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JP5348629B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。この種の投影露光装置は、ウエハ又はガラスプレートなどの基板（以下、ウエハと総称する）を保持し、該ウエハを所定の二次元平面内に沿って駆動するステージ装置を有している。
ステージ装置には、高精度露光のために高精度なステージの位置制御性が求められており、また、露光動作のスループット向上のためにステージの高速、かつ高加速度化が求められている。これに応じて、近年では、電磁力駆動方式の平面モータを用いて、ウエハの二次元平面内の位置を制御するステージ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
また、例えば特許文献２の第５実施形態には、定盤上面に形成された凹部内にエンコーダヘッドが配置された露光装置が開示されている。特許文献２に記載の露光装置では、ウエハステージに配置された二次元グレーティングに対して直下から計測ビームを入射させることにより、ウエハステージの位置情報を高精度で計測する。
しかし、特許文献２の第５実施形態に開示されるような、定盤内にエンコーダヘッドが配置された露光装置に対して、特許文献１に開示されるような、ウエハステージが可動子を有するとともに定盤が固定子を有する平面モータを適用すると、ウエハステージを駆動する際に定盤に作用する反力により、エンコーダシステムの計測精度が低下する可能性がある。
米国特許第６，４３７，４６３号明細書 米国特許出願公開第２００８／００９４５９４号明細書
本発明の第１の態様によれば、第１支持部材に支持された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持し、所定の二次元平面に沿って移動可能な移動体と、前記移動体が前記二次元平面に沿って移動する際のガイド面を形成するガイド面形成部材と、前記移動体を駆動する第１駆動系と、前記ガイド面形成部材を介して前記光学系と反対側に前記ガイド面形成部材から離間して配置され、前記第１支持部材に固定された第２支持部材と、前記移動体と前記第２支持部材との一方に設けられた前記二次元平面に平行な計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの光を受光する前記移動体と前記第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める計測系と、を備える第１の露光装置が、提供される。
これによれば、計測系が、移動体と第２支持部材との一方に設けられた計測面に計測ビームを照射し、計測面からの光を受光する、移動体と第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて移動体の少なくとも、計測面に平行な二次元平面内の位置情報を求める。また、第１計測部材の少なくとも一部又は計測面が設けられた第２支持部材が、光学系を支持する第１支持部材に固定されている。このため、移動体周辺雰囲気の揺らぎ等の影響を抑制でき、計測系によって、移動体の位置情報が、光学系の位置を基準として、高精度に計測される。さらに、第２支持部材が、ガイド面形成部材を介して光学系と反対側にガイド面形成部材から離間して配置されているので、移動体の駆動力の反力により計測精度が低下することがない。
ここで、ガイド面とは、移動体の前記二次元平面に直交する方向をガイドするものであるが、接触型としても良いし、非接触型であっても良い。例えば、非接触型のガイド方式としては、エアパッドなどの気体静圧軸受を用いた構成や、磁気浮上を用いた構成等を含む。また、ガイド面の形状に倣って移動体がガイドされるようなものに限定されるものではない。例えば、前述のエアパッドなどの気体静圧軸受を用いた構成では、ガイド面形成部材の移動体との対向面は、平面度よく加工されて移動体はその対向面の形状を倣うように、所定のギャップを介して非接触でガイドされる。これに対し、電磁力を用いたモータ等の一部をガイド面形成部材に配置する一方、移動体にもその一部を配置して両者が協働して前記二次元平面に直交する方向に作用する力を発生させるような構成では、その力によって所定の二次元平面上で移動体の位置が制御される。例えば、ガイド面形成部材に平面モータを設けて移動体に二次元平面内の直交する２方向及びに二次元平面に直交する方向を含む方向の力を発生させるようにし、前記気体静圧軸受を設けずに移動体を非接触浮上させるような構成も含む。
本発明の第２の態様によれば、第１支持部材に支持された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持し、所定の二次元平面に沿って移動可能な移動体と、前記第１支持部材に固定された第２支持部材と、前記移動体を駆動する第１駆動系と、前記光学系と前記第２支持部材との間に該第２支持部材から離間して配置され、前記移動体が前記二次元平面に沿って移動する際に前記移動体を該移動体の前記第２支持部材の長手方向に直交する方向に関して少なくとも２点で支持する移動体支持部材と、前記移動体と前記第２支持部材との一方に設けられた前記二次元平面に平行な計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの光を受光する前記移動体と前記第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める計測系と、を備える第２の露光装置が、提供される。
これによれば、計測系が、移動体と第２支持部材との一方に設けられた計測面に計測ビームを照射し、計測面からの光を受光する、移動体と第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて移動体の少なくとも、計測面に平行な二次元平面内の位置情報を求める。また、第１計測部材の少なくとも一部又は計測面が設けられた第２支持部材が、光学系を支持する第１支持部材に固定されている。このため、移動体周辺雰囲気の揺らぎ等の影響を抑制でき、計測系によって、移動体の位置情報が、光学系の位置を基準として、高精度に計測される。さらに、第２支持部材が、移動体支持部材の光学系と反対側に移動体支持部材から離間して配置されているので、移動体の駆動力の反力により計測精度が低下することがない。
ここで、移動体支持部材が、移動体を該移動体の前記第２支持部材の長手方向に直交する方向に関して少なくとも２点で支持するとは、第２支持部材の長手方向に直交する方向に関して、例えば、両端部のみ、両端部とのその間の一部、中央部と両端部を除いた第２支持部材の長手方向に直交する方向の部分、両端部を含み第２支持部材の長手方向に直交する方向の全部等で、移動体を、二次元平面に対して直交する方向で支持することを意味する。この場合、支持の方法としては、接触支持は勿論、エアパッドなどの気体静圧軸受を介して支持する場合、又は磁気浮上などの非接触支持を広く含む。
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１及び第２の露光装置のいずれかを用いて物体を露光することと、前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置の平面図である。 図１の露光装置を＋Ｙ側から見た側面図である。 図４（Ａ）は、露光装置が備えるウエハステージＷＳＴ１の平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面の端面図、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）のＣ−Ｃ線断面の端面図である。 微動ステージ位置計測系の構成を示す図である。 図１の露光装置が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。 ウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハに対して露光が行われ、ウエハステージＷＳＴ２上ではウエハ交換が行われている状態を示す図である。 ウエハステージＷＳＴ１上に載置されたウエハに対して露光が行われ、ウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハに対してウエハアライメントが行われている状態を示す図である。 ウエハステージＷＳＴ２が、定盤１４Ｂ上で右側スクラムポジションへ向けて移動している状態を示す図である。 ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とのスクラムポジションへの移動が終了した状態を示す図である。 ウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハに対して露光が行われ、ウエハステージＷＳＴ１上ではウエハ交換が行われている状態を示す図である。 図１２（Ａ）は、変形例に係るウエハステージを示す平面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１１に基づいて説明する。
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する平面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
露光装置１００は、図１に示されるように、ベース盤１２上の＋Ｙ側端部近傍に配置された露光ステーション（露光処理領域）２００、ベース盤１２上の−Ｙ側端部近傍に配置された計測ステーション（計測処理領域）３００、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を含むステージ装置５０、及びこれらの制御系等を、備えている。図１において、露光ステーション２００には、ウエハステージＷＳＴ１が位置しており、ウエハステージＷＳＴ１上にウエハＷが保持されている。また、計測ステーション３００には、ウエハステージＷＳＴ２が位置しており、ウエハステージＷＳＴ２上に別のウエハＷが保持されている。
露光ステーション２００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ及び局所液浸装置８等を備えている。
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。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。
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定のストローク、所定の走査速度で駆動可能であるとともに、Ｘ軸方向にも微小駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１３によって、レチクルステージＲＳＴに固定された移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１３の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。なお、例えば国際公開第２００７／０８３７５８号（対応米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書）などに開示されているように、エンコーダシステムによってレチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。
レチクルステージＲＳＴの上方には、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されるような、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２（図１では、レチクルアライメント系ＲＡ２は、レチクルアライメント系ＲＡ１の紙面奥側に隠れている）が配置されている。一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は、投影光学系ＰＬの直下に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）上の後述する計測プレートが位置する状態で、主制御装置２０により、レチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート上の一対の第１基準マークとを投影光学系ＰＬを介して検出することで、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対の第１基準マークの中心との位置関係を検出するために用いられる。レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２の検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。なお、レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は設けなくても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるように、後述する微動ステージに光透過部（受光部）が設けられる検出系を搭載して、レチクルアライメントマークの投影像を検出することが好ましい。
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、不図示の支持部材によって水平に支持されたメインフレーム（メトロロジーフレームとも呼ばれる）ＢＤによってその外周部に固定されたフランジ部ＦＬＧを介して支持されている。メインフレームＢＤは、前記支持部材に防振装置等を設けることによって、外部から振動が伝わらないように、また外部に振動を伝えないように構成しても良い。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを照明光ＩＬが通過する。そして、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われる。これにより、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光(露光光)ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。ここで、投影ユニットＰＵはメインフレームＢＤに保持され、本実施形態では、メインフレームＢＤが、それぞれ防振機構を介して設置面（床面など）に配置される複数（例えば３つ又は４つ）の支持部材によってほぼ水平に支持されている。なお、その防振機構は各支持部材とメインフレームＢＤとの間に配置しても良い。また、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号に開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルベースなどに対してメインフレームＢＤ（投影ユニットＰＵ）を吊り下げ支持しても良い。
局所液浸装置８は、液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図６参照）、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように不図示の支持部材を介して、投影ユニットＰＵ等を支持するメインフレームＢＤに吊り下げ支持されている。ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ（いずれも図１では不図示、図２参照）とそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図７参照）を制御して、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図７参照）を制御して、先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）を常に入れ替えつつ保持すべく、供給される液体の量と回収される液体の量とを制御する。本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（屈折率ｎ≒１．４４）を用いるものとする。
計測ステーション３００は、メインフレームＢＤに設けられたアライメント装置９９を備えている。アライメント装置９９は、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されているように、図２に示される５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を含む。詳述すると、図２に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に、検出中心が位置する状態でプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心が、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心で、基準軸ＬＶと垂直に交差するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）Ｌａに沿って配置されている。なお、図１では、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4及びこれらを保持する保持装置（スライダ）を含んでアライメント装置９９として示されている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、例えば米国特許出願公開第２００９／０２３３２３４号明細書などに開示されているように、可動式のスライダを介してメインフレームＢＤの下面に固定されており（図１参照）、図示しない駆動機構により、少なくともＸ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４の構成については、例えば国際公開第２００８／０５６７３５号などに詳細に開示されている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２１〜ＡＬ２４それぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０（図６参照）に供給される。
なお、露光装置１００は、図示されていないが、ウエハステージＷＳＴ１に対してウエハの搬送作業を行う第１ローディングポジションと、ウエハステージＷＳＴ２に対してウエハの搬送作業を行う第２ローディングポジションとを有するものとする。本実施形態の場合、第１ローディングポジションは定盤１４Ａ側、第２ローディングポジションは定盤１４Ｂ側に設けられる。
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２、ベース盤１２の上方に配置された一対の定盤１４Ａ、１４Ｂ（図１では、定盤１４Ｂは、定盤１４Ａの紙面奥側に隠れている。）、一対の定盤１４Ａ，１４Ｂの上面によって形成されるＸＹ平面に平行なガイド面上を移動する２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２それぞれに配管・配線系（以下、便宜上チューブと呼ぶ）Ｔａ２、Ｔｂ２（図１では不図示、図２、図３参照）を介して接続されたチューブキャリアＴＣａ、ＴＣｂ（チューブキャリアＴＣｂは図１では不図示。図２、図３等参照）、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測する計測系などを備えている。ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のそれぞれに、チューブＴａ２、Ｔｂ２を介して、外部から各種センサ類、モータなどのアクチュエータ用の電力、アクチュエータに対する温度調整用冷媒、エアベアリング用の加圧空気等が、供給される。なお、以下では、電力、温度調整用冷媒、加圧空気等をまとめて用力とも呼ぶ。真空吸引力が必要な場合には、バキューム用力（負圧）も用力に含まれる。
ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成り、図１に示されるように、床面１０２上に防振機構（図示省略）を介してほぼ水平に（ＸＹ平面に平行に）支持されている。ベース盤１２の上面のＸ軸方向に関する中央部には、図３に示されるように、Ｙ軸に平行な方向に延びる凹部１２ａ（凹溝）が形成されている。ベース盤１２の上面側（ただし、凹部１２ａが形成された部分を除く）には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含む、コイルユニットＣＵが収容されている。なお、前記防振機構は必ずしも設ける必要はない。
定盤１４Ａ、１４Ｂのそれぞれは、図２に示されるように、平面視で（上方から見て）Ｙ軸方向を長手方向とする矩形板状の部材から成り、基準軸ＬＶの−Ｘ側、＋Ｘ側にそれぞれ配置されている。定盤１４Ａと定盤１４Ｂとは、基準軸ＬＶに関して対称に、Ｘ軸方向に関して僅かの間隙を隔てて配置されている。定盤１４Ａ，１４Ｂそれぞれの上面（＋Ｚ側の面）は、平坦度を非常に高く仕上げることで、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２それぞれがＸＹ平面に倣って移動する際のＺ軸方向に対するガイド面として機能させることができる。あるいは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に後述する平面モータによりＺ軸方向の力を作用させて定盤１４Ａ、１４Ｂ上を磁気浮上するように構成することもできる。本実施形態の場合は、その平面モータを用いた構成として気体静圧軸受を用いないようにしたので、前述のように定盤１４Ａ、１４Ｂ上面の平坦度を高くする必要はなくなる。
定盤１４Ａ、１４Ｂは、図３に示されるように、ベース盤１２の凹部１２ａの両側部分の上面１２ｂ上に、不図示のエアベアリング（又は転がり軸受）を介して、支持されている。
定盤１４Ａ、１４Ｂは、上記ガイド面がその上面に形成された比較的厚さの薄い板状の第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１と、該第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１の下面それぞれに、一体的に固定された比較的厚くＸ軸方向寸法が短い板状の第２部分１４Ａ２、１４Ｂ２と、をそれぞれ有している。定盤１４Ａの第１部分１４Ａ１の＋Ｘ側の端部は、第２部分１４Ａ２の＋Ｘ側の端面から幾分＋Ｘ側に張り出しており、定盤１４Ｂの第１部分１４Ｂ１の−Ｘ側の端部は、第２部分１４Ｂ２の−Ｘ側の端面から幾分−Ｘ側に張り出している。ただし、このような構成に限定されるものではなく、張り出しを設けない構成としても良い。
第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１それぞれの内部には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含むコイルユニット（図示省略）が収容されている。各コイルユニットを構成する複数のコイルそれぞれに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０（図６参照）によって制御される。
定盤１４Ａの第２部分１４Ａ２の内部（底部）には、ベース盤１２の上面側に収容されたコイルユニットＣＵに対応して、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された、複数の永久磁石（及び図示しないヨーク）から成る磁石ユニットＭＵａが収容されている。磁石ユニットＭＵａは、ベース盤１２のコイルユニットＣＵと共に、例えば米国特許出願公開第２００３／００８５６７６号明細書などに開示される電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る定盤駆動系６０Ａ（図６参照）を構成している。定盤駆動系６０Ａは、定盤１４ＡをＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動する駆動力を発生する。
同様に、定盤１４Ｂの第２部分１４Ｂ２の内部（底部）にも、ベース盤１２のコイルユニットＣＵと共に、定盤１４ＢをＸＹ平面内の３自由度方向に駆動する平面モータから成る定盤駆動系６０Ｂ（図６参照）を構成する、複数の永久磁石（及び図示しないヨーク）から成る磁石ユニットＭＵｂが収容されている。なお、定盤駆動系６０Ａ，６０Ｂそれぞれを構成する平面モータのコイルユニット及び磁石ユニットの配置は、上記（ムービングマグネット型）の場合と逆（ベース盤側に磁石ユニット、定盤側にコイルユニットをそれぞれ有するムービングコイル型）でも良い。
定盤１４Ａ，１４Ｂの３自由度方向の位置情報は、例えばエンコーダシステムを含む第１及び第２定盤位置計測系６９Ａ，６９Ｂ（図６参照）によってそれぞれ独立に求められる（計測される）。第１及び第２定盤位置計測系６９Ａ，６９Ｂそれぞれの出力は、主制御装置２０（図６参照）に供給され、主制御装置２０は、定盤位置計測系６９Ａ，６９Ｂの出力を用いて（に基づいて）、定盤駆動系６０Ａ，６０Ｂのコイルユニットを構成する各コイルに供給する電流の大きさ及び方向を制御し、定盤１４Ａ，１４ＢそれぞれのＸＹ平面内の３自由度方向の位置を、必要に応じて制御する。主制御装置２０は、定盤１４Ａ，１４Ｂが、後述するカウンタマスとして機能した際に、定盤１４Ａ，１４Ｂの基準位置からの移動量が所定範囲に収まるように、その基準位置に戻すため、定盤位置計測系６９Ａ，６９Ｂの出力を用いて（に基づいて）、定盤駆動系６０Ａ，６０Ｂを介して定盤１４Ａ，１４Ｂを駆動する。すなわち、定盤駆動系６０Ａ，６０Ｂは、トリムモータとして使用される。
第１及び第２定盤位置計測系６９Ａ，６９Ｂの構成は、特に限定されないが、例えば第２部分１４Ａ２，１４Ｂ２それぞれの下面に配置されたスケール（例えば二次元グレーティング）に計測ビームを照射して得られる反射光（二次元グレーティングからの回折光）を用いて、定盤１４Ａ，１４ＢそれぞれのＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報を求める（計測する）エンコーダヘッドがベース盤１２に配置された（又は第２部分１４Ａ２，１４Ｂ２にエンコーダヘッド、ベース盤１２にスケールがそれぞれ配置された）エンコーダシステムを用いることができる。なお、定盤１４Ａ、１４Ｂの位置情報は、例えば光干渉計システム、あるいは光干渉計システムとエンコーダシステムを組み合わせた計測系により求める（計測する）ようにしても良い。
一方のウエハステージＷＳＴ１は、図２に示されるように、ウエハＷを保持する微動ステージ（テーブルとも呼ぶ）ＷＦＳ１と、微動ステージＷＦＳ１の周囲を囲む矩形枠状の粗動ステージＷＣＳ１とを備えている。他方のウエハステージＷＳＴ２は、図２に示されるように、ウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ２と、微動ステージＷＦＳ２の周囲を囲む矩形枠状の粗動ステージＷＣＳ２とを備えている。図２から明らかなように、ウエハステージＷＳＴ２は、ウエハステージＷＳＴ１に対し左右が反転した状態で配置されている点を除き、その駆動系、位置計測系などを含み、全く同様に構成されている。従って、以下では、代表的にウエハステージＷＳＴ１を取り上げて説明するものとし、ウエハステージＷＳＴ２に関しては、特に説明が必要な場合にのみ説明する。
粗動ステージＷＣＳ１は、図４（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向に関して離れて互いに平行に配置され、それぞれＸ軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成る一対の粗動スライダ部９０ａ、９０ｂと、それぞれＹ軸方向を長手方向とする直方体状の部材から成り、Ｙ軸方向の一端と他端とで一対の粗動スライダ部９０ａ、９０ｂを連結する一対の連結部材９２ａ、９２ｂとを有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１は、中央部にＺ軸方向に貫通する矩形の開口部を有する矩形枠状に形成されている。
粗動スライダ部９０ａ、９０ｂそれぞれの内部（底部）には、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示されるように、磁石ユニット９６ａ、９６ｂが収容されている。磁石ユニット９６ａ、９６ｂは、定盤１４Ａ、１４Ｂの第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１それぞれの内部に収容されたコイルユニットに対応して、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数の磁石から成る。磁石ユニット９６ａ、９６ｂは、定盤１４Ａ、１４Ｂのコイルユニットと共に、例えば米国特許出願公開第２００３／００８５６７６号明細書などに開示される、粗動ステージＷＣＳ１に対して６自由度方向に駆動力を発生可能な電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータから成る粗動ステージ駆動系６２Ａ（図６参照）を構成している。また、これと同様に、ウエハステージＷＳＴ２の粗動ステージＷＣＳ２（図２参照）が有する磁石ユニットと、定盤１４Ａ、１４Ｂのコイルユニットとにより、平面モータから成る粗動ステージ駆動系６２Ｂ（図６参照）が構成されている。この場合、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）にはＺ軸方向の力が作用しているため、定盤１４Ａ、１４Ｂ上を磁気浮上している。そのため、比較的高い加工精度が要求される気体静圧軸受を用いる必要がなく、その分、定盤１４Ａ、１４Ｂ上面の平坦度を高くする必要もなくなる。
なお、本実施形態の粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２は、粗動スライダ部９０ａ、９０ｂのみが平面モータの磁石ユニットを有する構成であるが、これに限らず、連結部材９２ａ、９２ｂにも併せて磁石ユニットを配置しても良い。また、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２を駆動するアクチュエータとしては、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータなどを用いても良い。また、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２の駆動方向は、６自由度方向に限られず、例えばＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ，Ｙ、θｚ）のみであっても良い。この場合、例えば気体静圧軸受（例えばエアベアリング）により粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２を定盤１４Ａ，１４Ｂ上で浮上させると良い。また、本実施形態では、粗動ステージ駆動系６２Ａ，６２Ｂとして、ムービングマグネット式の平面モータが用いられるが、これに限らず、定盤に磁石ユニットが配置され、粗動ステージにコイルユニットが配置されるムービングコイル式の平面モータを用いても良い。
粗動スライダ部９０ａの−Ｙ側の側面、及び粗動スライダ部９０ｂの＋Ｙ側の側面それぞれには、微動ステージＷＦＳ１を微少駆動する際のガイドとして機能するガイド部材９４ａ、９４ｂが固定されている。ガイド部材９４ａは、図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に延設された断面Ｌ字状の部材から成り、その下面は粗動スライダ部９０ａの下面と同一面上に配置されている。ガイド部材９４ｂは、ガイド部材９４ａに対して左右対称ではあるが、同様に構成され、同様に配置されている。
ガイド部材９４ａの内部（底面）には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルをそれぞれ含む一対のコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが、Ｘ軸方向に関して所定間隔で収容されている（図４（Ａ）参照）。一方、ガイド部材９４ｂの内部（底部）には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含む１つのコイルユニットＣＵｃが収容されている（図４（Ａ）参照）。コイルユニットＣＵａ〜ＣＵｃを構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向は、主制御装置２０（図６参照）によって制御される。
連結部材９２ａ、９２ｂは、中空に形成されており、その内部に微動ステージＷＦＳ１に用力を供給するための図示しない配管部材、配線部材などが収容されている。連結部材９２ａ及び／又は９２ｂの内部に、各種光学部材（例えば、空間像計測器、照度むら計測器、照度モニタ、波面収差計測器など）を収容しても良い。
ここで、ウエハステージＷＳＴ１が粗動ステージ駆動系６２Ａを構成する平面モータによって定盤１４Ａ上で加減速を伴ってＹ軸方向に駆動される際（例えば、露光ステーション２００と計測ステーション３００との間を移動する際）に、定盤１４Ａは、ウエハステージＷＳＴ１の駆動による反力の作用により、いわゆる作用反作用の法則（運動量保存の法則）に従ってウエハステージＷＳＴ１と反対の方向に駆動される。また、定盤駆動系６０ＡによってＹ軸方向に関して駆動力を発生させて、前記作用反作用の法則を満たさない状態とすることも可能である。
また、ウエハステージＷＳＴ２が、定盤１４Ｂ上でＹ軸方向に駆動される際に、定盤１４Ｂも、ウエハステージＷＳＴ２の駆動力の反力の作用により、いわゆる作用反作用の法則（運動量保存の法則）に従ってウエハステージＷＳＴ２と反対の方向に駆動される。すなわち、定盤１４Ａ、１４Ｂがカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２及び定盤１４Ａ、１４Ｂの全体から成る系の運動量が保存され、重心移動が生じない。従って、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ軸方向の移動によって定盤１４Ａ，１４Ｂに偏荷重が作用するなどの不都合が生じることがない。なお、ウエハステージＷＳＴ２に関しても、定盤駆動系６０ＢによってＹ軸方向に関して駆動力を発生させて、前記作用反作用の法則を満たさない状態とすることが可能である。
また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸ軸方向の移動の際には、その駆動力の反力の作用によって、定盤１４Ａ，１４Ｂが、カウンタマスとして機能する。
微動ステージＷＦＳ１は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、平面視矩形の部材から成る本体部８０と、本体部８０の＋Ｙ側の側面に固定された一対の微動スライダ部８４ａ、８４ｂと、本体部８０の−Ｙ側の側面に固定された微動スライダ部８４ｃとを備えている。
本体部８０は、熱膨張率の比較的小さい材料、例えばセラミックスあるいはガラスなどで形成され、その底面が粗動ステージＷＣＳ１の底面と同一平面上に位置する状態で、粗動ステージＷＣＳ１によって非接触で支持されている。本体部８０は、軽量化のために中空とされても良い。なお、本体部８０の底面は、粗動ステージＷＣＳ１の底面と必ずしも同一平面とはしなくても良い。
本体部８０の上面中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が配置されている。本実施形態では、例えば環状の凸部（リム部）内に、ウエハＷを支持する複数の支持部（ピン部材）が形成される、いわゆるピンチャック方式のウエハホルダが用いられ、一面（表面）がウエハ載置面となるウエハホルダの他面（裏面）側に後述する二次元グレーティングＲＧなどが設けられる。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳ１（本体部８０）と一体に形成されていても良いし、本体部８０に対して、例えば静電チャック機構あるいはクランプ機構等の保持機構を介して着脱可能に固定されていても良い。この場合、グレーティングＲＧは、本体部８０の裏面側に設けられることになる。また、ウエハホルダは、接着等により本体部８０に固定されていても良い。本体部８０の上面には、ウエハホルダ（ウエハＷの載置領域）の外側に、図４（Ａ）に示されるように、ウエハＷ（ウエハホルダ）よりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ本体部８０に対応する矩形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）８２が取り付けられている。プレート８２の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている（撥液面が形成されている）。本実施形態において、プレート８２の表面は、例えば金属、セラミックス、あるいはガラスなどから成る基材と、その基材の表面に形成された撥液性材料の膜とを含む。撥液性材料は、例えばＰＦＡ（Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly tetra fluoro ethylene）、テフロン（登録商標）等を含む。なお、膜を形成する材料が、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂でも良い。また、プレート８２全体が、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）、アクリル系樹脂、及びシリコン系樹脂の少なくとも１つで形成されても良い。本実施形態において、液体Ｌｑに対するプレート８２の上面の接触角は、例えば９０度以上である。前述した連結部材９２ｂの表面にも、同様の撥液化処理が施されている。
プレート８２は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と同一面となるように本体部８０の上面に固定されている。また、プレート８２及びウエハＷの表面は、前述した連結部材９２ｂの表面とほぼ同一面上に位置している。また、プレート８２の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナーの近傍には、円形の開口が形成され、該開口内に計測プレートＦＭ１がウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態で隙間無く配置されている。計測プレートＦＭ１の上面には、前述した一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２（図１、図６参照）のそれぞれにより検出される一対の第１基準マーク、及びプライマリアライメント系ＡＬ１により検出される第２基準マーク（いずれも図示せず）が形成されている。ウエハステージＷＳＴ２の微動ステージＷＦＳ２には、図２に示されるように、プレート８２の−Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナーの近傍に計測プレートＦＭ１と同様の計測プレートＦＭ２がウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態で固定されている。なお、プレート８２を微動ステージＷＦＳ１（本体部８０）に取り付ける代わりに、例えばウエハホルダを微動ステージＷＦＳ１と一体に形成し、微動ステージＷＦＳ１の、ウエハホルダを囲む周囲領域（プレート８２と同一の領域（計測プレートの表面を含んでも良い）の上面に撥液化処理を施して、撥液面を形成しても良い。
微動ステージＷＦＳ１の本体部８０の下面の中央部には、図４（Ｂ）に示されるように、ウエハホルダ（ウエハＷの載置領域）と計測プレートＦＭ１（微動ステージＷＦＳ２の場合は、計測プレートＦＭ２）とをカバーする程度の大きさの所定形状の薄板状のプレートが、その下面がその他の部分（周囲の部分）とほぼ同一面上に位置する（プレートの下面の方が、周囲の部分より下方に突出することはない）状態で配置されている。プレートの一面(上面（又は下面）)には、二次元グレーティングＲＧ（以下、単にグレーティングＲＧと呼ぶ）が形成されている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｘ回折格子）と、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型回折格子（Ｙ回折格子）と、を含む。プレートは、例えばガラスによって形成され、グレーティングＲＧは、回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。なお、グレーティングＲＧは、本体部８０の下面の全体をカバーしていても良い。また、グレーティングＲＧに用いられる回折格子の種類は、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。なお、薄板状プレートの構成は必ずしもこれに限定されるものではない。
一対の微動スライダ部８４ａ、８４ｂは、図４（Ａ）に示されるように、平面視略正方形の板状部材であり、本体部８０の＋Ｙ側の側面に、Ｘ軸方向に関して所定距離隔てて配置されている。微動スライダ部８４ｃは、平面視Ｘ軸方向に細長い長方形の板状部材であり、その長手方向の一端と他端とが、微動スライダ部８４ａ、８４ｂの中心とほぼ同一のＹ軸に平行な直線上に位置する状態で、本体部８０の−Ｙ側の側面に固定されている。
一対の微動スライダ部８４ａ、８４ｂは、それぞれ前述したガイド部材９４ａに支持され、微動スライダ部８４ｃは、ガイド部材９４ｂに支持されている。すなわち、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して、同一直線上に無い３箇所で支持されている。
微動スライダ部８４ａ〜８４ｃそれぞれの内部には、粗動ステージＷＣＳ１のガイド部材９４ａ、９４ｂが有するコイルユニットＣＵａ〜ＣＵｃに対応して、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向とするマトリックス状に配置された複数の永久磁石（及び図示しないヨーク）から成る磁石ユニット９８ａ、９８ｂ、９８ｃが収容されている。磁石ユニット９８ａは、コイルユニットＣＵａと共に、磁石ユニット９８ｂは、コイルユニットＣＵｂと共に、磁石ユニット９８ｃは、コイルユニットＣＵｃと共に、それぞれ、例えば米国特許出願公開第２００３／００８５６７６号明細書などに開示される、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動力を発生可能な電磁力（ローレンツ力）駆動方式の３つの平面モータを構成し、これら３つの平面モータにより微動ステージＷＦＳ１を６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ及びθｚ）に駆動する微動ステージ駆動系６４Ａ（図６参照）が構成されている。
ウエハステージＷＳＴ２においても、同様に粗動ステージＷＣＳ２の有するコイルユニットと、微動ステージＷＦＳ２の有する磁石ユニットとから成る３つの平面モータが構成され、これらの３つの平面モータにより微動ステージＷＦＳ２を６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ及びθｚ）に駆動する微動ステージ駆動系６４Ｂが構成されている（図６参照）。
微動ステージＷＦＳ１は、Ｘ軸方向に関しては、Ｘ軸方向に延設されたガイド部材９４ａ、９４ｂに沿って、その他の５自由度方向に比べて長ストロークでの移動が可能になっている。微動ステージＷＦＳ２も同様である。
以上のような構成によって、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１に対して６自由度方向に移動可能となっている。また、このとき、微動ステージＷＦＳ１の駆動による反力の作用により、前述と同様の作用反作用の法則（運動量保存の法則）が成り立つようになっている。すなわち、粗動ステージＷＣＳ１が微動ステージＷＦＳ１のカウンタマスとして機能し、粗動ステージＷＣＳ１は微動ステージＷＦＳ１と反対の方向に駆動される。微動ステージＷＦＳ２と粗動ステージＷＣＳ２との関係も同様である。
なお、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）を、加減速を伴って、Ｘ軸方向に関して大きく駆動する際（例えば、露光中にショット領域間のステッピング動作を行う際など）には、微動ステージ駆動系６４Ａ（又は６４Ｂ）を構成する平面モータにより微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）をＸ軸方向に駆動する。また、これに併せて、粗動ステージ駆動系６２Ａ（又は６２Ｂ）を介して粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）に微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と同一方向に駆動するような初速を与える（粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）を微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）と同一方向に駆動する）。これにより、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）をいわゆるカウンタマスとして機能させるとともに、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸ軸方向の移動に伴う（駆動力の反力に起因する）粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）の反対方向への移動距離を短くすることができる。特に、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が、Ｘ軸方向へのステップ移動を含む動作を行う、すなわち、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）が、Ｘ軸方向への加速と減速とを交互に繰り返す動作を行う場合には、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）の移動に必要なＸ軸方向に関するストロークを最も短くすることができる。このとき、主制御装置２０は、微動ステージと粗動ステージとを含むウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の系全体の重心がＸ軸方向に関して等速運動をするような初速を、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）に与えると良い。このようにすると、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）は、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置を基準として、所定の範囲内で往復運動をする。従って、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）のＸ軸方向の移動ストロークとして、その所定の範囲に幾分のマージンを加えた距離を用意しておけば良い。かかる詳細については、例えば、米国特許出願公開第２００８／０１４３９９４号明細書などに開示されている。
また、前述のように、微動ステージＷＦＳ１は、粗動ステージＷＣＳ１によって同一直線上に無い３箇所で支持されているので、主制御装置２０は、例えば微動スライダ部８４ａ〜８４ｃそれぞれに作用させるＺ軸方向の駆動力（推力）を適宜制御することにより、微動ステージＷＦＳ１（すなわちウエハＷ）をＸＹ平面に対してθｘ及び／又はθｙ方向に任意の角度（回転量）で傾けることができる。また、主制御装置２０は、例えば微動スライダ部８４ａ、８４ｂそれぞれに＋θｘ方向（図４（Ｂ）で紙面左回り方向）の駆動力を作用させるとともに、微動スライダ部８４ｃに−θｘ方向（図４（Ｂ）で紙面右回り方向）の駆動力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向に（凸状に）撓ませることができる。また、主制御装置２０は、例えば微動スライダ部８４ａ、８４ｂそれぞれに−θｙ、＋θｙ方向（ぞれぞれ＋Ｙ側から見て左回り、右回り）の駆動力を作用させることによっても、微動ステージＷＦＳ１の中央部を＋Ｚ方向に（凸状に）撓ませることができる。主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２に対しても、同様のことを行うことができる。
なお、本実施形態では、微動ステージ駆動系６４Ａ、６４Ｂとして、ムービングマグネット式の平面モータが用いられるが、これに限らず、微動ステージの微動スライダ部にコイルユニットが配置され、粗動ステージのガイド部材に磁石ユニットが配置されるムービングコイル式の平面モータを用いても良い。
粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ａと微動ステージＷＦＳ１の本体部８０との間には、図４（Ａ）に示されるように、外部から連結部材９２ａに供給された用力を微動ステージＷＦＳ１に伝達するための一対のチューブ８６ａ、８６ｂが架設されている。なお、図４（Ａ）を含み、各図面では図示が省略されているが、実際には、一対のチューブ８６ａ、８６ｂは、それぞれ複数本のチューブによって構成されている。チューブ８６ａ、８６ｂそれぞれの一端は、連結部材９２ａの＋Ｘ側の側面に接続され、他端は、本体部８０の上面に−Ｘ側の端面から＋Ｘ方向に所定の長さで形成された所定深さを有する一対の凹部８０ａ（図４（Ｃ）参照）をそれぞれ介して本体部８０の内部に接続されている。チューブ８６ａ、８６ｂは、図４（Ｃ）に示されるように、微動ステージＷＦＳ１の上面よりも上方に突出しないようになっている。粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ａと微動ステージＷＦＳ２の本体部８０との間にも、図２に示されるように、外部から連結部材９２ａに供給された用力を微動ステージＷＦＳ２に用力を伝達するための一対のチューブ８６ａ、８６ｂが架設されている。
本実施形態では、微動ステージ駆動系６４Ａ，６４Ｂとして、ムービングマグネット型の３つの平面モータが用いられているので、チューブ８６ａ，８６ｂを介して、電力以外の用力が、粗動ステージと微動ステージとの間で伝達される。なお、チューブ８６ａ，８６ｂに代えて、例えば国際公開第２００４／１００２３７号に開示されるような構成、手法を採用して、粗動ステージと微動ステージとの間での用力の伝達を非接触で行うこととしても良い。
一方のチューブキャリアＴＣａは、図２に示されるように、チューブＴａ２を介して粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ａ内部の配管部材、配線部材に接続されている。チューブキャリアＴＣａは、図３に示されるように、ベース盤１２の−Ｘ側の端部に形成された段部の上に配置されている。チューブキャリアＴＣａは、ベース盤１２の段部上でリニアモータなどのアクチュエータにより、ウエハステージＷＳＴ１に追従してＹ軸方向に駆動される。
他方のチューブキャリアＴＣｂは、図３に示されるように、ベース盤１２の＋Ｘ側の端部に形成された段部の上に配置され、チューブＴｂ２を介して粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ａ内部の配管部材、配線部材に接続されている（図２参照）。チューブキャリアＴＣｂは、ベース盤１２の段部上でリニアモータなどのアクチュエータにより、ウエハステージＷＳＴ２に追従してＹ軸方向に駆動される。
チューブキャリアＴＣａ、ＴＣｂそれぞれには、図３に示されるように、外部に設置された図示しない用力供給装置（例えば、電源、ガスタンク、コンプレッサ、あるいはバキュームポンプなど）に一端が接続されたチューブＴａ１，Ｔｂ１の他端が接続されている。用力供給装置からチューブＴａ１を介して、チューブキャリアＴＣａに供給された用力は、チューブＴａ２、粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ａに収容された図示しない配管部材，配線部材、及びチューブ８６ａ、８６ｂを介して微動ステージＷＦＳ１に供給される。同様に、用力供給装置からチューブＴｂ１を介して、チューブキャリアＴＣｂに供給された用力は、チューブＴｂ２、粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ａに収容された図示しない配管部材，配線部材、及びチューブ８６ａ、８６ｂを介して微動ステージＷＦＳ２に供給される。
次にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置情報を計測する計測系について説明する。露光装置１００は、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２の位置情報を計測する微動ステージ位置計測系７０（図６参照）と、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２それぞれの位置情報を計測する粗動ステージ位置計測系６８Ａ，６８Ｂ（図６参照）と、を有している。
微動ステージ位置計測系７０は、図１に示される計測バー７１を有している。計測バー７１は、図３に示されるように、一対の定盤１４Ａ、１４Ｂそれぞれの第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１の下方に配置されている。計測バー７１は、図１及び図３から明らかなように、Ｙ軸方向を長手方向とする断面矩形の梁状部材から成り、その長手方向の両端部が吊下部材７４をそれぞれ介してメインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されている。すなわち、メインフレームＢＤと計測バー７１とは、一体である。なお、梁状部材は、ウエハステージの移動の妨げにならない構成を採用する場合には、両端支持に限らず、その長手方向の一端で片持ち支持されても良い。また、梁状部材は、前述したベース盤１２の下方に配置されていれば良い。さらに、梁状部材はメインフレームＢＤに支持されるものとしたが、例えば防振機構を介して設置面（床面など）に設けても良い。この場合、メインフレームＢＤと梁状部材との相対的な位置関係を計測する計測装置を設けることが好ましい。梁状部材は、計測用部材などとも呼ぶことができる。
計測バー７１は、＋Ｚ側半部（上半部）が定盤１４Ａ、１４Ｂそれぞれの第２部分１４Ａ２、１４Ｂ２相互の間に配置され、−Ｚ側半部（下半部）がベース盤１２に形成された凹部１２ａ内に収容されている。また、計測バー７１と、定盤１４Ａ，１４Ｂ及びベース盤１２それぞれとの間には、所定のクリアランスが形成されており、計測バー７１は、メインフレームＢＤ以外の部材に対しては、機械的に非接触な状態となっている。計測バー７１は、熱膨張率が比較的低い材料（例えばインバー、又はセラミックスなど）によって形成されている。なお、計測バー７１の形状は特に限定されるものではない。例えば、断面が円（円柱状）や台形や三角形状であったりしても良い。また、必ずしも棒状、あるいは梁状部材などのような長手部材により形成する必要もない。
計測バー７１には、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの下方に位置する微動ステージ（ＷＦＳ１又はＷＦＳ２）の位置情報を計測する際に用いられる第１計測ヘッド群７２と、アライメント装置９９の下方に位置する微動ステージ（ＷＦＳ１又はＷＦＳ２）の位置情報を計測する際に用いられる第２計測ヘッド群７３と、が設けられている。なお、図面をわかりやすくするため、図５ではアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４が仮想線（二点鎖線）で示されている。また、図５では、アライメント系ＡＬ２１〜ＡＬ２４についての符号は図示が省略されている。
第１計測ヘッド群７２は、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの下方に配置され、Ｘ軸方向計測用１次元エンコーダヘッド（以下、Ｘヘッド又はエンコーダヘッドと略述する）７５ｘと、一対のＹ軸方向計測用１次元エンコーダヘッド（以下、Ｙヘッド又はエンコーダヘッドと略述する）７５ｙａ、７５ｙｂと、３つのＺヘッド７６ａ、７６ｂ、７６ｃと、を含む。
Ｘヘッド７５ｘ、Ｙヘッド７５ｙａ、７５ｙｂ、及び３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃは、計測バー７１の内部に、その位置が変化しない状態で配置されている。Ｘヘッド７５ｘは、基準軸ＬＶ上に配置され、Ｙヘッド７５ｙａ、７５ｙｂが、Ｘヘッド７５ｘの−Ｘ側、＋Ｘ側にそれぞれ同じ距離離れて配置されている。本実施形態では、３つのエンコーダヘッド７５ｘ、７５ｙａ、７５ｙｂのそれぞれとして、例えば国際公開第２００７／０８３７５８号（対応米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書）などに開示されるエンコーダヘッドと同様の、光源、受光系（光検出器を含む）、及び各種光学系がユニット化された構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。
Ｘヘッド７５ｘ、Ｙヘッド７５ｙａ、７５ｙｂのそれぞれは、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が投影光学系ＰＬ（図１参照）の直下に位置する際、定盤１４Ａと定盤１４Ｂとの間の空隙、又は定盤１４Ａ，１４Ｂそれぞれの第１部分１４Ａ１、１４Ｂ１に形成された光透過部（例えば開口）を介して、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の下面に配置されたグレーティングＲＧ（図４（Ｂ）参照）に計測ビームを照射する。さらに、Ｘヘッド７５ｘ、Ｙヘッド７５ｙａ、７５ｙｂのそれぞれは、グレーティングＲＧからの回折光を受光することにより、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）を求める。すなわち、グレーティングＲＧが有するＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７５ｘによって、Ｘリニアエンコーダ５１（図６参照）が構成されている。また、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ５２、５３（図６参照）が構成されている。Ｘヘッド７５ｘ、Ｙヘッド７５ｙａ、７５ｙｂそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図６参照）に供給され、主制御装置２０は、Ｘヘッド７５ｘの計測値を用いて（に基づいて）、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸ軸方向の位置を、一対のＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂの計測値の平均値に基づいて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＹ軸方向の位置をそれぞれ計測（算出）する。また、主制御装置２０は、一対のＹリニアエンコーダ５２、５３それぞれの計測値を用いて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のθｚ方向の位置（Ｚ軸回りの回転量）を計測（算出）する。
ここで、Ｘヘッド７５ｘから照射される計測ビームのグレーティングＲＧ上における照射点（検出点）は、ウエハＷ上の露光領域ＩＡ（図１参照）の中心である露光位置に一致する。また、一対のＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂそれぞれから照射される計測ビームのグレーティングＲＧ上の一対の照射点（検出点）の中点は、Ｘヘッド７５ｘから照射される計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点（検出点）と一致する。主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＹ軸方向の位置情報を、２つのＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂの計測値の平均に基づいて算出する。そのため、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＹ軸方向に関する位置情報は、実質的にウエハＷに照射される照明光ＩＬの照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置で計測される。すなわち、Ｘヘッド７５ｘの計測中心、及び２つのＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂの実質的な計測中心は、露光位置に一致する。従って、主制御装置２０は、Ｘリニアエンコーダ５１及びＹリニアエンコーダ５２、５３を用いることで、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）の計測を、常に露光位置の直下（裏側）で行うことができる。
Ｚヘッド７６ａ〜７６ｃとしては、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式の変位センサのヘッドが用いられる。３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃは、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点に対応する位置に配置されている。Ｚヘッド７６ａ〜７６ｃそれぞれは、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の下面に対し下方からＺ軸に平行な計測ビームを照射し、グレーティングＲＧが形成されたプレートの表面（又は反射型回折格子の形成面）によって反射された反射光を受光する。これにより、Ｚヘッド７６ａ〜７６ｃそれぞれは、各照射点における微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の面位置（Ｚ軸方向の位置）を計測する面位置計測系５４（図６参照）を構成する。３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図６参照）に供給される。
また、３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃそれぞれから照射される計測ビームのグレーティングＲＧ上における３つの照射点を頂点とする二等辺三角形（又は正三角形）の重心は、ウエハＷ上の露光領域ＩＡ（図１参照）の中心である露光位置に一致する。従って、主制御装置２０は、３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃの計測値の平均値に基づいて、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）の取得を、常に露光位置の直下で行うことができる。また、主制御装置２０は、３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃの計測値を用いて（に基づいて）、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＺ軸方向の位置に加えて、θｘ方向及びθｙ方向の回転量を計測（算出）する。
第２計測ヘッド群７３は、Ｘリニアエンコーダ５５（図６参照）を構成するＸヘッド７７ｘ、一対のＹリニアエンコーダ５６、５７（図６参照）を構成する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ、及び面位置計測系５８（図６参照）を構成する３つのＺヘッド７８ａ、７８ｂ、７８ｃを有している。Ｘヘッド７７ｘを基準とする、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ及び３つのＺヘッド７８ａ〜７８ｃそれぞれの位置関係は、前述のＸヘッド７５ｘを基準とする、一対のＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂ及び３つのＺヘッド７６ａ〜７６ｃそれぞれの位置関係と同様となっている。Ｘヘッド７７ｘから照射される計測ビームのグレーティングＲＧ上における照射点（検出点）は、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心に一致する。すなわち、Ｘヘッド７７ｘの計測中心、及び２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの実質的な計測中心は、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心に一致する。従って、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）のＸＹ平面内の位置情報、及び面位置情報の計測を、常にプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心で行うことができる。
なお、本実施形態のＸヘッド７５ｘ、７７ｘ、及びＹヘッド７５ｙａ、７５ｙｂ、７７ｙａ、７７ｙｂは、それぞれ図示しない光源、受光系（光検出器を含む）、及び各種光学系がユニット化されて計測バー７１の内部に配置されているが、エンコーダヘッドの構成は、これに限らない。例えば、光源及び受光系が計測バーの外部に配置されていても良い。この場合、計測バーの内部に配置された光学系と、光源及び受光系とを、例えば光ファイバなどを介してそれぞれ接続するようにしても良い。また、エンコーダヘッドを計測バーの外部に配置し、計測ビームのみを計測バーの内部に配置した光ファイバを介してグレーティングに案内する構成でも良い。また、ウエハのθｚ方向の回転情報は、一対のＸリニアエンコーダを用いて計測しても良い（この場合、Ｙリニアエンコーダは１つで良い）。また、微動ステージの面位置情報は、例えば光干渉計を用いて計測しても良い。また、第１計測ヘッド群７２、第２計測ヘッド群７３の各ヘッドの代わりに、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とするＸＺエンコーダヘッドと、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とするＹＺエンコーダヘッドとを、少なくとも各１つ含む合計で３つのエンコーダヘッドを、前述のＸヘッド、及び一対のＹヘッドと同様の配置で設けても良い。
また、計測バー７１を複数に分割しても良い。例えば、第１計測ヘッド群７２を有する部分と、第２計測ヘッド群７３を有する部分とに分割し、それぞれの部分（計測バー）がメインフレームＢＤ（の計測基準面）を基準としてメインフレームＢＤとの相対位置を検出し、その位置関係が一定となるよう制御しても良い。この場合、各部分（計測バー）の両端に複数のエンコーダヘッド及びＺヘッド（面位置計測系）を含むヘッドユニットを設けて、各部分（計測バー）のＺ軸方向の位置、及びθｘ、θｙ方向の回転量を算出することができる。
粗動ステージ位置計測系６８Ａ（図６参照）は、ウエハステージＷＳＴ１が定盤１４Ａ上で露光ステーション２００と計測ステーション３００との間を移動する際に、粗動ステージＷＣＳ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置情報を計測する。粗動ステージ位置計測系６８Ａの構成は特に限定されず、エンコーダシステム、あるいは光干渉計システム（光干渉計システムとエンコーダシステムとを組み合わせても良い）を含む。粗動ステージ位置計測系６８Ａがエンコーダシステムを含む場合には、例えばウエハステージＷＳＴ１の移動経路に沿ってメインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定された複数のエンコーダヘッドから、粗動ステージＷＣＳ１の上面に固定（又は形成）されたスケール（例えば二次元グレーティング）に計測ビームを照射し、その回折光を受光して粗動ステージＷＣＳ１の位置情報を計測する構成とすることができる。粗動ステージ位置計測系６８Ａが光干渉計システムを含む場合には、Ｘ軸及びＹ軸に平行な測長軸をそれぞれ有するＸ光干渉計、Ｙ光干渉から粗動ステージＷＣＳ１の側面に測長ビームを照射し、その反射光を受光してウエハステージＷＳＴ１の位置情報を計測する構成とすることができる。
粗動ステージ位置計測系６８Ｂ（図６参照）は、粗動ステージ位置計測系６８Ａと同様の構成を有し、粗動ステージＷＣＳ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置情報を、計測する。主制御装置２０は、粗動ステージ位置計測系６８Ａ、６８Ｂの計測値に基づいて、粗動ステージ駆動系６２Ａ、６２Ｂを個別に制御し、粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）それぞれの位置を制御する。
また、露光装置１００は、粗動ステージＷＣＳ１と微動ステージＷＦＳ１との相対位置、及び粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２との相対位置を、それぞれ計測する相対位置計測系６６Ａ，６６Ｂをも備えている（図６参照）。相対位置計測系６６Ａ，６６Ｂの構成は、特に限定されないが、例えば静電容量センサを含むギャップセンサにより構成することができる。この場合、ギャップセンサは、例えば粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）に固定されたプローブ部と、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）に固定されたターゲット部と、により構成することができる。なお、相対位置計測系の構成は、これに限られず、例えばリニアエンコーダシステム、光干渉計システムなどを用いて、相対位置計測系を構成しても良い。
図６には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、前述の局所液浸装置８、定盤駆動系６０Ａ，６０Ｂ、粗動ステージ駆動系６２Ａ，６２Ｂ、及び微動ステージ駆動系６４Ａ，６４Ｂなど、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
次に、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作について、図７〜図１１に基づいて、説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、液体供給装置５と液体回収装置６とが前述の如く制御され、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の直下に、一定量の液体Ｌｑが保持されることにより、常時、液浸領域が形成されている。
図７には、露光ステーション２００において、ウエハステージＷＳＴ１の微動ステージＷＦＳ１上に載置されたウエハＷに対して、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、これと並行して、第２ローディングポジションにおいて、ウエハ搬送機構（不図示）とウエハステージＷＳＴ２の微動ステージＷＦＳ２との間でウエハ交換が行なわれている状態が、示されている。
ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、主制御装置２０により、事前に行われた、ウエハアライメントの結果（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）により得られるウエハＷ上の各ショット領域の配列座標を計測プレートＦＭ１上の第２基準マークを基準とする座標に変換した情報）、及びレチクルアライメントの結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴ１を移動させるショット領域間移動（ショット間ステッピング）動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式でウエハＷ上の各ショット領域に転写する走査露光動作と、を繰り返すことにより行われる。このステップ・アンド・スキャン動作中に、ウエハステージＷＳＴ１の例えば走査露光の際のＹ軸方向の移動に伴って、前述の如く、定盤１４Ａ，１４Ｂが、カウンタマスとしての機能を発揮する。また、主制御装置２０により、ショット間ステッピング動作のために、微動ステージＷＦＳ１をＸ軸方向に駆動する際に、粗動ステージＷＣＳ１に初速を付与することで、粗動ステージＷＣＳ１が微動ステージに対するローカルなカウンタマスとして機能する。従って、ウエハステージＷＳＴ１（粗動ステージＷＣＳ１、微動ステージＷＦＳ１）の移動が、定盤１４Ａ，１４Ｂの振動要因となったり、ウエハステージＷＳＴ２に悪影響を与えたりすることがない。
上記の露光動作は、先端レンズ１９１とウエハＷ（ショット領域の位置によっては、ウエハＷ及びプレート８２）との間に液体Ｌｑを保持した状態で、すなわち液浸露光により行われる。
本実施形態の露光装置１００では、上述の一連の露光動作中、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０の第１計測ヘッド群７２を用いて微動ステージＷＦＳ１の位置が計測され、この計測結果に基づいて微動ステージＷＦＳ１（ウエハＷ）の位置が制御される。
ウエハ交換は、微動ステージＷＦＳ２が、第２ローディングポジションにあるときに、不図示のウエハ搬送機構によって、露光済みのウエハが微動ステージＷＦＳ２上からアンロードされるとともに、新たなウエハが微動ステージＷＦＳ２上へロードされることで行われる。ここで、第２ローディングポジションは、ウエハステージＷＳＴ２上でウエハ交換が行われる位置であって、本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１の直下に計測プレートＦＭ２が位置決めされる微動ステージＷＦＳ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置と定められているものとする。
上記のウエハ交換中、及びそのウエハ交換後、ウエハステージＷＳＴ２が第２ローディングポジションに停止している間に、主制御装置２０は、新しいウエハＷに対するウエハアライメント（及びその他の前処理計測）の開始に先立って、微動ステージ位置計測系７０の第２計測ヘッド群７３、すなわちエンコーダ５５、５６，５７（及び面位置計測系５８）のリセット（原点の再設定）を実行している。
ウエハ交換（新しいウエハＷのローディング）とエンコーダ５５、５６，５７（及び面位置計測系５８）のリセットが終了すると、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いて計測プレートＦＭ２上の第２基準マークを検出する。そして、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１の指標中心を基準とする第２基準マークの位置を検出し、その検出結果と、検出時のエンコーダ５５、５６，５７による微動ステージＷＦＳ２の位置計測の結果とに基づいて、基準軸Ｌａ及び基準軸ＬＶを座標軸とする直交座標系（アライメント座標系）における第２基準マークの位置座標を算出する。
次に、主制御装置２０は、エンコーダ５５、５６，５７を用いて、アライメント座標系における微動ステージＷＦＳ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置座標を計測しつつ、ＥＧＡを行う（図８参照）。詳述すると、主制御装置２０は、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を、すなわち微動ステージＷＦＳ２を支持する粗動ステージＷＣＳ２を、例えばＹ軸方向に移動させ、その移動経路上における複数箇所に微動ステージＷＦＳ２を位置決めし、位置決めの都度、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４の少なくとも１つを用いてアライメントショット領域（サンプルショット領域）におけるアライメントマークのアライメント座標系における位置座標を検出する。図８には、アライメントマークのアライメント座標系における位置座標の検出が行われているときの、ウエハステージＷＳＴ２の様子が示されている。
この場合において、上記のウエハステージＷＳＴ２のＹ軸方向への移動動作と連動して、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２２〜ＡＬ２４はそれぞれ、検出領域（例えば、検出光の照射領域に相当）内に順次配置されるＸ軸方向に沿って配列された複数のアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。このため、上記のアライメントマークの計測に際して、ウエハステージＷＳＴ２は、Ｘ軸方向に駆動されない。
そして、主制御装置２０は、ウエハＷ上のサンプルショット領域に付設された複数のアライメントマークの位置座標と設計上の位置座標とに基づいて、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されている統計演算（ＥＧＡ演算）を実行し、複数のショット領域のアライメント座標系における位置座標（配列座標）を算出する。
また、本実施形態の露光装置１００では、計測ステーション３００と露光ステーション２００とが離間しているので、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果得られたウエハＷ上の各ショット領域の位置座標から、先に検出された第２基準マークの位置座標を減算して、第２基準マークの位置を原点とするウエハＷ上の複数のショット領域の位置座標を求める。
通常、上述のウエハ交換及びウエハアライメントシーケンスは、露光シーケンスより早く終了する。そのため、ウエハアライメントが終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、＋Ｘ方向に駆動して、定盤１４Ｂ上の所定の待機位置へ移動させる。ここで、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向に駆動すると、微動ステージＷＦＳが微動ステージ位置計測系７０の計測可能範囲から離脱する（すなわち、第２計測ヘッド群７３から照射される各計測ビームがグレーティングＲＧから外れる）。このため、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０（エンコーダ５５、５６，５７）の計測値と、相対位置計測系６６Ｂの計測値とに基づいて、粗動ステージＷＣＳ２の位置を求め、以降、粗動ステージ位置計測系６８Ｂの計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を制御する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置計測を、エンコーダ５５、５６，５７を用いた計測から、粗動ステージ位置計測系６８Ｂを用いた計測に切り換える。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光が終了するまで、ウエハステージＷＳＴ２を、上記所定の待機位置に待機させる。
微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対する露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、図１０に示されるそれぞれの右側スクラムポジションに向けて駆動を開始する。右側スクラムポジションへ向けてウエハステージＷＳＴ１が−Ｘ方向に駆動される際、微動ステージＷＦＳ１が微動ステージ位置計測系７０（エンコーダ５１，５２，５３及び面位置計測系５４）の計測可能範囲から離脱する（すなわち、第１計測ヘッド群７２から照射される計測ビームがグレーティングＲＧから外れる）。このため、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０（エンコーダ５１，５２，５３）の計測値と、相対位置計測系６６Ａの計測値と、に基づいて、粗動ステージＷＣＳ１の位置を求め、以降、粗動ステージ位置計測系６８Ａの計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ１の位置を制御する。すなわち、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置計測を、エンコーダ５１、５２，５３を用いた計測から、粗動ステージ位置計測系６８Ａを用いた計測に切り換える。また、この時、主制御装置２０は、粗動ステージ位置計測系６８Ｂを用いてウエハステージＷＳＴ２の位置を計測し、その計測結果に基づいて、図９に示されるように、ウエハステージＷＳＴ２を、定盤１４Ｂ上で＋Ｙ方向に駆動する（図９中の白抜き矢印参照）。このウエハステージＷＳＴ２の駆動力の反力の作用により、定盤１４Ｂが、カウンタマスとして機能する。
また、主制御装置２０は、上記の右側スクラムポジションへ向けてのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動と並行して、相対位置計測系６６Ａの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳ１を＋Ｘ方向に駆動して、粗動ステージＷＣＳ１に近接又は接触させるとともに、相対位置計測系６６Ｂの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳ２を−Ｘ方向に駆動して、粗動ステージＷＣＳ２に近接又は接触させる。
そして、両ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が、右側スクラムポジションに移動した状態では、図１０に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とが、Ｘ軸方向に関して近接又は接触するスクラム状態となる。これと同時に、微動ステージＷＦＳ１と粗動ステージＷＣＳ１とがスクラム状態となり、粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２とがスクラム状態となる。そして、微動ステージＷＦＳ１、粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ｂ、粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ｂ、及び微動ステージＷＦＳ２の上面によって、見かけ上一体のフルフラットな面が形成される。
ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２が、上記の３つのスクラム状態を保ったまま、−Ｘ方向に移動するに従い、先端レンズ１９１と微動ステージＷＦＳ１との間に形成されていた液浸領域（液体Ｌｑ）は、微動ステージＷＦＳ１、粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ｂ、粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ｂ、微動ステージＷＦＳ２上へと、順次移動する。図１０には、液浸領域（液体Ｌｑ）の移動が開始される直前の状態が示されている。なお、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とを、上記の３つのスクラム状態を保ったまま駆動する場合、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とのギャップ（クリアランス）、微動ステージＷＦＳ１と粗動ステージＷＣＳ１とのギャップ（クリアランス）、及び粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２とのギャップ（クリアランス）を、液体Ｌｑの漏出が防止あるいは抑制されるように設定することが好ましい。ここで、近接は、上記のスクラム状態となる２つの部材間のギャップ（クリアランス）が零の場合、すなわち両者が接触する場合をも含む。
液浸領域（液体Ｌｑ）の微動ステージＷＦＳ２上への移動が完了すると、ウエハステージＷＳＴ１は、定盤１４Ａ上に移動している。そこで、主制御装置２０は、図１１に示される第１ローディングポジションに移動させるため、ウエハステージＷＳＴ１を、粗動ステージ位置計測系６８Ａを用いてその位置を計測しつつ、定盤１４Ａ上で−Ｙ方向に移動させ、さらに＋Ｘ方向に移動させる。この場合、ウエハステージＷＳＴ１の−Ｙ方向への移動の際に、その駆動力の反力の作用により、定盤１４Ａが、カウンタマスとして機能する。また、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向へ移動する際に、その駆動力の反力の作用により、定盤１４Ａをカウンタマスとして機能させても良い。
第１ローディングポジションにウエハステージＷＳＴ１が到着後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内の位置計測を、粗動ステージ位置計測系６８Ａを用いた計測からエンコーダ５５，５６，５７を用いた計測に切り換える。
上記のウエハステージＷＳＴ１の移動と並行して、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を駆動し、投影光学系ＰＬの直下に計測プレートＦＭ２を位置決めする。これに先立ち、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２のＸＹ平面内の位置計測を、粗動ステージ位置計測系６８Ｂを用いた計測からエンコーダ５１，５２，５３を用いた計測に、切り換えている。そして、レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２を用いて計測プレートＦＭ２上の一対の第１基準マークを検出し、第１基準マークと対応するレチクルＲ上のレチクルアライメントマークのウエハ面上投影像の相対位置を検出する。なお、この検出は、投影光学系ＰＬ及び液浸領域を形成する液体Ｌｑを介して行われる。
主制御装置２０は、ここで検出された相対位置情報と、先に求めた微動ステージＷＦＳ２上の第２基準マークを基準とするウエハＷ上の各ショット領域の位置情報と、に基づいて、レチクルＲのパターンの投影位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と微動ステージＷＦＳ２上に載置されたウエハＷ上の各ショット領域の相対位置関係を算出する。その算出結果に基づいて、主制御装置２０は、前述した微動ステージＷＦＳ１上に載置されたウエハＷの場合と同様に、微動ステージＷＦＳ２（ウエハステージＷＳＴ２）の位置を管理しつつ、ステップ・アンド・スキャン方式で微動ステージＷＦＳ２に載置されたウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンを転写する。図１１には、このようにして、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写されているときの様子が示されている。
上記の微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光動作と並行して、主制御装置２０は、第１ローディングポジションにおいて、ウエハ搬送機構（不図示）とウエハステージＷＳＴ１との間でウエハ交換を行い、微動ステージＷＦＳ１上に新しいウエハＷを載置する。ここで、第１ローディングポジションは、ウエハステージＷＳＴ１上でウエハ交換が行われる位置であって、本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１の直下に計測プレートＦＭ１が位置決めされる微動ステージＷＦＳ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置と定められているものとする。
そして、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いて計測プレートＦＭ１上の第２基準マークを検出する。なお、第２基準マークの検出に先立って、ウエハステージＷＳＴ１が第１ローディングポジションにある状態で、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０の第２計測ヘッド群７３、すなわちエンコーダ５５、５６，５７（及び面位置計測系５８）のリセット（原点の再設定）を実行している。その後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置を管理しつつ、微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対して、前述と同様のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２１〜ＡＬ２４を用いたウエハアライメント（ＥＧＡ）を行う。
微動ステージＷＦＳ１上のウエハＷに対するウエハアライメント（ＥＧＡ）が終了し、かつ微動ステージＷＦＳ２上のウエハＷに対する露光も終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、左側スクラムポジションに向けて駆動する。この左側スクラムポジションは、図１０に示される右側スクラムポジションとは、前述の基準軸ＬＶに関して左右対称の位置に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が位置する位置関係を指す。左側スクラムポジションに向けての駆動中のウエハステージＷＳＴ１の位置の計測は、前述のウエハステージＷＳＴ２の位置計測と同様の手順で行なわれる。
この左側スクラムポジションでも、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とが、前述のスクラム状態となり、これと同時に、微動ステージＷＦＳ１と粗動ステージＷＣＳ１とがスクラム状態となり、粗動ステージＷＣＳ２と微動ステージＷＦＳ２とがスクラム状態となる。そして、微動ステージＷＦＳ１、粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ｂ、粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ｂ、及び微動ステージＷＦＳ２の上面によって、見かけ上一体のフルフラットな面が形成される。
主制御装置２０は、上記の３つのスクラム状態を保ったまま、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を、先とは逆の＋Ｘ方向に駆動する。それに伴い、先端レンズ１９１と微動ステージＷＦＳ２との間に形成されていた液浸領域（液体Ｌｑ）が、先とは逆に、微動ステージＷＦＳ２、粗動ステージＷＣＳ２の連結部材９２ｂ、粗動ステージＷＣＳ１の連結部材９２ｂ、微動ステージＷＦＳ１上へと、順次移動する。勿論、スクラム状態を保って移動する際にも、先と同様に、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置計測が行われている。液浸領域（液体Ｌｑ）の移動が完了すると、主制御装置２０は、前述と同様の手順でウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ対する露光を開始する。この露光動作と並行して、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ２を、前述と同様にして、第２ローディングポジションに向けて駆動し、ウエハステージＷＳＴ２上の露光済みのウエハＷを新しいウエハＷに交換し、新しいウエハＷに対するウエハアライメントを実行する。
以降、主制御装置２０は、上述したウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を用いた並行処理動作を、繰り返し実行する。
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００では、露光動作時、及びウエハアライメント時（主としてアライメントマークの計測時）において、ウエハＷを保持する微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の位置情報（ＸＹ平面内の位置情報、及び面位置情報）の計測には、計測バー７１に固定された第１計測ヘッド群７２、第２計測ヘッド群７３がそれぞれ用いられる。そして、第１計測ヘッド群７２を構成するエンコーダヘッド７５ｘ、７５ｙａ、７５ｙｂ及びＺヘッド７６ａ〜７６ｃ、並びに第２計測ヘッド群７３を構成するエンコーダヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂ及びＺヘッド７８ａ〜７８ｃは、それぞれ微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の底面に配置されたグレーティングＲＧに対して、真下から最短距離で計測ビームを照射することができるので、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の周辺雰囲気の温度揺らぎ、例えば空気揺らぎに起因する計測誤差が小さくなり、微動ステージＷＦＳの位置情報の高精度な計測が可能となる。
また、第１計測ヘッド群７２は、実質的にウエハＷ上の露光領域ＩＡの中心である露光位置に一致する点で微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）のＸＹ平面内の位置情報及び面位置情報を計測し、第２計測ヘッド群７３は、実質的にプライマリアライメント系ＡＬ１の検出領域の中心に一致する点で微動ステージＷＦＳ２（又はＷＦＳ１）のＸＹ平面内の位置情報及び面位置情報を計測する。従って、計測点と露光位置とのＸＹ平面内における位置誤差に起因するいわゆるアッベ誤差の発生が抑制され、この点においても、微動ステージＷＦＳ１又はＷＦＳ２の位置情報の高精度な計測が可能になる。
また、第１計測ヘッド群７２及び第２計測ヘッド群７３を有する計測バー７１は、鏡筒４０が固定されたメインフレームＢＤに吊り下げ状態で固定されているので、鏡筒４０に保持される投影光学系ＰＬの光軸を基準とする、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の高精度な位置制御が可能となる。また、計測バー７１は、メインフレームＢＤ以外の部材（例えば定盤１４Ａ、１４Ｂ、ベース盤１４など）と機械的に非接触状態となっているので、定盤１４Ａ，１４Ｂ、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２などを駆動する際の振動などが伝達しない。従って、第１計測ヘッド群７２及び第２計測ヘッド群７３を用いることで、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置情報の高精度な計測が可能となる。
また、本実施形態のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は、微動ステージＷＦＳ１（又はＷＦＳ２）の周囲に、粗動ステージＷＣＳ１（又はＷＣＳ２）が配置されるので、粗動ステージ上に微動ステージが搭載される粗微動構成のウエハステージに比べて、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法を小さくすることができる。このため、粗動ステージ駆動系６２Ａ，６２Ｂを構成する平面モータの推力の作用点（すなわち、粗動ステージＷＣＳ１（ＷＣＳ２）の底面と定盤１４Ａ，１４Ｂの上面との間）と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の重心とのＺ軸方向の距離を、短くすることができ、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を駆動する際のピッチングモーメント（又はローリングモーメント）を低減できる。従って、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の動作が安定する。
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２がＸＹ平面に沿って移動する際のガイド面を形成する定盤が、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に対応して２つの定盤１４Ａ，１４Ｂで構成されている。これら２つの定盤１４Ａ，１４Ｂは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が平面モータ（粗動ステージ駆動系６２Ａ，６２Ｂ）により駆動される際に、独立してカウンタマスとして機能するので、例えばウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２とを、定盤１４Ａ，１４Ｂ上でそれぞれＹ軸方向に関して互いに反対の方向に駆動する際であっても、定盤１４Ａ，１４Ｂがそれぞれに作用する反力を個別にキャンセルできる。
なお、上記実施形態では、定盤上の所定範囲内をＸＹ二次元方向に移動する粗動ステージと、粗動ステージ上で微少駆動される微動ステージとから成る粗微動ステージが、ウエハステージとして用いられる場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージの構成は、種々の変形が可能である。図１２（Ａ）には、上記実施形態のウエハステージの一変形例の平面図が示され、図１２（Ｂ）には、図１２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図が示されている。図１２（Ａ）に示される変形例のウエハステージＷＳＴ３は、上記実施形態の微動ステージに相当する部材１８０（上面にウエハＷを保持し、下面にグレーティングＲＧを有する平板状の部材）が、粗動ステージに相当する平面視で矩形枠状の部材１９０に対して一体的に固定されており、全体的な形状が平板状に形成されている。ウエハステージＷＳＴ３は、＋Ｙ、−Ｙ側の端部それぞれに、磁石ユニット１９６ａ、１９６ｂを有している。ウエハステージＷＳＴ３は、磁石ユニット１９６ａ、１９６ｂと、定盤のコイルユニット（図示省略）とにより構成される６自由度方向に推力を発生可能な平面モータにより、定盤上でＸＹ平面に沿って駆動される（すなわち、平面モータが粗微動兼用の駆動系として機能する）。なお、この場合も、平面モータはムービングマグネット型としても良いし、ムービングコイル型としても良く、どちらでも適用可能である。
また、上記実施形態の露光装置は、２つのウエハステージに対応して２つの定盤を有していたが、定盤の数はこれに限らず、例えば１つでも良いし３つ以上でも良い。また、ウエハステージの数も２つに限らず、１つでも３つ以上でも良いし、例えば米国特許出願公開第２００７／０２０１０１０号明細書に開示されるような、空間像計測器、照度むら計測器、照度モニタ、波面収差計測器などを有する計測ステージが定盤上に配置されても良い。
また、定盤、あるいはベース部材を複数に分離させる境界線の位置は、上記実施形態のような位置に限るものではない。上記実施形態では、基準軸ＬＶを含み、光軸ＡＸと交わるようなラインに設定したが、例えば、露光ステーションに境界があるとその部分の平面モータの推力が弱くなるような場合は、境界線を別の箇所に設定するようにしても良い。
また、計測バー７１は、例えば、米国特許出願公開第２００７／０２０１０１０号明細書に開示されるような自重キャンセラにより長手方向の中間部分（複数箇所でも良い）がベース盤上で支持されていても良い。
また、定盤１４Ａ，１４Ｂをベース盤１２上で駆動するモータとしては、電磁力（ローレンツ力）駆動方式の平面モータに限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式の平面モータ（又はリニアモータ）でも良い。また、モータは、平面モータに限らず、定盤の側面に固定された可動子と、ベース盤に固定された固定子とを含むボイスコイルモータでも良い。また、定盤は、例えば米国特許出願公開第２００７／０２０１０１０号明細書などに開示されるような自重キャンセラを介してベース盤上で支持されても良い。さらに、定盤の駆動方向は、３自由度方向に限られず、例えば６自由度方向、Ｙ軸方向のみ、あるいはＸＹ２軸方向のみであっても良い。この場合、気体静圧軸受（例えばエアベアリング）などにより定盤をベース盤の上で浮上させても良い。また、定盤の移動方向がＹ軸方向のみで良い場合、定盤は、例えばＹ軸方向に延設されたＹガイド部材上にＹ軸方向に移動可能に搭載されても良い。
また、上記実施形態では、微動ステージの下面、すなわち定盤の上面に対向する面にグレーティングが配置されたが、これに限らず、微動ステージの本体部を光が透過可能な中実部材とし、グレーティングを本体部の上面に配置しても良い。この場合、上記実施形態に比べ、ウエハとグレーティングとの距離が接近するので、露光点を含むウエハの被露光面と、エンコーダ５１，５２，５３による微動ステージの位置計測の基準面（グレーティングの配置面）とのＺ軸方向の差に起因して生じるアッベ誤差を小さくすることができる。また、グレーティングは、ウエハホルダの裏面に形成されても良い。この場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ（ウエハ）の位置を計測することができる。
また、上記実施形態では、一例としてエンコーダシステムが、Ｘヘッドと一対のＹヘッドを備える場合について説明したが、これに限らず、例えばＸ軸方向及びＹ軸方向の２方向を計測方向とする二次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ計測バー内に配置しても良い。２Ｄヘッドを２つ設ける場合には、それらの検出点がグレーティング上で露光位置を中心として、Ｘ軸方向に同一距離離れた２点になるようにしても良い。また、上記実施形態では、１ヘッド群あたりのヘッドの数をＸヘッド１個、Ｙヘッド２個としたが、さらに増やしても良い。また、露光ステーション２００側の第１計測ヘッド群７２が、さらに複数のヘッド群を有していても良い。例えば、露光位置（ウエハＷの露光中のショット領域）に対応する位置に配されたヘッド群の周囲それぞれ（＋Ｘ、＋Ｙ、−Ｘ、−Ｙ方向の４方向）に、さらにヘッド群を設けることができる。そして、前記ショット領域の露光直前での微動ステージ（ウエハＷ）の位置をいわゆる先読みで測定するようにしても良い。
また、微動ステージ位置計測系７０を構成するエンコーダシステムの構成は上記実施形態に限られないで任意で構わない。例えばＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に関する位置情報を計測可能な３Ｄヘッドを用いても良い。
また、上記実施形態では、エンコーダヘッドから射出される計測ビーム、Ｚヘッドから射出される計測ビームは、それぞれ２つの定盤の間の隙間、あるいは各定盤に形成された光透過部を介して微動ステージのグレーティングに照射されるものとした。この場合、光透過部としては、例えば、各計測ビームのビーム径よりも幾分大きめの孔などを、定盤１４Ａ，１４Ｂのカウンタマスとしての移動範囲を考慮して、定盤１４Ａ，１４Ｂにそれぞれ形成し、計測ビームがこれら複数の開口部を通過するようにしても良い。また、例えば各エンコーダヘッド、各Ｚヘッドとして、ペンシル型のヘッドを用い、各定盤にこれらのヘッドが挿入される開口部を形成しても良い。
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動する粗動ステージ駆動系６２Ａ，６２Ｂとして平面モータを採用したことに伴って、平面モータの固定子部を有する定盤１４Ａ，１４Ｂによって、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のＸＹ平面に沿った移動の際のガイド面（Ｚ軸方向の力を発生させる面）が形成される場合について例示した。しかし、上記実施形態がこれに限定されるものではない。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２に計測面（グレーティングＲＧ）が設けられ、計測バー７１にエンコーダヘッド（及びＺヘッド）から成る第１計測ヘッド群７２（及び第２計測ヘッド群７３）が設けられるものとしたが、上記実施形態がこれに限定されるものではない。すなわち、上記と反対に、エンコーダヘッド（及びＺヘッド）を微動ステージＷＦＳ１に設け、計測バー７１側に計測面（グレーティングＲＧ）を形成しても良い。かかる反対配置は、例えば電子ビーム露光装置、あるいはＥＵＶ露光装置などで採用される、いわゆるＨ型ステージに磁気浮上のステージを組み合わせた構成のステージ装置に適用することが可能である。このステージ装置では、ステージがガイドバーによって支持されるので、ステージの下方にステージに対向して位置するスケールバー（計測バーの表面に回折格子を形成したものに相当）を配置し、これに対向するステージの下面にエンコーダヘッドの少なくとも一部（光学系など）を配置する。この場合、該ガイドバーによってガイド面形成部材が構成されることとなる。勿論、他の構成であっても良い。計測バー７１側としてグレーティングＲＧを設ける箇所は、例えば、計測バー７１であっても良いし、定盤１４Ａ（１４Ｂ）上の全面あるいは少なくとも一面に設けられた非磁性材料等のプレートであっても良い。
なお、上記実施形態では、計測バー７１がメインフレームＢＤに一体的に固定されているので、内部応力（熱応力を含む）によって計測バー７１にねじれ等が発生し、計測バー７１とメインフレームＢＤとの相対位置が変化する可能性がある。そこで、かかる場合の対策として、計測バー７１の位置（メインフレームＢＤに対する相対位置、又は基準位置に対する位置の変化）を計測し、アクチュエータ等で計測バー７１の位置を微調整する、あるいは、測定結果を補正するなどしても良い。
また、上記実施形態では、計測バー７１とメインフレームＢＤとが一体である場合について説明したが、これに限らず、計測バー７１とメインフレームＢＤとが、物理的に分離されていても良い。この場合、メインフレームＢＤ（あるいは基準位置）に対する計測バー７１の位置（あるいは変位）を計測する計測装置（例えばエンコーダ及び／又は干渉計など）と、計測バー７１の位置を調整するアクチュエータ等とを設け、主制御装置２０その他の制御装置が、計測装置の計測結果に基づいて、メインフレームＢＤ（及び投影光学系ＰＬ）と、計測バー７１との位置関係を、所定の関係（例えば一定）に維持することとすれば良い。
また、計測バー７１に、光学的な手法により計測バー７１の変動を計測する計測システム（センサ）、温度センサ、圧力センサ、振動計測用の加速度センサ等を設けても良い。あるいは、計測バー７１の変動を測定する歪みセンサ（歪みゲージ）、又は変位センサ等を設けても良い。そして、これらのセンサで求めた値を使って、微動ステージ位置計測系７０及び／又は粗動ステージ位置計測系６８Ａ，６８Ｂで得られた位置情報を補正するようにしても良い。
また、上記実施形態では、それぞれの粗動ステージＷＣＳ１，ＷＣＳ２が備える連結部材９２ｂを介して、液浸領域（液体Ｌｑ）を、微動ステージＷＦＳ１と微動ステージＷＦＳ２との間で受け渡すことで、液浸領域（液体Ｌｑ）を投影光学系ＰＬの下方に常時維持する場合について説明した。しかし、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００４／０２１１９２０号明細書の第３実施形態に開示されるものと同様の構成の図示しないシャッタ部材を、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２との交換で、投影光学系ＰＬの下方に移動させることで、液浸領域（液体Ｌｑ）を投影光学系ＰＬの下方に常時維持することとしても良い。
また、上記実施形態を露光装置のステージ装置（ウエハステージ）５０に適用させる場合について説明したが、これに限られるものではなく、レチクルステージＲＳＴに適用させるようにしても良い。
なお、上記実施形態において、グレーティングＲＧは、保護部材、例えばカバーガラスによって覆われて、保護されていても良い。カバーガラスは、本体部８０の下面のほぼ全面を覆うように設けられていても良いし、グレーティングＲＧを含む本体部８０の下面の一部のみを覆うように設けても良い。また、グレーティングＲＧを保護するのに十分な厚みを要するため板状の保護部材が望ましいが、素材に応じて薄膜状の保護部材を用いても良い。
この他、一面にグレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の他面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置し、かつその透明板の一面側に保護部材（カバーガラス）を設ける、あるいは、保護部材（カバーガラス）を設けずに、グレーティングＲＧが固定又は形成される透明板の一面をウエハホルダの裏面に接触又は近接して配置しても良い。特に前者では、透明板の代わりにセラミックスなどの不透明な部材にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良いし、あるいは、ウエハホルダの裏面にグレーティングＲＧを固定又は形成しても良い。後者の場合、露光中にウエハホルダが膨張したり、微動ステージに対する装着位置がずれたりした場合であっても、これに追従してウエハホルダ（ウエハ）の位置を計測することができる。あるいは、従来の微動ステージにウエハホルダとグレーティングＲＧを保持するだけでも良い。また、ウエハホルダを、中実のガラス部材によって形成し、該ガラス部材の上面（ウエハ載置面）にグレーティングＲＧを配置しても良い。
なお、上記実施形態では、ウエハステージは、粗動ステージと微動ステージとを組み合わせた粗微動ステージである場合を例示したが、これに限定されるものではない。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、全６自由度方向に駆動可能であったが、これに限らず少なくともＸＹ平面に平行な二次元平面内を移動できれば良い。さらに微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２は、粗動ステージＷＣＳ１又はＷＣＳ２に接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳ１，ＷＦＳ２を粗動ステージＷＣＳ１又はＷＣＳ２に対して駆動する微動ステージ駆動系は、例えばロータリモータとボールねじ（又は送りねじ）とを組み合わせたものであっても良い。
なお、ウエハステージの移動範囲全域でその位置計測が可能となるように微動ステージ位置計測系を構成しても良い。この場合には粗動ステージ位置計測系が不要になる。
なお、上記実施形態の露光装置で用いられるウエハは、４５０ｍｍウエハ、３００ｍｍウエハなど、各種のサイズのウエハのいずれでも良い。
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも上記実施形態は好適に適用することができる。
なお、上記実施形態では、露光装置が、スキャニング・ステッパである場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができる。そのため、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍系及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を用いるＥＵＶ露光装置に上記実施形態を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、このステージの位置をエンコーダシステムを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の露光装置は、エネルギビームにより物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。

Claims (22)

  1. 第１支持部材に支持された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
    前記物体を保持し、所定の二次元平面に沿って移動可能な移動体と、
    前記移動体が前記二次元平面に沿って移動する際のガイド面を形成するガイド面形成部材と、
    前記移動体を駆動する第１駆動系と、
    前記ガイド面形成部材を介して前記光学系と反対側に前記ガイド面形成部材から離間して配置され、前記第１支持部材に固定された第２支持部材と、
    前記移動体と前記第２支持部材との一方に設けられた前記二次元平面に平行な計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの光を受光する前記移動体と前記第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める計測系と、
    を備える露光装置。
  2. 前記第２支持部材は、前記二次元平面に平行に配置された梁状部材である請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記梁状部材は、その長手方向の両端部が前記第１支持部材に吊り下げ状態で固定される請求項２に記載の露光装置。
  4. 前記計測面には、前記二次元平面に平行な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計測部材は、前記グレーティングに前記計測ビームを照射し、前記グレーティングからの回折光を受光するエンコーダヘッドを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
  5. 前記ガイド面形成部材は、前記第２支持部材の前記光学系側に前記移動体に対向して配置され、前記移動体に対向する側の一面に前記二次元平面に平行な前記ガイド面が形成された定盤である請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
  6. 前記定盤は、前記計測ビームが通過可能な光透過部を有する請求項５に記載の露光装置。
  7. 前記第１駆動系は、前記移動体に設けられた可動子と、前記定盤に設けられた固定子とを有し、該固定子と、前記可動子との間で発生する駆動力により、前記移動体を駆動する平面モータを含む請求項５又は６に記載の露光装置。
  8. 前記定盤を、前記二次元平面に平行な面内で移動可能に支持する、ベース部材をさらに備える請求項７に記載の露光装置。
  9. 前記ベース部材に設けられた固定子と、前記定盤に設けられた可動子とを含み、該可動子と前記固定子との間で発生する駆動力により前記定盤をベース部材に対して駆動する定盤駆動系をさらに備える請求項８に記載の露光装置。
  10. 前記計測面は、前記移動体に設けられ、
    前記第１計測部材の前記少なくとも一部は、前記第２支持部材に配置されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
  11. 前記移動体は、前記光学系に対向する前記二次元平面に平行な第１面に前記物体が載置され、前記第１面とは反対側の前記二次元平面に平行な第２面に前記計測面が配置される請求項１０に記載の露光装置。
  12. 前記移動体は、前記第１駆動系により駆動される第１移動部材と、前記物体を保持し、前記第１移動部材に相対移動可能に支持される第２移動部材と、を含み、
    前記計測面は、前記第２移動部材に配置される請求項１０又は１１に記載の露光装置。
  13. 前記第２移動部材を前記第１移動部材に対して、前記二次元平面内の互いに直交する第１軸方向及び第２軸方向を含む６自由度方向に駆動する第２駆動系をさらに備える請求項１２に記載の露光装置。
  14. 前記計測系は、前記計測面上で実質的な計測軸が通る計測中心が、前記物体に照射されるエネルギビームの照射領域の中心である露光位置に一致する１又は２以上の前記第１計測部材を有する請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
  15. 前記物体上に配置されたマークを検出するマーク検出系をさらに備え、
    前記計測系は、前記計測面上で実質的な計測軸が通る計測中心が、前記マーク検出系の検出中心に一致する１又は２以上の第２計測部材をさらに有する請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
  16. 前記移動体は、前記第１駆動系により６自由度方向に駆動される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
  17. 前記計測系は、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置情報をさらに求めることが可能である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
  18. 前記計測系は、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置情報を、少なくとも同一直線上に無い３箇所で求める請求項１７に記載の露光装置。
  19. 第１支持部材に支持された光学系を介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
    前記物体を保持し、所定の二次元平面に沿って移動可能な移動体と、
    前記第１支持部材に固定された第２支持部材と、
    前記移動体を駆動する第１駆動系と、
    前記光学系と前記第２支持部材との間に該第２支持部材から離間して配置され、前記移動体が前記二次元平面に沿って移動する際に前記移動体を該移動体の前記第２支持部材の長手方向に直交する方向に関して少なくとも２点で支持する移動体支持部材と、
    前記移動体と前記第２支持部材との一方に設けられた前記二次元平面に平行な計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの光を受光する前記移動体と前記第２支持部材との他方に少なくとも一部が設けられた第１計測部材を含み、該第１計測部材の出力に基づいて前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置情報を求める計測系と、
    を備える露光装置。
  20. 前記移動体支持部材は、前記第２支持部材の前記光学系側に前記移動体に対向して配置され、前記移動体に対向する側の一面に前記二次元平面に平行なガイド面が形成された定盤である請求項１９に記載の露光装置。
  21. 前記計測系で求められた計測情報を用い、前記第１駆動系を介して前記移動体の位置を制御する制御系をさらに備える請求項１又は請求項１９に記載の露光装置。
  22. 請求項１〜２１のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと、
    前記露光された物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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