(57)【要約】【課題】シンプルな構造で、ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現する。【解決手段】ステージＷＳＴ１に接続された複数の可動子４４Ａ〜４４Ｆと所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子４６Ａ〜４６Ｆとを有する駆動装置ＤＡにより、ステージに２次元面に平行な駆動力を作用させて、ステージを２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に駆動する。これにより、従来のように、２次元移動ステージと、該ステージ上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する構成を採用しなくとも、ステージを２次元面内方向及び傾斜方向に移動することができるので、ステージを簡素な一体物で構成することができる。従って、従来問題となっていた２次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因するテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によりステージの位置制御性が低下するおそれもない。【選択図】  図３
2004311459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持し、少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に移動可能なステージと；
前記ステージに接続された複数の可動子と、前記２次元面内の所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子とを有し、前記２次元面に平行な方向の駆動力により前記ステージを駆動する駆動装置と；を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記駆動装置は、前記ステージを前記２次元面内の回転方向にも駆動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】
前記駆動装置は、前記ステージを前記重力方向にも駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記ステージを前記重力方向に駆動する固定子は、前記ステージを前記２次元面方向に駆動する複数の固定子の間に配設されていることを特徴とする請求項３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記駆動装置は、前記ステージを前記２次元面内の３自由度方向、及び前記２次元面に対する傾斜方向の２自由度方向、並びに前記重力方向の６自由度方向に駆動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記ステージは、箱状の形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記ステージの底部に設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部とを有し、前記ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構を更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記自重支持機構の近傍に前記ステージの位置を検出する位置検出装置を備えたことを特徴とする請求項７に記載のステージ装置。
【請求項９】
物体を保持して、重力方向に直交する面内を移動可能なステージと；
前記ステージに設けられたシリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部とを有し、前記ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構と；を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項１０】
前記自重支持機構は、前記支持面との間に所定のクリアランスを形成する第１の軸受機構を有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第１の軸受機構は、前記ピストン部の前記支持面に対向する側の面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含む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】
前記自重支持機構は、前記シリンダ部の内周面と前記ピストン部の外周面との間に所定のクリアランスを形成する第２の軸受機構を更に有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載のステージ装置。
【請求項１３】
前記第２の軸受機構は、前記ピストン部の外周面に形成された気体噴出口と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載のステージ装置。
【請求項１４】
前記自重支持機構は、一直線上にない少なくとも３箇所に設けられていることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１５】
前記支持面が形成されたステージベースを更に備えることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１６】
前記ステージベースは、前記ステージの前記２次元面内方向の移動の際に、その移動を生じさせる駆動力の反力の作用によって運動量保存則に従って移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のステージ装置。
【請求項１７】
前記ステージベースを前記２次元面内で駆動する駆動機構を更に備えることを特徴とする請求項１６に記載のステージ装置。
【請求項１８】
前記ステージに設けられた反射面に測長ビームを照射し、該測長ビームの前記反射面での反射光を受光して、前記ステージの重力方向の位置を計測する光波干渉式測長器を、更に備えることを特徴とする請求項１〜７、９〜１７のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１９】
物体をそれぞれ保持する複数のステージと；
前記各ステージを、少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に、前記２次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動する駆動システムと；を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項２０】
エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光物体に転写する露光装置であって、
前記マスクと前記物体との少なくとも一方の駆動系として、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、物体を保持して移動するステージを備えるステージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが主として用いられている。
【０００３】
ステッパなどの投影露光装置では、被露光物体であるウエハを保持するテーブルと、該テーブルを保持して２次元移動するステージと、このステージを駆動する駆動機構とを備えたステージ装置が用いられている。近年、ステージ装置としては、リニアモータを駆動源とするリニアモータ方式のステージ装置が主流となっている。このリニアモータ方式のステージ装置としては、ステージを第１軸方向に駆動する第１軸リニアモータと、該第１軸リニアモータとステージとを一体的に、第１軸に直交する第２軸方向に駆動する一対の第２軸リニアモータとを備えた、２軸駆動リニアモータ方式のステージ装置が比較的多く用いられている。
【０００４】
この種のステージ装置では、テーブルはステージに対し、例えば３つのボイスコイルモータあるいは３つのＥＩコア等の微動機構を介して接続されており、該微動機構によりテーブルがステージ上で第１軸回りの回転方向、第２軸回りの回転方向及び第１軸、第２軸それぞれに直交する第３軸方向への微動が可能とされている。これら微動機構と前記リニアモータとによりテーブルの６自由度方向への駆動が実現されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第０２／０８０１８５号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載のステージ装置では、ステージを移動基準面に対して非接触で支持するため、ステージと移動基準面との間に所定のクリアランスを形成するエアパッドを備えている。しかしながら、このエアパッドは高剛性であるため、図１１（Ａ）に示されるように、移動基準面ＢＳの凹凸に応じて、ステージＳＴが傾斜する（ピッチング振動する）場合があり、このような場合に、ステージの傾斜に起因してテーブルＴＢがスライドする（シフト振動する）おそれがあった。
【０００７】
また、テーブルＴＢとステージＳＴとの間を板ばねで結合する場合には、板ばねによる結合部分が高剛性であることに起因して、図１１（Ｂ）に示されるように、テーブルにシフト振動が生じるおそれがあった。
【０００８】
更には、図１１（Ｃ）に示されるように、ボイスコイルモータ又はＥＩコア等を用いたテーブルのレベリング制御において、テーブルにシフト外乱が生じるおそれもあった。
【０００９】
上記のテーブルのシフト振動やシフト外乱などは、テーブルが板状であることに起因する、固有振動数や剛性等の影響がステージの制御への悪影響として現れた結果と考えられる。
【００１０】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現するステージ装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、高精度な露光を実現することが可能な露光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、物体（Ｗ１）を保持し、少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に移動可能なステージ（ＷＳＴ１）と；前記ステージに接続された複数の可動子（４４Ａ〜４４Ｆ）と、前記２次元面内の所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子（４６Ａ〜４６Ｆ）とを有し、前記２次元面に平行な方向の駆動力により前記ステージを駆動する駆動装置（ＤＡ）と；を備えることを特徴とするステージ装置である。
【００１３】
これによれば、ステージに接続された複数の可動子と所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子とを有する駆動装置により、ステージに２次元面に平行な駆動力を作用させて、ステージを少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に駆動する。このようにすることで、従来のように、２次元面内で移動可能な移動体と、該移動体上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する複雑な構造のステージを採用しなくとも、ステージ、ひいては該ステージに保持された物体を、２次元面内方向の少なくとも１自由度方向及び２次元面に対する傾斜方向（１自由度方向又は２自由度方向）に移動させることが可能となる。この場合、ステージを一体物で製作することができるので、ステージの構造を簡素化することができるとともに、従来問題となっていた２次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因する前述のテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によるステージの位置制御性の低下が生じるおそれが全く無い。従って、シンプルな構造で、ステージに保持される物体の高精度な位置制御の実現が可能となる。
【００１４】
この場合において、請求項２に記載のステージ装置の如く、前記駆動装置は、前記ステージを前記２次元面内の回転方向にも駆動することとすることができる。かかる場合には、最大５自由度方向にステージを駆動することが可能となる。
【００１５】
上記請求項１及び２に記載の各ステージ装置において、請求項３に記載のステージ装置の如く、前記駆動装置は、前記ステージを前記重力方向にも駆動することとすることができる。
【００１６】
この場合において、請求項４に記載のステージ装置の如く、前記ステージを前記重力方向に駆動する固定子は、前記ステージを前記２次元面方向に駆動する複数の固定子の間に配設されていることとすることができる。
【００１７】
上記請求項１〜４に記載の各ステージ装置において、請求項５に記載のステージ装置の如く、前記駆動装置は、前記ステージを前記２次元面内の３自由度方向、及び前記２次元面に対する傾斜方向の２自由度方向、並びに前記重力方向の６自由度方向に駆動することとすることができる。
【００１８】
上記請求項１〜５に記載の各ステージ装置において、請求項６に記載のステージ装置の如く、前記ステージは、箱状の形状を有することとすることができる。かかる場合には、板状のステージに比べての高い剛性を確保することができる。
【００１９】
上記請求項１〜６に記載の各ステージ装置において、請求項７に記載のステージ装置の如く、前記ステージの底部に設けられたシリンダ部（１７０Ａ）と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部（１７０Ｂ）とを有し、前記ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構（７０Ａ〜７０Ｃ）を更に備えることとすることができる。
【００２０】
この場合において、請求項８に記載のステージ装置の如く、前記自重支持機構の近傍に前記ステージの位置を検出する位置検出装置（１５０，８３Ａ、８３Ｂ等）を備えることとすることができる。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、物体を保持して、重力方向に直交する面内を移動可能なステージ（ＷＳＴ１）と；前記ステージに設けられたシリンダ部（１７０Ａ）と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部（１７０Ｂ）とを有し、前記ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、前記ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構（７０Ａ〜７０Ｃ）と；を備えるステージ装置である。
【００２２】
これによれば、物体を保持して重力方向に直交する面内を移動可能なステージに、シリンダ部と、該シリンダ部の内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部とを有し、ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、ステージの自重を所定の支持面の上方で支持する自重支持機構が設けられている。したがって、自重支持機構により、ステージの自重を気体の陽圧により支持することから、従来のエアベアリングに比べ剛性を低くすることができる。これにより、支持面が形成された支持部材（ステージベース）の振動等がステージに伝達するのが極力抑制され、結果的にステージ、ひいては該ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現することが可能となる。
【００２３】
上記請求項７〜９に記載の各ステージ装置において、請求項１０に記載のステージ装置の如く、前記自重支持機構は、前記支持面との間に所定のクリアランスを形成する第１の軸受機構（７４ａ，７４ｂ）を有することとすることができる。
【００２４】
この場合において、請求項１１に記載のステージ装置の如く、前記第１の軸受機構は、前記ピストン部の前記支持面に対向する側の面に形成された気体噴出口（７４ｂ）と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路（７４ａ）と、を含むこととすることができる。
【００２５】
上記請求項１０及び１１に記載の各ステージ装置において、請求項１２に記載のステージ装置の如く、前記自重支持機構は、前記シリンダ部の内周面と前記ピストン部の外周面との間に所定のクリアランスを形成する第２の軸受機構（７８，７６ａ〜７６ｄ）を更に有することとすることができる。
【００２６】
この場合において、請求項１３に記載のステージ装置の如く、前記第２の軸受機構は、前記ピストン部の外周面に形成された気体噴出口（７８）と、前記ピストン部に形成され、前記気体噴出口と前記シリンダの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路（７６ａ〜７６ｄ）と、を含むこととすることができる。
【００２７】
上記請求項７〜１３に記載の各ステージ装置において、請求項１４に記載のステージ装置の如く、前記自重支持機構は、一直線上にない少なくとも３箇所に設けられていることとすることができる。
【００２８】
上記請求項７〜１４に記載の各ステージ装置において、請求項１５に記載のステージ装置の如く、前記支持面が形成されたステージベース（ＳＢ）を更に備えることとすることができる。
【００２９】
この場合において、請求項１６に記載のステージ装置の如く、前記ステージベースは、前記ステージの前記２次元面内方向の移動の際に、その移動を生じさせる駆動力の反力の作用によって運動量保存則に従って移動可能に構成されていることとすることができる。
【００３０】
この場合において、請求項１７に記載のステージ装置の如く、前記ステージベースを前記２次元面内で駆動する駆動機構を更に備えることとすることができる。
【００３１】
上記請求項１〜７、９〜１７に記載の各ステージ装置において、請求項１８に記載のステージ装置の如く、前記ステージに設けられた反射面（ＭＺ１）に測長ビームを照射し、該測長ビームの前記反射面での反射光を受光して、前記ステージの重力方向の位置を計測する光波干渉式測長器（１５０）を、更に備えることとすることができる。
【００３２】
請求項１９に記載の発明は、物体をそれぞれ保持する複数のステージ（ＷＳＴ１，ＷＳＴ２）と；前記各ステージを、少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に、前記２次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動する駆動システム（ＤＡ，ＤＢ，ＬＹ１〜ＬＹ４）と；を備えることを特徴とするステージ装置である。
【００３３】
これによれば、駆動システムは、物体をそれぞれ保持する複数のステージを少なくとも重力方向に直交する２次元面内方向及び該２次元面に対する傾斜方向に、前記２次元面に平行な方向の駆動力を用いて個別に駆動するので、一体物のステージを各ステージとして採用することが可能となる。従って、前述と同様に、各ステージに保持された物体の高精度な位置制御を実現することが可能となる。また、ステージを複数備えているので、複数ステージを用いた並行処理によりスループットの向上も期待される。
【００３４】
請求項２０に記載の発明は、エネルギビーム（ＩＬ）によりマスク（Ｒ）を照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光物体（Ｗ）に転写する露光装置であって、前記マスクと前記感光物体との少なくとも一方の駆動系として、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のステージ装置を具備することを特徴とする露光装置である。
【００３５】
これによれば、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の、位置制御性の高いステージ装置をマスクと感光物体との少なくとも一方の駆動系として具備するので、マスクに形成されたパターンを感光物体に高精度に転写することが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には、一実施形態の露光装置１０が概略的に示されている。
【００３７】
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと物体（及び感光物体）としてのウエハＷ１（又はＷ２）とを一次元方向（ここでは、図１における紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ１（又はＷ２）上の複数のショット領域にそれぞれ転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【００３８】
露光装置１０は、エネルギビームとしての照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１２、レチクルＲが載置されるマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される照明光ＩＬをウエハＷ１（又はＷ２）上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷ１（又はＷ２）が載置されるステージ装置２０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００３９】
前記照明系１２は、光源、及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域ＩＡＲにエネルギビームとしての照明光ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。照明系１２と同様の照明系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの遠紫外光、あるいはＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００４０】
前記レチクルステージＲＳＴ上には、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、レチクルステージ駆動部２２によって、照明系１２の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動可能であるとともに、不図示のレチクルステージベースの上面に沿って所定の走査方向（Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。なお、レチクルステージ駆動部２２は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図１では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。なお、レチクルステージＲＳＴとしては、Ｙ軸方向に一次元駆動する粗動ステージと、該粗動ステージに対してレチクルＲを少なくとも３自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向）に微小駆動可能な微動ステージとを有する粗微動構造のステージを採用しても勿論良い。
【００４１】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、レチクルステージＲＳＴ端部に形成された（又は設けられた）反射面を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報（θｚ回転量（ヨーイング量）などの回転情報を含む）は主制御装置５０に供給される。主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００４２】
前記投影光学系ＰＬとしては、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックでその投影倍率が１／４（又は１／５）の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明系１２から照明光（紫外パルス光）ＩＬが照射されると、レチクルＲ上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域ＩＡＲ）内の回路パターンの像（部分倒立像）が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にＸ軸方向に細長いスリット状（又は矩形状（多角形））に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ１又はＷ２上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００４３】
投影光学系ＰＬとしては、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光などを用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、照明光ＩＬとしてＦ２レーザ光を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されるような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
【００４４】
前記ステージ装置２０は、投影光学系ＰＬの図１における下方に配置され、ウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持するステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、Ｘ軸（第１軸）方向、Ｙ軸（第２軸）方向、Ｚ軸（第３軸）方向、及びＸ，Ｙ，Ｚ軸回りの回転方向（θｘ，θｙ，θｚ方向）の６自由度方向に、個別に駆動する駆動システムとを備えている。
【００４５】
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のそれぞれは、駆動システムによって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、その他の方向に微小駆動される。
【００４６】
以下、ステージ装置２０の構成各部について、ステージ装置２０を斜視図にて示す図２を中心に、適宜その他の図面を参照しつつ説明する。
【００４７】
前記ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、クリーンルームの床面Ｆ上で複数（例えば３つ）の防振ユニット（不図示）を介して略水平に支持されたステージベースＳＢの上方に配置されている。
【００４８】
前記複数の防振ユニットは、床面ＦからステージベースＳＢに伝達される微振動（暗振動）を、マイクロＧレベルで絶縁する。なお、複数の防振ユニットとして、ステージベースＳＢの所定個所にそれぞれ固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいてステージベースＳＢをそれぞれ積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることは勿論可能である。
【００４９】
前記一方のウエハステージＷＳＴ１は、軽量且つ高剛性の素材、例えばＭＭＣ（金属基複合材：金属とセラミックスの複合体（アルミ合金又は金属シリコンをマトリックス材として、その中に各種セラミックス強化材を複合化させた素材））により構成され、概略箱状の形状を有している。
【００５０】
ウエハステージＷＳＴ１の上面（＋Ｚ側面）には、図２におけるＸ軸方向の一端（＋Ｘ側の端部）にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡ＭＸ１が設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡ＭＹ１が設けられている。これらの移動鏡ＭＸ１，ＭＹ１の各反射面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビーム（測長ビーム）が投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各移動鏡反射面の基準位置（一般には投影光学系側面や、アライメント系の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位が計測され、これにより、ウエハステージＷＳＴ１の２次元位置が計測されるようになっている。また、ウエハステージＷＳＴ１の上面には、ウエハホルダＨ１を介してウエハＷ１が静電吸着又は真空吸着により固定されている。なお、図１では、ウエハステージＷＳＴ１側の移動鏡として移動鏡ＭＹ１のみが図示されている。
【００５１】
ウエハステージＷＳＴ１は、駆動装置ＤＡによりＸ軸方向へ所定ストロークで駆動されるとともに、残りの５自由度方向に微小駆動される。すなわち、駆動装置ＤＡによって、ウエハステージＷＳＴ１は６自由度方向に駆動される。また、この駆動装置ＤＡは、一対のＹ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ２によって、ウエハステージＷＳＴ１と一体的にＹ軸方向に長ストロークで駆動される。
【００５２】
ここで、前記駆動装置ＤＡについて詳細に説明する。
【００５３】
図３（Ａ）は、ウエハステージＷＳＴ１及び駆動装置ＤＡを取り出して示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴ１を含む可動部を取り出して示す斜視図である。
【００５４】
駆動装置ＤＡは、図３（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向両側面に固定された５つの可動子（４４Ａ〜４４Ｅ）及びウエハステージＷＳＴ１に埋め込まれた１つの可動子（４４Ｆ）の計６つの可動子４４Ａ〜４４Ｆと、これら可動子４４Ａ〜４４Ｆそれぞれの内部（中空部）に図３（Ａ）に示されるようにして挿入された、Ｘ軸方向を長手方向とする固定子４６Ａ〜４６Ｆとを備えている。固定子４６Ａ〜４６Ｆは、それぞれの長手方向両端部において、断面略Ｔ字状のＹ軸可動子４８Ａ，４８Ｂ（これについては後述する）に固定され、これにより固定子４６Ａ〜４６Ｆ相互間の位置関係が所定の位置関係に維持されている。
【００５５】
前記可動子４４Ａは、図３（Ｂ）に示されるように、ＹＺ断面が矩形で全体として筒状の形状を有するヨーク５２と、該ヨーク５２の内部空間の上下対向面にＸ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石５４とを有している。この場合、Ｘ軸方向に隣り合う界磁石５４同士、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石５４同士が相互に逆極性とされている。このため、ヨーク５２の内部空間には、Ｘ軸方向に関して交番磁界が形成されている。
【００５６】
これに対し、可動子４４Ａに挿入された状態の前記固定子４６Ａは、Ｘ軸方向を長手方向とする内部が中空の筐体と、該筐体内にＸ軸方向に沿って所定間隔で配設された不図示の複数の電機子コイルとにより構成されている。
【００５７】
すなわち、固定子４６Ａを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子４４Ａを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子４４ＡにはＸ軸方向の駆動力が作用し、可動子４４Ａが固定子４６Ａに沿ってＸ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子４６Ａと可動子４４Ａとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、第１のＸ軸リニアモータＬＸ１が構成されている（図３（Ａ）参照）。
【００５８】
前記可動子４４Ｂは、上述した可動子４４Ａの下側（−Ｚ側）に設けられている。この可動子４４Ｂは、可動子４４Ａと同様の構成となっている。また、この可動子４４Ｂの内部（中空部）に挿入された状態の前記固定子４６Ｂは、上記固定子４６Ａと同様の構成となっている。このため、固定子４６Ｂを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子４４Ｂを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子４４ＢにＸ軸方向の駆動力が作用し、可動子４４Ｂが固定子４６Ｂに沿ってＸ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子４６Ｂと可動子４４Ｂとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、第２のＸ軸リニアモータＬＸ２が構成されている（図３（Ａ）参照）。
【００５９】
前記可動子４４Ｃは、ウエハステージＷＳＴ１の＋Ｙ側面のＺ軸方向中央部に固定され、大きさは異なるものの、前述した可動子４４Ａ、４４Ｂと同様の構成となっている。また、可動子４４Ｃの内部（中空部）に挿入された状態の前記固定子４６Ｃは、上記固定子４６Ａ，４６Ｂと同様の構成となっている。このため、固定子４６Ｃを構成する電機子コイルを流れる電流と、可動子４４Ｃを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子４４ＣにはＸ軸方向の駆動力が作用し、固定子４６Ｃに沿ってＸ軸方向に駆動される。すなわち、本実施形態では、固定子４６Ｃと可動子４４Ｃとによって、ムービングマグネット型のリニアモータから成る、第３のＸ軸リニアモータＬＸ３が構成されている。なお、第３のＸ軸リニアモータＬＸ３は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）からわかるように、第１，第２のＸ軸リニアモータＬＸ１，ＬＸ２よりも大型のリニアモータであり、ここでは、第３のＸ軸リニアモータＬＸ３は、第１、第２のＸ軸リニアモータＬＸ１，ＬＸ２に比べて、２倍の推力を発生することが可能となっている。なお、可動子４４Ｃの上下面には、非磁性体から成る板状部材８１Ａ，８１Ｂが貼付されている（図３（Ｂ）参照）。
【００６０】
これら、第１〜第３のＸ軸リニアモータＬＸ１〜ＬＸ３によると、第１、第２のＸ軸リニアモータＬＸ１，ＬＸ２それぞれに推力Ｍが、第３のＸ軸リニアモータＬＸ３に推力（２×Ｍ）が発生するように、各リニアモータを構成する電機子ユニット内の電機子コイルに供給される電流の大きさ、方向等が図１の主制御装置５０によって制御されることにより、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に駆動することが可能である。また、第１、第２のＸ軸リニアモータＬＸ１，ＬＸ２により発生する合計推力と、第３のＸ軸リニアモータＬＸ３の発生推力が僅かに異なるように主制御装置５０により各リニアモータを構成する電機子ユニット内の電機子コイルに供給される電流が制御されることにより、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸回りの回転（θｚ回転）方向に微小駆動することが可能である。更に、第１のＸ軸リニアモータＬＸ１の発生推力と第２のＸ軸リニアモータＬＸ２の発生推力を僅かに異なるように主制御装置５０によりこれらのリニアモータを構成する電機子ユニット内の電機子コイルに供給される電流が制御されることで、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸回りの回転（θｙ回転）方向に微小駆動することが可能である。すなわち、第１〜第３のＸ軸リニアモータＬＸ１〜ＬＸ３によりウエハステージＷＳＴ１のヨーイング制御を行うことが可能であり、第１、第２のＸ軸リニアモータＬＸ１，ＬＸ２によりウエハステージＷＳＴ１のローリング制御を行うことが可能となっている。
【００６１】
前記第３のＸ軸リニアモータＬＸ３を構成する可動子４４Ｃの上側（＋Ｚ側）に板状部材８１Ａを介して可動子４４Ｄが設けられている。この可動子４４Ｄは、ＹＺ断面矩形の磁性体から成る枠状部材５６と、該枠状部材５６の内側の一対の対向面（上面及び下面）にそれぞれ設けられた一対のＸ軸方向に細長く延びる永久磁石５８Ａ、５８Ｂとを備えている。永久磁石５８Ａと永久磁石５８Ｂとは、互いに逆極性とされている。従って、永久磁石５８Ａと永久磁石５８Ｂとの間には、磁束の向きが＋Ｚ方向（又は−Ｚ方向）の磁界が生じている。また、この永久磁石５８Ａ、５８Ｂと枠状部材５６とによって形成される空間内に挿入された状態の固定子４６Ｄは、筐体と、該筐体の内部に、例えば可動子４４Ｄ内に形成されたＺ軸方向の磁界中で＋Ｘ方向にのみあるいは−Ｘ方向にのみ電流を流すことができるような配置で配設された１つ又は複数の電機子コイルとを備えている。この場合、電機子コイルとしては、例えばＹ軸方向に所定間隔で配置されたＸ軸方向に細長く延びる細長い長方形状の一対のコイルを用いることができる。
【００６２】
本実施形態では、この固定子４６Ｄを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、これによって、可動子４４ＤをＹ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子４４Ｄと、固定子４６Ｄとによって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に微小駆動する第１のＹ軸微動モータＶＹ１が構成されている（図３（Ａ）参照）。
【００６３】
前記第３のＸ軸リニアモータＬＸ３を構成する可動子４４Ｃの下側に板状部材８１Ａを介して前記可動子４４Ｅが設けられている。この可動子４４Ｅは、可動子４４Ｃを中心として前述の可動子４４Ｄと略上下対称の配置となっている。可動子４４Ｅは、可動子４４Ｄと同様の構成となっており、可動子４４Ｅの内部には＋Ｚ方向（又は−Ｚ方向）の磁界が生じている。また、可動子４４Ｅの中空部には、図３（Ａ）に示されるように、固定子４６Ｅが挿入されている。この固定子４６Ｅは、前記固定子４６Ｄと同様の構成となっている。
【００６４】
本実施形態では、固定子４６Ｅを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、これによって、可動子４４Ｅを固定子４６Ｅに対してＹ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子４４Ｅと、固定子４６Ｅとによって、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に微小駆動する第２のＹ軸微動モータＶＹ２が構成されている（図３（Ａ）参照）。
【００６５】
したがって、第１、第２のＹ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２によると、各Ｙ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２に同一の推力を発生させることにより、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に微小駆動することができるとともに、各Ｙ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２の発生推力を異ならせることにより、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸回りの回転（θｘ回転）方向に微小駆動することが可能である。すなわち、第１、第２のＹ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２により、ウエハステージＷＳＴ１のピッチング制御を行うことが可能となっている。
【００６６】
前記可動子４４Ｆは、ウエハステージＷＳＴ１のほぼ中央部において、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に貫通する状態で埋め込まれている。この可動子４４Ｆは、ＹＺ断面矩形の磁性体から成る枠状部材６０と、該枠状部材６０の内側の一対の対向面（±Ｙ側の面）にそれぞれ設けられた一対のＸ軸方向に細長く延びる永久磁石６２Ａ、６２Ｂとを備えている。永久磁石６２Ａと永久磁石６２Ｂとは、互いに逆極性とされている。従って、永久磁石６２Ａと永久磁石６２Ｂとの間には、磁束の向きが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）の磁界が生じている。この永久磁石６２Ａ、６２Ｂと枠状部材６０とによって形成される空間内に挿入された状態の前記固定子４６Ｆは、Ｘ軸方向を長手方向とする筐体と、該筐体の内部に、例えば可動子４４Ｆ内に形成されたＹ軸方向の磁界中で＋Ｘ方向にのみあるいは−Ｘ方向にのみ電流を流すことができるような配置で配設された１つ又は複数の電機子コイルとを備えている。この場合、電機子コイルとしては、例えばＺ軸方向に所定間隔で配置されたＸ軸方向に細長く延びる長方形の一対のコイルを用いることができる。
【００６７】
本実施形態では、固定子４６Ｆを構成する電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が主制御装置５０によって制御されるようになっており、これによって、可動子４４Ｆを固定子４６Ｆに対してＺ軸方向に駆動する駆動力（ローレンツ力）の大きさ及び方向が任意に制御される。すなわち、可動子４４Ｆと、固定子４６Ｆとによって、ウエハステージＷＳＴ１をＺ軸方向に微小駆動するＺ軸微動モータＶＺが構成されている（図３（Ａ）参照）。
【００６８】
このように、駆動装置ＤＡによると、ウエハステージＷＳＴ１は、第１〜第３のＸ軸リニアモータＬＸ１〜ＬＸ３により、Ｘ軸方向の粗動とＺ軸回りの回転（θｚ）方向、Ｙ軸回りの回転（θｙ）方向の微動が行われ、第１、第２のＹ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２により、Ｙ軸方向、Ｘ軸回りの回転（θｘ）方向の微動が行われ、Ｚ軸微動モータＶＺにより、Ｚ軸方向の微動が行われる。
【００６９】
次に、ウエハステージＷＳＴ１を駆動装置ＤＡとともにＹ軸方向に長ストロークで駆動する一対のＹ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ２について説明する。
【００７０】
一方のＹ軸リニアモータＬＹ１は、ステージベースＳＢの＋Ｘ側端部にＹ軸方向に沿って延設された固定子６４Ａと、該固定子６４Ａとの間の電磁相互作用により、Ｙ軸方向に駆動される可動子４８Ａとを備えている。
【００７１】
前記固定子６４Ａは、断面Ｕ字状（コ字状）のヨークと、該ヨークの一対の対向面（上下の対向面）にＹ軸方向に沿って所定間隔でそれぞれ配設された複数の界磁石とを有している。この場合、Ｙ軸方向に隣り合う界磁石同士、Ｚ軸方向で向かい合う界磁石同士が逆極性とされている。このため、ヨークの内部空間には、Ｙ軸方向に関して交番磁界が形成されている。本実施形態では、固定子６４Ａは、実際には、床面Ｆ上に設けられた不図示の支持部材によって、ステージベースＳＢの上面との間に所定間隔を隔てて略水平に支持されている。
【００７２】
前記可動子４８Ａは、前述の駆動装置ＤＡを構成する固定子４６Ａ〜４６Ｆの一端部に設けられ（図３（Ａ）参照）、内部が中空とされたＸＺ断面Ｔ字状の筐体と、該筐体内にＹ軸方向に沿って所定間隔で配設された不図示の複数の電機子コイルとにより構成されている。
【００７３】
この場合、可動子４８Ａを構成する電機子コイルを流れる電流と、固定子６４Ａを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力によって、可動子４８Ａが固定子６４Ａに沿ってＸ軸方向に駆動される。可動子４８Ａを構成する電機子コイルを流れる電流の大きさ及び方向が、主制御装置５０によって制御されるようになっている。
【００７４】
他方のＹ軸リニアモータＬＹ２も、上記一方のＹ軸リニアモータＬＹ１とＹ軸方向から見て左右対称ではあるが同様に構成されている。すなわち、ステージベースＳＢの−Ｘ側端部にＹ軸方向に延設された固定子６４Ｂと、該固定子６４Ｂとの間の電磁相互作用により、Ｙ軸方向に駆動される可動子４８Ｂとを備えている。固定子６４Ｂは、実際には、床面Ｆ上に設けられた不図示の支持部材によって、ステージベースＳＢの上面との間に所定間隔を隔てて略水平に支持されている。
【００７５】
この場合も、可動子４８Ｂを構成する電機子コイルを流れる電流の大きさと方向とが主制御装置５０により制御され、その電流と固定子６４Ｂを構成する界磁石の発生する磁界（交番磁界）との間の電磁相互作用により発生するローレンツ力により、可動子４８Ｂが固定子６４Ｂに沿ってＸ軸方向に駆動される。
【００７６】
上述のようにして構成された一対のＹ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ２によって駆動装置ＤＡとともにウエハステージＷＳＴ１が、Ｙ軸方向に長ストロークで駆動されるようになっている。このウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の駆動時に固定子６４Ａ、６４Ｂにその駆動力の反力が作用するが、その反力は、固定子６４Ａ、６４Ｂをそれぞれ支持する不図示の支持部材を介して床面Ｆに伝達される（逃がされる）ようになっている。
【００７７】
また、これまでの説明から明らかなように、ウエハステージＷＳＴ１は、走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向に関して、駆動装置ＤＡを構成する第１、第２のＹ軸微動モータＶＹ１，ＶＹ２により微小駆動されるとともに、一対のＹ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ２によって所定ストローク範囲で駆動されるようになっている。
【００７８】
他方のウエハステージＷＳＴ２は、上述のウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されている。すなわち、ウエハステージＷＳＴ２は、例えば、ＭＭＣ等の軽量且つ高剛性の部材で構成され、概略箱状の形状を有し、その上面（＋Ｚ側面）には、図２におけるＸ軸方向の一端（＋Ｘ側の端部）にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡ＭＸ２が設けられ、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡ＭＹ２が設けられている。これらの移動鏡ＭＸ２，ＭＹ２の各反射面には、後述する干渉計システムを構成する各測長軸の干渉計からの干渉計ビームが投射され、ウエハステージＷＳＴ２の２次元位置が上記ウエハステージＷＳＴ１と同様にして計測されるようになっている。なお、図１では、移動鏡ＭＹ２のみが図示されている。
【００７９】
また、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、図２に示されるように、ウエハホルダＨ２を介してウエハＷ２が静電吸着又は真空吸着により固定されている。ウエハステージＷＳＴ２は、前述した駆動装置ＤＡと同様に構成された駆動装置ＤＢによりＸ軸方向へ所定ストロークで駆動されるとともに、残りの５自由度方向に微小駆動される。また、この駆動装置ＤＢを構成する各モータの固定子の長手方向の一端部と他端部には、一対の可動子４８Ｃ，４８Ｄがそれぞれ設けられ、これらの可動子４８Ｃ，４８Ｄのそれぞれと前述の一対の固定子６４Ａ，６４Ｂとによって、一対のＹ軸リニアモータＬＹ３，ＬＹ４が構成されている。これらのＹ軸リニアモータＬＹ３，ＬＹ４によって駆動装置ＤＢが、ウエハステージＷＳＴ２と一体的にＹ軸方向に長ストロークで駆動されるようになっている。駆動装置ＤＢを構成する各モータ及びＹ軸リニアモータＬＹ３，ＬＹ４の各電機子コイルに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置５０によって制御される。
【００８０】
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、Ｙ軸リニアモータＬＹ１とＹ軸リニアモータＬＹ３とは、固定子６４Ａが共通とされ、Ｙ軸リニアモータＬＹ２とＹ軸リニアモータＬＹ４とは、固定子６４Ｂが共通とされている。但し、各固定子を個別に設けることは可能である。
【００８１】
本実施形態では、上述のようにして、駆動装置ＤＡ，ＤＢ及びＹ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ４を含んで、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、個別に、６自由度方向に駆動する駆動システムが構成されている。
【００８２】
図４（Ａ）には、図３（Ｂ）のウエハステージＷＳＴ１側の可動部が上下反転して斜視図にて示されており、図４（Ｂ）には、図４（Ａ）のウエハステージＷＳＴ１の底面に取り付けられた平面ミラーＭＺ１（これについては後述する）が取り外された状態が斜視図にて示されている。この図４（Ｂ）からわかるように、ウエハステージＷＳＴ１の内部は、その底面側から肉抜きされており、その肉抜きによってウエハステージＷＳＴ１に形成された空所内に、３つの自重支持機構としての自重キャンセラ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃが設けられている。
【００８３】
以下、３つの自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃのうちの一つの自重キャンセラ７０Ａについて、図５〜図７に基づいて詳細に説明する。
【００８４】
図５は、自重キャンセラ７０Ａを示す縦断面図であり、図６は、自重キャンセラ７０Ａ下端部近傍を断面して示す斜視図である。
【００８５】
図５に示されるように、自重キャンセラ７０Ａは、下端部（−Ｚ端部）が開口し、上端部（＋Ｚ端部）が閉塞された円筒状のシリンダ部１７０Ａと、該シリンダ部１７０Ａの下端開口部を介してシリンダ部１７０Ａの内部に挿入され、該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部１７０Ｂとを備えている。シリンダ部１７０Ａの天井壁（上壁）は、その外径が他の部分より幾分大きく形成されている。この場合、シリンダ部１７０Ａは、一体成形されているが、上記天井壁の部分を、残りの部分と別々に成形し、両者を固定しても良い。
【００８６】
前記シリンダ部１７０Ａには、その下端部（−Ｚ側端部）近傍にその内周面の全周にわたって環状の第１環状凸部７２ａが形成されている。また、第１環状凸部７２ａの下側（−Ｚ側）には所定間隔をあけて第２環状凸部７２ｂが形成されている。そして、シリンダ部１７０Ａの第１環状凸部７２ａと第２環状凸部７２ｂとの間に形成された所定深さの環状凹溝７２ｄには、シリンダ部１７０Ａの内部空間と外部とを連通する貫通孔７２ｃが所定の間隔で複数箇所に形成されている。
【００８７】
前記ピストン部１７０Ｂは、その外周面が、シリンダ部１７０Ａに形成された前記第１、第２環状凸部７２ａ，７２ｂとの間に所定のクリアランスを介した状態で、シリンダ部１７０Ａ内に挿入されている。
【００８８】
ピストン部１７０Ｂは、第１の直径の円柱部分の底面に第２の直径（＞第１の直径）の円板部が設けられた段付き円柱状の形状を有している。このピストン部１７０Ｂの上端面の中央部には、ピストン部１７０ＢをＺ軸方向に貫通する給気管路としての通気管路７４ａが形成されている。通気管路７４ａは、ピストン部１７０Ｂの下端面（−Ｚ側端面）に形成された、溝７４ｂに連通し、ピストン部１７０Ｂの下端面近傍では、該下端面に近づくほど狭くなるように加工されている。すなわち、通気管路７４ａの下端部は、一種のノズル（先細ノズル）の役目を果たすように形成されている。なお、溝７４ｂは、図４（Ａ）に示されるように、円と十字とを組み合わせた形状を有している。
【００８９】
また、ピストン部１７０Ｂの上端面の周縁部には、中心角９０°の間隔で給気管路としての４つの通気管路７６ａ〜７６ｄ（ただし、図５では通気管路７６ａ，７６ｃ、図６では通気管路７６ａ〜７６ｃのみを図示、通気管路７６ｄについては不図示）が、ピストン部１７０Ｂの高さ方向中央部やや上側の位置まで掘り下げられた状態で形成されている。これら通気管路７６ａ〜７６ｄの下端部近傍にはピストン部１７０Ｂの外周面の外側に連通する気体噴出口としての絞り孔７８が貫通形成されている。
【００９０】
この場合、シリンダ部１７０Ａの内部のピストン部１７０Ｂより上方には、ほぼ気密状態の空間８０が形成されている。この空間８０には、シリンダ部１７０Ａの一部に形成された不図示の開口を介して給気管の一端が接続されており、この給気管の他端は、不図示の気体供給装置に接続されている。この気体供給装置から、例えばヘリウムなどの希ガス又は窒素等が給気管を介して空間８０内に供給され、該空間８０は、シリンダ１７０Ａの外部に比べて気圧の高い陽圧空間とされている。従って、以下では、空間８０を「陽圧空間８０」とも呼ぶものとする。
【００９１】
図７には、上記自重キャンセラ７０Ａの作用を説明するための模式図が示されている。
【００９２】
この図７に示されるように、自重キャンセラ７０Ａでは、空間８０が陽圧空間とされることにより通気管路７４ａ内には矢印Ａ１で示されるガスの流れ（以下、適宜「流れＡ１」とも呼ぶ）が生じる。この流れＡ１で示されるガスが、前述の通気管路７４ａの下端の先細ノズル部から噴出され、溝７４ｂ内に矢印Ａ２で示されるガスの流れが生じる。このガスが、溝７４ｂの全域に行き渡り、溝の全体から支持面（ここでは、ステージベースＳＢの上面）ＳＢａに向けて噴出される。これにより、ピストン部１７０Ｂの底面と支持面との間のガスの静圧（隙間内圧力）により、ピストン部１７０Ｂの底面とステージベースＳＢの支持面ＳＢａとの間には、所定のクリアランスΔＬ１が形成されるようになっている。すなわち、ピストン部１７０Ｂの底面には、実質的に、一種の気体静圧軸受が形成されており、ピストン部１７０Ｂが支持面ＳＢａの上方に非接触で浮上支持されている。以下では、この気体静圧軸受を「スラスト軸受」とも呼ぶものとする。
【００９３】
通気管路７４ａと同様に、通気管路７６ａ〜７６ｄにも矢印Ｂ１で示されるガスの流れが生じることとなり、これに伴って、絞り孔７８には、ピストン部１７０Ｂ内部から外部に向かう、矢印Ｂ２で示されるガスの流れが生じ、絞り孔７８から噴出されたガスは、第２環状凸部７２ｂに対して噴き付けられることとなる。このとき、第２環状凸部７２ｂとピストン部１７０Ｂ外周面との間のガスの静圧（隙間内圧力）により、ピストン部１７０Ｂの外周面と、第１、第２環状凸部７２ａ，７２ｂの間には、所定のクリアランスΔＬ２が形成されるようになっている。すなわち、ピストン部１７０Ｂの周壁には、実質的に、気体静圧軸受が形成されており、ピストン部１７０Ｂとシリンダ部１７０Ａとの間は非接触とされている。以下では、この気体静圧軸受を「ラジアル軸受」とも呼ぶものとする。
【００９４】
更に、シリンダ部１７０Ａの環状凹溝７２ｄに所定間隔で形成された複数の貫通孔７２ｃには、矢印Ｃ１で示されるガスの流れが生じており、これにより、第２環状凸部７２ｂに噴き付けられたガス、陽圧空間８０内のガス等、クリアランスΔＬ２内のガスが外部に排出されるようになっている。
【００９５】
その他の自重キャンセラ７０Ｂ，７０Ｃは、上述の自重キャンセラ７０Ａと同様に構成されている。
【００９６】
これら自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃによると、その上端部でウエハステージＷＳＴ１を支持した際に、その自重は、陽圧空間８０の陽圧により支持されるとともに、ステージベースＳＢの上面、すなわち支持面ＳＢａとの間には、スラスト軸受の作用により、常にクリアランスΔＬ１を維持することが可能となっている。また、ウエハステージＷＳＴ１に傾斜方向（θｘ、θｙ方向）に傾こうとする力が生じた場合であっても、ラジアル軸受の作用により、クリアランスΔＬ２を維持しようとするので、ウエハステージＷＳＴ１の傾斜が吸収されることとなる。従って、自重キャンセラ１７０Ａによれば、ウエハステージＷＳＴ１を陽圧により低剛性で支持するとともに、ウエハステージＷＳＴ１の傾斜を吸収することが可能となっている。
【００９７】
これまでの説明から分かるように、溝７４ｂと通気管路７４ａとにより第１の軸受機構としてのスラスト軸受が構成され、絞り孔７８と通気管路７６ａ〜７６ｄとにより第２の軸受機構としてのラジアル軸受が構成されている。
【００９８】
前述のように、ウエハステージＷＳＴ１の底面（−Ｚ側の面）には、自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃの配置される部分を除く全域にわたり、平面ミラーＭＺ１が貼付されている（図４（Ａ）参照）。なお、ウエハステージＷＳＴ１の底面が平面である場合には、平面ミラーＭＺ１に代えて、ウエハステージＷＳＴ１の底面を鏡面加工することとしても良い。
【００９９】
図８には、ウエハステージＷＳＴ１を模式的に示す側面図が示されている。この図８からわかるように、ステージベースＳＢ内には、光波干渉式測長器としてのＺ軸干渉計１５０、ステージベースＳＢ内に形成された通路ＳＢｂ内に設けられ、Ｚ軸干渉計１５０からの測長ビームを−Ｘ方向と＋Ｙ方向に分岐するプリズム等から成るビームスプリッタ８３Ａ、及びビームスプリッタ８３Ａの−Ｘ側に設けられ、ビームスプリッタ８３Ａを透過した測長ビームを反射して＋Ｚ方向に折り曲げるプリズム８３Ｂ等を備えている。また、ビームスプリッタ８３Ａで反射された測長ビームは、さらに不図示のビームスプリッタで分岐され、それぞれの分岐光束（測長ビーム）は、別のプリズム等によって＋Ｚ方向に向けて反射されるようになっている。
【０１００】
すなわち、このような構成により、Ｚ軸干渉計１５０からの測長ビームは、ウエハステージＷＳＴ１の底面に設けられた平面ミラーＭＺ１の３点に対して照射される。そして、平面ミラーＭＺ１で反射されたそれぞれの測長ビームの戻り光が同じ経路でＺ軸干渉計１５０内部に戻り、内部でそれぞれ分岐されて、それぞれ参照ビームと同軸に合成されて、その干渉光束が別々のディテクタで受光されることにより、ウエハステージＷＳＴ１のＺ軸方向の位置及び傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）が計測されるようになっている。すなわち、Ｚ軸干渉計１５０とビームスプリッタ８３Ａ、プリズム８３Ｂ等を含む光学系により位置検出装置が構成されている。勿論、Ｚ軸干渉計を３つ設けても良いし、Ｚ軸干渉計により平面ミラーＭＺ１の１点のみのＺ位置を計測しても良い。Ｚ軸干渉計１５０の計測値は、主制御装置５０に供給されている。
【０１０１】
この場合、自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃが、Ｚ軸干渉計１５０からの測長ビームの平面ミラーＭＺ１への照射を妨げるのを極力抑制するために、ウエハステージＷＳＴ１が自重キャンセラを１つのみ有する構成を採用しても良い。
【０１０２】
ここで、Ｚ軸干渉計１５０及びビームスプリッタ８３Ａ、プリズム８３Ｂ等の配置としては、ウエハステージＷＳＴ１の移動範囲内で常時ウエハステージＷＳＴ１の高さ方向の位置及び回転を計測できるような配置を採用するのが望ましい。
【０１０３】
また、他方のウエハステージＷＳＴ２においても、ウエハステージＷＳＴ１に設けられた自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃと同様の３つの自重キャンセラが設けられ、これら３つの自重キャンセラにより、ウエハステージＷＳＴ２を陽圧により低剛性で支持するとともに、ウエハステージＷＳＴ２の傾斜を吸収することが可能となっている。
【０１０４】
また、ウエハステージＷＳＴ２の底面（−Ｚ側の面）にも、自重キャンセラの配置される部分を除く全域にわたり、平面ミラーが取り付けられており、この平面ミラーの少なくとも３点に対して、ステージベースＳＢに設けられたビームスプリッタ、プリズム等を介して、Ｚ軸干渉計からの測長ビームが照射され、前述と同様にして、ウエハステージＷＳＴ２のＺ軸方向の位置及び傾斜方向（θｘ、θｙ方向の）回転量を計測することが可能となっている。
【０１０５】
このように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が、各３つの自重キャンセラ（７０Ａ〜７０Ｃ）によって支持面ＳＢａの上方に浮上支持され、かつそのＺ位置と傾斜（θｘ、θｙ方向の回転量）がＺ軸干渉計によって計測されるようになっている。このため、ステージベースＳＢの上面ＳＢａは、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動基準面とする必要がないので、従来のステージ定盤のようにその平坦度を高くする必要がなく、その加工が容易であるとともに、製造コストの低減が可能となっている。
【０１０６】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬのＸ軸方向の両側には、同じ機能を持ったオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のマーク検出系としての一対のアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（レチクルパターン像の投影中心とほぼ一致）よりそれぞれ同一距離だけ離れた位置に設置されている。
【０１０７】
前記アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２としては、本実施形態では、画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系のアライメントセンサが用いられている。これらのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２は、光源（例えばハロゲンランプ）及び結像光学系、検出基準となる指標マークが形成された指標板、及び撮像素子（ＣＣＤ）等を含んで構成されている。これらのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２では、光源からのブロードバンド（広帯域）光により検出対象であるマークを照明し、このマーク近傍からの反射光を結像光学系及び指標を介してＣＣＤで受光する。このとき、マークの像が指標の像とともにＣＣＤの撮像面に結像される。そして、ＣＣＤからの画像信号（撮像信号）に所定の信号処理を施すことにより、検出基準点である指標マークの中心を基準とするマークの位置を計測する。アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のようなＦＩＡ系のアライメントセンサは、アルミ層やウエハ表面の非対称マークの検出に特に有効である。
【０１０８】
本実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１は、ウエハステージＷＳＴ１上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、不図示の基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。また、アライメント系ＡＬＧ２は、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハ上のアライメントマーク及び不図示の基準マーク板上に形成された基準マークの位置計測等に用いられる。
【０１０９】
アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２からの画像信号は、不図示のアライメント制御装置により、Ａ／Ｄ変換され、デジタル化された波形信号を演算処理して指標中心を基準とするマークの位置が検出される。このマーク位置の情報が、不図示のアライメント制御装置から主制御装置５０に送られるようになっている。
【０１１０】
次に、各ウエハステージの２次元位置を計測する前記干渉計システムについて、図２を参照しつつ説明する。
【０１１１】
図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１上の移動鏡ＭＹ１の反射面には、投影光学系ＰＬの光軸とアライメント系ＡＬＧ１の光軸とを通るＹ軸に沿って、Ｙ軸干渉計１１６からの測長軸ＢＩ１Ｙで示される干渉計ビームが照射されている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２上のＹ移動鏡ＭＹ２の反射面には、投影光学系ＰＬの光軸とアライメント系ＡＬＧ２の光軸とを通るＹ軸に沿って、Ｙ軸干渉計１１８からの測長軸ＢＩ２Ｙで示される干渉計ビームが照射されている。そして、Ｙ軸干渉計１１６、１１８では移動鏡ＭＹ１、ＭＹ２からの反射光をそれぞれ受光することにより、各反射面の基準位置からの相対変位を計測し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向位置を計測するようになっている。ここで、Ｙ軸干渉計１１６、１１８は、各３つの光軸を有する３軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の計測以外に、ピッチング（Ｘ軸回りの回転（θｘ回転））及びヨーイング（θｚ方向の回転）の計測が可能となっている。各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。但し、前述のＺ軸干渉計により、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のピッチング計測が可能であるので、Ｙ軸干渉計１１６、１１８は、ピッチング計測は必ずしもできなくても良い。
【０１１２】
なお、測長軸ＢＩ１Ｙ、測長軸ＢＩ２Ｙの各干渉計ビームは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動範囲の全域で常に移動鏡ＭＹ１，ＭＹ２に当たるようになっており、従って、Ｙ軸方向については、投影光学系ＰＬを用いた露光時、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の使用時等のいずれのときにもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、測長軸ＢＩ１Ｙ、測長軸ＢＩ２Ｙの計測値に基づいて管理される。
【０１１３】
また、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸で測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ２Ｙと垂直に交差する測長軸ＢＩ２Ｘを有するＸ軸干渉計１４６と、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の光軸で測長軸ＢＩ１Ｙ、ＢＩ２Ｙとそれぞれ垂直に交差する測長軸ＢＩ１Ｘ、ＢＩ３Ｘをそれぞれ有するＸ軸干渉計１４４，１４８とが設けられている。
【０１１４】
本実施形態の場合、投影光学系ＰＬを用いた露光時のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ方向位置計測には、投影光学系ＰＬの光軸を通過する測長軸ＢＩ２Ｘを有するＸ軸干渉計１４６の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ１の使用時等のウエハステージＷＳＴ１のＸ方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ１の光軸を通過する測長軸ＢＩ１Ｘを有するＸ軸干渉計１４４の計測値が用いられ、アライメント系ＡＬＧ２使用時等のウエハステージＷＳＴ２のＸ方向位置計測には、アライメント系ＡＬＧ２の光軸を通過する測長軸ＢＩ３Ｘを有するＸ軸干渉計１４８の計測値が用いられる。
【０１１５】
このように、本実施形態では、Ｙ軸干渉計１１６、１１８及びＸ軸干渉計１４４，１４６，１４８の合計５つの干渉計によって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ２次元座標位置を管理するウエハ干渉計システムが構成されている。
【０１１６】
本実施形態では、Ｘ軸干渉計１４４〜１４８の測長ビーム間の距離が移動鏡ＭＸ１，ＭＸ２の長手方向の長さよりも大きいので、状況によっては、Ｘ軸干渉計の測長軸がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の反射面より外れることとなる。すなわち、アライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、Ｘ軸方向の干渉計ビームがウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動鏡に当たらなくなる状態が生じ、制御に用いる干渉計の切り替えが必須となる。かかる点を考慮して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ軸方向の位置を計測する不図示のリニアエンコーダが設けられている。
【０１１７】
すなわち、本実施形態では、主制御装置５０が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の上記のアライメント位置から露光位置への移動、あるいは露光位置からウエハ交換位置への移動などの際に、Ｙ軸干渉計により計測されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ位置情報とリニアエンコーダにより計測されるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ位置情報とに基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＹ位置、Ｘ位置の移動を制御する。
【０１１８】
勿論、主制御装置５０では、Ｘ軸干渉計からの干渉計ビームが再度ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動鏡に当たったときには、それまで制御に用いられていなかった測長軸のＸ軸干渉計をリセット（又はプリセット）し、以後、干渉計システムを構成するＸ軸干渉計，Ｙ軸干渉計の計測値のみに基づいてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を制御する。
【０１１９】
なお、上記Ｘ軸干渉計１４４、１４６、１４８は、各２つの光軸を有する２軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向の計測以外に、ローリング（Ｙ軸回りの回転（θｙ回転））の計測が可能となっている。また、各光軸の出力値は独立に計測できるようになっている。この場合も、前述と同様の理由により、ローリング計測は必ずしもできなくても良いが、Ｚ軸干渉計からの測長ビームが３点のうち少なくとも一点に照射されなくなることが生じるような構成の場合には、ローリング計測ができることが望ましい。この点は、前述のピッチング計測についても同様である。
【０１２０】
上述のようにして構成された干渉計システムを構成する各干渉計の計測値は、主制御装置５０に送られるようになっている。主制御装置５０では、各干渉計の出力値に基づいてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を前述した駆動装置ＤＡ、ＤＢ及びＹ軸リニアモータＬＹ１〜ＬＹ４を介して独立に制御する。
【０１２１】
更に、本実施形態では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークとウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上の不図示の基準マーク板上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）方式のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント制御装置を介して主制御装置５０に供給されるようになっている。なお、レチクルアライメント系の構成は、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示されているのでここでは詳細な説明については省略する。
【０１２２】
また、図示は省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及び一対のアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２のそれぞれに、ＡＦ／ＡＬ系を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。
【０１２３】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１が投影光学系ＰＬの直下において露光動作を行っている間に、ウエハステージＷＳＴ２側ではウエハ交換とアライメント系ＡＬＧ２直下におけるウエハアライメント動作とが行われる（図１、図２の状態）。同様に、ウエハステージＷＳＴ２が投影光学系ＰＬの直下において露光動作を行っている間に、ウエハステージＷＳＴ１側ではウエハ交換、アライメント系ＡＬＧ１直下におけるウエハアライメント動作が行われる。すなわち、本実施形態の露光装置１０では、このようにしてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上で並行処理動作を行うことによりスループットの向上が図られている。
【０１２４】
上記露光動作の際には、ウエハのＺ軸方向の位置について、前記Ｚ軸干渉計１５０を介して計測し、この計測結果に応じて、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を駆動装置ＤＡ（又はＤＢ）を介して駆動する。なお、Ｚ軸干渉計１５０からの測長ビームが平面ミラーに当たらない場合等においては、前記ＡＦ／ＡＬ系を用いてウエハのＺ方向の位置について計測することとしても良い。また、Ｚ軸干渉計１５０とＡＦ／ＡＬ系によるウエハのＺ位置計測を同時に行い、両計測結果に基づいてウエハステージのＺ軸方向位置を制御することとしても良い。
【０１２５】
前記ウエハ交換では、不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ１（又はウエハステージＷＳＴ２）上に載置された露光済みのウエハのアンロード及び新たなウエハのロードが行なわれる。
【０１２６】
また、ウエハアライメント動作では、アライメント系ＡＬＧ１又はＡＬＧ２を用いて例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示されるＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式等のウエハアライメントが実行される。このようなウエハアライメントの終了後、ウエハＷ１（又はウエハＷ２）上の各ショット領域の露光のための加速開始位置にウエハステージＷＳＴ１（又はウエハステージＷＳＴ２）を移動させるショット間ステッピング動作と、前述した走査露光によりその露光対象のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する露光動作とを繰り返す、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。なお、この露光動作は、通常のスキャニング・ステッパと同様にして行われるので、詳細説明は省略する。
【０１２７】
上記露光動作において、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）をＹ軸方向（スキャン方向）に一対のＹ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ２（又はＬＹ３，ＬＹ４）を介して長ストロークに駆動しつつ、駆動装置ＤＡ（又はＤＢ）を介して、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を６自由度方向に微小駆動する。特に、スキャン方向については、一対のＹ軸リニアモータの駆動によるウエハステージのレチクルステージＲＳＴとの同期誤差を吸収するように、Ｙ軸微動モータＶＹ１、ＶＹ２によってウエハステージを微小駆動することができる。
【０１２８】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係るステージ装置２０によると、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）に設けられた可動子４４Ａ〜４４ＦとＸ軸方向に沿って配設された固定子４６Ａ〜４６Ｆとを有する駆動装置ＤＡ（又はＤＢ）により、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）にＸＹ面に平行な駆動力を作用させて、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を重力方向（Ｚ軸方向）に直交する２次元面（ＸＹ面）内方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）、ＸＹ面に対する傾斜方向（（θｘ，θｙ方向）、及びＺ軸方向に駆動する。このようにすることで、従来のように、２次元面内で移動可能な移動体と、該移動体上で前記傾斜方向に移動可能なテーブルとを有する複雑な構造のステージを採用しなくとも、ウエハステージ、ひいては該ウエハステージに保持されたウエハを、上記の６自由度方向に移動させることが可能となる。この場合、ウエハステージを一体物で製作することができるので、ウエハステージの構造を簡素化することができるとともに、従来問題となっていた２次元移動ステージとテーブルとの組み合わせに起因する前述のテーブルの位置制御性の低下現象と同様の要因によるステージの位置制御性の低下が生じるおそれが全く無い。従って、シンプルな構造で、ウエハステージに保持されるウエハの高精度な位置制御の実現が可能となる。
【０１２９】
また、本実施形態のステージ装置２０では、ウエハステージが、箱状の形状を有しているので、ウエハステージの高剛性を実現することができ、これにより、ウエハステージを安定して駆動することが可能となる。すなわち、ウエハの高精度な位置決めを実現することが可能となる。
【０１３０】
また、ウエハを保持しＸＹ面内を移動可能なウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に、シリンダ部１７０Ａと、該シリンダ部１７０Ａの内部に挿入され該シリンダ部に対して相対移動可能なピストン部１７０Ｂとを有し、ピストン部を重力方向下方に付勢する前記シリンダ部内部の気体の陽圧により、ウエハステージの自重をステージベースＳＢの上方で支持する自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃが設けられていることから、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の自重を気体の陽圧により支持することにより、従来ウエハステージをＺ軸方向に関して支持していたエアベアリング機構に比べ剛性を低くすることができる。これにより、ステージベースＳＢの振動等がウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に伝達するのを極力抑制することができるので、この点からもステージの高精度な位置制御を実現することが可能となる。
【０１３１】
また、本実施形態ではウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＺ軸方向位置を計測するＺ軸干渉計が設けられているので、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の高さ方向の位置を常時検出することができる。この場合、露光精度を向上するためにウエハステージ上方にダウンフローが設けられる場合には、ウエハステージの下側のガス環境が安定した空間にＺ軸干渉計が配置されるので、干渉計ビームの揺らぎ等が発生するのが極力抑制され、ウエハステージの高さ方向の位置を高精度に検出することが可能となっている。
【０１３２】
また、自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃは、ステージベースＳＢの上面（支持面）との間に所定のクリアランスを形成するスラスト軸受を有しているので、ステージベースＳＢに対して非接触の状態でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を支持することが可能である。
【０１３３】
また、スラスト軸受が、ピストン部１７０ＢのステージベースＳＢの上面に対向する側の面に形成された溝（気体噴出口）７４ｂと、ピストン部１７０Ｂに形成され、溝７４ｂとシリンダ１７０Ａの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路７４ａとを含んで構成されているので、配管等を必要とする軸受機構を別途設けることなく、自重キャンセラとステージベースとの間の非接触を実現することができる。
【０１３４】
更に、自重キャンセラ７０Ａ〜７０Ｃは、シリンダ部１７０Ａの内周面とピストン部１７０Ｂの外周面との間に所定のクリアランスを形成するラジアル軸受を備えているので、ウエハステージの傾斜を吸収することができ、これによりウエハステージの振動を抑制することができる。この場合においても、ラジアル軸受を、ピストン部１７０Ｂの外周面に形成された気体噴出口（絞り孔）７８と、ピストン部１７０Ｂに形成され、気体噴出口（絞り孔）７８とシリンダ１７０Ａの内部の陽圧空間とを連通させる給気通路（通気管路）７６ａ〜７６ｄとを含む構成とすることで、別途配管等を必要とする軸受機構を設けなくても良いので、配管を引きずる等のおそれがなく、高精度なウエハステージの駆動制御を行うことが可能である。
【０１３５】
また、自重キャンセラは、一直線上にない３箇所に設けられているので、ウエハステージをＺ軸方向に関して安定して支持することが可能である。
【０１３６】
また、本実施形態の露光装置１０によると、高精度な位置制御が可能なステージ装置を備えていることから、レチクルに形成されたパターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。更に、本実施形態では、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を備えていることから、露光動作、アライメント動作等を２つのウエハステージ上で並行処理することができるので、スループットの向上を図ることが可能である。
【０１３７】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を６自由度方向に駆動するものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、本発明のステージ装置では、ステージ、ひいては該ステージに保持された物体を、２次元面内方向の少なくとも１自由度方向及び２次元面に対する傾斜方向（１自由度方向又は２自由度方向）に駆動可能であれば良い。
【０１３８】
なお、上記実施形態では、ウエハステージを２つ備えるツインステージタイプのステージ装置に本発明のウエハステージを採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、ウエハステージを１つ備えるシングルステージタイプのウエハステージ装置に採用することもできる。また、３つ以上のウエハステージを備えるマルチタイプのウエハステージ装置を採用することもできる。
【０１３９】
また、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を固定子から着脱可能な構成とし、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を互いに交換する構成を追加して、スイッチングタイプのツインステージにすれば、アライメント系を１つにすることができる。
【０１４０】
また、上記実施形態では、ウエハステージのＺ軸方向の位置をＺ軸干渉計を用いて計測することとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、Ｚ軸干渉計を設けずに、ＡＦ機構を用いてウエハステージのＺ軸方向位置を計測することとしても良い。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、ウエハステージが箱状であるものとして説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、所定の一軸方向に沿って配設された複数の固定子に対応して前述した各モータの可動子をウエハステージ側に設けることができるのであれば、ウエハステージはいかなる形状であっても良い。
【０１４２】
さらに、上記実施形態では、ステージベースＳＢを不図示の防振ユニットを介して床面上で略水平に支持する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではない。例えば、図９に示されるように、Ｙ軸リニアモータＬＹ１，ＬＹ３の固定子６４Ａ、及びＹ軸リニアモータＬＹ２，ＬＹ４の固定子６４Ｂを、ステージベースＳＢに固定し、このステージベースＳＢの底面に、複数のエアパッドＡＰを設け、これらのエアパッドＡＰにより、別のステージベース４５の上面の上方にステージベースＳＢより上の前述の構成各部を非接触で浮上支持しても良い。このような構成を採用すると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がＸＹ面内で移動すると、その移動を生じさせる駆動力の反力が固定子６４Ａ，６４Ｂに作用し、これにより、運動量保存則に従って、反力を相殺する方向にステージベースＳＢが移動する。従って、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ面内での移動に起因する振動の発生を略確実に防止できるとともに、ステージベースＳＢを含む系の重心位置の移動も生じないので、偏荷重が生じるのも防止できる。また、この場合、ステージベースＳＢは、必然的に質量（重量）が大きくなるので、ステージベースＳＢの移動ストロークをあまり大きく確保しておく必要がない。さらに、ステージベースＳＢをＸＹ面内で駆動可能な駆動機構（トリムモータ）を備えることとしても良い。かかる場合には、露光に影響を与えないときなどに、トリムモータによりステージベースＳＢの位置を所定の位置に戻すことができる。
【０１４３】
なお、上記実施形態では、ウエハステージが自重キャンセラを備える構成を採用するものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、Ｚ軸方向の駆動力を発生するＺ軸微動モータＶＺによりウエハステージの自重を支持する構成などを採用しても良い。
【０１４４】
なお、上記実施形態では、本発明のステージ装置がウエハの駆動系に適用された場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、レチクルの駆動系として本発明のステージ装置を適用することも可能である。図１０には、レチクルの駆動系に本発明のステージ装置を適用した場合の一例が示されている。
【０１４５】
この図１０に示されるレチクル側のステージ装置１０１は、レチクルＲを保持する概略平板状のステージとしてのレチクルステージＲＳＴ’と、該レチクルステージＲＳＴ’をＹ軸方向に長ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向及びＺ軸方向並びに、θｘ、θｙ、θｚ方向に微小駆動する駆動装置とを備えている。
【０１４６】
前記駆動装置は、レチクルステージＲＳＴ’にＹ軸方向の駆動力を作用させるＹ軸リニアモータ１０３１〜１０３４と、レチクルステージＲＳＴ’に対してＸ軸方向の駆動力を作用させるＸ軸微動モータ１０５と、レチクルステージＲＳＴ’に対してＺ軸方向の駆動力を作用させるＺ軸微小駆動モータ１０７１，１０７２とを備えている。
【０１４７】
前記Ｙ軸リニアモータ１０３１は、レチクルステージＲＳＴ’に埋め込まれた状態の磁極ユニット１１３Ａと、該磁極ユニット１１３Ａに対向して配置された電機子ユニット１１３Ｂとを備えており、磁極ユニット１１３Ａにより形成されるＹ軸方向の交番磁界と、電機子ユニット１１３Ｂ内に設けられた複数の電機子コイルを流れる電流との間の電磁相互作用により、Ｙ軸方向の駆動力が発生する。その他のＹ軸リニアモータ１０３２〜１０３４についても同様に構成されている。
【０１４８】
前記Ｘ軸微動モータ１０５は、ボイスコイルモータによって構成され、レチクルステージＲＳＴ’の−Ｘ端部に設けられたＹ軸方向を長手方向とする永久磁石１１５Ａと、定盤９９上に取付部材９７を介して設けられた、Ｙ軸方向を長手方向とし、ＸＺ断面がＵ字状（コ字状）の電機子ユニット１１５Ｂとを備えている。電機子ユニット１１５Ｂ内には、永久磁石１１５Ａにより形成される磁界の中を電流がＹ軸方向に流れるように電機子コイルが設けられており、このＹ軸方向の電流と永久磁石によるＺ軸方向の磁界との間の電磁相互作用により、レチクルステージＲＳＴ’に作用するＸ軸方向の駆動力が発生する。
【０１４９】
前記Ｚ軸駆動モータ１０７１，１０７２も、前記Ｘ軸微動モータ１０５と同様、ボイスコイルモータにより構成され、レチクルステージＲＳＴ’の下端面に設けられた永久磁石と、定盤９９上に設けられた断面Ｕ字状の磁極ユニットとを備えている。これにより、レチクルステージＲＳＴ’にＺ軸方向の駆動力が作用するようになっている。
【０１５０】
上記のようにして構成される駆動装置によると、レチクルステージＲＳＴ’がＸ，Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されることは勿論、Ｙ軸リニアモータ１０３１〜１０３４のうちの上側に位置するリニアモータ１０３１，１０３３と下側に位置するリニアモータ１０３２，１０３４の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージＲＳＴ’をＸ軸回りの回転方向（ピッチング方向）に微小駆動することが可能であり、レチクルＲよりも−Ｘ側に位置するリニアモータ１０３１，１０３２と、レチクルＲよりも＋Ｘ側に位置するリニアモータ１０３３，１０３４の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージＲＳＴ’をＺ軸回りの回転方向（ヨーイング方向）に微小駆動することが可能である。更に、２つのＺ軸駆動モータ１０７１，１０７２の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージＲＳＴ’をＹ軸回りの回転方向（ローリング方向）に微小駆動することが可能である。
【０１５１】
このように、レチクル側のステージ装置として上述したような構成を採用することにより、粗微動構造のレチクルステージを採用することなく、レチクルステージＲＳＴ’を６自由度方向に駆動することが可能になり、これにより、レチクルの高精度な位置制御が可能になるとともに、レチクルステージの小型、軽量化を図ることが可能になる。
【０１５２】
また、図１０の構成において、Ｘ軸微動モータ１０５に代えて、上下２段に配置された一対のＸ軸微動モータを採用しても良い。このようにすると、この一対のＸ軸微動モータがそれぞれ発生するＸ軸方向の駆動力を異ならせることにより、レチクルステージＲＳＴ’をＹ軸回りの回転方向（ローリング方向）に微小駆動することが可能となる。
【０１５３】
従って、この図１０に示されるレチクル側のステージ装置を、前述の図１のレチクルステージＲＳＴを含むレチクル側の各構成要素に置き換えることにより、上記実施形態の露光装置１０と同等の作用効果を奏する他、レチクルＲの位置制御性の向上、ひいてはレチクルとウエハとの同期精度の向上による、露光精度の向上が可能となる。
【０１５４】
勿論、レチクルの駆動系にのみ本発明のステージ装置を適用しても構わない。
【０１５５】
なお、図１０の構成において、レチクルステージＲＳＴ’をＹ軸方向に駆動するＹ軸リニアモータの固定子を、定盤９９上でレチクルステージを取り囲んだ状態で浮上支持される矩形枠状部材に固定することとしても良い。これにより、レチクルステージの駆動による反力によって枠状部材がＹ軸方向に移動するので、前記反力をキャンセルすることが可能となる。この場合も、矩形枠状部材を駆動するトリムモータを設けても良い。
【０１５６】
なお、上記実施形態では、照明光ＩＬとしてＫｒＦエキシマレーザ光などの遠紫外光、Ｆ２レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ等の真空紫外域光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）などを用いるものとしたが、これに限らずＡｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）などの他の真空紫外光を用いても良い。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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。
【０１５７】
更に、照明光ＩＬとしてＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置、投影光学系を用いない、例えばプロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナー、及び例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。
【０１５８】
なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。
【０１５９】
なお、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、光学調整をするとともに、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、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、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。
【０１６０】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【０１６１】
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、前述した実施形態の露光装置を用いて前述の方法によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。
【０１６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のステージ装置によれば、ステージに保持される物体の高精度な位置制御を実現することができるという効果がある。
【０１６３】
また、本発明の露光装置によれば、高精度な露光を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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のステージ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は、ウエハステージＷＳＴ１及び駆動装置を取り出して示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴ１を取り出して示す斜視図である。
【図４】図４（Ａ）は、ウエハステージを下面側から見た状態を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の平面ミラーを取り外した状態を示す斜視図である。
【図５】自重キャンセラの内部構成を示す断面図である。
【図６】自重キャンセラを縦断面して示す斜視図である。
【図７】自重キャンセラの作用を説明するための図である。
【図８】Ｚ軸干渉計を説明するための図である。
【図９】変形例を説明するための図である。
【図１０】本発明のステージ装置をレチクルの駆動系に採用した場合の一例を示す図である。
【図１１】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…露光装置、２０…ステージ装置、４４Ａ〜４４Ｆ…可動子、４６Ａ〜４６Ｆ…固定子、７０Ａ〜７０Ｃ…自重キャンセラ（自重支持機構）、７４ａ…通気管路（給気管路、第１の軸受機構の一部）、７４ｂ…軸受用溝（気体噴出口、第１の軸受機構の一部）、７６ａ〜７６ｄ…通気管路（給気管路、第２の軸受機構の一部）、７８…絞り孔（気体噴出口、第２の軸受機構の一部）、８３Ａ…ビームスプリッタ（位置検出装置の一部）、８３Ｂ…プリズム（位置検出装置の一部）、１５０…Ｚ軸干渉計（光波干渉式測長器、位置検出装置の一部）、１７０Ａ…シリンダ部、１７０Ｂ…ピストン部、ＤＡ，ＤＢ…駆動装置（駆動システムの一部）、ＬＹ１〜ＬＹ４…Ｙ軸リニアモータ（駆動システムの一部）、ＩＬ…照明光（エネルギビーム）、ＭＺ１…平面ミラー（反射面）、Ｒ…レチクル（マスク）、ＳＢ…ステージベース、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ（物体、感光物体）、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ（ステージ）。
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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