(57)【要約】【課題】ステージ本体とその上のテーブルとを相対移動可能又は分離可能に構成した場合に、そのテーブル上の物体を応力が殆ど加わらない状態で安定に保持する。【解決手段】ベース１１Ａ上に第１ウエハステージＳＴ１を移動自在に載置し、第１ウエハステージＳＴ１上に移動自在に第１可動テーブルＴＢ１を載置し、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１を相対駆動するためのＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡを設ける。第１可動テーブルＴＢ１上に３個のフレキシャよりなるロッド２６Ａ及び３個のフレキシャよりなるロッド２５Ａを介して、ウエハホルダ２７Ａを６自由度で変位しないようにキネマティックに支持し、ウエハホルダ２７Ａ上にウエハＷ１を保持する。【選択図】        図２
2004260116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を駆動するステージ装置であって、
所定のガイド面上を移動可能な第１ステージ本体と、
前記第１ステージ本体に対して移動可能な状態で支持される第１テーブルと、
前記物体を保持する物体ホルダと、
前記第１テーブルに対して前記物体ホルダを前記ガイド面に垂直な方向に変位しないように複数箇所で支持する第１支持部材と、
前記第１ステージ本体に対して前記第１テーブルを前記ガイド面に平行な方向に駆動するための第１駆動機構とを有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記第１テーブルに対して前記物体ホルダを前記ガイド面に平行な方向に変位しないように複数箇所で支持する第２支持部材を更に有することを特徴とする請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記第１支持部材は、前記第１ステージ本体と前記物体ホルダとの間の同一直線上に位置しない３箇所に配置され、それぞれ前記ガイド面に垂直な方向には実質的に変形しない３個の棒状部材を含み、
前記第２支持部材は、前記第１ステージ本体と前記物体ホルダとの間で前記ガイド面に平行に、且つ同一直線上には位置しない３箇所に配置され、それぞれ前記ガイド面に平行な方向には実質的に変形しない３個の棒状部材を含むことを特徴とする請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記第１ステージ本体に対する前記第１テーブルの前記ガイド面に垂直な方向の位置、及び前記ガイド面に平行な軸の周りの傾斜角を制御するための第２駆動機構を更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記第２駆動機構は、前記第１ステージ本体の実質的に前記ガイド面に平行な面上で同一直線上にない３箇所に配置されて、それぞれ前記ガイド面に垂直な方向の高さを制御する３個の高さ制御機構を含むことを特徴とする請求項４に記載のステージ装置。
【請求項６】
物体を駆動するステージ装置であって、
所定のガイド面上を移動可能な第１ステージ本体と、
前記物体を保持して前記第１ステージ本体に対して移動可能な状態で支持される第１テーブルと、
前記第１ステージ本体を前記ガイド面上の第１方向に駆動する第１粗動駆動機構と、
前記第１ステージ本体に対して前記第１テーブルを前記第１方向に駆動するための第１微動駆動機構と、
前記第１粗動駆動機構及び前記第１微動駆動機構の動作を制御する制御系とを有し、
前記物体を前記第１方向に駆動する際に、前記制御系は、前記第１粗動駆動機構を介して前記第１ステージ本体を前記ガイド面上で時間に関して正弦波状に変化する速度で駆動すると共に、前記第１ステージ本体の動きと実際に必要な前記物体の動きとの差に応じて前記第１微動駆動機構を介して前記第１テーブルを駆動することを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
前記第１ステージ本体を前記ガイド面上で前記第１方向に交差する第２方向に駆動する第２粗動駆動機構と、
前記第１ステージ本体に対して前記第１テーブルを前記第２方向に駆動するための第２微動駆動機構とを更に有し、
前記物体を前記第２方向に駆動する際に、前記制御系は、前記第２粗動駆動機構を介して前記第１ステージ本体を前記ガイド面上で前記第２方向に実質的に一定速度で駆動すると共に、前記第１ステージ本体の動きと実際に必要な前記物体の動きとの差に応じて前記第２微動駆動機構を介して前記第１テーブルを駆動することを特徴とする前記６に記載のステージ装置。
【請求項８】
物体を駆動するステージ装置であって、
所定のガイド面上を所定のガイド軸に沿って第１方向に移動可能な第１ステージ本体と、
前記物体を保持して前記第１ステージ本体に対して前記第１方向に移動可能な状態で支持される第１テーブルと、
前記第１ステージ本体を前記ガイド軸に沿って、かつ前記ガイド面上の前記第１方向に直交する第２方向に前記ガイド軸から離れた位置で前記第１方向に駆動する第１粗動駆動機構と、
前記第１粗動駆動機構と共に前記ガイド軸を前記第２方向に挟むように配置されて、前記第１ステージ本体に対して前記第１テーブルを前記第１方向に駆動するための第１微動駆動機構と、
前記第１粗動駆動機構及び前記第１微動駆動機構の動作を制御する制御系とを有し、
前記物体を前記第１方向に駆動する際に、前記制御系は、前記第１粗動駆動機構の駆動によって発生するモーメントを実質的に相殺するモーメントを発生するように前記第１微動駆動機構を駆動することを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
前記第１微動駆動機構は、前記第１ステージ本体に前記第１方向に平行に設けられた固定子と、前記固定子に対向するように前記第１テーブルに設けられた移動子とを有することを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記第１テーブルは、前記第１ステージ本体に対して着脱自在であり、
前記ガイド面又は前記ガイド面に隣接する面上を前記第１ステージ本体とは独立して移動可能で、前記第１テーブルを着脱自在に支持する第２ステージ本体と、
前記第１及び第２ステージ本体の間で前記第１テーブルを移動するテーブル搬送機構とを更に有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記物体を保持し、前記第１テーブルと交互に前記第１及び第２ステージ本体に着脱自在に支持される第２テーブルを更に有し、
前記テーブル搬送機構は、前記第１及び第２ステージ本体の間で前記第２テーブルをも移動することを特徴とする請求項１０に記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記第１テーブルには、所定の反射面が設けられ、
前記第１テーブルの前記反射面からの反射光を受光して前記第１テーブルの位置を計測する第１干渉計システムを更に備えることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載のステージ装置。
【請求項１３】
基板を露光して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置であって、
請求項１２に記載のステージ装置と、
前記第１ステージ本体に支持された前記第１テーブル上の前記物体としての前記基板を露光する露光用光学系と、
前記第１テーブル上のマークを検出するマーク検出系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項１３に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程でマスクや基板等の物体を移動するために使用できるステージ装置に関し、更に詳しくはテーブルとステージ本体とが相対移動可能又は分離可能なステージ装置に関する。更に本発明は、そのステージ装置を用いる露光技術及びその露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子（又は液晶表示素子等）を製造するためのリソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）のパターンを被露光基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するために、ステップ・アンド・リピート方式のような一括露光方式、又はステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光方式の投影露光装置が使用されている。この種の投影露光装置では、一定時間内にどれだけのウエハを露光処理できるかという処理能力、即ちスループットをできるだけ高めることが要請されている。
【０００３】
この種の投影露光装置における処理の流れは、概略以下の通りである。
ａ．先ず、ウエハローダ系を使ってウエハがウエハステージ上にロードされる
（ウエハロード工程）。
ｂ．次に、例えばサーチアライメントマークの位置を検出し、この結果に基づいてウエハの大まかな位置合わせが行われる（サーチアライメント工程）。
【０００４】
ｃ．次に、例えば所定のファインアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を検出し、この結果に基づいて例えばＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式（例えば特開昭６１−４４４２９号公報参照）で、ウエハ上の各ショット領域の座標位置が高精度に計算される（ファインアライメント工程）。
ｄ．次に、計算された座標位置に基づいてウエハを移動することによって、ウエハ上の各ショット領域に順次レチクルのパターンの投影像が露光される（露光工程）。
【０００５】
ｅ．その後、ウエハローダ系によってウエハステージ上の露光済みのウエハが次のウエハと交換される（ウエハ交換工程）。
以下、１ロットのウエハへの露光が終わるまで、工程ｂ〜工程ｅが繰り返される。
これらの処理工程において、ウエハを高精度に位置決めする際に、常にウエハステージを全体として駆動するのでは、ウエハの位置が目標位置に達するまでに必要な時間（位置決め時間）が長くなり、露光工程のスループットを高めるのが困難である。そこで、ウエハステージをステージ本体とその上のウエハを保持するテーブルとから構成し、ステージ本体を大まかに駆動して、最終的な位置決めを行うために、そのステージ本体に対して相対的にそのテーブルを微少量駆動するようにした２段構成のステージ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
更に、よりスループットを高めるためには、そのアライメント工程（ｂ，ｃ）とその露光工程（ｄ）とを並行に処理できることが望ましい。そこで、複数のウエハステージのステージ本体とその上のテーブルとをそれぞれ分離可能に構成し、所定のステージ本体上でアライメントの終了したウエハを、テーブルと一体的に搬送機構によって露光用のステージ本体上に搬送する分離方式のステージ技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２８７１７２２号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−２０３１４０号公報（第８−１０頁、図３、図４）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、ステージ本体とウエハを保持するテーブルとを相対移動可能に構成する２段構成のステージ技術によって、一体的なウエハステージによってウエハを駆動する方式と比べて、高速且つ高精度にウエハの位置決めを行うことが可能である。しかしながら、従来の２段構成のステージ技術では、ウエハを保持するテーブルは、ほぼ剛体としてウエハを保持していた。そのため、ステージ本体のガイド面に緩やかなうねりが生じている場合、又はステージ本体に対してテーブルを相対移動する際に、そのテーブルの底面側で歪みが発生すると、その歪みによる応力がウエハ側に伝わり易く、僅かなウエハの位置ずれやウエハの変形が生じて、重ね合わせ精度等が低下する恐れがあった。従って、ステージ本体に対するテーブルの相対移動の範囲を広くすることが困難であり、更にそのテーブルの相対移動速度をあまり高めることができないという不都合もあった。
【０００９】
また、従来の分離方式のステージ技術においても、ステージ本体上のテーブルはほぼ剛体としてウエハを保持していたため、そのテーブルの底面側の歪み等に起因する応力がウエハ側に伝わる恐れがあった。
更に、最近は、より高速にウエハを移動することが求められているが、従来の２段構成及び分離方式のステージ技術では、ステージ本体にはテーブルの負荷も加わるため、ステージ本体を駆動する際の駆動機構の負荷が大きくなり過ぎて、高速化に限界があるという不都合もあった。
【００１０】
本発明は斯かる点に鑑み、ステージ本体とその上のウエハ等の物体を保持するテーブルとを相対移動可能又は分離可能に構成した場合に、そのテーブル上の物体を応力が殆ど加わらない状態で安定に保持できるステージ技術を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、ステージ本体とその上のウエハ等の物体を保持するテーブルとを相対移動可能又は分離可能に構成した場合に、そのステージ本体に過度の加速度又は不要な外力を加えることなく、そのテーブル上の物体を目標とする経路に沿って高速に移動できるステージ技術を提供することを第２の目的とする。
【００１１】
また、本発明は、そのステージ技術を用いた高スループットの露光技術及びデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１のステージ装置は、物体（Ｗ１）を駆動するステージ装置であって、所定のガイド面上を移動可能な第１ステージ本体（ＳＴ１）と、その第１ステージ本体に対して移動可能な状態で支持される第１テーブル（ＴＢ１）と、その物体を保持する物体ホルダ（２７Ａ）と、その第１テーブルに対してその物体ホルダをそのガイド面に垂直な方向に変位しないように複数箇所で支持する第１支持部材（２６Ａ）と、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルをそのガイド面に平行な方向に駆動するための第１駆動機構（２３ＹＡ）とを有するものである。
【００１３】
斯かる本発明によれば、その第１テーブルに対してその物体ホルダが、そのガイド面に垂直な方向にその第１支持部材を介して支持される。従って、例えばそのガイド面上でその第１ステージ本体を駆動した場合、又はその第１テーブルをその第１ステージ本体に対して駆動した場合に、その第１テーブルの底面で歪みが発生しても、その物体ホルダは応力が殆ど加わらない状態で安定にその物体を保持できる。
【００１４】
この場合、その第１テーブルに対してその物体ホルダをそのガイド面に平行な方向に変位しないように複数箇所で支持する第２支持部材（２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３）を更に有することが望ましい。これによって、その第１テーブルに対してその物体ホルダが、そのガイド面に平行な方向にもその第２支持部材を介して安定に支持される。
【００１５】
この場合、一例としてその第１支持部材は、その第１ステージ本体とその物体ホルダとの間の同一直線上に位置しない３箇所に配置され、それぞれそのガイド面に垂直な方向には実質的に変形しない３個の棒状部材（２６Ａ）を含み、その第２支持部材は、その第１ステージ本体とその物体ホルダとの間でそのガイド面に平行に、且つ同一直線上には位置しない３箇所に配置され、それぞれそのガイド面に平行な方向には実質的に変形しない３個の棒状部材（２５Ａ１，２５Ａ２，２５Ａ３）を含むものである。
【００１６】
これによって、その物体ホルダはその第１テーブルに対して、そのガイド面に垂直な方向に３自由度で、且つそのガイド面に平行な方向に３自由度の全体として６自由度で変位しないように、キネマティックに支持される。この際に、全体として６個の棒状部材は、それぞれ中心軸の方向には変形しにくいが、その中心軸に垂直な方向には或る程度可撓性を有するため、その物体ホルダにはその第１テーブル側からの応力が殆ど伝わることがない。
【００１７】
この場合、その第１ステージ本体に対するその第１テーブルのそのガイド面に垂直な方向の位置、及びそのガイド面に平行な軸の周りの傾斜角を制御するための第２駆動機構（１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ）を更に有することが望ましい。これによって、そのステージ装置を露光装置に適用した場合に、その第１テーブルに保持されている物体のフォーカシング及びレベリングを行うことができる。
【００１８】
その第２駆動機構は、一例として、その第１ステージ本体の実質的にそのガイド面に平行な面上で同一直線上にない３箇所に配置されて、それぞれそのガイド面に垂直な方向の高さを制御する３個の高さ制御機構を含むものである。
次に、本発明による第２のステージ装置は、物体（Ｗ１）を駆動するステージ装置であって、所定のガイド面上を移動可能な第１ステージ本体（ＳＴ１）と、その物体を保持してその第１ステージ本体に対して移動可能な状態で支持される第１テーブル（ＴＢ１）と、その第１ステージ本体をそのガイド面上の第１方向（図７のＹ方向）に駆動する第１粗動駆動機構（４４ＹＡ，４５ＹＡ）と、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルをその第１方向に駆動するための第１微動駆動機構（２３ＹＡ）と、その第１粗動駆動機構及びその第１微動駆動機構の動作を制御する制御系（５６，８３）とを有し、その物体をその第１方向に駆動する際に、その制御系は、その第１粗動駆動機構を介してその第１ステージ本体をそのガイド面上で時間に関して正弦波状に変化する速度で駆動すると共に、その第１ステージ本体の動きと実際に必要なその物体の動きとの差に応じてその第１微動駆動機構を介してその第１テーブルを駆動するものである。
【００１９】
この発明において、時間に関して正弦波状に変化する速度とは、時間に関して正弦波（余弦波を含む）、若しくは周波数の異なる複数の正弦波で表される速度、又はこれらの正弦波、周波数の異なる複数の正弦波、及びオフセット成分の合成波で表される速度を意味している。この発明を例えば走査型露光装置に適用すると、その第１方向をその物体の走査方向として、その第１ステージ本体はその第１粗動駆動機構によってその第１方向に正弦波状の速度で駆動されるため、その第１ステージ本体には過度の加速度が加わることがない。従って、その第１粗動駆動機構に対する負荷が軽減されるため、その第１ステージ本体を高速に駆動することができる。この際に、実際に必要な動きに合わせて、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルが駆動されるが、その第１テーブルは小型で軽量であるため、或る程度加速度が大きくなっても、その第１微動駆動機構の負荷はあまり大きくはならない。
【００２０】
この場合、一例として、その第１ステージ本体をそのガイド面上でその第１方向に交差する第２方向（図７のＸ方向）に駆動する第２粗動駆動機構（３６ＸＡ）と、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルをその第２方向に駆動するための第２微動駆動機構（２３ＸＡ，２４ＸＡ）とを更に有し、その物体をその第２方向に駆動する際に、その制御系は、その第２粗動駆動機構を介してその第１ステージ本体をそのガイド面上でその第２方向に実質的に一定速度で駆動すると共に、その第１ステージ本体の動きと実際に必要なその物体の動きとの差に応じてその第２微動駆動機構を介してその第１テーブルを駆動する。
【００２１】
この駆動方式を走査型露光装置に適用すると、例えば走査露光間にその物体をその第２方向にステップ移動する際には、その第１ステージ本体はその第２方向にほぼ一定速度で駆動され、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルがその第２方向に往復運動するように駆動される。これによって、その第１ステージ本体にはその第２方向においても過度の負荷が加わることがない。
【００２２】
また、本発明による第３のステージ装置は、物体（Ｗ１）を駆動するステージ装置であって、所定のガイド面上を所定のガイド軸（３３Ａ）に沿って第１方向（図１２のＸ方向）に移動可能な第１ステージ本体（ＳＴ１）と、その物体を保持してその第１ステージ本体に対してその第１方向に移動可能な状態で支持される第１テーブル（ＴＢ１）と、その第１ステージ本体をそのガイド軸に沿って、かつそのガイド面上のその第１方向に直交する第２方向（Ｙ方向）にそのガイド軸から離れた位置でその第１方向に駆動する第１粗動駆動機構（３６ＸＡ）と、その第１粗動駆動機構と共にそのガイド軸をその第２方向に挟むように配置されて、その第１ステージ本体に対してその第１テーブルをその第１方向に駆動するための第１微動駆動機構（２３ＸＡ，２４ＸＡ）と、その第１粗動駆動機構及びその第１微動駆動機構の動作を制御する制御系（５６，８３）とを有し、その物体をその第１方向に駆動する際に、その制御系は、その第１粗動駆動機構の駆動によって発生するモーメントを実質的に相殺するモーメントを発生するようにその第１微動駆動機構を駆動するものである。
【００２３】
この発明を例えば走査型露光装置に適用すると、その第１方向をその物体の走査方向として、その第１ステージ本体はその第１粗動駆動機構によってその第１方向に駆動され、それによって発生するモーメントを相殺するように、その第１テーブルがその１微動駆動機構によって駆動される。従って、その第１ステージ本体には不要な外力が加わることがなく、その物体を安定に且つ高速に走査できる。
【００２４】
この場合、その第１微動駆動機構は、一例としてその第１ステージ本体にその第１方向に平行に設けられた固定子（１７Ａ，１８Ａ）と、その固定子に対向するようにその第１テーブルに設けられた移動子（２０Ａ，２１Ａ）とを有する。この構成では、その第１テーブルをその第１ステージ本体に対して広いストロークでその第１方向に駆動できる。また、その固定子とその移動子とは協働して両部材を相対的に駆動する。なお、本明細書において、「協働」とは、固定子と移動子とを相対的に駆動するための何らかの物理的相互作用（例えば電磁気的相互作用）をその固定子とその移動子との間で行うことを意味する。
【００２５】
これらの本発明のステージ装置において、その第１テーブルは、その第１ステージ本体に対して着脱自在であり、そのガイド面又はそのガイド面に隣接する面上をその第１ステージ本体とは独立して移動可能で、その第１テーブルを着脱自在に支持する第２ステージ本体（ＳＴ２）と、その第１及び第２ステージ本体の間でその第１テーブルを移動するテーブル搬送機構６１Ａ，６１Ｂ）とを更に有することが望ましい。
【００２６】
また、その物体を保持し、その第１テーブルと交互にその第１及び第２ステージ本体に着脱自在に支持される第２テーブル（ＴＢ２）を更に有し、そのテーブル搬送機構は、その第１及び第２ステージ本体の間でその第２テーブルをも移動することが望ましい。
この複数ステージ及び複数テーブルを備える構成によれば、例えば第２ステージ本体上のテーブルで物体としての基板の交換やアライメント等の前処理を行うのと並行して、第１ステージ本体上のテーブルで露光を行うことによって、テーブル交換方式で１ロットの基板の露光処理を高いスループットで行うことができる。
【００２７】
次に、上記の本発明のステージ装置において、その第１テーブルには、所定の反射面（２９Ａ）が設けられ、その第１テーブルのその反射面からの反射光を受光してその第１テーブルの位置を計測する第１干渉計システム（５２ＸＡ，５２ＹＡ）を更に備えることが望ましい。
この構成によれば、その第１干渉計システムを用いて、その第１テーブルの位置を高精度に計測することができる。
【００２８】
次に、本発明による露光装置は、基板（Ｗ１）を露光してその基板上に所定のパターン（Ｒ）を形成する露光装置であって、本発明のステージ装置と、その第１ステージ本体に支持されたその第１テーブル上のその物体としてのその基板を露光する露光用光学系（ＰＬ）と、その第１テーブル上のマークを検出するマーク検出系（ＡＬＧ）とを有するものである。
【００２９】
この露光装置によれば、その第１ステージ本体上で露光を行うのと並行してアライメントを行うことができるため、高いスループットが得られる。
また、本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明の露光装置を用いて露光を行うものである。本発明の露光装置を用いることによって、高いスループットで各種デバイスを高精度に量産することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図１０を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
【００３１】
図１は、本例の投影露光装置のウエハステージ系を示す斜視図、図２は、本例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図、図６は本例の投影露光装置の制御系を示すブロック図である。図２に示すように、露光時には露光光源（不図示）からの露光ビームとしての露光光ＩＬが、照明光学系１を介してマスクとしてのレチクルＲ上の矩形（又は円弧状等）の照明領域を上方から均一な照度分布で照明する。
【００３２】
その露光光源として、本例ではＦ２  レーザ光源（波長１５７ｎｍ）或いはＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。なお、露光光源として、ＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）などの紫外光源、Ａｒ２  レーザ光源（波長１２６ｎｍ）やＫｒ２  レーザ（波長１４６ｎｍ）などの他の真空紫外光源、又はＹＡＧレーザの高調波発生光源や半導体レーザの高調波発生装置なども使用することができる。
【００３３】
本例の投影露光装置の露光光源以外の部分は、クリーン度が高度に管理された箱状のチャンバ（不図示）内に収納されているが、その露光光源は、例えば別のクリーン度が低いサービスルーム、或いはそのチャンバの床下のユーティリティスペースなどに設置されている。その露光光源からの露光光は、不図示の引き回し光学系を介して照明光学系１に導かれている。
【００３４】
照明光学系１は、一例として可変減光器、ビーム整形光学系、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）、可変開口絞り、レチクルブラインド機構、及びコンデンサレンズ系等より構成されている。照明光学系１としては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の光学系を使用できる。また、照明光学系１は、気密室としてのサブチャンバで覆われている。
【００３５】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内の回路パターンの像が、露光用光学系としての両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して所定の縮小倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された物体又は基板としてのウエハＷ１（又はＷ２）上の複数のショット領域の一つのショット領域のレジスト層に転写される。なお、レチクルＲ及びウエハＷ１，Ｗ２はそれぞれ第１物体及び第２物体とも見なすことができ、投影光学系ＰＬは投影系とも見なすことができる。また、被露光用の基板としてのウエハＷ１，Ｗ２は、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が２００ｍｍ又は３００ｍｍ等の円板状の基板である。
【００３６】
本例の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは、ほぼ露光中心（レチクルパターンの投影像の中心）に合致している。また、本例の投影光学系ＰＬとしては、例えば特開２０００−４７１１４号公報に開示されているように、互いに交差する光軸を持つ複数の光学系を持つ反射屈折投影光学系、又は例えば特願２０００−５９２６８号明細書に開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持つ反射屈折系とを有し、内部で中間像を２回形成する反射屈折投影光学系を使用できる。更に、投影光学系ＰＬとしては、例えば米国特許第５，０３１，９７６  号、第５，４８８，２２９  号及び第５，７１７，５１８  号、並びに国際公開（ＷＯ）第  ００／３９６２３  号パンフレットに開示されているように、１本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開口を有する２つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型の反射屈折投影光学系などを使用することができる。また、投影光学系ＰＬの鏡筒内部は気密化されている。
【００３７】
なお、レチクルＲを構成するガラス基板、及び投影光学系ＰＬを構成するレンズ等の屈折部材の光学材料としては、露光ビームがＦ２  レーザ等の真空紫外光である場合には、蛍石（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等のフッ化物結晶、又は水酸基濃度が１００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フッ素ドープ石英）などが使用できる。一方、露光ビームとしてＡｒＦエキシマレーザ光又はＫｒＦエキシマレーザ光などを用いる場合には、その光学材料として上記各物質の他、合成石英を用いることも可能であると共に、投影光学系ＰＬを屈折系から構成することも可能である。
【００３８】
以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内でレチクルＲ及びウエハＷ１，Ｗ２の走査方向に直交する非走査方向（ここでは図２の紙面に垂直な方向）にＸ軸を取り、その走査方向（ここでは図２の紙面に平行な方向）にＹ軸を取って説明する。
先ずレチクルＲは、レチクルステージ２上に吸着保持され、レチクルステージ２は、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース３上にＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に微動できるように浮上して載置されている。レチクルステージ２、その駆動装置、及びレチクルベース３より構成されるレチクルステージ系は、気密室としてのレチクル室（不図示）内に収納されている。
【００３９】
そして、ダブルパス方式のレーザ干渉計よりなるレチクル干渉計５からの計測用レーザビームが、レチクルステージ２上の移動鏡４に照射されている。レチクル干渉計５は、例えば投影光学系ＰＬの側面に固定された参照鏡（不図示）を基準としてレチクルステージ２（レチクルＲ）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角）を計測し、計測値を図６に示すレチクルステージ駆動系５８及び装置全体を統轄制御する主制御系５６に供給する。そのレチクルステージ駆動系５８は、供給された計測値及び主制御系５６からの制御情報に基づいて不図示のリニアモータ等の駆動装置を介して、レチクルステージ２の走査速度、Ｘ方向及びＹ方向の位置、並びに回転角の制御を行う。
【００４０】
なお、レチクルの交換時間を短縮してスループットを高めるために、図２のレチクルステージ２を２つのステージから構成してもよい。また、レチクルステージ２を走査用の粗動ステージと、同期誤差等の調整用の微動ステージとから構成し、その粗動ステージの移動により発生する反力を、例えば特開平８−６３２３１号公報に開示されるように、その粗動ステージを駆動するためのリニアモータの移動子（可動子）と固定子とをレチクルベース３に対して互いに逆向きに相対移動させることによって排除することが望ましい。
【００４１】
また、本例のように露光ビームとして真空紫外光を使用する場合、真空紫外光は空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気、微量な有機系気体等の吸光物質によって吸収される。この吸収を避けるため、本例では上記の照明光学系１を囲むサブチャンバ、レチクルステージ系を囲むレチクル室、及び投影光学系ＰＬの鏡筒の内部には、それらの吸光物質の濃度が数ｐｐｍ程度以下に管理されて露光ビームを透過する高純度のパージガスが供給されている。そのパージガスとしては、窒素ガス（Ｎ２）、又はヘリウムガス（Ｈｅ）やネオンガス（Ｎｅ）等の希ガスを使用することができる。更に、投影光学系ＰＬとその像面の基板（図２ではウエハＷ１）との間には、例えば局所的に気体を所定流量で送風する装置によってそのパージガスが供給されている。なお、後述のウエハステージ系の全体を気密室（ウエハ室）で覆い、この内部全体にパージガスを供給するようにしてもよい。
【００４２】
次に、図２において、本例のレチクルＲのパターン面には、回路パターンをＸ方向（非走査方向）に挟むように１対又は複数対の図示省略した２次元の位置合わせ用マーク（レチクルマーク）が形成されている。レチクルＲの回路パターンとレチクルマークとの位置関係の情報は、図６の主制御系５６に記憶されている。また、そのレチクルマークと投影光学系ＰＬの像面側の基準マークとの位置関係を、露光光ＩＬと同じ波長の照明光を用いて、かつレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）  方式で検出するための１対のレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が設置されており、その検出情報が図６のアライメント信号処理系８２に供給されている。レチクルアライメント顕微鏡の詳細な構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されている。アライメント信号処理系８２は、その検出情報に基づいてレチクルマークの投影像とその基準マークとの位置関係を求め、その位置関係の情報を主制御系５６に供給する。主制御系５６は、その位置関係の情報と後述のウエハ上の各ショット領域の配列座標の情報とを用いて、ウエハ上の各ショット領域とレチクルＲのパターン像との位置合わせを行う。主制御系５６は、上記の露光光源の出力や発光タイミングの制御も行う。
【００４３】
また、図２において、投影光学系ＰＬに対して−Ｙ方向側に所定間隔離れた位置にオフ・アクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系としてのアライメントセンサＡＬＧが設置されている。このアライメントセンサＡＬＧは、広帯域の光を照明光とするＦＩＡ（Ｆｉ１ｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａ１ｉｇｍｅｎｔ）方式等の撮像方式でウエハ上のサーチアライメントマーク及びファインアライメントマーク（ウエハマーク）又は所定の基準マークを検出するセンサであり、アライメントセンサＡＬＧの撮像信号は、図６のアライメント信号処理系８２に供給される。アライメントセンサＡＬＧの光軸ＳＸはＺ軸に平行であり、アライメントセンサＡＬＧの検出中心はほぼ光軸ＳＸ上に位置している。アライメント信号処理系８２は、その撮像信号を画像処理して検出対象のマークの座標位置を求め、求めた座標位置を主制御系５６に供給する。主制御系５６は、供給された座標位置に基づいて、ウエハの大まかな位置合わせ（サーチアライメント）を行うと共に、例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式で、その基準マークを基準として、ウエハ上の全部のショット領域の配列座標の算出（ファインアライメント）を行う。
【００４４】
なお、アライメントセンサＡＬＧとしては、レーザビームとドット列状のマークとを相対走査してそのマークから発生する回折光を検出するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａ１ｉｇｎｍｅｎｔ）方式のセンサ、又は回折格子状のマークに２方向からレーザビームを照射してそのマークから発生する２つの回折光の干渉光を検出するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａ１ｉｇｎｍｅｎｔ）  方式のセンサなども使用できる。
【００４５】
本例の投影光学系ＰＬ及びアライメントセンサＡＬＧは、それぞれ支持板６及び８に支持され、支持板６及び８はそれぞれ３本（又は４本）の防振台を含むコラム７及び９によって床面から所定高さに支持されている。図１に２点鎖線で示すように、支持板６及び８はそれぞれほぼ正三角形の平板であり、そのほぼ正三角形の頂点付近にそれぞれコラム７及び９が設置されている。図２において、投影光学系ＰＬの下方の床面に、３本（又は４本）の防振台を含むコラム１２Ａを介して定盤よりなるウエハ露光用の第１ベース１１Ａが水平に設置され、アライメントセンサＡＬＧの下方の床面に、３本（又は４本）の防振台を含むコラム１２Ｂを介して定盤よりなるウエハアライメント用の第２ベース１１Ｂが水平に設置されている。３本のコラム１２Ａ及び１２Ｂはそれぞれ３本のコラム７及び９の近くに配置されている。図１及び図２に示すように、第１ベース１１Ａと第２ベース１１Ｂとの間のＹ方向の隙間の中央部に、支持板６及び８をそれぞれ支持する１本のコラム７及び９が配置されている。また、ベース１１Ａ及び１１Ｂの−Ｘ方向の側面にウエハのロード及びアンロードを行うためのウエハローダ系ＷＬが設置されている。ウエハローダ系ＷＬは、一例としてＺ方向に昇降自在のベース部材と、このベース部材に順次連結される複数の回転アームとを備えている。
【００４６】
ベース１１Ａ及び１１Ｂの上面は、極めて平面度の良好なステージガイド面（第１及び第２ガイド面）に仕上げられている。本例では後述のようにベース１１Ａ及び１１Ｂ上にそれぞれウエハステージが２次元的に移動自在に載置されるが、それとは異なり２つのウエハステージを１つの大型ベース（ベース１１Ａのほぼ２倍以上の面積で、かつより厚いベース）上に載置するものとすると、その大型ベースの上面を極めて良好な平面度に仕上げるために、製造コストが高くなると共に、その大型ベースの搬送コストの上昇なども生じる。即ち、本例のように２台のベース１１Ａ，１１Ｂを併設することによって、製造コストが低くなり、投影露光装置の搬送や組み立ても容易になる利点がある。
【００４７】
先ず、ウエハ露光用のステージ系について説明する。図２において、投影光学系ＰＬの下方の第１ベース１１Ａ上に第１ステージ本体としての第１ウエハステージＳＴ１が、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して数μｍ程度のギャップ（エアーフィルム）をもって非接触でＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置されている。即ち、第１ウエハステージＳＴ１の底面には、エアーパッド（不図示）が設けられている。図２において、第１ウエハステージＳＴ１はＸ方向から見てＵ字型であるが、＋Ｙ方向の側面が高く設定されている。第１ウエハステージＳＴ１の中央の平板部上に、ほぼ正三角形の頂点の位置に設けられた３個のそれぞれＺ方向の高さが可変のＺアクチュエータ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ（第２駆動機構）を介して四角形の平板よりなるフォーカス・レベリングプレート１６Ａが支持されている。このフォーカス・レベリングプレート１６Ａの上面（スライド面）にウエハＷ１を保持するための第１テーブルとしての第１可動テーブルＴＢ１が、エアーパッド３０Ａを介して非接触状態でＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置されている。エアーパッド３０Ａは、一例としてフォーカス・レベリングプレート１６Ａ側から第１可動テーブルＴＢ１側に浮上支持用のエアーを吹き出すために使用されており、エアーパッド３０Ａと第１可動テーブルＴＢ１の底面との間には５〜１０μｍ程度のギャップ（エアーフィルム）が生じている。
【００４８】
Ｚアクチュエータ１３Ａ〜１５Ａとしては、一例として永久磁石と電磁石との反発力又は吸引力を利用する方式、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）方式、又はピエゾ素子等の圧電素子や磁歪素子などの伸縮自在の素子を用いる方式のアクチュエータ（又は駆動機構）などが使用できる。３個のＺアクチュエータ１３Ａ〜１５Ａの先端部は、互いに独立にＺ方向の高さが可変であり、これによってフォーカス・レベリングプレート１６Ａ及び第１可動テーブルＴＢ１のＺ方向の位置、Ｘ軸の周りの傾斜角、及びＹ軸の周りの傾斜角を所定範囲内で制御できるように構成されている。
【００４９】
図１に示すように、第１可動テーブルＴＢ１は、ほぼＸＹ平面に平行な四角形の平板部に対して＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に側壁部を設けた構成である。図２において、第１可動テーブルＴＢ１の平板部上に３個のそれぞれＺ方向には変形しないフレキシャよりなるロッド２６Ａを介して、ほぼＸＹ平面に平行な四角形の平板よりなる物体ホルダとしてのウエハホルダ２７Ａが支持され、ウエハホルダ２７Ａ上にウエハＷ１が例えば真空吸着によって保持されている。
【００５０】
図４は、フレキシャよりなる棒状部材としてのロッド２６Ａを示し、この図４において、円柱状のロッド２６Ａの先端部及び下端部にそれぞれ直交する２方向から切り欠き部１３０Ｂ，１３１Ｂ及び１３０Ａ及び１３１Ａ（すり割り部）が設けられている。この結果、ロッド２６Ａは、ロッドの軸方向（長手方向）には変形しないが、その先端部及び下端部において、その軸に直交する方向には或る程度変形できる部材である。このように３個のフレキシャよりなるロッド２６Ａでウエハホルダ２７ＡをＺ方向に支持することによって、ウエハホルダ２７ＡがＺ方向には変位しないと共に、仮に第１可動テーブルＴＢ１側でロッド２６Ａの位置が僅かに変化しても、ウエハホルダ２７Ａにロッド２６Ａからの応力が殆ど加わらないという利点がある。
【００５１】
図２に戻り、ウエハホルダ２７Ａと第１可動テーブルＴＢ１との間には、真空吸着のための配管（不図示）が設置されており、その配管は第１可動テーブルＴＢ１から外部の真空ポンプ（不図示）に連結されている。更に、実際には、第１ウエハステージＳＴ１の中央部にはウエハをロード又はアンロードするためのピン（不図示）を昇降する機構が組み込まれており、フォーカス・レベリングプレート１６Ａ、第１可動テーブルＴＢ１、及びウエハホルダ２７Ａの中央部にはそのピンを通すための貫通孔もそれぞれ形成されている。なお、第１可動テーブルＴＢ１を移動する場合には、そのウエハ昇降用のピンは、第１可動テーブルＴＢ１の底面より低い位置に収納されている。
【００５２】
図５は、図２の第１可動テーブルＴＢ１を含む部分を示す平面図であり、この図５において、３個のロッド２６Ａ（第１支持部材）は、ウエハホルダ２７Ａの底面でほぼ正三角形の頂点の位置に配置されている。これによって、ウエハホルダ２７ＡはＺ方向に変位しないように安定に保持される。但し、これだけでは、第１可動テーブルＴＢ１に対してウエハホルダ２７ＡがＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向に変位する。これを防止するため、第１可動テーブルＴＢ１の＋Ｙ方向の側壁部とウエハホルダ２７Ａの側面とが、Ｘ方向に所定間隔で配置されてそれぞれＹ方向には変形しないフレキシャよりなる２個のロッド２５Ａ１及び２５Ａ２で連結され、第１可動テーブルＴＢ１の＋Ｘ方向の側壁部とウエハホルダ２７Ａの側面とが、Ｘ方向には変形しないフレキシャよりなるロッド２５Ａ３で連結されている。３個のロッド２５Ａ１〜２５Ａ３（第２支持部材）は、図４に示すロッド２６Ａと同様の棒状部材よりなるフレキシャであるため、ウエハホルダ２７Ａには応力が殆ど作用しない。このように本例のウエハホルダ２７Ａは、６個のロッド２５Ａ１〜２５Ａ３，２６Ａを介して第１可動テーブルＴＢ１に対して完全に（６自由度で）静止状態で、即ちキネマティックに支持された状態で、かつ応力が殆ど加わらない状態で保持されている。なお、３個のロッド２５Ａ１〜２５Ａ３は、図２ではまとめてロッド２５Ａとして表されている。
【００５３】
また、図５において、ウエハホルダ２７Ａの−Ｙ方向及び−Ｘ方向の側面に、それぞれＹＺ平面にほぼ平行な２枚の板ばね８０及びＸＺ平面にほぼ平行な２枚の板ばね８１を介して、反射面としての細長い角柱状のＹ軸の移動鏡２９ＹＡ及びＸ軸の移動鏡２９ＸＡがキネマティックに保持されている。移動鏡２９ＹＡ及び２９ＸＡはそれぞれＹ軸及びＸ軸に平行なレーザビームをほぼその入射方向に反射するための反射面を備えている。このように移動鏡２９ＹＡ，２９ＸＡを板ばね８０及び８１を介して支持することによって、ウエハホルダ２７Ａには移動鏡２９ＹＡ，２９ＸＡによる応力が殆ど加わらない利点がある。なお、移動鏡２９ＹＡ，２９ＸＡは、ウエハホルダ２７Ａの側面に直接固定してもよく、移動鏡２９ＹＡ，２９ＸＡの代わりにウエハホルダ２７Ａの側面を鏡面加工して形成した反射面を使用してもよい。更に、２軸の移動鏡２９ＹＡ，２９ＸＡが図１ではまとめて移動鏡２９Ａとして表されている。
【００５４】
また、図５において、ウエハホルダ２７Ａの上面のウエハＷ１の近くに、所定のそれぞれＸ方向及びＹ方向の位置を示す２つの２次元の基準マーク（不図示）が形成された基準マーク部材ＦＭ１が設置されている。基準マーク部材ＦＭ１の表面の高さ（Ｚ方向の位置）は、ウエハＷ１の表面の高さと同一になるように設定されている。本例の第１可動テーブルＴＢ１は、後述のように第１ウエハステージＳＴ１から分離可能であり、別のウエハステージ上でウエハＷ１のアライメントが行われている。この場合、基準マーク部材ＦＭ１上の基準マークを基準（原点）としてウエハＷ１の各ショット領域の配列座標が求められているため、第１ウエハステージＳＴ１側では例えば上記のレチクルアライメント顕微鏡を用いて、その基準マーク部材ＦＭ１上の基準マークの位置を検出するのみで、ウエハＷ１上の各ショット領域の配列座標を認識することができる。なお、基準マーク部材ＦＭ１は、ウエハホルダ２７Ａの上面に複数（２つ又は３つ）設けてもよい。
【００５５】
図２に戻り、第１ウエハステージＳＴ１の＋Ｙ方向の側壁部の内面に、第１固定子としての、Ｘ方向に所定ピッチで配列された永久磁石（発磁体）を含むＸ方向に長い固定子１７Ａと、Ｚ方向に磁場を生成するための永久磁石を含むＸ方向に長い固定子１９ＡとがＺ方向に隣接して設けられている。また、第１ウエハステージＳＴ１の−Ｙ方向の側壁部の内面に、固定子１７Ａと同様の構成のＸ方向に長い固定子１８Ａが、固定子１７Ａに対向するように、かつ固定子１７Ａよりも低い高さで設けられている。固定子１７Ａ〜１９Ａは、それぞれ断面がＵ字型で解放端が内側を向くように配置されている。
【００５６】
一方、第１可動テーブルＴＢ１の＋Ｙ方向の側壁部の外面に、固定子１７Ａ及び１９Ａの内部にそれぞれ非接触で先端部が収まるように、コイルを含みＸ方向に長い移動子（可動子）２０Ａ及び２２Ａが設けられている。移動子２０Ａが第１移動子に対応している。また、第１可動テーブルＴＢ１の−Ｙ方向の側面（外面）に、固定子１８Ａの内部に非接触で先端部が収まるように、コイルを含みＸ方向に長い移動子（可動子）２１Ａが設けられている。即ち、第１可動テーブルＴＢ１は、第１ウエハステージＳＴ１からＸ方向に非接触で引き抜くことによって、第１ウエハステージＳＴ１から容易に分離できるように構成されている。この場合、固定子１７Ａと移動子２０Ａとより、及び固定子１８Ａと移動子２１Ａとより、それぞれ第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１をＸ方向及びＺ軸の周りの回転方向に非接触で駆動するための第１のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び第２のＸ軸微動リニアモータ２４ＸＡが構成されている。即ち、固定子１７Ａ，１８Ａと移動子２０Ａ，２１Ａとは互いに協働してそれぞれＸ軸のリニアモータを構成している。Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡは、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１を着脱する場合の駆動機構としても使用される。
【００５７】
なお、固定子１７Ａ，１８Ａも完全に静止している訳ではなく、駆動する際の反力によって移動子２０Ａ，２１Ａと逆方向に僅かに移動することがある。そこで、本明細書では、説明の便宜上、リニアモータ又はアクチュエータ等の駆動装置を構成する２つの相対変位する駆動部材の内で、移動量が大きいと想定される部材を「移動子」と呼び、移動量がより少ないと想定される部材を「固定子」と呼ぶこととする。また、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡは、一例としてそれぞれ３相リニアモータであり、移動子２０Ａ，２１Ａにはそれぞれ固定子１７Ａ，１８ＡとのＸ方向の相対位置（第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１のＸ方向への相対位置）を大まかにモニタするための検出器（例えばホール素子）が組み込まれている。
【００５８】
また、固定子１９Ａと移動子２２Ａとより、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１をＹ方向に非接触で駆動するためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）方式のＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡが構成されている。Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＡが第１駆動機構又は第１微動駆動機構に対応し、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡが第２微動駆動機構に対応する。更に、移動子２２Ａにも、移動子２２Ａと固定子１９ＡとのＹ方向への相対的な変位（第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１のＹ方向への相対位置）を大まかに検出するための検出器（例えばホール素子）が組み込まれている。移動子２０Ａ，２１Ａに組み込まれたＸ方向の検出器、及び移動子２２Ａに組み込まれたＹ方向の検出器による相対位置の検出情報が、図６の第１ステージ制御系８３に供給されている。第１ステージ制御系８３は、その検出情報及び後述のレーザ干渉計の計測情報に基づいて、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡの動作を制御する。なお、図６におけるＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡは、第１ウエハステージＳＴ１とこの上の可動テーブル（図２では第１可動テーブルＴＢ１）との間で形成される駆動装置を意味している。通常は、第１ウエハステージＳＴ１に対してその上の可動テーブルがＸ方向、Ｙ方向の移動ストローク内のほぼ中央に位置するように、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡの動作が制御される。２軸のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び２４ＸＡによるＸ方向への移動ストロークは、例えば図５において、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１をこのＸ方向の幅の２／３程度まで＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に移動できる程度である。また、Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＡによるＹ方向への移動ストロークは、固定子１９Ａと移動子２２Ａとが重なっている範囲、例えば数ｍｍ程度である。
【００５９】
この場合、固定子１７Ａの解放端の中心と固定子１８Ａの解放端の中心とを結ぶ直線は、ほぼ第１可動テーブルＴＢ１及びこれによって支持される部材（ウエハホルダ２７Ａ等）よりなる可動部材の重心の位置を斜めに通過している。このため、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び２４ＸＡによって第１可動テーブルＴＢ１を駆動する際に、不要なモーメント等が発生することを防止できる。また、Ｚアクチュエータ１３Ａ〜１５Ａによるフォーカス・レベリングプレート１６ＡのＺ方向への移動ストロークは、固定子１７Ａ〜１９Ａと移動子２０Ａ〜２２ＡとのＺ方向のギャップより小さくなるように設定されている。
【００６０】
更に、図２において、投影光学系ＰＬの下部側面に、被検面上の複数の計測点にスリット像を投影する投射光学系５３Ａと、その被検面からの反射光を受光してそのスリット像を再結像してその横ずれ量から対応する計測点のＺ方向の位置を検出する受光光学系５３Ｂとを有する斜入射光学方式のオートフォーカスセンサが配置されている。受光光学系５３Ｂの検出情報は図６の第１ステージ制御系８３に供給されている。第１ステージ制御系８３は、その検出情報に基づいて走査露光中にウエハＷ１の表面が投影光学系ＰＬの像面に合致するように、Ｚアクチュエータ１３Ａ〜１５Ａを介してフォーカス・レベリングプレート１６Ａ及び第１可動テーブルＴＢ１（ひいてはウエハＷ１）のＺ方向の位置及び傾斜角を制御する。
【００６１】
また、図１において、第１ベース１１Ａと第２ベース１１Ｂとの間の中央部、及び第１ベース１１Ａの−Ｘ方向の側面の中央部の上方に、それぞれ例えばダブルパス方式で分解能が０．０１μｍ（１０ｎｍ）程度のレーザ干渉計よりなるＹ軸のウエハ干渉計５２ＹＡ、及びＸ軸のウエハ干渉計５２ＸＡ（第１干渉計システム）が設置されている。図２に示すように、ウエハ干渉計５２ＹＡは、支持板６の底面に支持部材５４Ａを介して保持されている（ウエハ干渉計５２ＸＡも同様）。Ｙ軸のウエハ干渉計５２ＹＡは、Ｙ軸に平行な複数のレーザビームを第１ウエハステージＳＴ１上の可動テーブル（図１では第１可動テーブルＴＢ１）の移動鏡（図１では移動鏡２９Ａ）に照射することによって、投影光学系ＰＬの参照鏡（不図示）を基準としてその可動テーブルのＹ方向（走査方向）の位置、Ｚ軸の周りの回転角（ヨーイング量）、及びＸ軸の周りの回転角（ピッチング量）を計測する。一方、Ｘ軸のウエハ干渉計５２ＸＡは、その移動鏡にＸ軸に平行な複数のレーザビームを照射することによって、投影光学系ＰＬの参照鏡（不図示）を基準としてその可動テーブルのＸ方向（走査方向に直交する非走査方向）の位置、及びＹ軸の周りの回転角（ローリング量）を計測する。ウエハ干渉計５２ＹＡ及び５２ＸＡからのレーザビームの中心は、それぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過しており、いわゆるアッベ誤差が生じないようにされている。ウエハ干渉計５２ＹＡ及び５２ＸＡの計測値は図６の第１ステージ制御系８３及び主制御系５６に供給される。
【００６２】
図１において、第１ウエハステージＳＴ１は、＋Ｙ方向側のＸ軸スライダ３２Ａに連結され、Ｘ軸スライダ３２Ａは、Ｘ軸に平行に設置されたＸ軸ガイド部材３３Ａにエアーパッドを介してＸ方向に円滑に移動できるように連結されている。また、Ｘ軸ガイド部材３３Ａに平行に、Ｘ方向に所定ピッチで配列された永久磁石を含むＸ方向に長い固定子３５Ａが配置され、Ｘ軸ガイド部材３３Ａ及び固定子３５Ａの＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の端部はそれぞれ第１Ｙ軸スライダ３７Ａ及び第２Ｙ軸スライダ３８Ａに連結されている。第１Ｙ軸スライダ３７Ａは、Ｙ軸に平行に設置されたＹ軸ガイド部材３９Ａにエアーパッドを介してＹ方向に円滑に移動できるように連結され、第２Ｙ軸スライダ３８Ａは、第１ベース１１Ａ上面にエアーパッドを介してＹ方向に円滑に移動できるように載置されている。Ｙ軸ガイド部材３９Ａの両端は支持部材４８Ａを介して第１ベース１１Ａ上に固定されている。
【００６３】
図５に示すように、第１ウエハステージＳＴ１の＋Ｙ方向の側面とＸ軸スライダ３２Ａとは、それぞれＹ方向には変形しないフレキシャよりなり、Ｘ方向に離れて配置された２個のロッド３１Ａ１及び３１Ａ２と、連結部材７８及び７９を介して配置されたＸ方向には変形しないフレキシャよりなるロッド３１Ａ３とを介して連結されている。この場合にも、ロッド３１Ａ１〜３１Ａ３がフレキシャであるため、第１ウエハステージＳＴ１はＸ軸スライダ３２Ａに対してＸ方向、Ｙ方向、及びＺ軸の周りの回転方向には相対変位しないように、かつＺ方向には或る程度相対変位できるように連結されると共に、その連結に伴う応力が第１ウエハステージＳＴ１には殆ど作用しないという利点がある。
【００６４】
図２に戻り、図５の３個のロッド３１Ａ１〜３１Ａ３がまとめてロッド３１Ａとして表されている。また、Ｘ軸スライダ３２Ａの内側にコイルを含むＸ方向に長い移動子３４Ａが設けられ、移動子３４Ａの先端部が固定子３５Ａの内側に非接触で収納されている。移動子３４Ａと固定子３５Ａとから、Ｘ軸ガイド部材３３Ａに対してＸ軸スライダ３２Ａ及び第１ウエハステージＳＴ１をＸ方向に広い範囲で駆動するためのＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ（第２粗動駆動機構）が構成されている。
【００６５】
図３は、図１において第１ウエハステージＳＴ１を＋Ｙ方向に見た一部を切り欠いた図であり、この図３において、第１ベース１１Ａの上面の＋Ｘ方向の端部付近のＹ方向に沿った溝部５１Ａに、エアーパッドを介してＹ方向に非接触状態で移動できるように、断面形状がＵ字型のＹ軸バランサ４６Ａが載置されている。このＹ軸バランサ４６Ａ内部に、Ｙ方向に所定ピッチで配列された永久磁石を含むＹ方向に長い固定子４２Ａが設置され、第１Ｙ軸スライダ３７Ａの内部に、先端部が固定子４２Ａ内に収まるようにコイルを含む移動子４０Ａが設けられている。移動子４０Ａと固定子４２Ａとから、Ｙ軸バランサ４６Ａに対して第１Ｙ軸スライダ３７Ａ（ひいては第１ウエハステージＳＴ１）をＹ方向に広い範囲で駆動するための第１のＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ（第１粗動駆動機構）が構成されている。
【００６６】
同様に、第１ベース１１Ａの上面の−Ｘ方向の端部に、断面形状がＵ字型のＹ方向に長い保持枠４７Ａがエアーパッドを介してＹ方向に非接触状態で移動できるように配置され、この保持枠４７Ａ内部に、Ｙ方向に所定ピッチで配列された永久磁石を含むＹ方向に長い固定子４３Ａが配置され、第２Ｙ軸スライダ３８Ａの外側に、先端部が固定子４３Ａ内に収まるようにコイルを含む移動子４１Ａが設けられている。移動子４１Ａと固定子４３Ａとから、保持枠４７Ａに対して第２Ｙ軸スライダ３８Ａ（ひいては第１ウエハステージＳＴ１）をＹ方向に広い範囲で駆動するための第２のＹ軸粗動リニアモータ４５ＹＡ（第１粗動駆動機構）が構成されている。なお、保持枠４７Ａと固定子４３Ａとの重量は、Ｙ軸バランサ４６Ａと固定子４２Ａとの重量と同じである。この場合、第１ウエハステージＳＴ１が回転することなくＹ方向に駆動されるように、２つのＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ及び４５ＹＡは同期して駆動される。また、Ｙ軸ガイド部材３９Ａに隣接しているＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡでは、移動子４０Ａが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に移動する際に移動子４０Ａが担う運動量を相殺するように、固定子４２Ａ及びＹ軸バランサ４６Ａ並びに固定子４３Ａ及び保持枠４７Ａが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に移動する。これは、移動子４０ＡをＹ方向へ駆動する際の反作用によって、固定子４２Ａ及びＹ軸バランサ４６Ａ等が逆方向に移動することを意味する。これによって、第１ウエハステージＳＴ１をＹ方向（走査方向）に駆動する際の振動の発生が抑制される利点がある。
【００６７】
また、図３において、Ｙ軸ガイド部材３９Ａを支持する支持部材４８Ａが、Ｘ方向に変形しないフレキシャよりなるロッド４９Ａを介してフレーム５０Ａの先端部に連結され、フレーム５０Ａの底面は床上に固定されている。なお、ロッド４９Ａの代わりに、ユニバーサルジョイントを使用してもよい。この構成によって、図２のＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡを介して第１ウエハステージＳＴ１をＸ方向に駆動する際に、固定子３５Ａから第１Ｙ軸スライダ３７Ａに加わる反作用が床面側に逃がされている。従って、第１ウエハステージＳＴ１をＸ方向（非走査方向）に駆動する際の振動の発生も抑制される利点がある。非走査方向への第１ウエハステージＳＴ１の移動は、本例ではほぼ一定速度で行われるため（詳細後述）、走査方向に比べて振動の抑制は厳密には行われていない。但し、より振動の発生量を低減したい場合には、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡを駆動する際にも、例えば移動子３４Ａが担う運動量を相殺するように固定子３５Ａが逆方向に移動できるようにしてもよい。
【００６８】
Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ、及びＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４５ＹＡはそれぞれ例えば３相リニアモータであり、移動子３４Ａ，４０Ａ，４１Ａにも、対応する固定子に対する大まかな位置を検出するための検出器（例えばホール素子）が組み込まれている。それらの検出器で検出される位置情報は図６の第１ステージ制御系８３に供給されている。第１ステージ制御系８３は、それらの位置情報、ウエハ干渉計５２ＹＡ及び５２ＸＡの計測値、及び主制御系５６の制御情報に基づいて、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ及びＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４５ＹＡの動作を制御する。
【００６９】
図１の第１可動テーブルＴＢ１上のウエハＷ１を露光する場合の基本的な動作として、先ず図６の主制御系５６及び第１ステージ制御系８３の制御のもとで、基準マーク部材ＦＭ１上の２つの２次元の基準マークの中心がほぼ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に来るように、第１ウエハステージＳＴ１を駆動する。その後、レチクルステージ駆動系５８の制御のもとで、図２のレチクルステージ２を駆動して、レチクルＲ上の所定の１対の２次元のレチクルマークを、その２つの基準マークとほぼ共役な位置に移動する。この状態で、上述のレチクルアライメント顕微鏡及び図６のアライメント信号処理系８２を介して、露光波長の照明光のもとで、その２つのレチクルマークの投影像に対するその２つの基準マークの位置ずれ量を計測し、計測値を主制御系５６に供給する。主制御系５６は、２つのレチクルマークの投影像の中心（露光中心）にその２つの基準マークの中心が合致しているときにウエハ干渉計５２ＹＡ及び５２ＸＡの計測値が共に０になるようにステージ座標系のオフセットを設定する。
【００７０】
更に、主制御系５６は、その２つの基準マーク（ほぼＸ軸に平行に配列されているものとする）の中心を結ぶ直線が、Ｘ軸に高精度に平行になるように、即ちその２つの基準マークの中心を順次所定のレチクルマークの像の中心に合致させたときにウエハ干渉計５２ＹＡで計測されるＹ座標が同じ値になるように、第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１の回転角を調整する。これによって、ステージ座標系は、基準マーク部材ＦＭ１上の２つの基準マークの中心を原点とする座標系に設定される。その後、一例としてその２つの基準マークの中心を結ぶ直線と、２つのレチクルマークの像の中心を結ぶ直線とが平行になるように、レチクルステージ２の回転角を調整する。これ以降は、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１の相対回転角が変化しないように、図２のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡが駆動される。
【００７１】
また、第１可動テーブルＴＢ１上で基準マーク部材ＦＭ１の基準マークを基準とするウエハＷ１上の各ショット領域の配列座標は、後述のようにアライメントセンサＡＬＧを用いて計測されているため、そのステージ座標系上でその各ショット領域の配列座標に基づいて第１ウエハステージＳＴ１（第１可動テーブルＴＢ１）を駆動することによって、ウエハＷ１上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像を高精度に重ね合わせることができる。
【００７２】
走査露光時には、図６の主制御系５６、レチクルステージ駆動系５８、及び第１ステージ制御系８３の制御のもとで、レチクルステージ２を介してレチクルＲをＹ方向に速度ＶＲで走査するのに同期して、図３のＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４５ＹＡ及び図２のＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡを介して第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を駆動することによって、スリット状の露光領域に対してウエハＷ１上の一つのショット領域が対応する方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）に速度β・ＶＲ（βは投影倍率）で走査される。そして、この動作と並行して、各ショット領域への走査露光間のステップ移動に備えて、第１ウエハステージＳＴ１はＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡによって一定速度でＸ方向に駆動される。その際にウエハＷ１がＹ方向に直進するように、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡによって第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１がＸ方向に駆動される。
【００７３】
図７は、図１の第１ベース１１Ａ上の第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を示す平面図であり、図８（Ａ）の軌跡１３４Ａ及び１３４Ｂは、それぞれ露光時の第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）及び第１ウエハステージＳＴ１上の或る一点の軌跡を示し、図８（Ｂ）の軌跡１３５は、露光時の第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１の相対的な動きを示している。なお、軌跡１３５の中心は、相対移動量が（０，０）の状態に対応している。図７において、図１の投影光学系ＰＬによるスリット状の露光領域１３２がウエハＷ１上を軌跡１３３に沿って移動することによって、ウエハＷ１上のショット領域ＳＡを含むＸ方向に一列のショット領域を順次走査露光するものとする。実際には、露光領域１３２が静止しており、それに対して走査時にはウエハＷ１が走査方向ＳＤ（Ｙ方向）に走査される。そして、図７の軌跡１３３に対応する第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）上の或る一点（例えば重心）の動きは、図８（Ａ）の軌跡１３４Ａに示すように、Ｙ方向への直線上の動き（走査露光）とＸ方向への直線状の動き（ステップ移動）とを交互に繰り返す動きとなる。なお、当然ながら、露光領域１３２がウエハＷ１上の何れかのショット領域を通過している期間内のみ、即ち第１可動テーブルＴＢ１及び第１ウエハステージＳＴ１上の或る一点の軌跡が図８（Ａ）のＹ方向の中央の領域１３６に収まっている期間内のみで露光光が照射される。
【００７４】
また、図７の第１ウエハステージＳＴ１は、図８（Ａ）の正弦波状の軌跡１３４Ｂで示すように、一定速度で＋Ｘ方向（非走査方向）に駆動されると共に、Ｙ方向（走査方向）には時間に関して正弦波状に変化する速度で駆動される。そのため、目標とするウエハの軌跡１３４Ａと第１ウエハステージＳＴ１の軌跡１３４Ｂとの差分を相殺するように、図８（Ｂ）の軌跡１３５で示すように、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１がほぼ「８の字」状に駆動される。即ち、第１ウエハステージＳＴ１上の一点が、図８（Ａ）の軌跡１３４Ｂ上の点Ｐ１（走査露光の中央）から点Ｐ２（ステップ移動の中央）に移動すると、第１可動テーブルＴＢ１上の一点の相対位置は、図８（Ｂ）の軌跡１３５上の点Ｑ１（中央）から点Ｑ２（−Ｘ方向、＋Ｙ方向）に移動した直後に＋Ｘ方向の点Ｑ３に移動する。そして、第１ウエハステージＳＴ１上の一点が、図８（Ａ）の軌跡１３４Ｂ上の点Ｐ２から点Ｐ３（走査露光の中央）を経て点Ｐ４（ステップ移動の中央）に移動すると、第１可動テーブルＴＢ１上の一点が、図８（Ｂ）の軌跡１３５上の点Ｑ３から点Ｑ１を経て点Ｑ４（−Ｘ方向、−Ｙ方向）に移動した直後に＋Ｘ方向の点Ｑ５に移動する。次に、第１ウエハステージＳＴ１上の一点が、軌跡１３４Ｂ上の点Ｐ４から点Ｐ５（走査露光の中央）に移動すると、第１可動テーブルＴＢ１上の一点が、軌跡１３５上の点Ｑ５から点Ｑ１に移動して、これ以降は同様の動作が繰り返されて、ウエハＷ１上の全部のショット領域にレチクルパターンの像が露光される。
【００７５】
この場合、図８（Ａ）の軌跡１３４Ｂ上の点Ｐ１及び点Ｐ３の間隔ＤＸは、図７のウエハＷ１上のＸ方向に隣接するショット領域の中心の間隔に等しい。また、図８（Ｂ）の軌跡１３５のＸ方向の幅ｄＸ、即ち第１可動テーブルＴＢ１のＸ方向への相対移動量は、次のようにそのショット領域の間隔ＤＸと等しい。
ｄＸ＝ＤＸ    …（１）
本例のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡのＸ方向の駆動ストロークは、例えば第１可動テーブルＴＢ１のＸ方向の幅の１／２程度に広く設定されているため、（１）式の条件は余裕をもって満たすことができる。
【００７６】
また、図８（Ｂ）の軌跡１３５のＹ方向の幅ｄＹ、即ち第１可動テーブルＴＢ１のＹ方向への相対移動量は、図２におけるＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡの固定子１９Ａと移動子２２Ａとが重なっている範囲（数ｍｍ）内に収まるように設定されている。
図９（Ａ）の折れ線１３６Ａ及び正弦波状の曲線１３６Ｂは、それぞれ１つのショット領域への走査露光時の図７の第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）のＹ方向への移動速度ＶＴＢ、及び第１ウエハステージＳＴ１のＹ方向への移動速度ＶＳＴの一例を示し、図９（Ａ）の横軸は経過時間ｔ（ｍｓｅｃ）を、縦軸は対応する移動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を示している。曲線１３６Ｂで示すように、速度ＶＳＴは、定数Ａ及び周波数ｆを用いて、次の正弦波関数で表すことができる。
【００７７】
ＶＳＴ＝Ａ・ｓｉｎ（２πｆｔ）  …（２）
また、第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）の移動速度ＶＴＢは、折れ線１３６Ａで示すように、走査露光区間では一定速度となっており、移動速度ＶＴＢと移動速度ＶＳＴとの差分が、第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１のＹ方向への相対速度である。この場合、折れ線１３６Ａと曲線１３６Ｂとは２点で交差しており、その相対速度は１つのショット領域への走査露光中に０を中心として振動するため、それ程大きい値になることはない。
【００７８】
また、図９（Ｂ）の折れ線１３７Ａ及び正弦波状の曲線１３７Ｂは、それぞれ図９（Ａ）の移動速度に対応する第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）のＹ方向への加速度ＡＴＢ、及び第１ウエハステージＳＴ１のＹ方向への加速度ＡＳＴを示し、図９（Ｂ）の横軸は経過時間ｔ（ｍｓｅｃ）を、縦軸は対応する加速度（ｍｍ／ｓｅｃ２）  を示している。（２）式より加速度ＡＳＴは次のようになる。
【００７９】
ＡＳＴ＝ｄＶＳＴ／ｄｔ＝２πｆ・Ａ・ｃｏｓ（２πｆｔ）  …（３）
即ち、曲線１３７Ｂで示すように、第１ウエハステージＳＴ１の加速度ＡＳＴは余弦波状に変化するため、第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）の移動速度ＶＴＢの最大値を５００ｍｍ／ｓｅｃ程度に設定した場合でも、第１ウエハステージＳＴ１のＹ方向の加速度ＡＳＴは例えば１０ｍ／ｓｅｃ２程度以下、即ち１Ｇ程度以下の小さい値に抑えることができる。また、第１ウエハステージＳＴ１は、Ｘ方向には一定速度で駆動されるため、Ｘ方向の加速度は極めて小さい値である。
【００８０】
また、例えば第１ウエハステージＳＴ１及びＸ軸スライダ３２Ａの質量を４０ｋｇとして、第１可動テーブルＴＢ１（ウエハホルダ２７Ａ及び移動鏡を含む）の質量を２０ｋｇとすると、Ｙ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４５ＹＡの駆動質量は６０ｋｇとなる。従って、Ｙ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４５ＹＡの１軸当たりの最大推力は、次のように３００Ｎ程度となる。これは実用的な値である。
【００８１】
最大推力＝（４０＋２０）×１０／２＝３００（Ｎ）  …（４）
一方、第１可動テーブルＴＢ１の加速度ＡＴＢは、曲線１３７Ａで示すように速度ＶＴＢが変化する部分で大きい値になる。実際には速度ＶＴＢ（折れ線１３６Ａ）の変化は、時間に関する所定の高次関数で近似できる程度であるため、その加速度ＡＴＢの最大値は１５ｍ／ｓｅｃ２程度以下、即ち１．５Ｇ程度以下となる。また、第１可動テーブルＴＢ１には、Ｘ方向へのステップ移動時により大きい加速度が与えられるが、そのＸ方向の加速度は３Ｇ程度以下となる。
【００８２】
この場合、図７において、第１可動テーブルＴＢ１を第１ウエハステージＳＴ１に対して相対駆動するＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡ、及びＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡの１軸当たりの最大推力は、次のように３００Ｎ程度となる。これも実用的な値である。
最大推力＝２０×１５＝３００（Ｎ）  …（５）
これに対して、第１ウエハステージＳＴ１自体を最大加速度３Ｇで駆動するものとすると、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡの最大推力は、次のように（４）式の６倍の１８００Ｎ程度となる。このように過大な負荷に耐えるモータは大型化してしまうため、露光装置用としてはあまり実用的ではない。
【００８３】
最大推力＝（４０＋２０）×３＝１８００（Ｎ）  …（６）
従って、本例のように、露光時に第１ウエハステージＳＴ１を走査方向に正弦波状の速度で駆動し、非走査方向にほぼ一定速度で駆動することによって、第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１の駆動機構に対する負荷を低く抑えることができる。その結果として、小型の駆動機構を用いて第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）を高速に且つ高精度に駆動することができ、露光工程のスループットを高めることができる。
【００８４】
また、本例によれば、第１ウエハステージＳＴ１の加速度ＡＳＴの時間微分であるジャーク（Ｊ）を、１／５００程度に小さくすることができる。この点からも駆動機構の負荷が小さくなり、駆動機構を小型化することができる。
なお、第１ウエハステージＳＴ１は、時間に関して余弦波で表される速度で駆動してもよく、正弦波又は余弦波にオフセット成分又は直線的に変化する速度を加算した速度で駆動してもよく、更には以下の例のように正弦波又は余弦波の高調波成分を含む関数で変化するように駆動することも可能である。
【００８５】
図１０（Ａ）の折れ線１３８Ａ及び正弦波状の曲線１３８Ｂは、図９（Ａ）と同様にそれぞれ走査露光時の図７の第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）のＹ方向への移動速度ＶＴＢ、及び第１ウエハステージＳＴ１のＹ方向への移動速度ＶＳＴの他の例を示し、曲線１３８Ｂで示される移動速度ＶＳＴは、（２）式の周波数ｆ、及び所定の定数Ａ１，Ａ２，Ａ３を用いて、次の関数で表すことができる。即ち、速度ＶＳＴは基本波の他に３次高調波及び５次高調波を含んでいる。
【００８６】
ＶＳＴ＝Ａ１・ｓｉｎ（２πｆｔ）＋Ａ２・ｓｉｎ（２π・３ｆｔ）＋Ａ３・ｓｉｎ（２π・５ｆｔ）  …（７）
また、第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）の移動速度ＶＴＢを示す折れ線１３８Ａと曲線１３８Ｂとは１回の走査中に４点で交差しており、第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１の相対速度は、図９の例よりも小さくなっている。従って、この高調波を用いる例によれば、第１可動テーブルＴＢ１のＹ方向への相対駆動のストロークを狭くすることができる。
【００８７】
また、図１０（Ｂ）の折れ線１３９Ａ及び正弦波状の曲線１３９Ｂは、それぞれ図１０（Ａ）の移動速度に対応する第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）のＹ方向への加速度ＡＴＢ、及び第１ウエハステージＳＴ１のＹ方向への加速度ＡＳＴを示している。この曲線１３９Ｂより、第１ウエハステージＳＴ１の加速度ＡＳＴの最大値は、ほぼ図９の例と同程度に抑えられていることが分かる。このように高調波成分も用いることによって、単に加速度を低くすることの他に、相対駆動のストロークを狭くできる等の利点がある。
【００８８】
次に、本例のウエハアライメント用のステージ系について説明する。図２において、アライメントセンサＡＬＧの下方の第２ベース１１Ｂ上に、第２ステージ本体としての第２ウエハステージＳＴ２が、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して数μｍ程度のギャップをもって非接触でＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置されている。なお、ウエハ上の各ショット領域にレチクルパターンの像を実際に露光する工程を「実露光工程」、それ以外のウエハアライメント等の工程を「前処理工程」と呼ぶものとすると、第１ウエハステージＳＴ１は「実露光用ステージ」、第２ウエハステージＳＴ２は「前処理工程用ステージ」とも呼ぶことができる。第２ウエハステージＳＴ２上に、フォーカス・レベリングプレート１６Ｂ及びエアーパッド３０Ｂを介して非接触でＸ方向及びＹ方向に移動自在に、第２テーブルとしての第２可動テーブルＴＢ２が載置され、第２可動テーブルＴＢ２上にウエハホルダ２７Ｂを介してウエハＷ２が吸着保持され、ウエハホルダ２７Ｂの側面にＹ軸の移動鏡２９ＹＢ及びＸ軸の移動鏡（不図示）が保持されている。そのＹ軸の移動鏡２９ＹＢ及びＸ軸の移動鏡が、図１ではまとめて移動鏡２９Ｂとして表されている。
【００８９】
本例において、第２ウエハステージＳＴ２、フォーカス・レベリングプレート１６Ｂ、第２可動テーブルＴＢ２、ウエハホルダ２７Ｂ、及びこれらの支持駆動機構は、第１ウエハステージＳＴ１、フォーカス・レベリングプレート１６Ａ、第１可動テーブルＴＢ１、ウエハホルダ２７Ａ、及びこれらの支持駆動機構と同じ構成である。即ち、フォーカス・レベリングプレート１６Ｂは３個のＺアクチュエータ１３Ｂ，１４Ｂ，１５Ｂを介して、Ｚ方向、Ｘ軸の周りの回転方向、及びＹ軸の周りの回転方向に変位できるように第２ウエハステージＳＴ２上に支持され、ウエハホルダ２７Ｂは第２可動テーブルＴＢ２に対して、Ｚ方向の変位を抑制するための３個のフレキシャよりなるロッド２６Ｂ、及びＸＹ平面内の変位を抑制するための３個のフレキシャよりなるロッド２５Ｂを介してキネマティック支持されている。また、第２ウエハステージＳＴ２に設けられた固定子１７Ｂ，１８Ｂ，及び１９Ｂと、第２可動テーブルＴＢ２に設けられた移動子２０Ｂ，２１Ｂ，及び２２ＢとからそれぞれＸ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＢが構成されている。固定子１７Ｂ及び移動子２０Ｂがそれぞれ第２固定子及び第２移動子に対応している。
【００９０】
この場合、固定子１７Ａ（第１固定子）、移動子２０Ａ（第１移動子）、固定子１７Ｂ（第２固定子）、及び移動子２０Ｂ（第２移動子）は、互いに平行な状態で配置され、かつ移動している。
Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢは、第２ウエハステージＳＴ２に対して第２可動テーブルＴＢ２をＸ方向及びＺ軸の周りの回転方向に駆動し、Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＢは第２ウエハステージＳＴ２に対して第２可動テーブルＴＢ２をＹ方向に駆動する。Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢは更に、第２ウエハステージＳＴ２から第２可動テーブルＴＢ２をＸ方向に非接触で引き抜いて分離する際にも駆動機構として使用される。Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＢは、図６の第２ステージ制御系８４によって駆動される。なお、本例では、第１可動テーブルＴＢ１と第２可動テーブルＴＢ２とは、第１ウエハステージＳＴ１及び第２ウエハステージＳＴ２に対して交互に入れ替えるように着脱される。そのため、図６のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＡは、第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ，１８Ａ，１９Ａと、その上の可動テーブル（ＴＢ１又はＴＢ２）の移動子とから構成されるリニアモータ及びアクチュエータを意味している。同様に、図６のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＢは、第２ウエハステージＳＴ２の固定子１７Ｂ，１８Ｂ，１９Ｂと、その上の可動テーブル（ＴＢ２又はＴＢ１）の移動子とから構成されるリニアモータ及びアクチュエータを意味している。即ち、第１ステージ制御系８３は、第１ウエハステージＳＴ１及びこの上の可動テーブル（ＴＢ１又はＴＢ２）を駆動するための制御系であり、第２ステージ制御系８４は、第２ウエハステージＳＴ２及びこの上の可動テーブル（ＴＢ２又はＴＢ１）を駆動するための制御系である。
【００９１】
また、図１において、ウエハホルダ２７Ｂの上面のウエハＷ２の近くに、それぞれＸ方向、Ｙ方向の位置を示す２つの基準マーク（不図示）が形成された基準マーク部材ＦＭ２が設置されている。
更に、第２ベース１１Ｂの−Ｙ方向の側面の中央部、及び−Ｘ方向の側面の中央部の上方にそれぞれ例えばダブルパス方式で分解能が０．０１μｍ（１０ｎｍ）程度のレーザ干渉計よりなるＹ軸のウエハ干渉計５２ＹＢ、及びＸ軸のウエハ干渉計５２ＸＢ（第２干渉計システム）が設置されている。図２に示すように、ウエハ干渉計５２ＹＢは、支持板８の底面に支持部材５４Ｂを介して保持されている（ウエハ干渉計５２ＸＢも同様）。Ｙ軸のウエハ干渉計５２ＹＢは、Ｙ軸に平行な複数のレーザビームを第２ウエハステージＳＴ２上の可動テーブル（図１では第２可動テーブルＴＢ２）の移動鏡（図１では移動鏡２９Ｂ）に照射することによって、アライメントセンサＡＬＧの参照鏡（不図示）を基準としてその可動テーブルのＹ方向の位置、Ｚ軸の周りの回転角（ヨーイング量）、及びＸ軸の周りの回転角（ピッチング量）を計測する。一方、Ｘ軸のウエハ干渉計５２ＸＢは、その移動鏡にＸ軸に平行な複数のレーザビームを照射することによって、アライメントセンサＡＬＧの参照鏡（不図示）を基準としてその可動テーブルのＸ方向の位置、及びＹ軸の周りの回転角（ローリング量）を計測する。ウエハ干渉計５２ＹＢ及び５２ＸＢからのレーザビームの中心は、それぞれアライメントセンサＡＬＧの光軸ＳＸを通過しており、いわゆるアッベ誤差が生じないようにされている。ウエハ干渉計５２ＹＢ及び５２ＸＢの計測値は図６の第２ステージ制御系８４及び主制御系５６に供給される。
【００９２】
図２において、第２ウエハステージＳＴ２は、ロッド３１Ａと同様のフレキシャよりなる３個のロッド３１Ｂを介して−Ｙ方向側のＸ軸スライダ３２Ｂに連結され、Ｘ軸スライダ３２Ｂは、Ｘ軸に平行に設置されたＸ軸ガイド部材３３Ｂにエアーパッドを介してＸ方向に円滑に移動できるように連結されている。また、Ｘ軸ガイド部材３３Ｂに平行に永久磁石を含むＸ方向に長い固定子３５Ｂが配置され、固定子３５ＢとＸ軸スライダ３２Ｂの内側に固定されたコイルを含むＸ方向に長い移動子３４Ｂとから、Ｘ軸ガイド部材３３Ｂに対してＸ軸スライダ３２Ｂ及び第２ウエハステージＳＴ２をＸ方向に広い範囲で駆動するためのＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＢが構成されている。
【００９３】
図１において、第２ベース１１Ｂ上でＸ軸スライダ３２Ｂ（第２ウエハステージＳＴ２）をＸ方向及びＹ方向に駆動する機構は、第１ベース１１Ａ上でＸ軸スライダ３２Ａ（第１ウエハステージＳＴ１）をＸ方向及びＹ方向に駆動する機構とほぼ対称に構成されている。即ち、Ｘ軸ガイド部材３３Ｂ及び固定子３５Ｂの＋Ｘ方向及び−Ｘ方向の端部はそれぞれＹ軸スライダ３７Ｂ及び３８Ｂに連結されている。第１のＹ軸スライダ３７Ｂは、第２ベース１１Ｂ上に支持部材４８Ｂを介して設置されたＹ軸ガイド部材３９Ｂにエアーパッドを介してＹ方向に円滑に移動できるように連結され、第２のＹ軸スライダ３８Ｂは、第２ベース１１Ｂ上面にエアーパッドを介してＹ方向に円滑に移動できるように載置されている。
【００９４】
また、第２ベース１１Ｂ上のＹ軸ガイド部材３９Ｂに平行な溝部５１Ｂに、Ｙ軸バランサ４６Ｂがエアーパッドを介して非接触でＹ方向に移動できるように載置されている。Ｙ軸バランサ４６Ｂ内に図３のＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＡと同様に、Ｙ軸ガイド部材３９Ｂに対してＹ軸スライダ３７Ｂ（第２ウエハステージＳＴ２）をＹ方向に広い範囲で駆動するための第１のＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＢが収納されている。また、第２ベース１１Ｂ上の−Ｘ方向の端部上にＹ軸に平行にエアーパッドを介して保持枠４７Ｂ及び固定子４３Ｂが配置され、固定子４３ＢとＹ軸スライダ３８Ｂの先端部の移動子（不図示）とから、図３のＹ軸粗動リニアモータ４５ＹＡと同様に、固定子４３Ｂに対してＹ軸スライダ３８Ｂ（第２ウエハステージＳＴ２）をＹ方向に広い範囲で駆動するための第２のＹ軸粗動リニアモータ４５ＹＢが構成されている。なお、保持枠４７Ｂと固定子４３Ｂとの重量は、Ｙ軸バランサ４６Ｂと固定子４２Ａに対応する固定子との重量と同じである。図６の第２ステージ制御系８４が、移動子に組み込まれた検出器の位置情報、ウエハ干渉計５２ＹＢ及び５２ＸＢの計測値、及び主制御系５６の制御情報に基づいて、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＢ及びＹ軸粗動リニアモータ４４ＹＢ，４５ＹＢの動作を制御する。
【００９５】
この場合も、Ｙ軸粗動リニアモータ４４ＹＢでは、移動子がＹ方向に移動する際にその移動子が担う運動量を相殺するように、固定子及びＹ軸バランサ４６Ｂ並びに固定子４３Ｂ及び保持枠４７Ｂが逆方向に移動する。また、図２のＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＢを駆動する際の反力を床面に逃がすために、図３のロッド４９Ａ及びフレーム５０Ａと同様の機構が図１の支持部材４８Ｂに連結されている。これによって、第２ウエハステージＳＴ２をＸ方向及びＹ方向に駆動する際の振動の発生が抑制されている。なお、第２ウエハステージＳＴ２は、アライメント用のステージであると共に、本例では露光用の第１ベース１１Ａとアライメント用の第２ベース１１Ｂとが独立であるため、第２ウエハステージＳＴ２の防振機構は、第１ウエハステージＳＴ１の防振機構よりも簡素化してもよい。
なお、本実施の形態では、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ，３６ＸＢ、Ｙ軸粗動リニアモータ４４ＹＡ，４４ＹＢ，４５ＹＡ，４５ＹＢを所謂ムービングコイルタイプとしたが、これらをムービングマグネットタイプとしても良い。ムービングコイルタイプの場合は、ウエハステージＳＴを軽量化することができ、ムービングマグネットタイプの場合はウエハステージＳＴへの配線を減らすことができると共に、コイルの発熱の影響がウエハステージＳＴ１，ＳＴ２に伝わりにくいという効果がある。
【００９６】
図１の第２可動テーブルＴＢ２上のウエハＷ２のアライメントを行う場合の基本的な動作として、図６の主制御系５６、アライメント信号処理系８２、及び第２ステージ制御系８４の制御のもとで、先ず第２ウエハステージＳＴ２（第２可動テーブルＴＢ２）を駆動して、基準マーク部材ＦＭ２の所定の２つの２次元の基準マークを順次アライメントセンサＡＬＧの検出領域内に移動する。そして、アライメントセンサＡＬＧ及びアライメント信号処理系８２によってその２つの２次元の基準マークの座標を順次計測し、計測結果を主制御系５６に供給する。主制御系５６は、その座標にウエハ干渉計５２ＹＢ及び５２ＸＢの計測値を加算することによってステージ座標系での座標を算出する。そして、主制御系５６は、その２つの基準マークの中心がアライメントセンサＡＬＧの検出中心に合致しているときに、ウエハ干渉計５２ＹＢ及び５２ＸＢの計測値が共に０になるようにステージ座標系のオフセットを設定する。更に、主制御系５６は、その２つの基準マーク（ほぼＸ軸に平行に配列されているものとする）の中心を結ぶ直線が、Ｘ軸に高精度に平行になるように、即ちその２つの基準マークの中心を順次アライメントセンサＡＬＧの検出中心に合致させたときにウエハ干渉計５２ＹＢで計測されるＹ座標が同じ値になるように、第２ウエハステージＳＴ２に対する第２可動テーブルＴＢ２の回転角を調整する。これによって、ステージ座標系は、基準マーク部材ＦＭ２上の２つの基準マークの中心を原点とする座標系に設定される。
【００９７】
これ以降は、第２ウエハステージＳＴ２に対して第２可動テーブルＴＢ２が相対的に静止しているように、特に相対回転角が変化しないように、図２のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＢ，２４ＸＢ及びＹ軸微動アクチュエータ２３ＹＢが駆動される。次に、第２ウエハステージＳＴ２を駆動して、アライメントセンサＡＬＧによってウエハＷ２上の所定の複数のサーチアライメントマークの座標を順次検出し、その座標を主制御系５６に供給する。主制御系５６は、その供給された座標に基づいて、ウエハＷ２上の計測対象のファインアライメントマーク（ウエハマーク）のステージ座標系上での計算上の座標を求める（サーチアライメント）。次に、その計算上の座標に基づいて第２ウエハステージＳＴ２を駆動することによって、計測対象のウエハマークを順次アライメントセンサＡＬＧの検出領域に移動して、各ウエハマークの座標を求める。主制御系５６は、その各ウエハマークの座標をステージ座標系の座標に変換した後、例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式でウエハＷ２上の全部のショット領域のステージ座標系上での配列座標を算出する（ファインアライメント）。このように算出された各ショット領域の配列座標が、第１ウエハステージＳＴ１上でウエハＷ２を露光する際のアライメントデータとして使用される。
【００９８】
次に、露光の終了したウエハＷ１を保持する第１可動テーブルＴＢ１を第１ウエハステージＳＴ１から分離して、アライメント用の第２ウエハステージＳＴ２側に搬送すると共に、アライメントの終了したウエハＷ２を保持する第２可動テーブルＴＢ２を第２ウエハステージＳＴ２から分離して、露光用の第１ウエハステージＳＴ１側に搬送するためのテーブル搬送機構について説明する。
【００９９】
図１において、ベース１１Ａ及び１１Ｂの＋Ｘ方向の隙間領域の上方にＹ方向に移動自在に、第１搬送ベースとしての第１ステーション６１Ａが配置されている。ステーション６１Ａは、ウエハステージＳＴ１，ＳＴ２と同様にＸ方向に見た場合にＵ字型で＋Ｙ方向の側壁部が高く設定されている。また、ステーション６１Ａの中央の平面部の上面は、ウエハステージＳＴ１，ＳＴ２に設けられているフォーカス・レベリングプレート１６Ａ，１６Ｂの上面（スライド面）とほぼ高さである。ステーション６１Ａの平面部には交互に可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２が載置されるため、その平面部に可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２を５〜１０μｍ程度の高さで浮上支持するためのエアーパッド（不図示）が設けられている。なお、例えば移動中にその可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２を静止状態で保持するために、ステーション６１Ａの平面部に真空吸着用の孔又は電磁吸着用の電極などの吸着機構を設けてもよい。
【０１００】
また、ステーション６１Ａの＋Ｙ方向の側壁部の内側に、図２の第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ及び１９Ａとそれぞれ同一で、かつ同じ位置関係で固定子６２Ａ及び６４ＡがＸ軸に平行に配置されている。固定子６２Ａが第１受け渡し用固定子に対応する。そして、ステーション６１Ａの−Ｙ方向の側壁部の内側に、図２の第１ウエハステージＳＴ１の固定子１８Ａと同一で、かつ同じ位置関係で固定子６３ＡがＸ軸に平行に設けられている。従って、第１ステーション６１Ａの固定子６２Ａ〜６３Ａは、第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ〜１９Ａ、及び第２ウエハステージＳＴ２の固定子１７Ｂ〜１９Ｂとそれぞれ平行な状態で保持されて、かつ移動する。この場合、ステーション６１Ａの平面部上に第１可動テーブルＴＢ１が移動したときには、固定子６２Ａ，６３Ａと図２の移動子２０Ａ，２１Ａとから、ステーション６１Ａに対して第１可動テーブルＴＢ１をＸ方向に駆動する２軸のＸ軸微動リニアモータが構成され、固定子６４Ａと移動子２２Ａとから、ステーション６１Ａに対して第１可動テーブルＴＢ１をＹ方向に駆動するためのＹ軸微動アクチュエータが構成される。
【０１０１】
一方、ステーション６１Ａの平面部上に第２可動テーブルＴＢ２が移動したときには、固定子６２Ａ，６３Ａと図２の移動子２０Ｂ，２１Ｂとから、ステーション６１Ａに対して第２可動テーブルＴＢ２をＸ方向に駆動する２軸のＸ軸微動リニアモータが構成され、固定子６４Ａと移動子２２Ｂとから、ステーション６１Ａに対して第２可動テーブルＴＢ２をＹ方向に駆動するためのＹ軸微動アクチュエータが構成される。この場合の３軸の駆動機構の駆動は、例えば図６のステージ制御系８３及び８４の内で他の駆動機構のために使用されていない側のステージ制御系によって行われる。なお、ステーション６１Ａ上では可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２をＹ方向に駆動する必要性は低いため、ステーション６１ＡからＹ方向への駆動用の固定子６４Ａを省略することも可能である。
【０１０２】
また、図１において、ステーション６１Ａはスライダ６５Ａの−Ｘ方向に突き出たアーム部に連結され、スライダ６５Ａは、ベース１１Ａ，１１Ｂの＋Ｘ方向の側面の凹部内にＹ軸に平行に配置されたガイド部材６６Ａに、エアーパッドを介して非接触でＹ方向に移動自在に支持されている。ガイド部材６６Ａの両端部はフレーム６７Ａを介して床面上に設置されている。また、ガイド部材６６Ａに永久磁石を所定ピッチで配列して設けられた固定子６９Ａと、これに対向するようにスライダ６５Ａの内面に設けられたコイルを含む移動子６８Ａとから、ガイド部材６６Ａに対してスライダ６５Ａ（ステーション６１Ａ）をＹ方向に駆動するための搬送用リニアモータ７０Ａが構成されている。また、スライダ６５Ａには、スライダ６５ＡのＹ方向の位置を例えば１μｍ程度の分解能でモニタするためのリニアエンコーダ（不図示）が組み込まれており、図６のテーブル搬送制御系５７がそのリニアエンコーダの計測値及び主制御系５６からの制御情報に基づいて、その搬送用リニアモータ７０Ａの動作を制御する。スライダ６５Ａ（ステーション６１Ａ）のＹ方向への移動ストロークは、ウエハステージＳＴ１及びＳＴ２をそれぞれ第１ベース１１Ａの−Ｙ方向の端部及び第２ベース１１Ｂの＋Ｙ方向の端部に移動したときに、ステーション６１Ａの固定子６２Ａ〜６４Ａを順次第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ〜１９Ａ、及び第２ウエハステージＳＴ２の固定子１７Ｂ〜１９Ｂに対してＸ軸に平行な同一直線上に配置して、可動テーブルＴＢ１又はＴＢ２の受け渡しができる範囲に設定されている。
【０１０３】
そして、ステーション６１Ａの固定子６２Ａ，６３Ａを例えば第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ，１８Ａに対してそれぞれＸ軸に平行な同一直線上に配置した状態で、第１可動テーブルＴＢ１の移動子２０Ａ，２１Ａと固定子６２Ａ，６３Ａ及び固定子１７Ａ，１８Ａとの間で順次構成されるＸ軸微動リニアモータによって、第１可動テーブルＴＢ１をＸ方向に駆動することによって、第１可動テーブルＴＢ１を能動的に極めて高速にステーション６１Ａから第１ウエハステージＳＴ１に移動することができる。更に、ステーション６１Ａは、ウエハステージＳＴ２及びＳＴ１の間を搬送用リニアモータ７０Ａによって極めて高速に移動できるため、第２ウエハステージＳＴ２と第１ウエハステージＳＴ１との間でステーション６１Ａを介して第１可動テーブルＴＢ１（又はＴＢ２）を能動的に極めて高速に移動することができる。
【０１０４】
次に、図１において、ベース１１Ａ及び１１Ｂの−Ｘ方向の隙間領域の上方にＹ方向に移動自在に、第２搬送ベースとしての第２ステーション６１Ｂが配置され、第２ステーション６１Ｂの内側にも固定子６２Ｂ，６３Ｂ，６４Ｂが設けられている。第２ステーション６１Ｂ及び固定子６２Ｂ，６３Ｂ，６４Ｂの構成は、第１ステーション６１Ａ及び固定子６２Ａ，６３Ａ，６４Ａの構成と同一であり、固定子６２Ｂが第２受け渡し用固定子に対応する。ステーション６１Ｂの固定子６２Ｂ〜６４Ｂも、第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ〜１９Ａ、及び第２ウエハステージＳＴ２の固定子１７Ｂ〜１９Ｂとそれぞれ平行な状態で保持されて、かつ移動する。
【０１０５】
また、ステーション６１Ｂの平面部上にも交互に可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２が載置される。この場合、ステーション６１Ｂの平面部上に第１可動テーブルＴＢ１が移動したときには、固定子６２Ｂ，６３Ｂと図２の移動子２０Ａ，２１Ａとから、ステーション６１Ｂに対して第１可動テーブルＴＢ１をＸ方向に駆動する２軸のＸ軸微動リニアモータが構成され、固定子６４Ｂと移動子２２Ａとから、ステーション６１Ｂに対して第１可動テーブルＴＢ１をＹ方向に駆動するためのＹ軸微動アクチュエータが構成される。一方、ステーション６１Ｂの平面部上に第２可動テーブルＴＢ２が移動したときには、固定子６２Ｂ，６３Ｂと図２の移動子２０Ｂ，２１Ｂとから、ステーション６１Ｂに対して第２可動テーブルＴＢ２をＸ方向に駆動する２軸のＸ軸微動リニアモータが構成され、固定子６４Ｂと移動子２２Ｂとから、ステーション６１Ｂに対して第２可動テーブルＴＢ２をＹ方向に駆動するためのＹ軸微動アクチュエータが構成される。この場合の３軸の駆動機構の駆動も、例えば図６のステージ制御系８３及び８４の内で他の駆動機構のために使用されていない側のステージ制御系によって行われる。
【０１０６】
また、ベース１１Ａ及び１１Ｂの−Ｘ方向の側面に、スライダ６５Ａ及びこの駆動機構と対称に、スライダ６５Ｂ及びこの駆動機構が配置されている。即ち、ガイド部材６６Ｂに沿ってＹ方向に移動自在に配置されたスライダ６５Ｂの＋Ｘ方向に突き出たアーム部に第２ステーション６１Ｂが連結されている。また、ガイド部材６６Ｂの両端部もフレーム６７Ｂを介して床面上に設置され、ガイド部材６６Ｂに設けられた固定子６９Ｂとスライダ６５Ｂに設けられた移動子６８Ｂとから、ガイド部材６６Ｂに対してスライダ６５Ｂ（ステーション６１Ｂ）をＹ方向に駆動するための搬送用リニアモータ７０Ｂが構成されている。図６のテーブル搬送制御系５７が、スライダ６５Ｂに組み込まれたリニアエンコーダ（不図示）の計測値及び主制御系５６からの制御情報に基づいて、その搬送用リニアモータ７０Ｂの動作を制御する。スライダ６５Ｂ（ステーション６１Ｂ）のＹ方向への移動ストロークも、ウエハステージＳＴ１及びＳＴ２をそれぞれ第１ベース１１Ａの−Ｙ方向の端部及び第２ベース１１Ｂの＋Ｙ方向の端部に移動したときに、ステーション６１Ｂの固定子６２Ｂ〜６４Ｂを順次第１ウエハステージＳＴ１の固定子１７Ａ〜１９Ａ、及び第２ウエハステージＳＴ２の固定子１７Ｂ〜１９Ｂに対してＸ軸に平行な同一直線上に配置して、可動テーブルＴＢ１又はＴＢ２の受け渡しができる範囲に設定されている。従って、ステーション６１Ａの場合と同様に、第１ウエハステージＳＴ１と第２ウエハステージＳＴ２との間でステーション６１Ｂを介して第２可動テーブルＴＢ２（又はＴＢ１）を能動的に極めて高速に移動することができる。
【０１０７】
また、本例の投影露光装置においては、図１に示すように、ベース１１Ａとベース１１Ｂとの間の領域のＸ方向の中央部には、支持板６，８を支持するコラム７，９及びウエハ干渉計５２ＹＡなどが配置されているため、その中央部の領域では可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２の受け渡しを行うことができない。そこで、本例では、可動テーブルＴＢ１及びＴＢ２は、順次第２ウエハステージＳＴ２→第１ステーション６１Ａ→第１ウエハステージＳＴ１→第２ステーション６１Ｂ→第２ウエハステージＳＴ２の順に、移動経路に沿って反時計回りに巡回するように移動する。なお、可動テーブルＴＢ１及びＴＢ２を、第２ウエハステージＳＴ２→第２ステーション６１Ｂ→第１ウエハステージＳＴ１→第１ステーション６１Ａ→第２ウエハステージＳＴ２の順に、移動経路に沿って時計回りに巡回するように移動させることも可能である。そのため、本例の可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２の移動方法は、巡回移動方式とも呼ぶことができ、可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２は巡回テーブルとも呼ぶことができる。
【０１０８】
上述のように本例の投影露光装置によれば、２台以上の可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２及び２台以上のウエハステージＳＴ１，ＳＴ２を用いることにより、実露光工程及び前処理工程をいわゆるパイプライン処理で並列に実行可能になり、露光精度（解像度及び重ね合わせ精度等）の向上と露光工程のスループットの向上とを両立できる。
【０１０９】
また、可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２が能動的にウエハステージＳＴ１，ＳＴ２とステーション６１Ａ，６１Ｂとの間を移動することにより、可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２とウエハステージＳＴ１，ＳＴ２とが分離可能に構成されている場合に、可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２を次の工程を実行するためのウエハステージＳＴ１，ＳＴ２上に高速に移動することができ、スループットが更に向上する。
【０１１０】
なお、上記の実施形態の例えば図１の第１ウエハステージＳＴ１において、２軸のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡの代わりに１軸のＸ軸微動リニアモータを設け、Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＡをＸ方向に所定間隔で配置された２軸のアクチュエータとしてもよい。
また、上記の実施形態においては、可動テーブルＴＢ１，ＴＢ２をウエハステージＳＴ１，ＳＴ２とステーション６１Ａ，６１Ｂとの間で移動するためにリニアモータ（２３ＸＡ，２３ＸＢ等）が使用されているが、そのリニアモータの代わりにボイスコイルモータ方式などの駆動装置を使用してもよいことは明らかである。
【０１１１】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図１１及び図１２を参照して説明する。本例は、第１の実施形態に対してウエハの走査方向、並びに駆動機構の構成及び駆動方法を変更したものであり、図１１及び図１２において図１〜図７に対応する部分には同一又は類似の符号を付してその詳細説明を省略する。
【０１１２】
図１１は、本例の投影露光装置の露光用のステージ系を示す一部を切り欠いた正面図であり、この図１１において、第１ベース１１Ａ上のガイド面にエアーパッド（不図示）を介して、第１ウエハステージＳＴ１がＸＹ平面内で移動自在に載置され、第１ウエハステージＳＴ１上にエアーパッド（不図示）を介してＸＹ平面内で移動自在に第１可動テーブルＴＢ１が載置され、第１可動テーブルＴＢ１に支持されたウエハホルダ２７Ａ上にウエハＷ１が吸着保持されている。第１の実施形態と同様に、第１ウエハステージＳＴ１に対して第１可動テーブルＴＢ１は、２軸のＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び２４ＸＡ（第１微動駆動機構）によってＸ方向及びＺ軸の周りの回転方向に相対的に駆動され、Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＡによってＹ方向に相対的に駆動される。
【０１１３】
また、第１ウエハステージＳＴ１は＋Ｙ方向側にロッド３１Ａを介してＸ軸スライダ３２Ｃに連結され、Ｘ軸スライダ３２Ｃは、Ｘ軸に平行に配置されたＸ軸ガイド部材３３Ａに沿ってＸ方向に移動することができる。更に、Ｘ軸ガイド部材３３Ａの＋Ｙ方向側に固定子３５ＡがＸ軸に平行に配置され、Ｘ軸スライダ３２Ｃに設けられた移動子３４Ａとその固定子３５Ａとから、Ｘ軸ガイド部材３３Ａに対してＸ軸スライダ３２Ｃ及び第１ウエハステージＳＴ１をＸ方向に駆動するためのＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ（第１粗動駆動機構）が構成されている。即ち、本例のＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡと第１ウエハステージＳＴ１とは、Ｘ軸ガイド部材３３ＡをＹ方向に挟む位置に配置されている。この他の構成は第１の実施形態と同様であり、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡ、Ｙ軸微動アクチュエータ２３ＹＡ、及びＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡを含む駆動機構の動作は、図６の主制御系５６及び第１ステージ制御系８３によって制御される。
【０１１４】
次に、本例の投影露光装置の走査露光時の動作の一例につき図１２を参照して説明する。
図１２は、図１１の第１ベース１１Ａ上の第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を示す平面図であり、図１２において、本例の走査露光時のウエハＷ１の走査方向ＳＤはＸ方向である。そして、図１１の投影光学系ＰＬによるスリット状の露光領域１３２がウエハＷ１上を軌跡１３３Ａに沿って移動することによって、ウエハＷ１上のショット領域ＳＡを含むＹ方向に一列のショット領域が順次走査露光される。実際には、露光領域１３２が静止しており、それに対してウエハＷ１上の各ショット領域が走査方向ＳＤ（Ｘ方向）に走査される。
【０１１５】
ウエハＷ１を保持する第１可動テーブルＴＢ１をＸ方向に一定速度で走査するために、本例では先ず第１ウエハステージＳＴ１をＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡによってＸ方向に一定速度で駆動する。この際に、Ｘ軸スライダ３２Ｃの回転中心１４０（ほぼＸ軸ガイド部材３３ＡのＹ方向の中心に合致している）とＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡのＹ方向の中心１４１とのＹ方向の間隔をＬ１、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡのＸ方向の推力をＦ１とすると、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡによってＸ軸スライダ３２Ｃ（ひいては第１ウエハステージＳＴ１）に作用するＺ軸の周りのモーメントＭ１は、次のようになる。
【０１１６】
Ｍ１＝Ｌ１・Ｆ１  …（８）
本例では、このモーメントＭ１を相殺するモーメントをＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡによって発生するものとする。即ち、回転中心１４０とＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び２４ＸＡのＹ方向の中心１４２及び１４３との間隔をそれぞれＬ２及びＬ３として、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ及び２４ＸＡによって第１ウエハステージＳＴ１側に作用するＸ方向の推力をそれぞれＦ２及びＦ３とすると、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡによって第１ウエハステージＳＴ１（ひいてはＸ軸スライダ３２Ｃ）に作用するＺ軸の周りのモーメントＭ２，Ｍ３の和は次のようになる。
【０１１７】
Ｍ２＋Ｍ３＝Ｌ２・Ｆ２＋Ｌ３・Ｆ３  …（９）
本例では、Ｆ２＝Ｆ３として、（８）式と（９）式とが等しいとすると、次式が得られる。
Ｌ１・Ｆ１＝Ｆ２（Ｌ２＋Ｌ３）  …（１０）
本例では、第１可動テーブルＴＢ１（ウエハＷ１）をＸ方向に走査する際に、（１０）式が満たされるようにＸ軸粗動リニアモータ３６ＸＡ及びＸ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡを駆動する。これによって、第１ウエハステージＳＴ１及びＸ軸スライダ３２ＣにはＺ軸の周りのモーメントが作用しないため、ウエハＷ１を目標とする経路に沿って正確に移動することができる。
【０１１８】
なお、（１０）式を満たす場合、第１ウエハステージＳＴ１が例えば−Ｘ方向に駆動される場合には、第１可動テーブルＴＢ１は第１ウエハステージＳＴ１に対して＋Ｘ方向に駆動されるため、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡによる駆動速度をその分だけ大きくしておく必要があると共に、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡのＸ方向の駆動ストロークを或る程度確保しておく必要がある。但し、第１ウエハステージＳＴ１の速度が走査速度付近に達したときには、Ｘ軸粗動リニアモータ３６ＸＡの推力Ｆ１は小さい値になり、Ｘ軸微動リニアモータ２３ＸＡ，２４ＸＡの推力Ｆ２，Ｆ３も小さい値でよい。そのため、１つのショット領域への走査露光時の第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１の相対移動量は、それ程広い範囲である必要はない。
【０１１９】
なお、本例では走査方向への第１ウエハステージＳＴ１の駆動に際してモーメントを相殺するような駆動方法を採用したが、第１ウエハステージＳＴ１をステップ移動する際にそのモーメントを相殺するような駆動方法を採用してもよい。なお、上記の実施形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の投影露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０１２０】
また、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記の実施形態の投影露光装置を製造することができる。なお、投影露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１２１】
また、本発明は、走査露光型の投影露光装置で露光を行う場合のみならず、ステッパー等の一括露光型の投影露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置などで露光を行う場合にも同様に適用できることは言うまでもない。
これらの場合、ウエハステージ系やレチクルステージ系にリニアモータを用いる場合は、エアーベアリングを用いたエアー浮上型の他に、磁気浮上型等の方式でウエハステージ又は可動ステージを保持してもよい。
【０１２２】
また、ウエハステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
また、ウエハステージ又はレチクルステージのステップ移動時や走査露光時等の加減速時に発生する反力は、それぞれ例えば米国特許（ＵＳＰ）  第５，５２８，１１８  号、又は米国特許（ＵＳＰ）  第６，０２０，７１０  号（特開平８−３３０２２号公報）に開示されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【０１２３】
なお、上記の実施形態の投影露光装置の用途としては、半導体素子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形成される液晶表示素子若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、又はＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのレチクルパターンが形成されたレチクル（フォトマスク等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【０１２４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明において、テーブルに対して物体ホルダを所定方向に変位しないように複数箇所で支持する支持部材を設けた場合には、ステージ本体とその上の物体を保持するテーブルとを相対移動可能又は分離可能に構成した場合に、そのテーブル上の物体を応力が殆ど加わらない状態で安定に保持することができる。
【０１２６】
また、本発明において、粗動駆動機構を介してステージ本体を時間に関して正弦波状に変化する速度で駆動するか、又は粗動駆動機構の駆動によって発生するモーメントを実質的に相殺するモーメントを発生するように微動駆動機構を駆動する場合には、ステージ本体とその上の物体を保持するテーブルとを相対移動可能又は分離可能に構成した場合に、そのステージ本体に過度の加速度又は不要な外力を加えることなく、そのテーブル上の物体を目標とする経路に沿って高速に移動することができる。
【０１２７】
また、本発明において、２台のステージ本体と２台のテーブルとを用いる場合には、複数ステージ技術において、各ステージをそれぞれステージ本体とその上の物体を保持するテーブルとを分離可能に構成した場合に、そのテーブルを異なるステージ本体間で効率的に移動又は搬送することができる。
また、本発明のステージ装置及び露光装置を用いることによって、高い露光精度と高スループットとを両立できるデバイス製造技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の投影露光装置のウエハステージ系を示す斜視図である。
【図２】図１の投影露光装置をＸ方向に見た一部を切り欠いた正面図である。
【図３】図１の投影露光装置の第１ウエハステージＳＴ１及びこの駆動機構を示す一部を切り欠いた図である。
【図４】図３のロッド２６Ａを示す拡大斜視図である。
【図５】図１の第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を示す平面図である。
【図６】第１の実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】図１の第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を示す平面図である。
【図８】（Ａ）は図７の第１可動テーブルＴＢ１及び第１ウエハステージＳＴ１の移動経路を示す図、（Ｂ）は図７の第１ウエハステージＳＴ１に対する第１可動テーブルＴＢ１の相対的な移動経路を示す図である。
【図９】（Ａ）は第１可動テーブルＴＢ１及び第１ウエハステージＳＴ１の移動速度の一例を示す図、（Ｂ）は図９（Ａ）の移動速度の加速度を示す図である。
【図１０】（Ａ）は第１可動テーブルＴＢ１及び第１ウエハステージＳＴ１の移動速度の他の例を示す図、（Ｂ）は図１０（Ａ）の移動速度の加速度を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の投影露光装置の露光用のステージ系を示す一部を切り欠いた正面図である。
【図１２】図１１の第１ウエハステージＳＴ１及び第１可動テーブルＴＢ１を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ、ＡＬＧ…アライメントセンサ、１１Ａ…第１ベース、１１Ｂ…第２ベース、ＳＴ１…第１ウエハステージ、ＳＴ２…第２ウエハステージ、ＴＢ１…第１可動テーブル、ＴＢ２…第２可動テーブル、２３ＸＡ，２４ＸＡ，２３ＸＢ，２４ＸＢ…Ｘ軸微動リニアモータ、２６Ａ…ロッド、３６ＸＡ…Ｘ軸粗動リニアモータ、４４ＹＡ，４５ＹＡ…Ｙ軸粗動リニアモータ、６１Ａ…第１ステーション、６１Ｂ…第２ステーション
【図１】
2004260116.tif 000003
【図２】
2004260116.tif 000004
【図３】
2004260116.tif 000005
【図４】
2004260116.tif 000006
【図５】
2004260116.tif 000007
【図６】
2004260116.tif 000008
【図７】
2004260116.tif 000009
【図８】
2004260116.tif 000010
【図９】
2004260116.tif 000011
【図１０】
2004260116.tif 000012
【図１１】
2004260116.tif 000013
【図１２】
2004260116.tif 000014