(57)【要約】【課題】移動体（ステージ）の位置を精度良く管理する。【解決手段】移動体駆動システムは、第１座標系上の第１基準点に対して所定の位置関係で配置された複数のヘッド６４，６６を有し、ステージ（例えばＷＳＴ２）上面に対向するヘッド６４，６６の計測値に基づいてステージの位置情報を計測する第１計測システムが設けられ、ステージ上のウエハＷ２のアライメント処理が行われるアライメントステーションＡＳＳと、第２座標系上の第２基準点に対して、第１基準点に対する複数のヘッド６４，６６の位置関係と対応する位置関係で配置された複数のヘッド６５，６８を有し、ステージ上面に対向するヘッド６５，６８の計測値に基づいてステージの位置情報を計測する第２計測システムが設けられ、ステージ上のウエハに対して露光処理が行われる露光ステーションＥＳＳと、を備えている。【選択図】図３
2009049377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を保持して移動する移動体と；
前記移動体の移動を規定する第１座標系上の第１基準点に対して所定の位置関係で配置された複数の第１ヘッドを有し、前記移動体上面に対向する前記第１ヘッドの計測値に基づいて前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムが設けられ、前記移動体上の物体に対して第１の処理が行われる第１ステーションと；
前記移動体の移動を規定する第２座標系上の第２基準点に対して、前記第１基準点に対する前記複数の第１ヘッドの位置関係と対応する位置関係で配置された複数の第２ヘッドを有し、前記移動体上面に対向する前記第２ヘッドの計測値に基づいて前記移動体の前記所定方向の位置情報を計測する第２計測システムが設けられ、前記移動体上の物体に対して第２の処理が行われる第２ステーションと；を備える移動体駆動システム。
【請求項２】
前記第１座標系上で、前記移動体が前記第１基準点に対して所定の位置関係にあるとき、前記移動体上面の一部の被検出領域に対向する前記第１ヘッドの前記第１座標系上での前記第１基準点に対する第１の位置関係と、
前記第２座標系上で、前記移動体が前記第２基準点に対して前記所定の位置関係にあるとき、前記移動体上面の前記被検出領域に対向する前記第２ヘッドの前記第２座標系上での前記第２基準点に対する第２の位置関係とは、同一の位置関係である請求項１に記載の移動体駆動システム。
【請求項３】
物体を保持して移動する移動体と；
前記移動体がその移動を規定する第１座標系上で第１基準点に対して所定の位置関係にあるとき、前記移動体上面の一部領域に対向する、前記第１基準点に対する位置関係が固定の第１ヘッドにより、前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムを有し、前記移動体上の物体に対して第１の処理が行われる第１ステーションと；
前記移動体がその移動を規定する第２座標系上で第２基準点に対して前記所定の位置関係にあるとき、前記第２基準点に対し、前記第１基準点に対する前記第１ヘッドと同一の位置関係にあり、前記第１ヘッドが対向する領域と同一の前記移動体上面の領域に対向する第２ヘッドにより、前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第２計測システムを有し、前記移動体上の物体に対して第２の処理が行われる第２ステーションと；を備える移動体駆動システム。
【請求項４】
前記移動体上面には、前記所定方向を周期方向とするグレーティングが配置され、
前記第１、第２計測システムは、前記複数の第１、第２ヘッドのうち、前記グレーティングに対向する前記第１、第２ヘッドの計測値に基づいて、前記所定方向に関する前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムをそれぞれ含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体駆動システム。
【請求項５】
前記移動体上面には、第１方向及びこれに直交する第２方向をそれぞれの周期方向とする第１、第２グレーティングが配置され、
前記第１、第２ヘッドは、複数の第１エンコーダヘッドと複数の第２エンコーダヘッドとを含み、
前記エンコーダシステムは、前記複数の第１エンコーダヘッドのうち、前記第１グレーティングに対向する第１エンコーダヘッドの計測値に基づいて前記第１方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第１エンコーダと、前記複数の第２エンコーダヘッドのうち、前記第２グレーティングに対向する第２エンコーダヘッドの計測値に基づいて前記第２方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第２エンコーダと、を含む請求項４に記載の移動体駆動システム。
【請求項６】
前記移動体上面には、第１、第２グレーティングの少なくとも一方が、その周期方向に直交する方向に離れて、一対配置され、
前記エンコーダシステムは、前記第１エンコーダと第２エンコーダとの計測値に基づいて、前記移動体の第１、第２方向の位置情報に加え、前記移動体の前記平面内の回転情報も計測する請求項５に記載の移動体駆動システム。
【請求項７】
前記第１グレーティングと前記第２グレーティングとは、前記移動体上面に、前記第１方向及び第２方向に関して対称になる配置で各一対配置されている請求項６に記載の移動体駆動システム。
【請求項８】
前記第１、第２計測システムは、それぞれ、前記移動体上面に対向する前記第１、第２ヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の面位置情報を計測する面位置計測システムをさらに含む請求項４〜７のいずれか一項に記載の移動体駆動システム。
【請求項９】
前記第１、第２ヘッドは、複数の面位置センサヘッドを含み、
前記面位置計測システムは、前記複数の面位置センサヘッドのうち、前記グレーティングに対向する面位置センサヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の面位置情報を計測する請求項８に記載の移動体駆動システム。
【請求項１０】
前記面位置計測システムは、前記複数の面位置センサヘッドのうち、前記グレーティングに対向する少なくとも２つの前記面位置センサヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の傾斜情報をさらに計測する請求項９に記載の移動体駆動システム。
【請求項１１】
前記複数の第１ヘッドは、前記第１基準点を中心として十字状に配置され、
前記複数の第２ヘッドは、前記第２基準点を中心として十字状に配置されている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の移動体駆動システム。
【請求項１２】
前記移動体は複数設けられ、該複数の移動体は独立に移動可能である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の移動体駆動システム。
【請求項１３】
前記第１ステーションは、前記第２ステーションを挟んで、対称な配置で、一対設けられている請求項１２に記載の移動体駆動システム。
【請求項１４】
エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光装置であって、
前記移動体上に前記感応物体が保持される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の移動体駆動システムと；
前記第１ステーションの前記第１基準点近傍に配置され、前記感応物体上に形成されたマークを検出するマーク検出系と；
前記第２ステーションの前記第２基準点近傍に配置され、前記感応物体上に前記エネルギビームを投射する光学系と；を備え、
前記第１ステーションでは、前記マーク検出系を用いたマーク検出動作が行われ、前記第２ステーションでは、前記エネルギビームにより前記光学系を介して前記感応物体を露光する露光動作が行われる露光装置。
【請求項１５】
前記第２ステーションにおける、前記露光動作時の前記移動体の移動経路と、前記第１ステーションにおける、前記マーク検出動作時の前記移動体の移動経路とは、概略一致するように設定されている請求項１４に記載の露光装置。
【請求項１６】
エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光装置であって、
前記感応物体を保持するとともに、回折格子を有するスケールが設けられる移動体と、
前記移動体の移動によって前記スケールが第１ヘッドユニットに対して相対移動される第１計測システムを有し、前記感応物体の計測動作を行う第１ステーションと；
前記移動体の移動によって前記スケールが第２ヘッドユニットに対して相対移動される第２計測システムを有し、前記感光物体の露光動作を行う第２ステーションと；を備え、
前記第１、第２ヘッドユニットは、前記感応物体上の実質的に同一箇所を計測対象と露光対象とするときに計測ビームが照射される前記スケール上の領域が少なくとも一部重複するように設けられる露光装置。
【請求項１７】
前記第１、第２計測システムは、前記第１、第２ヘッドユニットに属する複数のエンコーダヘッドのうち、前記スケールに対向するエンコーダヘッドの計測値に基づいて、所定方向に関する前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムをそれぞれ含む請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記第１、第２計測システムは、前記第１、第２ヘッドユニットに属する複数の面位置計測ヘッドのうち、前記スケールに対向する面位置計測ヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の面位置情報を計測する面位置計測システムをさらにそれぞれ含む請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光方法であって、
前記感応物体を保持するとともに、回折格子を有するスケールが設けられる移動体を第１ステーションに配置し、前記移動体の位置情報を第１計測システムで計測しながら前記感応物体の計測動作を行い、
前記移動体を前記第１ステーションから第２ステーションに移動し、前記移動体の位置情報を第２計測システムで計測しながら前記感応物体の露光動作を行い、
前記感応物体上の実質的に同一箇所を計測対象と露光対象とするときに前記第１計測システムと前記第２計測システムとで計測ビームを照射する前記スケール上の領域が少なくとも一部重複する露光方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の露光方法を用いて感応物体を露光することと；
前記露光した感応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、移動体駆動システム、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、移動体に保持された物体に異なる処理を行うのに好適な移動体駆動システム及び該移動体駆動システムを備える露光装置、移動体に保持された感応物体上にパターンを形成する露光方法、及び該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の大量生産のため、リソグラフィ工程で用いられる、いわゆるステッパ、スキャナなどの露光装置は、高スループットであることが重要である。また、これらの露光装置には、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、高解像力及び高い重ね合わせ精度も要請されるようになってきた。例えば、高い重ね合わせ精度を実現するためには、ウエハ又はガラスプレートなどの感応基板を保持するステージの高精度な位置計測性能及び位置制御性能が要請される。
【０００３】
そして、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御性が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が無視できなくなってきた。
【０００４】
一方、レーザ干渉計に比べて計測の短期安定性に優れる、ステージの位置計測に使用できる計測装置として、エンコーダがある。従来のエンコーダの計測分解能は、干渉計に比べて劣っていたが、最近になって、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。そこで、ステージの位置計測装置として、エンコーダが注目されるようになり、そのようなエンコーダを採用した露光装置が開発されている。
【０００５】
一方、ウエハ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としてオフアクシスアライメント系を用い、該アライメント系を投影光学系から離して配置し、別々の場所で、異なるステージ上に保持されたウエハに対してアライメントと、露光とを、同時並行的に行ってスループットを向上させる、ツインステージタイプの露光装置も提案されている（例えば、特許文献２、３、４等参照）。
【０００６】
このツインステージタイプの露光装置にも、エンコーダを採用して、ウエハを保持するステージの位置計測精度を向上させ、しかも重ね合わせ精度をも向上させることができることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３０８５９２号公報
【特許文献２】特開平１０−１６３０９９号公報
【特許文献３】特開平１０−２１４７８３号公報
【特許文献４】特表２０００−５０５９５８号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、物体を保持して移動する移動体と；該移動体の移動を規定する第１座標系上の第１基準点に対して所定の位置関係で配置された複数の第１ヘッドを有し、前記移動体上面に対向する前記第１ヘッドの計測値に基づいて前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムが設けられ、前記移動体上の物体に対して第１の処理が行われる第１ステーションと；前記移動体の移動を規定する第２座標系上の第２基準点に対して、前記第１基準点に対する前記複数の第１ヘッドの位置関係と対応する位置関係で配置された複数の第２ヘッドを有し、前記移動体上面に対向する前記第２ヘッドの計測値に基づいて前記移動体の前記所定方向の位置情報を計測する第２計測システムが設けられ、前記移動体上の物体に対して第２の処理が行われる第２ステーションとを備える第１の移動体駆動システムである。
【０００９】
これによれば、第１座標系上の第１基準点に対する複数の第１ヘッドの位置関係と、第２座標系上の第２基準点に対する複数の第２ヘッドの位置関係とが相互に対応することから、第１ステーションにおいて、第１座標系上で移動体が第１基準点に対してある位置関係（第１の位置関係とする）にあるときに、第１計測システムの１つの第１ヘッドが対向する移動体上面の所定領域には、第２ステーションにおいて、第２座標系上で移動体が第２基準点に対して上記第１の位置関係にあるときに、第２計測システムの前記第１ヘッドに対応する第２ヘッドが対向する。従って、移動体上面の所定領域に凹凸、あるいは経時的な変形など、計測の誤差要因があっても、第１ステーションで移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムの第１ヘッドの計測値に生じる誤差と、第２ステーションで移動体の所定方向の位置情報を計測する第２計測システムの第２ヘッドの計測値に生じる誤差とはほぼ同一（第１ヘッドと第２ヘッドとの個体差（キャリブレーション誤差を含む）は残存する場合がある）となる。従って、第１、第２ヘッドが対向する移動体上面の計測領域に計測誤差要因の影響を受けることなく、第１ステーションにおいて第１計測システムで計測した移動体の位置情報に基づいて、第２ステーションにおいて第２計測システムを用いて移動体の位置を精度良く管理することが可能になる。
【００１０】
本発明は、第２の観点からすると、物体を保持して移動する移動体と；該移動体がその移動を規定する第１座標系上で第１基準点に対して所定の位置関係にあるとき、前記移動体上面の一部領域に対向する、前記第１基準点に対する位置関係が固定の第１ヘッドにより、前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムを有し、前記移動体上の物体に対して第１の処理が行われる第１ステーションと；前記移動体がその移動を規定する第２座標系上で前記第２基準点に対して前記所定の位置関係にあるとき、前記第２基準点に対し、前記第１基準点に対する前記第１ヘッドと同一の位置関係にあり、前記第１ヘッドが対向する領域と同一の前記移動体上面の領域に対向する第２ヘッドにより、前記移動体の所定方向の位置情報を計測する第２計測システムを有し、前記移動体上の物体に対して第２の処理が行われる第２ステーションと；を備える第２の移動体駆動システムである。
【００１１】
これによれば、第１ステーションにおいて、移動体が第１座標系上で第１基準点に対して所定の位置関係（第１の位置関係とする）にあるとき、移動体上面の一部領域に対向する第１計測システムの第１ヘッドにより、移動体の所定方向の位置情報が計測される。また、第２ステーションにおいて、移動体が第２座標系上で第２基準点に対して第１の位置関係にあるとき、第２基準点に対し、第１基準点に対する第１ヘッドと同一の位置関係にあり、第１ヘッドが対向する領域と同一の移動体上面の領域に対向する第２計測システムの第２ヘッドにより、移動体の所定方向の位置情報が計測される。従って、移動体上面の一部領域に凹凸、あるいは経時的な変形など、計測の誤差要因があっても、第１ステーションで移動体の所定方向の位置情報を計測する第１計測システムの第１ヘッドの計測値に生じる誤差と、第２ステーションで移動体の所定方向の位置情報を計測する第２計測システムの第２ヘッドの計測値に生じる誤差とはほぼ同一（第１ヘッドと第２ヘッドとの個体差（キャリブレーション誤差を含む）は残存する場合がある）となる。従って、第１、第２ヘッドが対向する移動体上面の計測領域に計測誤差要因の影響を受けることなく、第１ステーションにおいて第１計測システムで計測した移動体の位置情報に基づいて、第２ステーションにおいて第２計測システムを用いて移動体の位置を精度良く管理することが可能になる。
【００１２】
本発明は、第３の観点からすると、エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記移動体上に前記感応物体が保持される、本発明の第１、第２の移動体駆動システムのいずれかと；前記第１ステーションの前記第１基準点近傍に配置され、前記感応物体上に形成されたマークを検出するマーク検出系と；前記第２ステーションの前記第２基準点近傍に配置され、前記感応物体上に前記エネルギビームを投射する光学系と；を備え、前記第１ステーションでは、前記マーク検出系を用いたマーク検出動作が行われ、前記第２ステーションでは、前記エネルギビームにより前記光学系を介して前記感応物体を露光する露光動作が行われる第１の露光装置である。
【００１３】
これによれば、第１ステーションでは、マーク検出系を用いたマーク検出動作が行われ、第２ステーションでは、エネルギビームにより光学系を介して感応物体を露光する露光動作が行われる。この場合、本発明の第１、第２の移動体駆動システムのいずれかにより、第１ステーションにおいて第１計測システムで計測した移動体の位置情報に基づいて、第２ステーションにおいて第２計測システムを用いて移動体の位置を精度良く管理することができる。従って、第１ステーションにおいて、マーク検出系を用いたマーク検出動作及びマーク検出動作時に第１計測システムで計測された移動体の位置情報から得られるマークの位置情報に基づいて、第２ステーションにおいて第２計測システムを用いて移動体の位置を制御することで、高精度な露光を行うことが可能となる。
【００１４】
本発明は、第４の観点からすると、エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記感応物体を保持するとともに、回折格子を有するスケールが設けられる移動体と、前記移動体の移動によって前記スケールが第１ヘッドユニットに対して相対移動される第１計測システムを有し、前記感応物体の計測動作を行う第１ステーションと、前記移動体の移動によって前記スケールが第２ヘッドユニットに対して相対移動される第２計測システムを有し、前記感光物体の露光動作を行う第２ステーションとを備え、前記第１、第２ヘッドユニットは、前記感応物体上の実質的に同一箇所を計測対象と露光対象とするときに計測ビームが照射される前記スケール上の領域が少なくとも一部重複するように設けられる第２の露光装置である。
【００１５】
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームにより感応物体を露光して、前記感応物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記感応物体を保持するとともに、回折格子を有するスケールが設けられる移動体を第１ステーションに配置し、前記移動体の位置情報を第１計測システムで計測しながら前記感応物体の計測動作を行い、前記移動体を前記第１ステーションから第２ステーションに移動し、前記移動体の位置情報を第２計測システムで計測しながら前記感応物体の露光動作を行い、前記感応物体上の実質的に同一箇所を計測対象と露光対象とするときに前記第１計測システムと前記第２計測システムとで計測ビームを照射する前記スケール上の領域が少なくとも一部重複する露光方法である。
【００１６】
本発明は、第６の観点からすると、本発明の露光方法を用いて感応物体を露光することと、前記露光した感応物体を現像することを含むデバイス製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１実施形態を、図１〜図１０に基づいて説明する。図１には、第１の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。
【００１８】
露光装置１０は、レチクルＲとウエハＷ１（又はＷ２）とを一次元方向に同期移動しつつ、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・スキャン方式の投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）である。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷ１（又はＷ２）とが相対走査される図１における紙面直交方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｙ軸、Ｘ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。
【００１９】
露光装置１０は、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，Ｗ２がそれぞれ載置されるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含むステージ装置２０、アライメント系ＡＬＧ、及び装置全体を統括制御する主制御装置５０等を備えている。本実施形態では、アライメント系ＡＬＧを中心としてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上のウエハに対してアライメント処理が行われるアライメントステーションＡＳＳが構成され、投影光学系ＰＬを中心としてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上のウエハに対して露光処理が行われる露光ステーションＥＳＳが構成されている。
【００２０】
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２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとしては、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。
【００２１】
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系２２によって、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向及びθｚ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である。なお、レチクルステージ駆動系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（Ｙ軸方向、Ｘ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。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の位置（θｚ回転量）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０．１５ｎｍ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系２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００２３】
投影光学系ＰＬとしては、Ｚ軸方向に平行な光軸ＡＸに沿って配置された複数のレンズ（レンズエレメント）を含む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β（βは、例えば１／４あるいは１／５）を有する。このため、レチクルＲに照明系１２から照明光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照明光ＩＬ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。
【００２４】
アライメント系ＡＬＧは、オフアクシス方式のアライメント系であり、投影光学系ＰＬの−Ｘ側に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸより所定距離だけ離れた位置に設置されている。
【００２５】
アライメント系ＡＬＧとしては、本実施形態では、画像処理方式のアライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。このアライメント系ＡＬＧ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。このアライメント系ＡＬＧでは、検出基準点である指標の中心を基準とするマークの位置（指標の中心に対するマークの位置ずれ量）を計測する。
【００２６】
本実施形態では、アライメント系ＡＬＧは、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に保持されたウエハ上のアライメントマーク、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上の基準マーク板ＦＭ１，ＦＭ２（図２参照）上に形成された第１基準マークの位置（ＸＹ座標値）の計測等に用いられる。
【００２７】
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たステージベースＳＢ、ステージベースＳＢの上方で独立してＸＹ平面内で移動するウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系、並びにウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を計測する計測システム等を備えている。
【００２８】
ステージベースＳＢは、長方形板状の定盤から成り（図２参照）、床面Ｆ上で複数（例えば３つ）の防振ユニット９１（但し、図１における紙面奥側の防振ユニットは不図示）を介して略水平（ＸＹ平面に平行）に支持されている。この場合、複数の防振ユニット９１によって、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）が、効果的に絶縁されている。なお、各防振ユニット９１として、振動センサの出力に基づいてステージベースＳＢを積極的に制振する、いわゆるアクティブ防振装置を用いることも可能である。
【００２９】
図２には、ステージ装置２０（計測システムを除く）が、平面図にて概略的に示されている。なお、図２には、投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬＧが二点鎖線（仮想線）にて併せて示されている。図２に示されるように、ステージ定盤ＳＢ上面には、一対のＸ軸リニアガイド８３Ｘ1，８３Ｘ2が、Ｙ軸方向に所定間隔隔ててＸ軸方向にそれぞれ延設されている。
【００３０】
Ｘ軸リニアガイド８３Ｘ1、８３Ｘ２には、Ｘ軸リニアガイド８３Ｘ１と８３Ｘ2のそれぞれとともにムービングマグネット型又はムービングコイル型のＸリニアモータをそれぞれ構成する、各一対のＸ軸スライダ８４Ｘ1，８５Ｘ1、及び８４Ｘ2、８５Ｘ２がそれぞれ不図示の気体静圧軸受などを介して非接触で係合されている。以下では、上記各Ｘリニアモータを、それぞれの可動子を構成するＸ軸スライダ８４Ｘ1，８５Ｘ1、８４Ｘ２，８５Ｘ2と同一の符号を用いて、適宜、Ｘリニアモータ８４Ｘ1，８５Ｘ1、８４Ｘ２，８５Ｘ2と呼ぶものとする。
【００３１】
Ｘ軸スライダ８４Ｘ1、８４Ｘ2は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド７２Ｙの長手方向の一端部と他端部とにそれぞれ固定されている。同様に、Ｘ軸スライダ８５Ｘ1、８５Ｘ2は、Ｙ軸方向に延びるＹ軸リニアガイド７４Ｙの長手方向の一端部と他端部とにそれぞれ固定されている。
【００３２】
Ｙ軸リニアガイド７２Ｙ、７４Ｙには、断面矩形枠状の形状を有するＹ軸スライダ７３Ｙ、７５Ｙが、それぞれ、その４面（上下面及び両側面）を取り囲む状態で、かつ不図示の気体静圧軸受を介して非接触で設けられている。Ｙ軸スライダ７３Ｙ、７５Ｙのそれぞれと、これらに非接触で設けられたＹ軸リニアガイド７２Ｙ、７４Ｙとによって、ムービングマグネット型又はムービングコイル型のＹリニアモータがそれぞれ構成されている。以下では、これらのＹリニアモータをその可動子であるＹ軸スライダと同一の符号を用いてＹリニアモータ７３Ｙ、７５Ｙとも呼ぶものとする。
【００３３】
Ｙ軸スライダ７３Ｙの＋Ｘ側の側面、Ｙ軸スライダ７５Ｙの−Ｘ側の側面には、不図示の取り付け部材を介してＸ軸方向に延びる固定子群を含むフォーク部６７1、６７2が、片持ち支持状態でそれぞれ固定されている。
【００３４】
これをさらに詳述すると、フォーク部６７1は６７2は、それぞれ、固定子群の他、ガイド棒を含む。固定子群は、一例として、それぞれ電機子コイルを有する、Ｙ軸固定子、３つのＸ軸固定子及び２つのＺ軸固定子を含む。３つのＸ軸固定子のうち、２つのＸ軸固定子は、同一のＹ位置（Ｙ軸方向の位置）にＺ軸方向に離れて上下に配置されている。これら２つのＸ軸固定子と残りのＸ軸固定子とは、Ｙ軸方向に離れて配置されている。２つのＺ軸固定子は、Ｙ軸方向に離れて配置されている。
【００３５】
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、それぞれ、ＹＺ断面略Ｔ字状のウエハステージ本体と、該ウエハステージ本体に所定の位置関係でかつ一体的に固定された可動子群とを備え、全体として概略直方体状の形状を有している。可動子群は、前述の固定子群に対応して、Ｙ軸可動子、３つのＸ軸可動子及び２つのＺ軸可動子を含む。これらの各可動子は、各ウエハステージ本体に形成された貫通状態の開口部の内部にそれぞれ設けられ、各開口の内部にそれぞれ対応する固定子が挿入され、各可動子と対応する固定子とによって、それぞれムービングマグネット型のリニアモータ又はボイスコイルモータが構成されている。この場合、３つのＸリニアモータと、２つのＺ軸ボイスコイルモータと、１つのＹ軸ボイスコイルモータとが構成される。これら各６つのモータにより、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、フォーク部６７1又は６７2に対して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向の６自由度方向に駆動可能である。また、ステージ本体には、ガイド棒が非接触で挿入される貫通孔が形成されている。各ガイド棒は、前記取り付け部材にその長手方向一端が接続された角柱状部材から成り、その長手方向他端部（先端部）近傍には、複数の静電容量センサ（センサ群）が埋め込まれている。このセンサ群により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２とフォーク部６７1又は６７2とのＸ軸方向を除く５自由度方向の相対位置を計測することが可能である。
【００３６】
なお、上記フォーク部６７1、６７2及びこれらのフォーク部に対応するウエハステージの構成については、例えば特開２００３−１９６９４９号公報に詳細に開示されている。
【００３７】
なお、上述の如く、本実施形態では、上記３つのＸリニアモータの発生する駆動力により、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２をフォーク部６７1又は６７2に対してＸ軸方向に駆動することができるが、例えばショット間ステッピング時などには、これらのＸリニアモータは、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向の微小駆動用に用いられ、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向に関する粗動には、前述のＸリニアモータ８４Ｘ1、８４Ｘ2が用いられる。
【００３８】
本実施形態では、上述したＸリニアモータ８４Ｘ1，８４Ｘ2，８５Ｘ1，８５Ｘ2，及びＹリニアモータ７３Ｙ，７５Ｙ、並びにフォーク部６７1，６７2の固定子群とウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の可動子群とによって構成される２つの６自由度駆動機構とによって、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系８０（図４参照）が構成されている。
【００３９】
ウエハステージＷＳＴ２の上面（＋Ｚ側の面）には、図３に示されるように、Ｘ軸方向の両端部に、Ｙ軸方向を周期方向とする所定ピッチの格子が形成されたＹスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2がそれぞれ設けられている。Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2は、ウエハステージＷＳＴ２の中心を通るＹ軸に平行な直線に関して、対称に配置され、かつそれぞれの格子を形成する格子線も、その直線に関してほぼ対称な配置で形成されている。
【００４０】
また、ウエハステージＷＳＴ２の上面には、Ｙ軸方向の両端部に、Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2によってそれぞれ挟まれる状態で、Ｘ軸方向を周期方向とする所定ピッチの格子が形成されたＸスケール３９Ｘ1、３９Ｘ2がそれぞれ設けられている。Ｘスケール３９Ｘ1、３９Ｘ2は、ウエハステージＷＳＴ２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、かつそれぞれの格子を形成する格子線も、その直線に関してほぼ対称な配置で形成されている。
【００４１】
また、ウエハステージＷＳＴ２上面の、Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2及びＸスケール３９Ｘ1、３９Ｘ2で囲まれる中央の領域には、その中心がウエハステージＷＳＴ２の中心にほぼ一致する状態で、不図示のウエハホルダによって、ウエハＷ２が吸着保持されている。
【００４２】
ウエハステージＷＳＴ１は、ウエハステージＷＳＴ２と同一の素材により同一の大きさ、形状に形成されている。ウエハステージＷＳＴ１の上面（＋Ｚ側の面）には、図３に示されるように、ウエハステージＷＳＴ２上の４つのスケールと同様の配置で、Ｙスケール３９Ｙ3、３９Ｙ4及びＸスケール３９Ｘ3、３９Ｘ4が設けられている。また、ウエハステージＷＳＴ１上面の、Ｙスケール３９Ｙ3、３９Ｙ4及びＸスケール３９Ｘ3、３９Ｘ4で囲まれる中央の領域には、その中心がウエハステージＷＳＴ１の中心にほぼ一致する状態で、不図示のウエハホルダによって、ウエハＷ１が吸着保持されている。
【００４３】
ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２それぞれの上面には、図２に示されるように、それぞれの中心に対して同一の位置関係となる位置に、基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２が固定されている。基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２の表面には、図示は省略されているが、同一の位置関係で第１基準マークと、一対の第２基準マークとが、それぞれ形成されている。
【００４４】
上述の８つのスケールに対応して、本実施形態では、図１及び図３に示されるように、投影光学系ＰＬの下端面とほぼ一致するＸＹ平面に平行な面上に、８つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｈが配置されている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、実際には、支持部材を介して、アライメント系ＡＬＧ及び投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
【００４５】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、アライメント系ＡＬＧの−Ｙ側、＋Ｙ側にそれぞれＹ軸方向を長手方向として、かつアライメント系ＡＬＧの検出中心に関して対称に配置されている。また、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄは、アライメント系ＡＬＧの−Ｘ側、＋Ｘ側にそれぞれＸ軸方向を長手方向として、かつアライメント系ＡＬＧの検出中心に関して対称に配置されている。すなわち、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、アライメント系ＡＬＧの検出中心を中心として、十字状に配置されている。
【００４６】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図３に示されるように、アライメント系ＡＬＧの検出中心を通るＹ軸に平行な直線（基準軸）ＬＶ１上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＸヘッド６４を備えている。ヘッドユニット６２Ａは、前述のＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ3を用いて、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図４参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＸスケール３９Ｘ2又は３９Ｘ4を用いて、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１のＸ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｃ（図４参照）を構成する。
【００４７】
ヘッドユニット６２Ｂ及び６２Ｄは、図３に示されるように、基準軸ＬＶ１に関して対称で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアライメント系ＡＬＧの検出中心とを通る、Ｘ軸に平行な直線（基準軸）ＬＨ上に所定間隔で配置された複数、ここでは５個のＹヘッド６６をそれぞれ備えている。ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＹスケール３９Ｙ1又は３９Ｙ3を用いて、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１のＹ位置を計測する、多眼（ここでは５眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図４参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｂは、基準軸ＬＨを挟んで一側と他側に位置する、基準軸ＬＨに平行な２本の直線上にそれぞれ沿って且つ所定間隔で配置された複数（ここでは各５個、合計で１０個）のＺセンサのヘッド（以下、Ｚヘッドと記述する）７１i,j（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２，……，５）を備えている。この場合、対を成すＺヘッド７１1,j、７１2,jは、上記基準軸ＬＨに関して対称に、かつＹヘッド６６をそれぞれ挟んで配置されている。各Ｚヘッド７１i,jとしては、ウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１に対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハステージ表面のＺ軸方向の位置情報を計測するセンサ、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサ（光学ピックアップ方式のセンサ）が用いられている。
【００４８】
また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＹスケール３９Ｙ2又は３９Ｙ4を用いてウエハステージＷＳＴ２又はＷＳＴ１のＹ位置を計測する、多眼（ここでは５眼）の例えば回折干渉方式のＹリニアエンコーダ７０Ｄ（図４参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、基準軸ＬＶ１に関して、前述の５対のＺヘッド７１i,jと対称に配置された５対のＺヘッド７７i,j（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２，……，５）を備えている。この場合、対を成すＺヘッド７７1,j、７７2,jは、上記基準軸ＬＨに関して対称に、かつＹヘッド６６をそれぞれ挟んで配置されている。各Ｚヘッド７７i,jとしては、前述の光学ピックアップ方式のセンサが用いられている。
【００４９】
本実施形態では、Ｘヘッド６４、Ｙヘッド６６として、例えば回折干渉方式のエンコーダヘッドが用いられ、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄに属する各ヘッドによって、回折干渉方式のリニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄが構成されている。
【００５０】
本実施形態では、ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃの各Ｘヘッドと、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄの各Ｙヘッドとによって、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸＹ平面内の移動を規定する、アライメント系ＡＬＧの検出中心を原点とする２次元座標系（以下、第１座標系と呼ぶ）が構成されている。また、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄにより、前述したアライメントステーションＡＳＳで、Ｘヘッド、Ｙヘッド及びＺヘッドを用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測する第１計測システムが構成されている。
【００５１】
ヘッドユニット６２Ｅ〜６２Ｈは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対し、アライメント系ＡＬＧの検出中心に対する前述のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄの位置関係と同様の位置関係となるような配置で設けられている。すなわち、ヘッドユニット６２Ｅ〜６２Ｈは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心として、十字状に配置されている。
【００５２】
ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｇは、図３に示されるように、前述のヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃとそれぞれ同様に構成されている。すなわち、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｇは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（基準軸）ＬＶ２上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＸヘッド６５をそれぞれ備えている。ヘッドユニット６２Ｅは、前述のＸスケール３９Ｘ3又は３９Ｘ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＸ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸエンコーダ７０Ｅ（図４参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｇは、前述のＸスケール３９Ｘ4又は３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＸ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｇ（図４参照）を構成する。
【００５３】
ヘッドユニット６２Ｆ及び６２Ｈは、図３に示されるように、前述のヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄとそれぞれ同様に構成されている。ヘッドユニット６２Ｆ及び６２Ｈは、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数、ここでは５個のＹヘッド６８をそれぞれ備えている。ヘッドユニット６２Ｆは、前述のＹスケール３９Ｙ3又は３９Ｙ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＹ位置を計測する、多眼（ここでは５眼）のＹエンコーダ７０Ｆ（図４参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｆは、光学ピックアップ方式のセンサから成る５対のＺヘッド７９i,j（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２，……，５）を備えている。
【００５４】
また、ヘッドユニット６２Ｈは、前述のＹスケール３９Ｙ4又は３９Ｙ2を用いてウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＹ位置を計測する、多眼（ここでは５眼）のＹエンコーダ７０Ｈ（図４参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｈは、光学ピックアップ方式のセンサから成る５対のＺヘッド８１i,j（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２，……，５）を備えている。
【００５５】
本実施形態では、Ｘヘッド６５、Ｙヘッド６８として、前述と同様の回折干渉方式のエンコーダヘッドが用いられ、ヘッドユニット６２Ｅ〜６２Ｈに属する各ヘッドによって、回折干渉方式のリニアエンコーダ７０Ｅ〜７０Ｈが構成されている。
【００５６】
本実施形態では、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｇの各Ｘヘッドと、ヘッドユニット６２Ｆ、６２Ｈの各Ｙヘッドとによって、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸＹ平面内の移動を規定する、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを原点とする２次元座標系（以下、第２座標系とも呼ぶ）が構成されている。また、ヘッドユニット６２Ｅ〜６２Ｈにより、前述した露光ステーションＥＳＳで、Ｘヘッド、Ｙヘッド及びＺヘッドを用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測する第２計測システムが構成されている。
【００５７】
上述した８つのリニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｈは、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のそれぞれの計測方向の位置情報を計測し、それらの計測値は、主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、リニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｈの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置を制御する。また、Ｚヘッド７１i,j、７７i,j、７９i,j、８１i,jの計測値は、主制御装置５０に供給されている。
【００５８】
また、本実施形態では、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｆ，６２Ｈが備える隣接するＹヘッド（６６又は６８）、及びＺヘッド（７１，７７，７９又は８１）（計測ビーム）相互の間隔は、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2，３９Ｙ3，３９Ｙ4のＸ軸方向の幅よりも狭く設定されている。このため、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）をＸ軸方向に駆動する際、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）のＹ位置を計測するＹヘッド、及びウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）表面のＺ位置を検出するＺヘッドが、隣のＹヘッド６６、Ｚヘッド７１，７７に順次切り換わり、その切り換わりの前後で、計測値が引き継がれる。すなわち、このようにしてＹヘッド、Ｚヘッドのつなぎが行われる。
【００５９】
また、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｇが備える隣接するＸヘッド（６４又は６５）（計測ビーム）相互の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2，３９Ｘ3，３９Ｘ4のＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。このため、Ｘヘッドについても上記と同様にしてつなぎが行われる。
【００６０】
さらに、図１及び図３からも分かるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、投影光学系ＰＬの下方の露光位置と、アライメント系ＡＬＧの下方のアライメント位置とで入れ替える際に、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｈを用いては、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を管理することができなくなる。そこで、この入れ替えの際などのように、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｈを用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を管理できなくなったときに、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測する干渉計システム６０（図４参照）が設けられている。この干渉計システム６０は、例えばスライダ８４Ｘ1，及び／又は８４Ｘ2のＸ位置を計測するＸ干渉計及びスライダ７３ＹのＹ位置を計測するＹ干渉計、並びにスライダ８５Ｘ1及び／又は８５Ｘ2のＸ位置を計測するＸ干渉計及びスライダ７５ＹのＹ位置を計測するＹ干渉計を含む。
【００６１】
さらに、露光装置１０では、アライメント系ＡＬＧの近傍に、例えば、照射系及び受光系から成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）９０（図４参照）が設けられている。本実施形態では、一例として、図１及び図３に示されるように、多点ＡＦ系９０は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を挟んで斜め４５度方向に互いに対峙する状態で配置された照射系９０ａと、受光系９０ｂとを有している。
【００６２】
多点ＡＦ系９０の複数の検出点は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を中心として露光フィールドと同程度の計測範囲内に所定間隔でマトリックス上に配置されている。
【００６３】
さらに、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を介してウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上の基準マーク板ＦＭ１，ＦＭ２上の一対の第２基準マークとこれに対応する一対のレチクルＲ上のレチクルマークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式のレチクルアライメント系１４（図４参照）が設けられている。レチクルアライメント系１４の検出信号は、主制御装置５０に供給される。なお、レチクルアライメント系１４としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される構成を採用することができる。
【００６４】
図４には、露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置５０を中心として構成されている。
【００６５】
次に、本実施形態の露光装置１０で行われる、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、他方のウエハステージ上のウエハに対するアライメント動作等との並行処理動作を含む、一連の動作について、図５（Ａ）〜図１０に基づいて説明する。
【００６６】
図５（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対して露光動作が開始されるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対してウエハアライメント動作が開始された直後の状態が示されている。
【００６７】
この図５（Ａ）に先立って、所定のローディングポジションにウエハステージＷＳＴ２があるときに、不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ２上に載置されていた露光済みのウエハのウエハステージＷＳＴ２上からのアンロード及び新たなウエハＷ２のウエハステージＷＳＴ２上へのロード（すなわちウエハ交換）が行なわれている。
【００６８】
次に、主制御装置５０は、ウエハＷ２上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域）に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報の検出を行なうが、これに先立って、ウエハステージＷＳＴ２上の基準マーク板ＦＭ２上の第１基準マークの位置情報を検出するのと並行して、基準マーク板ＦＭ２表面のＺ位置を多点ＡＦ系を用いて検出する。主制御装置２０は、ここで検出した基準マーク板ＦＭ２表面のＺ位置を、後述するフォーカスマッピングの際の基準面位置とする。
【００６９】
そして、主制御装置５０は、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ、及び６２Ｂ，６２Ｄの複数のヘッドのうち、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2、及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向する２つのＸヘッド、及び２つＹヘッドの計測値、すなわち４つのエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値のうち、少なくとも３つに基づいてウエハステージＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置を管理しつつ、アライメント系ＡＬＧを用いて、ウエハＷ２上の特定の複数のショット領域（サンプルショット領域）に付設されたアライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報を検出する（図５（Ｂ）参照）。ただし、本実施形態では全てのショット領域をサンプルショット領域として、所定の順序でウエハステージＷＳＴ２の移動が行われる。また、本実施形態では、主制御装置５０は、各アライメントマーク（サンプルマーク）の位置情報の検出時及びその前後のウエハステージＷＳＴの移動中に、多点ＡＦ系９０を用いて、ウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）の検出、すなわちフォーカスマッピングを行う。このフォーカスマッピングに際し、主制御装置５０は、Ｚヘッド７１1,ｊ，７１2,ｊ及び７７1,(6-j)，７７2,(6-j)と多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いて、Ｚヘッド７１1,ｊ，７１2,ｊ及び７７1,(6-j)，７７2,(6-j)で計測されるウエハステージＷＳＴ２表面（Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面）のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）で検出される複数の検出点におけるウエハＷ２表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを、取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サンプリング時のＹリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの計測値との三者を相互に対応付けて不図示のメモリに逐次格納する。
【００７０】
図６（Ａ）には、このようにして、最後のショット領域のアライメント（アライメントマークの位置情報の検出）及びフォーカスマッピングが終了したときの様子が示されている。
【００７１】
次いで、主制御装置５０は、上述のサンプルマークの位置情報の検出結果とそのサンプルショット領域の設計上の位置座標とに基づいて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示される最小二乗法を用いた統計演算によりウエハＷ２上の全てのショット領域の配列座標を求める。そして、主制御装置５０は、先に求めたウエハＷ２上の全てのショット領域の配列座標を、第１基準マークの位置を原点とする位置座標に変換する。また、主制御装置５０は、上記のフォーカスマッピングの際に取り込んだ、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだ２対のＺヘッドによって計測される面位置を結ぶ直線を基準とする面位置データに換算する。
【００７２】
これをさらに詳述すると、主制御装置５０は、Ｚヘッド７１1,ｊ，７１2,ｊの計測値の平均値に基づいて、プレート２８の−Ｘ側端部近傍の領域（Ｙスケール３９Ｙ2が形成された領域）上の所定の点（例えば、Ｚヘッド７１1,ｊ，７１2,ｊそれぞれの計測点の中点、すなわち多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点のうち中央の検出点（アライメント系ＡＬＧの検出中心にほぼ一致）を通るＸ軸上の点に相当：以下、この点を左計測点と呼ぶ）における面位置情報を求める。また、主制御装置５０は、Ｚヘッド７７1,(6-j)，７７2,(6-j)の計測値の平均値に基づいて、プレート２８の＋Ｘ側端部近傍の領域（Ｙスケール３９Ｙ2が形成された領域）上の所定の点（例えば、Ｚヘッド７７1,(6-j)，７７2,(6-j)それぞれの計測点の中点、すなわち多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点のうち中央の検出点（アライメント系ＡＬＧの検出中心にほぼ一致）を通るＸ軸上の点に相当：以下、この点を右計測点と呼ぶ）における面位置情報を求める。そして、主制御装置５０は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点における面位置情報を、左計測点の面位置と右計測点の面位置とを結ぶ直線を基準とする面位置データ（ｚ１〜ｚkとする）に換算する。このような換算を、主制御装置５０は、全てのサンプリング時に取り込んだ情報について行う。
【００７３】
このようにして、予め上記の換算データを取得しておくことで、例えば、露光の際などには、前述のＺヘッド７９1,j、７９2,j及び８１1, (6-j)、８１2, (6-j)でウエハステージＷＳＴ２表面（Ｙスケール３９Ｙ2が形成された領域上の点（左側計測点）、及びＹスケール３９Ｙ1が形成された領域上の点（右側計測点））を計測して、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とＸＹ平面に対する傾斜（θｙ回転（及びθｘ回転））を算出し、その算出したウエハステージＷＳＴ２のＺ位置と、ＸＹ平面に対する傾斜と、前述の面位置データｚ１〜ｚkとを用いることで、ウエハ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷの面位置制御が可能になる。従って、多点ＡＦ系を投影光学系ＰＬから離れた位置に配置しても何ら支障がないので、ワーキングディスタンスが狭い露光装置などであっても、本実施形態のフォーカスマッピングは好適に適用できる。
【００７４】
なお、上記のウエハ交換、ウエハアライメントの際、主制御装置５０は、干渉計システム６０又は上記少なくとも３つのエンコーダの検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を、前述したＹリニアモータ７５Ｙ、一対のＸリニアモータ８５Ｘ1，８５Ｘ2を介して長ストロークで駆動するとともに、ウエハステージＷＳＴ２を前述の６自由度駆動機構を介してフォーク部６７1に対して相対的に６自由度方向に関して微小駆動する。
【００７５】
このようにして、ウエハステージＷＳＴ２側で、ウエハ交換、ウエハアライメント等が実行されるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ１側では、既に行われたウエハアライメント結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハＷ１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を移動させるショット間ステッピング動作（例えば、Ｕ字状の経路に沿ってウエハステージＷＳＴ１の移動を行うこともでき、この場合には、ショット間ステッピング動作と走査露光動作におけるステージの移動は連続するが、ここでは、便宜上、ショット間ステッピング動作と呼んでいる）と、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ１（ウエハステージＷＳＴ１）とをＹ軸方向に相対走査してレチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ１上のショット領域に投影光学系ＰＬを介して転写する走査露光動作と、を交互に繰り返す、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる（図５（Ｂ）及び図６（Ａ）参照）。本実施形態では、図６（Ａ）中に、太い実線を用いて模式的に示されるように、ウエハＷ２のアライメントの際のウエハステージＷＳＴ２の移動経路ＴＲ１と、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中のウエハステージＷＳＴ１の移動経路ＴＲ２とは概略同様になっている。ここで、移動経路ＴＲ２は、ウエハＷ１上の各ショット領域の中心を、露光順序に従って結んだ経路である。勿論、実際には、いわゆる完全交互スキャン方式で、ウエハＷ１に対する露光が行われるので、この露光動作中のウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の移動経路は、ウエハＷ２のアライメントの際のウエハステージＷＳＴ２の移動経路と厳密には一致しない。しかし、概略的に見れば、両者の移動経路は、同様のジクザグ状の経路となっている。なお、図６（Ａ）中の経路ＴＲ１、ＴＲ２は、説明を視覚的に分かり易くするために、固定のウエハＷ２、Ｗ１上をアライメント系ＡＬＧの検出中心、投影光学系ＰＬの光軸が移動するかのように図示されている。しかし、実際には、実線で示される経路ＴＲ１、ＴＲ２と、逆の経路に沿って、固定のアライメント系ＡＬＧ、投影光学系ＰＬの下方で、ウエハステージＷＳＴ２、ＷＳＴ１がそれぞれ移動される。
【００７６】
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の開始に先立って、主制御装置５０は、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｇ、及び６２Ｆ，６２Ｈの複数のヘッドのうち、Ｘスケール３９Ｘ3，３９Ｘ4、及びＹスケール３９Ｙ3，３９Ｙ4にそれぞれ対向する２つのＸヘッド、及び２つのＹヘッドの計測値、すなわち４つのエンコーダ７０Ｅ〜７０Ｈの計測値のうち、少なくとも３つに基づいてウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置を管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２の基準マークとレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとを前述のレチクルアライメント系１４を用いて計測している。そして、主制御装置５０は、その計測結果と、前述のウエハアライメントの結果と、第１基準マークと第２基準マークとの既知の位置関係とに基づいてウエハＷ１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を移動させる。
【００７７】
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１を、前述したＹリニアモータ７５Ｙ、一対のＸリニアモータ８５Ｘ１，８５Ｘ2を介して長ストロークで駆動するとともに、ウエハステージＷＳＴ１を前述の６自由度駆動機構を介してフォーク部６７2に対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ方向に関して微小駆動する。この場合において、主制御装置５０は、露光開始に先立ちフォーカスマッピング時に取得されているＺヘッド及び多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の計測結果、並びに露光中Ｙスケール３９Ｙ3，Ｙ4に対向している各一対のＺヘッドの計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴ１のＺ，θｘ及びθｙ方向の駆動、すなわちウエハＷ１の面位置制御を行う。
【００７８】
なお、露光動作そのものの手順などは、通常のスキャニング・ステッパと同様なので、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００７９】
本実施形態では、上述したウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するウエハアライメント動作が、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作より僅かに早く終了するように、ウエハＷ２上の全てのショット領域をサンプルショット領域としている。
【００８０】
その後、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作が終了すると（図６（Ａ）参照）、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ１を−Ｙ方向に移動させるのと並行して、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｙ方向に移動させる。図６（Ｂ）には、この移動完了後の状態が示されている。
【００８１】
上述したウエハステージＷＳＴ２の＋Ｙ方向への移動が終了すると、主制御装置５０は、一対のＸリニアモータ８４Ｘ１，８４Ｘ２を介してウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向に移動させる。図７（Ａ）には、この移動完了後の状態が示されている。
【００８２】
次いで、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ２側の前述の６自由度駆動機構を構成するフォーク部６７１の各固定子への電流の供給を停止する。これにより、２つのＺ軸ボイスコイルモータの固定子への電流の供給も停止され、ウエハステージＷＳＴ２をＺ軸方向に非接触支持する支持力（駆動力）も解除され、ウエハステージＷＳＴ２は、ステージベースＳＢ上に載置される。この状態から、主制御装置５０は、Ｘリニアモータ８４Ｘ１，８４Ｘ２を介してＹリニアモータ７３Ｙ及びフォーク部６７１を−Ｘ方向に移動させる。これにより、ウエハステージＷＳＴ２がフォーク部６７１から離脱される。図７（Ｂ）には、Ｙリニアモータ７３Ｙ及びフォーク部６７１の−Ｘ方向への移動が終了し、ウエハステージＷＳＴ２がフォーク部６７１から離脱された状態が示されている。
【００８３】
次いで、主制御装置５０は、Ｙリニアモータ７３Ｙ、Ｘリニアモータ８４Ｘ１，８４Ｘ２を介して、スライダ７３Ｙと一体でフォーク部６７１を−Ｙ方向及び＋Ｘ方向に移動させるとともに、Ｘリニアモータ８５Ｘ１，８５Ｘ２を介して、ウエハステージＷＳＴ１と一体でフォーク部６７２が設けられたスライダ７５Ｙを−Ｘ方向に移動させる。そして、図８（Ａ）に示されるように、フォーク部６７１の＋Ｘ側端部とフォーク部６７２の−Ｘ側端部とを最接近（又は接触）させる。
【００８４】
そして、上述のように、フォーク部６７１とフォーク部６７２とが最接近（又は接触）した状態で、主制御装置５０は、フォーク部６７２を構成する３つのＸ軸固定子が有する各電機子コイル、及びフォーク部６７１を構成する３つのＸ軸固定子が有する各電機子コイルに順次電流を供給し、ウエハステージＷＳＴ１を、フォーク部６７２（及びフォーク部６７１）に対して−Ｘ方向に移動させる。
【００８５】
これにより、ウエハステージＷＳＴ１は、フォーク部６７２からフォーク部６７１に受け渡される。図８（Ｂ）には、このウエハステージＷＳＴ１の受け渡しの途中の状態が示されている。
【００８６】
この受け渡し（移動）の際には、ウエハステージＷＳＴ２とフォーク部６７１，６７２との位置関係がフォーク部６７１，６７２をそれぞれ構成する各ガイド棒に設けられたセンサ群により計測されるので、フォーク部６７１とフォーク部６７２との位置が所期の位置から多少ずれていたとしても、そのセンサ群の検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を６自由度微動機構により微小駆動（位置調整）することで、フォーク部６７２からフォーク部６７１へのウエハステージＷＳＴ１の受け渡しを非接触でかつ高速で行うことが可能である。
【００８７】
そして、ウエハステージＷＳＴ１がフォーク部６７１に完全に渡された段階で、主制御装置５０は、干渉計システム６０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１の位置の管理を開始する。その後、ウエハステージＷＳＴ１上に載置された露光済みのウエハＷ１と次の露光対象であるウエハＷ３（図１０参照）との交換を行うとともに、ウエハＷ３のウエハアライメント動作、及びフォーカスマッピング動作が上述と同様にして行われることとなる。
【００８８】
この一方、主制御装置５０は、上記のウエハステージＷＳＴ１のフォーク部６７２からフォーク部６７１への受け渡しの終了により、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のいずれとも係合せず、フリーの状態になっているフォーク部６７２を、スライダ７５Ｙと一体で、Ｙリニアモータ７５Ｙ及びＸリニアモータ８５Ｘ１，８５Ｘ２を介して、ステージベースＳＢ上に載置されているウエハステージＷＳＴ１に接近するように移動する（図９（Ａ）参照）。
【００８９】
そして、ウエハステージＷＳＴ２とフォーク部６７２とのＹ軸方向の位置が一致した図９（Ａ）の状態から、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ２とフォーク部６７２とが係合するように、Ｘリニアモータ８５Ｘ１，８５Ｘ２を介して、フォーク部６７２を、スライダ７５Ｙと一体で、−Ｘ方向に駆動し、図９（Ｂ）の状態とする。この場合に、ウエハステージＷＳＴ２に形成された貫通孔に前記ガイド棒が挿入された状態でガイド棒に設けられたセンサ群を介して、ガイド棒とウエハステージ本体との位置関係を検出することができるので、主制御装置５０は、該検出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２とフォーク部６７２との関係を調整しつつ、フォーク部６７２を駆動する。このようにして、ウエハステージＷＳＴ２がフォーク部６７２に係合した段階で、主制御装置５０は、６自由度駆動機構を構成するＺ軸微動モータに＋Ｚ方向の駆動力を発生させ、フォーク部６７２がウエハステージＷＳＴ２を非接触支持するように、その駆動力を制御する。
【００９０】
その後、主制御装置５０は、干渉計システム６０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２の駆動制御を開始した後、ウエハステージＷＳＴ２上の基準マーク板ＦＭ２上の一対の第２の基準マークとレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとをレチクルアライメント系１４を用いて計測する。また、フォーカスマッピングの結果と投影光学系ＰＬの像面との関係を決めるため、主制御装置５０は、不図示の空間像計測器を用いて投影光学系ＰＬの像面位置の計測を行い、基準マーク板ＦＭ２の表面と像面との関係を求める。この計測が行われるまでのいずれかの時点で、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴ２の位置管理に用いる計測装置を、干渉計システム６０から、エンコーダシステム（エンコーダ７０Ｅ〜７０Ｆの少なくとも３つ）に切り換える。そして、主制御装置５０は、その計測結果と、先に行われたウエハアライメントの結果と、第１基準マークと第２基準マークとの既知の位置関係とに基づいて、ウエハＷ２上の第１番目の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ＷＳＴ２を移動させる。その後は、ウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が前述のウエハＷ１に対する露光と同様にして行われる。また、この露光動作中、主制御装置５０により、Ｚヘッド７９1,j、７９2,j及び８１1, (6-j)、８１2, (6-j)で計測値に基づいて算出されたウエハステージＷＳＴ２のＺ位置と、ＸＹ平面に対する傾斜と、前述の面位置データｚ１〜ｚkとを用いて、ウエハＷ２の面位置制御が、行われる。
【００９１】
このようにして、本実施形態の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の交換を行いつつ、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、他方のウエハステージ上でのウエハアライメント動作（及びこれに先立って行われるウエハ交換）とが、同時並行処理にて行われる。
【００９２】
以上説明したように、本実施形態によると、第１座標系上のアライメント系ＡＬＧの検出中心（第１基準点）（多点ＡＦ系の検出領域の中心に一致）に対するヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及び６２Ｄの各ヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド又はＺヘッド）の位置関係と、第２座標系上の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対するヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及び６２Ｄの各ヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド又はＺヘッド）の位置関係とが相互に対応する。また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上のウエハに対するアライメント結果（ＥＧＡにより得られるウエハ上のショット領域の配列座標）は、基準マーク板ＦＭ１，ＦＭ２上の第１基準マークを原点とする位置座標に変換される。そして、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の際には、第１基準マークを原点とする位置座標に変換されたショット領域の配列座標と、基準マーク板ＦＭ１，ＦＭ２上の一対の第２の基準マークとレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとの相対位置の計測結果と、第１基準マークと第２基準マークとの既知の位置関係に基づいてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置が制御される。従って、例えば、アライメントステーションＡＳＳにおいて、第１座標系上でウエハステージＷＳＴ２がアライメント系ＡＬＧの検出中心に対して所定の位置関係にある（例えば位置座標（Ｘ1，Ｙ1）を持ち、回転角θｚ1である）とき、ウエハステージＷＳＴ２上面のスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2、３９Ｘ1，３９Ｘ2にヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ及び６２Ｄがそれぞれ備えるＸヘッド６４，Ｙヘッド６６，Ｘヘッド６４，Ｙヘッド６６が対向する場合、第２ステーションにおいて、第２座標系上でウエハステージＷＳＴ２が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の位置関係にある（例えば、位置座標（Ｘ1，Ｙ1）を持ち，回転角θｚ1である）ときに、前記Ｘヘッド６４，Ｙヘッド６６，Ｘヘッド６４，Ｙヘッド６６に対応するヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ及び６２Ｈがそれぞれ備えるＸヘッド６５，Ｙヘッド６８，Ｘヘッド６５，Ｙヘッド６８が、ウエハステージＷＳＴ２上面のスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2、３９Ｘ1，３９Ｘ2の同一領域にそれぞれ対向する。また、ウエハステージＷＳＴ２が多点ＡＦ系９０の検出領域の中心（アライメント系ＡＬＧの検出中心に一致）に対して上記所定の位置関係にあるとき、ウエハステージＷＳＴ２上面のスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の所定領域（第１領域，第２領域とする）に各一対のＺヘッド（例えばＺヘッド７１1,3、７１2,3、７７1,3，７７2,3とする）が対向する場合、ウエハステージＷＳＴ２が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して上記所定の位置関係にあるときに、Ｚヘッド７９1,3，７９2,3、８１1,3，８１2,3がウエハステージＷＳＴ２上面のスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2、の上記第１、第２領域に対向する。ウエハステージＷＳＴ１についても同様である。
【００９３】
従って、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上面のＹスケール又はＸスケールに凹凸、あるいは経時的な変形など、計測の誤差要因があっても、アライメントステーションＡＳＳでウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向、並びにＺ軸方向、θｙ方向、及びθｘ方向の位置情報をそれぞれ計測する第１計測システムのＸヘッド，Ｙヘッド、Ｚヘッドの計測値に生じる誤差と、露光ステーションＥＳＳでウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向、並びにＺ軸方向、θｙ方向、及びθｘ方向の位置情報をそれぞれ計測する第２計測システムのＸヘッド，Ｙヘッド、Ｚヘッドの計測値に生じる誤差とはほぼ同一（対応する各ヘッド、Ｚヘッド同士の個体差（キャリブレーション誤差を含む）は残存する場合がある）となる。なお、対応する各ヘッド、Ｚヘッド同士の個体差は、事前に出力のキャリブレーションを正確に行うことで、無視できるレベルに低下させることも可能である。
【００９４】
従って、各Ｘヘッド、各Ｙヘッド、及び各Ｚヘッドが対向するウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上面の各Ｙスケール、各Ｘスケールの計測誤差要因の影響を受けることなく、アライメントステーションＡＳＳにおいて第１計測システムで計測したウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報に基づいて、露光ステーションＥＳＳにおいて第２計測システムを用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を精度良く管理することが可能になる。
【００９５】
従って、アライメントステーションＡＳＳにおいて、アライメント系ＡＬＧを用いたマーク検出動作及びマーク検出動作時に第１計測システムで計測されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報から得られるウエハのショット領域の配列座標に基づいて、露光ステーションＥＳＳおいて第２計測システムを用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を制御することで、高精度な露光を行うことが可能となる。これにより、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンが精度良く転写される。
【００９６】
なお、上記実施形態では、Ｘヘッド、Ｙヘッド、及びＺヘッドを第１計測システム、第２計測システムの両者が備えている場合について説明したが、これに限らず、Ｘヘッド、Ｙヘッド、及びＺヘッドの１つ又は２つを、第１計測システム、第２計測システムの両者が備えていても良い。要は、第２計測システムが、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して、アライメント系ＡＬＧ又は多点ＡＦ系９０の検出中心に対する第１計測システムの複数の第１ヘッドの位置関係と対応する位置関係で配置された複数の第２ヘッドを有していれば良い。
【００９７】
なお、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の交換及び駆動を行うウエハステージ駆動系の構成は、上記第１の実施形態の構成に限らず、例えば特表２０００−５０５９５８号公報などに開示される構成を採用しても良い。
【００９８】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図１１〜図１３（Ｂ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一又は同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略若しくは省略する。
【００９９】
本第２の実施形態に係る露光装置１０’では、図１１に示されるように、投影光学系ＰＬを中心として、−Ｘ方向、＋Ｘ方向に同一距離離れた位置に、ＦＩＡ系から成る２つのアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２が設けられるとともに、これに伴って、ウエハステージ駆動系の構成及びエンコーダシステムのヘッドユニットの配置、数等が前述の第１の実施形態とは異なるが、その他の部分の構成は、第１の実施形態と同様になっている。以下では、相違点を中心として説明する。
【０１００】
露光装置１０’では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系として、床面Ｆ上に設置されたＸ軸方向に延びる一対のＸ軸リニアガイド（Ｘ固定子）と、該Ｘ軸リニアガイドに沿って駆動される２対のＸスライダ（Ｘ可動子）とによってそれぞれ構成される、合計４つのＸリニアモータと、各一対のＸリニアモータによって、それぞれＸ軸方向に駆動される、Ｙ軸方向を長手方向とする一対のＹ固定子と、該一対のＹ固定子のそれぞれに沿って駆動されるＹ可動子とによって構成される一対のＹリニアモータとを含む、リニアモータ機構を含む。この場合、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、一対のＹリニアモータそれぞれのＹ可動子が一体的に設けられたステージ本体と、該ステージ本体上で、Ｚ軸、θｘ、θｙ方向の３自由度方向に微小駆動されるウエハテーブルとを備えた構成を採用することができる。このような構成のステージ装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報などに開示されている。
【０１０１】
以下では、便宜上、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、それぞれウエハステージ駆動系によって、ステージベースＳＢ上で個別に６自由度方向に駆動される単一のステージであるものとする。
【０１０２】
本第２の実施形態では、図１２に示されるように、前述のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが、アライメント系ＡＬＧ１の検出中心を中心として、前述と同様に十字状に配置されている。しかし、前述のヘッドユニット６２Ｅ〜６２Ｈは、投影光学系ＰＬの光軸中心ではなく、アライメント系ＡＬＧ２の検出中心を中心として、前述と同様に十字状に配置されている。本第２の実施形態では、アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２をそれぞれ中心として、ウエハステージＷＳＴ２，ＷＳＴ１上のウエハに対してアライメント処理が行われる一対のアライメントステーションＡＳＳが構成されている（図１１参照）。
【０１０３】
この場合、アライメント系ＡＬＧ１の検出中心とアライメント系ＡＬＧ２の検出中心とは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＨ上に配置されている。また、ヘッドユニット６２Ｄと、６２Ｆとは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（基準軸）ＬＶ３に関して左右対称の配置となっている。また、投影光学系ＰＬのＹ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＨ（及び光軸ＡＸ）に関して対称な配置で、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃと同じ構成のヘッドユニット６２Ｉ，６２Ｊが配置されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対するヘッドユニット６２Ｉ，６２Ｄ，６２Ｊ，６２Ｆの位置関係は、アライメント系ＡＬＧ１（又はＡＬＧ２）の検出中心に対するヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ（又は６２Ｅ，６２Ｆ，６２Ｇ，６２Ｈ）の位置関係と同じに設定されている。ただし、ヘッドユニット６２Ｄ，６２Ｆは、Ｙヘッドを６個、各Ｙヘッドを挟んで６対（１２個）のＺヘッドを有している点は、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｈとは僅かに相違する。
【０１０４】
本第２の実施形態では、前述の第１実施形態と同様に、投影光学系ＰＬを中心として、ウエハステージＷＳＴ２，ＷＳＴ１上のウエハに対して露光処理が行われる露光ステーションＥＳＳが構成されている（図１１参照）。
【０１０５】
なお、説明が前後したが、１０個のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｊは、投影光学系ＰＬの下端面とほぼ一致するＸＹ平面に平行な面上に配置されている。
【０１０６】
露光装置１０’のその他の部分の構成等は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０７】
露光装置１０’では、図１２に示されるように、ウエハステージＷＳＴ２が、アライメント系ＡＬＧ１の下方にあるときに、ウエハステージＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ２に対するウエハアライメント（ＥＧＡ）が行われるのと並行して、投影光学系ＰＬの下方にある、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光が行われる。
【０１０８】
この場合、ウエハＷ２に対するアライメント中のウエハステージＷＳＴ２の位置は、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ、及びヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄの複数のヘッドのうち、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2、及びＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2にそれぞれ対向する２つのＹヘッド、及び２つＸヘッドの計測値、すなわち４つのエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値のうち、少なくとも３つに基づいて、主制御装置によって管理される。この場合も、主制御装置は、ＥＧＡの結果得られた、ウエハＷ２上の全てのショット配列座標を、第１基準マークの位置を原点とする位置座標に変換する。
【０１０９】
なお、ウエハＷ２に対するアライメントに先立って、ウエハステージＷＳＴ２上では、露光済みのウエハをウエハＷ２に交換するウエハ交換が、アライメント系ＡＬＧ１の下方の近傍の位置で行われている。
【０１１０】
また、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の開始に先立って、主制御装置５０は、ヘッドユニット６２Ｉ，６２Ｄ、及び６２Ｊ，６２Ｆの複数のヘッドのうち、Ｘスケール３９Ｘ3，３９Ｘ4、及びＹスケール３９Ｙ3，３９Ｙ4にそれぞれ対向する２つのＸヘッド、及び２つＹヘッドの計測値のうち、少なくとも３つに基づいてウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置を管理しつつ、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２の基準マークとレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとを前述のレチクルアライメント系１４を用いて計測している。そして、主制御装置５０は、その計測結果と前述のウエハアライメントの結果と、基準マーク板上の第１基準マークと第２基準マークとの既知の位置関係とに基づいてウエハＷ１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を移動させる。
【０１１１】
図１３（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作及びウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するアライメント（ＥＧＡ）動作が開始される直前の状態が示されている。また、図１３（Ｂ）には、ウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対する露光動作及びウエハステージＷＳＴ２上のウエハＷ２に対するアライメント（ＥＧＡ）動作が終了した直後の状態が示されている。
【０１１２】
本第２の実施形態では、図１３（Ｂ）中に、太い実線を用いて模式的に示されるように、ウエハＷ２のアライメントの際のウエハステージＷＳＴ２の移動経路ＴＲ１と、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中のウエハステージＷＳＴ１の移動経路（ウエハＷ１上の各ショット領域の中心を、露光順序に従って結んだ経路）ＴＲ２とは概略同様になっている。勿論、実際には、いわゆる完全交互スキャン方式で、ウエハＷ１に対する露光が行われるので、この露光動作中のウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の移動経路は、ウエハＷ２のアライメントの際のウエハステージＷＳＴ２の移動経路と厳密には一致しない。しかし、概略的に見れば、両者の移動経路は、同様のジクザグ状の経路となっている。この場合において、上記のアライメントのためのウエハステージＷＳＴ２の移動動作と露光のためのウエハステージＷＳＴ１の移動動作とは、同期して行われる必要はなく、時間的に前後して行われても良く、要は、ウエハＷ２に対するアライメント動作とウエハＷ１に対する露光動作とが、並行して行われれば良い。
【０１１３】
主制御装置５０は、アライメント動作が終わったウエハステージＷＳＴ２，露光動作が終わったＷＳＴ１を、同時に＋Ｘ方向へ駆動する。その後、ウエハステージＷＳＴ１上では、ウエハ交換、アライメント系ＡＬＧ２を用いたウエハアライメント動作を含む一連の動作が、前述のウエハステージＷＳＴ２側と同様に行われ、これと並行して、ウエハステージＷＳＴ２のウエハＷ２に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を含む一連の動作が、前述のウエハステージＷＳＴ１側と同様に行われる。
【０１１４】
このようにして、本第２の実施形態に係る露光装置１０’では、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光動作と、他方のウエハステージ上でのウエハ交換及びウエハアライメント動作とが、同時並行処理にて行われる。
【０１１５】
なお、詳細説明は省略したが、本第２の実施形態においても、図１２に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２の近傍に前述と同様にそれぞれ配置することで、主制御装置５０は、前述と同様のフォーカスマッピングを行い、フォーカスマッピング中に得られた面位置情報（計測データ）などを用いて、前述同様の手順で、露光中のウエハの面位置制御を行うことができる。
【０１１６】
以上説明した本第２の実施形態によると、前述した第１の実施形態と同等の効果を得ることができる他、投影光学系ＰＬの−Ｘ側、＋Ｘ側にアライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２がそれぞれ設けられているため、ウエハステージＷＳＴ２，ＷＳＴ１をＸ軸方向に移動させるのみで、それらのステージに保持されたウエハに対するアライメント動作と露光動作とを切り換えることが可能となる。従って、この切り換え時間の短縮により、前述のスイッチング方式を採用する場合と比べて、高スループットの露光が可能となる。
【０１１７】
また、上記第１、第２の実施形態では、フォーカスマッピング時、露光時のいずれのときにおいても、一対のＹスケールに対向する各一対、合計２対のＺヘッドによって、ウエハステージＷＳＴの面位置及びＸＹ平面に対する傾斜を計測するものとしたが、これに限らず、２対のＺヘッドのうちの３つを用いて、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置情報を計測しても良い。
【０１１８】
従って、上記各実施形態において、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｆ，６２Ｈが、各Ｙヘッド（エンコーダヘッド）につき、該各Ｙヘッドをそれぞれ挟んで配置された各一対のＺヘッドを必ずしも備える必要はない。
【０１１９】
また、上記各実施形態では、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｆ，６２Ｈがそれぞれの内部に、エンコーダヘッドとともにＺヘッドを備えることで、エンコーダヘッドとＺヘッドとが、見かけ上一体化されているが、これに限らず、Ｚヘッドとエンコーダヘッドがそれぞれ有する光学系の少なくとも一部を、共通の光学素子で構成することで、Ｚヘッドとエンコーダヘッドとの機能を兼ねる、センサヘッドを構成しても良い。
【０１２０】
なお、上記各実施形態では、本発明がウエハステージを２つ備えるツインステージ型の露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、シングルステージタイプの露光装置であっても、投影光学系とアライメント系とを離して配置する場合には、本発明は好適に適用できる。
【０１２１】
また、上記各実施形態では、Ｚヘッドがウエハステージ上のＹスケールの表面の面位置情報を計測するものとしたが、Ｚヘッドは、スケールの表面に限らず、ウエハが載置される領域以外であれば、ウエハステージ上面のいずれの領域の面位置情報を計測するようにしても良い。
【０１２２】
なお、上記各実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光などを用いるものとしたが、これに限らず、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）、ＫｒＦエキシマレーザ光は勿論、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒ2レーザ光（波長１２６ｎｍ）など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、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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
また、上述の各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、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、それらに限定されるものではない。例えば、そのようなマスクに代えて、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（光学系の一種とする）を用いるようにしても良い。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されている。なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。
【０１２５】
また、例えば、２光束干渉露光と呼ばれているような、複数の光束の干渉によって生じる干渉縞を基板に露光するような露光装置にも適用することができる。そのような露光方法及び露光装置は、例えば、国際公開第０１／３５１６８号パンフレットに開示されている。
【０１２６】
なお、上記各実施形態では、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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
以上説明したように、本発明の移動体駆動装置は、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は感応物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１の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のステージ装置を示す平面図である。
【図３】第１の実施形態に係るヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｈ及び多点ＡＦ系をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２とともに示す平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る露光装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５（Ａ）は、２つのウエハステージの並行処理動作を含む一連の動作（以下、適宜「ステージ並行処理動作」と略述する）を説明するための図（その１）、図５（Ｂ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その２）である。
【図６】図６（Ａ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その３）、図６（Ｂ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その４）である。
【図７】図７（Ａ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その５）、図７（Ｂ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その６）である。
【図８】図８（Ａ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その７）、図８（Ｂ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その８）である。
【図９】図９（Ａ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その９）、図９（Ｂ）は、「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その１０）である。
【図１０】「ステージ並行処理動作」を説明するための図（その１１）である。
【図１１】第２の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１２】第２の実施形態に係るヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｊ及び多点ＡＦ系をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２とともに示す平面図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、第２の実施形態に係る露光装置の２つのウエハステージの並行処理動作を含む一連の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０…露光装置、３９Ｙ1〜３９Ｙ4…Ｙスケール、３９Ｘ1〜３９Ｘ4…Ｘスケール、５０…主制御装置、６２Ａ〜６２Ｄ…ヘッドユニット、６２Ｅ〜６２Ｈ…ヘッユニット、６４…Ｘヘッド、６５…Ｘヘッド、６６…Ｙヘッド、６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ，７０Ｅ，７０Ｇ…Ｘリニアエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ，７０Ｆ，７０Ｈ…Ｙリニアエンコーダ、７１…Ｚヘッド、７７…Ｚヘッド、７９…Ｚヘッド、８１…Ｚヘッド、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ、ＡＬＧ…アライメント系、ＰＬ…投影光学系、ＩＬ…照明光、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ。
【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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【図１２】
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【図１３】
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