(57)【要約】【課題】チューブ部材からの外乱力を受ける移動体の位置制御性を向上させる。【解決手段】  チューブ部材が接続された第２ステージ部材４２（スライド部材６２）とウエハステージに設けられた第２ベース６１とが、ばね部材９３を介して連結されている。ウエハステージに対して第２ステージ部材４２を追従させる際、ウエハステージが加減速を伴って駆動されると、第２ステージ部材４２がその反力によりウエハステージＷＳＴと反対側に駆動される。これにより、ばね部材９３を弾性変形して、その原位置復帰力が第２ステージ部材４２のウエハステージＷＳＴに対する追従駆動のアシスト力となる。これにより、第２ステージ部材４２を駆動するモータを小型化することができ、このモータが搭載された移動体の軽量化、ひいてはその位置制御性が向上する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持し、互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定平面内の３自由度方向を含む少なくとも３自由度方向に移動可能な移動体を備えた移動体装置であって、
前記移動体を駆動する第１駆動装置と、
前記移動体に対する外部からの用力供給用のチューブ部材の中間部の一部が接続され、前記移動体に対して少なくとも前記所定平面内の３自由度方向を含む移動方向に相対移動可能な移動部材と；
前記移動体と前記移動部材との間に設けられ、前記移動部材を前記移動体に対して相対移動可能に支持する少なくとも１つのばね部材と、
前記ばね部材の弾性力に抗して前記移動部材を移動体に対して前記移動方向に駆動する第２駆動装置と、
を備える移動体装置。
【請求項２】
前記移動体の位置情報と、前記移動体に対する前記移動部材の前記移動方向の位置情報とを計測する計測系と、
前記移動体の移動に前記移動部材が追従するように、前記計測系による計測情報に基づいて前記第１駆動装置と前記第２駆動装置とを制御する制御系と、
をさらに備える請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記計測系は、前記移動体の位置情報を計測する第１計測系と、前記移動体に対する前記移動部材の前記移動方向の位置情報とを計測する第２計測系とを含む請求項２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記制御系は、前記計測系により計測された前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を前記第１駆動装置を介して前記移動方向に駆動する際に、前記移動部材が前記移動体に対して所定の軌道に沿って移動するように、前記第２駆動装置をフィードフォワード制御すると共に、前記移動部材の前記軌道からのずれが補正されるように前記計測系により計測された前記移動体に対する前記移動部材の前記移動方向の位置情報に基づいて、前記第２駆動装置をフィードバック制御する請求項２又は３に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記制御系は、
前記移動体の目標軌道に基づいて前記第１駆動装置を介して前記移動体の位置を制御する第１フィードフォワード制御部と第１フィードバック制御部とを含む第１の２自由度制御部と、
前記目標軌道に基づいて、前記チューブ部材からの外乱が作用する前記移動部材が前記移動体に対して所定の軌道に沿って移動するように前記第２駆動装置をフィードフォワード制御する第２フィードフォワード制御部と、前記移動部材の前記所定の軌道からのずれが補正されるように前記第２駆動装置をフィードバック制御する第２フィードバック制御部とを含む第２の２自由度制御部と、
を含む請求項４に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記移動体は、移動面を有し、
前記移動部材は、前記第２駆動装置によって前記移動面上で駆動される請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記移動部材は、磁気予圧型又は真空予圧型の気体静圧軸受を介して前記移動面の上方に浮上支持される請求項６に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記ばね部材は、複数設けられ、
前記移動体は、６自由度方向に移動可能であり、
前記移動部材は、前記複数のばね部材によって前記移動体に対して前記６自由度方向に相対移動可能に支持されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのばね部材は、前記移動体の一部に下端が固定され、上端が板ばねを介して前記移動部材に接続された上下方向に伸びる棒状のばね部材を含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１０】
前記ばね部材のばね定数は、前記移動部材及び前記チューブ部材の質量、想定される外乱の大きさ、前記移動部材の移動量の許容値及び前記第２計測系の計測分解能を少なくとも考慮して定められている請求項１〜９のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１１】
前記第２駆動装置による前記移動部材の駆動中心は、前記移動体の駆動中心と少なくとも一方向に関して一致している請求項１〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１２】
前記チューブ部材の他端部は、前記所定平面内の第１方向に、前記移動体に追従して移動するキャリア部材に接続されている請求項１〜１１のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１３】
前記移動体を前記所定平面に平行な一面上で移動可能に支持するベースをさらに備え、
前記第１駆動装置は、前記移動体及び前記ベースの一方に設けられた複数の永久磁石を含む磁石ユニットと、前記移動体及び前記ベースの他方に設けられ、複数のコイルを含み、前記磁石ユニットに対して移動可能なコイルユニットと、を有する平面モータである請求項１〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１４】
物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、
前記移動体上に前記物体が載置される請求項１〜１３のいずれか一項に記載の移動体装置と、
前記物体に前記エネルギビームを照射して、前記物体上にパターンを生成するパターン生成装置と、
を備える露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に物体を保持して移動する移動体を備えた移動体装置及び該移動体装置を備える露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、露光対象となるウエハ又はガラスプレート等の基板を保持して２次元移動するステージ（ウエハステージ）として、大きな力を発生するが制御性が低い粗動ステージと、粗動ステージ上に搭載され、小さな力しか発生せず、粗動ステージに対して微小駆動される制御性が高い微動ステージとを組み合わせた粗微動分離型のステージが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、粗微動分離型のステージは、位置決め精度を比較的容易に出しやすい一方で、微動ステージにウエハを真空吸着又は静電吸着する真空チャック又は静電チャックなどのチャック部材が設けられるので、電力又は真空等の用力を供給するためのケーブル又は配管などを微動ステージに接続する必要がある。これに加え、粗動ステージを駆動する粗動用駆動装置として、例えばステージ側には配線が不要なムービングマグネット型のリニアモータなどを用いたとしても、粗動ステージには微動ステージを駆動するための微動用駆動装置が搭載されるため、微動用駆動装置のための電力などを供給する用力供給用のケーブルを、粗動ステージに接続する必要がある。このように、粗微動分離型のステージは、装置の煩雑化、重量増及びコストが高くなるといったデメリットがあった。
【０００５】
これらの粗微動ステージの欠点を解決する方法として、粗動ステージと微動ステージとの２つのステージを設けるのではなく、１つのステージをウエハステージに採用することが考えられ、実用化に向けた開発が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４０６４２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記事情の下でなされたもので、その第１の態様によれば、物体を保持し、互いに直交する第１軸及び第２軸を含む所定平面内の３自由度方向を含む少なくとも３自由度方向に移動可能な移動体を備えた移動体装置であって、前記移動体を駆動する第１駆動装置と、前記移動体に対する外部からの用力供給用のチューブ部材の中間部の一部が接続され、前記移動体に対して少なくとも前記所定平面内の３自由度方向を含む移動方向に相対移動可能な移動部材と；前記移動体と前記移動部材との間に設けられ、前記移動部材を前記移動体に対して相対移動可能に支持する少なくとも１つのばね部材と、前記ばね部材の弾性力に抗して前記移動部材を移動体に対して前記移動方向に駆動する第２駆動装置と、を備える移動体装置が、提供される。
【０００８】
これによれば、移動体の駆動時に移動体に加速度が作用すると、その加速度に応じた力が移動部材に作用し、その移動部材が移動するとともに、前記力と同じ逆向きの力がばね部材から移動部材に作用する。このため、例えば第１駆動装置と第２駆動装置とを介して移動体の移動に移動部材を追従させる際などには、ばね部材から移動部材に作用する力の分だけ、第２駆動装置が発生する力が小さくて良くなる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、物体をエネルギビームで露光する露光装置であって、前記移動体上に前記物体が載置される上記移動体装置と、前記物体に前記エネルギビームを照射して、前記物体上にパターンを生成するパターン生成装置と、を備える露光装置が、提供される。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、上記露光装置を用いて物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備える干渉計システム、アライメント検出系等の配置を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、図２のウエハステージが備える第２ステージ装置の構成を概略的に示す斜視図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の第２ステージ装置の備える駆動系及び位置計測系の配置を説明するための図である。
【図５】図４（Ａ）の第２ステージ装置の備えるボイスコイルモータの構成を説明するための図である。
【図６】ウエハステージを駆動する平面モータ、及び第２ステージ部材を駆動するボイスコイルモータを制御する第１制御系の構成を、その制御対象とともに示すブロック図である。
【図７】露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【図８】図８（Ａ）は、第２ステージ部材を第２ベースに対して相対移動可能に支持するばね部材を第２ベースに取り付ける取り付けユニットの構成を概略的に示す一部断面した斜視図、図８（Ｂ）は、ばね部材の変形の様子を模式的に示す図である。
【図９】第２ステージ部材をウエハステージに対して６自由度方向に移動可能に支持する支持構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、一実施形態について、図１〜図８に基づいて説明する。
【００１３】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の構成が概略的に示されている。露光装置１０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。
【００１４】
露光装置１０は、図１に示されるように、照明系ＩＯＰ、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、及びベース盤１２上で移動するウエハステージＷＳＴを含むステージ装置８５、並びにこれらの制御系等を備えている。
【００１５】
照明系ＩＯＰ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ＩＯＰ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）で設定（制限）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。
【００１６】
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７参照）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。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３によって、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１３の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図７参照）に送られる。干渉計に代えてエンコーダステムを用いて位置情報を求めても良い。
【００１８】
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、ベース盤１２の上方に水平に配置された不図示のメインフレームによってその外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介して支持されている。メインフレームは、板部材から成り、不図示の複数の支持部材によって除振装置をそれぞれ介して床面Ｆ上に支持されている。
【００１９】
投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系ＩＯＰ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）とパターン面と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とウエハステージＷＳＴ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ＩＯＰ、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。
【００２０】
ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、ベース盤１２の上方に配置され、後述するウエハステージ駆動系により浮上支持されている。ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、ステージ本体８１と、ステージ本体８１の上面に固定されたウエハテーブルＷＴＢとを備えている。ステージ本体８１の＋Ｘ側（図１における紙面手前側）の面には、後述する第２ステージ装置６０が設けられている。なお、図１において、ウエハテーブルＷＴＢ上にウエハＷが保持されている。
【００２１】
ベース盤１２は、床面Ｆ上に複数の防振装置（図示省略）によってほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成る。ベース盤１２内部には、平面モータ（後述する）の電機子ユニットとして、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１７を含むコイルユニットが収納されている。
【００２２】
ステージ本体８１は、平面視矩形の直方体部材から成り、内部の下方に上述した平面モータの磁石ユニットとして、複数の永久磁石１８を備えている。複数の永久磁石１８は、ベース盤１２のコイルユニットに対応して、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置されている。磁石ユニットと、ベース盤１２のコイルユニットと、により、例えば米国特許第６，４５２，２９２号明細書などに開示されている磁気浮上型のムービングマグネットタイプの電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成るウエハステージ駆動系５１Ａ（図７参照）が構成される。ウエハステージ駆動系５１Ａによって、ウエハステージＷＳＴは、ベース盤１２に対して６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向）に駆動される。
【００２３】
コイルユニットを構成する各コイル１７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。以下では、ウエハステージ駆動系５１Ａを、平面モータ５１Ａとも称する。
【００２４】
ステージ本体８１には、３本の上下動ピンを備える不図示のウエハセンター支持部材（以下、センター支持部材と略記する）が設けられている。センター支持部材は、図７に示される駆動装置１４２を介して駆動され、後述するウエハホルダＷＨ（図２参照）上にウエハＷを載置する際、又はウエハホルダＷＨ上からウエハＷを搬出する際に使用される。
【００２５】
ステージ本体８１の上面には、図１に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢが配置されている。ウエハテーブルＷＴＢは、ステージ本体８１の一部を構成するテーブル支持部材（不図示）にボルトなどを介して固定されている。テーブル支持部材は、例えば前述の複数の永久磁石１８が設けられたステージ本体８１の底部の上にキネマティックに支持されている。
【００２６】
ウエハテーブルＷＴＢは、上面の中央に、バキュームチャック（又は静電チャック）などを有するウエハホルダＷＨ（図１では不図示、図２参照）を介して、ウエハＷが真空吸着等によって固定されている。ウエハホルダＷＨはウエハテーブルＷＴＢと一体成形されていても良いが、本実施形態ではウエハホルダＷＨとウエハテーブルＷＴＢとが別々に構成され、例えば真空吸着などによってウエハホルダＷＨがウエハテーブルＷＴＢ上に固定されている。なお、不図示であるが、ウエハテーブルＷＴＢ及びウエハホルダＷＨには、前述のウエハセンター支持部材が備える３本の上下動ピンに対応する位置に不図示の孔が形成され、その孔を介して上下動ピンがウエハテーブルＷＴＢ及びウエハホルダＷＨに対して上下動される。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、図２に示されるように、＋Ｙ側の端部近傍に、計測プレート（基準マーク板とも呼ばれる）３０が設けられている。この計測プレート３０には、ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインＣＬと一致する中心位置に第１基準マークＦＭが設けられ、該第１基準マークＦＭを挟むように一対のレチクルアライメント用の第２基準マークＲＭが設けられている。
【００２７】
ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図２に示される反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
【００２８】
ステージ本体８１の＋Ｘ側面には、図３に示されるように、後述する第２ステージ部材４２（図４（Ａ）参照）に支持された配管類及び配線類が一体化された用力供給用のチューブ（ケーブル）３１の一端が接続されている。チューブ３１の他端は、チューブキャリアＴＣに接続されている。チューブキャリアＴＣは、用力供給装置７２（図７参照）から供給された電力（電流）、圧縮空気及び真空、冷媒などの用力を、チューブ３１を介してウエハステージＷＳＴ（ステージ本体８１及び第２ステージ部材４２等）に供給するものである。チューブキャリアＴＣは、リニアモータから成るキャリア駆動系３２（図７参照）によりＹ軸方向に駆動される。キャリア駆動系３２のリニアモータの固定子は、ベース盤１２の＋Ｘ端部の一部に、図３に示されるように、一体的に設けられていても良いし、ベース盤１２とは分離してベース盤１２の＋Ｘ側に、Ｙ軸方向を長手方向として設置しても良い。ベース盤１２と分離して配置すると、チューブキャリアＴＣの駆動によって発生する反力がウエハステージＷＳＴに及ぼす影響を少なくすることができる。
【００２９】
チューブキャリアＴＣは、主制御装置２０によって、キャリア駆動系３２を介してウエハステージＷＳＴに追従してＹ軸方向へ駆動されるが、チューブキャリアＴＣのＹ軸方向への駆動は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の駆動に厳密に追従する必要はなく、ある許容範囲内で追従していれば良い。
【００３０】
第２ステージ装置６０は、チューブ３１からの外乱によりウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の位置決め精度が悪化するのを防止するために設けられている。第２ステージ装置６０は、図１及び図２等に示されるように、ステージ本体８１の＋Ｘ側面の中央部に設けられている。
【００３１】
第２ステージ装置６０は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、ステージ本体８１の＋Ｘ側の面から＋Ｘ側に張り出した第２ステージベース（以下、第２ベースと略記する）６１、第２ベース６１上に搭載されたチューブクランプ用の第２ステージ部材４２、第２ステージ部材４２を第２ベース６１に対して駆動する駆動系、第２ステージ部材４２と第２ベース６１との相対位置、すなわち第２ベース６１上の所定点を基準とした、第２ステージ部材４２のＸＹ平面内の位置（ΔＸ、ΔＹ、Δθｚ）を計測する後述する第２ステージ位置計測系、及び第２ステージ部材４２を第２ベース６１（本体部８１）に対して相対移動可能に支持する後述するばね部材、及び該ばね部材を第２ベース６１に取り付ける取り付けユニット９０等を備えている。
【００３２】
第２ベース６１は、ＸＹ平面に平行な上面を有するＹＺ断面が逆Ｕ字状の部材から成り、ステージ本体８１の＋Ｘ側面の中央部に設けられている。また、第２ベース６１の上壁（天板部）には、図４（Ｂ）に示されるように、中央部より幾分＋Ｘ側の位置に円形の貫通孔６１ａが形成されている。第２ベース６１は、ステージ本体８１と一体成形されていても良いが、ここでは、ステージ本体８１に固定されているものとする。第２ベース６１の天板部の内部には、＋Ｘ側半部の上端面の近傍に、不図示の磁石（永久磁石）が複数、ＸＹ平面内で２次元配置されている。第２ベース６１の上端面は、第２ステージ部材４２のガイド面（移動面）となっている。
【００３３】
第２ステージ部材４２は、第２ベース６１上に非接触で搭載されたスライダ部材（第２ステージ本体）６２と、スライダ部材６２上面に固定されたチューブ固定部材６３と、を有する。
【００３４】
スライダ部材６２は、Ｘ軸方向の長さが第２ベース６１のほぼ１／２でかつＹ軸方向の長さが第２ベース６１より幾分短い矩形板状の部材（厚さの薄い直方体部材）から成り、第２ベース６１の上面上の＋Ｘ側半部のＹ軸方向中央部に配置されている。スライダ部材６２には、その中央部に、図８（Ａ）に示されるように、２段の段部が形成された上下方向（Ｚ軸方向）に貫通する円形の段付き開口７３が形成されている。段付き開口７３の内部には、ばね部材９３の上端部を、スライダ部材６２に固定するための、断面ほぼ正方形の円環状部材から成る固定部材９８が配置されている。ばね部材９３、及びそのスライダ部材６２に対する固定構造については、後述する。
【００３５】
図４（Ａ）に戻り、スライダ部材６２には、チューブ３１の一部を構成する１つの配管が接続されており、該配管を介して気体供給装置９４（図７参照）から供給された加圧気体（例えば圧縮空気）が、スライダ部材６２の下面（底面）に形成された不図示の噴き出し口から第２ベース６１に向かって噴出されるようになっている。
【００３６】
また、スライダ部材６２は、少なくとも下面側の一部（又は全体）が、磁性体部材によって形成されている。このため、スライダ部材６２は、第２ベース６１内部の不図示の磁石によって磁気的に吸引されている。すなわち、スライダ部材６２と第２ベース６１との間には、第２ベース６１上面をガイド面（移動面）とする磁気予圧型の空気静圧軸受（エアベアリング）が構成されている。この空気静圧軸受により、スライダ部材６２は、所定の隙間（ギャップ、クリアランス）を介して第２ベース６１の上面（ガイド面）上に浮上支持されている。
【００３７】
気体供給装置９４からスライダ部材６２に供給される圧縮空気の流量等は、磁気的吸引力と、スライダ部材６２と第２ベース６１との間（軸受隙間）の圧縮空気の静圧、すなわち隙間内圧力とのバランスにより、軸受隙間が所望の寸法となりかつ十分な剛性が確保されるように、主制御装置２０（図７参照）によって制御されている。
【００３８】
なお、本実施形態では、スライダ部材６２と第２ベース６１との間に、磁気予圧型の空気静圧軸受が構成されるものとしたが、これに限らず、例えば、真空予圧型の空気静圧軸受を構成しても良い。真空予圧型の空気静圧軸受を構成する場合は、例えば、スライダ部材６２の下面で、且つ圧縮空気噴出用の不図示の噴き出し口に干渉しない位置に、更に開口（空間）を形成し、その空間内をバキューム装置等を介して負圧とすれば良い。
【００３９】
チューブ固定部材６３は、スライダ部材６２の上面の＋Ｘ側半部に固定された直方体部材から成り、所定の高さ（後述する固定子部６６よりも幾分高い高さ）を有している。チューブ固定部材６３の上端部近傍には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔６８がＹ軸方向のほぼ全域にかけて形成されている。貫通孔６８内には、ステージ本体８１の＋Ｘ側面に一端が固定された前述のチューブ３１が挿入されている。チューブ３１の他端は、チューブキャリアＴＣに接続されている。
【００４０】
本実施形態では、チューブ３１と貫通孔６８とは、例えば、実質的に締まり嵌めとなっており、貫通孔６８内に挿入されたチューブ３１の一端は、チューブ固定部材６３より−Ｘ側の部分がある程度撓んだ状態でステージ本体８１の側面に固定されている。このため、例えばチューブキャリアＴＣによってチューブ３１が駆動され、その駆動力の一部が外乱となってチューブ３１からウエハステージＷＳＴに加わる場合であっても、その外乱は、チューブ固定部材６３を介してスライダ部材６２（第２ステージ部材４２）に加わる。そのため、第２ステージ部材４２の第２ベース６１上での自由な運動（移動）が許容されている間は、ステージ本体８１は、殆ど影響を受けない。
【００４１】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、第２ベース６１の上面の−Ｘ側端部には、固定子部６６が固定されている。固定子部６６は、＋Ｘ方向から見てＹ軸方向に細長い矩形の枠部材から成る固定子取付け部材４４と、固定子取付け部材４４の上壁部及び底壁部それぞれの内面に、それぞれ固定された一対の磁石ユニットＭＵｂとを有する。固定子部６６に形成された中空部６９内には、直方体状の可動子部６５の一端部が挿入されている。
【００４２】
可動子部６５は、筐体５２と、該筐体５２の内部のＸ軸方向一端部に収納されたコイルユニットＣＵｂ（図５参照）と、を有する。コイルユニットＣＵｂは、一対の磁石ユニットＭＵｂに対応する（上下で対向する）位置に配置されている。また、可動子部６５のＸ軸方向他端部下面は、スライダ部材６２上面の−Ｘ側半部に固定されている。コイルユニットＣＵｂと、コイルユニットＣＵｂを上下で挟む一対の磁石ユニットＭＵｂとによって、ボイスコイルモータＭｂ（図５参照）が構成されている。以下、ボイスコイルモータＭｂについて説明する。
【００４３】
図５には、第２ベース６１上面に配置された固定子部６６と、可動子部６５とが示されている。ここで、固定子部６６は、仮想線（二点鎖線）で示されている。コイルユニットＣＵｂは、図５に示されるように、可動子部６５の筐体５２内部の−Ｘ側端部のＹ軸方向中央部に設けられたＸ軸方向を長手方向とする平面視矩形状の１つのＹコイル（以下、適宜「コイル」と呼ぶ）５６ａと、コイル５６ａのＹ軸方向の一側と他側にそれぞれ配置されたＹ軸方向を長手方向とする平面視矩形状の２つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と呼ぶ）５５ａ，５７ａとを含む。
【００４４】
一対の磁石ユニットＭＵｂは、固定子部６６の固定子取付け部材４４の上壁部及び底壁部それぞれの内面におけるＹ軸方向の中央部にＹ軸方向に並べて配置されたＸ軸方向を長手方向とする平面視長方形の各一対（上壁部及び底壁部合わせて２対）の永久磁石５６ｂと、これらの永久磁石５６ｂのＹ軸方向の一側と他側にそれぞれＸ軸方向に並べて配置された各一対（上壁部及び底壁部合わせて各２対）のＹ軸方向を長手方向とする平面視長方形の永久磁石５５ｂ，５７ｂと、を含む。
【００４５】
なお、図５には、一対の磁石ユニットＭＵｂのうち、固定子取付け部材４４の上壁部に固定された磁石ユニットＭＵｂのみが示されているが、固定子取付け部材４４の底壁部に固定された磁石ユニットＭＵｂも同様に構成されている。各二対の永久磁石５５ｂ，５６ｂ，５７ｂは、対を成す一方と他方との磁極の向きが互いに逆に設定されている。そして、一対の磁石ユニットＭＵｂ（各一対の永久磁石５５ｂ，５７ｂ，５６ｂ）のそれぞれは、コイルユニットＣＵｂ（コイル５５ａ，５７ａ，５６ａ）の＋Ｚ側又は−Ｚ側の面に対向している。
【００４６】
上述の構成の可動子部６５と固定子部６６とにより、固定子部６６（第２ベース６１）に対して可動子部６５（第２ステージ部材４２）をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に駆動する３軸のボイスコイルモータＭｂが構成される。この場合、厳密に言うと、上下一対の永久磁石５５ｂ，５６ｂ，５７ｂのそれぞれと、コイル５５ａ，５６ａ，５７ａのそれぞれとによって、３つのボイスコイルモータが構成されるが、説明の便宜上、その３つのボイスコイルモータの全体を１つのボイスコイルモータＭｂとみなしている。θｚ方向の駆動は、＋Ｙ側及び−Ｙ側に配置された、Ｘ軸方向に駆動力を発生する２つのボイスコイルモータの駆動力を異ならせることによって行われる。なお、ボイスコイルモータＭｂは、主制御装置２０によって、コイルユニット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が制御されることによりＸ軸方向及びＹ軸方向の駆動力が制御される（図７参照）。
【００４７】
ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２の駆動中心（駆動力の作用点）は、Ｚ軸方向に関してウエハステージＷＳＴ全体の重心（高さ位置）と一致している。また、その駆動中心は、Ｘ軸方向に関しても、ウエハステージＷＳＴ全体の重心と一致する位置（又はその近傍の位置）に設定されている。ここで、平面モータ５１ＡによるウエハステージＷＳＴの駆動中心が、Ｘ軸方向（及びＹ軸方向）に関してウエハステージＷＳＴの重心と一致している。このため、Ｘ軸方向に関しては、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２の駆動中心は、平面モータ５１ＡによるウエハステージＷＳＴの駆動中心と一致している。すなわち、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２に対するＸ軸方向の駆動力の作用点は、平面モータ５１ＡによるウエハステージＷＳＴに対するＸ軸方向の駆動力の作用点と一致している。
【００４８】
なお、ボイスコイルモータＭｂに代えて、例えば米国特許出願公開第２０１０／００７３６５３号明細書に開示される微動ステージ駆動系と同様の２段（あるいは多段）構成のボイスコイルモータ（又はリニアモータ）を採用しても良い。かかる場合には、第２ステージ部材４２を、θｙ方向を除く、５自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｚ、θｘの各方向）に微小駆動することが可能になる。特に、上下一対のＸＺコイル及びこれらに上下で対向する複数の永久磁石、及び／又は上下一対のＹＺコイル及びこれらに上下で対向する複数の永久磁石を、Ｘ軸方向に一対並べて配置することで、第２ステージ部材４２を、６自由度方向に駆動することが可能になる。
【００４９】
また、第２ステージ装置６０は、第２ステージ位置計測系１９（図７参照）を備えている。第２ステージ位置計測系１９は、第２ベース６１上の所定点を基準とする第２ステージ部材４２のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置、並びにθｚ方向の回転量（位置情報）を計測する。
【００５０】
第２ステージ位置計測系１９は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、第２ベース６１上面のＹ軸方向の両端部及び＋Ｘ側端部にそれぞれ設けられた一対のＸスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２及びＹスケール７４Ｙと、Ｘスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２及びＹスケール７４Ｙにそれぞれ対向して、スライダ部材６２のＹ軸方向両端面及び＋Ｘ側面にそれぞれ固定されたＸヘッド７３Ｘ１、７３Ｘ２（Ｘヘッド７３Ｘ２は、紙面内奥側に隠れているため不図示）及びＹヘッド７３Ｙと、を備えている。
【００５１】
Ｘスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２には、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）が上面に形成され、Ｙスケール７４Ｙには、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）が上面に形成されている。Ｘ回折格子及びＹ回折格子の格子線のピッチは、不図示であるが、例えば１μｍと設定されている。
【００５２】
Ｘヘッド７３Ｘ１、７３Ｘ２と、Ｘスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２とにより、Ｘ軸方向を計測方向とするＸエンコーダ（以下では、Ｘヘッド７３Ｘ１、７３Ｘ２と同じ符号を用いて、Ｘエンコーダ７３Ｘ１、７３Ｘ２と称する）が構成されている。同様に、Ｙヘッド７３ＹとＹスケール７４Ｙとにより、Ｙ軸方向を計測方向とするＹエンコーダ（以下では、Ｙヘッド７３Ｙと同じ符号を用いて、Ｙエンコーダ７３Ｙと称する）が構成されている。Ｘエンコーダ７３Ｘ１、７３Ｘ２及びＹエンコーダ７３Ｙそれぞれの計測結果は、主制御装置２０（図７参照）に送られる。なお、主制御装置２０は、一対のＸエンコーダ７３Ｘ１、７３Ｘ２の計測結果に基づき、第２ベース６１上の所定点、具体的には、Ｘスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２の長手方向の中心を結ぶ直線（Ｙ軸に平行な直線）と、Ｙスケール７４Ｙの長手方向の中心を通るＸ軸に平行な直線との交点、を基準とする第２ステージ部材４２のＸ軸方向の位置、及びθｚ方向の回転量を算出する。なお、本実施形態では、Ｘスケール７４Ｘ１、７４Ｘ２は、Ｙスケール７４Ｙの長手方向の中心を通るＸ軸に平行な直線に関して対称に配置されている。
【００５３】
また、主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７３Ｙの計測結果に基づき、第２ベース６１上の上記所定点を基準とする第２ステージ部材４２のＹ軸方向の位置を算出する。なお、各エンコーダに代えて、例えば干渉計又は、静電容量センサ等を用いて、第２ベース６１と第２ステージ部材４２との位置関係を計測しても良い。
【００５４】
取り付けユニット９０は、図４（Ａ）に示されるように、第２ベース６１下面の中央部に吊り下げ状態で設けられている。取り付けユニット９０は、図８（Ａ）に示されるように、第２ベース６１の上壁（天板部）の中央部の下方に配置された土台部材９２と、該土台部材９２を第２ベース６１の上壁（天板部）に吊り下げ状態で支持する一対の支持部材９１（図８（Ａ）では−Ｙ側の支持部材は不図示）とを、有している。
【００５５】
一対の支持部材９１は、ＸＺ平面に平行に配置された薄板部材から成り、上端面が第２ベース６１の上壁の下面にボルト等で締結され、固定されている。
【００５６】
土台部材９２は、図８に示されるように、上端部にＹ軸方向の両外側に突出した一対の突出部を有する直方体部材から成り、その上面の中央部に所定深さの平面視円形の凹部９２ａが形成されている。また、土台部材９２は、前記一対の突出部上面の先端部が、一対の支持部材９１と例えばボルト締結などで連結されている。
【００５７】
土台部材９２の凹部９２ａの内部に、Ｚ軸方向に伸びるばね部材９３の下端部が収納されている。ばね部材９３は、上端部と下端部とを除く部分（以下、中央部と呼ぶ）が断面円形の棒状のばね部材である。ばね部材９３は、下端部の固定部９５、中央部の棒状部９６、及び上端部の板ばね部９７を有している。ばね部材９３は、固定部９５を含む下端部の一部が土台部材９２の凹部９２ａ内に収納されている。
【００５８】
固定部９５は、棒状部９６の下端に設けられた棒状部９６とほぼ同心の、棒状部９６より大径の円盤状の部分である。固定部９５の外径は、土台部材９２の凹部９２ａの内径よりも僅かに小さく設定され、その下面が土台部材９２の凹部９２ａの内部底面に固定されている。
【００５９】
棒状部９６は、前述の如く断面円形の棒状部分から成るのでばね部材９３はＸＹ平面内での曲げ、及びねじり（θｚ方向）がある程度（ばね定数に応じて）許容されている。
【００６０】
板ばね部９７は、平面視において、放射状に複数方向、例えば６方向にそれぞれ延設された複数、ここでは６つの薄い板状部を有している。板ばね部９７は、放射状に延設された６つの板状部それぞれの先端が、スライダ部材６２の段付き開口７３の下段の段部上面に載置され、その上方から固定部材９８によって締めつけられることで、スライダ部材６２に対して固定されている。この板ばね部９７がスライダ部材６２に対して固定された状態では、固定部材９８の下面は、段付き開口７３の上段の段部上面に圧接している。すなわち、板ばね部９７は、スライダ部材６２に対して位置ずれしないよう、図８（Ａ）に示されるように、段付き開口７３下段の段部と固定部材９８とで上下から挟まれている。固定部材９８は、不図示のボルトによって、板ばね部９７に干渉しない位置で、スライダ部材６２に対して連結されている。板ばね部９７は、それぞれの板状部の長手方向に力が加わると、図８（Ｂ）に示されるように、板状部が波打つように変形（Ｚ軸方向に変形）し、板ばね部９７からスライダ部材６２に対してＸＹ平面に対するチルト方向のトルクが加えられない（吸収される）ようになっている。
【００６１】
ステージ本体８１が平面モータ５１ＡによりＸＹ平面内で加速度を伴って駆動されると、慣性力により第２ステージ部材４２が、ステージ本体８１とは反対向きに移動する。従って、第２ステージ部材４２をステージ本体８１に追従させる（第２ステージ部材４２とステージ本体８１との位置関係を保って両者を移動させる）ためには、ステージ本体８１に対する第２ステージ部材４２の位置に応じて第２ステージ部材４２を駆動する必要がある。しかるに、本実施形態では、ばね部材９３が設けられているので、ばね部材９３は、その変形量（第２ステージ部材４２の第２ベース６１上の基準位置からの変位に比例）に応じて力（弾性力、原位置復帰力）を発生する。このばね部材９３の発生する力の向きは、第２ステージ部材４２をステージ本体８１に追従させる向きとなる。このため、上記の第２ステージ部材４２を駆動するために必要な力の一部をばね部材９３によって発生させることができ、ボイスコイルモータＭｂが発生するべき力を減少させることができ、ボイスコイルモータＭｂの負担が、ばね部材９３が設けられていない場合に比べて、軽減される。
【００６２】
例えば、ばね部材９３のばね定数（剛性）を大きくすると、ボイスコイルモータＭｂの負担が軽くなり、第２ステージ部材４２が確保すべき可動ストロークが小さくなるというメリットがある反面、ばね部材９３の変形量（第２ステージ部材４２の第２ベース６１上の基準位置からの変位）が小さくなって、その変位を検出する第２ステージ位置計測系１９（エンコーダ７３Ｘ１、７３Ｘ２、７３Ｙ）がその変位を検出することが困難になる。特に、変位が第２ステージ位置計測系１９の分解能より小さくなると、検出はできない。すなわち、ばね部材９３のばね定数を大きくすると、第２ステージ部材４２の変位の検出感度が悪くなる。上記と反対に、ばね部材９３のばね定数（剛性）を小さくすると、第２ステージ部材４２の変位の検出感度は良くなるが、ボイスコイルモータＭｂの負担が重くなり、第２ステージ部材４２が確保すべき可動ストロークが大きくなるというデメリットがある。
【００６３】
そこで、本実施形態では、ばね部材９３のばね定数（剛性）は、第２ステージ位置計測系１９の分解能と、ボイスコイルモータＭｂが発生する推力と、想定される外乱（チューブ３１等からの外乱）の大きさと、第２ステージ部材４２の質量と、チューブ３１の質量と、第２ステージ部材４２（スライダ部材６２）の可動ストロークとの兼ね合いを考慮して設定されている。
【００６４】
次に、ウエハステージＷＳＴの位置計測を行う干渉計システム７８（図７参照）について説明する。
【００６５】
干渉計システム７８は、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する複数の干渉計、具体的には、図３に示されているＹ干渉計１６及び３つのＸ干渉計１３６、１３７、１３８等を含む。本実施形態では、上記各干渉計としては、一部を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。
【００６６】
Ｙ干渉計１６は、図１及び図３に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心（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）を通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶから同一距離−Ｘ側，＋Ｘ側に離れた光路をそれぞれ通る測長ビームＢ４1，Ｂ４2、及び測長ビームＢ４1，Ｂ４2から−Ｚ方向に離間し、かつ基準軸ＬＶ上を通る測長ビームＢ３を含む少なくとも３本のＹ軸方向の測長ビームを、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａに照射し、それぞれの反射光を受光する。
【００６７】
Ｘ干渉計１３６は、投影光学系ＰＬの光軸を通るＸ軸方向の直線（基準軸）ＬＨから同一距離＋Ｙ側，−Ｙ側に離れた光路をそれぞれ通る測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３本のＸ軸方向の測長ビームをウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射し、それぞれの反射光を受光する。
【００６８】
Ｘ干渉計１３７は、後述するアライメント検出系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸に平行な直線ＬＡを通る測長ビームＢ６を含む少なくとも２本のＸ軸方向の測長ビームをウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射し、それぞれの反射光を受光する。
【００６９】
Ｘ干渉計１３８は、ウエハのロードが行われるローディングポジションＬＰを通るＸ軸に平行な直線ＬＵＬに沿って測長ビームＢ７をウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射し、その反射光を受光する。
【００７０】
干渉計システム７８の上記各干渉計の計測値（位置情報の計測結果）は、主制御装置２０に供給されている（図７参照）。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向、θｘ方向及びθｚ方向に関する位置情報を求める。また、主制御装置２０は、Ｘ干渉計１３６、１３７及び１３８のいずれかの計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのＸ軸方向に関する位置情報を求める。また、主制御装置２０は、Ｘ干渉計１３６の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｙ方向に関する位置情報を求める。なお、主制御装置２０は、Ｘ干渉計１３６の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのθｚ方向に関する位置情報を求めることとしても良い。
【００７１】
この他、干渉計システム７８は、Ｚ軸方向に離間した一対のＹ軸に平行な測長ビームを、ステージ本体８１の−Ｙ側の面に固定された移動鏡（不図示）の上下一対の反射面をそれぞれ介して一対の固定鏡（不図示）に照射し、その一対の固定鏡からの上記反射面を介した戻り光を受光する、基準軸ＬＶから同一距離−Ｘ側，＋Ｘ側に離れて配置された一対のＺ干渉計を備えていても良い。この一対のＺ干渉計の計測値に基づいて、主制御装置２０は、Ｚ軸、θｙ、θｚの各方向を含む少なくとも３自由度方向に関するウエハステージＷＳＴの位置情報求めることができる。
【００７２】
なお、干渉計システム７８の詳細な構成、及び計測方法の詳細の一例については、例えば米国特許出願公開第２００８／０１０６７２２号明細書などに詳細に開示されている。
【００７３】
なお、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するために、本実施形態では干渉計システムを用いたが、別の手段を用いても良い。例えば、米国特許出願公開第２０１０／０２９７５６２号明細書に記載されているようなエンコーダシステムを使用することも可能である。この場合、例えば、ウエハテーブルＷＴＢに２次元スケールを配置し、不図示のメインフレームの下面にエンコーダヘッドを取り付けても良い。
【００７４】
露光装置１０では、さらに、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの鏡筒４０の下端部側面に、前述の第１基準マークＦＭ及びウエハＷ上のアライメントマークを検出するアライメント検出系ＡＬＧが設けられている。アライメント検出系ＡＬＧとしては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント検出系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント検出系ＡＬＧ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７参照）。
【００７５】
なお、アライメント検出系ＡＬＧに代えて、例えば米国特許出願公開第２００９／０２３３２３４号明細書に開示されている５つのアライメント検出系を備えたアライメント装置を設けても良い。
【００７６】
この他、露光装置１０では、投影光学系ＰＬの近傍には、ウエハＷの表面に複数の計測ビームを照射する照射系５４ａと、それぞれの反射ビームを受光する受光系５４ｂとを有する多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と称する）５４（図７参照）が設けられている。多点ＡＦ系５４の詳細構成については、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されている。
【００７７】
図１では不図示であるが、レチクルＲの上方に、レチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークと、これに対応するウエハテーブルＷＴＢ上の計測プレート３０上の一対の第２基準マークＲＭの投影光学系ＰＬを介した像とを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式の一対のレチクルアライメント検出系１４（図７参照）が配置されている。この一対のレチクルアライメント検出系１４の検出信号は、主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００７８】
ここで、説明は前後するが、ステージ制御系の一部を成し、ウエハステージＷＳＴ及び第２ステージ部材４２の駆動を制御する第１制御系５９について説明する。ここでは、一例として、第１制御系５９は、ＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に関して、ウエハステージＷＳＴ及び第２ステージ部材４２の駆動を制御するものとする。
【００７９】
図６には、第１制御系５９の構成が、その制御対象とともにブロック図にて示されている。第１制御系５９は、生成された目標軌道を用いて、ウエハステージＷＳＴと第２ステージ部材４２とを駆動する。第１制御系５９は、主制御装置２０内に構築されている。
【００８０】
第１制御系５９は、第１の２自由度制御系１００と、第２の２自由度制御系２００と、後述する第２の平面モータフィードフォワード制御部５００と、を有する。
【００８１】
第１の２自由度制御系１００は、ウエハステージＷＳＴを駆動制御するための制御系である。第１の２自由度制御系１００は、２つの異なる制御特性を独立に設定することができるように第１の平面モータフィードフォワード制御部１０２と、平面モータフィードバック制御部１０３とを有している。なお、以下では、フィードフォワード制御部をＦＦ制御部と略記し、フィードバック制御部をＦＢ制御部と略記する。
【００８２】
第１の２自由度制御系１００は、さらに、軌道生成部１０１、加算器１０５、１０８、及び減算器１０６、１０７、並びに変換ゲイン１０９等を有している。
【００８３】
第２の２自由度制御系２００は、第２ステージ部材４２の駆動（ウエハステージＷＳＴに対する位置を維持するサーボ駆動を含む）を制御するための制御系である。第２の２自由度制御系２００は、第１の２自由度制御系１００と同様、２つの異なる制御特性を独立に設定することができるようにＶＣＭＦＦ制御部２０２と、ＶＣＭＦＢ制御部２０３とを有している。第２の２自由度制御系２００は、さらに、目標値出力部２０１、加算器２０５、２０７、及び減算器２０６、２０８、２０９、並びに変換ゲイン２１０を有している。
【００８４】
まず、第１の２自由度制御系１００について説明する。
【００８５】
軌道生成部１０１には、ウエハステージＷＳＴの移動開始点のＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）の位置情報と、移動終了点のＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報とが入力される。移動開始点は、ウエハステージＷＳＴの現在の位置を表し、移動終了点は、ウエハステージＷＳＴを移動させる先である目標位置を表す。ここで、θｚ方向は、常に零が目標軌道となる。本実施形態では、平面モータ５１ＡによるＸ、Ｙ、θｚ方向に関するウエハステージＷＳＴの駆動中心は、その重心に一致しているものとする。この場合、Ｘ、Ｙ、θｚのいずれの方向に対しても、同様の説明が成り立つので、以下では、代表的にウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する制御系について説明する。
【００８６】
軌道生成部１０１は、入力された移動開始点及び移動終了点に基づいて、ウエハステージＷＳＴを移動開始点から移動終了点まで移動させるための目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば各時刻「ｔ」に対応付けられたウエハステージＷＳＴの位置Ｙ（ｔ）を所定周期（Ｔｒとする）でサンプリングしたデータとすることができる。また、軌道生成部１０１は、位置のデータだけではなく、速度、加速度、加加速度（ジャーク、ｊｅｒｋ）等、可制御正準形の全状態についてのデータそれぞれに関する目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄを生成する。以下では、目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄは、Ｙ位置に関する情報として、与えられるものとする。
【００８７】
第１の平面モータＦＦ制御部１０２は、軌道生成部１０１における１サンプリング周期Ｔｒに対応した時間だけ先の全状態に関する上記の目標軌道を入力として、ウエハステージＷＳＴのＹ座標位置をフィードフォワード制御（例えば、特開２００１−３２５００５号公報や論文「マルチレートフィードフォワード制御を用いた完全追従法」（藤本博志他、計測自動制御学会論文集３６巻、９号、ｐｐ７６６−７７２、２０００年）を参照）する。
【００８８】
具体的には、第１の平面モータＦＦ制御部１０２は、制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）の制御特性を再現した制御モデルと逆の応答を示す（入出力が逆の関係となる）逆システムを保持（記憶）しており、この逆システムを用いることにより、平面モータ５１Ａを駆動するための駆動信号（力命令信号）Ｆｃｏｍを生成する。この駆動信号Ｆｃｏｍは、制御対象３０１に対する第１の平面モータＦＦ制御部１０２からの操作量となる。なお、第１の平面モータＦＦ制御部１０２は、入力を上記のサンプリング周期Ｔｒで取り込み、生成した駆動信号Ｆｃｏｍを所定のサンプリング周期（Ｔｕとする）で出力するものとする。
【００８９】
平面モータＦＢ制御部１０３には、減算器１０６の計算結果が入力される。減算器１０６の計算結果は、軌道生成部１０１で生成される前述の目標軌道ＹｓｄｅｓｉｒｅｄとウエハステージＷＳＴのＹ位置（干渉計システム７８により得られるＹ位置Ｙｓ）との差分（位置偏差）Ｙｓｅｒｒである。
【００９０】
平面モータＦＢ制御部１０３は、減算器１０６の出力、即ち目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄを基準としたウエハステージＷＳＴのＹ位置の誤差（位置偏差）Ｙｓｅｒｒに基づいて、ウエハステージＷＳＴのＹ座標位置をフィードバック制御する。具体的には、平面モータＦＢ制御部１０３は、上記位置偏差Ｙｓｅｒｒがゼロとなるように、平面モータ５１Ａを駆動するための駆動信号（力命令信号）Ｆ’ｃｏｍを生成する。この駆動信号は、制御対象３０１に対する平面モータＦＢ制御部１０３からの操作量となる。なお、ウエハステージＷＳＴのＹ位置の読み取りは所定のサンプリング周期（Ｔｙとする）で行われ、また、平面モータＦＢ制御部１０３は、入力を所定のサンプリング周期Ｔｙで取り込み、生成した駆動信号を所定のサンプリング周期Ｔｕで出力するものとする。
【００９１】
第１の平面モータＦＦ制御部１０２からの操作量、すなわち駆動信号Ｆｃｏｍと、平面モータＦＢ制御部１０３からの操作量、すなわち駆動信号Ｆ’ｃｏｍは、加算器１０５により加算され、加算後の操作量である駆動信号（力命令信号）Ｆｓｃｏｍが加算器１０８に与えられる。
【００９２】
ここで、説明は前後するが、第２の２自由度制御系２００について説明する。
【００９３】
第２の２自由度制御系２００は、前述の軌道生成部１０１に相当するものとして、目標値出力部２０１を有している。目標値出力部２０１は、ウエハステージＷＳＴ上の基準位置からの第２ステージ部材４２のオフセット量（位置ずれ量）の目標値ΔＹｃｓｄｅｓｉｒｅｄを出力する。本実施形態では、目標値出力部２０１は、目標値ΔＹｃｓｄｅｓｉｒｅｄとして常時０を出力する。しかしながら、これに限られるわけではない。
【００９４】
ＶＣＭＦＦ制御部２０２には、加算器２０７の計算結果が入力される。加算器２０７の計算結果は、上記の目標値出力部２０１から出力される目標値ΔＹｃｓｄｅｓｉｒｅｄ（＝０）と、前述の軌道生成部１０１が生成した目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄとを加算した結果である。この場合、目標値出力部２０１から出力される目標値ΔＹｃｓｄｅｓｉｒｅｄは常時０であるため、加算器２０７の計算結果は、軌道生成部１０１が生成した目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄそのものである。ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、加算器２０７が出力した目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄに対して、上述した第１の２自由度制御系１００の第１の平面モータＦＦ制御部１０２と同様、第２ステージ部材４２のＹ座標位置をフィードフォワード制御する。
【００９５】
具体的には、ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、制御対象３０２（第２ステージ部材４２）の制御特性を再現した制御モデルと逆の応答を示す（入出力が逆の関係となる）逆システムを保持（記憶）している。ただし、制御対象３０２（第２ステージ部材４２）の制御特性は、本実施形態の場合、前述の説明からもわかるように、ばね部材９３の弾性力（原位置復帰力）の影響を受ける。従って、本実施形態の場合、真の制御対象は、ばね部材９３の弾性力によりアシストされる第２ステージ部材４２であり、この制御対象を再現した制御モデルは、ばね部材９３の特性をその一部に含むモデルである。従って、逆システムもその制御モデルに対応する。
【００９６】
すなわち、ばね部材９３が設けられていない場合に制御対象３０２（第２ステージ部材４２）を制御する場合と比べて、ＶＣＭＦＦ制御部２０２の計算内容が異なる。すなわち、本実施形態では、ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、ばね部材９３からの力を考慮した上でボイスコイルモータＭｂが発生すべき力を制御する。
【００９７】
ばね部材９３の特性をその一部に含むモデルに対応する制御モデル及び逆システムは、設計値から求められる。しかし、ばね部材９３の取り付けが設計値通りに行われる保証はない。また、第２ステージ部材４２には、チューブ３１が接続されているので、外乱となり得る。そこで、実際に、予定されている目標軌道（軌道生成部１０１が生成すべき目標軌道）に従ってウエハステージＷＳＴを露光時と全く同様に駆動し、その際の第２ステージ部材４２の軌道を求め、求めた軌道から逆算して、ＶＣＭＦＦ制御部２０２が保持すべき逆システムを求めるためのいわゆる学習制御を採用しても良い。そして、この学習制御により求められた逆システムを、ＶＣＭＦＦ制御部２０２に保持させる。
【００９８】
ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、上記の学習制御により得られた逆システム（又は設計値から得られる逆システム）を用いることにより、軌道生成部１０１が生成する目標軌道に応じた目標とすべき軌道（以下、便宜上、予定軌道と呼ぶ）に従って制御対象３０２（第２ステージ部材４２）を移動させるためのボイスコイルモータＭｂに対する駆動信号（力命令信号）ｆｃｏｍを生成する。この駆動信号ｆｃｏｍは、制御対象３０２（第２ステージ部材４２）に対するＶＣＭＦＦ制御部２０２からの操作量となる。なお、ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、入力を上述のサンプリング周期Ｔｒで取り込み、生成した駆動信号を所定のサンプリング周期Ｔｕで出力するものとする。
【００９９】
ＶＣＭＦＢ制御部２０３には、減算器２０６の計算結果が入力される。減算器２０６の計算結果は、目標値出力部２０１から出力される目標値ΔＹｃｓｄｅｓｉｒｅｄ（＝０）と減算器２０８の計算結果との差分であり、ここでは、減算器２０８の計算結果の符号を反転したものとなる。減算器２０８の計算結果は、第２ステージ部材４２の現在位置とウエハステージＷＳＴの現在位置との差であり、ウエハステージＷＳＴ上の基準点（前述した所定点）を基準とする第２ステージ部材４２の位置と等価である。この減算器２０８の計算結果は、実際には、第２ステージ位置計測系１９（Ｙエンコーダ７３Ｙ）の計測結果から得られる第２ステージ部材４２のＹ位置情報である。すなわち、ＶＣＭＦＢ制御部２０３には、実際には、第２ステージ位置計測系１９の計測結果から得られる第２ステージ部材４２のＹ位置（Ｙ座標値）の符号を反転したＹ座標値が入力される。
【０１００】
ＶＣＭＦＢ制御部２０３は、上述の減算器２０６から出力されるＹ座標値（前述の所定点に対する第２ステージ部材４２のＹ位置の誤差）に基づいて、第２ステージ部材４２のＹ座標位置をフィードバック制御する。具体的には、ＶＣＭＦＢ制御部２０３は、上述の第２ステージ部材４２のＹ座標値（前述の所定点に対する第２ステージ部材４２のＹ位置の誤差）がゼロとなるように、ボイスコイルモータＭｂを駆動するための駆動信号（力命令信号）ｆ’ｃｏｍを生成する。この駆動信号（力命令信号）ｆ’ｃｏｍは、制御対象３０２（第２ステージ部材４２）に対するＶＣＭＦＢ制御部２０３からの操作量となる。なお、第２ステージ部材４２のＹ位置の読み取りは所定のサンプリング周期Ｔｙで行われ、また、ＶＣＭＦＢ制御部２０３は、生成した駆動信号を所定のサンプリング周期Ｔｕで出力するものとする。
【０１０１】
ＶＣＭＦＦ制御部２０２からの操作量、すなわち駆動信号ｆｃｏｍとＶＣＭＦＢ制御部２０３からの操作量、すなわち駆動信号ｆ’ｃｏｍは加算器２０５により加算され、加算後の操作量である駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓｃｏｍが変換ゲイン２１０に与えられる。変換ゲイン２１０は、駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓｃｏｍを、対応する力Ｆｃｓ（制御対象３０２（第２ステージ部材４２）に加える力）に変換するゲインで、実際には、アクチュエータであるボイスコイルモータＭｂとこの駆動アンプが、これに相当する。
【０１０２】
本実施形態では、前述の如く、チューブ３１の一端部近傍の部分が第２ステージ部材４２に接続されている。このため、ウエハステージＷＳＴが駆動される際に、第２ステージ部材４２がチューブ３１を引き摺ることにより、そのチューブ３１の張力等が第２ステージ部材４２に対して外乱（外乱力）として作用することになる。図６では、変換ゲイン２１０の出力、すなわちボイスコイルモータＭｂから制御対象３０２（第２ステージ部材４２）に加えられる力（推力）Ｆｃｓが入力される減算器２０９に、チューブ３１による外乱力（チューブ３１から第２ステージ部材４２に加えられる力）Ｆｃが入力されることを示す矢印により、上記の外乱力の作用を示している。この図６からわかるように、第２ステージ部材４２に作用する力は、推力Ｆｃｓ及び、外乱力（チューブ負荷抵抗）Ｆｃを含む。ここで、加算器でなく減算器２０９を用いているのは、推力の向きと外乱力Ｆｃの向きとが逆向きだからである。
【０１０３】
しかるに、上記の外乱力（チューブ負荷抵抗）Ｆｃを含む力により制御対象３０２（第２ステージ部材４２）が駆動された結果として得られる制御量（第２ステージ部材４２のＹ座標値）が減算器２０６にフィードバックされており、ＶＣＭＦＢ制御部２０３により演算される駆動信号（力命令信号）ｆ’ｃｏｍは、上記の外乱力を軽減又は相殺する操作量となっている。
【０１０４】
上述のように、本実施形態では、ＶＣＭＦＦ制御部２０２では、軌道生成部１０１で生成される目標軌道Ｙｓｄｅｓｉｒｅｄに応じて制御対象３０２（第２ステージ部材４２）を予定軌道に従って駆動するためのボイスコイルモータＭｂに対する駆動信号（力命令信号）ｆｃｏｍを発生する。そして、ＶＣＭＦＢ制御部２０３では、チューブ３１等からの外乱など、再現性のない力が加わることに起因する制御対象３０２（第２ステージ部材４２）の予定軌道からのずれを、補償（補正）するためのフィードバック制御を行っている。なお、上記の外乱の性質等が既知である場合には、第２ステージ部材４２の駆動制御を行うＶＣＭＦＦ制御部２０２により演算される操作量を、上記の外乱力を軽減又は相殺する操作量とすることもできる。
【０１０５】
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴに固定子部６６（一対の磁石ユニットＭＵｂ）が設けられ、第２ステージ部材４２に可動子部６５（コイルユニットＣＵｂ）が設けられたボイスコイルモータＭｂによって第２ステージ部材４２が駆動されるようになっているので、ボイスコイルモータＭｂが第２ステージ部材４２を駆動する駆動力を発生すると、その駆動力の反力がウエハステージＷＳＴに対して作用する。この反力は、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向等に駆動する力となり、ウエハステージＷＳＴの位置制御の妨げとなる。図６中には、後述する変換ゲイン１０９の出力である力Ｆｒが入力される減算器１０７に、力Ｆｃｓ’が入力されることを示す矢印により、ウエハステージＷＳＴにこの反力が加わる様子が示されている。すなわち、減算器１０７に対する入力Ｆｃｓ’は、ウエハステージＷＳＴの動作の間、すなわちスキャンあるいはステップなどを行う間に第２ステージ部材４２の駆動によってウエハステージＷＳＴに作用する力を表す。
【０１０６】
なお、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２のＹ軸方向に関する駆動中心、すなわちそのＹ軸方向の駆動力の反力のウエハステージＷＳＴ上における作用点とウエハステージＷＳＴの重心とは異なるので、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２の駆動中心に加えられた力Ｆｃｓの反力は、Ｆｃｓと同一とはならず、一種の座標変換後の力Ｆｃｓ’として、ウエハステージＷＳＴの重心に作用する。すなわち、図６中で減算器１０７に力Ｆｃｓではなく力Ｆｃｓ’が入力されているのは、このことを概念的に示している。
【０１０７】
本実施形態では、上記の反力に起因するウエハステージＷＳＴの位置制御の妨げとなる力を、相殺する目的で、第２の平面モータＦＦ制御部５００が設けられている。第２の平面モータＦＦ制御部５００には、図６に示されるように、加算器２０５の出力、すなわち制御対象３０２（第２ステージ部材４２）に対する操作量である前述の駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓｃｏｍが入力される。第２の平面モータＦＦ制御部５００は、入力された駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓｃｏｍに基づき、該駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓｃｏｍが与えられた場合に、ボイスコイルモータＭｂが発生する駆動力と、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２の駆動中心、すなわち、その駆動力の反力のウエハステージＷＳＴ上における作用点と平面モータ５１ＡによるウエハステージＷＳＴの駆動中心（この場合、ウエハステージＷＳＴの重心）との位置の違いとに基づいて、一種の座標変換演算を行なう。そして、第２ステージ部材４２が発生する駆動力の反力を相殺するための操作量、すなわち駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓ’ｃｏｍを演算し、加算器１０８に与えている。
【０１０８】
加算器１０８は、加算器１０５から出力される制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）に対する操作量、すなわち駆動信号（力命令信号）Ｆｓｃｏｍと、上記の駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓ’ｃｏｍとを加算した駆動信号Ｆｒｃｏｍを、変換ゲイン１０９に与える。
【０１０９】
変換ゲイン１０９は、駆動信号（力命令信号）Ｆｒｃｏｍを、対応する力（推力）Ｆｒ（制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）に加える力）に変換するゲインで、実際には、アクチュエータである平面モータ５１Ａとこの駆動アンプが、これに相当する。
【０１１０】
変換ゲイン１０９の出力である力Ｆｒは、減算器１０７に与えられ、減算器１０７で、力Ｆｒから前述した力Ｆｃｓ’を減じた力Ｆｓが計算され、制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）に対して与えられる。
【０１１１】
ここで、Ｆｒｃｏｍ＝Ｆｓｃｏｍ＋Ｆｃｓ’ｃｏｍであるのに対応して、Ｆｒ＝Ｆｓ＋Ｆｃｓ’の関係が成り立っている。
【０１１２】
従って、ウエハステージＷＳＴに加わる前述の反力（座標変換後の力）−Ｆｃｓ’は、第２の平面モータＦＦ制御部５００で算出される駆動信号（力命令信号）Ｆｃｓ’ｃｏｍの変換ゲイン１０９による変換後の力Ｆｃｓ’によって相殺されている。図６中の楕円で囲んだ「Balance Out」は、ここで説明した、反力が相殺される様子を、概念的に示している。
【０１１３】
簡単にまとめると、本実施形態では、チューブ３１から第２ステージ部材４２に作用する外乱力Ｆｃは、減算器２０９で力（推力）Ｆｃｓから差し引かれ、力（推力）Ｆｃｓに起因してウエハステージＷＳＴの重心に作用する力Ｆｃｓ’は、減算器１０７で力（推力）Ｆｒから差し引かれる。このようにして、第２ステージ部材４２の駆動力の反力Ｆｃｓ（に起因する力）のウエハステージＷＳＴに対する影響はキャンセルされる。キャンセルされた結果、第２ステージ部材４２は、位置ΔＹｃｓ＝Ｙｃｓ−Ｙｓを所望の範囲に維持し、ウエハステージＷＳＴは、所定の位置Ｙｓへチューブ３１による負荷抵抗（外乱力Ｆｃ）の影響を感じさせずに動く。すなわち、本実施形態では、チューブ３１による未知の負荷抵抗は第２ステージ部材４２へ等しく反対の力をかけることにより抽出し、次に、この既知の力に基づいて座標変換演算を含む演算により算出された力を、所望のウエハステージＷＳＴに対する推力に加える。これにより、ウエハステージＷＳＴに加わるボイスコイルモータＭｂの駆動力の反力に起因する力が、第２の平面モータＦＦ制御部５００で演算された操作量に対応する力によって相殺される。
【０１１４】
以上のようにして、第１の２自由度制御系１００では、上記反力の影響が全くない場合と同様に制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）が駆動制御される。すなわち、加算器１０５の出力である、第１の平面モータＦＦ制御部１０２からの操作量と平面モータＦＢ制御部１０３からの操作量とが加算された操作量Ｆｓｃｏｍに基づいて、制御対象３０１（ウエハステージＷＳＴ）の駆動制御、すなわち、平面モータ５１Ａを介したウエハステージＷＳＴの駆動が行われる。
【０１１５】
なお、Ｘ軸方向に関しては、上述したＹ軸方向に関する制御と同様の、ウエハステージＷＳＴの駆動制御及び第２ステージ部材４２の駆動制御が行われる。ただし、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２のＸ軸方向に関する駆動中心は、ウエハステージＷＳＴの重心と一致している場合には、力Ｆｃｓの反力が、ウエハステージＷＳＴの重心にそのまま作用する。このため、第２の平面モータＦＦ制御部５００を設けることなく、加算器２０５の出力である駆動信号Ｆｃｓｃｏｍを、そのまま加算器１０８に入力させれば良い。一方、ボイスコイルモータＭｂによる第２ステージ部材４２のＸ軸方向に関する駆動中心が、ウエハステージＷＳＴの重心と一致していない場合には、前述と同様の第２の平面モータＦＦ制御部５００を設けると良い。
【０１１６】
また、残りのθｚ方向に関しては、軌道生成部１０１からは常時０が出力される点を除き、上述したＹ軸方向に関する制御と同様の、ウエハステージＷＳＴの駆動制御及び第２ステージ部材４２の駆動制御が行われる。
【０１１７】
図７には、露光装置１０の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。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、露光装置１０の構成各部を統括制御する。
【０１１８】
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ、第２ステージ装置６０（第２ステージ位置計測系１９を含む）、平面モータ５１Ａ、ボイスコイルモータＭｂ、干渉計システム７８、センター支持部材（不図示）及び駆動装置１４２を含んで、ステージ装置８５（図１参照）が構成されている。また、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する干渉計システム７８と、ウエハステージＷＳＴに対する第２ステージ部材４２の位置情報（すなわち相対位置情報）を計測する第２ステージ位置計測系１９とによって、計測系８０（図７参照）が構成されている。
【０１１９】
上述のようにして構成された本実施形態に係る露光装置１０では、主制御装置２０により、以下のような一連の処理が行われる。
【０１２０】
すなわち、主制御装置２０は、まず、レチクル搬送系（不図示）を用いてレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上にロードする。また、主制御装置２０は、ウエハ搬送系（不図示）を用いてウエハＷをウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダＷＨ）上にロードする。このウエハのロードは、以下の手順で行われる。
【０１２１】
ウエハステージＷＳＴがローディングポジションまで駆動される。そのウエハステージＷＳＴの上方に、搬送アームによりウエハＷが搬送される。駆動装置１４２によりセンター支持部材（３本の上下動ピン）が上方に駆動され、ウエハＷが搬送アームから３本の上下動ピン１４０に渡された後、搬送アームが退避される。そして、駆動装置１４２によりセンター支持部材（３本の上下動ピン）が下方に駆動され、ウエハＷがウエハホルダＷＨ上に搭載される。そして、ウエハＷは、ウエハホルダＷＨにより吸着される。
【０１２２】
ウエハＷのロード後、主制御装置２０は、一対のレチクルアライメント検出系１４及び計測プレート３０、並びにアライメント検出系ＡＬＧを用いて、レチクルアライメント、アライメント検出系ＡＬＧのベースライン計測、及びウエハアライメント（例えばＥＧＡ）等の準備作業を行う。なお、レチクルアライメント、ベースライン計測等については、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されている。また、ＥＧＡについては、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。ここで、ＥＧＡとは、ウエハ上の複数のショット領域のうちの選択された複数のショット領域に設けられたウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許明細書に開示される最小２乗法を利用した統計演算によりウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標を求めるアライメント手法を意味する。
【０１２３】
そして、主制御装置２０は、レチクルアライメント、ベースライン計測、及びウエハアライメントの結果に基づいて、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）へウエハステージＷＳＴを移動させるショット間移動動作と、各ショット領域に対しレチクルＲのパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことで、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域に対する露光を行う。露光中のウエハＷのフォーカス・レベリング制御は、前述の多点ＡＦ系５４を用いてリアルタイムで行われる。
【０１２４】
上述した一連の処理中に、主制御装置２０により、ウエハステージ駆動系（平面モータ）５１Ａを介してウエハステージＷＳＴが駆動される。このウエハステージＷＳＴの駆動時に、ウエハステージＷＳＴに加わるチューブ３１からの外力によって、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置決め精度が悪化しないよう、主制御装置２０（第１制御系５９）により、前述のようにして、第２ステージ部材４２（ボイスコイルモータＭｂ）及びステージ駆動系（平面モータ）５１Ａが制御される。ここで、ウエハステージＷＳＴに加わるチューブ３１からの外力が、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置決め精度に影響を与えるのは、ウエハステージＷＳＴとチューブキャリアＴＣとがＸ軸方向に関して相対的に移動する場合、及びＹ軸方向移動に際してのチューブキャリアＴＣのウエハステージＷＳＴに対する追従遅れが生じる場合などが、代表的に考えられる。
【０１２５】
以上説明したように、本実施形態に係るステージ装置８５は、ウエハＷを保持し、６自由度方向に移動可能なウエハステージＷＳＴ（ステージ本体８１）を駆動するウエハステージ駆動系（平面モータ）５１Ａと、ウエハステージＷＳＴに対する外部からの用力供給用のチューブ３１の中間部の一部が接続され、ウエハステージＷＳＴに対してＸＹ平面内３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ方向）に相対移動可能な第２ステージ部材４２と、ウエハステージＷＳＴと第２ステージ部材４２との間に設けられ、第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴに対して相対移動可能に支持するばね部材９３と、ばね部材９３の弾性力に抗して第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴに対して前記ＸＹ平面内３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ方向）に駆動するボイスコイルモータＭｂと、ウエハステージＷＳＴの位置情報、及びウエハステージＷＳＴに対する第２ステージ部材４２のＸＹ平面内３自由度方向の位置情報を計測する計測系８０（７８、１９）と、ウエハステージＷＳＴの移動に第２ステージ部材４２が追従するように、計測系８０による計測情報に基づいてウエハステージ駆動系（平面モータ）５１ＡとボイスコイルモータＭｂとを制御する主制御装置２０（第１制御系５９）と、を備えている。このため、ステージ装置８５によると、ウエハステージＷＳＴの駆動時にウエハステージＷＳＴに加速度が作用すると、その加速度に応じた力が第２ステージ部材４２に作用し、その第２ステージ部材４２が移動するとともに、前記力と同じ逆向きの力がばね部材９３から第２ステージ部材４２に作用する。このため、主制御装置２０（第１制御系５９）により、ウエハステージＷＳＴの移動に第２ステージ部材４２が追従するように、計測系８０による計測情報に基づいてウエハステージ駆動系（平面モータ）５１ＡとボイスコイルモータＭｂとが制御される際に、ばね部材９３から第２ステージ部材４２に作用する力（ばね部材９３の弾性変形に伴う原位置復帰力）の分だけ、ボイスコイルモータＭｂが発生する力を小さくすることが可能になる。すなわち、ばね部材９３の弾性変形に伴う原位置復帰力が、第２ステージ部材４２のウエハステージＷＳＴに対する追従駆動のアシスト力となる。これにより、第２ステージ部材４２を駆動するボイスコイルモータＭｂを小型化することができ、該ボイスコイルモータＭｂが搭載されたウエハステージＷＳＴの軽量化、ひいてはその位置制御性の向上が可能になる。
【０１２６】
また、ステージ装置８５によると、チューブ３１からの外乱が、第２ステージ部材４２（チューブ固定部材６３）に加わるので、その外乱が直接ウエハステージＷＳＴに作用することがない。
【０１２７】
また、本実施形態に係るステージ装置８５によると、第２ステージ部材４２を駆動するボイスコイルモータＭｂの駆動力の反力が、ボイスコイルモータＭｂの固定子部６６が設けられたウエハステージＷＳＴに作用するが、主制御装置２０（第２の平面モータＦＦ制御部５００）が、この反力の影響を相殺するための力を、目標軌道に応じた駆動力とは別に、平面モータ５１Ａを介して発生させるので、その反力の影響を、ウエハステージＷＳＴが受けることがない。
【０１２８】
また、ステージ装置８５によると、前述したように、第１の２自由度制御系１００と、第２の２自由度制御系２００と、第２の平面モータＦＦ制御部５００とを備える第１制御系５９により、第１の２自由度制御系１００の制御対象３０１、すなわちウエハステージＷＳＴを、チューブ３１からの外乱の影響を受けることなく、目標軌道に沿って精度良く駆動することができる。
【０１２９】
上述のステージ装置８５を備える本実施形態に係る露光装置１０によると、上述した種々の効果を奏する結果、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度が向上し、高精度なウエハＷに対する露光が可能になり、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを精度良く転写することが可能になる。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、説明の簡略化のため、第１制御系５９により、第２ステージ部材４２及びウエハステージＷＳＴを、Ｘ、Ｙ、θｚの３自由度方向に駆動する場合について説明したが、これに限らず、平面モータ５１ＡによりウエハステージＷＳＴを、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの６自由度方向に駆動可能なので、第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴに対して６自由度方向に駆動可能な第２駆動装置を採用し、併せて、第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴに対して６自由度方向に移動可能に支持する支持構造を採用しても良い。この場合の支持構造としては、例えば図９に模式的に示される、第２ステージ部材４２のスライダ部材６２を、ウエハステージＷＳＴの一部に対して、Ｘ軸方向に移動可能に支持する２つのＸコイルばね９３ｘと、Ｙ軸方向に移動可能に支持する１つのＹコイルばね９３ｙと、Ｚ軸方向に移動可能に支持する３つのＺコイルばね９３ｚとを有する構成が考えられる。勿論、Ｙコイルばね９３ｙを２つ、Ｘコイルばね９３ｘを１つ設けても良い。この他、前述のばね部材９３に代えて、６軸方向全てに変位が可能な（所定量撓むことができる）ばね部材を採用することも考えられる。
【０１３１】
また、上記実施形態と同様に第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴに対して３自由度方向に移動可能に支持する場合であっても、スライダ部材６２と第２ベース６１との間に棒状のばね部材を２つ設けても良い。例えばばね部材をＹ軸方向に離間して２つ設けても良い。この場合のばね部材は、断面形状は、円形に限らず、矩形その他形状であっても良い。ただし、特にθｚ方向の力、すなわちねじり力を単一のばね部材で受ける場合には、応力集中の問題を考えれば、そのばね部材の断面形状は円形であることが望ましい。
【０１３２】
また、ウエハステージＷＳＴと第２ステージ部材４２とが共に６自由度方向に移動可能な構成を採用する場合、ウエハステージＷＳＴ及び第２ステージ部材４２を、６自由度方向に駆動制御する、第１制御系５９と同様の構成の制御系を採用しても良いことは勿論である。この制御系では、軌道生成部１０１がＺ軸方向の目標軌道として常に一定値を生成し、θｘ、θｙ方向の目標軌道として常に０を生成し、目標値出力部が６自由度方向全ての目標値として０を出力することとすることができる。
【０１３３】
なお、これまでは第２ステージ部材４２の移動方向が、ＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）、又は６自由度方向である場合について説明したが、これに限らず、第２ステージ部材４２の移動方向は、４自由度方向（例えば、Ｘ、Ｙ、θｚ、Ｚ）、あるいは５自由度方向（例えば、Ｘ、Ｙ、θｚ、θｘ、θｙ）であっても良い。
【０１３４】
また、移動体（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報と、移動体に対する移動部材（第２ステージ部材４２）の移動方向の位置情報とを計測する計測系は、上記実施形態の計測系８０の構成に限らず、所定の座標系上におけるウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する第１位置計測系と、同じ座標系上における第２ステージ部材４２の位置情報を計測する第２位置計測系とを含む構成であっても良い。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、制御系として、前述の第１制御系５９を採用し、該第１制御系５９によって、チューブ３１からの外乱力Ｆｃを、ボイスコイルモータＭｂ及び平面モータ５１Ａを介して、全て相殺する場合について説明した。しかしながら、制御系の構成は、前述の第１制御系５９と同様の構成に限られるものではない。また、例えば外乱力の一部をキャンセルすることとしても良い。
【０１３６】
なお、上記実施形態では、第１の平面モータＦＦ制御部１０２及びＶＣＭＦＦ制御部２０２が、ともに、フィードフォワード制御として完全追従制御を行う場合について例示した。しかし、これに限らず、第１の平面モータＦＦ制御部１０２は、ウエハステージＷＳＴの目標軌道に基づいてウエハステージＷＳＴの位置をフィードフォワード制御すれば良く、必ずしも完全追従制御を行う必要はない。同様に、ＶＣＭＦＦ制御部２０２は、前記目標軌道に基づいて、チューブ３１からの外乱が作用する第２ステージ部材４２のウエハステージＷＳＴに対する位置をフィードフォワード制御すれば良く、必ずしも完全追従制御を行う必要はない。
【０１３７】
また、上記実施形態では、第２ステージ部材４２をウエハステージＷＳＴの＋Ｘ側面に設けることとしたが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴのどの側面に設けても良いし、例えばウエハステージＷＳＴの中央部に空間を形成し、その空間内に設けても良い。また、第２ステージ部材４２は、１つである必要はなく、複数（例えば２個）設けても良い。
【０１３８】
また、上記実施形態では、露光装置が、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である場合について説明したが、これに限らず、光学系と液体とを介してウエハの露光を行う液浸型の露光装置に上記実施形態を適用しても勿論良い。
【０１３９】
なお、上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである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上記実施形態を適用しても良い。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上記実施形態は適用することができる。
【０１４０】
また、上記実施形態の投影露光装置の投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置にも上記実施形態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、上記実施形態は適用できる。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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）にも上記実施形態を適用することができる。
【０１４５】
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上記実施形態を適用することができる。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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上記実施形態を適用できる。
【０１４８】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
以上説明したように、本発明の移動体装置は、移動体を移動させるのに適している。また、本発明の露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１５０】
１０…露光装置、１２…ベース盤、１７…コイル、１８…永久磁石、１９…第２ステージ位置計測系、２０…主制御装置、３１…チューブ、４２…第２ステージ部材、５１Ａ…ウエハステージ駆動系（平面モータ）、５９…第１制御系、６１…第２ベース、７３Ｘ１…Ｘヘッド（Ｘエンコーダ）、７３Ｙ…Ｙヘッド（Ｙエンコーダ）、７４Ｘ１…Ｘスケール、７４Ｙ…Ｙスケール、７８…干渉計システム、８５…ステージ装置、９３…ばね部材、９６…棒状部、９７…板ばね部、１００…第１の２自由度制御系、１０２…第１の平面モータＦＦ制御部、１０３…平面モータＦＢ制御部、２００…第２の２自由度制御系、２０２…ＶＣＭＦＦ制御部、２０３…ＶＣＭＦＢ制御部、５００…第２の平面モータＦＦ制御部、ＩＬ…照明光、ＩＯＰ…照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｍｂ…ボイスコイルモータ、ＴＣ…チューブキャリア、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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