(57)【要約】  ステージ装置は、保持部材の物体を保持する保持面とは反対側の面に形成された計測面に計測光を照射し、前記計測光の前記計測面からの反射光を受光することによって前記保持部材の６自由度方向の位置情報を計測する計測装置と、前記位置情報のうち、前記保持部材の傾斜情報に基づいて、前記保持部材の第１方向位置情報と第２方向位置情報との少なくとも一方を補正する制御装置とを備える。
2013506267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延在するガイド部材を有し、前記第１方向と略直交する第２方向に移動する第一移動体と、
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、前記第一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二移動体と、
前記一対の第二移動体に着脱可能に支持されると共に、物体を保持して前記一対の第二移動体に対して６自由度で移動可能な保持部材と、
前記保持部材の前記物体を保持する保持面とは反対側の面に形成された計測面に計測光を照射し、前記計測光の前記計測面からの反射光を受光することによって前記保持部材の６自由度方向の位置情報を計測する計測装置と、
前記位置情報のうち、前記保持部材の傾斜情報に基づいて、前記保持部材の前記第１方向位置情報と前記第２方向位置情報との少なくとも一方を補正する制御装置とを備えるステージ装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記傾斜情報と、前記物体表面と前記計測面との距離とに基づいて補正を行う請求項１記載のステージ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記保持面の領域内における前記保持面と前記計測面との距離に関する情報を予め記憶し、前記距離に関する情報に基づいて補正を行う請求項２記載のステージ装置。
【請求項４】
前記保持部材は、電磁アクチュエータによって一対の前記第二移動体に非接触で支持され、
前記制御装置は、前記電磁アクチュエータを用いて前記保持部材の前記第１方向位置情報と前記第２方向位置情報との少なくとも一方を補正する請求項１から３のいずれか一項記載のステージ装置。
【請求項５】
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するとともに、前記保持面側に前記中実部に対向して配置された前記計測面を有し、
前記計測面には、前記第１方向及び前記第２方向にそれぞれ平行な方向を周期方向とする二次元格子を含むグレーティングが配置される請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記計測装置は、一対の前記第二移動体の間に位置する計測アームを有し、該計測アームには、前記計測光を前記グレーティングに照射し、前記計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光するヘッドの少なくとも一部が設けられている請求項１〜５のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記計測装置は、前記計測アームにその一部が配置され、前記移動体の前記グレーティングの配置面に少なくとも３本の計測ビームを照射し、該各計測ビームの前記保持部材からの反射光を受光する傾斜計測系を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記第一移動体と前記第二移動体とをそれぞれ有する第一、第二ステージユニットを備え、前記第一および第二ステージユニットは、それぞれ別個の前記保持部材を支持して独立して移動可能である請求項１から７のいずれか一項記載のステージ装置。
【請求項９】
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、
前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；
エネルギビームが照射される前記物体が前記移動体に保持される請求項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置と；を備える露光装置。
【請求項１０】
前記保持部材に入射する前記計測光は、前記エネルギビームの照射領域内の所定点に照射される請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記所定点は、前記パターニング装置の露光中心である請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記物体として基板を露光することと；
前記露光された基板を現像することと；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、ステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００９年９月２８日に出願された米国特許仮出願６１／２７２，４７０号、及び２０１０年９月２２日に出願された米国出願１２／８８７，７１５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次元移動するウエハステージの位置が、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、さらに高精度なウエハ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、ウエハ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化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るため、採用することが困難であった。
【０００７】
また、ウエハステージ上のウエハに対する露光などを行う際には、ウエハ表面の露光点と同一の二次元平面内のウエハステージの位置情報を計測することが望ましいが、ウエハステージが二次元平面に対して傾斜している場合には、ウエハステージの位置を例えば下方から計測するエンコーダの計測値には、ウエハ表面とグレーティングの配置面との高さの差などに起因する計測誤差が含まれてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００９４５９４号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様にかかるステージ装置は、第１方向に延在するガイド部材を有し、第１方向と略直交する第２方向に移動する第一移動体と、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、第一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二移動体と、一対の第二移動体に着脱可能に支持されると共に、物体を保持して一対の第二移動体に対して６自由度で移動可能な保持部材と、保持部材の物体を保持する保持面とは反対側の面に形成された計測面に計測光を照射し、計測光の計測面からの反射光を受光することによって保持部材の６自由度方向の位置情報を計測する計測装置と、その位置情報のうち、保持部材の傾斜情報に基づいて、保持部材の第１方向位置情報と第２方向位置情報との少なくとも一方を補正する制御装置とを備えるものである。
【００１０】
本発明の別の態様にかかる露光装置は、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、物体にエネルギビームを照射するパターニング装置と、エネルギビームが照射される物体が移動体に保持される先に記載のステージ装置とを備えるものである。
【００１１】
本発明のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて物体としての基板を露光することと、露光された物体を現像することと、を含むものである。
【００１２】
本発明の態様では、計測システムによって計測される位置情報に含まれる、保持部材の傾斜によって生じる計測誤差の影響を受けることがない、高精度な保持部材の駆動が可能になる。
【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の露光装置が備えるステージ装置の概観斜視図である。
【図３】図２のステージ装置の分解斜視図である。
【図４Ａ】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である。
【図４Ｂ】ステージ装置を示す平面図である。
【図５】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６】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７Ａ】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である。
【図７Ｂ】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である。
【図７Ｃ】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９Ａ】計測アームの先端部を示す斜視図である。
【図９Ｂ】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１０Ａ】Ｘヘッドの概略構成を示す図である。
【図１０Ｂ】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１１】ピッチング量θｘにおける微動ステージのＺ位置に対するエンコーダの計測誤差を示すグラフである。
【図１２Ａ】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１２Ｂ】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１３】変形例に係るグレーティングの配置を示す図である。
【図１４】２つのステージユニットを有するステージ装置の概観斜視図である。
【図１５】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１６】図１５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】
以下、本発明の一実施形態にかかるステージ装置、露光装置、及びデバイス製造方法を、図１から図１６を参照して説明する。
【００１５】
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、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。
【００１６】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、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。
【００１７】
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。
【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５参照）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５参照）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、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Ｗ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴと微動ステージ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、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。
【００２１】
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５参照）、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図５参照）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５参照）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。
【００２２】
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、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系５３（図５参照）及び各種計測系（１６、７０（図５参照）等）等を備えている。
【００２３】
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。
【００２４】
図２に示すように、ステージ装置５０は、ＹモータＹＭの駆動により移動するＹ粗動ステージ（第１移動体）ＹＣと、ＸモータＸＭ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）ＷＣＳと、ウエハＷを保持してＸ粗動ステージＷＣＳに移動自在に支持される微動ステージＷＦＳとを備えている。これらＹ粗動ステージＹＣとＸ粗動ステージＷＣＳとによりステージユニットＳＵが構成される。また、ＹモータＹＭとＸモータＸＭとを含んで粗動ステージ駆動系５１（図５参照）が構成される。
【００２５】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳ及び微動ステージＷＦＳにより上述したウエハステージＷＳＴが構成される。微動ステージＷＦＳは、微動ステージ駆動系５２（図５参照）によってＸ粗動ステージＷＣＳ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。本実施形態では、粗動ステージ駆動系５１と微動ステージ駆動系５２とを含んで、ウエハステージ駆動系５３が構成されている。
【００２６】
ウエハステージＷＳＴ（粗動ステージＷＣＳ）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（図２には不図示、図１および図５参照）によって計測される。また、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージ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、Ｘ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５参照）に供給される。
【００２７】
Ｘ粗動ステージＷＣＳに微動ステージＷＦＳが支持されたとき、その微動ステージＷＦＳと粗動ステージＷＣＳ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ＷＣＳと微動ステージＷＦＳとの間に設けられた相対位置計測器２２（図５参照）によって計測可能である。
【００２８】
相対位置計測器２２としては、例えば微動ステージＷＦＳ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ＷＣＳ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などを用いることができる。相対位置計測器２２の計測結果は、主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００２９】
ウエハステージ位置計測系１６、微動ステージ位置計測系７０、およびステージ装置５０の各部の構成等については、後に詳述する。
【００３０】
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５参照）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。
【００３１】
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５参照）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５参照）。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５参照）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。
【００３２】
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、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。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５参照）。
【００３３】
図５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。
【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５参照）。
【００３５】
続いて、ステージ装置５０の各部の構成等について図２および図３を用いて詳述する。
【００３６】
ＹモータＹＭ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ＹＣのＸ方向の両端に設けられた可動子１５１とから構成されている。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１５１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ＹＭは、ウエハステージＷＳＴ及びＹ粗動ステージＹＣ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ＷＳＴやＹ粗動ステージＹＣ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ＹＣは、可動子１５１、１５１間に設けられＸ方向に延びるＸガイド（ガイド部材）ＸＧ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ＸＧには、ＸモータＸＭを構成する固定子１５２が設けられている。ＸモータＸＭの可動子１５３は、図３に示すように、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通し、ＸガイドＸＧ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ＷＣＳ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ＸＭの駆動によりＸガイドＸＧ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ＹＣには、ＸガイドＸＧの他に、Ｘ粗動ステージＷＣＳ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ＸＧＹが設けられている。そして、Ｘ粗動ステージＷＣＳには、当該Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通する貫通孔１５５（図３参照）にＹリニアモータの可動子１５６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ＷＣＳをＹ方向に支持する構成としてもよい。
【００４１】
図４Ａはステージ装置５０を−Ｙ方向から見た側面図、図４Ｂはステージ装置５０の平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、各Ｘ粗動ステージＷＣＳのＸ方向外側端部には、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
微動ステージＷＦＳは、図４Ａ及び図４Ｂ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（可動子部８２）と、を備えている。
【００４５】
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（計測光）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、その内部における計測ビーム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。
【００４６】
微動ステージＷＦＳ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。
【００４７】
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４Ａ及び図４Ｂ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４Ｂに示されるように、一端部に円形の開口が形成され、この開口内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）。
【００４８】
図４Ａ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、計測面としての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。
【００４９】
グレーティングＲＧの上面は、保護部材、例えばカバーガラス８４によって覆われている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス８４は、本体部８１の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングＲＧを含む本体部８１の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材（カバーガラス８４）は、本体部８１と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良いし、あるいは薄膜などで構成しても良い。
【００５０】
本体部８１は、図４Ａからもわかるように、長手方向の両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。
【００５１】
可動子部８２ａは、図４Ａ及び図４Ｂ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。板状部材８２ａ１、８２ａ２は、本体部８１の＋Ｘ側の端部に対し、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。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２の間には、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、収容されている。
【００５２】
可動子部８２ｂは、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、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、収容されている。
【００５３】
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、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。
【００５４】
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、前述した可動子部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。
【００５５】
これをさらに詳述する。図６からわかるように、固定子部９３ａの内部には、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、２列のコイル列を構成している。コイル列はＸ軸方向に所定間隔で配置されている。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矩形状の上部巻線と下部巻線（不図示）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。
【００５６】
なお、以下では、図６を用いて、コイルユニットＣＵａ及び磁石ユニットＭＵａ１，ＭＵａ２をそれぞれ有する一方の固定子部９３ａ及び可動子部８２ａについて説明するが、他方の固定子部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。
【００５７】
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６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、２列の磁石列を構成している。磁石列はＸ軸方向に所定間隔を隔てて配置されるとともに、コイル５５、５７に対向して配置されている。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。
【００５８】
複数の永久磁石６５ａ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。複数の永久磁石６７ａから成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。また、永久磁石６６ａ１、６６ａ２は、互いに逆極性となるように配置されている。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。
【００５９】
−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部にも、上述した板状部材８２ａ１の内部と同様の配置で、永久磁石が配置され、これらの永久磁石によって、磁石ユニットＭＵａ２が構成されている。
【００６０】
ここで、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石６５ａは、隣接する２つの永久磁石（便宜上第１、第２の永久磁石とする）６５ａそれぞれが、ＹＺコイル（便宜上第１のＹＺコイルと呼ぶ）５５の巻線部に対向したとき、第２の永久磁石６５ａに隣接する第３の永久磁石６５ａが、上述の第１のＹＺコイル５５に隣接する第２のＹＺコイル５５の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。この場合、第３の永久磁石６５ａに隣接する第４の永久磁石６５ａ及び第５の永久磁石６５ａそれぞれは、第２のＹＺコイル５５に隣接する第３のＹＺコイル５５の巻線部に対向する。永久磁石６７ａ、及び−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部の２列の永久磁石列のＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている。
【００６１】
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軸方向に駆動することができる。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージ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から浮上させることができる。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。
【００６２】
また、主制御装置２０は、例えば図７Ａに示されるように、可動子部８２ａと可動子部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７Ａ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７Ａの白抜き矢印参照）。なお、図７Ａ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。
【００６３】
また、主制御装置２０は、図７Ｂに示されるように、可動子部８２ａと可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図７Ｂ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７Ｂの白抜き矢印参照）ができる。なお、図７Ｂとは反対に、可動子部８２ａに作用させる浮上力を可動子部８２ｂ側よりも大きくすることで、微動ステージＷＦＳをＹ軸に対して左回りに回転させることができる。
【００６４】
さらに、主制御装置２０は、例えば図７Ｃに示されるように、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７Ｃ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７Ｃの白抜き矢印参照）ができる。なお、図７Ｃ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。
【００６５】
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（第１、第２駆動部）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。
【００６６】
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６参照）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。同様に、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９３ｂ内に配置された２列のコイル５５、５７に互いに反対方向の電流を供給することによって、可動子部８２ａに対して、浮上力と同時にＹ軸回りの回転力を作用させることができる。
【００６７】
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（θｙ方向の力）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する中央部を＋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Ｘ軸方向に関する中央部を＋Ｚ方向に（凸状に）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。
【００６８】
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５参照）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。
【００６９】
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の計測領域外にあるときには、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５参照）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側面の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（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。
【００７０】
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ＷＣＳの内部の空間部内に挿入される計測アーム７１を備えている。計測アーム７１は、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。
【００７１】
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。
【００７２】
微動ステージ位置計測系７０は、図５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。
【００７３】
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１０Ａ及び図１０Ｂ参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１０Ｂ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。
【００７４】
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１０Ａ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１０Ｂ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。
【００７５】
図１０Ａ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１０Ａ及び図１０Ｂ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。
【００７６】
図１０Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘ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、計測アーム７１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７１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１０Ａ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。
【００７７】
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。
【００７８】
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１０Ｂ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。
【００７９】
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５参照）に供給される。
【００８０】
図１０Ｂ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１０Ｂ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）。
【００８１】
図９Ａ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９Ｂ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。図９Ａ及び図９Ｂ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７１のセンターラインＣＬから等距離にある２点（図９Ｂの白丸参照）から、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図９Ａ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１０Ａ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９Ｂ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１０Ａ等では、簡略化して図示されている。
【００８２】
図１０Ｂ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９Ａ及び図９Ｂ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９Ｂ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９Ａ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９Ｂに符号ＤＰｙａで示されている。
【００８３】
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９Ｂ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９Ｂ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。
【００８４】
ここで、主制御装置２０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。
【００８５】
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（微動ステージＷＦＳ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ＷＦＳのθｚ方向の回転量を計測する。
【００８６】
レーザ干渉計システム７５は、図９Ａ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５参照）を備えている。
【００８７】
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９Ａ及び図９Ｂ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。
【００８８】
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。
【００８９】
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（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ＸＹ平面内で一致するので、検出点と露光位置とのＸＹ平面内のずれに起因する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、検出点と露光位置とのＸＹ平面内のずれに起因するアッベ誤差なく、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。
【００９０】
しかし、投影光学系ＰＬの光軸に平行なＺ軸方向に関しては、ウエハＷの表面の位置で、エンコーダシステム７３によって微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報を計測しているわけではない、すなわちグレーティングＲＧの配置面とウエハＷの表面とのＺ位置が一致しているわけではない。従って、グレーティングＲＧ（すなわち、微動ステージＷＦＳ）がＸＹ平面に対して傾斜している場合、エンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳを位置決めすると、結果的に、グレーティングＲＧの配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺ（すなわちエンコーダシステム７３による検出点と露光位置とのＺ軸方向の位置ずれ）に起因して、グレーティングＲＧのＸＹ平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差（一種のアッベ誤差）が生じてしまう。しかるに、この位置決め誤差（位置制御誤差）は、差ΔＺと、ピッチング量θｘ、ローリング量θｙとを用いて、簡単な演算で求めることができ、これをオフセットとし、そのオフセット分だけエンコーダシステム７３（の各エンコーダ）の計測値を補正した補正後の位置情報に基づいて、微動ステージＷＦＳを位置決めすることで、上記の一種のアッベ誤差の影響を受けることがなくなる。
【００９１】
また、本実施形態のエンコーダシステム７３の構成では、グレーティングＲＧ（すなわち微動ステージＷＦＳ）の非計測方向、特に傾斜（θｘ，θｙ）・回転（θｚ）方向への変位に起因する計測誤差が発生し得る。そこで、主制御装置２０は、計測誤差を補正するための補正情報を作成する。ここでは、一例として、Ｘエンコーダ７３ｘの計測誤差を補正するための補正情報の作成方法を説明する。なお、本実施形態のエンコーダシステム７３の構成では、微動ステージＷＦＳのＸ，Ｙ，Ｚ方向への変位に起因する計測誤差は発生しないものとする。
【００９２】
ａ．  主制御装置２０は、まず、ウエハステージ位置計測系１６を用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を監視しつつ粗動ステージ駆動系５１を制御して、粗動ステージＷＣＳとともに微動ステージＷＦＳを、Ｘエンコーダ７３ｘの計測領域内に駆動する。
【００９３】
ｂ．  次に、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測結果に基づいて、微動ステージ駆動系５２を制御して、微動ステージＷＦＳを、ローリング量θｙ、ヨーイング量θｚをともにゼロ、及び所定のピッチング量θｘ（例えば２００μｒａｄ）に、固定する。
【００９４】
ｃ．  次に、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測結果に基づいて、微動ステージ駆動系５２を制御して、上記の微動ステージＷＦＳの姿勢（ピッチング量θｘ、ローリング量θｙ＝０、ヨーイング量θｚ＝０）を維持しつつ、微動ステージＷＦＳを所定の範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍ、でＺ軸方向に駆動して、Ｘエンコーダ７３ｘを用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報を計測する。
【００９５】
ｄ．  次に、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測結果に基づいて、微動ステージ駆動系５２を制御して、微動ステージＷＦＳのローリング量θｙ、ヨーイング量θｚを固定したまま、ピッチング量θｘを、所定の範囲内、例えば−２００μｒａｄ〜＋２００μｒａｄ、で変更する。ここで、ピッチング量θｘを、所定の刻みΔθｘで変更することとする。そして、各ピッチング量θｘについて、ｃ．と同様の処理を実行する。
【００９６】
ｅ．  上述のｂ．〜ｄ．の処理によって、θｙ＝θｚ＝０における、θｘ，Ｚに対するＸエンコーダ７３ｘの計測結果が得られる。この計測結果を、図１１に示されるように、微動ステージＷＦＳのＺ位置を横軸に、Ｘエンコーダ７３ｘの計測値を縦軸にとり、そしてこれらの関係を各ピッチング量θｘに対してプロットする。これにより、ピッチング量θｘ毎にプロット点を結ぶことで傾きの異なる複数の直線が得られ、これらの直線の交点が、真のＸエンコーダ７３ｘの計測値を示す。そこで、交点を原点に選ぶことにより、縦軸がＸエンコーダ７３ｘの計測誤差に読み替えられる。ここで、原点でのＺ位置をＺｘ０とする。以上の処理によって得られたθｙ＝θｚ＝０における、θｘ，Ｚに対するＸエンコーダ７３ｘの計測誤差を、θｘ補正情報とする。
【００９７】
ｆ．  上述のｂ．〜ｄ．の処理と同様に、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ及びヨーイング量θｚをともにゼロに固定し、微動ステージＷＦＳのローリング量θｙを変化させる。そして、各θｙに対し、微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に駆動し、Ｘエンコーダ７３ｘを用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報を計測する。得られた結果を用いて、図１１と同様に、θｘ＝θｚ＝０における、各θｙに対する微動ステージＷＦＳのＺ位置とＸエンコーダ７３ｘの計測値との関係を、プロットする。さらに、ローリング量θｙ毎にプロット点を結んで得られる傾きの異なる複数の直線交点を原点に選ぶ、すなわち交点に対応するＸエンコーダ７３ｘの計測値を真の計測値とし、この真の計測値からのずれを計測誤差とする。ここで、原点でのＺ位置をＺｙ０とする。以上の処理によって得られたθｘ＝θｚ＝０における、θｙ，Ｚに対するＸエンコーダ７３ｘの計測誤差を、θｙ補正情報とする。
【００９８】
ｇ．  上述のｂ．〜ｄ．及びｆ．の処理と同様に、主制御装置２０は、θｘ＝θｙ＝０における、θｚ，Ｚに対するＸエンコーダ７３ｘの計測誤差を求める。なお、先と同様に、原点でのＺ位置をＺz０とする。この処理によって得られる計測誤差を、θｚ補正情報とする。
【００９９】
なお、θｘ補正情報は、ピッチング量θｘとＺ位置の各計測点における離散的なエンコーダの計測誤差からなるテーブルデータの形で、メモリ内に記憶しても良い。あるいは、エンコーダの計測誤差を表すピッチング量θｘ、Ｚ位置の試行関数を与え、試行関数の未定乗数を、エンコーダの計測誤差を用いて最小二乗法により決定する。そして、得られた試行関数を、補正情報として用いても良い。θｙ及びθｚ補正情報についても同様である。
【０１００】
なお、エンコーダの計測誤差は、一般に、ピッチング量θｘ、ローリング量θｙ、及びヨーイング量θｚのすべてに依存する。しかし、その依存度は小さいことが知られている。従って、グレーティングＲＧの姿勢変化に起因するエンコーダの計測誤差は、θｘ，θｙ，及びθｚのそれぞれに独立に依存するとみなすことができる。すなわち、グレーティングＲＧの姿勢変化に起因するエンコーダの計測誤差（全計測誤差）を、θｘ，θｙ，及びθｚのそれぞれに対する計測誤差の線形和、例えば次式（１）の形でを与えることができる。
【０１０１】
Δｘ＝Δｘ（Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）
＝θｘ（Ｚ−Ｚｘ０）＋θｙ（Ｚ−Ｚｙ０）＋θｚ（Ｚ−Ｚｚ０）    …（１）
【０１０２】
主制御装置２０は、上述の補正情報の作成手順と同様の手順に従って、Ｙエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測誤差を補正するための補正情報（θｘ補正情報、θｙ補正情報、θｚ補正情報）を作成する。全計測誤差Δｙ＝Δｙ（Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）は、上式（１）と同様の形で与えることができる。
【０１０３】
主制御装置２０は、以上の処理を、露光装置１００の起動時、アイドル中、あるいは所定枚数、例えば単位数のウエハ交換時、などに実行して、上記Ｘエンコーダ７３ｘ、Ｙエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの補正情報（θｘ補正情報、θｙ補正情報、θｚ補正情報）を作成しておく。そして、主制御装置２０は、露光装置１００の稼働中は、微動ステージＷＦＳのθｘ，θｙ，θｚ，Ｚ位置を監視し、これらの計測結果を用いて、補正情報（θｘ補正情報、θｙ補正情報、θｚ補正情報）からＸエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの誤差補正量Δｘ，Δｙを求める。
【０１０４】
そして、主制御装置２０は、これらの誤差補正量Δｘ，Δｙを用いて、Ｘエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測値を前述したオフセット分補正した補正後の計測値をさらに補正することにより、傾斜（θｘ，θｙ）・回転（θｚ）方向への微動ステージＷＦＳの変位に起因するエンコーダシステム７３の計測誤差を補正する。あるいは、これらの誤差補正量及びオフセットを用いて、微動ステージＷＦＳの目標位置を補正しても良い。この取り扱いにおいても、エンコーダシステム７３の計測誤差を補正する場合と同様の効果を得ることができる。なお、Ｘエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測値は、誤差補正量を用いて補正した後、さらに前述したオフセット分を補正しても良いし、誤差補正量とオフセットとを同時に用いて、Ｘエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測値を補正しても良い。
【０１０５】
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７１）による微動ステージＷＦＳの位置計測ができない。そこで、前述したウエハステージ位置計測系１６と同様のレーザ干渉計システム（不図示）を介してウエハＷ（微動ステージＷＦＳ）の位置を計測しながらウエハのアライメントを行うものとする。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。
【０１０６】
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、エンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値が、上述したようにして補正され、その補正後のエンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値に基づいてウエハＷのＸＹ平面内の位置が制御される。また、露光中のウエハＷのフォーカス・レベリング制御は、前述の如く、主制御装置２０により、多点ＡＦ系ＡＦの計測結果に基づいて行われる。
【０１０７】
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１２Ａ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１２Ａ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１２Ａ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。
【０１０８】
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１２Ｂ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。
【０１０９】
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、前述の計測アーム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、微動ステージ位置計測系７０の各ヘッドは、粗動ステージＷＣＳ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による微動ステージ駆動系５２（及び粗動ステージ駆動系５１）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、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、検出点と露光位置とのＸＹ平面内のずれに起因する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。
【０１１０】
また、主制御装置２０は、グレーティングＲＧの配置面とウエハＷの表面とのＺ位置の差ΔＺと、グレーティングＲＧ（すなわち微動ステージＷＦＳ）の傾斜角θｘ、θｙと、を用いて、差ΔＺに起因するグレーティングＲＧのＸＹ平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差（位置制御誤差、一種のアッベ誤差）を求め、これをオフセットとして、そのオフセット分だけエンコーダシステム７３（の各エンコーダ）の計測値を補正する。さらに、主制御装置２０は、補正情報（θｘ補正情報、θｙ補正情報、θｚ補正情報）からＸエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの誤差補正量Δｘ，Δｙを求め、Ｘエンコーダ７３ｘ及びＹエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂの計測値をさらに補正する。従って、エンコーダシステム７３によって、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、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。
【０１１１】
また、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ＷＦＳの位置情報を高精度に計測結果に基づいて、微動ステージＷＦＳを精度良く駆動することができる。従って、主制御装置２０は、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。
【０１１２】
なお、上記実施形態では、主制御装置２０は、露光の際、エンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値に含まれる、差ΔＺに起因するグレーティングＲＧのＸＹ平面に対する傾斜に応じた位置決め誤差（位置制御誤差、一種のアッベ誤差）とともに、グレーティングＲＧ（すなわち微動ステージＷＦＳ）の非計測方向、特に傾斜（θｘ，θｙ）・回転（θｚ）方向への変位に起因する計測誤差をも補正する場合について説明した。しかし、後者の計測誤差は、通常前者の計測誤算に比べて小さいので、前者の計測誤差のみを補正しても良い。
【０１１３】
なお、上記実施形態では、レーザ干渉計システム（不図示）を介してウエハＷ（微動ステージＷＦＳ）の位置を計測しながらウエハのアライメントを行うものとしたが、これに限らず、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しても良い。
【０１１４】
なお、上記実施形態及び変形例では、微動ステージＷＦＳを、粗動ステージＷＣＳに対して移動可能に支持すると共に、６自由度方向に駆動する第１、第２駆動部として、コイルユニットを一対の磁石ユニットで上下から挟み込むサンドイッチ構造が採用される場合について例示した。しかし、これに限らず、第１、第２駆動部は、磁石ユニットを一対のコイルユニットで上下から挟み込む構造であっても良いし、サンドイッチ構造でなくても良い。また、コイルユニットを微動ステージに配置し、磁石ユニットを粗動ステージに配置しても良い。
【０１１５】
また、上記実施形態及び変形例では、第１、第２駆動部（５２）により、微動ステージＷＦＳを、６自由度方向に駆動するものとしたが、必ずしも６自由度に駆動できなくても良い。例えば、第１、第２駆動部をθｘ方向に関して微動ステージを駆動できなくても良い。
【０１１６】
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、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。
【０１１７】
また、上記実施形態及び変形例では、微動ステージ位置計測系７０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７１を備える場合を説明したが、これに限らず、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。
【０１１８】
また、例えば計測アーム７１としては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えば計測アームの先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、計測アームの内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要は無い。さらに、計測アームは、その形状は特に問わない。また、微動ステージ位置計測系は、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ＷＦＳ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。
【０１１９】
また、上記実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッドと一対のＹヘッドを備える場合について例示したが、これに限らず、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向を計測方向とする２次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ設けても良い。２Ｄヘッドを２つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、Ｘ軸方向に同一距離離れた２点になるようにしても良い。
【０１２０】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ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、例えば図１３に示されるように、グレーティングＲＧは、ウエハＷを保持するウエハホルダＷＨの下面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ＷＨが膨張したり、微動ステージＷＦＳ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。
【０１２１】
なお、上記実施形態では、露光装置１００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。
【０１２２】
なお、上記実施形態では、ステージ装置５０が１つのステージユニットＳＵを有するシングルステージ型の露光装置について説明したが、これに限られるものではなく、図１４に示すように、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２を有するツインステージ型の露光装置にも本発明は好適に適用することができる。図１４に示す変形例では、一実施形態として、２つのＹリニアモータＹＭ１とＹＭ２とがひとつの固定子１５０を共用する構成を示したが、これに限られず、種々の構成を採りうる。ステージ装置５０をツインステージ型とした場合、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに対応させて、ＸＹ平面上の異なる位置に微動ステージ位置計測系７０を２つ設けてもよい。ツインステージタイプの露光装置に本発明を適用することにより、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに保持された微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報を高精度に計測することができ、微動ステージＷＦＳを高精度に駆動することができる。さらに、ツインステージ型の露光装置を上述の液浸型の露光装置とすることもできる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
また、上記実施形態の露光装置１００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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
また、上記実施形態では、露光装置１００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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
露光装置１００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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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１５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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
図１６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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
以上説明したように、本発明の一実施形態にかかる移動体装置は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の一実施形態にかかる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、本発明の一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】
【０１３９】
１０…照明系、２０…主制御装置、５０…ステージ装置、５１…粗動ステージ駆動系、５２…微動ステージ駆動系、７０…微動ステージ位置計測系、７１…計測アーム、７３…エンコーダシステム、７５…レーザ干渉計システム、７７ｘ…Ｘヘッド、７７ｙａ，７７ｙｂ…Ｙヘッド、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＧ…グレーティング、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＦＳ…微動ステージ、ＷＣＳ…粗動ステージ、ＳＵ…ステージユニット、ＸＧ…Ｘガイド（ガイド部材）、ＹＣ…Ｙ粗動ステージ（第１移動体）、ＷＣＳ…Ｘ粗動ステージ（第２移動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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