(57)【要約】定盤（３０）に対して振動的に独立して設けられた固定子（７４）と、ステージ（ＲＳＴ）に接続された可動子（７２）とにより、定盤のガイド面（９２ｃ，９２ｄ）に沿ってステージが駆動される。また、定盤の例えば上下方向の駆動量が所定値を超えると、接続機構（３３）によるステージと可動子との接続が解除される。すなわち、定盤上のステージに接続された可動子と固定子とが接触して両者間に大きな負荷がかかる前に、ステージと可動子との接続が解除されるので、可動子及び固定子の接触による損傷を回避することができる。更に、固定子が定盤に対して振動的に独立して設けられているので、ステージの位置制御を高精度に行うことができる。従って、長期に渡ってステージを安定して駆動することが可能となる。
2003015139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定盤の移動面に沿って移動可能なステージ本体と；
前記ステージ本体に接続された可動子と；
前記定盤に対して振動的に独立して設けられ、前記可動子と協働して前記ステージ本体を駆動する固定子と；
前記定盤を駆動する駆動装置と；
前記駆動装置による前記定盤の駆動量が所定値を超えた際に、前記ステージ本体と前記可動子との接続を解除する解除装置と；を備えるステージシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記駆動装置は、前記移動面とほぼ直交する方向に沿って前記定盤を駆動することを特徴とするステージシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記ステージ本体と前記可動子とは磁気的に接続されており、
前記解除装置は、前記磁気的な接続を解除することを特徴とするステージシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記ステージ本体と前記可動子とは真空吸引力により接続されており、
前記解除装置は、前記真空吸引力を解除することを特徴とするステージシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台を備え、
前記固定子は前記支持台に接続されていることを特徴とするステージシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台を備え、
前記固定子は前記支持台に移動可能に支持されていることを特徴とするステージシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のステージシステムにおいて、
前記支持台に移動可能に支持された前記固定子は、前記ステージ本体の駆動時に生じる反力の作用により、前記ステージ本体の駆動方向とは反対方向に移動することを特徴とするステージシステム。
【請求項８】
請求項６に記載のステージシステムにおいて、
前記ステージ本体の移動に伴う前記固定子の位置変化を補正する位置補正機構を更に備えることを特徴とするステージシステム。
【請求項９】
請求項６に記載のステージシステムにおいて、
前記固定子と可動子との協働による駆動力の作用点は前記ステージ本体の重心及び前記固定子の重心に一致し、
前記解除装置は、前記駆動装置による前記定盤の駆動により、前記定盤上の移動面と前記支持台における前記固定子の移動面との間の相対位置変位が所定値以上となる場合に、それに応答して前記ステージ本体と前記可動子との接続を解除することを特徴とするステージシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記ステージ本体と前記可動子とは、吸引力により接続されており、
前記解除装置は、前記駆動装置による前記定盤の駆動により前記可動子と固定子とが接触した際に、これを検知して前記吸引力の発生を停止するオン・オフ機構を含むことを特徴とするステージシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のステージシステムにおいて、
前記解除装置により前記接続が解除された状態で機械的な破損を生じない程度の剛性を有するとともに、前記ステージ本体と前記可動子とを接続する弾性部材を更に備えることを特徴とするステージシステム。
【請求項１２】
マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記マスクを駆動する第１駆動システムと；
前記基板を駆動する第２駆動システムと；を備え、
前記第１駆動システム及び第２駆動システムの少なくとも一方として請求項１〜１１のいずれか一項に記載のステージシステムが用いられていることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
エネルギビームにより感光物体を露光して所定のパターンを前記感光物体上に形成する露光装置であって、
前記感光物体を保持して第１移動面に沿って移動可能な少なくとも１つの物体ステージと；
前記物体ステージに接続された第１可動子と、該第１可動子との間の物理的な相互作用により発生する駆動力によって前記物体ステージを駆動する第１固定子とを有する第１ステージ駆動装置と；
前記第１移動面の前記第１固定子に対する相対変位により、前記第１可動子と前記第１固定子とが接触した際に、前記物体ステージと前記第１可動子との接続を解除する第１の解除装置と；を備える露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置において、
前記物体ステージと前記第１可動子とは、吸引力により接続され、
前記第１の解除装置は、前記吸引力を解除することにより前記物体ステージと前記第１可動子との接続を解除することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の露光装置において、
前記第１移動面は前記第１固定子とは振動に関して分離された定盤上に形成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の露光装置において、
前記物体ステージは複数設けられ、
前記第１ステージ駆動装置は、前記各物体ステージに吸引力により個別に接続された複数の第１可動子と、該各第１可動子との間の物理的な相互作用により前記各物体ステージを駆動する前記駆動力を発生する少なくとも１つの前記第１固定子とを有し、
前記第１の解除装置は、少なくとも１つの特定の第１可動子と対応する第１固定子とが接触した際に、前記特定の第１可動子と対応する物体ステージとの間の前記吸引力を解除することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光装置において、
前記パターンの原版であるマスクから射出される前記エネルギビームを前記感光物体上に投射する投影光学系と；
前記各物体ステージにて保持された感光物体の、前記投影光学系の光軸方向位置を検出するフォーカス検出系と；
前記各物体ステージの前記光軸に直交する面内の位置を計測する位置計測装置と；
前記各物体ステージの位置と前記２つの物体ステージの位置関係とに応じたマップ及び前記位置計測装置による計測結果、並びに前記フォーカス検出系の検出結果に基づいて、前記移動面と前記各物体ステージとの前記光軸方向に関する位置関係を調整する調整装置と；を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の露光装置であって、
前記パターンの原版であるマスクを保持して第２移動面に沿って移動可能なマスクステージと；
前記マスクステージに接続された第２可動子と、該第２可動子との間の物理的な相互作用により発生する駆動力によって前記マスクステージを駆動する第２固定子とを有する第２ステージ駆動装置と；
前記第２移動面の前記第２固定子に対する相対変位により、前記第２可動子と前記第２固定子とが接触した際に、前記マスクステージと前記第２可動子との接続を解除する第２の解除装置と；を更に備える露光装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の露光装置であって、
前記マスクステージと前記第２可動子とは、吸引力により接続され、
前記第２の解除装置は、前記吸引力を解除することにより前記マスクステージと前記第２可動子との接続を解除することを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の露光装置において、
前記第２移動面は前記第２固定子とは振動に関して分離された定盤上に形成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
前記吸引力は、真空吸引力及び磁気的吸引力のいずれかであることを特徴とする請求項１４〜１７、１９、２０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
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において、請求項２１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】
技術分野
本発明は、ステージシステム及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは定盤の移動面に沿って移動するステージ本体と該ステージ本体に接続された可動子と定盤に対して振動的に独立して設けられた固定子とを有するステージシステム、及び該ステージシステムをマスク及び基板の少なくとも一方の駆動装置として備える露光装置、並びに該露光装置を用いて露光を行うデバイス製造方法に関する。
背景技術
従来より、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基板（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）等の逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。
例えば、スキャニング・ステッパの場合、レチクルを保持するレチクルステージの移動基準となるレチクルステージ定盤は、投影光学系によりレチクル上のパターンが結像される像面を決定する重要な部分であるため、レチクルステージ駆動時にもできる限り振動が抑制されることが望ましい。
また、投影露光装置のウエハステージでは、ウエハ表面をレチクル上のパターンが結像される像面に合わせるため、ＸＹ駆動用のＸＹステージ上に、少なくともＺ・チルト駆動が可能なウエハテーブルが設けられ、このウエハテーブル上にウエハが保持されている場合が多い。この場合、ウエハステージ定盤に所定量以上の振動が生じた場合、十分な振動減衰を行うことができず、ウエハテーブルのＺ軸方向位置制御精度が悪化する。
このため、レチクルステージ又はウエハステージを、例えばリニアモータを用いて駆動する場合には、リニアモータによるステージの駆動に伴う反力がステージ定盤に伝わらないようにするために、ステージの駆動による反力が作用するリニアモータの固定子をステージ定盤とは分離するか、あるいはその反力の作用により運動量が保存されるように固定子が移動するいわゆるカウンタマス機構を採用することで、ステージの駆動による反力がステージ定盤を振動させるのを防止している。
また、床からの振動がステージ定盤を振動させるのを防止するため、ステージ定盤と床との間にダンパを介在させてステージ定盤に対する防振を行うことが望ましい。
レチクルステージ及びウエハステージでは、共に、少なくとも長ストローク方向（通常水平面内の一軸方向）への駆動手段としてリニアモータが用いられることが多い。このリニアモータでは、水平面に直交する方向（高さ方向）に関しては許容できる可動子と固定子との間の相対変位は小さく、例えば±０．５ｍｍ程度の範囲が有効な推力を得るための限界となっている。
この一方、前述のダンパとしては、十分な振動減衰効果を得るためにはＡＶＩＳ（エアダンパ等の大重量に耐える機械式のダンパとボイスコイルモータ等の電磁アクチュエータとの組み合わせにより振動減衰を行う防振装置）が採用されることが多い。すなわち、ＡＶＩＳによりステージ定盤を積極的に駆動して、床からの振動がステージ定盤を振動させるのを防止するのである。しかるに、ＡＶＩＳでは、その中立位置からその駆動を機械的に制限するストッパ（メカストッパ）が設けられた位置までの許容可動ストロークは、±３ｍｍ程度となっている。このため、ＡＶＩＳが暴走してその制御が困難となった場合などには、ＡＶＩＳによるステージ定盤の駆動ストロークが前述したリニアモータにおける許容範囲をオーバーするため、結果的にリニアモータの固定子と可動子とが相互に接触し、リニアモータが損傷するおそれがあった。
かかる事態の発生を回避する方法として、例えばリニアモータの固定子のガイド部と可動子のガイド部とのそれぞれをステージ定盤上のガイド面とは別に設定することも考えられるが、このように設定した場合には、元々各ステージのガイド面はステージ定盤上にあるため、ステージのガイド面とリニアモータの固定子及び可動子のガイド部との適切な位置関係を維持することが困難となり、結果的にリニアモータの固定子のガイド部と可動子のガイド部が損傷する可能性があった。
このため、従来技術では、リニアモータあるいはそのガイド部のメンテナンスを頻繁に行う必要があった。これは、露光装置のダウンタイムの増加要因となり、結果的に最終製品であるデバイスの生産性を低下させる要因となる。
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、長期に渡ってステージ本体を安定して駆動することが可能なステージシステムを提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、稼動効率の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、デバイスの生産性を向上させることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、定盤の移動面に沿って移動可能なステージ本体と；前記ステージ本体に接続された可動子と；前記定盤に対して振動的に独立して設けられ、前記可動子と協働して前記ステージ本体を駆動する固定子と；前記定盤を駆動する駆動装置と；前記駆動装置による前記定盤の駆動量が所定値を超えた際に、前記ステージ本体と前記可動子との接続を解除する解除装置と；を備えるステージシステムである。
これによれば、定盤に対して振動的に独立して設けられた固定子とステージ本体に接続された可動子との協働により、ステージ本体が定盤の移動面に沿って駆動される。定盤は、駆動装置によって駆動されるが、駆動装置による定盤の駆動量が所定値を超えた場合には、解除装置によりステージ本体と可動子との接続が解除される。すなわち、駆動装置による定盤の駆動量が所定値を超えた場合に、ステージ本体に接続された可動子と固定子とが接触し、両者間に大きな負荷がかかる前に、解除装置によりステージ本体と可動子との接続が解除され、結果的に可動子及び固定子が接触により損傷するのを回避することが可能となる。また、固定子が定盤に対して振動的に独立して設けられていることから、ステージ本体を駆動する際に固定子に生じる反力が定盤を振動させることがなく、定盤上の移動面に沿って移動するステージ本体の位置制御を高精度に行うことができる。従って、本発明のステージシステムによれば、長期に渡ってステージ本体を安定して駆動することが可能となる。
この場合において、駆動装置による定盤の駆動方向は、特に限定されず、例えば、前記駆動装置は、前記移動面とほぼ直交する方向に沿って前記定盤を駆動することとすることができる。
本発明のステージシステムでは、前記ステージ本体と前記可動子とを接続する方法、及び解除装置の構成等については、種々のものが考えられる。例えば、前記ステージ本体と前記可動子とは磁気的に接続されており、前記解除装置は、前記磁気的な接続を解除することとしても良いし、あるいは前記ステージ本体と前記可動子とは真空吸引力により接続されており、前記解除装置は、前記真空吸引力を解除することとしても良い。
本発明のステージシステムでは、前記定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台を備え、前記固定子は前記支持台に接続されていることとすることができる。
本発明のステージシステムでは、前記定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台を備え、前記固定子は前記支持台に移動可能に支持されていることとすることができる。
この場合において、前記支持台に移動可能に支持された前記固定子は、前記ステージ本体の駆動時に生じる反力の作用により、前記ステージ本体の駆動方向とは反対方向に移動することとすることができる。
本発明のステージシステムでは、固定子が定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台に移動可能に支持されている場合には、前記ステージ本体の移動に伴う前記固定子の位置変化を補正する位置補正機構を更に備えることとすることができる。
本発明のステージシステムでは、固定子が定盤に対して振動的に独立して設けられた支持台に移動可能に支持されている場合には、前記固定子と可動子との協働による駆動力の作用点は前記ステージ本体の重心及び前記固定子の重心に一致し、前記解除装置は、前記駆動装置による前記定盤の駆動により、前記定盤上の移動面と前記支持台における前記固定子の移動面との間の相対位置変位が所定値以上となる場合に、それに応答して前記ステージ本体と前記可動子との接続を解除することとすることができる。
本発明のステージシステムでは、前記ステージ本体と前記可動子とは、吸引力により接続されており、前記解除装置は、前記駆動装置による前記定盤の駆動により前記可動子と固定子とが接触した際に、これを検知して前記吸引力の発生を停止するオン・オフ機構を含むこととすることができる。
本発明に係るステージシステムでは、前記解除装置により前記接続が解除された状態で機械的な破損を生じない程度の剛性を有するとともに、前記ステージ本体と前記可動子とを接続する弾性部材を更に備えることとすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する露光装置であって、前記マスクを駆動する第１駆動システムと；前記基板を駆動する第２駆動システムと；を備え、前記第１駆動システム及び第２駆動システムの少なくとも一方として本発明のステージシステムが用いられていることを特徴とする第１の露光装置である。
これによれば、長期に渡ってステージ本体を安定して駆動することが可能な本発明のステージシステムが、マスクを駆動する第１駆動システム及び基板を駆動する第２駆動システムの少なくとも一方として用いられている。このため、マスク及び基板の少なくとも一方を長期に渡って安定して駆動することができ、マスクと基板との重ね合わせ精度を良好に維持することができる。また、ステージシステムでは、ステージ本体を駆動する駆動装置の固定子と可動子とが接触により損傷する可能性が低いので、このためのメンテナンスが不要となる。従って、装置のダウンタイムの低減を図ることができ、結果的に稼働率の向上が可能となる。
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光物体を露光して所定のパターンを前記感光物体上に形成する露光装置であって、前記感光物体を保持して第１移動面に沿って移動可能な少なくとも１つの物体ステージと；前記物体ステージに接続された第１可動子と、該第１可動子との間の物理的な相互作用により発生する駆動力によって前記物体ステージを駆動する第１固定子とを有する第１ステージ駆動装置と；前記第１移動面の前記第１固定子に対する相対変位により、前記第１可動子と前記第１固定子とが接触した際に、前記前記物体ステージと前記第１可動子との接続を解除する第１の解除装置と；を備える第２の露光装置である。
これによれば、第１ステージ駆動装置は、第１可動子と第１固定子との間の物理的な相互作用（例えば電磁気的な相互作用など）により発生する駆動力によって前記第１可動子に吸引力により接続された物体ステージを、第１移動面に沿って駆動する。そして、何らかの要因により、第１移動面が第１固定子に対して相対変位することにより、第１可動子と第１固定子とが接触した際には、解除装置により、第１可動子と物体ステージとの接続が解除される。このため、本第２の露光装置では、物体ステージを駆動する第１ステージ駆動装置の第１固定子と第１可動子とが接触により損傷するのをほぼ回避することができるので、第１固定子と第１可動子との接触に起因する第１ステージ駆動装置のメンテナンスが不要となる分、第１ステージ駆動装置のメンテナンス頻度を低減することができる、従って、装置のダウンタイムの低減を図ることができ、結果的に稼働率の向上が可能となる。
この場合において、前記物体ステージと前記第１可動子とは、吸引力により接続され、前記第１の解除装置は、前記吸引力を解除することにより前記物体ステージと前記第１可動子との接続を解除することとすることができる。
本発明の第２の露光装置では、前記第１移動面は前記第１固定子とは振動に関して分離された定盤上に形成されていることとすることができる。
本発明の第２の露光装置では、前記物体ステージは複数設けられ、前記第１ステージ駆動装置は、前記各物体ステージに吸引力により個別に接続された複数の第１可動子と、該各第１可動子との間の物理的な相互作用により前記各物体ステージを駆動する前記駆動力を発生する少なくとも１つの前記第１固定子とを有し、前記第１の解除装置は、少なくとも１つの特定の第１可動子と対応する第１固定子とが接触した際に、前記特定の第１可動子と対応する物体ステージとの間の前記吸引力を解除することとすることができる。
この場合において、前記パターンの原版であるマスクから射出される前記エネルギビームを前記感光物体上に投射する投影光学系と；前記各物体ステージにて保持された感光物体の、前記投影光学系の光軸方向位置を検出するフォーカス検出系と；前記各物体ステージの前記光軸に直交する面内の位置を計測する位置計測装置と；前記各物体ステージの位置と前記２つの物体ステージの位置関係とに応じたマップ及び前記位置計測装置による計測結果、並びに前記フォーカス検出系の検出結果に基づいて、前記移動面と前記各物体ステージとの前記光軸方向に関する位置関係を調整する調整装置と；を更に備えることとすることができる。
本発明の第２の露光装置では、前記パターンの原版であるマスクを保持して第２移動面に沿って移動可能なマスクステージと；前記マスクステージに接続された第２可動子と、該第２可動子との間の物理的な相互作用により発生する駆動力によって前記マスクステージを駆動する第２固定子とを有する第２ステージ駆動装置と；前記第２移動面の前記第２固定子に対する相対変位により、前記第２可動子と前記第２固定子とが接触した際に、前記マスクステージと前記第２可動子との接続を解除する第２の解除装置と；を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記マスクステージと前記第２可動子とは、吸引力により接続され、前記第２の解除装置は、前記吸引力を解除することにより前記マスクステージと前記第２可動子との接続を解除することとすることができる。
本発明の第２の露光装置では、前記第２移動面は前記第２固定子とは振動に関して分離された定盤上に形成されていることとすることができる。
本発明の第２の露光装置では、前記吸引力は、真空吸引力及び磁気的吸引力のいずれかであることとすることができる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の第１及び第２の露光装置のいずれかを用いて露光を行うことにより、露光装置のダウンタイムを低減してデバイスの生産性を向上することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の第１及び第２の露光装置のいずれかを用いるデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
本発明の一実施形態を図１〜図１２Ｂに基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る露光装置が一部断面して概略的に示されている。
この露光装置１０は、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷ１（又はＷ２）とを一次元方向（ここでは、図１における紙面内左右方向である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）上の各ショット領域に転写する、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。
露光装置１０は、露光光源を含む照明系１２、レチクルＲを保持するステージ本体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、Ｗ２上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷ１，Ｗ２をそれぞれ保持するステージ本体としてのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、及びレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２をそれぞれ移動可能に支持するとともに投影光学系ＰＬを保持する本体コラムＢＤ等を備えている。
前記照明系１２は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、あるいは回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）から成る照明光学系とを含んで構成されている。この照明系１２では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域部分を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、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。なお、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
ここで、照明系内の各駆動部、すなわち可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等は、主制御装置９９（図１では不図示、図７参照）からの指示に応じ照明制御装置（露光コントローラ）１１７（図１では不図示、図７参照）によって制御される。
前記本体コラムＢＤは、クリーンルームの床面Ｆ上に水平に載置された矩形板状の支持台としてのベースプレートＢＰ、該ベースプレートＢＰ上面の４つのコーナー部分に設けられた上下方向に所定の長さで伸びる４本の第１支柱１４（但し、図１の紙面手前側に位置する２本の第１支柱については不図示）、これらの第１支柱１４により駆動装置としての第１防振ユニット１６（但し、図１の紙面手前側の２つの第１防振ユニットについては不図示）をそれぞれ介して４点で支持された第１架台ＳＴ１、該第１架台ＳＴ１上に配置された駆動装置としての４つの第２防振ユニット２４（但し、図１の紙面手前側に位置する２つの第２防振ユニットについては不図示）により４点で支持された第２架台ＳＴ２、及び第１架台ＳＴ１の下方に吊り下げ支持された第３架台ＳＴ３等を備えている。このうち、ベースプレートＢＰと４本の第１支柱１４とによってフレームキャスタＦＣが構成されている。
前記第１架台ＳＴ１は、その底板部を構成するベースフレーム１８と、このベースフレーム１８上面の図１の紙面奥側に位置する２つのコーナー近傍にそれぞれ固定された上下方向に延びる２本の第２支柱２０Ａ，２０Ｂと、これら２本の第２支柱２０Ａ，２０Ｂによりほぼ水平に支持された矩形板状のＹ軸固定子支持板６０とを備えている。
前記ベースフレーム１８は、その中央部に矩形の開口１８ａが形成された矩形枠状の板部材から成り、その底面の４つのコーナー近傍にて、前述した第１防振ユニット１６によりほぼ水平に支持されている。これらの第１防振ユニット１６のそれぞれは、第１支柱１４の上部に直列（又は並列）に配置されたエアダンパ又は油圧式のダンパ等の大重量に耐える機械式のダンパと、ボイスコイルモータ等の電磁式のアクチュエータより成る電磁式のダンパとを含んで構成されている。そして、ベースフレーム１８の上面の水平面に対する傾斜角が第１変位センサ１０９（図１では不図示、図７参照）によって検出され、この第１変位センサ１０９の検出値に基づいて、主制御装置９９（図７参照）により、前記の傾斜角が許容範囲内に収まるように、４つの第１防振ユニット１６を構成する電磁式のダンパが駆動され、必要に応じて機械式のダンパの空気圧又は油圧等が制御される。この場合、機械式のダンパによって、床からの高い周波数の振動は露光装置１０に伝わる前に減衰され、残存している低い周波数の振動は電磁式のダンパによって減衰される。上記の変位センサとしては、例えば、ベースフレーム１８に取り付けられた電気式の水準器、又は光学式の傾斜角検出器等を用いることができる。
前記Ｙ軸固定子支持板６０は、上方から見て矩形の板部材から構成され、その上面には後述するＹ軸固定子が配置されている。
前記第２架台ＳＴ２は、ベースフレーム１８の上面に配置された４つの第２防振ユニット２４によって下方から４点で支持された投影光学系支持部材２６と、該投影光学系支持部材２６の上面の第２防振ユニット２４にそれぞれ対向する位置にそれぞれ固定された上下方向に所定長さで伸びる４本の第３支柱２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ（但し、図１における紙面手前側に位置する第３支柱２８Ｃ，２８Ｄについては不図示、図２参照）と、これら４本の第３支柱２８Ａ〜２８Ｄによりほぼ水平に支持された定盤としてのレチクルステージベース３０とを備えている。
前記投影光学系支持部材２６は、上端部にフランジ部が形成された筒状の部材によって構成されている。この投影光学系支持部材２６の中央には、平面視（上から見て）円形の段付き開口２６ａが上下方向（Ｚ軸方向）に連通して形成されている。この段付き開口２６ａには、前記投影光学系ＰＬが上方から挿入され、投影光学系ＰＬはその高さ方向のほぼ中央に設けられたフランジＦＬＧを介して投影光学系支持部材２６によって支持されている。
また、投影光学系支持部材２６には、段つき開口２６ａ以外にも、上下方向（Ｚ軸方向）に複数の貫通孔が設けられており、該貫通孔には、各種検出系を構成する複数の鏡筒が挿入されている。なお、これら検出系については後に詳述する。
前記第２防振ユニット２４のそれぞれは、前述した第１防振ユニット１６と同様の構成となっている（但し、耐荷重性は第１防振ユニット１６よりも低く設定されている）。そして、投影光学系支持部材２６上面又はレチクルステージベース３０上面の水平面に対する傾斜角が第２変位センサ１１１（図１では不図示、図７参照）によって検出され、この第２変位センサ１１１の検出値に基づいて、主制御装置９９（図７参照）により、前記傾斜角が許容範囲内に収まるように、４つの第２防振ユニット２４が制御される。すなわち、本実施形態では、第２防振ユニット２４のそれぞれによって、レチクルステージベース３０を含む第２架台ＳＴ２を、それぞれＺ軸方向に駆動する駆動装置が構成され、かつ４つの第２防振ユニット２４によって第２架台ＳＴ２をＸＹ面に対する傾斜方向に駆動する駆動装置が構成されている。
なお、上記の変位センサとしては、例えば、投影光学系支持部材２６又はレチクルステージベース３０に取り付けられた電気式の水準器、又は光学式の傾斜角検出器等を用いることができる。
前記レチクルステージベース３０は、図２に示されるように、平面視（上方から見て）矩形の板部材から構成されており、その中央部には照明光ＩＬを通過させるための開口３０ａ（図２では不図示、図１参照）が形成されている。このレチクルステージベース３０上面のＸ軸方向−側及び他側の端部にはＹ軸方向に沿ってエアガイド９２Ａ，９２Ｂがそれぞれ延設されている。これらエアガイド９２Ａ，９２Ｂの上面はそれぞれ平坦度が極めて良好な面に加工されており、これらの面によってステージ本体としてのレチクルステージＲＳＴの移動面としてのガイド面９２ｃ，９２ｄが構成されている。
前記レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージベース３０の上面に複数の気体静圧軸受け９０を介して浮上支持され、レチクルＲを真空吸着等によって保持するレチクル微動ステージ３２と、該レチクル微動ステージ３２と一体で走査方向であるＹ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージ３４とを備えている。なお、図１においては、便宜上、レチクル微動ステージ３２とレチクル粗動ステージ３４とが１つのレチクルステージＲＳＴとして図示されている。
また、レチクルステージベース３０には、図２の斜視図に示されるようにレチクル微動ステージ３２の位置を計測するレチクルＹ軸干渉計６６Ｙ１、６６Ｙ２、レチクルＸ軸干渉計６６Ｘ、及び各干渉計を介して測長ビームを出射する干渉計レーザ６８が設けられており、これらの干渉計によってレチクル微動ステージ３２の２次元的な位置及び回転角が高精度に計測され、この計測結果に基づいて主制御装置９９（図７参照）は、レチクル微動ステージ３２の位置及び速度を制御する。なお、図１では、計３つの干渉計が纏めてレチクル干渉計６６として示されている。
また、図２では不図示であるがそれぞれのレチクル干渉計６６Ｙ１、６６Ｙ２、６６Ｘに対応して、計測の基準となる固定鏡がそれぞれ投影光学系ＰＬの鏡筒の側面に設けられている。これら固定鏡が、図１では代表的に固定鏡Ｍｒとして示されている。
更に、前記Ｙ軸固定子支持板６０上方には、図２に示されるように、レチクル粗動ステージ３４をＹ軸方向に駆動するためのリニアモータの固定子であって、駆動時に発生する反力をキャンセルするためにＹ軸方向に沿ってレチクル粗動ステージ３４とは反対方向に移動するカウンタマスとしての機能を有するＹ軸固定子７４が配置されている。
本実施形態では、レチクルステージＲＳＴとその駆動系等を含んで第１駆動システムとしてのレチクルステージシステムが構成されている。このレチクルステージシステムの構成等については後に更に詳述する。
図１に戻り、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１／４（又は１／５）縮小倍率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、その回路パターンの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（又はウエハ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。
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザを用いる場合には、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、Ｆ２レーザ等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報、特開平８−１７１０５４号公報及びこれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号、並びに特開平１０−２０１９５号公報及びこれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号などに開示されているような、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光学系が主として用いられる。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。但し、Ｆ２レーザを用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
前記第３架台ＳＴ３は、投影光学系ＰＬの下方にベースプレートＢＰにほぼ平行に配置された定盤としてのステージベースＳＢと、該ステージベースＳＢをベースフレーム１８の底面に吊り下げ支持する４本のベース支持部材４２（但し、紙面手前側に位置する２本のベース支持部材は不図示）とを有している。ステージベースＳＢの上面の上方に不図示の非接触ベアリング、例えば気体静圧軸受けを介して前記ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が浮上支持されている。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、それぞれ、例えばリニアモータ等より構成されるウエハステージ駆動系７０（図７参照）により駆動され、Ｙ軸方向に連続移動するとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にステップ移動する。
さらに、ウエハステージＷＳＴ１の内部には、ウエハＷ１のレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハＷ１をＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動するためのウエハテーブルＴＢ１（図３参照）が組み込まれている。同様に、ウエハステージＷＳＴ２の内部には、ウエハＷ２のレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハＷ２をＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動するためのウエハテーブルＴＢ２（図３参照）が組み込まれている。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２及びそれらの駆動系を含んで第２駆動システムとしてのウエハステージシステムが構成されている。このウエハステージシステムについては後に更に詳述する。
さらに、本実施形態では、図１に示されるように、投影光学系支持部材２６に上下方向に貫通状態で形成された１対の貫通孔には、アライメント系ＡＬＧ１、ＡＬＧ２を構成する鏡筒がそれぞれ挿入されており、投影光学系支持部材２６上面の鏡筒それぞれに対応する位置には、各アライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２を構成するセンサヘッドが配置されている。
さらに、投影光学系ＰＬの周囲の投影光学系ＰＬの中心からＸ軸及びＹ軸に対して斜め４５°の位置には、ウエハＷ１（又はＷ２）の表面の露光領域（照明光ＩＬが照射される前述したレチクルＲ上の照明領域と共役な領域）内部分及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系（焦点検出系）の１つである多点フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位置検出系は、センサヘッド４１及び鏡筒４３から構成され、内部に光ファイバー束、パターン形成板、ミラー、レンズ等（いずれも不図示）を備える照射光学系１６０ａと、内部に回転方向振動板、受光用スリット板、レンズ及び多数のフォトセンサを有する受光器等（いずれも不図示）を備える受光光学系１６０ｂ（但し、受光光学系１６０ｂは鏡筒部分のみを図示）とから構成されている。
この多点フォーカス位置検出系（１６０ａ、１６０ｂ）では、照射光学系１６０ａによりウエハＷ１（又はＷ２）上のフォトレジストに対する感光性の低い、比較的広い波長帯の検出ビームがウエハＷ１（又はＷ２）に対して斜めから照射され、この検出ビームのウエハＷ１（又はＷ２）面からの反射光が受光光学系１６０ｂにより受光される。ここで受光された光（像）は、信号処理装置１０３（図１では不図示、図７参照）により、回転振動周波数の信号で同期検波される。そして、この信号処理装置１０３により同期検波して得られた多数のフォーカス信号が図７の主制御装置９９に供給される。
また、投影光学系支持部材２６下半部のＹ軸方向両側の側壁には、ウエハＹ軸干渉計１１６、１１８が設けられている。また、投影光学系支持部材２６下半部の−Ｘ側の側壁には、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ軸方向位置を検出するためのウエハＸ軸干渉計１４２（図１では不図示、図７参照）が設けられている。これら干渉計１１６，１１８，１４２では、投影光学系支持部材２６の上面に配置された不図示のレーザヘッドにて発生したレーザ光を、投影光学系支持部材２６内部に設けられたビームスプリッタ、ミラー等から成る不図示のリレー光学系を介して、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に向けて出射するようになっている。
なお、図示は省略されているが、ウエハＹ軸干渉計１１６，１１８は、投影光学系ＰＬの光軸及びアライメント系ＡＬＧ１，ＡＬＧ２の光軸を通過する測長軸を有している。また、ウエハＸ軸干渉計１４２は、ウエハＹ軸干渉計１１６，１１８のそれぞれの測長軸と投影光学系ＰＬの光軸にて垂直に交差する測長軸、アライメント系ＡＬＧ１の光軸にて垂直に交差する測長軸、アライメント系ＡＬＧ２の光軸にて垂直に交差する測長軸を有している。これにより、投影光学系ＰＬを用いた露光時、及びアライメント系ＡＬＧ１又はＡＬＧ２を用いたウエハアライメント時のいずれのときにおいても、いわゆるアッベ誤差なくウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置を計測できるようになっている。
本実施形態の露光装置１０では、照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が、投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは、１／４倍又は１／５倍等）で表面にレジストが塗布されたウエハＷ１（又はＷ２）上の矩形スリット状の露光領域に投影される。この状態でレチクルＲとウエハＷ１（又はＷ２）とを同期して所定の走査方向（Ｙ軸方向）に移動することで、ウエハＷ１（又はＷ２）上の一つのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、このようにして走査露光が行われる。
図２には、レチクルステージＲＳＴ及びその駆動系等を含む第１駆動システム（ステージシステム）としてのレチクルステージシステム２５が斜視図にて概略的に示されている。以下、このレチクルステージシステム２５について詳述する。
レチクルステージＲＳＴは、前述の如く、レチクル微動ステージ３２とレチクル粗動ステージ３４とを含んで構成されており、該レチクル粗動ステージ３４がＹ軸リニアモータ６９によってＹ軸方向に駆動される。
前記Ｙ軸リニアモータ６９は、Ｙ軸固定子支持板６０上方に設けられたＹ軸固定子７４と、該Ｙ軸固定子７４に沿ってＹ軸方向に移動するＹ軸可動子７２とを備えている。
前記Ｙ軸固定子７４は、Ｙ軸方向に長手方向を有し＋Ｘ側の面に所定深さの凹溝が形成された断面Ｕ字状（コ字状）の固定子ヨーク１０４と、該固定子ヨーク１０４の長手方向両端部にそれぞれ固着されたブロック状の部材１０６Ａ、１０６Ｂとを備えている。固定子ヨーク１０４の内部空間における一対の対向面（上下対向面）には、Ｎ極永久磁石とＳ極永久磁石がＹ軸方向に沿って所定の間隔で交互に配置されている。この場合、相互に対向する磁石同士は、相互に異なる（すなわち１対のＮ極永久磁石とＳ極永久磁石とが各位置で相互に対向している）。ここで、Ｎ極永久磁石、Ｓ極永久磁石とは、Ｙ軸可動子７２に対向する側の面がそれぞれＮ磁極面、Ｓ磁極面である永久磁石を指す。従って、このＹ軸固定子７４の空隙内ではＹ軸方向に沿って所定周期の交番磁界が発生している。
前記固定子ヨーク１０４の長手方向両端部の下面側には、一対の気体静圧軸受け７６ａ、７６ｂがそれぞれ設けられている。これら気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂの軸受け面は、Ｙ軸固定子支持板６０の上面に形成された固定子の移動面としてのガイド面（以下、「第２レチクルガイド面」と呼ぶ）６０ａに対向している。気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂは、該第２レチクルガイド面６０ａに向けて加圧気体、例えば加圧空気をそれぞれ噴出し、その加圧気体の静圧と、Ｙ軸固定子７４の自重とのバランスにより、Ｙ軸固定子７４が第２レチクルガイド面６０ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
また、Ｙ軸固定子７４は、Ｙ軸固定子支持板６０の上面のＹ軸方向両端部に固定された枠体９４Ａ，枠体９４Ｂに、Ｙ軸方向両端部のブロック状の部材１０６Ａ，１０６Ｂがそれぞれ挿入された状態で非接触にて保持されている。すなわち、枠体９４Ａ，９４ＢのＸ軸方向両内面には不図示の気体静圧軸受けがそれぞれ設けられており、これらの気体静圧軸受けから部材１０６Ａ，１０６ＢのＸ軸方向の両側面に向けて噴出される加圧気体の静圧同士のバランスにより、部材１０６Ａ，１０６Ｂが枠体９４Ａ，９４Ｂとの間にＸ軸方向に数μｍのクリアランスを介してそれぞれ保持されている。なお、Ｙ軸固定子７４は、Ｚ軸方向に関して、気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂにより、Ｙ軸固定子支持板６０の第２レチクルガイド面６０ａに対してのみならず、枠体９４Ａ，９４Ｂに対しても数μｍの間隔をあけて非接触で保持されている。このように、Ｙ軸固定子７４は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の両方向について非接触で拘束されている。
ところで、図２からも明らかなように、第２レチクルガイド面６０ａが形成されたＹ軸固定子支持板６０を含む第１架台ＳＴ１は、レチクルステージベース３０に対して振動的に独立して設けられており、第１架台ＳＴ１によってＹ軸固定子７４を移動可能に支持する支持台が構成されている。
また、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向−端部（＋Ｙ側端部）に設けられた部材１０６Ａの上面及び下面には、上板部材９６Ａ及び下板部材９６Ｂがそれぞれ固定されており、また、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向他端部（−Ｙ側端部）に設けられた部材１０６Ｂの上面及び下面には、上部ユニット保持部材９８Ａ、及び下部ユニット保持部材９８Ｂがそれぞれ固定されている。上部ユニット保持部材９８Ａは、ＸＺ断面がＵ字状の薄肉部材から成り、その中央の凹溝部には、電機子ユニット１０１Ｂが埋め込まれている。電機子ユニット１０１Ｂは、Ｙ軸方向に沿って所定の間隔で配置された電機子コイルをその内部に有している。下部ユニット保持部材９８Ｂも上部ユニット保持部材９８Ａと同様に構成され、同様の電機子ユニットが埋め込まれている。更に、前記枠体９４Ｂの電機子ユニット１０１Ｂに対向する位置には、磁極ユニット１０１Ａが設けられている。これら電機子ユニット１０１Ｂと、磁極ユニット１０１Ａとにより、Ｙ軸固定子７４をＹ軸方向に駆動するＹ軸位置補正機構１０２Ａが構成されている。なお、下部ユニット保持部材９８Ｂ側にも同様にしてＹ軸位置補正機構１０２Ｂ（図２では不図示、図７参照）が構成されている。
この場合、Ｙ軸固定子７４のＹ軸方向−端部の部材１０６Ａと上板部材９６Ａと下板部材９６Ｂとを合わせた質量、他端部の部材１０６Ｂと上部ユニット保持部材９８Ａと電機子ユニット１０１Ｂと下部ユニット保持部材９８Ｂと不図示の電機子ユニットとを合わせた質量とが同一に設定されている。従って、Ｙ軸固定子７４の重心位置に重力が作用するため、重心から等距離にある同一の作用を有する気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂの制御を簡易に行うことができる。
このように、Ｙ軸固定子７４はＸ軸方向及びＺ軸方向に非接触にて拘束されているが、Ｙ軸方向には一切拘束されていない構成となっている。このため、レチクルステージＲＳＴが後述するＹ軸可動子とともにＹ軸方向へ駆動されると、Ｙ軸固定子７４にはレチクルステージＲＳＴの駆動方向とは反対方向の反力が発生するが、その際、Ｙ軸固定子７４は、そのＹ軸方向の反力に応じ、レチクルステージＲＳＴの駆動方向とは逆のＹ軸方向に移動する。この場合、運動量保存則が成立し、Ｙ軸固定子７４に作用する反力がほぼ完全に吸収される。また、重心の移動に起因する偏荷重も生じない。従って、レチクルステージＲＳＴの駆動により生じる反力に起因した振動の発生がほぼ完全に防止されるようになっている。この場合、Ｙ軸固定子７４の質量は、レチクルステージＲＳＴ及びＹ軸可動子７２を合わせた重量よりも数倍程度（例えば４倍〜６倍）重く設定されている。
なお、本実施形態では、レチクルステージＲＳＴの駆動時に作用する反力によるＹ軸固定子７４のＹ軸方向の移動量が、上述のＹ軸位置補正機構１０２Ａ，１０２Ｂのストローク範囲から外れないように、図７の主制御装置９９により、Ｙ軸位置補正機構１０２Ａ，１０２ＢのＹ軸方向駆動用の電機子ユニットの電機子コイルに供給される電流が制御され、Ｙ軸固定子７４は、適当なタイミングでＹ軸方向の原位置に復帰されるようになっている。
前記Ｙ軸可動子７２は、側面視Ｔ字状で、Ｔ字の足に相当する部分がＹ軸固定子７４の内部空間に挿入されＹ軸方向に所定長さで延びる部材７２ａと、該部材７２ａのＴ字の足に相当する部分の内部にＹ軸方向に沿って所定間隔で配列された複数の電機子コイル（不図示）とを備えている。Ｙ軸可動子７２の電機子コイルに電流が供給されると、その電流と、Ｙ軸固定子７４の内部空間に発生している交番磁界との間の電磁相互作用により、Ｙ軸可動子７２をＹ軸方向へ駆動するローレンツ力（推力）が生じる。すなわち、Ｙ軸固定子７４とＹ軸可動子７２とにより、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータ６９が構成され、このＹ軸リニアモータ６９によりレチクルステージＲＳＴがＹ軸方向に所定ストロークで駆動される。なお、Ｙ軸リニアモータ６９のＹ軸可動子７２を構成する電機子コイルに供給される電流値（方向を含む）が図７の主制御装置９９によって制御されるようになっている。
また、部材７２ａの−Ｘ側の面のＹ軸固定子７４に対向する部分には、不図示の気体静圧軸受けが設けられ、Ｙ軸可動子７２のＸ軸方向の微小駆動及びＺ軸回りの回転方向への微小駆動が可能となっている。更に、部材７２ａの底面にも気体静圧軸受け９７が設けられ、該気体静圧軸受け９７から第２レチクルガイド面６０ａに向けて噴出される加圧気体の静圧により、Ｙ軸可動子７２が第２レチクルガイド面６０ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されている。ここで、気体静圧軸受け９７としては、真空予圧型の気体静圧軸受けを用いることが望ましい。
前記レチクル粗動ステージ３４は、平面視（上から見て）Ｌ字状の形状を有しており、Ｙ軸可動子７２の＋Ｘ側の側面に接続機構３３を介してレチクルステージベース３０の上方に張り出した片持ち支持状態で固定されている。なお、不図示ではあるが、レチクル粗動ステージ３４の底面の第１レチクルガイド面９２ｃ，９２ｄに対向した位置には、前述した気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂと同様の気体静圧軸受けが複数設けられている。
前記レチクル微動ステージ３２は、平面視（上から見て）長方形状の部材から成り、そのほぼ中央部分には、照明光ＩＬの通過路となる矩形の開口（不図示）が形成されている。この開口の周辺の上面側には、不図示のバキュームチャックが複数（例えば４つ）設けられており、これらバキュームチャックによってレチクルＲが真空吸着により保持されるようになっている。
また、レチクル微動ステージ３２の下面（底面）の４隅部には、前述した気体静圧軸受け７６ａ，７６ｂと同様の気体静圧軸受け９０がそれぞれ設けられている（但し、図２における奥側の気体静圧軸受けは不図示）。これらの気体静圧軸受け９０は、レチクルステージベース３０上のエアガイド９２Ａ，９２Ｂの上面である第１レチクルガイド面９２ｃ，９２ｄに対向した位置に設けられており、該ガイド面９２ｃ，９２ｄに向けて加圧気体（例えば加圧空気）を吹き付けることで、その加圧気体の静圧と、真空予圧力とレチクル微動ステージ３２の自重との合計力とのバランスにより、ガイド面９２ｃ，９２ｄの上方に数μｍ程度のクリアランスを介してレチクル微動ステージ３２が浮上支持されている。
更に、レチクル微動ステージ３２上面の＋Ｘ側端部には、図２に示されるように、平面ミラーから成るレチクルＸ移動鏡６４Ｘが固定されている。このＸ移動鏡６４Ｘに対して、前記レチクルＸ軸干渉計６６Ｘからの測長ビームが垂直に照射されている。また、レチクル微動ステージ３２上面の＋Ｙ側端部には、一対のコーナーキューブ６４Ｙ１，６４Ｙ２が固定されており、これらのコーナーキューブ６４Ｙ１，６４Ｙ２に対して、前記レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ１，６６Ｙ２からの測長ビームがそれぞれ照射されている。なお、干渉計６６Ｘ、６６Ｙ１，６６Ｙ２からの測長ビームは、レチクルステージベース３０上面に固定された干渉計レーザ６８で発生されるレーザビームが分岐されたものである。
そして、レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ１，６６Ｙ２によって、レチクル微動ステージ３２のＹ軸方向の位置及びθｚ回転が、固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、レチクルＸ軸干渉計６６Ｘによって、レチクル微動ステージ３２のＸ軸方向の位置が、固定鏡を基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
この場合、レチクルＹ軸干渉計６６Ｙ１，６６Ｙ２として、コーナーキューブ６４Ｙ１，６４Ｙ２に対して測長ビームを投射し、それぞれの反射光を受光してコーナーキューブ６４Ｙ１，６４Ｙ２のＹ軸方向の位置を検出する一対のダブルパス干渉計を用いているので、レチクル微動ステージ３２にθｚ回転が存在しても、それぞれの測長ビームの投射位置のＹ軸方向位置を精度良く検出することができる。
前記レチクル微動ステージ３２と前記レチクル粗動ステージ３４との間には、３つのボイスコイルモータ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃが設けられている。この内、ボイスコイルモータ７１Ａは、レチクル微動ステージ３２の−Ｘ側端面に固定された可動子と、これに対向するレチクル粗動ステージ３４の＋Ｘ側の面に固定された固定子とを有し、レチクル微動ステージ３２をＸ軸方向に微小駆動する。残りのボイスコイルモータ７１Ｂ，７１Ｃは、レチクル微動ステージ３２の−Ｙ側の端面にそれぞれ固定された可動子と、該各可動子に対向するレチクル粗動ステージ３４の＋Ｙ側の面に固定された固定子とをそれぞれ有し、レチクル微動ステージ３２をＹ軸方向及びθｚ方向に微小駆動する。
すなわち、上記３つのボイスコイルモータ７１Ａ〜７１Ｃにより、レチクル微動ステージ３２とレチクル粗動ステージ３４との相対位置関係が高応答で調整される。
前記接続機構３３は、図２に示されるように、Ｙ軸可動子７２の＋Ｘ側端面にその−端が接着等により接続され、その他端がレチクル粗動ステージ３４の−Ｘ側端面に固定された弾性部材６７と、該弾性部材６７を挟んでＹ軸方向の−側と他側とにそれぞれ配置され、Ｙ軸可動子７２とレチクル粗動ステージ３４とを磁気的吸引力（磁力）により強固に結合する一対の電磁石ユニット７３Ａ，７３Ｂとを備えている。
前記弾性部材６７としては、板バネなどを用いることもできるが、本実施形態では、フレキシャが用いられている。以下においては、この弾性部材６７を「フレキシャ６７」とも呼ぶものとする。この場合、フレキシャ６７は、Ｙ軸回りの回転方向の応力（ストレス）の作用によって変形し、その応力が解放された場合に、元の状態に復帰するという特徴を有している。
前記電磁石ユニット７３Ａは、Ｙ軸可動子７２の＋Ｘ側端面に固定された電磁石５１ａと、レチクル粗動ステージ３４の−Ｘ側端面に固定された鉄板５３ａとを備えている。また、電磁石ユニット７３Ｂも同様に構成され、電磁石５１ｂと、鉄板５３ｂとを備えている。これら電磁石ユニット７３Ａ，７３Ｂにおいては、通常、電磁石５１ａ（及び５１ｂ）に対して電流が供給されているので、電磁石５１ａ（５１ｂ）及び鉄板５３ａ（５３ｂ）が強固に結合されるとともに、Ｙ軸可動子７２とレチクル粗動ステージ３４とが機械的に結合された状態となっている。
次に、第２駆動システム（ステージシステム）としてのウエハステージシステム１００について図３〜図７に基づいて説明する。
図３には、図１に示されるウエハステージシステム１００がベースプレートＢＰ及び第３架台ＳＴ３とともに斜視図にて示されている。この図３に示されるように、ウエハステージ装置１００は、全体としてベースプレートＢＰ上方に配置されている。
ウエハステージシステム１００は、前述した第３架台ＳＴ３を構成するステージベースＳＢ上方にて非接触で支持され、独立してＸＹ２次元方向に移動可能なウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、該ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系７０（図７参照）、前記ステージベースＳＢの周囲を取り囲むように設けられ、全体として矩形枠状の形状を有する運動量保存用カウンタウェイト（以下、単に「カウンタウェイト」と呼ぶ）２７（図４参照）等を備えている。
前記ベースプレートＢＰは、図３に示されるように、平面視（上から見て）長方形板状の部材から成り、該ベースプレートＢＰ上面のＸ軸方向−側と他側の端部近傍には、Ｙ軸方向にそれぞれ延びる２つの凸部ＢＰａ，ＢＰｂがそれぞれ凸設されている。これら２つの凸部ＢＰａ，ＢＰｂの上面は平面度良く加工されている。これら凸部ＢＰａ、ＢＰｂのうちの−Ｘ側の凸部ＢＰｂの上面は、＋Ｘ側に位置する凸部ＢＰａの上面よりも所定高さだけ高く設定されている。
これら凸部ＢＰａ，ＢＰｂに挟まれた位置（ベースプレートＢＰのほぼ中央部）には、前述したステージベースＳＢが配置されている（実際には吊り下げ支持されている）。このステージベースＳＢの表面（上面）は、平面度が非常に高くなるように加工が施され、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動の際の基準と成る移動面としてのステージガイド面ＳＢａとされている。
前記カウンタウェイト２７は、図４の分解斜視図から明らかなように、概略矩形枠状の形状を有している。
このカウンタウェイト２７は、図４に示されるように、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて相互に平行に配設され、それぞれＹ軸方向を長手方向とする断面長方形の２つの板状部材１５、１７と、これらの板状部材１５、１７の長手方向の−端部同士を連結する角柱状の連結部材５６Ａと、板状部材１５、１７の長手方向の他端部同士を連結する角柱状の連結部材５６Ｂと、−Ｘ側の板状部材１７の上面に、一体的に固定される断面略Ｌ字状のガイド支持部材１０７と、を備えている。この内、板状部材１７とガイド支持部材１０７とによって、図３の側面視コ字状（Ｕ字状）の枠体３５が構成される。板状部材１７は、図４からもわかるように、板状部材１５よりも所定量だけ薄肉に（高さが低く）形成されている。
このようにして構成されるカウンタウェイト２７は、組み付け時には、ベースプレートＢＰ上に配置されるが、この組み付けが完了した図３の状態では、板状部材１５がベースプレートＢＰの＋Ｘ側の凸部ＢＰａの上方に配置され、板状部材１７がベースプレートＢＰの−Ｘ側の凸部ＢＰｂ上に配置される。
カウンタウェイト２７の素材としては、例えばタングステンや鉛等の高密度金属が用いられる。但し、全体をこれらの高密度金属により形成する必要は必ずしもないが、少なくともガイド支持部材１０７部分は、タングステン等で形成することが望ましい。その理由は、カウンタウェイト２７全体の重心点のＺ位置を高くできるからである。
前記板状部材１５、１７は、図３の組み付け後の状態では、その上面がほぼ同一高さに設定されている。また、板状部材１５，１７の下面には、図３のＡ−Ａ線断面図である図５に示されるように、複数の気体静圧軸受け８４が設けられ、これらの気体静圧軸受け８４によって板状部材１５、１７（カウンタウェイト２７）がベースプレートＢＰの凸部ＢＰａ，ＢＰｂ上面の上方に所定のクリアランスを介して浮上支持されている。
前記枠体３５は、図３及び図５等から分かるように、板状部材１７と、前述したガイド支持部材１０７とによって構成されている。ガイド支持部材１０７は、板状部材１７上面の−Ｘ側端部にその下端面が固定された背面板３９と、この背面板３９によって板状部材１７に平行に支持される上板３７との２部分を有する。
また、上板３７下面の＋Ｘ側端部には、断面長方形でＹ軸方向に延びる棒状部材から成るガイド２３Ａが固定されている。このガイド２３Ａの下面及びＸ軸方向両側の端面は、それぞれ平面度が高く加工され、ガイド面２３Ａａとされている（図５参照）。
ガイド２３Ａに対向して、板状部材１７上面の＋Ｘ側端部には、断面長方形でＹ軸方向に延びる棒状部材から成るガイド２３Ｂが固定されている。このガイド２３Ｂの上面及びＸ軸方向両側の端面は、それぞれ平面度が高く加工され、ガイド面２３Ｂａとされている（図５参照）。
これらのガイド部材２３Ａ、２３Ｂに設けられた各ガイド面は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２をそれぞれ駆動する後述するＸ軸リニアモータ１６９１の固定子８９Ｘ１及びＸ軸リニアモータ１６９２の固定子８９Ｘ２のＹ軸方向駆動の際の移動基準面となる。これらのガイド部材２３Ａ、２３Ｂは、固定子８９Ｘ１、８９Ｘ２のＹ軸駆動の際のＸガイド、Ｚガイド及びヨーガイドの役目を果たす。
前記一方のウエハステージＷＳＴ１は、図３に示されるように、ＹＺ断面が矩形枠状の中空部材から成るテーブル支持体５８１と、該テーブル支持体５８１上に載置されたウエハテーブルＴＢ１とを備えている。このウエハテーブルＴＢ１上に、不図示のウエハホルダを介してウエハＷ１が真空吸着又は静電吸着等により保持されている。
前記テーブル支持体５８１の内部には、該テーブル支持体５８１を一部破砕して斜視図にて示す図６から分かるように、その底面にＹ軸方向に所定間隔を隔てて２つのバキューム機構５５Ｃ、５５Ｄが配置されている。また、このテーブル支持体５８１の＋Ｙ側の側壁の内面には、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて２つのバキューム機構５５Ａ、５５Ｂが固定されるとともに、これら２つのバキューム機構５５Ａ、５５Ｂの中央に弾性部材５９が配置され、該弾性部材５９の＋Ｙ側の端面がテーブル支持体５８１の内面に接続されている。
前記弾性部材５９としては、板バネなどを用いることもできるが、本実施形態では、フレキシャが用いられている。以下においてはこの弾性部材５９を「フレキシャ５９」とも呼ぶものとする。この場合、フレキシャ５９は、Ｘ軸回りの回転方向の応力（ストレス）の作用によって変形し、その応力が解放された場合に、元の状態に復帰する。
前記テーブル支持体５８１の底面には、図１１Ａに示されるように、ステージベースＳＢの上面であるステージガイド面ＳＢａに対して加圧気体、例えば加圧空気などを噴出する気体静圧軸受け８１１が複数設けられている。この複数の気体静圧軸受け８１１から噴出される加圧気体の静圧によってテーブル支持体５８１を含むウエハステージＷＳＴ１の全体が、ステージガイド面ＳＢａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持されるようになっている。気体静圧軸受け８１１からの噴出し圧力、噴出し流量は主制御装置９９（図７参照）によって制御される。
また、テーブル支持体５８１の内部には、図３及び図１１Ａ等に示されるように、ＹＺ断面が矩形状の中空部材であるＸ軸可動子４７が配置されている。このＸ軸可動子４７の＋Ｙ側の側壁の外面に、前述したフレキシャ５９の−Ｙ側端面が接続されている。従って、このＸ軸可動子４７は、フレキシャ５９を介してテーブル支持体５８１に低剛性で結合されている。また、このＸ軸可動子４７は、図１１Ａに示されるように、通常状態では、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄを介して、テーブル支持体５８１と高剛性にて強固に結合される。
また、Ｘ軸可動子４７には、その内部の上面にＸ軸方向に所定間隔で交互に配置されたＮ極永久磁石とＳ極永久磁石とを含む磁極ユニット（図示省略）が設けられている。
更に、Ｘ軸可動子４７の内部空間には、図３及び図１１Ａ等に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とするＸ軸固定子８９Ｘ１が挿入されている。このＸ軸固定子８９Ｘ１のＹ軸方向の両端面に対してそれぞれ加圧気体を噴き出す一対の気体静圧軸受け７９Ａ，７９Ｂが、Ｘ軸可動子４７のＹ軸方向−側と他側の側壁の内面にそれぞれ設けられている。気体静圧軸受け７９Ａ，７９ＢのそれぞれからＸ軸固定子８９Ｘ１に対して噴き出される加圧気体の噴き出し圧力及び噴き出し流量が、主制御装置９９（図７参照）により制御され、Ｘ軸固定子８９Ｘ１と各気体静圧軸受け７９Ａ，７９Ｂの軸受け面との隙間の調整が行われる。これにより、Ｘ軸固定子８９Ｘ１に対するＸ軸可動子４７のＸ軸方向の位置が所望の位置に調整されるようになっている。
前記Ｘ軸固定子８９Ｘ１は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを含む電機子ユニットによって構成されている。このＸ軸固定子８９Ｘ１は、前記Ｘ軸可動子４７の内部の上面に設けられた不図示の磁極ユニットとの間で電磁相互作用を行い、Ｘ軸可動子４７、ひいてはウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に駆動する推力（ローレンツ力）を発生する。すなわち、Ｘ軸固定子８９Ｘ１とＸ軸可動子４７とにより、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータ１６９１（図７参照）が構成されている。
本実施形態のＸ軸リニアモータ１６９１では、図１１Ａに示されるように、Ｘ軸固定子８９Ｘ１の下側にはＸ軸固定子８９Ｘ１の上側と比べ、広い空隙が確保されている。
図３に戻り、前記ウエハテーブルＴＢ１の上面には、Ｘ軸方向の−側（−Ｘ側）の端部にＹ軸方向に延びる平面ミラーから成るＸ移動鏡４０Ｘ１が設けられ、Ｙ軸方向の−側（−Ｙ側）の端部にＸ軸方向に延びる平面ミラーから成るＹ移動鏡４０Ｙ１が設けられている。なお、ウエハテーブルＴＢ１の端面を鏡面加工して反射面（上記Ｘ移動鏡４０Ｘ１、Ｙ移動鏡４０Ｙ１の反射面に相当）を形成しても良い。
ウエハテーブルＴＢ１は、テーブル支持体５８１の上面にＺ・チルト駆動機構７７Ａ（図３では図示せず、図７参照）を介して載置され、Ｚ・チルト駆動機構７７Ａによって、ウエハテーブルＴＢ１はＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向について微少駆動可能な構成となっている。Ｚ・チルト駆動機構７７Ａは、例えばテーブル支持体５８１上面の三角形の頂点となる位置に配置され、ウエハテーブルＴＢ１を独立してＺ軸方向に駆動する３つのアクチュエータ（ボイスコイルモータなど）を含んで構成することができる。Ｚ・チルト駆動機構７７Ａは、主制御装置９９（図７参照）により制御される。
前記Ｘ軸固定子８９Ｘ１の長手方向（Ｘ軸方向）−側と他側の端部には、図３及び図５等に示されるように、ＸＺ断面が矩形の筒状をした一対のスライダ（Ｙ軸可動子）８６Ｙ１，８７Ｙ１がそれぞれ設けられている。これらのスライダ８６Ｙ１，８７Ｙ１は、それぞれＹ軸方向に延びる角柱状の形状を有する一対のリニアガイド（Ｙ軸固定子）８８Ｙ１，８８Ｙ２に沿って移動可能となっている。すなわち、本実施形態においては、リニアガイド８８Ｙ１とスライダ８６Ｙ１とによって、例えばムービングコイル型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ１８６１（図７参照）が構成され、リニアガイド８７Ｙ１とスライダ８６Ｙ２とにより、例えばムービングコイル型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ１８６２（図７参照）が構成されている。
一方のリニアガイド８８Ｙ１は、図３に示されるように、前述したカウンタウェイト２７を構成する板状部材１５の上方に配置され、その長手方向の−端部（＋Ｙ側端部）が、板状部材１５の＋Ｙ側端部近傍に固定された枠体１０８１の内部に挿入されている。また、リニアガイド８８Ｙ１は、その長手方向の他端部（−Ｙ側端部）が、板状部材１５の−Ｙ側端部近傍に固定された枠状構造体１３Ｙ１の内部に挿入されている。前記枠体１０８１及び枠状構造体１３Ｙ１それぞれの内部の底面及び両側面には、Ｙ軸固定子８８Ｙ１に対して加圧気体を噴き出す不図示の気体静圧軸受けがそれぞれ設けられており、これらの気体静圧軸受けによりリニアガイド８８Ｙ１はＸ軸方向及びＺ軸方向について非接触にて拘束されている。
枠状構造体１３Ｙ１は、トリムモータ１１３Ｙ１（図７参照）の固定子を構成するもので、この枠状構造体１３Ｙ１とリニアガイド８８Ｙ１（電機子ユニット）とによって、リニアガイド８８Ｙ１をＹ軸方向に所定ストローク範囲内で駆動可能なムービングコイル型のリニアモータから成るトリムモータ１１３Ｙ１が構成されている。
他方のリニアガイド８８Ｙ２は、図３に示されるように、板状部材１７の上方に配設され、その大部分が前述した枠体３５に覆われた状態となっている。このリニアガイド８８Ｙ２も上記リニアガイド８８Ｙ１と同様の構成を有し、板状部材１７上面のＹ軸方向−端部及び他端部が、前述した枠体１０８１と同様の枠体１０８２（但し、図３では不図示、図４参照）、及び枠状構造体１３Ｙ２の内部にそれぞれ挿入されている。枠体１０８２及び枠状構造体１３Ｙ２それぞれの内部の底面及び両側面には、リニアガイド８８Ｙ２に対して加圧気体を噴き出す不図示の気体静圧軸受けがそれぞれ設けられており、これらの気体静圧軸受けによりリニアガイド８８Ｙ２はＸ軸方向及びＺ軸方向について非接触にて拘束されている。
枠状構造体１３Ｙ２は、トリムモータ１１３Ｙ２（図７参照）の固定子を構成するもので、この枠状構造体１３Ｙ２とリニアガイド８８Ｙ２（電機子ユニット）とによって、リニアガイド８８Ｙ２をＹ軸方向に所定ストローク範囲内で駆動可能なムービングコイル型のリニアモータから成るトリムモータ１１３Ｙ２が構成されている。
前記Ｘ軸固定子８９Ｘ１の下面の＋Ｘ側端部近傍には、図５に示されるように、気体静圧軸受け１６３１が設けられている。これに対応して、板状部材１５上面の−Ｘ側端部には、ＸＺ断面が矩形の棒状部材から成るＺガイド２１がＹ軸方向に沿って延設されている。このＺガイド２１の上面は、平面度が非常に良好になるように加工され、Ｘ軸固定子８９Ｘ１のＹ軸方向への移動の際の移動基準面となるガイド面２１ａとされている。気体静圧軸受け１６３１からガイド面２１ａに対して加圧気体が噴き付けられ、この加圧気体の静圧により、Ｘ軸固定子８９Ｘ１の＋Ｘ側の端部（スライダ８６Ｙ１を含む）が、浮上支持されている。
また、Ｘ軸固定子８９Ｘ１の−Ｘ側端部近傍には、図３及び図５に示されるように、上下両側の面に凹溝がそれぞれ形成されており、これらの凹溝の各面には、前述したガイド２３Ａ、２３Ｂのガイド面２３Ａａ、２３Ｂａに対して加圧気体を噴き付ける複数の気体静圧軸受け１６５１がそれぞれ設けられている。これらの気体静圧軸受け１６５１により、Ｘ軸固定子８９Ｘ１は、ガイド面２３Ａａ，２３Ｂａに対して所定のクリアランスを介して支持され、Ｚ軸方向、及びＸ軸、θｚ方向に非接触で拘束されている。
他方のウエハステージＷＳＴ２及びその駆動系は、上述したウエハステージＷＳＴ１と左右対称ではあるが、同様にして構成されている。
すなわち、ウエハステージＷＳＴ２は、ＹＺ断面が矩形枠状の中空部材から成るテーブル支持体５８２と、該テーブル支持体５８２上にＺ・チルト駆動機構７７Ｂ（図７参照）を介して支持されたウエハテーブルＴＢ２とを備えている。これら各部は前述したウエハステージＷＳＴ１と同様にかつ左右対称に構成されている。
テーブル支持体５８２の下面には、ステージガイド面ＳＢａとの間に所定のクリアランスを介してのウエハステージＷＳＴ２を浮上支持するための気体静圧軸受け８１２（図７参照）が設けられている。また、ウエハテーブルＴＢ２の上面には、図３に示されるように、Ｘ移動鏡４０Ｘ２及びＹ移動鏡４０Ｙ２が固定されている。なお、各移動鏡に代えてウエハテーブルＴＢ２の端面を鏡面加工して反射面を形成しても良い。
テーブル支持体５８２の内部には、前述と同様にして、フレキシャを介してテーブル支持体５８１に低剛性で結合されるとともに、バキューム機構を介してテーブル支持体５８１と高剛性にて強固に結合されたＸ軸可動子４９が配置されている。そして、このＸ軸可動子４９とＸ軸固定子８９Ｘ２との間の電磁相互作用により発生する電磁力（ローレンツ力）によりＸ軸可動子４９に接続されたテーブル支持体５８２（すなわちウエハステージＷＳＴ２）がＸ軸方向に駆動される。すなわち、Ｘ軸可動子４９とＹ軸固定子８９Ｘ２とにより、ウエハステージＷＳＴ２をＸ軸方向に駆動する例えばムービングコイル型のＸ軸リニアモータ１６９２（図７参照）が構成されている。
Ｘ軸固定子８９Ｘ２の長手方向（Ｘ軸方向）両端部にはスライダ（Ｙ軸可動子）８６Ｙ２，８７Ｙ２が設けられており、これらスライダ８６Ｙ２，８７Ｙ２は前述したスライダと同様に、リニアガイド８８Ｙ１、８８Ｙ２それぞれに沿ってＹ軸方向に移動可能となっている。すなわち、スライダ８６Ｙ２とリニアガイド８８Ｙ１とによって、例えばムービングコイル型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ１８６３（図７参照）が構成され、スライダ８７Ｙ２とリニアガイド８８Ｙ２とによってムービングコイル型のリニアモータから成るＹ軸リニアモータ１８６４（図７参照）が構成されている。
Ｘ軸固定子８９Ｘ２下面の＋Ｘ側端部近傍には、前述したＺガイド２１上面のガイド面２１ａに対して気体を噴出する気体静圧軸受け１６３２（図７参照）が設けられている。
また、Ｘ軸固定子８９Ｘ２の−Ｘ側端部近傍には、前述したＸ軸固定子８９Ｘ１と同様に、上下両側の面に凹溝が形成されており、これらの凹溝の各面には、気体静圧軸受け１６５２（図７参照）が前述と同様にして設けられている。これら気体静圧軸受け１６５２から噴出される加圧気体の静圧により、Ｘ軸固定子８９Ｘ２は、ガイド面２３Ａａ，２３Ｂａに対して所定のクリアランスを介して支持され、Ｚ軸方向、及びＸ軸、θｚ方向に非接触で拘束されている。
前記一方の連結部材５６Ａには、図３に示されるように、その上面の長手方向中央近傍にトリムモータ１１３Ｘ１の可動子１１５１が固定されており、この可動子１１５１はベースプレートＢＰに固定された固定子１３Ｘ１に係合している。トリムモータ１１３Ｘ１としては、電磁力駆動方式のリニアモータが用いられている。トリムモータ１１３Ｘ１は、連結部材５６Ａ（カウンタウェイト２７）をＸ軸方向に駆動する推力を発生する。
前記他方の連結部材５６Ｂには、その上面の長手方向に沿って所定間隔を隔てた位置に、２つのトリムモータ１１３Ｘ２、１１３Ｘ３の可動子１１５２，１１５３がそれぞれ固定されており、これらの可動子１１５２，１１５３は、ベースプレートＢＰに固定された固定子１３Ｘ２，１３Ｘ３にそれぞれ係合している。トリムモータ１１３Ｘ２、１１３Ｘ３としても、トリムモータ１１３Ｘ１と同様に、電磁力駆動方式のリニアモータが用いられている。これらのトリムモータ１１３Ｘ２、１１３Ｘ３は、連結部材５６Ｂ（カウンタウェイト２７）をＸ軸方向に駆動する推力を発生する。
従って、トリムモータ１１３Ｘ１とトリムモータ１１３Ｘ２、１１３Ｘ３の少なくとも一方とを同時に駆動し、かつ両者の発生する推力を同一値に設定することによりカウンタウェイト２７をＸ軸方向に駆動することができるとともに、両者の発生する推力を異ならせることにより、カウンタウェイト２７をθｚ方向に回転させることもできる。トリムモータ１１３Ｘ１〜１１３Ｘ３は、主制御装置９９によって制御される（図７参照）。
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。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。
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。
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号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示される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。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及びこれに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。このような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。
ところで、本実施形態の露光装置１０では、前述の如く、レチクルステージＲＳＴの駆動により生じる反力に起因した振動の発生がほぼ完全に防止されるのみならず、一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の駆動が、いずれのウエハステージに対しても殆ど悪影響を与えないようになっている。以下、この点について図３及び図５等を中心に説明する。
図５において、ウエハステージＷＳＴ１がＸ軸リニアモータ１６９１によって例えば矢印Ａ方向（＋Ｘ方向）に駆動されると、Ｘ軸固定子８９Ｘ１にはその方向とは反対の方向（−Ｘ方向）の反力が作用することになるが、該反力によりカウンタウェイト２７全体がウエハステージＷＳＴ１の移動方向とは反対の方向である矢印Ｂ方向に移動する。このカウンタウェイト２７の移動は、運動量が保存されるように行われるので、その反力はカウンタウェイト２７の移動によって吸収される。また、このとき、カウンタウェイト２７及びウエハステージＷＳＴ１を含む系の重心移動も生じないので、偏荷重も生じない。
また、ウエハステージＷＳＴ１がＹ軸リニアモータ１８６１、１８６２により、図３中の矢印Ｃ方向（＋Ｙ方向）に駆動されると、その駆動力の反力がリニアガイド８８Ｙ１及び８８Ｙ２にそれぞれ作用し、これらのリニアガイド８８Ｙ１及び８８Ｙ２が図３中の矢印Ｄ方向（−Ｙ方向）に移動する。この場合も、リニアガイド８８Ｙ１及び８８Ｙ２は、運動量保存則に従って移動するので、反力が吸収されるのみならず、偏荷重の発生も防止される。
このように、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向の駆動時の反力は全て、カウンタウェイト２７、Ｙ軸固定子８８Ｙ１，８８Ｙ２の移動により、キャンセルされるとともに、偏荷重の発生も防止されるので、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向の駆動時の反力が振動を発生させるのがほぼ確実に防止されており、いずれのウエハステージに対しても悪影響を与えることはない。
ここで、ウエハステージＷＳＴ１又はウエハステージＷＳＴ２が、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向に断続的に駆動されると、カウンタウェイト２７が徐々に位置ずれして移動許容範囲を超えて位置ずれ（θｚ回転を含む）するおそれがあるが、本実施形態では、かかる事態が生じる前に、主制御装置９９（図７参照）によって、トリムモータ１１３Ｘ１〜１１３Ｘ３が制御され、カウンタウェイト２７のＸ軸方向位置、Ｚ軸回りの回転方向の姿勢が適宜補正されるようになっている。すなわち、このような目的で、トリムモータ１１３Ｘ１〜１１３Ｘ３が設けられている。
同様に、主制御装置９９により、トリムモータ１１３Ｙ１，１１３Ｙ２を介してリニアガイド８８Ｙ１，８８Ｙ２のＹ軸方向の位置が適宜補正され、移動許容範囲を超えてリニアガイド８８Ｙ１、８８Ｙ２がＹ軸方向に位置ずれするのが防止されるようになっている。
また、本実施形態の露光装置１０では、図５に示されるように、ベースプレートＢＰのカウンタウェイト２７を支持する部分（凸部ＢＰａ，ＢＰｂ）をウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の重心付近まで高くしておき、その上にカウンタウェイト２７やリニアガイド８８Ｙ１，８８Ｙ２を載置することで、各部の重心を近づけ、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）をＸ軸方向に駆動する推力の作用点の少なくともＺ軸方向の位置（Ｚ位置）をウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の重心ＧｓのＺ位置に極力一致させることとしている。このようにすることにより、重心Ｇｓを通るＹ軸回りの回転モーメント（ピッチングモーメント）の発生を抑制することができ、これによりウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）がステージベースＳＢの上面のステージガイド面ＳＢａに接触するのを回避することができる。
また、本実施形態の露光装置１０では、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）をＸ軸方向に駆動する際に、Ｘ軸リニアモータ１６９１（又は１６９２）（図７参照）の固定子であるリニアガイド８９Ｘ１（又は８９Ｘ２）が受ける反力をキャンセルするためのカウンタウェイト２７に与えられる反力の作用点の少なくともＺ位置も、図５に示されるように、カウンタウェイト２７の重心ＧｃのＺ位置と一致させている。かかる構成を実現するために、前述した手法により、カウンタウェイト２７全体の重心点のＺ位置を高くしているのである。これにより、カウンタウェイト２７の重心Ｇｃを通るＹ軸回りの回転モーメント（ピッチングモーメント）の発生を抑制することができるので、カウンタウェイト２７とベースプレートＢＰ（凸部ＢＰａ（又はＢＰｂ））との接触が回避され、カウンタウェイト２７の振動、ひいてはウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の振動を抑制することができる。
また、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）のＹ軸方向への駆動時に生じる反力がリニアガイド８８Ｙ１，８８Ｙ２に対して作用する作用点も、Ｙ軸固定子８８Ｙ１，８８Ｙ２の重心点とＺ軸方向、Ｘ軸方向に関して極力一致するような構造が採用され、更には、カウンタウェイト２７の重心点Ｇｃとトリムモータ１１３Ｘ１〜１１３Ｘ３がカウンタウェイト２７に与える推力の作用点とが、Ｚ軸方向で極力一致するような構造が採用されている。また、トリムモータ１１３Ｙ１，１１３Ｙ２の発生する推力の作用点についても、Ｙ軸固定子８８Ｙ１、８８Ｙ２の重心点とＺ軸方向、Ｘ軸方向の位置がほぼ一致するような構造が採用されている。
以上のように、本実施形態では、ウエハステージの駆動時に発生する力が作用する作用点と各部の重心位置とを極力一致させることにより、各部に対する回転モーメントの発生を可能な限り抑制しようとしている。
但し、このようにする場合には、機械的な微調整を各所において高精度に行わなければならないが、そのような微調整は現実問題として非常に困難である。このため、多少の回転モーメントが発生してしまうことは避けられない。本実施形態では、かかる点も考慮し、カウンタウェイト２７、リニアガイド８８Ｙ１、８８Ｙ２を全てベースプレートＢＰ上に配置し、たとえ回転モーメントが生じたとしても、振動はベースプレートＢＰに伝達するようにし、ステージベースＳＢを直接振動させることがないような構成としているのである。
また、上に掲げた各種の回転モーメントの発生原因のうちで、ステージベースＳＢを振動させるものとして唯一考えられるのは、ステージベースＳＢ上に配置されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の重心とＸ軸リニアモータ１６９１，１６９２の駆動力の作用点との不一致がある。しかし、本実施形態の場合、ステージベースＳＢは、第１防振ユニット１６により支持された第３架台ＳＴ３の一部を構成し、ウエハステージＷＳＴ２１及びＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系７０は、ベースプレートＢＰ上に設けられている、換言すればステージベースＳＢとウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）との間には第１防振ユニット１６が搭載されている。このため、例えば、回転モーメント量を正確に計測して第１防振ユニット１６にオフセットを載せることにより、数μｍの単位で重心と作用点の位置とを容易に一致させることができる。
なお、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）は、それ自体がケーブルや配管を引きずるような構成とならざるを得ないため、ステージベースＳＢ上のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２それぞれの位置や、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２との位置関係に応じて重心と作用点がずれてしまう可能性がある。このため、本実施形態においては、ステージベースＳＢ上のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置と、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２同士の位置関係に応じたマップを作成し、該マップに応じて、第１防振ユニット１６に対して補正をかけることが望ましい。この場合、第１防振ユニット１６に対して補正をかけるとウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２の上面の高さ方向（Ｚ軸方向，及びθｘ，θｙ方向）の位置が変化するが、ウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２の高さ方向位置を多点フォーカス位置検出系（１６０ａ、１６０ｂ）の計測値に基づいて、図７の主制御装置９９により、Ｚ・チルト駆動機構７７Ａ，７７Ｂを介して制御することにより、ウエハＷ１，Ｗ２の上面をレチクル投影像面に対して高応答で位置合わせすることが可能である。すなわち、本実施形態では、主制御装置９９によって、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置とウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置関係とに応じたマップ及びウエハ干渉計１４２、１１６、１１８の計測結果、並びに多点フォーカス位置検出系（１６０ａ、１６０ｂ）の検出結果に基づいて、移動面とウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２それぞれとの投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置関係を調整する調整装置が構成されている。
図７には、本実施形態の露光装置１０の制御系の構成が簡単に示されている。この制御系はワークステーション（又はマイクロコンピュータ）から成る主制御装置９９を中心として構成されている。主制御装置９９は、これまでに説明した各種の制御を行う他、装置全体を統括的に制御する。
次に、本実施形態の露光装置１０における防振ユニットの暴走時などの対処の仕組みについて説明する。
まず、第２防振ユニット２４のエアダンパなどの機械式ダンパの空気を抜いたり、あるいは第２防振ユニット２４が暴走したりした場合の対処の仕組みについて、図８Ａ〜図１０Ｂに基づいて説明する。
図８Ａ〜図８Ｃ及び図９Ａ〜図９Ｃには、レチクルステージベース３０が第２防振ユニット２４の暴走等により傾いた場合の関係各部の動作の流れが、時間の経過とともに示されている。
この場合、接続機構３３に関しては、図８Ａ〜図８Ｃでは、電磁石ユニット７３Ｂの状態に着目して図示され、図９Ａ〜図９Ｃでは、フレキシャ６７の状態に着目して図示されている。なお、図８Ａと図９Ａ、図８Ｂと図９Ｂ、及び図８Ｃと図９Ｃとでは、時間的（状態的）に対応した図面となっている。
図８Ａ，図９Ａには、通常の状態が示されている。この通常の状態では、レチクルステージＲＳＴの移動面である第１レチクルガイド面９２ｃ，９２ｄと、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６９を構成するＹ軸可動子７２のＺ軸方向のガイド面である第２レチクルガイド面６０ａとの関係は理想的な関係にある。レチクルステージベース３０とＹ軸固定子支持板６０とが、図８Ａ，図９Ａに示されるような理想的な位置関係にある状態（各ガイド面の高さ差Δｈの状態）を、以下においては「基準状態」と呼ぶものとする。
図８Ｂ，図９Ｂには、第２防振ユニット２４に暴走等が生じた状態の図が示されている。この状態では、Ｙ軸可動子７２の角部がＹ軸固定子７４の内面（上面）に接触しているため、更にこのまま力が加わりつづけると、Ｙ軸リニアモータ６９の損傷や、Ｙ軸可動子７２と第２レチクルガイド面６０ａとの接触による第２レチクルガイド面６０ａの損傷、その他レチクルステージシステム２５の各部の損傷が引き起こされる恐れがある。なお、このような状態を以下においては「異常状態」と呼ぶものとする。
本実施形態では、このような異常状態が発生した場合、直ちに図８Ｃに示されるように、電磁石ユニット７３Ｂの電磁石５１ｂと鉄板５３ｂとの接続、及び電磁石ユニット７３Ａの電磁石５１ａと鉄板５３ａとの接続が、図１０Ａ及び図１０Ｂに示される解除装置としてのオン・オフ機構１５０によって解除されるようになっている。
オン・オフ機構１５０は、図１０Ａに示されるように、第１回路（電流供給回路）１４１と、第２回路（切り換え回路）１４３とを備えている。第１回路１４１は、電磁石ユニット７３Ａ（７３Ｂ）のコイル部の−端にその−端（＋端）が接続され、他端（−端）がノーマリクローズタイプの開閉接点８５を介して電磁石ユニット７３Ａ（７３Ｂ）のコイル部の他端に接続された電源９３を有している。このため、開閉接点８５が閉成している図１０Ａに示される通常状態では、電源９３から電磁石５１ａ（５１ｂ）に電流が供給され続け、電磁石５１ａ（５１ｂ）の発生する磁気的吸引力により、電磁石５１ａ（５１ｂ）及び鉄板５３ａ（５３ｂ）が強固に結合されている。
前記第２回路１４３は、開閉接点８５に近接して配置された電磁石８３と、該電磁石８３にその−端（＋端）が接続された電源９５と、この電源９５の他端（−端）に接続されＹ軸リニアモータ６９を構成するＹ軸可動子７２の角部（Ｙ軸固定子７４と最も接触が早いと予測される部分）の近傍に設けられた金属線等から成る電極４５と、Ｙ軸固定子７４の内部の上下面に設けられ電磁石８３に接続された電極３８とを備えている。ここで、開閉接点８５と電磁石８３とによって、電磁スイッチＳＷが構成されている。
この第２回路１４３では、前述した基準状態（図８Ａ、図９Ａの状態）では、図１０Ａに示されるように、電極４５，３８は非接触であり、第２回路１４３は閉じた回路となっていない。このため、第２回路１４３中の電磁石８３には電流が供給されないので、第１回路１４１の開閉接点８５の閉状態が維持される。すなわち、電磁スイッチＳＷはオンの状態を維持する。
一方、前述した異常状態（図８Ｂ，図９Ｂ）では、図１０Ｂに示されるように、電極４５と電極３８とが接触する。このため、第２回路１４３が閉回路を構成して、電源９５から第２回路１４３内に電流が流れ、第２回路１４３中に設けられた電磁石８３が磁気的吸引力を発生して、開閉接点８５を開成する。これにより、電磁スイッチＳＷがオフとなって、電源９３から電磁石ユニット７３Ａ，７３Ｂに電流が供給されなくなり、これにより鉄板５３ａ（５３ｂ）と電磁石５１ａ（５１ｂ）との間の強固な結合力（磁気的吸引力）がなくなり、鉄板５３ａ（５３ｂ）と電磁石５１ａ（５１ｂ）との接続、すなわちレチクルステージＲＳＴとＹ軸可動子７２との接続が解除される。
このようにしてレチクルステージＲＳＴとＹ軸可動子７２との接続が解除されると、Ｙ軸可動子７２に対して作用する下向きの力よりも気体静圧軸受け９７の発生する上向きの力の方が大きくなるため、Ｙ軸可動子７２は図８Ｃに示されるように僅かに上昇する。しかしながら、この上向きの力は微小であるため、リニアモータ６９の各部の損傷を引き起こすほどの力ではない。
このように、本実施形態では、第２防振ユニット２４の暴走等により、レチクルステージベース３０が所定量以上傾いた場合など、駆動装置としての第２防振ユニット２４の少なくとも１つにより、レチクルステージベース３０の一部が所定量以上Ｚ軸方向に駆動された場合に、オン・オフ機構１５０により、図８Ｃに示されるように、Ｙ軸可動子７２とレチクルステージＲＳＴとの強固な結合が直ちに解放されるので、リニアモータ６９の損傷や、Ｙ軸固定子支持板６０上の第２レチクルガイド面６０ａの損傷などを防ぐことが可能となっている。この場合、オン・オフ機構１５０そのものが、一種のセンサとして機能する構成が採用されているので、第２防振ユニット２４によるレチクルステージベース３０の駆動量が所定値を超えたことを検知するセンサを特別に設ける必要もない。
ここで、図９Ｃに示されるようにＹ軸可動子７２とレチクル粗動ステージ３４とがフレキシャ６７により接続されていることから、第２防振ユニット２４が正常となり、レチクルステージベース３０が基準位置に戻った場合には、その弾性力により、基準状態（図９Ａに示す状態）に確実に復帰するようになっている。
なお、上では、レチクルステージベース３０が傾いた場合の対処方法について説明したが、単にレチクルステージベース３０が上下方向（Ｚ軸方向）に所定値以上移動した場合にも同様の対処がなされるようになっている。
次に、駆動装置としての第１防振ユニット１６のエアダンパなどの機械式ダンパの空気を抜いたり、あるいは第１防振ユニット１６が暴走したりした場合の対処の仕組みについて、一方のウエハステージＷＳＴ１を採り挙げて、図１１Ａ〜図１２Ｂに基づいて説明する。
図１１Ａには、通常の状態（ステージベースＳＢが水平状態かつ理想高さにある状態（以下、「基準状態」と呼ぶ））での、テーブル支持体５８１、Ｘ軸固定子８９Ｘ１の状態が模式的に示されている。この基準状態から、ステージベースＳＢの位置（傾斜を含む）が第１防振ユニット１６の暴走等により変動した場合において、その変動が大きいと図１１Ｂに示されるように、Ｘ軸固定子８９Ｘ１の一部がテーブル支持体５８１内部のＸ軸可動子４７の内面に接触する（以下、「異常状態」という）。このとき、これ以上力が加わらないように、本実施形態では、図１１ＢのようにＸ軸固定子８９Ｘ１の一部がテーブル支持体５８１に接触した場合には、直ちにテーブル支持体５８１内部のバキューム機構５５Ａ〜５５Ｄがバキューム状態からエア噴出状態に切り換えられるようになっている。これにより、Ｘ軸可動子４７とテーブル支持体５８１との強固な接続が図１１Ｃのように解除される。
ここで、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄをバキューム状態からエア噴出状態に切り換える解除装置としてのオン・オフ機構１５０’について図１２Ａ，図１２Ｂに基づいて説明する。
このオン・オフ機構１５０’では、レチクルステージＲＳＴの接続機構３３に用いられた電磁石ユニット７３Ａ，７３Ｂ（図２参照）の磁気的吸引力のオン・オフ機構１５０と同様の原理が用いられている。
すなわち、オン・オフ機構１５０’は、図１２Ａに示されるように、第１回路（電流供給回路）１４１’と、第２回路（切り換え回路）１４３’とを備えている。第１回路１４１’は、電磁弁９１の−端にその−端（＋端）が接続され、他端（−端）がノーマリクローズタイプの開閉接点８５を介して電磁弁９１の他端に接続された電源９３を有している。電磁弁９１は、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄに対して、不図示の真空ポンプに接続された不図示の真空吸引路と、不図示の気体供給源に接続された給気経路とを択一的に接続する役目を有する。すなわち、電磁弁９１は、電源９３からの電流が供給されるオン状態のときには、真空吸引路をバキューム機構５５Ａ〜５５Ｄに対して接続する一方、電源９３からの電流が供給されないオフ状態のときには、給気経路をバキューム機構５５Ａ〜５５Ｄに対して接続する。
このため、開閉接点８５が閉成している図１２Ａに示される通常状態では、電源９３から電磁弁９１に電流が供給され続け、電磁弁がオン状態を維持して、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄが発生する真空吸引力により、可動子４７がテーブル支持体５８１に対して強固に接続されている（図１１Ａ参照）。
前記第２回路１４３’は、開閉接点８５に近接して配置された電磁石８３と、該電磁石８３にその−端（＋端）が接続された電源９５と、この電源９５の他端（−端）に接続されＸ軸リニアモータの固定子８９Ｘ１の上面の角部（可動子４７と最も接触が早いと予測される部分）の近傍に設けられた金属線等から成る電極４５’と、可動子４７の内部の上面の両端に設けられ電磁石８３に接続された電極３８’とを備えている。ここで、開閉接点８５と電磁石８３とによって、電磁スイッチＳＷが構成されている。
この第２回路１４３’では、前述した基準状態（図１１Ａの状態）では、図１２Ａに示されるように、電極４５’，３８’は非接触であり、第２回路１４３’は閉じた回路となっていない。このため、第２回路１４３’中の電磁石８３には電流が供給されないので、第１回路１４１’の開閉接点８５の閉状態が維持される。すなわち、電磁スイッチＳＷはオンの状態を維持する。このため、電磁弁９１に電流が供給され続けるので、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄではバキューム動作が維持される。
ここで、異常状態（図１１Ｂの状態）となった場合には、図１２Ｂに示されるように、電極４５’と電極３８’とが接触するので、電源９５から第２回路１４３’に電流が供給され、第２回路１４３’中に設けられた電磁石８３が磁気的吸引力を発生して、開閉接点８５を開成する。これにより、電磁スイッチＳＷがオフとなって、電源９３から電磁弁９１に電流が供給されなくなり、電磁弁９１では、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄを、バキューム状態からエア噴出状態（エアフロー状態）に切り換える。これにより、図１１Ｃに示されるようにＸ軸可動子４７と、テーブル支持体５８１との間の強固な結合力による接続が解除され、弾性部材（フレキシャ）５９のみで低剛性にて結合されることになる。
従って、図１１Ｃの状態では、Ｘ軸可動子４７に対してＸ軸固定子８９Ｘ１からはさほど力が加わらないので、Ｘ軸リニアモータ１６９１の損傷を回避することが可能となっている。
反対に、異常状態から第１防振ユニット１６が正常な状態に回復する間に、電極４５’と電極３８’とが離間すると、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄが再びバキューム状態となり、Ｘ軸可動子４７とテーブル支持体５８１は、元の状態（図１１Ａの状態）に復帰する。
また、ステージベースＳＢに上述したＸ軸回りの回転方向への傾斜が生じた場合のみならず、Ｙ軸回りの回転方向への傾斜や、Ｚ軸方向に沿ったテーブル支持体５８１の移動にも同様の対処がなされるようになっている。この場合、オン・オフ機構１５０’そのものが、一種のセンサとして機能する構成が採用されているので、第１防振ユニット１６によるステージベースＳＢの駆動量が所定値を超えたことを検知するセンサを特別に設ける必要もない。
なお、オン・オフ機構１５０’では、ステージベースＳＢが上側に移動した場合には、バキューム機構５５Ａ〜５５Ｄのバキュームをオフしても対処できない構成となっているが、前述したように、Ｘ軸固定子８９Ｘ１とＸ軸可動子４７の内部下側の面との間に比較的広い空間を確保しているので、Ｘ軸固定子８９Ｘ１とＸ軸可動子４７の内部下側の面との接触は殆ど生じることはない。
勿論、ウエハステージＷＳＴ２側においても、上記と同様にして、ガイド面の損傷、及びリニアモータの損傷等を確実に回避することが可能となっている。
以上説明したように、本実施形態に係るレチクルステージシステム２５によると、何らかの理由により、第２防振ユニット２４によるレチクルステージベース３０を含む第２架台ＳＴ２のＺ軸方向の駆動量が所定値を超えた場合には、前述したオン・オフ機構１５０により、レチクルステージＲＳＴとＹ軸可動子７２との強固な接続（磁気的な接続）が解除され、フレキシャ６７による緩やかな接続のみが維持される。フレキシャ６７は、Ｙ軸可動子７２とレチクルステージＲＳＴの相対変位を許容する。従って、第２防振ユニット２４によるレチクルステージベース３０の駆動量が所定値を超えた場合に、レチクルステージＲＳＴに接続されたＹ軸可動子７２とＹ軸固定子７４とが接触し、両者間に大きな負荷がかかる前に、オン・オフ機構１５０によりレチクルステージＲＳＴと可動子７２との強固な接続が解除され、結果的にＹ軸可動子７２及びＹ軸固定子７４が損傷するのを回避できる。
また、Ｙ軸固定子７４がレチクルステージベース３０に対して振動的に独立して設けられていることから、レチクルステージＲＳＴを駆動する際にＹ軸固定子７４に生じる反力がレチクルステージベース３０等を振動させることがなく、レチクルステージベース３０のガイド面９２ｃ、９２ｄに沿って移動するレチクルステージＲＳＴの位置制御を高精度に行うことができる。
従って、レチクルステージシステム２５によると、長期に渡ってレチクルステージＲＳＴを安定して駆動することが可能となる。
また、本実施形態に係るウエハステージシステム１００によると、何らかの理由により、第１防振ユニット１６によるステージベースＳＢを含む本体コラムＢＤのＺ軸方向の駆動量が所定値を超えた場合には、前述したオン・オフ機構１５０’により、ウエハステージＷＳＴ１のテーブル支持体５８１とＸ軸可動子４７との強固な接続（真空吸引力による接続）が解除され、フレキシャ５９による緩やかな接続のみが維持される。フレキシャ５９は、Ｘ軸可動子４７とテーブル支持体５８１を含むウエハステージＷＳＴ１との相対変位を許容するので、Ｘ軸可動子４７には大きな負荷（ウエハステージＷＳＴ１の自重による）がかからなくなる。ウエハステージＷＳＴ２側でも同様に、オン・オフ機構１５０’により、ウエハステージＷＳＴ２のテーブル支持体５８２とＸ軸可動子４９との強固な接続（真空吸引力による接続）が解除され、フレキシャ５９による緩やかな接続のみが維持されるようになる。
従って、第１防振ユニット１６によるステージベースＳＢの駆動量が所定値を超えた場合に、ウエハステージＷＳＴ１に接続されたＸ軸可動子４７とＸ軸固定子８９Ｘ１とが接触し、両者間に大きな負荷がかかる前に、オン・オフ機構１５０’によりウエハステージＷＳＴ１とＸ軸可動子４７との強固な接続が解除され、結果的にＸ軸可動子４７及びＸ軸固定子８９Ｘ１が損傷するのを回避できる。同様に、ウエハステージＷＳＴ２に接続されたＸ軸可動子４９とＸ軸固定子８９Ｘ２とが接触し、両者間に大きな負荷がかかる前に、オン・オフ機構１５０’によりウエハステージＷＳＴ２とＸ軸可動子４９との強固な接続が解除され、結果的にＸ軸可動子４９及びＸ軸固定子８９Ｘ２が損傷するのを回避できる。
また、Ｙ軸固定子であるリニアガイド８８Ｙ１、８８Ｙ２は勿論、Ｘ軸可動子４７、４９も、ステージベースＳＢに対して振動的に独立して設けられていることから、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動する際にリニアガイド８８Ｙ１、８８Ｙ２やＸ軸固定子４７、４９に生じる反力が、ステージベースＳＢ等を振動させることがなく、ステージベースＳＢのガイド面ＳＢａに沿って移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置制御を高精度に行うことができる。
従って、ウエハステージシステム１００によると、長期に渡ってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を安定して駆動することが可能となる。
また、本実施形態の露光装置１０によると、長期に渡ってレチクルステージＲＳＴを安定して駆動することが可能なレチクルステージシステム２５がレチクルＲの駆動システムとして採用されるとともに、長期に渡ってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を安定して駆動することが可能なウエハステージシステム１００がウエハＷ１、Ｗ２の駆動システムとして採用されている。このため、レチクルＲ及びウエハＷ１、Ｗ２を長期に渡って安定して駆動することができ、レチクルＲとウエハＷ１との重ね合わせ精度、及びレチクルＲとウエハＷ２との重ね合わせ精度を良好に維持することができる。また、本実施形態の露光装置１０では、防振ユニット１６又は２４の暴走などにより、レチクルステージベース３０やステージベースＳＢが所定量以上駆動されても、レチクル側のＹ軸可動子７２及びＹ軸固定子７４が接触により損傷したり、ウエハ側のＸ軸可動子４７及びＸ軸固定子８９Ｘ１、並びにＸ軸可動子４９及びＸ軸固定子８９Ｘ２が損傷したりする可能性が低く、このためのメンテナンスが不要となる。従って、露光装置１０のダウンタイムの低減を図ることができ、結果的に稼働率の向上が可能となる。
また、本実施形態の露光装置１０では、主制御装置９９を介さずに、オン・オフ機構１５０、１５０’により、前述の如く、ステージＲＳＴ、ＷＳＴ１、ＷＳＴ２と各ステージを駆動するリニアモータの可動子との強固な接続を解除することとしたので、非常に高い応答性で防振ユニット１６，２４の暴走等の異常に対処することが可能となっている。
また、本実施形態の露光装置１０では、前述した種々の構成の採用により、ウエハステージの駆動による反力を完全にキャンセルすることができるので、床剛性が低い場合でも制御精度を良好に維持することが可能となっている。
また、本実施形態の露光装置１０では、オン・オフ機構１５０、１５０’によりステージＲＳＴ、ＷＳＴ１、ＷＳＴ２と各ステージを駆動するリニアモータの可動子との強固な接続が解除された場合に、各ステージと可動子との間がフレキシャ等の弾性部材を介して、緩やかな接続状態が維持されるので、異常状態から基準状態（通常状態）への復帰を円滑に、かつ再現性良く行うことができる。しかしながら、本発明のステージシステムでは、弾性部材は必ずしも設ける必要がない。かかる場合であっても、前述した接続の解除による効果は同等だからである。
なお、上記実施形態では、電磁弁によりバキューム機構の吸引動作、及びエアフロー動作が制御されることとしたが、これに限らず、バキュームのみ行うことが可能な機構を有する回路と、エアフローのみを行うことが可能な機構を有する回路とを別々に有し、共通の切り換え回路により、各機構のオン・オフを交互に切り換えることとしても良い。
なお、上記実施形態では、本発明のステージシステムを、レチクルを駆動する第１駆動システム、及びウエハを駆動する第２駆動システムの両方に用いた場合について説明したが、本発明の露光装置がこれに限定されるものではなく、いずれか一方のステージシステムにのみ本発明のステージシステムを採用することとしても良いことは勿論である。
なお、上記実施形態では、レチクルステージシステム２５の接続機構３３として、電磁石を使用するオン・オフ機構１５０を採用し、ウエハステージシステム１００ではオン・オフ機構としてバキューム機構を使用するオン・オフ機構１５０’を用いるものとしたが、これに限らず、いずれのステージシステムにいずれの方式のオン・オフ機構を解除装置として用いても良い。また、ステージ本体と可動子との接続は、磁気的接続や真空吸引力による接続以外の接続方法を採用しても勿論良く、かかる場合には、その接続の解除に好適な解除装置を用いれば良い。
なお、上記実施形態において、各所に設けられた気体静圧軸受けに代えて、いわゆるジンバルベアリングと気体静圧軸受けとを組み合わせた構造を有する軸受け装置を採用することも可能である。この場合、気体静圧軸受けの軸受け面は、ガイド面に対して所定のクリアランスを介して非接触を保つとともに、ジンバルベアリングの接続された構成部分は水平を維持することができるので、ガイド面の損傷を回避することができる。また、ジンバルベアリングを用いることにより、各部に設けられたガイドの平面度をそれほど高くしなくてもステージ等を高精度に駆動することができる。この場合、気体静圧軸受けの剛性が下がることになるが、ウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２はＸ，Ｙ，Ｚ、θｚ，θｘ，θｙの６自由度方向の位置・姿勢の制御が可能であることから、特に支障はない。すなわち、ウエハテーブルＴＢ１，ＴＢ２はＸ，Ｙ，θｚ，θｘ，θｙの５自由度方向については、全て投影光学系支持部材２６に固定されたウエハ干渉計１１６，１１８，１４２の結果に基づきリニアモータやＺ・チルト駆動機構を構成するボイスコイルモータ等により高応答で制御され、更にＺ軸方向については斜入射方式の多点ＡＦ系の出力に基づき、直接的にボイスコイルモータ等で制御される。従って、ガイド（気体静圧軸受け）の剛性が低いことによる制御への影響は最小限に抑えることが可能である。
なお、上記実施形態では、２つのウエハステージを用いて同時並行処理するダブルステージタイプのステージシステム及びこれを備える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られるものではなく、シングルステージタイプのウエハステージシステム及びこれを採用する露光装置にも、本発明は好適に適用できることは勿論である。
また、上記実施形態では、スキャニング・ステッパに本発明が適用された場合について説明したが、これに限らずステッパ等の静止型露光装置にも本発明は適用することができる。また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシンあるいはＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
また、本発明の露光装置では、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用するデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図１３には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１３に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図１４には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１４において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置１０などの本発明の露光装置及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置１０などの本発明の露光装置が用いられるので、長期間に渡ってレチクルとウエハとの重ね合わせ精度を良好に維持して露光が行われるとともに、露光装置のダウンタイムの低減による稼働率の向上が可能となる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能である。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明のステージシステムは、ステージ本体を安定して駆動するのに適している。また、本発明の露光装置は、感光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生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、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は、レチクルステージ装置及びその近傍を示す斜視図である。
図３は、図１のウエハステージ装置をベースプレートとともに示す斜視図である。
図４は、図３のウエハステージ装置を示す分解斜視図である。
図５は、図３のＡ−Ａ線断面図である。
図６は、テーブル支持体を一部断面して示す斜視図である。
図７は、一実施形態の露光装置の制御系を示すブロック図である。
図８Ａ〜図８Ｃは、レチクルステージ装置における接続機構の切り離し動作を説明するための図（その１）である。
図９Ａ〜図９Ｃは、レチクルステージ装置における接続機構の切り離し動作を説明するための図（その２）である。
図１０Ａ，図１０Ｂは、レチクルステージ装置のオン・オフ機構の構成及び作用を説明するための図である。
図１１Ａ〜図１１Ｃは、第１防振ユニットの空気を抜いたり、第１防振ユニットが暴走したりした場合の対処の仕組みについて説明するための図である。
図１２Ａ、図１２Ｂは、ウエハステージ装置のオン・オフ機構の構成及び作用を説明するための図である。
図１３は、本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
図１４は、図１３のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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