬＢｘ１２、ＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２）を受光するＸヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ，７７ｙｂを有している。そして、微動ステージ位置計測系７０Ａ（又は７０Ｂ）により、そのＸヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ，７７ｙｂ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（θｚ方向の回転情報を含む）が計測される。このため、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のグレーティングＲＧが形成された計測面にＸヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ，７７ｙｂから一対の計測ビームＬＢｘ１，ＬＢｘ２、ＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２、ＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２をそれぞれ照射して、いわゆる裏面計測により微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報を精度良く計測することが可能となる。そして、主制御装置２０により、微動ステージ駆動系５２Ａ、あるいは（微動ステージ駆動系５２Ａ及び粗動ステージ駆動系５１Ａ）を介して、（又は微動ステージ駆動系５２Ｂ、あるいは（微動ステージ駆動系５２Ｂ及び粗動ステージ駆動系５１Ｂ）を介して、）微動ステージ位置計測系７０Ａ（又は７０Ｂ）で計測された位置情報に基づいて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が、単独で若しくは粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）と一体で駆動される。また、上述の如く、微動ステージ上に上下動部材を設ける必要がないので、上記の裏面計測を採用しても特に支障は生じない。
【０１２３】
また、本実施形態の露光装置１００によると、露光ステーション２００において、粗動ステージＷＣＳ１に相対移動可能に保持された微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上に載置されたウエハＷがレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介して露光光ＩＬで露光される。この際、粗動ステージＷＣＳ１に移動可能に保持されている微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に配置されたグレーティングＲＧに対向する計測アーム７１Ａを有する微動ステージ位置計測系７０Ａのエンコーダシステム７３を用いて計測される。この場合、粗動ステージＷＣＳ１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７０Ａ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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と微動ステージ位置計測系７０Ａの各ヘッドとの間には、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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）（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７０Ａによる微動ステージ（又はＷＦＳ２）の位置情報の高精度な計測が可能になる。また、この結果、主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１Ａ及び／又は微動ステージ駆動系５２Ａを介した微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の高精度な駆動が可能になる。
【０１２４】
また、この場合、計測アーム７１Ａから射出される、微動ステージ位置計測系７０Ａ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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報を高精度に計測することができる。また、計測アーム７１Ａ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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報を高精度に計測することができる。
【０１２５】
また、本実施形態では、計測ステーション３００には、微動ステージ位置計測系７０Ａと左右対称に構成された微動ステージ位置計測系７０Ｂが設けられている。そして、計測ステーション３００において、粗動ステージＷＣＳ２に保持された微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）上のウエハＷに対するウエハアライメントがアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4などによって行われる際、粗動ステージＷＣＳ２に移動可能に保持されている微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）のＸＹ平面内の位置情報が、微動ステージ位置計測系７０Ｂによって高精度に計測される。この結果、主制御装置２０による粗動ステージ駆動系５１Ｂ及び／又は微動ステージ駆動系５２Ｂを介した微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）の高精度な駆動が可能になる。
【０１２６】
従って、例えば、そのウエハＷを照明光ＩＬで露光することで、そのウエハＷの全面に渡ってパターンを精度良く形成することが可能になる。
【０１２７】
また、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）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ＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）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。
【０１２８】
なお、上記実施形態では、露光装置１００が２つの微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２を備えている場合について説明したが、これに限らず、次の変形例のように３つ以上の微動ステージを備えていても良い。
【０１２９】
《変形例》
次に、本実施形態の変形例に係る露光装置について、図２５〜図２９に基づいて、説明する。第２の変形例に係る露光装置は、図２５に示されるように、３つの微動ステージＷＦＳ１、ＷＦＳ２及びＷＦＳ３を備えている。また、第２の変形例に係る露光装置では、搬送ステージＣＳＴ及びロボットアームが各２つ設けられている。以下では、識別のため、搬送ステージＣＳＴ１，ＣＳＴ２、及びロボットアーム１４０１、１４０２と記述する。
【０１３０】
図２５には、変形例に係る露光装置において、微動ステージＷＦＳ１が、露光ステーション２００にあり、その微動ステージＷＦＳ１に保持されたウエハＷに上述した露光が行われ、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から露光ステーション２００に向かって移動している最中の状態が示されている。このとき、搬送ステージＣＳＴ１は、待機位置で待機しており、また、新たなウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ３は、搬送ステージＣＳＴ２に支持されて、計測ステーション３００の−Ｘ側でかつ僅かに＋Ｙ側の待機位置に待機している。
【０１３１】
微動ステージＷＦＳ２を支持する粗動ステージＷＣＳ２は、図２５に示される位置から所定距離−Ｙ方向に進んだ露光ステーション２００近傍の位置に到達すると、主制御装置２０により、露光が終了するまで、その位置に待機させられる。そして、露光が終了すると、主制御装置２０により、粗動ステージＷＣＳ２と粗動ステージＷＣＳ１とがほぼ接触状態で対向させられた後、微動ステージＷＦＳ２と微動ステージＷＦＳ１とがスクラム状態に設定され、図２６中の黒矢印で示されるように、スクラム状態を保ったまま−Ｙ方向に駆動される。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の、微動ステージＷＦＳ１から微動ステージＷＦＳ２への受け渡しが開始される。
【０１３２】
また、液浸空間の受け渡しが開始され、微動ステージＷＦＳ１の先端が粗動ステージＷＣＳ１の外部に露出し始める時点では、主制御装置２０により、図２６に示されるように、粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴ１への微動ステージＷＦＳ１の受け渡し（スライド移動）が開始される。このとき、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２は、前述と同様に、主制御装置２０によって、＋Ｙ方向に同時に駆動される。
【０１３３】
一方、上述した微動ステージＷＦＳ２、ＷＦＳ１のスクラム状態の設定のため、これに先立って、粗動ステージＷＣＳ２が粗動ステージＷＣＳ１に対して接近したとき、主制御装置２０により、ロボットアーム１４０２が、図２６中に白抜き矢印で示されるように、＋Ｘ方向に駆動され、搬送ステージＣＳＴ２が粗動ステージＷＣＳ２の＋Ｙ側の位置に移動される。
【０１３４】
次いで、図２７中に白抜き矢印で示されるように、主制御装置２０により、ロボットアーム１４０１が＋Ｙ方向に駆動され、搬送ステージＣＳＴ２が粗動ステージＷＣＳ２にほぼ接触状態で対向されるとともに、微動ステージＷＦＳ１との間でスクラム状態にある微動ステージＷＦＳ２に対して微動ステージＷＦＳ３がさらにスクラム状態に設定される。そして、主制御装置２０により、３つの微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２及びＷＦＳ３が、スクラム状態を維持されたまま、図２７中に黒矢印で示されるように、−Ｙ方向に駆動される。このとき、粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２及びＷＦＳ３と反対向きに継続して駆動される（白抜き矢印参照）とともに、搬送ステージＣＳＴ２も粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２と同一の速度で駆動される。
【０１３５】
そして、図２７の状態から所定時間が経過すると、液浸空間の受け渡しの終了に続いて、図２８に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴ１への受け渡し、微動ステージＷＦＳ２の粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１への受け渡しに加え、新たなウエハＷを保持する微動ステージ（この場合ＷＦＳ３）の搬送ステージＣＳＴ２から粗動ステージＷＣＳ２への受け渡しも完了する。
【０１３６】
次に、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳ１を支持した搬送ステージＣＳＴ１が、図２９中に白抜き矢印で示されるようにウエハ交換位置へ向かって駆動されるとともに、搬送ステージＣＳＴ２が、−Ｘ方向へ移動される。上記の搬送ステージＣＳＴ２の移動と並行して、主制御装置２０により、図２９中に白抜き矢印で示されるように、粗動ステージＷＣＳ２が、計測ステーション３００に向かって＋Ｙ方向に駆動される。
【０１３７】
以後、主制御装置２０により、前述した実施形態と同様の手順で、微動ステージＷＦＳ２に保持されたウエハＷの露光と、微動ステージＷＦＳ３に保持されたウエハＷのアライメントとの並行処理動作が行われる。また、主制御装置２０により、これらの動作と並行して微動ステージＷＦＳ１の上におけるウエハ交換が、前述した実施形態と同様にして行われる。そして、ウエハ交換後に、新たなウエハを保持した微動ステージＷＦＳ１が、搬送ステージＣＳＴ１から、搬送ステージＣＳＴ２に受け渡される。これにより、搬送ステージＣＳＴ２が、新たなウエハを保持した微動ステージＷＦＳ１を支持した状態で、図２５に示される位置で待機することとなる。
【０１３８】
このようにして、第２の変形例に係る露光装置では、主制御装置２０により、３つの微動ステージＷＦＳ１〜ＷＦＳ３を用いた並行処理が繰り返し行われる。
【０１３９】
以上説明した変形例に係る露光装置によると、前述の実施形態と同等の効果を得られる他、液浸空間の受け渡しに際して、微動ステージＷＦＳ１の粗動ステージＷＣＳ１から搬送ステージＣＳＴ１への受け渡し、微動ステージＷＦＳ２の粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１への受け渡しが行われるのに加え、新たなウエハＷを保持する微動ステージ（例えばＷＦＳ３）が、搬送ステージＣＳＴ２から粗動ステージＷＣＳ２に渡される。従って、直ちに、微動ステージＷＦＳ２上のウエハに対する露光動作と、微動ステージＷＦＳ３上のアライメント動作とを開始することができる。また、第２の変形例に係る露光装置によると、微動ステージＷＦＳ１〜ＷＦＳ３が循環されている。
【０１４０】
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ＲＧ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。
【０１４１】
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ヘッドと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二次元ヘッド（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（ＲＧ）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。
【０１４２】
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ＲＧ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。
【０１４３】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２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ＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２に接触支持されていても良い。従って、微動ステージを粗動ステージ又はリレーステージに対して駆動する微動ステージ駆動系５２Ａ，５２Ｂ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。
【０１４４】
なお、上記実施形態では、計測ステーション３００において、ウエハＷに対する計測の一例としてアライメントマーク計測（ウエハアライメント）が行われるものとしたが、これに加えて（あるいはこれに代えて）ウエハＷ表面の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向の位置を計測する面位置計測が行われても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるように、面位置計測と同時に、ウエハを保持する微動ステージの上面の面位置計測を行い、これらの結果を用いて、露光時のウエハＷのフォーカスレベリング制御を行っても良い。
【０１４５】
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。
【０１４６】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系ＰＬ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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
また、本発明の露光装置では、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。
【０１４９】
また上記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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
《デバイス製造方法》
次に、上記実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図３０は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
【０１５５】
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１５６】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１５７】
図３１は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【０１５８】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、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。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１５９】
以上説明したように、本発明の実施形態にかかる露光装置は、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、本発明の実施形態にかかる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】
【０１６０】
８…局所液浸装置（液浸装置）、  ２０…主制御装置（制御装置）、  ３２…ノズルユニット（液浸部材）、  ５２Ａ、５２Ｂ…微動ステージ駆動系（駆動装置）、  ７０Ａ…微動ステージ位置計測系（計測装置、第１計測装置）、  ７０Ｂ…微動ステージ位置計測系（計測装置、第２計測装置）、７１Ａ，７１Ｂ…計測アーム、７７ｘ…Ｘヘッド、７７ｙａ、７７ｙｂ…Ｙヘッド、  １００…露光装置、１５４Ａ，１５４Ｂ…交換ステージ、  １９１…レンズ（光学素子、光学部材）、  ２００…露光ステーション（処理位置、第１処理位置）、  ３００…計測ステーション（処理位置、第２処理位置）、  ＲＧ…グレーティング、  ＳＴ…ステージ装置、  ＳＵ１…第１ステージユニット、  ＳＵ２…第２ステージユニット、  ＷＦＳ１、ＷＦＳ２…ウエハ微動ステージ（保持部材、微動ステージ）、  ＸＧ１、ＸＧ２…Ｘガイド（ガイド部材）、  ＹＣ１、ＹＣ２…Ｙ粗動ステージ（第１移動体）、  Ｗ…ウエハ（物体）、  ＷＣＳ１、ＷＣＳ２…Ｘ粗動ステージ（第２移動体）ＣＳＴ…搬送ステージ、ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４…アライメント系、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、液体…Ｌｑ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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