(57)【要約】  露光装置は、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１移動体と、ガイド部材に沿って第１方向に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、一対の第２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２移動体に対して移動可能な保持部材と、を備える。第２移動体は、それぞれ独立に制御可能な第１駆動部と第２駆動部とを備える。
2013506269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
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１移動体と、
前記ガイド部材に沿って前記第１方向に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、
前記一対の第２移動体に着脱可能に支持されると共に、前記物体を保持して前記一対の第２移動体に対して移動可能な保持部材と、を備え、
前記第２移動体は、前記一対のうちの一方に設けられ、前記第１方向及び第２方向に平行な方向、前記第１方向及び第２方向を含む二次元平面に直交する方向、並びに前記第１方向に平行な軸回りの回転方向の駆動力を前記保持部材の一端部に及ぼす第１駆動部と、前記一対のうちの他方に設けられ、前記第１方向及び第２方向に平行な方向、前記第１方向及び第２方向を含む二次元平面に直交する方向、並びに前記第１方向に平行な軸回りの回転方向の駆動力を、前記第１方向に関して前記一端部と反対側の他端部に及ぼす第２駆動部とを有し、前記第１駆動部と前記第２駆動部とはそれぞれ独立に制御可能である露光装置。
【請求項２】
前記第１駆動部と第２駆動部とは、前記二次元平面に直交する方向の駆動力をそれぞれ制御し、協働して前記第２方向に平行な軸回りの駆動力を前記保持部材に及ぼす請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１及び第２駆動部それぞれは、
前記第２移動体及び前記保持部材の一方に前記第２方向に平行な方向に並んで配置された２つのコイル列を含むコイルユニットと、前記第２移動体及び前記保持部材の他方に前記２つのコイル列に対応して前記第２方向に平行な方向に並んで配置された２つの磁石列を含む磁石ユニットとを有し、該磁石ユニットと前記コイルユニットとの間の電磁相互作用によって発生する電磁力により、前記保持部材を非接触駆動する請求項1又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
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第１計測系と；
前記保持部材に少なくとも３つの第２計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記保持部材の前記二次元平面に直交する方向の位置情報を少なくとも３点で計測する第２計測系と；をさらに備え、
前記第１駆動部及び第２駆動部は、前記第１、第２計測系の出力に基づいて、前記保持部材を駆動する請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
【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し、
前記保持部材の前記物体の保持面側に前記中実部に対向する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、
前記第１計測系は、前記物体の保持面とは反対側に前記中実部に対向して、前記一対の第２移動体の間に配置され、前記計測面に少なくとも１本の計測ビームを照射し、該計測ビームの前記計測面からの光を受光するヘッド部を有し、該ヘッド部の出力に基づいて前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を計測する請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記ヘッド部から前記計測面に対して照射される前記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５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記物体が載置された前記保持部材の撓みを調整するように、前記第２計測系の出力に基づいて、前記駆動系を制御する制御装置をさらに備える請求項４〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記物体の自重変形を抑制するために前記駆動系を制御する請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記物体に照射される前記エネルギビームが経由する光学系をさらに備え、
前記制御装置は、前記保持部材上に載置された前記物体表面の前記エネルギビームの照射領域を含む領域が、前記光学系の焦点深度の範囲内に入るように前記駆動系を制御する請求項７に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記エネルギビームに対して、前記物体を前記二次元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、前記保持部材のみを、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４〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０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、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６１／２７２，４６９号、及び２０１０年９月２２日に出願された米国出願１２／８８７，７５４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】
しかし、ウエハの大型化に伴い、ウエハを保持して移動するウエハステージが大型化、かつ重量化する。ウエハステージの重量化は、特に例えば特許文献１などに開示されるようにレチクルステージとウエハステージとの同期移動中に露光（レチクルパターンの転写）が行われるスキャナの場合、ウエハステージの位置制御性能の悪化を招き易く、ウエハステージの大型化は、装置のフットプリントの増加を招く。このため、ウエハを保持して移動する移動部材を薄型化、軽量化することが望ましい。しかし、ウエハのサイズに比例してその厚みが大きくなるわけではないので、４５０ｍｍウエハは、３００ｍｍウエハに比較して、強度が格段弱く、移動部材を薄型化した場合には、その移動部材がウエハの重量及びその自重により変形し、その結果、この移動部材に保持されたウエハが変形し、そのウエハに対するパターンの転写精度等が悪化するおそれがあった。
【０００５】
従って、４５０ｍｍウエハに対応が可能な新たなシステムの出現が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，６４６，４１３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、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、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１移動体と、前記ガイド部材に沿って前記第１方向に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、前記一対の第２移動体に着脱可能に支持されると共に、前記物体を保持して前記一対の第２移動体に対して移動可能な保持部材と、を備え、前記第２移動体は、前記一対のうちの一方に設けられ、前記第１方向及び第２方向に平行な方向、前記第１方向及び第２方向を含む二次元平面に直交する方向、並びに前記第１方向に平行な軸回りの回転方向の駆動力を前記保持部材の一端部に及ぼす第１駆動部と、前記一対のうちの他方に設けられ、前記第１方向及び第２方向に平行な方向、前記第１方向及び第２方向を含む二次元平面に直交する方向、並びに前記第１方向に平行な軸回りの回転方向の駆動力を、前記第１方向に関して前記一端部と反対側の他端部に及ぼす第２駆動部とを有し、前記第１駆動部と前記第２駆動部とはそれぞれ独立に制御可能である第１の露光装置が、提供される。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様にかかる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が、提供される。
【０００９】
本発明の態様では、物体を保持する移動体の自重等による変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】ステージ装置の外観斜視図である。
【図３】ステージ装置の部分的な分解斜視図である。
【図４】ウエハステージを示す平面図である。
【図５】Ｘ粗動ステージ分離した状態を示すウエハステージの正面図である。
【図６】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７】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８Ａ】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である。
【図８Ｂ】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９Ａ】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である。
【図９Ｂ】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である。
【図９Ｃ】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１０Ａ】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１０Ｂ】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１０Ｃ】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１１】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１２Ａ】計測アームの先端部を示す斜視図である。
【図１２Ｂ】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１３Ａ】Ｘヘッドの概略構成を示す図である。
【図１３Ｂ】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１４Ａ】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１４Ｂ】ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。
【図１５】変形例に係る露光装置を示す図である。
【図１６】図１５の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図１７】微動ステージ駆動系の第１、第２駆動部の変形例を示す図である。
【図１８】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１９】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２０】図１９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】
【００１１】
以下、本発明の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２０を参照して説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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６参照）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。
【００１６】
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６参照）に送られる。
【００１７】
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。
【００１８】
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６参照）、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６参照）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６参照）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。
【００１９】
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６参照）及び各種計測系（１６、７０（図６参照）等）等を備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
図２及び図３に示すように、ステージ装置５０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、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）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ＹＣ１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。
【００２２】
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（駆動装置）５２（図６参照）によってＸ粗動ステージＷＣＳ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。
【００２３】
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６参照）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６参照）に供給される。
【００２４】
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６参照）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。
【００２５】
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６参照）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６参照）。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６参照）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。
【００２６】
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６参照）。
【００２７】
図６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。
【００２８】
続いて、ステージ装置５０の各部の構成等について詳述する。
図２及び図３に示すように、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。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は、ウエハステージＷＳＴ及びＹ粗動ステージＹＣ１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。
【００２９】
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ＹＣ１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ＸＧ１が挿通される貫通孔１５４に設けられている。
【００３２】
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ＸＧＹ１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ＷＣＳをＹ方向に支持する構成としてもよい。
【００３３】
図３及び図５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。
【００３４】
一対の固定子部９３のそれぞれは、図３、図４及び図５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ＣＵが収容されている。微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに非接触で支持され、駆動される。
【００３５】
微動ステージＷＦＳは、図４及び図５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。
【００３６】
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。
【００３７】
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４及び図５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４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）。
【００３８】
図５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。
【００３９】
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。
【００４０】
本体部８１は、図５から明らかなように、長手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。
【００４１】
各可動子部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の間には、粗動ステージＷＣＳ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。
【００４２】
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳは、Ｙ軸方向に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）させればよい。
【００４３】
微動ステージ駆動系５２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とを有している。
これをさらに詳述する。図７、図８Ａ、及び図８Ｂに示されるように、固定子部９３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９３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ＣＵが構成されている。
【００４４】
なお、以下の説明では、一対の固定子部９３のうち、一方の固定子部９３、及びこの固定子部９３に支持される可動子部８２について説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３及び可動子部８２は、これらと同様に構成され、同様に機能する。
微動ステージＷＦＳの可動子部８２の一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａの内部には、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。２列の磁石列はＸ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。また、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。
【００４５】
複数の永久磁石６５ａは、図８Ｂ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。
【００４６】
また、板状部材８２ａ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８Ａ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。
【００４７】
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ＭＵの一方が構成されている。
−Ｚ側の板状部材８２ａの内部にも、図８Ａに示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ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ＭＵの他方が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂは、図７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。
【００４８】
ここで、微動ステージ駆動系５２では、図８Ｂ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（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、永久磁石６５ａ４及び６５ａ５のそれぞれは、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８Ｂ参照）。
【００４９】
従って、微動ステージ駆動系５２では、一例として図８Ｂに示される状態で、図９Ａ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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、微動ステージ駆動系５２では、一例として図８Ｂに示される状態で、図９Ｂ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。
【００５２】
また、図８Ａに示される状態で、図９Ｃ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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、主制御装置２０は、例えば図１０Ａに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２と−Ｘ側の可動子部８２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１０Ａ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１０Ａの白抜き矢印参照）。なお、図１０Ａとは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２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。
【００５５】
また、主制御装置２０は、図１０Ｂに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２と−Ｘ側の可動子部８２とに、互いに異なる浮上力（図１０Ｂ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１０Ｂの白抜き矢印参照）ができる。なお、図１０Ｂとは反対に、＋Ｘ側の可動子部８２に作用させる浮上力を−Ｘ側の可動子部８２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。
【００５６】
さらに、主制御装置２０は、例えば図１０Ｃに示されるように、微動ステージＷＦＳ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（図１０Ｃ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１０Ｃの白抜き矢印参照）ができる。なお、図１０Ｃとは反対に、可動子部８２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。
【００５７】
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。
【００５８】
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９３内に配置された２列のコイル５５、５７（図７参照）に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図１１に示されるように、＋Ｘ側の可動子部８２に対して、浮上力（図１１の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図１１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９３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８２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。
【００５９】
すなわち、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２の一部を構成するコイルユニットＣＵと、磁石ユニットＭＵとによって、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、及びθｙ方向、並びにθｘ方向の駆動力を作用させる第１駆動部が構成され、微動ステージ駆動系５２の一部を構成するコイルユニットＣＵと、磁石ユニットＭＵとによって、微動ステージＷＦＳの−Ｘ側の端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、及びθｙ方向、並びにθｘ方向の駆動力を作用させる第２駆動部が構成されている。
【００６０】
また、主制御装置２０は、上記の第１、第２駆動部を介して一対の可動子部８２のそれぞれに、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１１のハッチング付き矢印参照）。従って、図１１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。
【００６１】
また、ウエハＷが自重等により変形すると、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの表面の照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）を含む領域が、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が、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、上記の第１、第２駆動部を介して一対の可動子部８２のそれぞれに、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、前記露光領域ＩＡ）を含む領域が投影光学系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１１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の撓ませることも可能である。
【００６２】
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６参照）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。
【００６３】
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６参照）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。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取り付けることができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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５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。
【００６６】
微動ステージ位置計測系７０は、図６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。
【００６７】
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１３Ａ及び図１３Ｂ参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１３Ｂ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。
【００６８】
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１３Ａ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１３Ｂ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。
【００６９】
図１３Ａ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１３Ａ及び図１３Ｂ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。
【００７０】
図１３Ｂ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１３Ａ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。
【００７１】
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。
【００７２】
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１３Ｂ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。
【００７３】
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６参照）に供給される。
【００７４】
図１３Ｂ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軸に平行なレーザービーム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１３Ｂ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）。
【００７５】
図１２Ａ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１２Ｂ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１２Ａ及び図１２Ｂ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１２Ｂの白丸参照）から、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図１２Ａ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１３Ａ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１２Ｂ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１３Ａ等では、簡略化して図示されている。
【００７６】
図１３Ｂ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１２Ａ及び図１２Ｂ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１２Ｂ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１２Ａ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１２Ｂに符号ＤＰｙａで示されている。
【００７７】
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１２Ｂ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１２Ｂ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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
レーザ干渉計システム７５は、図１２Ａ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６参照）を備えている。
【００８１】
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１２Ａ及び図１２Ｂ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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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１４Ａ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１４Ａ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１４Ａ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。
【００８７】
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１４Ｂ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。
【００８８】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハステージ駆動系５３の一部を構成する微動ステージ駆動系５２、より正確には微動ステージ駆動系５２の一部をそれぞれ構成する第１及び第２駆動部により、ＸＹ平面に平行な面内で粗動ステージＷＣＳに対して相対移動可能となるように、微動ステージＷＦＳが非接触で支持されている。そして、第１及び第２駆動部により、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の一端部及び他端部に対して、それぞれ、Ｙ軸方向及びＸ軸方向、Ｚ軸方向、並びにθｙ方向、及びθｘ方向に関する駆動力が作用させられる。各方向の駆動力は、主制御装置２０によって、前述のコイルユニットＣＵの各コイルに供給される電流の大きさ及び／又は方向が制御されることによって、その大きさ及び発生方向が、それぞれを独立に制御される。従って、第１及び第２駆動部により、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、θｚ、θｙ及びθｘ方向の６自由度方向に駆動することができるのみならず、第１及び第２駆動部が同時に反対向きのθｙ方向の駆動力を微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の一端部及び他端部に対して作用させることで、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ことができる。換言すれば、微動ステージＷＦＳ（及びこれに保持されたウエハＷ）が自重等により変形する場合には、この変形を抑制することが可能になる。
【００８９】
また、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、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、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。
【００９０】
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、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。また、微動ステージＷＦＳ及びウエハＷの撓みの補正もできるので、走査露光中に、ウエハＷ表面の照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）を含む領域を投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に維持して、でフォーカスによる露光不良のない高精度な露光が可能となる。
【００９１】
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。
【００９２】
図１５には、このような第２の微動ステージ位置計測系を備えた変形例に係る露光装置１０００の構成が示されている。露光装置１０００は、投影ユニットＰＵが配置された露光ステーション２００と、アライメント系ＡＬＧが配置された計測ステーション３００とを備えたツインウエハステージタイプの露光装置である。ここで、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同一又は同等の構成部分については、同一若しくは類似の記号を用いると共に、その説明を省略又は簡略するものとする。また、同等の部材が露光ステーション２００と計測ステーション３００とにある場合、識別のため、各部材の符号の末尾にＡ，Ｂを付して表記する。ただし、２つのウエハステージの符号は、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２と表記する。
【００９３】
露光ステーション２００は、図１と図１５とを比較するとわかるように、基本的には、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様に構成されている。また、計測ステーション３００には、露光ステーション２００側の微動ステージ位置計測系７０Ａと、左右対称の配置で微動ステージ位置計測系７０Ｂが配置されている。また、計測ステーション３００には、アライメント系ＡＬＧに代えて、アライメント装置９９がボディＢＤから吊り下げ状態で取り付けられている。アライメント装置９９として、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号に詳細に開示される、５つのＦＩＡ系を備えた５眼のアライメント系が用いられている。
【００９４】
また、露光装置１０００では、ベース盤１２の露光ステーション２００と計測ステーション３００との間の位置には、上下動可能なセンターテーブル１３０が取り付けられている。センターテーブル１３０は、駆動装置１３２（図１５参照）によって上下動可能な軸１３４と、軸１３４の上端に固定された平面視Ｙ字形のテーブル本体１３６とを備えている。また、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ構成する粗動ステージＷＣＳ１、ＷＣＳ２には、それぞれの底面に、軸１３４より幅の広い、第１部分と第２部分との分離線を含む全体としてＵ字状の切り欠きが形成されている。これにより、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、いずれもテーブル本体１３６の上方に微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２を搬送できるようになっている。
【００９５】
図１６には、露光装置１０００の制御系の主要な構成が、ブロック図にて示されている。
このようにして構成された露光装置１０００では、露光ステーション２００において、ウエハステージＷＳＴ１を構成する粗動ステージＷＣＳ１に支持された微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対して露光が行われるのと並行して、計測ステーション３００において、ウエハステージＷＳＴ２を構成する粗動ステージＷＣＳ２に支持された微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対してウエハアライメント（例えばＥＧＡなど）等が行われる。
【００９６】
そして、露光が終了すると、ウエハステージＷＳＴ１が、テーブル本体１３６の上方に露光済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１を搬送する。そして、センターテーブル１３０が、駆動装置１３２によって上昇駆動され、主制御装置２０により、ウエハステージ駆動系５３Ａが制御されて粗動ステージＷＣＳ１が第１部分と第２部分とに分離される。これにより、微動ステージＷＦＳ１が粗動ステージＷＣＳ１からテーブル本体１３６に渡される。そして、センターテーブル１３０が、駆動装置１３２によって下降駆動された後、粗動ステージＷＣＳ１が分離前の状態に戻る（一体化する）。そして、一体化した粗動ステージＷＣＳ１にウエハステージＷＳＴ２が−Ｙ方向から近接又は接触し、アライメント済みのウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２が、粗動ステージＷＣＳ２から粗動ステージＷＣＳ１に移載される。この一連の動作は、主制御装置２０が、ウエハステージ駆動系５３Ｂを制御することで行われる。
【００９７】
その後、微動ステージＷＦＳ２を保持した粗動ステージＷＣＳ１が、露光ステーション２００に移動し、レチクルアライメント、その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が行われる。
【００９８】
この露光と並行して、粗動ステージＷＣＳ２が、−Ｙ方向に退避し、テーブル本体１３６上に保持されている微動ステージＷＦＳ１が、不図示の搬送系によって、所定の位置まで搬送され、その微動ステージＷＦＳ１に保持されている露光済みのウエハＷが、新たなウエハＷに、不図示のウエハ交換機構によって交換される。そして、新たなウエハＷを保持した微動ステージＷＦＳ１が、搬送系によってテーブル本体１３６上に搬送され、さらに、テーブル本体１３６上から粗動ステージＷＣＳ２上に渡される。以後、上記と同様の処理が、繰り返し行われる。
【００９９】
従って、図１５の変形例では、主制御装置２０がウエハステージ駆動系５３Ａ（の微動ステージ駆動系）を制御することで、露光ステーション２００における露光対象のウエハに対する撓み補正を前述と同様にして行うことができるとともに、計測ステーション３００におけるウエハアライメントの際に、主制御装置２０がウエハステージ駆動系５３Ｂ（の微動ステージ駆動系）を制御することで、前述した微動ステージの撓み補正、すなわちウエハの撓み補正を行うことができる。かかる場合には、高精度なアライメントマークの位置計測を行うことができ、ひいてはそのアライメント結果に基づいた、より高精度なウエハの露光が可能になる。
【０１００】
なお、上記ツインウエハステージタイプのステージ装置５０の一例を図１８に示す。
図１８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ＷＦＳ１、ＷＦＳ２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。
【０１０１】
なお、上記実施形態及び変形例では、微動ステージを、粗動ステージ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。
【０１０２】
また、上記実施形態及び変形例では、第１、第２駆動部により、微動ステージを、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。
【０１０３】
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の第１、第２駆動部の構成として、例えば図１７に示される第１駆動部１５２のような構成を採用しても良い。第１駆動部１５２では、固定子部９３内に、第１のＺ駆動用コイル１５９、Ｘ駆動用コイル１５６、Ｙ駆動用コイル１５７、第２のＺ駆動用コイル１５８が配置され、このうち、Ｚ駆動用コイル１５９、１５８、及びＹ駆動用コイル１５７は、それぞれＹ軸方向に沿って配置されている。また、板状部材８２ａ１、８２ａ２の内部には、これらのコイル１５９〜１５８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７、図８Ａ及び図８Ｂ参照）。この図１７に示される第１駆動部１５２では、Ｚ駆動用コイル１５９、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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が７０、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。
【０１０６】
また、例えば計測アームとしては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えば計測アームの先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、計測アームの内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要は無い。さらに、計測アームは、その形状は特に問わない。また、微動ステージ位置計測系は、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。
【０１０７】
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７７ｘと一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ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。
【０１０８】
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Ｗ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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
次に、本発明の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１９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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
図２０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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
本発明の一実施形態によれば、保持部材は、物体を保持して、二次元平面に平行な面内で一対の第２移動体に対して相対移動可能となるように、第１方向の一端部及び他端部が移動体にそれぞれ支持されている。そして、第１及び第２駆動部により、保持部材の第１方向の一端部及び他端部に対して、それぞれ、第１方向及び第２方向に平行な方向、前記二次元平面に直交する方向、並びに第１方向に平行な軸回りの回転方向に関する駆動力（大きさ及び発生方向それぞれを独立に制御可能な駆動力）が作用させられる。従って、第１及び第２駆動部により、保持部材を第１方向及び第２方向に平行な方向、前記二次元平面に直交する方向に駆動することができるのみならず、第１及び第２駆動部が同時に反対向きの第１方向に平行な軸回りの回転方向の駆動力を保持部材の一端部及び他端部に対して作用させることで、保持部材（及びこれに保持された物体）を第１方向に平行な方向から見て（第１方向に垂直な面内で）凹形状又は凸形状に変形させることができる。換言すれば、保持部材（及びこれに保持された物体）が自重等により変形する場合には、この変形を抑制することが可能になる。
【符号の説明】
【０１２７】
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）、  １００…露光装置、  １３０…センターテーブル（支持装置）、  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、  ＳＵ…ステージユニット、  ＷＦＳ…ウエハ微動ステージ（保持部材、微動ステージ）、  ＸＧ１…Ｘガイド（ガイド部材）、  ＹＣ１…Ｙ粗動ステージ（第１移動体）、  Ｗ…ウエハ（物体）、  ＷＣＳ…Ｘ粗動ステージ（第２移動体）
【図１】
2013506269.tif 000003
【図２】
2013506269.tif 000004
【図３】
2013506269.tif 000005
【図４】
2013506269.tif 000006
【図５】
2013506269.tif 000007
【図６】
2013506269.tif 000008
【図７】
2013506269.tif 000009
【図８Ａ】
2013506269.tif 000010
【図８Ｂ】
2013506269.tif 000011
【図９Ａ】
2013506269.tif 000012
【図９Ｂ】
2013506269.tif 000013
【図９Ｃ】
2013506269.tif 000014
【図１０Ａ】
2013506269.tif 000015
【図１０Ｂ】
2013506269.tif 000016
【図１０Ｃ】
2013506269.tif 000017
【図１１】
2013506269.tif 000018
【図１２Ａ】
2013506269.tif 000019
【図１２Ｂ】
2013506269.tif 000020
【図１３Ａ】
2013506269.tif 000021
【図１３Ｂ】
2013506269.tif 000022
【図１４Ａ】
2013506269.tif 000023
【図１４Ｂ】
2013506269.tif 000024
【図１５】
2013506269.tif 000025
【図１６】
2013506269.tif 000026
【図１７】
2013506269.tif 000027
【図１８】
2013506269.tif 000028
【図１９】
2013506269.tif 000029
【図２０】
2013506269.tif 000030
【国際調査報告】
2013506269.tif 000031
2013506269.tif 000032