ステージ装置、露光装置、駆動方法及び露光方法並びにデバイス製造方法
駆動系により、アーム部材（７１）から移動体（ＷＦＳ）のＸＹ平面に平行な一面に配置されたグレーティング（ＲＧ）に対して計測ビームを照射して移動体のＸＹ平面内の位置を計測する第１計測系の計測結果と、レーザ干渉計を用いてアーム部材（７１）の形状変化を計測する第２計測系の計測結果と、に基づいて移動体が駆動される。駆動系は、第１計測系の計測結果に含まれるアーム部材の形状変化に起因する計測誤差を、第２計測系の計測結果を用いて補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置、露光装置、駆動方法及び露光方法並びにデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００９年１１月１９日に出願された米国特許仮出願６１／２７２，９２７号、及び２０１０年１１月１７日に出願された米国出願１２／９４８，０３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成される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）を保持して２次元移動する微動ステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度な微動ステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。
【０００４】
かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、微動ステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、特許文献１などに開示される液浸露光装置では、液体が蒸発する際の気加熱などの影響によりウエハステージ（ウエハステージ上面に設けられていたグレーティング）が変形するおそれがあるなど、未だ改善すべき点があった。
【０００５】
かかる不都合を改善するものとして、例えば、特許文献２には、第５の実施形態として、光透過部材で構成されたウエハステージの上面にグレーティングを設け、ウエハステージの下方に配置されたエンコーダ本体から計測ビームをウエハステージに入射させてグレーティングに照射し、グレーティングで発生する回折光を受光することによって、グレーティングの周期方向に関するウエハステージの変位を計測するエンコーダシステムを備えた露光装置が開示されている。この装置では、グレーティングは、カバーガラスで覆われているので、気化熱などの影響は受け難く、高精度なウエハステージの位置計測が可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の第５の実施形態に係る露光装置では、吊り下げ支持部材を介して投影光学系定盤に吊り下げ支持されたステージ定盤にエンコーダ本体が設けられており、露光装置の露光中における振動が投影光学系定盤や吊り下げ支持部材を介してステージ定盤に伝わることによってエンコーダヘッドの光軸が傾くなどし、これに起因してエンコーダシステムの計測精度が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７３７９号
【特許文献２】国際公開第２００８／０３８７５２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の観点からすると、第１軸方向に延在するガイド部材を有し、前記第１軸方向と略直交する第２軸方向に移動する第１移動体と、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けられ、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動する一対の第２移動体と、物体を保持するとともに、前記一対の第２移動体により、少なくとも前記第１軸方向及び前記第２軸方向を含む二次元平面内で移動自在に支持され、前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された保持部材と、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置され、前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材を有し、該アーム部材から前記計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測系と、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光する光波干渉式計測システムを有し、該光波干渉式計測システムの計測結果に基づいて、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測系と、前記第１計測系及び前記第２計測系の出力に基づいて前記保持部材を駆動する駆動系と、を有するステージ装置である。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体が前記保持部材上に載置される、本発明のステージ装置と、前記保持部材上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と、を備える露光装置である。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、本発明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である。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、物体を保持した保持部材を、第１軸方向と、前記第１軸方向と直交する第２軸方向とを含む二次元平面内で移動させる駆動方法であって、前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、前記物体を保持する前記保持部材を前記一対の第２移動体により支持し、前記一対の第２移動体を前記ガイド部材に沿って同期移動させて、前記保持部材を前記第１軸方向に移動させるステップと、前記保持部材上の前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測ステップと、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップと、前記第１計測ステップ及び前記第２計測ステップの計測結果に基づいて前記保持部材を駆動する駆動ステップと、を含む駆動方法である。
【００１２】
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、パターンの形成のため、本発明の駆動方法を用いて駆動する工程を含む、第１の露光方法である。
【００１３】
本発明は、第６の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、内部に空間部を形成し、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で前記第２移動体に対して相対移動可能に保持され、前記二次元平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた保持部材に、前記物体を載置する載置工程と、前記第２移動体の空間部内に前記計測面に対向して配置され、前記計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測ステップと、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップと、前記第１計測ステップ及び前記第２計測ステップの計測結果に基づいて、前記保持部材を前記二次元平面内の走査方向に駆動することで、前記エネルギビームに対して前記物体を走査する走査ステップと、を含む第２の露光方法である。
【００１４】
本発明は、第７の観点からすると、本発明の第１、第２露光方法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である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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２】図１の露光装置が備えるステージ装置の概観斜視図である。
【図３】図２のステージ装置の分解斜視図である。
【図４Ａ】図１の露光装置が備えるステージ装置を示す−Ｙ方向から見た側面図である。
【図４Ｂ】ステージ装置を示す平面図である。
【図５】図１の露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す平面図である。
【図７Ａ】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す−Ｙ方向から見た側面図である。
【図７Ｂ】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す＋Ｘ方向から見た側面図である。
【図８Ａ】微動ステージを粗動ステージに対してＺ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図８Ｂ】微動ステージを粗動ステージに対してＹ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図８Ｃ】微動ステージを粗動ステージに対してＸ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図９】微動ステージの中央部を＋Ｚ方向に撓ませる際の動作を説明するための図である。
【図１０Ａ】計測アームの先端部を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】計測アームの先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図である。
【図１１Ａ】Ｘヘッドの概略構成を示す図である。
【図１１Ｂ】Ｘヘッド、Ｙヘッドそれぞれの計測アーム内での配置を説明するための図である。
【図１２Ａ】計測アームの先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合を示す図である。
【図１２Ｂ】計測アームの先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合を示す図である。
【図１３】計測アームの先端面の面位置を計測するための計測システムを構成する４つのレーザ干渉計を示す図である。
【図１４】計測アームの先端面の変位を計測するための計測システムを構成するエンコーダを示す図である。
【図１５Ａ】計測アームの先端面の面位置に対応するエンコーダシステムの補正情報を作成する方法を説明するための図である。
【図１５Ｂ】作成された補正情報に対応するグラフを示す図である。
【図１６Ａ】スキャン露光時のウエハの駆動方法を説明するための図である。
【図１６Ｂ】ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。
【図１７】変形例に係るグレーティングの配置を示す図である。
【図１８】２つのステージユニットを有するステージ装置の概観斜視図である。
【図１９】本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１９におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１６Ｂに基づいて説明する。
【００１７】
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。この露光装置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。
【００１８】
露光装置１００は、図１に示されるように、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、微動ステージＷＦＳを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１において、微動ステージＷＦＳ上には、ウエハＷが載置されている。
【００１９】
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０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。ここで、照明光ＩＬとして、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。
【００２０】
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５参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００２１】
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５参照）に送られる。
【００２２】
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、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を通過した照明光ＩＬにより、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と微動ステージＷＦＳ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、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、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光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。
【００２３】
局所液浸装置８は、本実施形態の露光装置１００が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。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５参照）、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。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図５参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ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５参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ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、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。本実施形態では、上記の液体Ｌｑとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
【００２４】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたベース盤１２、ウエハＷを保持してベース盤１２上で移動するウエハステージＷＳＴ、及び各種計測系（１６、７０（図５参照）等）等を備えている。
【００２５】
ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。
【００２６】
図２に示すように、ステージ装置５０は、ＹモータＹＭの駆動により移動するＹ粗動ステージ（第１移動体）ＹＣと、ＸモータＸＭの駆動により独立して移動する一対のＸ粗動ステージ（第２移動体）ＷＣＳと、ウエハＷを保持してＸ粗動ステージＷＣＳに移動自在に支持される微動ステージ（保持部材）ＷＦＳとを備えている。これらＹ粗動ステージＹＣとＸ粗動ステージＷＣＳとによりステージユニットＳＵが構成される。また、ＹモータＹＭとＸモータＸＭとを含んで粗動ステージ駆動系５１（図５参照）が構成される。
【００２７】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳ及び微動ステージＷＦＳにより上述したウエハステージＷＳＴが構成される。微動ステージＷＦＳは、微動ステージ駆動系５２（図５参照）によってＸ粗動ステージＷＣＳ対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）にそれぞれ駆動される。本実施形態では、粗動ステージ駆動系５１と微動ステージ駆動系５２とを含んで、ウエハステージ駆動系５３が構成されている。
【００２８】
ウエハステージＷＳＴ（Ｘ粗動ステージＷＣＳ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６（図２には不図示、図１および図５参照）によって計測される。また、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０によって計測される。ウエハステージ位置計測系１６及び微動ステージ位置計測系７０の計測結果は、Ｘ粗動ステージＷＣＳ、微動ステージＷＦＳの位置制御のため、主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００２９】
Ｘ粗動ステージＷＣＳに微動ステージＷＦＳが支持されたとき、その微動ステージＷＦＳとＸ粗動ステージＷＣＳとのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、Ｘ粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳとの間に設けられた相対位置計測器２２（図５参照）によって計測可能である。
【００３０】
相対位置計測器２２としては、例えば微動ステージＷＦＳに設けられたグレーティングを計測対象とする、Ｘ粗動ステージＷＣＳにそれぞれ設けられた少なくとも２つのヘッドを含み、該ヘッドの出力に基づいて、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダなどを用いることができる。相対位置計測器２２の計測結果は、主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００３１】
ウエハステージ位置計測系１６、微動ステージ位置計測系７０、およびステージ装置５０の各部の構成等については、後に詳述する。
【００３２】
露光装置１００では、投影ユニットＰＵの中心から＋Ｙ側に所定距離隔てた位置にウエハアライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図５参照）が配置されている。ウエハアライメント系ＡＬＧとしては、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が
用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧは、主制御装置２０により、ウエハアライメント（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ））の際に、後述する微動ステージＷＦＳ上の計測プレートに形成された第２基準マーク、又はウエハＷ上のアライメントマークの検出に用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧ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に供給される。主制御装置２０は、ウエハアライメント系ＡＬＧの検出結果（撮像結果）と、検出時の微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置情報とに基づいて、対象マークのアライメント時座標系におけるＸ，Ｙ座標を算出する。
【００３３】
この他、本実施形態における露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）ＡＦ（図１では不図示、図５参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図５参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、多点ＡＦ系ＡＦの複数の検出点それぞれにおけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、ウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）時にウエハＷ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報と、後述する微動ステージ位置計測系７０の一部を構成するレーザ干渉計システム７５（図５参照）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。
【００３４】
また、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に、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において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ＷＦＳ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５参照）。
【００３５】
図５には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。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、粗動ステージ駆動系５１、微動ステージ駆動系５２など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００３６】
続いて、ステージ装置５０の各部の構成等について図２および図３を用いて詳述する。
ＹモータＹＭは、ベース盤１２のＸ方向の両側縁にＹ方向に延在して設けられた固定子１５０と、Ｙ粗動ステージＹＣのＸ方向の両端に設けられた可動子１５１とから構成されている。固定子１５０は、Ｙ方向に沿って配列された永久磁石を備えており、可動子１５１はＹ方向に沿って配列されたコイルを備えている。即ち、ＹモータＹＭは、ウエハステージＷＳＴ及びＹ粗動ステージＹＣをＹ方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータを構成している。尚、ここではムービングコイル型のリニアモータを例に挙げて説明するが、ムービングマグネット型のリニアモータであってもよい。
【００３７】
また、固定子１５０は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによってベース盤１２の上方において所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これにより、ウエハステージＷＳＴやＹ粗動ステージＹＣのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子１５０がＹ方向のＹカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺する。
【００３８】
Ｙ粗動ステージＹＣは、可動子１５１、１５１間に設けられＸ方向に延びるＸガイド（ガイド部材）ＸＧを有しており、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９４によりベース盤１２の上に浮上支持される。
【００３９】
ＸガイドＸＧには、ＸモータＸＭを構成する固定子１５２が設けられている。ＸモータＸＭの可動子１５３は、図３に示すように、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通し、ＸガイドＸＧが挿通される貫通孔１５４に設けられている。
【００４０】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳは、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９５によりそれぞれベース盤１２の上に浮上支持され、ＸモータＸＭの駆動によりＸガイドＸＧに沿って互いに独立してＸ方向に移動する。Ｙ粗動ステージＹＣには、ＸガイドＸＧの他に、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＹ方向に駆動するＹリニアモータの固定子が配設されたＸガイドＸＧＹが設けられている。そして、Ｘ粗動ステージＷＣＳには、当該Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通する貫通孔１５５（図３参照）にＹリニアモータの可動子１５６が設けられている。なお、Ｙリニアモータを設けずに、エアベアリングを設けることにより、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＹ方向に支持する構成としてもよい。
【００４１】
図４Ａはステージ装置５０を−Ｙ方向から見た側面図、図４Ｂはステージ装置５０の平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、各Ｘ粗動ステージＷＣＳのＸ方向外側端部には、一対の側壁部９２ａ、９２ｂと、側壁部９２ａ、９２ｂそれぞれの上面に固定された一対の固定子部９３ａ、９３ｂとを備えている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。
【００４２】
一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するためのコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ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によって制御される。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。
【００４３】
固定子部９３ａは、＋Ｘ側の端部が側壁部９２ａ上面に固定され、固定子部９３ｂは、−Ｘ側の端部が側壁部９２ｂ上面に固定されている。
【００４４】
微動ステージＷＦＳは、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る本体部８１と、本体部８１の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部８２ａ、８２ｂと、を備えている。
【００４５】
本体部８１は、その内部を後述するエンコーダシステムの計測ビーム（レーザ光）が進行可能とする必要があることから、光が透過可能な透明な素材で形成されている。また、本体部８１は、その内部におけるレーザ光に対する空気揺らぎの影響を低減するため、中実に形成されている（内部に空間を有しない）。なお、透明な素材は、低熱膨張率であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英（ガラス）などが用いられる。なお、本体部８１は、その全体が透明な素材で構成されていても良いが、エンコーダシステムの計測ビームが透過する部分のみが透明な素材で構成されていても良く、この計測ビームが透過する部分のみが中実に形成されていても良い。
【００４６】
微動ステージＷＦＳの本体部８１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）が設けられている。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳと一体に形成されていても良いし、本体部８１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を介して、又は接着等により固定されていても良い。
【００４７】
さらに、本体部８１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４Ａ及び図４Ｂ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８１に対応する八角形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）８３が取り付けられている。プレート８３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）。プレート８３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８１の上面に固定されている。また、プレート８３には、図４Ｂに示されるように、＋Ｘ端部かつ−Ｙ側端部近傍に円形の切り欠きが形成され、この切り欠きの内部に、その表面がプレート８３の表面と、すなわちウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態で計測プレート８６が埋め込まれている。計測プレート８６の表面には、前述した一対のレチクルアライメント検出系ＲＡ１，ＲＡ２それぞれにより検出される一対の第１基準マークと、ウエハアライメント系ＡＬＧにより検出される第２基準マークとが少なくとも形成されている（第１及び第２基準マークはいずれも図示省略）。
【００４８】
図４Ａに示されるように、本体部８１の上面のウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（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。
【００４９】
グレーティングＲＧの上面は、保護部材、例えばカバーガラス８４（図４Ａには不図示、図１１Ａ参照）によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス８４は、本体部８１の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングＲＧを含む本体部８１の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材（カバーガラス８４）は、本体部８１と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良いし、あるいは薄膜などで構成しても良い。
【００５０】
本体部８１は、図４Ａからもわかるように、長手方向の一端部と他端部との上下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングＲＧに対向する部分に凹部が形成されている。本体部８１は、グレーティングＲＧが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。
【００５１】
可動子部８２ａは、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＸ軸方向寸法（幅）が、共に固定子部９３ａよりも短い（半分程度の）２枚の平面視矩形状の板状部材８２ａ１、８２ａ２を含む。板状部材８２ａ１、８２ａ２は、本体部８１の＋Ｘ側の端部に対し、Ｚ軸方向（上下）に所定の距離だけ離間した状態でともにＸＹ平面に平行に固定されている。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２の間には、固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ１、８２ａ２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、収容されている。
【００５２】
可動子部８２ｂは、Ｚ軸方向（上下）に所定の間隔が維持された２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２を含み、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の間には、固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２が、収容されている。
【００５３】
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳは、Ｙ軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに装着する際には、２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２、及び８２ｂ１、８２ｂ２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージのＷＦＳのＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に移動（スライド）させれば良い。
【００５４】
次に、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動するための微動ステージ駆動系５２の構成について説明する。微動ステージ駆動系５２は、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と、固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２と、固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含む。
【００５５】
これをさらに詳述する。図６からわかるように、固定子部９３ａの内部には、複数（ここでは、１２個）の平面視長方形状のＹＺコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５５（５５ａ、５５ｂ）、５７（５７ａ、５７ｂ）が、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置され、２列のコイル列を構成している。コイル列はＸ軸方向に所定間隔で配置されている。ＹＺコイル５５は、上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置された平面視矩形状の上部巻線と下部巻線（不図示）とを有する。また、固定子部９３ａの内部であって、上述した２列のコイル列の間には、Ｙ軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５６が、配置されている。この場合、２列のコイル列と、Ｘコイル５６とは、Ｘ軸方向に関して等間隔で配置されている。２列のコイル列と、Ｘコイル５６とを含んで、コイルユニットＣＵａが構成されている。
【００５６】
なお、以下では、図６及び図７Ａ並びに図７Ｂを用いて、一対の固定子部９３ａ、９３ｂのうち、一方の固定子部９３ａ、及びこの固定子部９３ａに支持される可動子部８２ａについて説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３ｂ及び可動子部８２ｂは、これらと同様に構成され、同様に機能する。従って、コイルユニットＣＵｂ、磁石ユニットＭＵｂ１，ＭＵｂ２は、コイルユニットＣＵａ、磁石ユニットＭＵａ１，ＭＵａ２と同様に構成されている。
【００５７】
微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ１の内部には、図６及び図７Ａ並びに図７Ｂを参照するとわかるように、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数（ここでは１０個）の永久磁石６５ａ、６７ａが、Ｙ軸方向に等間隔で配置された２列の磁石列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。２列の磁石列それぞれは、コイル５５、５７に対向して配置されている。
【００５８】
複数の永久磁石６５ａ（６５ａ１、６５ａ２、６５ａ３、６５ａ４、６５ａ５．．．、６５ｂ１、６５ｂ２、６５ｂ３、６５ｂ４、６５ｂ５．．．）は、図７Ｂに示されるように、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極である永久磁石と、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極である永久磁石とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。複数の永久磁石６７ａ（６７ａ１、６７ａ２、６７ａ３、６７ａ４、６７ａ５．．．、６７ｂ１、６７ｂ２、６７ｂ３、６７ｂ４、６７ｂ５．．．）から成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。
【００５９】
また、板状部材８２ａ１の内部であって、上述の２列の磁石列の間には、Ｘ軸方向に離間して配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石６６ａ１、６６ａ２が、コイル５６に対向して配置されている。図７Ａに示されるように、永久磁石６６ａ１は、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極となっており、永久磁石６６ａ２は、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極となっている。
【００６０】
上述した複数の永久磁石６５ａ、６７ａ及び６６ａ１、６６ａ２によって、磁石ユニットＭＵａ１が構成されている。
【００６１】
−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部にも、図７Ａに示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ１と同様の配置で、永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂが配置されている。これらの永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂによって、磁石ユニットＭＵａ２が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ２内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂは、図６では、永久磁石６５ａ、６６ａ１、６６ａ２、６７ａに対して、紙面奥側に重なって配置されている。
【００６２】
ここで、微動ステージ駆動系５２では、図７Ｂに示されるように、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石（図７Ｂにおいて、Ｙ軸方向に沿って順に永久磁石６５ａ１〜６５ａ５とする）は、隣接する２つの永久磁石６５ａ１及び６５ａ２それぞれが、ＹＺコイル５５１の巻線部に対向したとき、これらに隣接する永久磁石６５ａ３が、上述のＹＺコイル５５１に隣接するＹＺコイル５５２の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。なお、図７Ｂに示されるように、永久磁石６５ａ４及び６５ａ５それぞれは、ＹＺコイル５５２に隣接するＹＺコイル５５３の巻線部に対向する。永久磁石６５ｂ、６７ａ、６７ｂのＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている（図７Ｂ参照）。
【００６３】
従って、微動ステージ駆動系５２では、一例として図７Ｂに示される状態で、コイル５５１，５５３の上部巻線及び下部巻線それぞれに、＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５５１，５５３には−Ｙ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として、永久磁石６５ａ、６５ｂそれぞれには、＋Ｙ方向の力が作用する。これらの力の作用により、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｙ方向に移動する。上記の場合とは逆に、コイル５５１，５５３に、それぞれ＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｙ方向に移動する。
【００６４】
コイル５７に電流を供給することにより、永久磁石６７（６７ａ，６７ｂ）との間で電磁相互作用が行われ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動することができる。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を制御する。
【００６５】
また、微動ステージ駆動系５２では、一例として図７Ｂに示される状態で、コイル５５２の上部巻線に＋Ｚ方向から見て左回りの電流、下部巻線に＋Ｚ方向から見て右回りの電流がそれぞれ供給されると、コイル５５２と永久磁石６５ａ３との間に吸引力、コイル５５２と永久磁石６５ｂ３との間に反発力（斥力）がそれぞれ発生し、微動ステージＷＦＳは、これらの吸引力及び反発力によって粗動ステージＷＣＳに対して上方（＋Ｚ方向）、すなわち浮上する方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、浮上状態の微動ステージＷＦＳのＺ方向の位置を制御する。
【００６６】
また、図７Ａに示される状態で、コイル５６に＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５６に＋Ｘ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２それぞれには、−Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｘ方向に移動する。また、上記の場合とは逆に、コイル５６に＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２には、＋Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｘ方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を制御する。
【００６７】
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に配列された複数のＹＺコイル５５、５７に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Ｙ軸方向への駆動力とは別に、Ｚ軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージＷＦＳの粗動ステージＷＣＳに対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させた状態で、Ｙ軸方向と併せて独立にＸ軸方向にも駆動可能である。
【００６８】
また、主制御装置２０は、例えば図８Ａに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる大きさのＹ軸方向の駆動力（推力）を作用させることによって（図８Ａの黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳをＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図８Ａの白抜き矢印参照）。
【００６９】
また、主制御装置２０は、図８Ｂに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図８Ｂの黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させること（図８Ｂの白抜き矢印参照）ができる。
【００７０】
さらに、主制御装置２０は、例えば図８Ｃに示されるように、微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれにおいて、Ｙ軸方向の＋側と−側とに、互いに異なる浮上力（図８Ｃの黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図８Ｃの白塗抜き矢印参照）ができる。
【００７１】
以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２により、微動ステージＷＦＳを、粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳに対して、非接触で６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができるようになっている。
【００７２】
また、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳに浮上力を作用させる際、固定子部９３ａ内に配置された２列のコイル５５、５７（図６参照）に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図９に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図９の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図９の白抜き矢印参照）を作用させることができる。また、主制御装置２０は、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳの中央部を＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に撓ませることができる（図９のハッチング付き矢印参照）。従って、図９に示されるように、微動ステージＷＦＳの中央部を＋Ｚ方向に撓ませることによって、ウエハＷ及び本体部８１の自重に起因する微動ステージＷＦＳ（本体部８１）のＸ軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハＷ表面のＸＹ平面（水平面）に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハＷが大径化して微動ステージＷＦＳが大型化した時などに、特に効果を発揮する。
【００７３】
本実施形態の露光装置１００では、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３（図５参照）を用いて計測される。微動ステージＷＦＳの位置情報は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、この位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳの位置を制御する。
【００７４】
これに対し、ウエハステージＷＳＴが微動ステージ位置計測系７０の計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴの位置情報は、主制御装置２０により、ウエハステージ位置計測系１６（図５参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６は、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測するレーザ干渉計を含んでいる。なお、図１では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージＷＣＳには、Ｙ軸に垂直なＹ反射面とＸ軸に垂直なＸ反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もＸ反射面、Ｙ反射面にそれぞれ測長ビームを照射するＸ干渉計、Ｙ干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系１６では、例えばＹ干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の位置情報（回転情報）をも計測できる。なお、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系１６に代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤１２の上面に２次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳの底面にエンコーダヘッドを設けることができる。
【００７５】
次に、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ、θｘ、及びθｙ方向の位置情報の計測に用いられるレーザ干渉計システム７５とを含む、微動ステージ位置計測系７０（図５参照）の構成について説明する。微動ステージ位置計測系７０は、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１を備えている。計測アーム７１は、露光装置１００のメインフレームＢＤに支持部７２を介して片持ち支持（一端部近傍が支持）されている）。
【００７６】
計測アーム７１は、Ｙ軸方向を長手方向とする、幅方向（Ｘ軸方向）よりも高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状（すなわち直方体状）の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム７１は、図１３に示されるように、−Ｙ側端部に位置する直角プリズム形状の第１部材と、該第１部材とともに、全体として四角柱状（すなわち直方体状）の部材を構成する第２部材とを備えている。計測アーム７１は、後述するエンコーダヘッド（光学系）が収容される部分を除き、中実に形成されている。第１部材と第２部材との境界面（すなわち、第１部材の斜面）には、図１３に示されるように、その外周部近傍を除き、反射膜が成膜され、反射面ＲＰ１が形成されるとともに、反射面ＲＰ１の外周部のうち、少なくとも上端部及び下端部にはブリュースター分離面（以下、分離面と略述する）ＢＭＦが形成されている。すなわち、第１部材は、一部に反射面を有する偏向ビームスプリッタを構成する。以下では、第１部材を、第１部材ＰＢＳ（適宜、偏向ビームスプリッタ）と呼ぶ。第１部材ＰＢＳの−Ｚ側の面には、全面にわたって反射膜が成膜され、反射面ＲＰ２が形成されている。
【００７７】
また、計測アーム７１の＋Ｙ側の端面には、全面にわたって反射膜が成膜され、反射面ＲＰ３が形成されている。反射面ＲＰ３の使用方法については、後述する。
【００７８】
計測アーム７１は、前述したようにウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１（図１では不図示、図４Ａ等参照）の下面）に対向している。計測アーム７１の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定のクリアランス、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージＷＦＳの下面とほぼ平行に配置される。
【００７９】
微動ステージ位置計測系７０は、図５に示されるように、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計システム７５とを備えている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ７３ｘ、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂ（以下、適宜これらを併せてＹリニアエンコーダ７３ｙとも呼ぶ）を含む。エンコーダシステム７３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号（対応する米国特許出願公開第２００７／２８８，１２１号明細書）などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系（光検出器を含む）が、計測アーム７１の外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１の内部に、すなわちグレーティングＲＧに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム７１の内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。
【００８０】
図１０Ａには、計測アーム７１の先端部が斜視図にて示されており、図１０Ｂには、計測アーム７１の先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１１Ａ及び図１１Ｂ参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１１Ｂ参照）で計測する。すなわち、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ７３ｘが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂが構成されている。
【００８１】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、計測アーム７１のセンターラインＣＬから等距離にある、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上の２点（図１０Ｂの白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図１０Ａ中に実線で示されている）を照射する。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される（図１１Ａ参照）。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図１０Ｂ中の符号ＤＰ参照）は、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に一致している（図１参照）。なお、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、実際には、本体部８１と空気層との境界面などで屈折するが、図１１Ａ等では、簡略化して図示されている。
【００８２】
図１１Ｂに示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、計測アーム７１のセンターラインＣＬの＋Ｘ側、−Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド７７ｙａは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、Ｙ軸に平行な直線ＬＹａ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０Ｂの白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図１０Ａにおいてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図１０Ｂに符号ＤＰｙａで示されている。
【００８３】
Ｙヘッド７７ｙｂは、Ｙヘッド７７ｙａと同様に、計測アーム７１のセンターラインＣＬから直線ＬＹａと同一距離離れたＹ軸に平行な直線ＬＹｂ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０Ｂの白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図１０Ｂに示されるように、計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２及び計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２それぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。ここで、主制御装置２０では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによる検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点は、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢｘ２のグレーティングＲＧ上の照射点ＤＰと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、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に一致する。従って、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７３を用いることで、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの所定のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する際、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（裏側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置をそれぞれ計測する、Ｘ軸方向に離間して配置された一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳのθｚ方向の回転量を計測する。
【００８４】
ここで、エンコーダシステム７３を構成する３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの構成について説明する。図１１Ａには、３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂを代表して、Ｘヘッド７７ｘの概略構成が示されている。また、図１１Ｂには、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１内での配置が示されている。
【００８５】
図１１Ａに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、その分離面がＹＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及び反射ミラーＲ３ａ，Ｒ３ｂ等を有し、これらの光学素子が所定の位置関係で配置されている。Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂも同様の構成の光学系を有している。Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、ユニット化されて計測アーム７１の内部に固定されている。
【００８６】
図１１Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）では、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられた光源ＬＤｘから−Ｚ方向にレーザビームＬＢｘ０が射出され、ＸＹ平面に対して４５°の角度で斜設された前述の反射面ＲＰ１を介してＹ軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームＬＢｘ０は、計測アーム７１の内部の中実な部分を、計測アーム７１の長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１１Ａに示される反射ミラーＲ３ａに達する。そして、レーザビームＬＢｘ０は、反射ミラーＲ３ａによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザビームＬＢｘ０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで偏光分離されて２つの計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1は反射ミラーＲ１ａを介して微動ステージＷＦＳに形成されたグレーティングＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2は反射ミラーＲ１ｂを介してグレーティングＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
【００８７】
計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の照射によってグレーティングＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームそれぞれは、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。
【００８８】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つの１次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2それぞれの１次回折ビームは同軸上に合成ビームＬＢｘ12として合成される。合成ビームＬＢｘ12は、反射ミラーＲ３ｂでその光路が、Ｙ軸に平行に折り曲げられて、計測アーム７１の内部をＹ軸に平行に進行し、前述の反射面ＲＰ１を介して、図１１Ｂに示される、計測アーム７１の外部に配置されたＸ受光系７４ｘに送光される。
【００８９】
Ｘ受光系７４ｘでは、合成ビームＬＢｘ12として合成された計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の１次回折ビームが不図示の偏光子（検光子）によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージＷＦＳが計測方向（この場合、Ｘ軸方向）に移動すると、２つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００９０】
図１１Ｂに示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂには、それぞれの光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出され、前述の反射面ＲＰ１で光路が９０°折り曲げられたＹ軸に平行なレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０が入射し、前述と同様にして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂから、偏向ビームスプリッタで偏光分離された計測ビームそれぞれのグレーティングＲＧ（のＹ回折格子）による１次回折ビームの合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２が、それぞれ出力され、Ｙ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される。ここで、光源ＬＤｙａと受光系７４ｙａ、光源ＬＤｙｂと受光系７４ｙｂとは、図１１Ｂに示されるようにＹ軸方向に並んでそれぞれ配置されている。従って、光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とは、図１１Ｂにおける紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とが、Ｚ軸方向に離れた平行な光路を通るように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている（図示省略）。
【００９１】
レーザ干渉計システム７５は、図１０Ａに示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３を計測アーム７１の先端部から、微動ステージＷＦＳの下面に入射させる。レーザ干渉計システム７５は、これら３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３それぞれを照射する３つのレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃ（図５参照）を備えている。
【００９２】
レーザ干渉計システム７５では、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、計測アーム７１の上面上の同一直線上に無い３点それぞれから、Ｚ軸に平行に射出される。ここで、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図１０Ｂに示されるように、その重心が、照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームＬＢｚ３の射出点（照射点）はセンターラインＣＬ上に位置し、残りの測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２の射出点（照射点）は、センターラインＣＬから等距離にある。本実施形態では、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５を用いて、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向の位置、θｚ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられている。レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃから−Ｚ方向に射出された測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、前述の反射面ＲＰ１を介して計測アーム７１内をＹ軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の３点から射出される。
【００９３】
本実施形態では、微動ステージＷＦＳの下面に、エンコーダシステム７３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ（図示省略）が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。
【００９４】
以上の説明からわかるように、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５を用いることで、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム７３では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、エンコーダシステム７３により、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向も含む）を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム７３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム７５によるＺ軸方向の微動ステージＷＦＳ下面上の検出点は、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０を用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
【００９５】
ところで、本実施形態の露光装置１００では、メインフレームＢＤやベース盤１２は、不図示の防振機構を介して設置されているが、例えばメインフレームＢＤに固定された各種の可動装置から発生する振動が露光時に支持部７２を介して計測アーム７１に伝わる可能性がある。この場合、計測アーム７１は、片持ち支持構造のカンチレバーとなっているため、上記の振動によって撓みなどの変形を生じ、エンコーダシステム７３を構成するヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸がＺ軸に対して傾き、例えば国際公開第２００８／０２６７３２号などにそのメカニズムが開示されているように、微動ステージＷＦＳの計測に計測誤差が生じる可能性がある。
【００９６】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、振動に起因して撓んだ計測アーム７１の最も簡単な一例である、計測アーム７１の先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合が示されている。上記の振動により、計測アーム７１には、図１２Ａに示される撓みと図１２Ｂに示される撓みとが周期的に繰り返し生じるが、これにより、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸が傾き、Ｘヘッド７７ｘの検出点ＤＰ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの実質的な検出点が、露光位置に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に周期的に移動する。また、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂとグレーティングＲＧとのＺ軸方向の距離も周期的に変化する。
【００９７】
ここで、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているように、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のグレーティングＲＧに対する傾きは、エンコーダシステム７３の計測誤差となり、さらに光軸の傾きが同じであっても、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂとグレーティングＲＧとの距離が異なれば、この距離に応じて計測誤差も変化する。
【００９８】
かかる不都合を回避するために、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０が、計測アーム７１の形状変化、具体的には、計測アーム７１の先端面（自由端側の端面）の面位置の変化、すなわちエンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のグレーティングＲＧに対する傾きを常時計測し、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているのと同様の手法で予め作成したエンコーダシステム７３の補正情報を用いて、エンコーダシステム７３の計測誤差を補正する。ここで、以下に説明するエンコーダシステム７３の計測誤差の補正では、計測アーム７１のθｙ方向の振動に起因する計測誤差は、考慮しないものとし、上述した縦振動発生時の計測誤差（θｘ方向の振動に起因する計測誤差）、及び計測アーム７１先端がθｚ方向に振動（横振動）した場合の計測誤差、並びに上記縦振動と横振動とが複合的に発生した場合の計測誤差のみ、補正を行うものとする。なお、これに限らず、計測アーム７１のθｙ方向の変位量を計測し、θｘ方向、θｚ方向の変位に起因する計測誤差と併せて、θｙ方向の変位に起因する計測誤差を補正しても良い。
【００９９】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、計測アーム７１の形状変化を、計測アーム７１の先端面の位置（面位置）を計測することによって求める。図１３には、計測アームの先端面の面位置を計測するための計測システム３０（図５参照）が取り出して示されている。計測システム３０は、４つのレーザ干渉計３０ａ〜３０ｄを有しているが、このうちレーザ干渉計３０ｂ、３０ｄは、レーザ干渉計３０ａ，３０ｃの図１３の紙面奥側に隠れている。
【０１００】
レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄそれぞれは、図１３に示されるように、支持部７２の−Ｙ側の面の下端部近傍にそれぞれ固定された一対の支持部材３１に２つずつ支持されている。すなわち、図１３における紙面手前側の支持部材３１には、レーザ干渉計３０ａ、３０ｃが、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて支持され、図１３における紙面奥側の支持部材３１には、レーザ干渉計３０ｂ、３０ｄが、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて支持されている。レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄは、それぞれ−Ｚ方向にレーザ光を射出する。
【０１０１】
例えば、レーザ干渉計３０ａから射出されたレーザ光Ｌａは、第１部材ＰＢＳの上端部に位置する分離面ＢＭＦで、参照ビームＩＲａと測長ビームＩＢａとに偏光分離される。参照ビームＩＲａは、反射面ＲＰ２で反射されて分離面ＢＭＦを介してレーザ干渉計３０ａに戻る。一方、測長ビームＩＢａは、Ｙ軸に平行な光路に沿って、計測アーム７１の＋Ｘ側端部かつ＋Ｚ側端部近傍の中実な部分を透過し、計測アーム７１の＋Ｙ側端面に形成された反射面ＲＰ３に至る。そして、測長ビームＩＢａは、反射面ＲＰ３で反射され、元の光路を逆向きに辿って、参照ビームＩＲａと同軸に合成されてレーザ干渉計３０ａに戻る。レーザ干渉計３０ａの内部では、偏向子により参照ビームＩＲａと測長ビームＩＢａとの偏向方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１０２】
レーザ干渉計３０ｃから射出されたレーザ光Ｌｃは、第１部材ＰＢＳの下端部に位置する分離面ＢＭＦで、参照ビームＩＲｃと測長ビームＩＢｃとに偏光分離される。参照ビームＩＲａは、反射面ＲＰ２で反射されて分離面ＢＭＦを介してレーザ干渉計３０ｃに戻る。一方、測長ビームＩＢｃは、Ｙ軸に平行な光路に沿って、計測アーム７１の＋Ｘ側端部かつ−Ｚ側端部近傍の中実な部分を透過し、反射面ＲＰ３に至る。そして、測長ビームＩＢｃは、反射面ＲＰ３で反射され、元の光路を逆向きに辿って、参照ビームＩＲｃと同軸に合成されてレーザ干渉計３０ｃに戻る。レーザ干渉計３０ｃの内部では、偏向子により参照ビームＩＲｃと測長ビームＩＢｃとの偏向方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１０３】
残りのレーザ干渉計３０ｂ，３０ｄでは、レーザ干渉計３０ａ、３０ｃと同様の光路をそれぞれの測長ビームと参照ビームとが辿り、干渉光の強度に応じた電気信号がそれぞれの光検出器から出力される。この場合、レーザ干渉計３０ｂ，３０ｄの測長ビームＩＢｂ，ＩＢｄの光路は、アーム部材のＸＺ断面の中心を通るＹＺ平面に関して、測長ビームＩＢａ，ＩＢｃの光路と左右対称である。すなわち、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄそれぞれの測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄは、計測アーム７１の中実な部分を透過し、計測アーム７１の先端面の４隅部に対応する部分で反射され、同じ光路を辿ってレーザ干渉計３０ａ〜３０ｄに戻る。
【０１０４】
レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄは、それぞれ測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの反射光と参照ビームＩＲａ−ＩＲｄの反射光との干渉光の強度に応じた情報を主制御装置２０に送る。主制御装置２０は、この情報に基づいて、反射面ＲＰ２を基準とする計測アーム７１の先端面（反射面ＲＰ３）上の４隅部それぞれにおける、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの照射点の位置（すなわち、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの光路長に対応）を求める。なお、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄとして、例えば参照鏡を内蔵するタイプを用いても良い。あるいは１つ又は２つの光源から出力されるレーザビームを、分岐して、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄを生成し、各測長ビームと参照ビームとの干渉光の強度に応じた干渉計システムを、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄの代わりに用いても良い。この場合、同一のレーザビームを複数回分岐して測長ビームと参照ビームとをそれぞれ生成し、同一のレーザビームから生成された参照ビームを基準として、複数の測長ビームの光路長を計測することとしても良い。
【０１０５】
主制御装置２０は、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄの出力の変化、すなわち測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄそれぞれの光路長の変化に基づいて、計測アーム７１の先端面の面位置情報（傾き角）を求める。具体的に説明すると、例えば図１２Ａに示される変形が計測アーム７１に生じた場合には、計測アーム７１の固定端側の４隅部のうち、＋Ｚ側に配置された２つのレーザ干渉計３０ａ、３０ｂの測長ビームＩＢａ、ＩＢｂの光路長が長くなり、−Ｚ側に配置されたレーザ干渉計３０ｃ、３０ｄの測長ビームＩＢｃ、ＩＢｄの光路長が短くなる。また、図１２Ｂに示される変形が計測アーム７１に生じた場合には、反対に測長ビームＩＢａ、ＩＢｂの光路長が短くなり、測長ビームＩＢｃ、ＩＢｄの光路長が長くなる。主制御装置２０は、このような計測アーム７１の先端面の面位置情報に基づいて、ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のＺ軸に対する傾き角、及びグレーティングＲＧとの距離を求め、これら傾き角と距離と後述する補正情報とに基づいて、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの計測誤差を求め、その計測値を補正する。
【０１０６】
なお、計測アーム７１の先端面の変位（先端面に平行な方向に関する変位）を計測することによって、計測アーム７１の形状変化を計測することも可能である。図１４には、上述の計測システム３０に対する変形例として、計測アームの先端面の変位を計測するための計測システム３０’が示されている。
【０１０７】
計測システム３０’は、２つのエンコーダ３０ｚ、３０ｘを含む。エンコーダ３０ｚは光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とを有する。エンコーダ３０ｘは、光源３０ｘ１と受光素子３０ｘ２とを有する。図１４に示されるように、光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とは、支持部７２の−Ｙ側の面の下端部近傍に固定された不図示の支持部材に、それぞれの長手方向がＹＺ平面に平行で、かつＸＹ平面及びＸＺ平面に対してそれぞれ４５°を成す状態で、支持されている。また、光源３０ｘ１と受光素子３０ｘ２とは、不図示の支持部材に、それぞれの長手方向がＸＹ平面に平行で、かつＹＺ平面及びＸＺ平面に対してそれぞれ４５°を成す状態で、支持されている。ただし、受光素子３０ｘ２は、光源３０ｘ１に対して−Ｘ側（図１４における紙面奥側）に位置するので、光源３０ｘ１の奥側に隠れている。
【０１０８】
計測アーム７１の−Ｙ端部の＋Ｚ側には、光学部材ＰＳ１が固定されている。光学部材ＰＳ１は、図１４に示されるような台形状のＹＺ断面（Ｘ軸に垂直な断面）を有し、Ｘ軸方向に所定長さを有する六面体状の部材である。光学部材ＰＳ１は、その斜面が、光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とに対向している。
【０１０９】
エンコーダ３０ｚは、光源３０ｚ１からレーザ光Ｌｚを、光学部材ＰＳ１の斜面に対して垂直に射出する。レーザ光Ｌｚは、斜面から光学部材ＰＳ１内に入り、その内部を通り、計測アーム７１と光学部材ＰＳ１との間に設けられた分離面ＢＭＦに入射する。分離面ＢＭＦに入射することにより、レーザ光Ｌｚは、参照ビームＩＲｚと計測ビームＩＢｚとに偏光分離される。
【０１１０】
参照ビームＩＲｚは、光学部材ＰＳ１内において、光学部材ＰＳ１の−Ｚ側面（反射面ＲＰ１）、−Ｙ側面（反射面ＲＰ２）、及び分離面ＢＭＦにて、順次反射されて受光素子３０ｚ２に戻る。
【０１１１】
一方、計測ビームＩＢｚは、計測アーム７１内に入り、その±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して、計測アーム７１の＋Ｙ端に向かう。ここで、計測アーム７１の＋Ｙ端面の＋Ｚ側には、四分の一波長板（λ／４板）ＷＰとさらにその＋Ｙ側にＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＧＲｚが設けられている。計測ビームＩＢｚは、λ／４板ＷＰを＋Ｙ向きに透過し、回折格子ＧＲｚに入射する。それにより、ＹＺ平面内において複数の異なる方向に向かう回折光が発生する（換言すると、回折格子ＧＲｚにて、計測ビームＩＢｚが複数の方向に回折する）。複数の回折光のうちの例えば−１次の回折光（−1次の方向に回折した計測ビームＩＢｚ）が、λ／４板ＷＰを−Ｙ向きに透過し、計測ア
ーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して計測アーム７１の−Ｙ端に向かう。ここで、計測ビームＩＢｚの偏光方向は、λ／４板ＷＰを２回透過することにより、９０度回転している。そのため、計測ビームＩＢｚは、分離面ＢＭＦにて反射される。
【０１１２】
反射された計測ビームＩＢｚは、先と同様に、計測アーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して、計測アーム７１の＋Ｙ端に向かう。計測ビームＩＢｚは、λ／４板ＷＰを＋Ｙ向きに透過し、回折格子ＧＲｚに入射する。それにより、再度、複数の回折光が発生する（計測ビームＩＢｚが複数の方向に回折する）。これらの複数の回折光のうちの例えば−１次の回折光（−１次の方向に回折した計測ビームＩＢｚ）が、λ／４板ＷＰを−Ｙ向きに透過し、計測アーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して計測アーム７１の−Ｙ端に向かう。ここで、計測ビームＩＢｚの偏光方向は、λ／４板ＷＰを２回透過することにより、さらに９０度回転している。そのため、計測ビームＩＢｚは、分離面ＢＭＦを透過する。
【０１１３】
透過した計測ビームＩＢｚは、参照ビームＩＲｚと同軸上に合成されて、参照ビームＩＲｚとともに受光素子３０ｚ２に戻る。受光素子３０ｚ２の内部では、参照ビームＩＲｚと計測ビームＩＢｚが、それらの偏向方向が偏向子により揃えられて、干渉光となる。この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１１４】
ここで、計測アーム７１が撓み、その＋Ｙ端面（先端面）がＺ軸方向に変位すると、その変位に応じて計測ビームＩＢｚの位相が参照ビームＩＲｚの位相に対してシフトする。それにより、干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、計測アーム７１の先端面のＺ軸方向に関する変位情報として主制御装置２０に供給される。なお、計測アーム７１が撓むことにより、計測ビームＩＢｚの光路長が変化し、それに伴って計測ビームＩＢｚの位相がシフトし得るが、その程度は計測アーム７１の先端面のＺ変位に伴う位相シフトの程度より十分小さくよう計測システム３０’が設計されている。
【０１１５】
計測アーム７１の−Ｙ端部の−Ｚ側（光学部材ＰＳ１の−Ｚ側）には、光学部材ＰＳ２が固定されている。光学部材ＰＳ２は、光学部材ＰＳ１を、その斜面が手前側に来るように、Ｙ軸に平行な軸回りに９０°回転させた形状を有する六面体状の部材である。すなわち、光学部材ＰＳ２は、台形状のＸＹ断面（Ｚ軸に平行な断面）を有し、Ｚ軸方向に所定長さを有する六面体状の部材である。光学部材ＰＳ２は、その斜面が、光源３０ｘ１及び受光素子３０ｘ２と対向している。
また、計測アーム７１の＋Ｙ端面の−Ｚ側には、四分の一波長板（λ／４板）ＷＰとさらにその＋Ｙ側にＸ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＧＲｘが設けられている。
【０１１６】
エンコーダ３０ｘは、光源３０ｘ１からレーザ光Ｌｘを、光学部材ＰＳ２の斜面に対して垂直に射出する。レーザ光Ｌｘは、斜面から光学部材ＰＳ２内に入り、その内部を通り、分離面ＢＭＦに入射する。分離面ＢＭＦに入射することにより、レーザ光Ｌｘは、参照ビームＩＲｘと計測ビームＩＢｘとに偏光分離される。
【０１１７】
そして、参照ビームＩＲｘは、前述の参照ビームＩＲｚと同様に、光学部材ＰＳ２内において、光学部材ＰＳ２の−Ｘ側の反射面、−Ｙの反射面、及び分離面ＢＭＦにて、順次反射されて受光素子３０ｘ２に戻る。
【０１１８】
一方、計測ビームＩＢｘは、計測アーム７１内に入り、前述の計測ビームＩＢｚと同様の光路（ＸＹ平面内の光路）を経て、参照ビームＩＲｘと同軸上に合成されて、参照ビームＩＲｘとともに受光素子３０ｘ２に戻る。受光素子３０ｘ２の内部では、参照ビームＩＲｘと計測ビームＩＢｘが、それらの偏向方向が偏向子により揃えられて、干渉光となる。この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１１９】
ここで、計測アーム７１が撓み、その＋Ｙ端面（先端面）がＸ軸方向に変位すると、その変位に応じて計測ビームＩＢｘの位相が参照ビームＩＲｘの位相に対してシフトする。それにより、干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、計測アーム７１の先端面のＸ軸方向に関する変位情報として主制御装置２０に供給される。なお、計測アーム７１が撓むことにより、計測ビームＩＢｘの光路長が変化し、それに伴って計測ビームＩＢｘの位相がシフトし得るが、その程度は計測アーム７１の先端面のＸ変位に伴う位相シフトの程度より十分小さくよう計測システム３０’が設計されている。
【０１２０】
主制御装置２０は、エンコーダ３０ｚ、３０ｘから供給される計測アーム７１の先端面のＺ軸及びＸ軸方向に関する変位情報に基づいて、計測アーム７１の先端近傍に設けられたヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のＺ軸に対する傾き角、及びグレーティングＲＧとの距離を求め、これら傾き角と距離と後述する補正情報とに基づいて、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの計測誤差を求め、その計測値を補正する。
【０１２１】
主制御装置２０は、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているのと同様の手法で計測アーム７１の先端面の面位置に対応するエンコーダシステム７３の補正情報を予め作成する。すなわち、主制御装置２０は、図１５（Ａ）に簡略化して示されるように、計測アーム７１をグレーティングＲＧに対向させた状態で微動ステージＷＦＳを駆動して、そのピッチング量θｘを、例えば２００μｒａｄに固定する（ヨーイング量θｚ及びローリング量θｙは共にゼロとする）。次いで、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に所定の範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍで駆動し、その駆動中に所定のサンプリング間隔でＹヘッド７７ｙａ（Ｙリニアエンコーダ７３ｙａ）及びＹヘッド７７ｙｂ（Ｙリニアエンコーダ７３ｙｂ）それぞれの計測値をメモリ装置４２（図５参照）に記憶する。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳを駆動してピッチング量θｘを所定量、例えば４０μｒａｄ減らしながら、各位置それぞれで微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に所定の範囲内で駆動し、それぞれの駆動中に所定のサンプリング間隔でＹヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれの計測値を順次取り込み、メモリ装置４２に記憶する。主制御装置２０は、上記処理によってメモリ装置４２内の各データを、横軸をＺ位置、縦軸を各ヘッドの計測値とする２次元座標系上にプロットし、ピッチング量θｘが同じときのプロット点を順次結び、ピッチング量θｘがゼロのライン（中央の横のライン）が、原点を通るように、縦軸方向に関して横軸をシフトすることで、図１５Ｂに示されるようなグラフを、Ｙヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれについて作成する。図１５Ｂのグラフ上の縦軸の値は、各ピッチング量θｘの各Ｚ位置におけるＹヘッド７７ｙａ（又は７７ｙｂ）の計測誤差を示している。主制御装置２０は、この図１５Ｂのグラフに対応する関数、すなわち微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ、微動ステージＷＦＳのＺ位置、及びＹヘッド７７ｙａ（又は７７ｙｂ）の計測誤差それぞれの関係を、各Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関する補正情報としてメモリ装置４２内に格納する。あるいは、主制御装置２０は、図１５Ｂのグラフ上の各点を、テーブルデータ化し、各Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関する補正情報としてメモリ装置４２内に格納しても良い。
【０１２２】
次に、主制御装置２０は、上述のピッチング量θｘを変化させた場合と同様の手順で、微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ及びローリング量θｙをともにゼロに維持したまま、微動ステージＷＦＳのヨーイング量θｚを−２００μｒａｄ＜θｚ＜＋２００μｒａｄの範囲について順次変化させ、各位置で、微動ステージＷＦＳを所定範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動し、その駆動中に所定のサンプリング間隔で、Ｙヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれの計測値を、順次取り込んでテーブルデータ化してメモリ装置４２に記憶する。なお、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関して、ピッチング量θｘとヨーイング量θｚとがともにゼロでないときの計測誤差は、ピッチング量θｘに応じた計測誤差とヨーイング量θｚに応じた計測誤差との和とする。
【０１２３】
主制御装置２０は、上述した手順と同様の手順で、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）に関する補正情報を作成し、メモリ装置４２に記憶する。ただし、ヘッド７７ｘに関する補正情報を求める際は、微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ及びローリング量θｙは常にゼロとし、微動ステージＷＦＳのヨーイング量θｚを−２００μｒａｄ＜θｚ＜＋２００μｒａｄの範囲について順次変化させ、各位置で、微動ステージＷＦＳを所定範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動する。
【０１２４】
なお、上記の補正情報の作成手順では、微動ステージＷＦＳを駆動することによって計測アーム７１が変形した状態を再現し、これに基づいて計測誤差の測定を行ったが、例えば実際に計測アーム７１を曲げて補正情報の作成を行っても良く、要は、エンコーダシステム７３の各ヘッドの光軸がグレーティングＲＧに対して傾いた状態を再現できれば良い。
【０１２５】
上記で説明したＹリニアエンコーダ７３ｙの計測誤差Δｙ、Ｘリニアエンコーダ７３ｘの計測誤差Δｘは、次式（１）、（２）で示されるような関数で表され、主制御装置２０は、式（１）及び式（２）に基づいて、エンコーダシステム７３の計測誤差を演算する。
【０１２６】
Δｙ＝ｆ（ｚ，θｘ，θｚ）＝θｘ（ｚ−ａ）＋θｚ（ｚ−ｂ） ……（１）
Δｘ＝ｇ（ｚ，θｚ）＝θｚ（ｚ−ｃ） ……（２）
【０１２７】
なお、上式（１）において、ａは、図１５Ｂのグラフの、各直線が交わる点のＺ座標であり、ｂは、Ｙエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図１５Ｂと同様のグラフの、各直線が交わる点のＺ座標である。また、上式（２）において、ｃは、Ｘエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図１５Ｂと同様のグラフの、各直線が交わる点のＺ座標である。
【０１２８】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、デバイスの製造に際し、まず、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いて、微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の第２基準マークが検出される。次いで、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いてウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵからＹ軸方向に離間して配置されているので、ウエハアライメント行う際、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム（計測アーム）による微動ステージＷＦＳの位置計測ができない。そこで、露光装置１００では、上述した微動ステージ位置計測系７０の計測アーム７１と同様の構成の計測アームを含む第２の微動ステージ位置計測系（図示省略）をウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に設け、これを用いてウエハアライメント時における微動ステージのＸＹ平面内の位置計測を行うものとする。ただし、これに限らず、前述したウエハステージ位置計測系１６を介してウエハＷの位置を計測しながらウエハアライメントを行っても良い。また、ウエハアライメント系ＡＬＧと投影ユニットＰＵ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配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。
【０１２９】
そして、主制御装置２０は、露光開始に先立って、前述の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２、及び微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の一対の第１基準マークなどを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメントを行う。そして、主制御装置２０は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンをそれぞれ転写する。この露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。この場合、液浸露光による走査露光が行われる。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を用いて、微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置が計測され、この計測結果に基づいてウエハＷの位置が制御される。この際、主制御装置２０は、前述の式（１）及び式（２）、すなわちメモリ装置４２に記憶した補正情報を用いて、エンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値を補正しながら、ウエハＷのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）を制御する。
【０１３０】
なお、上述の走査露光動作時は、ウエハＷをＹ軸方向に高加速度で走査する必要があるが、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、走査露光動作時には、図１６Ａに示されように、原則的に粗動ステージＷＣＳを駆動せず、微動ステージＷＦＳのみをＹ軸方向に（必要に応じて他の５自由度方向にも併せて）駆動する（図１６Ａの黒塗り矢印参照）ことで、ウエハＷをＹ軸方向に走査する。これは、粗動ステージＷＣＳを駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳのみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハＷを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系７０は、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６よりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳを駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージＷＦＳの駆動による反力（図１６Ａの白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳが微動ステージＷＦＳと反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳがカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ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ので、微動ステージＷＦＳの走査駆動によってベース盤１２に偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。
【０１３１】
一方、Ｘ軸方向にショット間移動（ステッピング）動作を行う際には、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置２０は、図１６Ｂに示されるように、粗動ステージＷＣＳをＸ軸方向に駆動することによって、ウエハＷをＸ軸方向に移動させる。
【０１３２】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳに配置されたグレーティングＲＧに対向して配置された計測アーム７１を有する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３を用いて計測される。この場合、計測アーム７１から射出される、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７３、レーザ干渉計システム７５の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点は、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（露光位置）に一致している。従って、主制御装置２０は、いわゆるアッベ誤差の影響を受けることなく、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。また、計測アーム７１をグレーティングＲＧの直下に配置することによって、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームの大気中の光路長を極短くできるので、空気揺らぎの影響が低減され、この点においても、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。
【０１３３】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０の計測結果と、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄを用いて計測アーム７１の形状変化を計測する計測システム３０の計測結果と、に基づいて微動ステージＷＦＳが微動ステージ駆動系５２を介して駆動される。この場合、露光装置１００に発生する各種振動が計測アーム７１に伝わり、計測アーム７１自体が振動して、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点が不安定になったとしても、主制御装置２０が計測システム３０の計測結果に対応する補正情報により補正されたエンコーダシステム７３の各ヘッドの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳを駆動することができる。従って、微動ステージＷＦＳの位置情報を一層高精度に計測することができる。また、計測システム３０では、ガラスによって形成された計測アーム７１内に測長ビームを進行させるレーザ干渉計を用いて計測アーム７１の形状変化を計測するので、空気揺らぎの影響を殆ど受けることなく、高精度に計測アーム７１の形状変化を計測できる。
【０１３４】
また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳを精度良く駆動することができるので、この微動ステージＷＦＳに載置されたウエハＷをレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）に同期して精度良く駆動し、走査露光により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能になる。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０を構成するアーム部材として、全体がガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム７１を備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、アーム部材は、少なくとも前述の各測長ビーム、各レーザビームが進行する部分が、光を透過可能な中実な部材によって形成されていれば良く、その他の部分は、例えば光を透過させない部材であっても良いし、中空構造であっても良い。また、例えばアーム部材としては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えばアーム部材の先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、アーム部材の内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要が無く、アーム部材は、少なくとも計測システム３０を構成するレーザ干渉計の測長ビームが進行する部分のみ光が透過可能な部材によって形成されていれば良い。さらにアーム部材は、角柱状で無くても良く、例えば、断面円形の円柱状であっても良い。また、断面は一様断面でなくても良い。
【０１３６】
また、上記実施形態では、計測アーム７１の形状変化を計測するための測長ビームは、計測アーム７１の先端面の４隅部に対応する位置に照射されたが、これに限らず、計測アーム７１の先端面の同一直線上に無い３点に照射しても良い。この場合であっても、計測アーム７１の先端面の面位置の変化に基づいて、計測アーム７１の形状変化を計測できる。
【０１３７】
また、上記実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッド７７ｘと一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂを備える場合について例示したが、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２次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ設けても良い。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。
【０１３８】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳの上面、すなわちウエハＷに対向する面にグレーティングＲＧが配置されているものとしたが、これに限らず、例えば図１７に示されるように、グレーティングは、ウエハＷを保持するウエハホルダＷＨの下面に形成されていても良い。この場合、露光中にウエハホルダＷＨが膨張したり、微動ステージＷＦＳ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ＷＦ（ウエハＷ）の位置を計測することができる。また、グレーティングは、微動ステージＷＦＳの下面に配置されていても良く、この場合、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージＷＦＳの内部を進行しないので、微動ステージを光が透過可能な中実部材とする必要がなく、微動ステージを中空構造にして内部に配管、配線等を配置することができ、微動ステージを軽量化できる。
【０１３９】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴは、粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳ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、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１４０】
また、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する駆動機構は、上記実施形態で説明したものに限られない。例えば実施形態では、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動するコイルが微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に駆動するコイルとしても機能したが、これに限らず微動ステージをＹ軸方向に駆動するアクチュエータ（リニアモータ）と、微動ステージをＺ軸方向に駆動する、すなわち微動ステージを浮上させるアクチュエータとを、それぞれ独立して設けても良い。この場合、微動ステージに常に一定の浮上力を作用させることができるので、微動ステージのＺ軸方向の位置が安定する。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、ローレンツ力（電磁力）の作用により粗動ステージＷＣＳに非接触支持されたが、これに限らず、例えば微動ステージＷＦＳに真空予圧空気静圧軸受等を設けて、粗動ステージＷＣＳに対して浮上支持しても良い。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ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。また、微動ステージ駆動系５２は、上述したムービングマグネット型のものに限らず、ムービングコイル型のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２としては、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。
【０１４２】
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本発明は好適に適用することができる。
【０１４３】
また、上記実施形態では、ステージ装置５０が１つのステージユニットＳＵを有するシングルステージ型の露光装置について説明したが、これに限られるものではなく、図１８に示すように、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２を有するツインステージ型の露光装置にも本発明は好適に適用することができる。図１８に示す変形例では、一実施形態として、２つのＹリニアモータＹＭ１とＹＭ２とがひとつの固定子１５０を共用する構成を示したが、これに限られず、種々の構成を採りうる。ステージ装置５０をツインステージ型とした場合、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに対応させて、ＸＹ平面上の異なる位置に微動ステージ位置計測系７０を２つ設けてもよい。ツインステージタイプの露光装置に本発明を適用することにより、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに保持された微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報を高精度に計測することができ、微動ステージＷＦＳを高精度に駆動することができる。さらに、ツインステージ型の露光装置を上述の液浸型の露光装置とすることもできる。
【０１４４】
なお、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、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。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、干渉計を用いてこのステージの位置を計測する場合と異なり、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、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本発明は適用することができる。
【０１４５】
また、上記実施形態の露光装置１００における投影光学系ＰＬは縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬ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、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１４６】
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。
【０１４７】
また、上記実施形態では、露光装置１００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露光装置に本発明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、本発明は適用できる。
【０１４８】
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及びレーザ干渉計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。
【０１４９】
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）にも本発明を適用することができる。
【０１５０】
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本発明を適用することができる。
【０１５１】
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。
【０１５２】
露光装置１００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本発明を適用できる。
【０１５３】
なお、本発明のステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の移動ステージを備えた装置にも広く適用できる。
【０１５４】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１９は、マイクロデバイス（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を示す図である。
【０１５５】
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・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Ｓ１１（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（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（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。
【０１５６】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２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Ｓ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、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Ｓ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１５７】
図２０は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（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Ｓ２３（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Ｓ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、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。
【０１５８】
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Ｓ２５（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Ｓ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（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Ｓ２７（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Ｓ２８（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Ｓ２９（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。
【０１５９】
以上説明したように、本発明の移動体装置及び移動体駆動方法は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームを物体上に照射して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、電子デバイスを製造するのに適している。
【０１６０】
一実施形態において、駆動系により、アーム部材から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測する第１計測系の計測結果と、光波干渉式計測システムを用いてアーム部材の形状変化を計測する第２計測系の計測結果と、に基づいて移動体が駆動される。この場合、駆動系は、第１計測系の計測結果に含まれるアーム部材の形状変化に起因する計測誤差を、第２計測系の計測結果を用いて補正することができる。従って、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【０１６１】
一実施形態において、移動体装置を構成する移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、パターニング装置によりその物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【０１６２】
一実施形態において、駆動ステップで、移動体は、アーム部材から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測する第１計測ステップの計測結果と、光波干渉式計測システムを用いてアーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップの計測結果と、に基づいて駆動される。この場合、駆動ステップでは、第１計測ステップの計測結果に含まれるアーム部材の形状変化に起因する計測誤差を、第２計測ステップの計測結果を用いて補正することができる。従って、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【０１６３】
一実施形態において移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、その物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【０１６４】
一実施形態において、走査露光時に第２移動体を高精度に駆動することができ、物体の高精度な露光が可能となる。
【符号の説明】
【０１６５】
１０…照明系、２０…主制御装置、３０，３０’…計測システム、７０…微動ステージ位置計測系、７１…計測アーム、ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＣＳ…Ｘ粗動ステージ（第２移動体）、ＷＦＳ…微動ステージ（保持部材）、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（物体）、ＸＧ…Ｘガイド（ガイド部材）、ＹＣ…Ｙ粗動ステージ（第１移動体）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置、露光装置、駆動方法及び露光方法並びにデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００９年１１月１９日に出願された米国特許仮出願６１／２７２，９２７号、及び２０１０年１１月１７日に出願された米国出願１２／９４８，０３３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成される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）を保持して２次元移動する微動ステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度な微動ステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。
【０００４】
かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、微動ステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかるに、特許文献１などに開示される液浸露光装置では、液体が蒸発する際の気加熱などの影響によりウエハステージ（ウエハステージ上面に設けられていたグレーティング）が変形するおそれがあるなど、未だ改善すべき点があった。
【０００５】
かかる不都合を改善するものとして、例えば、特許文献２には、第５の実施形態として、光透過部材で構成されたウエハステージの上面にグレーティングを設け、ウエハステージの下方に配置されたエンコーダ本体から計測ビームをウエハステージに入射させてグレーティングに照射し、グレーティングで発生する回折光を受光することによって、グレーティングの周期方向に関するウエハステージの変位を計測するエンコーダシステムを備えた露光装置が開示されている。この装置では、グレーティングは、カバーガラスで覆われているので、気化熱などの影響は受け難く、高精度なウエハステージの位置計測が可能である。
【０００６】
しかしながら、特許文献２の第５の実施形態に係る露光装置では、吊り下げ支持部材を介して投影光学系定盤に吊り下げ支持されたステージ定盤にエンコーダ本体が設けられており、露光装置の露光中における振動が投影光学系定盤や吊り下げ支持部材を介してステージ定盤に伝わることによってエンコーダヘッドの光軸が傾くなどし、これに起因してエンコーダシステムの計測精度が低下するおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００７／０９７３７９号
【特許文献２】国際公開第２００８／０３８７５２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１の観点からすると、第１軸方向に延在するガイド部材を有し、前記第１軸方向と略直交する第２軸方向に移動する第１移動体と、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けられ、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動する一対の第２移動体と、物体を保持するとともに、前記一対の第２移動体により、少なくとも前記第１軸方向及び前記第２軸方向を含む二次元平面内で移動自在に支持され、前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された保持部材と、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置され、前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材を有し、該アーム部材から前記計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測系と、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光する光波干渉式計測システムを有し、該光波干渉式計測システムの計測結果に基づいて、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測系と、前記第１計測系及び前記第２計測系の出力に基づいて前記保持部材を駆動する駆動系と、を有するステージ装置である。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体が前記保持部材上に載置される、本発明のステージ装置と、前記保持部材上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と、を備える露光装置である。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、本発明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である。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、物体を保持した保持部材を、第１軸方向と、前記第１軸方向と直交する第２軸方向とを含む二次元平面内で移動させる駆動方法であって、前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、前記物体を保持する前記保持部材を前記一対の第２移動体により支持し、前記一対の第２移動体を前記ガイド部材に沿って同期移動させて、前記保持部材を前記第１軸方向に移動させるステップと、前記保持部材上の前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測ステップと、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップと、前記第１計測ステップ及び前記第２計測ステップの計測結果に基づいて前記保持部材を駆動する駆動ステップと、を含む駆動方法である。
【００１２】
本発明は、第５の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、パターンの形成のため、本発明の駆動方法を用いて駆動する工程を含む、第１の露光方法である。
【００１３】
本発明は、第６の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、内部に空間部を形成し、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、少なくとも前記二次元平面に平行な面内で前記第２移動体に対して相対移動可能に保持され、前記二次元平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた保持部材に、前記物体を載置する載置工程と、前記第２移動体の空間部内に前記計測面に対向して配置され、前記計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測ステップと、前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップと、前記第１計測ステップ及び前記第２計測ステップの計測結果に基づいて、前記保持部材を前記二次元平面内の走査方向に駆動することで、前記エネルギビームに対して前記物体を走査する走査ステップと、を含む第２の露光方法である。
【００１４】
本発明は、第７の観点からすると、本発明の第１、第２露光方法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である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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２】図１の露光装置が備えるステージ装置の概観斜視図である。
【図３】図２のステージ装置の分解斜視図である。
【図４Ａ】図１の露光装置が備えるステージ装置を示す−Ｙ方向から見た側面図である。
【図４Ｂ】ステージ装置を示す平面図である。
【図５】図１の露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図６】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す平面図である。
【図７Ａ】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す−Ｙ方向から見た側面図である。
【図７Ｂ】微動ステージ駆動系を構成する磁石ユニット及びコイルユニットの配置を示す＋Ｘ方向から見た側面図である。
【図８Ａ】微動ステージを粗動ステージに対してＺ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図８Ｂ】微動ステージを粗動ステージに対してＹ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図８Ｃ】微動ステージを粗動ステージに対してＸ軸回りに回転させる際の動作を説明するための図である。
【図９】微動ステージの中央部を＋Ｚ方向に撓ませる際の動作を説明するための図である。
【図１０Ａ】計測アームの先端部を示す斜視図である。
【図１０Ｂ】計測アームの先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図である。
【図１１Ａ】Ｘヘッドの概略構成を示す図である。
【図１１Ｂ】Ｘヘッド、Ｙヘッドそれぞれの計測アーム内での配置を説明するための図である。
【図１２Ａ】計測アームの先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合を示す図である。
【図１２Ｂ】計測アームの先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合を示す図である。
【図１３】計測アームの先端面の面位置を計測するための計測システムを構成する４つのレーザ干渉計を示す図である。
【図１４】計測アームの先端面の変位を計測するための計測システムを構成するエンコーダを示す図である。
【図１５Ａ】計測アームの先端面の面位置に対応するエンコーダシステムの補正情報を作成する方法を説明するための図である。
【図１５Ｂ】作成された補正情報に対応するグラフを示す図である。
【図１６Ａ】スキャン露光時のウエハの駆動方法を説明するための図である。
【図１６Ｂ】ステッピング時のウエハの駆動方法を説明するための図である。
【図１７】変形例に係るグレーティングの配置を示す図である。
【図１８】２つのステージユニットを有するステージ装置の概観斜視図である。
【図１９】本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図２０】図１９におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１６Ｂに基づいて説明する。
【００１７】
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。この露光装置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。
【００１８】
露光装置１００は、図１に示されるように、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、微動ステージＷＦＳを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１において、微動ステージＷＦＳ上には、ウエハＷが載置されている。
【００１９】
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０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。ここで、照明光ＩＬとして、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。
【００２０】
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５参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００２１】
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５参照）に送られる。
【００２２】
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、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を通過した照明光ＩＬにより、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と微動ステージＷＦＳ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、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、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光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。
【００２３】
局所液浸装置８は、本実施形態の露光装置１００が、液浸方式の露光を行うことに対応して設けられている。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５参照）、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。本実施形態では、主制御装置２０が液体供給装置５（図５参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ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５参照）を制御して、ノズルユニット３２を介して先端レンズ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、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持される。本実施形態では、上記の液体Ｌｑとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
【００２４】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたベース盤１２、ウエハＷを保持してベース盤１２上で移動するウエハステージＷＳＴ、及び各種計測系（１６、７０（図５参照）等）等を備えている。
【００２５】
ベース盤１２は、平板状の外形を有する部材から成り、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。
【００２６】
図２に示すように、ステージ装置５０は、ＹモータＹＭの駆動により移動するＹ粗動ステージ（第１移動体）ＹＣと、ＸモータＸＭの駆動により独立して移動する一対のＸ粗動ステージ（第２移動体）ＷＣＳと、ウエハＷを保持してＸ粗動ステージＷＣＳに移動自在に支持される微動ステージ（保持部材）ＷＦＳとを備えている。これらＹ粗動ステージＹＣとＸ粗動ステージＷＣＳとによりステージユニットＳＵが構成される。また、ＹモータＹＭとＸモータＸＭとを含んで粗動ステージ駆動系５１（図５参照）が構成される。
【００２７】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳ及び微動ステージＷＦＳにより上述したウエハステージＷＳＴが構成される。微動ステージＷＦＳは、微動ステージ駆動系５２（図５参照）によってＸ粗動ステージＷＣＳ対して６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）にそれぞれ駆動される。本実施形態では、粗動ステージ駆動系５１と微動ステージ駆動系５２とを含んで、ウエハステージ駆動系５３が構成されている。
【００２８】
ウエハステージＷＳＴ（Ｘ粗動ステージＷＣＳ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報も含む）は、ウエハステージ位置計測系１６（図２には不図示、図１および図５参照）によって計測される。また、粗動ステージＷＣＳに支持された微動ステージＷＦＳの６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報は微動ステージ位置計測系７０によって計測される。ウエハステージ位置計測系１６及び微動ステージ位置計測系７０の計測結果は、Ｘ粗動ステージＷＣＳ、微動ステージＷＦＳの位置制御のため、主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００２９】
Ｘ粗動ステージＷＣＳに微動ステージＷＦＳが支持されたとき、その微動ステージＷＦＳとＸ粗動ステージＷＣＳとのＸ、Ｙ、θｚの３自由度方向に関する相対位置情報は、Ｘ粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳとの間に設けられた相対位置計測器２２（図５参照）によって計測可能である。
【００３０】
相対位置計測器２２としては、例えば微動ステージＷＦＳに設けられたグレーティングを計測対象とする、Ｘ粗動ステージＷＣＳにそれぞれ設けられた少なくとも２つのヘッドを含み、該ヘッドの出力に基づいて、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダなどを用いることができる。相対位置計測器２２の計測結果は、主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００３１】
ウエハステージ位置計測系１６、微動ステージ位置計測系７０、およびステージ装置５０の各部の構成等については、後に詳述する。
【００３２】
露光装置１００では、投影ユニットＰＵの中心から＋Ｙ側に所定距離隔てた位置にウエハアライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図５参照）が配置されている。ウエハアライメント系ＡＬＧとしては、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が
用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧは、主制御装置２０により、ウエハアライメント（例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ））の際に、後述する微動ステージＷＦＳ上の計測プレートに形成された第２基準マーク、又はウエハＷ上のアライメントマークの検出に用いられる。ウエハアライメント系ＡＬＧ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に供給される。主制御装置２０は、ウエハアライメント系ＡＬＧの検出結果（撮像結果）と、検出時の微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置情報とに基づいて、対象マークのアライメント時座標系におけるＸ，Ｙ座標を算出する。
【００３３】
この他、本実施形態における露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）ＡＦ（図１では不図示、図５参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図５参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、多点ＡＦ系ＡＦの複数の検出点それぞれにおけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、ウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）時にウエハＷ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報と、後述する微動ステージ位置計測系７０の一部を構成するレーザ干渉計システム７５（図５参照）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。
【００３４】
また、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に、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において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ＷＦＳ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５参照）。
【００３５】
図５には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。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、粗動ステージ駆動系５１、微動ステージ駆動系５２など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００３６】
続いて、ステージ装置５０の各部の構成等について図２および図３を用いて詳述する。
ＹモータＹＭは、ベース盤１２のＸ方向の両側縁にＹ方向に延在して設けられた固定子１５０と、Ｙ粗動ステージＹＣのＸ方向の両端に設けられた可動子１５１とから構成されている。固定子１５０は、Ｙ方向に沿って配列された永久磁石を備えており、可動子１５１はＹ方向に沿って配列されたコイルを備えている。即ち、ＹモータＹＭは、ウエハステージＷＳＴ及びＹ粗動ステージＹＣをＹ方向に駆動するムービングコイル型のリニアモータを構成している。尚、ここではムービングコイル型のリニアモータを例に挙げて説明するが、ムービングマグネット型のリニアモータであってもよい。
【００３７】
また、固定子１５０は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによってベース盤１２の上方において所定のクリアランスを介して浮上支持されている。これにより、ウエハステージＷＳＴやＹ粗動ステージＹＣのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子１５０がＹ方向のＹカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺する。
【００３８】
Ｙ粗動ステージＹＣは、可動子１５１、１５１間に設けられＸ方向に延びるＸガイド（ガイド部材）ＸＧを有しており、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９４によりベース盤１２の上に浮上支持される。
【００３９】
ＸガイドＸＧには、ＸモータＸＭを構成する固定子１５２が設けられている。ＸモータＸＭの可動子１５３は、図３に示すように、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通し、ＸガイドＸＧが挿通される貫通孔１５４に設けられている。
【００４０】
一対のＸ粗動ステージＷＣＳは、その底面に設けられた複数の非接触軸受、例えばエアベアリング９５によりそれぞれベース盤１２の上に浮上支持され、ＸモータＸＭの駆動によりＸガイドＸＧに沿って互いに独立してＸ方向に移動する。Ｙ粗動ステージＹＣには、ＸガイドＸＧの他に、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＹ方向に駆動するＹリニアモータの固定子が配設されたＸガイドＸＧＹが設けられている。そして、Ｘ粗動ステージＷＣＳには、当該Ｘ粗動ステージＷＣＳをＸ方向に貫通する貫通孔１５５（図３参照）にＹリニアモータの可動子１５６が設けられている。なお、Ｙリニアモータを設けずに、エアベアリングを設けることにより、Ｘ粗動ステージＷＣＳをＹ方向に支持する構成としてもよい。
【００４１】
図４Ａはステージ装置５０を−Ｙ方向から見た側面図、図４Ｂはステージ装置５０の平面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、各Ｘ粗動ステージＷＣＳのＸ方向外側端部には、一対の側壁部９２ａ、９２ｂと、側壁部９２ａ、９２ｂそれぞれの上面に固定された一対の固定子部９３ａ、９３ｂとを備えている。粗動ステージＷＣＳは、全体として、上面のＸ軸方向中央部及びＹ軸方向の両側面が開口した高さの低い箱形の形状を有している。すなわち、粗動ステージＷＣＳには、その内部にＹ軸方向に貫通した空間部が形成されている。
【００４２】
一対の固定子部９３ａ、９３ｂそれぞれは、外形が板状の部材から成り、その内部に微動ステージＷＦＳを駆動するためのコイルユニットＣＵａ、ＣＵｂが収容されている。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂ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によって制御される。コイルユニットＣＵａ、ＣＵｂの構成については、さらに後述する。
【００４３】
固定子部９３ａは、＋Ｘ側の端部が側壁部９２ａ上面に固定され、固定子部９３ｂは、−Ｘ側の端部が側壁部９２ｂ上面に固定されている。
【００４４】
微動ステージＷＦＳは、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、平面視でＸ軸方向を長手方向とする八角形板状の部材から成る本体部８１と、本体部８１の長手方向の一端部と他端部にそれぞれ固定された一対の可動子部８２ａ、８２ｂと、を備えている。
【００４５】
本体部８１は、その内部を後述するエンコーダシステムの計測ビーム（レーザ光）が進行可能とする必要があることから、光が透過可能な透明な素材で形成されている。また、本体部８１は、その内部におけるレーザ光に対する空気揺らぎの影響を低減するため、中実に形成されている（内部に空間を有しない）。なお、透明な素材は、低熱膨張率であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英（ガラス）などが用いられる。なお、本体部８１は、その全体が透明な素材で構成されていても良いが、エンコーダシステムの計測ビームが透過する部分のみが透明な素材で構成されていても良く、この計測ビームが透過する部分のみが中実に形成されていても良い。
【００４６】
微動ステージＷＦＳの本体部８１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）が設けられている。なお、ウエハホルダは、微動ステージＷＦＳと一体に形成されていても良いし、本体部８１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を介して、又は接着等により固定されていても良い。
【００４７】
さらに、本体部８１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４Ａ及び図４Ｂ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８１に対応する八角形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）８３が取り付けられている。プレート８３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）。プレート８３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８１の上面に固定されている。また、プレート８３には、図４Ｂに示されるように、＋Ｘ端部かつ−Ｙ側端部近傍に円形の切り欠きが形成され、この切り欠きの内部に、その表面がプレート８３の表面と、すなわちウエハＷの表面とほぼ同一面となる状態で計測プレート８６が埋め込まれている。計測プレート８６の表面には、前述した一対のレチクルアライメント検出系ＲＡ１，ＲＡ２それぞれにより検出される一対の第１基準マークと、ウエハアライメント系ＡＬＧにより検出される第２基準マークとが少なくとも形成されている（第１及び第２基準マークはいずれも図示省略）。
【００４８】
図４Ａに示されるように、本体部８１の上面のウエハＷよりも一回り大きい領域には、２次元グレーティング（以下、単にグレーティングと呼ぶ）ＲＧが水平（ウエハＷ表面と平行）に配置されている。グレーティングＲＧは、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子（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。
【００４９】
グレーティングＲＧの上面は、保護部材、例えばカバーガラス８４（図４Ａには不図示、図１１Ａ参照）によって覆われて、保護されている。本実施形態では、カバーガラス８４の上面に、ウエハホルダを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、カバーガラス８４は、本体部８１の上面のほぼ全面を覆うように設けられているが、グレーティングＲＧを含む本体部８１の上面の一部のみを覆うように設けても良い。また、保護部材（カバーガラス８４）は、本体部８１と同一の素材によって形成しても良いが、これに限らず、保護部材を、例えば金属、セラミックスで形成しても良いし、あるいは薄膜などで構成しても良い。
【００５０】
本体部８１は、図４Ａからもわかるように、長手方向の一端部と他端部との上下端部に外側に突出した張り出し部が形成された全体として八角形板状部材から成り、その底面の、グレーティングＲＧに対向する部分に凹部が形成されている。本体部８１は、グレーティングＲＧが配置された中央の領域は、その厚さが実質的に均一な板状に形成されている。
【００５１】
可動子部８２ａは、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、Ｙ軸方向寸法（長さ）及びＸ軸方向寸法（幅）が、共に固定子部９３ａよりも短い（半分程度の）２枚の平面視矩形状の板状部材８２ａ１、８２ａ２を含む。板状部材８２ａ１、８２ａ２は、本体部８１の＋Ｘ側の端部に対し、Ｚ軸方向（上下）に所定の距離だけ離間した状態でともにＸＹ平面に平行に固定されている。２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２の間には、固定子部９３ａの−Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ａ１、８２ａ２の内部には、後述する磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２が、収容されている。
【００５２】
可動子部８２ｂは、Ｚ軸方向（上下）に所定の間隔が維持された２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２を含み、可動子部８２ａと左右対称ではあるが同様に構成されている。２枚の板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の間には、固定子部９３ｂの＋Ｘ側の端部が非接触で挿入されている。板状部材８２ｂ１、８２ｂ２の内部には、磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と同様に構成された磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２が、収容されている。
【００５３】
ここで、前述したように、粗動ステージＷＣＳは、Ｙ軸方向の両側面が開口しているので、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに装着する際には、２枚の板状部材８２ａ１、８２ａ２、及び８２ｂ１、８２ｂ２間に固定子部９３ａ、９３ｂがそれぞれ位置するように、微動ステージのＷＦＳのＺ軸方向の位置決めを行い、この後に微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に移動（スライド）させれば良い。
【００５４】
次に、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動するための微動ステージ駆動系５２の構成について説明する。微動ステージ駆動系５２は、前述した可動子部８２ａが有する一対の磁石ユニットＭＵａ１、ＭＵａ２と、固定子部９３ａが有するコイルユニットＣＵａと、可動子部８２ｂが有する一対の磁石ユニットＭＵｂ１、ＭＵｂ２と、固定子部９３ｂが有するコイルユニットＣＵｂと、を含む。
【００５５】
これをさらに詳述する。図６からわかるように、固定子部９３ａの内部には、複数（ここでは、１２個）の平面視長方形状のＹＺコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５５（５５ａ、５５ｂ）、５７（５７ａ、５７ｂ）が、Ｙ軸方向に等間隔でそれぞれ配置され、２列のコイル列を構成している。コイル列はＸ軸方向に所定間隔で配置されている。ＹＺコイル５５は、上下方向（Ｚ軸方向）に重ねて配置された平面視矩形状の上部巻線と下部巻線（不図示）とを有する。また、固定子部９３ａの内部であって、上述した２列のコイル列の間には、Ｙ軸方向を長手方向とする細長い平面視長方形状の一つのＸコイル（以下、適宜「コイル」と略述する）５６が、配置されている。この場合、２列のコイル列と、Ｘコイル５６とは、Ｘ軸方向に関して等間隔で配置されている。２列のコイル列と、Ｘコイル５６とを含んで、コイルユニットＣＵａが構成されている。
【００５６】
なお、以下では、図６及び図７Ａ並びに図７Ｂを用いて、一対の固定子部９３ａ、９３ｂのうち、一方の固定子部９３ａ、及びこの固定子部９３ａに支持される可動子部８２ａについて説明するが、他方（−Ｘ側）の固定子部９３ｂ及び可動子部８２ｂは、これらと同様に構成され、同様に機能する。従って、コイルユニットＣＵｂ、磁石ユニットＭＵｂ１，ＭＵｂ２は、コイルユニットＣＵａ、磁石ユニットＭＵａ１，ＭＵａ２と同様に構成されている。
【００５７】
微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａの一部を構成する＋Ｚ側の板状部材８２ａ１の内部には、図６及び図７Ａ並びに図７Ｂを参照するとわかるように、Ｘ軸方向を長手方向とする平面視長方形の複数（ここでは１０個）の永久磁石６５ａ、６７ａが、Ｙ軸方向に等間隔で配置された２列の磁石列が、Ｘ軸方向に所定間隔を隔てて配置されている。２列の磁石列それぞれは、コイル５５、５７に対向して配置されている。
【００５８】
複数の永久磁石６５ａ（６５ａ１、６５ａ２、６５ａ３、６５ａ４、６５ａ５．．．、６５ｂ１、６５ｂ２、６５ｂ３、６５ｂ４、６５ｂ５．．．）は、図７Ｂに示されるように、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極である永久磁石と、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極である永久磁石とが、Ｙ軸方向に交互に配列されている。複数の永久磁石６７ａ（６７ａ１、６７ａ２、６７ａ３、６７ａ４、６７ａ５．．．、６７ｂ１、６７ｂ２、６７ｂ３、６７ｂ４、６７ｂ５．．．）から成る磁石列は、複数の永久磁石６５ａから成る磁石列と同様に構成されている。
【００５９】
また、板状部材８２ａ１の内部であって、上述の２列の磁石列の間には、Ｘ軸方向に離間して配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対（２つ）の永久磁石６６ａ１、６６ａ２が、コイル５６に対向して配置されている。図７Ａに示されるように、永久磁石６６ａ１は、上面側（＋Ｚ側）がＮ極で下面側（−Ｚ側）がＳ極となっており、永久磁石６６ａ２は、上面側（＋Ｚ側）がＳ極で下面側（−Ｚ側）がＮ極となっている。
【００６０】
上述した複数の永久磁石６５ａ、６７ａ及び６６ａ１、６６ａ２によって、磁石ユニットＭＵａ１が構成されている。
【００６１】
−Ｚ側の板状部材８２ａ２の内部にも、図７Ａに示されるように、上述した＋Ｚ側の板状部材８２ａ１と同様の配置で、永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂが配置されている。これらの永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂによって、磁石ユニットＭＵａ２が構成されている。なお、−Ｚ側の板状部材８２ａ２内の永久磁石６５ｂ、６６ｂ１、６６ｂ２、６７ｂは、図６では、永久磁石６５ａ、６６ａ１、６６ａ２、６７ａに対して、紙面奥側に重なって配置されている。
【００６２】
ここで、微動ステージ駆動系５２では、図７Ｂに示されるように、Ｙ軸方向に隣接して配置された複数の永久磁石（図７Ｂにおいて、Ｙ軸方向に沿って順に永久磁石６５ａ１〜６５ａ５とする）は、隣接する２つの永久磁石６５ａ１及び６５ａ２それぞれが、ＹＺコイル５５１の巻線部に対向したとき、これらに隣接する永久磁石６５ａ３が、上述のＹＺコイル５５１に隣接するＹＺコイル５５２の巻線部に対向しないように（コイル中央の中空部、又はコイルが巻き付けられたコア、例えば鉄芯に対向するように）、複数の永久磁石６５及び複数のＹＺコイル５５のＹ軸方向に関する位置関係（それぞれの間隔）が設定されている。なお、図７Ｂに示されるように、永久磁石６５ａ４及び６５ａ５それぞれは、ＹＺコイル５５２に隣接するＹＺコイル５５３の巻線部に対向する。永久磁石６５ｂ、６７ａ、６７ｂのＹ軸方向に関する間隔も、同様になっている（図７Ｂ参照）。
【００６３】
従って、微動ステージ駆動系５２では、一例として図７Ｂに示される状態で、コイル５５１，５５３の上部巻線及び下部巻線それぞれに、＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５５１，５５３には−Ｙ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として、永久磁石６５ａ、６５ｂそれぞれには、＋Ｙ方向の力が作用する。これらの力の作用により、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｙ方向に移動する。上記の場合とは逆に、コイル５５１，５５３に、それぞれ＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｙ方向に移動する。
【００６４】
コイル５７に電流を供給することにより、永久磁石６７（６７ａ，６７ｂ）との間で電磁相互作用が行われ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動することができる。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を制御する。
【００６５】
また、微動ステージ駆動系５２では、一例として図７Ｂに示される状態で、コイル５５２の上部巻線に＋Ｚ方向から見て左回りの電流、下部巻線に＋Ｚ方向から見て右回りの電流がそれぞれ供給されると、コイル５５２と永久磁石６５ａ３との間に吸引力、コイル５５２と永久磁石６５ｂ３との間に反発力（斥力）がそれぞれ発生し、微動ステージＷＦＳは、これらの吸引力及び反発力によって粗動ステージＷＣＳに対して上方（＋Ｚ方向）、すなわち浮上する方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、浮上状態の微動ステージＷＦＳのＺ方向の位置を制御する。
【００６６】
また、図７Ａに示される状態で、コイル５６に＋Ｚ方向から見て右回りの電流が供給されると、コイル５６に＋Ｘ方向の力（ローレンツ力）が作用し、その反作用として永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２それぞれには、−Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して−Ｘ方向に移動する。また、上記の場合とは逆に、コイル５６に＋Ｚ方向から見て左回りの電流が供給されると、永久磁石６６ａ１、６６ａ２、及び６６ｂ１、６６ｂ２には、＋Ｘ方向の力が作用し、微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに対して＋Ｘ方向に移動する。主制御装置２０は、各コイルに供給する電流を制御することによって、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を制御する。
【００６７】
上述の説明から明らかなように、本実施形態では、主制御装置２０は、Ｙ軸方向に配列された複数のＹＺコイル５５、５７に対して、一つおきに電流を供給することによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、これと併せて、主制御装置２０は、ＹＺコイル５５、５７のうち、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向への駆動に使用していないコイルに電流を供給することによって、Ｙ軸方向への駆動力とは別に、Ｚ軸方向への駆動力を発生させ、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させる。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置に応じて、電流供給対象のコイルを順次切り替えることによって、微動ステージＷＦＳの粗動ステージＷＣＳに対する浮上状態、すなわち非接触状態を維持しつつ、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動する。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳから浮上させた状態で、Ｙ軸方向と併せて独立にＸ軸方向にも駆動可能である。
【００６８】
また、主制御装置２０は、例えば図８Ａに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる大きさのＹ軸方向の駆動力（推力）を作用させることによって（図８Ａの黒塗り矢印参照）、微動ステージＷＦＳをＺ軸回りに回転（θｚ回転）させることができる（図８Ａの白抜き矢印参照）。
【００６９】
また、主制御装置２０は、図８Ｂに示されるように、微動ステージＷＦＳの＋Ｘ側の可動子部８２ａと−Ｘ側の可動子部８２ｂとに、互いに異なる浮上力（図８Ｂの黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＹ軸回りに回転（θｙ駆動）させること（図８Ｂの白抜き矢印参照）ができる。
【００７０】
さらに、主制御装置２０は、例えば図８Ｃに示されるように、微動ステージＷＦＳの可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれにおいて、Ｙ軸方向の＋側と−側とに、互いに異なる浮上力（図８Ｃの黒塗り矢印参照）を作用させることによって、微動ステージＷＦＳをＸ軸回りに回転（θｘ駆動）させること（図８Ｃの白塗抜き矢印参照）ができる。
【００７１】
以上の説明からわかるように、本実施形態では、微動ステージ駆動系５２により、微動ステージＷＦＳを、粗動ステージＷＣＳに対して非接触状態で浮上支持するとともに、粗動ステージＷＣＳに対して、非接触で６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）へ駆動することができるようになっている。
【００７２】
また、本実施形態では、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳに浮上力を作用させる際、固定子部９３ａ内に配置された２列のコイル５５、５７（図６参照）に互いに反対方向の電流を供給することによって、例えば図９に示されるように、可動子部８２ａに対して、浮上力（図９の黒塗り矢印参照）と同時にＹ軸回りの回転力（図９の白抜き矢印参照）を作用させることができる。また、主制御装置２０は、一対の可動子部８２ａ、８２ｂそれぞれに、互いに反対の方向のＹ軸回りの回転力を作用させることによって、微動ステージＷＦＳの中央部を＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に撓ませることができる（図９のハッチング付き矢印参照）。従って、図９に示されるように、微動ステージＷＦＳの中央部を＋Ｚ方向に撓ませることによって、ウエハＷ及び本体部８１の自重に起因する微動ステージＷＦＳ（本体部８１）のＸ軸方向の中間部分の撓みを打ち消して、ウエハＷ表面のＸＹ平面（水平面）に対する平行度を確保できる。これにより、ウエハＷが大径化して微動ステージＷＦＳが大型化した時などに、特に効果を発揮する。
【００７３】
本実施形態の露光装置１００では、ウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時には、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）は、主制御装置２０により、後述する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３（図５参照）を用いて計測される。微動ステージＷＦＳの位置情報は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、この位置情報に基づいて微動ステージＷＦＳの位置を制御する。
【００７４】
これに対し、ウエハステージＷＳＴが微動ステージ位置計測系７０の計測領域外に位置する際には、ウエハステージＷＳＴの位置情報は、主制御装置２０により、ウエハステージ位置計測系１６（図５参照）を用いて計測される。ウエハステージ位置計測系１６は、図１に示されるように、粗動ステージＷＣＳ側面に鏡面加工により形成された反射面に測長ビームを照射してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測するレーザ干渉計を含んでいる。なお、図１では図示が省略されているが、実際には、粗動ステージＷＣＳには、Ｙ軸に垂直なＹ反射面とＸ軸に垂直なＸ反射面とが形成され、これに対応して、レーザ干渉計もＸ反射面、Ｙ反射面にそれぞれ測長ビームを照射するＸ干渉計、Ｙ干渉計とが設けられている。なお、ウエハステージ位置計測系１６では、例えばＹ干渉計は複数の測長軸を有し、各測長軸の出力に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の位置情報（回転情報）をも計測できる。なお、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置情報は、上述のウエハステージ位置計測系１６に代えて、その他の計測装置、例えばエンコーダシステムによって計測しても良い。この場合、例えばベース盤１２の上面に２次元スケールを配置し、粗動ステージＷＣＳの底面にエンコーダヘッドを設けることができる。
【００７５】
次に、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測に用いられるエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ、θｘ、及びθｙ方向の位置情報の計測に用いられるレーザ干渉計システム７５とを含む、微動ステージ位置計測系７０（図５参照）の構成について説明する。微動ステージ位置計測系７０は、図１に示されるように、ウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態で、粗動ステージＷＣＳの内部に設けられた空間部内に挿入される計測アーム７１を備えている。計測アーム７１は、露光装置１００のメインフレームＢＤに支持部７２を介して片持ち支持（一端部近傍が支持）されている）。
【００７６】
計測アーム７１は、Ｙ軸方向を長手方向とする、幅方向（Ｘ軸方向）よりも高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きい縦長の長方形断面を有する四角柱状（すなわち直方体状）の部材であり、光を透過する同一の素材、例えばガラス部材が複数貼り合わされて形成されている。計測アーム７１は、図１３に示されるように、−Ｙ側端部に位置する直角プリズム形状の第１部材と、該第１部材とともに、全体として四角柱状（すなわち直方体状）の部材を構成する第２部材とを備えている。計測アーム７１は、後述するエンコーダヘッド（光学系）が収容される部分を除き、中実に形成されている。第１部材と第２部材との境界面（すなわち、第１部材の斜面）には、図１３に示されるように、その外周部近傍を除き、反射膜が成膜され、反射面ＲＰ１が形成されるとともに、反射面ＲＰ１の外周部のうち、少なくとも上端部及び下端部にはブリュースター分離面（以下、分離面と略述する）ＢＭＦが形成されている。すなわち、第１部材は、一部に反射面を有する偏向ビームスプリッタを構成する。以下では、第１部材を、第１部材ＰＢＳ（適宜、偏向ビームスプリッタ）と呼ぶ。第１部材ＰＢＳの−Ｚ側の面には、全面にわたって反射膜が成膜され、反射面ＲＰ２が形成されている。
【００７７】
また、計測アーム７１の＋Ｙ側の端面には、全面にわたって反射膜が成膜され、反射面ＲＰ３が形成されている。反射面ＲＰ３の使用方法については、後述する。
【００７８】
計測アーム７１は、前述したようにウエハステージＷＳＴが投影光学系ＰＬの下方に配置された状態では、先端部が粗動ステージＷＣＳの空間部内に挿入され、図１に示されるように、その上面が微動ステージＷＦＳの下面（より正確には、本体部８１（図１では不図示、図４Ａ等参照）の下面）に対向している。計測アーム７１の上面は、微動ステージＷＦＳの下面との間に所定のクリアランス、例えば数ｍｍ程度のクリアランスが形成された状態で、微動ステージＷＦＳの下面とほぼ平行に配置される。
【００７９】
微動ステージ位置計測系７０は、図５に示されるように、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向の位置を計測するエンコーダシステム７３と、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を計測するレーザ干渉計システム７５とを備えている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ７３ｘ、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂ（以下、適宜これらを併せてＹリニアエンコーダ７３ｙとも呼ぶ）を含む。エンコーダシステム７３では、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号（対応する米国特許出願公開第２００７／２８８，１２１号明細書）などに開示されるエンコーダヘッド（以下、適宜ヘッドと略述する）と同様の構成の回折干渉型のヘッドが用いられている。ただし、本実施形態では、ヘッドは、後述するように光源及び受光系（光検出器を含む）が、計測アーム７１の外部に配置され、光学系のみが計測アーム７１の内部に、すなわちグレーティングＲＧに対向して配置されている。以下、特に必要な場合を除いて、計測アーム７１の内部に配置された光学系をヘッドと呼ぶ。
【００８０】
図１０Ａには、計測アーム７１の先端部が斜視図にて示されており、図１０Ｂには、計測アーム７１の先端部の上面を＋Ｚ方向から見た平面図が示されている。エンコーダシステム７３は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を１つのＸヘッド７７ｘ（図１１Ａ及び図１１Ｂ参照）で計測し、Ｙ軸方向の位置を一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂ（図１１Ｂ参照）で計測する。すなわち、グレーティングＲＧのＸ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド７７ｘによって、前述のＸリニアエンコーダ７３ｘが構成され、グレーティングＲＧのＹ回折格子を用いて微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置を計測する一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによって、一対のＹリニアエンコーダ７３ｙａ、７３ｙｂが構成されている。
【００８１】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、計測アーム７１のセンターラインＣＬから等距離にある、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上の２点（図１０Ｂの白丸参照）から、グレーティングＲＧ上に計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２（図１０Ａ中に実線で示されている）を照射する。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、グレーティングＲＧ上の同一の照射点に照射される（図１１Ａ参照）。計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２の照射点、すなわちＸヘッド７７ｘの検出点（図１０Ｂ中の符号ＤＰ参照）は、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に一致している（図１参照）。なお、計測ビームＬＢｘ１、ＬＢｘ２は、実際には、本体部８１と空気層との境界面などで屈折するが、図１１Ａ等では、簡略化して図示されている。
【００８２】
図１１Ｂに示されるように、一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、計測アーム７１のセンターラインＣＬの＋Ｘ側、−Ｘ側に配置されている。Ｙヘッド７７ｙａは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、Ｙ軸に平行な直線ＬＹａ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０Ｂの白丸参照）から、グレーティングＲＧ上の共通の照射点に図１０Ａにおいてそれぞれ破線で示される計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２を照射する。計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２の照射点、すなわちＹヘッド７７ｙａの検出点が、図１０Ｂに符号ＤＰｙａで示されている。
【００８３】
Ｙヘッド７７ｙｂは、Ｙヘッド７７ｙａと同様に、計測アーム７１のセンターラインＣＬから直線ＬＹａと同一距離離れたＹ軸に平行な直線ＬＹｂ上に配置され、直線ＬＸからの距離が等しい２点（図１０Ｂの白丸参照）から、計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２を、グレーティングＲＧ上の共通の照射点ＤＰｙｂに照射する。図１０Ｂに示されるように、計測ビームＬＢｙａ１，ＬＢｙａ２及び計測ビームＬＢｙｂ１，ＬＢｙｂ２それぞれの検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂは、Ｘ軸に平行な直線ＬＸ上に配置される。ここで、主制御装置２０では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、２つのＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の平均に基づいて決定する。従って、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置は、検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点を実質的な計測点として計測される。そして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂによる検出点ＤＰｙａ、ＤＰｙｂの中点は、計測ビームＬＢｘ１，ＬＢｘ２のグレーティングＲＧ上の照射点ＤＰと一致する。すなわち、本実施形態では、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測に関して、共通の検出点を有し、この検出点は、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に一致する。従って、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７３を用いることで、微動ステージＷＦＳ上に載置されたウエハＷの所定のショット領域にレチクルＲのパターンを転写する際、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報の計測を、常に露光位置の直下（裏側）で行うことができる。また、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳのＹ軸方向の位置をそれぞれ計測する、Ｘ軸方向に離間して配置された一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの計測値の差に基づいて、微動ステージＷＦＳのθｚ方向の回転量を計測する。
【００８４】
ここで、エンコーダシステム７３を構成する３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの構成について説明する。図１１Ａには、３つのヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂを代表して、Ｘヘッド７７ｘの概略構成が示されている。また、図１１Ｂには、Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれの計測アーム７１内での配置が示されている。
【００８５】
図１１Ａに示されるように、Ｘヘッド７７ｘは、その分離面がＹＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及び反射ミラーＲ３ａ，Ｒ３ｂ等を有し、これらの光学素子が所定の位置関係で配置されている。Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂも同様の構成の光学系を有している。Ｘヘッド７７ｘ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂそれぞれは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示されるように、ユニット化されて計測アーム７１の内部に固定されている。
【００８６】
図１１Ｂに示されるように、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）では、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられた光源ＬＤｘから−Ｚ方向にレーザビームＬＢｘ０が射出され、ＸＹ平面に対して４５°の角度で斜設された前述の反射面ＲＰ１を介してＹ軸方向に平行にその光路が折り曲げられる。このレーザビームＬＢｘ０は、計測アーム７１の内部の中実な部分を、計測アーム７１の長手方向（Ｙ軸方向）に平行に進行し、図１１Ａに示される反射ミラーＲ３ａに達する。そして、レーザビームＬＢｘ０は、反射ミラーＲ３ａによりその光路が折り曲げられて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射する。レーザビームＬＢｘ０は、偏光ビームスプリッタＰＢＳで偏光分離されて２つの計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1は反射ミラーＲ１ａを介して微動ステージＷＦＳに形成されたグレーティングＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2は反射ミラーＲ１ｂを介してグレーティングＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
【００８７】
計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の照射によってグレーティングＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームそれぞれは、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。
【００８８】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つの１次回折ビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢｘ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢｘ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2それぞれの１次回折ビームは同軸上に合成ビームＬＢｘ12として合成される。合成ビームＬＢｘ12は、反射ミラーＲ３ｂでその光路が、Ｙ軸に平行に折り曲げられて、計測アーム７１の内部をＹ軸に平行に進行し、前述の反射面ＲＰ１を介して、図１１Ｂに示される、計測アーム７１の外部に配置されたＸ受光系７４ｘに送光される。
【００８９】
Ｘ受光系７４ｘでは、合成ビームＬＢｘ12として合成された計測ビームＬＢｘ1，ＬＢｘ2の１次回折ビームが不図示の偏光子（検光子）によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、微動ステージＷＦＳが計測方向（この場合、Ｘ軸方向）に移動すると、２つのビーム間の位相差が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向に関する位置情報として主制御装置２０（図５参照）に供給される。
【００９０】
図１１Ｂに示されるように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂには、それぞれの光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出され、前述の反射面ＲＰ１で光路が９０°折り曲げられたＹ軸に平行なレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０が入射し、前述と同様にして、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂから、偏向ビームスプリッタで偏光分離された計測ビームそれぞれのグレーティングＲＧ（のＹ回折格子）による１次回折ビームの合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２が、それぞれ出力され、Ｙ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される。ここで、光源ＬＤｙａと受光系７４ｙａ、光源ＬＤｙｂと受光系７４ｙｂとは、図１１Ｂに示されるようにＹ軸方向に並んでそれぞれ配置されている。従って、光源ＬＤｙａ、ＬＤｙｂから射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とは、図１１Ｂにおける紙面垂直方向に重なる光路をそれぞれ通る。また、上述のように、光源から射出されるレーザビームＬＢｙａ０、ＬＢｙｂ０とＹ受光系７４ｙａ、７４ｙｂに戻される合成ビームＬＢｙａ１２、ＬＢｙｂ１２とが、Ｚ軸方向に離れた平行な光路を通るように、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂでは、それぞれの内部で光路が適宜折り曲げられている（図示省略）。
【００９１】
レーザ干渉計システム７５は、図１０Ａに示されるように、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３を計測アーム７１の先端部から、微動ステージＷＦＳの下面に入射させる。レーザ干渉計システム７５は、これら３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３それぞれを照射する３つのレーザ干渉計７５ａ〜７５ｃ（図５参照）を備えている。
【００９２】
レーザ干渉計システム７５では、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるように、計測アーム７１の上面上の同一直線上に無い３点それぞれから、Ｚ軸に平行に射出される。ここで、３本の測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、図１０Ｂに示されるように、その重心が、照射領域（露光領域）ＩＡの中心である露光位置に一致する、二等辺三角形（又は正三角形）の各頂点の位置から、それぞれ照射される。この場合、測長ビームＬＢｚ３の射出点（照射点）はセンターラインＣＬ上に位置し、残りの測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２の射出点（照射点）は、センターラインＣＬから等距離にある。本実施形態では、主制御装置２０は、レーザ干渉計システム７５を用いて、微動ステージＷＦＳのＺ軸方向の位置、θｚ方向及びθｙ方向の回転量の情報を計測する。なお、レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃは、計測アーム７１の−Ｙ側の端部の上面（又はその上方）に設けられている。レーザ干渉計７５ａ〜７５ｃから−Ｚ方向に射出された測長ビームＬＢｚ１、ＬＢｚ２、ＬＢｚ３は、前述の反射面ＲＰ１を介して計測アーム７１内をＹ軸方向に沿って進行し、その光路がそれぞれ折り曲げられて、上述の３点から射出される。
【００９３】
本実施形態では、微動ステージＷＦＳの下面に、エンコーダシステム７３からの各計測ビームを透過させ、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの透過を阻止する、波長選択フィルタ（図示省略）が設けられている。この場合、波長選択フィルタは、レーザ干渉計システム７５からの各測長ビームの反射面をも兼ねる。
【００９４】
以上の説明からわかるように、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３及びレーザ干渉計システム７５を用いることで、微動ステージＷＦＳの６自由度方向の位置を計測することができる。この場合、エンコーダシステム７３では、計測ビームの空気中での光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。従って、エンコーダシステム７３により、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向も含む）を高精度に計測できる。また、エンコーダシステム７３によるＸ軸方向、及びＹ軸方向の実質的なグレーティング上の検出点、及びレーザ干渉計システム７５によるＺ軸方向の微動ステージＷＦＳ下面上の検出点は、それぞれ露光領域ＩＡの中心（露光位置）に一致するので、いわゆるアッベ誤差の発生が実質的に無視できる程度に抑制される。従って、主制御装置２０は、微動ステージ位置計測系７０を用いることで、アッベ誤差なく、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置を高精度に計測できる。
【００９５】
ところで、本実施形態の露光装置１００では、メインフレームＢＤやベース盤１２は、不図示の防振機構を介して設置されているが、例えばメインフレームＢＤに固定された各種の可動装置から発生する振動が露光時に支持部７２を介して計測アーム７１に伝わる可能性がある。この場合、計測アーム７１は、片持ち支持構造のカンチレバーとなっているため、上記の振動によって撓みなどの変形を生じ、エンコーダシステム７３を構成するヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸がＺ軸に対して傾き、例えば国際公開第２００８／０２６７３２号などにそのメカニズムが開示されているように、微動ステージＷＦＳの計測に計測誤差が生じる可能性がある。
【００９６】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、振動に起因して撓んだ計測アーム７１の最も簡単な一例である、計測アーム７１の先端部がＺ軸方向（上下方向）に上下動（縦振動）した場合が示されている。上記の振動により、計測アーム７１には、図１２Ａに示される撓みと図１２Ｂに示される撓みとが周期的に繰り返し生じるが、これにより、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸が傾き、Ｘヘッド７７ｘの検出点ＤＰ、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂの実質的な検出点が、露光位置に対して＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に周期的に移動する。また、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂとグレーティングＲＧとのＺ軸方向の距離も周期的に変化する。
【００９７】
ここで、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているように、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のグレーティングＲＧに対する傾きは、エンコーダシステム７３の計測誤差となり、さらに光軸の傾きが同じであっても、各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂとグレーティングＲＧとの距離が異なれば、この距離に応じて計測誤差も変化する。
【００９８】
かかる不都合を回避するために、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０が、計測アーム７１の形状変化、具体的には、計測アーム７１の先端面（自由端側の端面）の面位置の変化、すなわちエンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のグレーティングＲＧに対する傾きを常時計測し、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているのと同様の手法で予め作成したエンコーダシステム７３の補正情報を用いて、エンコーダシステム７３の計測誤差を補正する。ここで、以下に説明するエンコーダシステム７３の計測誤差の補正では、計測アーム７１のθｙ方向の振動に起因する計測誤差は、考慮しないものとし、上述した縦振動発生時の計測誤差（θｘ方向の振動に起因する計測誤差）、及び計測アーム７１先端がθｚ方向に振動（横振動）した場合の計測誤差、並びに上記縦振動と横振動とが複合的に発生した場合の計測誤差のみ、補正を行うものとする。なお、これに限らず、計測アーム７１のθｙ方向の変位量を計測し、θｘ方向、θｚ方向の変位に起因する計測誤差と併せて、θｙ方向の変位に起因する計測誤差を補正しても良い。
【００９９】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、計測アーム７１の形状変化を、計測アーム７１の先端面の位置（面位置）を計測することによって求める。図１３には、計測アームの先端面の面位置を計測するための計測システム３０（図５参照）が取り出して示されている。計測システム３０は、４つのレーザ干渉計３０ａ〜３０ｄを有しているが、このうちレーザ干渉計３０ｂ、３０ｄは、レーザ干渉計３０ａ，３０ｃの図１３の紙面奥側に隠れている。
【０１００】
レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄそれぞれは、図１３に示されるように、支持部７２の−Ｙ側の面の下端部近傍にそれぞれ固定された一対の支持部材３１に２つずつ支持されている。すなわち、図１３における紙面手前側の支持部材３１には、レーザ干渉計３０ａ、３０ｃが、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて支持され、図１３における紙面奥側の支持部材３１には、レーザ干渉計３０ｂ、３０ｄが、Ｙ軸方向に所定間隔を隔てて支持されている。レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄは、それぞれ−Ｚ方向にレーザ光を射出する。
【０１０１】
例えば、レーザ干渉計３０ａから射出されたレーザ光Ｌａは、第１部材ＰＢＳの上端部に位置する分離面ＢＭＦで、参照ビームＩＲａと測長ビームＩＢａとに偏光分離される。参照ビームＩＲａは、反射面ＲＰ２で反射されて分離面ＢＭＦを介してレーザ干渉計３０ａに戻る。一方、測長ビームＩＢａは、Ｙ軸に平行な光路に沿って、計測アーム７１の＋Ｘ側端部かつ＋Ｚ側端部近傍の中実な部分を透過し、計測アーム７１の＋Ｙ側端面に形成された反射面ＲＰ３に至る。そして、測長ビームＩＢａは、反射面ＲＰ３で反射され、元の光路を逆向きに辿って、参照ビームＩＲａと同軸に合成されてレーザ干渉計３０ａに戻る。レーザ干渉計３０ａの内部では、偏向子により参照ビームＩＲａと測長ビームＩＢａとの偏向方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１０２】
レーザ干渉計３０ｃから射出されたレーザ光Ｌｃは、第１部材ＰＢＳの下端部に位置する分離面ＢＭＦで、参照ビームＩＲｃと測長ビームＩＢｃとに偏光分離される。参照ビームＩＲａは、反射面ＲＰ２で反射されて分離面ＢＭＦを介してレーザ干渉計３０ｃに戻る。一方、測長ビームＩＢｃは、Ｙ軸に平行な光路に沿って、計測アーム７１の＋Ｘ側端部かつ−Ｚ側端部近傍の中実な部分を透過し、反射面ＲＰ３に至る。そして、測長ビームＩＢｃは、反射面ＲＰ３で反射され、元の光路を逆向きに辿って、参照ビームＩＲｃと同軸に合成されてレーザ干渉計３０ｃに戻る。レーザ干渉計３０ｃの内部では、偏向子により参照ビームＩＲｃと測長ビームＩＢｃとの偏向方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１０３】
残りのレーザ干渉計３０ｂ，３０ｄでは、レーザ干渉計３０ａ、３０ｃと同様の光路をそれぞれの測長ビームと参照ビームとが辿り、干渉光の強度に応じた電気信号がそれぞれの光検出器から出力される。この場合、レーザ干渉計３０ｂ，３０ｄの測長ビームＩＢｂ，ＩＢｄの光路は、アーム部材のＸＺ断面の中心を通るＹＺ平面に関して、測長ビームＩＢａ，ＩＢｃの光路と左右対称である。すなわち、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄそれぞれの測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄは、計測アーム７１の中実な部分を透過し、計測アーム７１の先端面の４隅部に対応する部分で反射され、同じ光路を辿ってレーザ干渉計３０ａ〜３０ｄに戻る。
【０１０４】
レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄは、それぞれ測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの反射光と参照ビームＩＲａ−ＩＲｄの反射光との干渉光の強度に応じた情報を主制御装置２０に送る。主制御装置２０は、この情報に基づいて、反射面ＲＰ２を基準とする計測アーム７１の先端面（反射面ＲＰ３）上の４隅部それぞれにおける、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの照射点の位置（すなわち、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄの光路長に対応）を求める。なお、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄとして、例えば参照鏡を内蔵するタイプを用いても良い。あるいは１つ又は２つの光源から出力されるレーザビームを、分岐して、測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄを生成し、各測長ビームと参照ビームとの干渉光の強度に応じた干渉計システムを、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄの代わりに用いても良い。この場合、同一のレーザビームを複数回分岐して測長ビームと参照ビームとをそれぞれ生成し、同一のレーザビームから生成された参照ビームを基準として、複数の測長ビームの光路長を計測することとしても良い。
【０１０５】
主制御装置２０は、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄの出力の変化、すなわち測長ビームＩＢａ〜ＩＢｄそれぞれの光路長の変化に基づいて、計測アーム７１の先端面の面位置情報（傾き角）を求める。具体的に説明すると、例えば図１２Ａに示される変形が計測アーム７１に生じた場合には、計測アーム７１の固定端側の４隅部のうち、＋Ｚ側に配置された２つのレーザ干渉計３０ａ、３０ｂの測長ビームＩＢａ、ＩＢｂの光路長が長くなり、−Ｚ側に配置されたレーザ干渉計３０ｃ、３０ｄの測長ビームＩＢｃ、ＩＢｄの光路長が短くなる。また、図１２Ｂに示される変形が計測アーム７１に生じた場合には、反対に測長ビームＩＢａ、ＩＢｂの光路長が短くなり、測長ビームＩＢｃ、ＩＢｄの光路長が長くなる。主制御装置２０は、このような計測アーム７１の先端面の面位置情報に基づいて、ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のＺ軸に対する傾き角、及びグレーティングＲＧとの距離を求め、これら傾き角と距離と後述する補正情報とに基づいて、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの計測誤差を求め、その計測値を補正する。
【０１０６】
なお、計測アーム７１の先端面の変位（先端面に平行な方向に関する変位）を計測することによって、計測アーム７１の形状変化を計測することも可能である。図１４には、上述の計測システム３０に対する変形例として、計測アームの先端面の変位を計測するための計測システム３０’が示されている。
【０１０７】
計測システム３０’は、２つのエンコーダ３０ｚ、３０ｘを含む。エンコーダ３０ｚは光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とを有する。エンコーダ３０ｘは、光源３０ｘ１と受光素子３０ｘ２とを有する。図１４に示されるように、光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とは、支持部７２の−Ｙ側の面の下端部近傍に固定された不図示の支持部材に、それぞれの長手方向がＹＺ平面に平行で、かつＸＹ平面及びＸＺ平面に対してそれぞれ４５°を成す状態で、支持されている。また、光源３０ｘ１と受光素子３０ｘ２とは、不図示の支持部材に、それぞれの長手方向がＸＹ平面に平行で、かつＹＺ平面及びＸＺ平面に対してそれぞれ４５°を成す状態で、支持されている。ただし、受光素子３０ｘ２は、光源３０ｘ１に対して−Ｘ側（図１４における紙面奥側）に位置するので、光源３０ｘ１の奥側に隠れている。
【０１０８】
計測アーム７１の−Ｙ端部の＋Ｚ側には、光学部材ＰＳ１が固定されている。光学部材ＰＳ１は、図１４に示されるような台形状のＹＺ断面（Ｘ軸に垂直な断面）を有し、Ｘ軸方向に所定長さを有する六面体状の部材である。光学部材ＰＳ１は、その斜面が、光源３０ｚ１と受光素子３０ｚ２とに対向している。
【０１０９】
エンコーダ３０ｚは、光源３０ｚ１からレーザ光Ｌｚを、光学部材ＰＳ１の斜面に対して垂直に射出する。レーザ光Ｌｚは、斜面から光学部材ＰＳ１内に入り、その内部を通り、計測アーム７１と光学部材ＰＳ１との間に設けられた分離面ＢＭＦに入射する。分離面ＢＭＦに入射することにより、レーザ光Ｌｚは、参照ビームＩＲｚと計測ビームＩＢｚとに偏光分離される。
【０１１０】
参照ビームＩＲｚは、光学部材ＰＳ１内において、光学部材ＰＳ１の−Ｚ側面（反射面ＲＰ１）、−Ｙ側面（反射面ＲＰ２）、及び分離面ＢＭＦにて、順次反射されて受光素子３０ｚ２に戻る。
【０１１１】
一方、計測ビームＩＢｚは、計測アーム７１内に入り、その±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して、計測アーム７１の＋Ｙ端に向かう。ここで、計測アーム７１の＋Ｙ端面の＋Ｚ側には、四分の一波長板（λ／４板）ＷＰとさらにその＋Ｙ側にＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＧＲｚが設けられている。計測ビームＩＢｚは、λ／４板ＷＰを＋Ｙ向きに透過し、回折格子ＧＲｚに入射する。それにより、ＹＺ平面内において複数の異なる方向に向かう回折光が発生する（換言すると、回折格子ＧＲｚにて、計測ビームＩＢｚが複数の方向に回折する）。複数の回折光のうちの例えば−１次の回折光（−1次の方向に回折した計測ビームＩＢｚ）が、λ／４板ＷＰを−Ｙ向きに透過し、計測ア
ーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して計測アーム７１の−Ｙ端に向かう。ここで、計測ビームＩＢｚの偏光方向は、λ／４板ＷＰを２回透過することにより、９０度回転している。そのため、計測ビームＩＢｚは、分離面ＢＭＦにて反射される。
【０１１２】
反射された計測ビームＩＢｚは、先と同様に、計測アーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して、計測アーム７１の＋Ｙ端に向かう。計測ビームＩＢｚは、λ／４板ＷＰを＋Ｙ向きに透過し、回折格子ＧＲｚに入射する。それにより、再度、複数の回折光が発生する（計測ビームＩＢｚが複数の方向に回折する）。これらの複数の回折光のうちの例えば−１次の回折光（−１次の方向に回折した計測ビームＩＢｚ）が、λ／４板ＷＰを−Ｙ向きに透過し、計測アーム７１の±Ｚ側面にて反射しつつ中実な部分を透過して計測アーム７１の−Ｙ端に向かう。ここで、計測ビームＩＢｚの偏光方向は、λ／４板ＷＰを２回透過することにより、さらに９０度回転している。そのため、計測ビームＩＢｚは、分離面ＢＭＦを透過する。
【０１１３】
透過した計測ビームＩＢｚは、参照ビームＩＲｚと同軸上に合成されて、参照ビームＩＲｚとともに受光素子３０ｚ２に戻る。受光素子３０ｚ２の内部では、参照ビームＩＲｚと計測ビームＩＢｚが、それらの偏向方向が偏向子により揃えられて、干渉光となる。この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１１４】
ここで、計測アーム７１が撓み、その＋Ｙ端面（先端面）がＺ軸方向に変位すると、その変位に応じて計測ビームＩＢｚの位相が参照ビームＩＲｚの位相に対してシフトする。それにより、干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、計測アーム７１の先端面のＺ軸方向に関する変位情報として主制御装置２０に供給される。なお、計測アーム７１が撓むことにより、計測ビームＩＢｚの光路長が変化し、それに伴って計測ビームＩＢｚの位相がシフトし得るが、その程度は計測アーム７１の先端面のＺ変位に伴う位相シフトの程度より十分小さくよう計測システム３０’が設計されている。
【０１１５】
計測アーム７１の−Ｙ端部の−Ｚ側（光学部材ＰＳ１の−Ｚ側）には、光学部材ＰＳ２が固定されている。光学部材ＰＳ２は、光学部材ＰＳ１を、その斜面が手前側に来るように、Ｙ軸に平行な軸回りに９０°回転させた形状を有する六面体状の部材である。すなわち、光学部材ＰＳ２は、台形状のＸＹ断面（Ｚ軸に平行な断面）を有し、Ｚ軸方向に所定長さを有する六面体状の部材である。光学部材ＰＳ２は、その斜面が、光源３０ｘ１及び受光素子３０ｘ２と対向している。
また、計測アーム７１の＋Ｙ端面の−Ｚ側には、四分の一波長板（λ／４板）ＷＰとさらにその＋Ｙ側にＸ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＧＲｘが設けられている。
【０１１６】
エンコーダ３０ｘは、光源３０ｘ１からレーザ光Ｌｘを、光学部材ＰＳ２の斜面に対して垂直に射出する。レーザ光Ｌｘは、斜面から光学部材ＰＳ２内に入り、その内部を通り、分離面ＢＭＦに入射する。分離面ＢＭＦに入射することにより、レーザ光Ｌｘは、参照ビームＩＲｘと計測ビームＩＢｘとに偏光分離される。
【０１１７】
そして、参照ビームＩＲｘは、前述の参照ビームＩＲｚと同様に、光学部材ＰＳ２内において、光学部材ＰＳ２の−Ｘ側の反射面、−Ｙの反射面、及び分離面ＢＭＦにて、順次反射されて受光素子３０ｘ２に戻る。
【０１１８】
一方、計測ビームＩＢｘは、計測アーム７１内に入り、前述の計測ビームＩＢｚと同様の光路（ＸＹ平面内の光路）を経て、参照ビームＩＲｘと同軸上に合成されて、参照ビームＩＲｘとともに受光素子３０ｘ２に戻る。受光素子３０ｘ２の内部では、参照ビームＩＲｘと計測ビームＩＢｘが、それらの偏向方向が偏向子により揃えられて、干渉光となる。この干渉光が不図示の光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１１９】
ここで、計測アーム７１が撓み、その＋Ｙ端面（先端面）がＸ軸方向に変位すると、その変位に応じて計測ビームＩＢｘの位相が参照ビームＩＲｘの位相に対してシフトする。それにより、干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化は、計測アーム７１の先端面のＸ軸方向に関する変位情報として主制御装置２０に供給される。なお、計測アーム７１が撓むことにより、計測ビームＩＢｘの光路長が変化し、それに伴って計測ビームＩＢｘの位相がシフトし得るが、その程度は計測アーム７１の先端面のＸ変位に伴う位相シフトの程度より十分小さくよう計測システム３０’が設計されている。
【０１２０】
主制御装置２０は、エンコーダ３０ｚ、３０ｘから供給される計測アーム７１の先端面のＺ軸及びＸ軸方向に関する変位情報に基づいて、計測アーム７１の先端近傍に設けられたヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの光軸のＺ軸に対する傾き角、及びグレーティングＲＧとの距離を求め、これら傾き角と距離と後述する補正情報とに基づいて、エンコーダシステム７３の各ヘッド７７ｘ、７７ｙａ、７７ｙｂの計測誤差を求め、その計測値を補正する。
【０１２１】
主制御装置２０は、上述した国際公開第２００８／０２６７３２号などに開示されているのと同様の手法で計測アーム７１の先端面の面位置に対応するエンコーダシステム７３の補正情報を予め作成する。すなわち、主制御装置２０は、図１５（Ａ）に簡略化して示されるように、計測アーム７１をグレーティングＲＧに対向させた状態で微動ステージＷＦＳを駆動して、そのピッチング量θｘを、例えば２００μｒａｄに固定する（ヨーイング量θｚ及びローリング量θｙは共にゼロとする）。次いで、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に所定の範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍで駆動し、その駆動中に所定のサンプリング間隔でＹヘッド７７ｙａ（Ｙリニアエンコーダ７３ｙａ）及びＹヘッド７７ｙｂ（Ｙリニアエンコーダ７３ｙｂ）それぞれの計測値をメモリ装置４２（図５参照）に記憶する。そして、主制御装置２０は、微動ステージＷＦＳを駆動してピッチング量θｘを所定量、例えば４０μｒａｄ減らしながら、各位置それぞれで微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に所定の範囲内で駆動し、それぞれの駆動中に所定のサンプリング間隔でＹヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれの計測値を順次取り込み、メモリ装置４２に記憶する。主制御装置２０は、上記処理によってメモリ装置４２内の各データを、横軸をＺ位置、縦軸を各ヘッドの計測値とする２次元座標系上にプロットし、ピッチング量θｘが同じときのプロット点を順次結び、ピッチング量θｘがゼロのライン（中央の横のライン）が、原点を通るように、縦軸方向に関して横軸をシフトすることで、図１５Ｂに示されるようなグラフを、Ｙヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれについて作成する。図１５Ｂのグラフ上の縦軸の値は、各ピッチング量θｘの各Ｚ位置におけるＹヘッド７７ｙａ（又は７７ｙｂ）の計測誤差を示している。主制御装置２０は、この図１５Ｂのグラフに対応する関数、すなわち微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ、微動ステージＷＦＳのＺ位置、及びＹヘッド７７ｙａ（又は７７ｙｂ）の計測誤差それぞれの関係を、各Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関する補正情報としてメモリ装置４２内に格納する。あるいは、主制御装置２０は、図１５Ｂのグラフ上の各点を、テーブルデータ化し、各Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関する補正情報としてメモリ装置４２内に格納しても良い。
【０１２２】
次に、主制御装置２０は、上述のピッチング量θｘを変化させた場合と同様の手順で、微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ及びローリング量θｙをともにゼロに維持したまま、微動ステージＷＦＳのヨーイング量θｚを−２００μｒａｄ＜θｚ＜＋２００μｒａｄの範囲について順次変化させ、各位置で、微動ステージＷＦＳを所定範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動し、その駆動中に所定のサンプリング間隔で、Ｙヘッド７７ｙａ及び７７ｙｂそれぞれの計測値を、順次取り込んでテーブルデータ化してメモリ装置４２に記憶する。なお、Ｙヘッド７７ｙａ、７７ｙｂに関して、ピッチング量θｘとヨーイング量θｚとがともにゼロでないときの計測誤差は、ピッチング量θｘに応じた計測誤差とヨーイング量θｚに応じた計測誤差との和とする。
【０１２３】
主制御装置２０は、上述した手順と同様の手順で、Ｘヘッド７７ｘ（Ｘリニアエンコーダ７３ｘ）に関する補正情報を作成し、メモリ装置４２に記憶する。ただし、ヘッド７７ｘに関する補正情報を求める際は、微動ステージＷＦＳのピッチング量θｘ及びローリング量θｙは常にゼロとし、微動ステージＷＦＳのヨーイング量θｚを−２００μｒａｄ＜θｚ＜＋２００μｒａｄの範囲について順次変化させ、各位置で、微動ステージＷＦＳを所定範囲内、例えば−１００μｍ〜＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動する。
【０１２４】
なお、上記の補正情報の作成手順では、微動ステージＷＦＳを駆動することによって計測アーム７１が変形した状態を再現し、これに基づいて計測誤差の測定を行ったが、例えば実際に計測アーム７１を曲げて補正情報の作成を行っても良く、要は、エンコーダシステム７３の各ヘッドの光軸がグレーティングＲＧに対して傾いた状態を再現できれば良い。
【０１２５】
上記で説明したＹリニアエンコーダ７３ｙの計測誤差Δｙ、Ｘリニアエンコーダ７３ｘの計測誤差Δｘは、次式（１）、（２）で示されるような関数で表され、主制御装置２０は、式（１）及び式（２）に基づいて、エンコーダシステム７３の計測誤差を演算する。
【０１２６】
Δｙ＝ｆ（ｚ，θｘ，θｚ）＝θｘ（ｚ−ａ）＋θｚ（ｚ−ｂ） ……（１）
Δｘ＝ｇ（ｚ，θｚ）＝θｚ（ｚ−ｃ） ……（２）
【０１２７】
なお、上式（１）において、ａは、図１５Ｂのグラフの、各直線が交わる点のＺ座標であり、ｂは、Ｙエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図１５Ｂと同様のグラフの、各直線が交わる点のＺ座標である。また、上式（２）において、ｃは、Ｘエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図１５Ｂと同様のグラフの、各直線が交わる点のＺ座標である。
【０１２８】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、デバイスの製造に際し、まず、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いて、微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の第２基準マークが検出される。次いで、主制御装置２０により、ウエハアライメント系ＡＬＧを用いてウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。なお、本実施形態の露光装置１００では、ウエハアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵからＹ軸方向に離間して配置されているので、ウエハアライメント行う際、微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム（計測アーム）による微動ステージＷＦＳの位置計測ができない。そこで、露光装置１００では、上述した微動ステージ位置計測系７０の計測アーム７１と同様の構成の計測アームを含む第２の微動ステージ位置計測系（図示省略）をウエハアライメント系ＡＬＧの近傍に設け、これを用いてウエハアライメント時における微動ステージのＸＹ平面内の位置計測を行うものとする。ただし、これに限らず、前述したウエハステージ位置計測系１６を介してウエハＷの位置を計測しながらウエハアライメントを行っても良い。また、ウエハアライメント系ＡＬＧと投影ユニットＰＵ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配列座標を、第２基準マークを基準とする配列座標に変換する。
【０１２９】
そして、主制御装置２０は、露光開始に先立って、前述の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２、及び微動ステージＷＦＳの計測プレート８６上の一対の第１基準マークなどを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメントを行う。そして、主制御装置２０は、レチクルアライメントの結果と、ウエハアライメントの結果（ウエハＷ上の各ショット領域の第２基準マークを基準とする配列座標）とに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンをそれぞれ転写する。この露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。この場合、液浸露光による走査露光が行われる。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を用いて、微動ステージＷＦＳ（ウエハＷ）の位置が計測され、この計測結果に基づいてウエハＷの位置が制御される。この際、主制御装置２０は、前述の式（１）及び式（２）、すなわちメモリ装置４２に記憶した補正情報を用いて、エンコーダシステム７３の各エンコーダの計測値を補正しながら、ウエハＷのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）を制御する。
【０１３０】
なお、上述の走査露光動作時は、ウエハＷをＹ軸方向に高加速度で走査する必要があるが、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、走査露光動作時には、図１６Ａに示されように、原則的に粗動ステージＷＣＳを駆動せず、微動ステージＷＦＳのみをＹ軸方向に（必要に応じて他の５自由度方向にも併せて）駆動する（図１６Ａの黒塗り矢印参照）ことで、ウエハＷをＹ軸方向に走査する。これは、粗動ステージＷＣＳを駆動する場合に比べ、微動ステージＷＦＳのみを動かす方が駆動対象の重量が軽い分、高加速度でウエハＷを駆動できて有利だからである。また、前述のように、微動ステージ位置計測系７０は、その位置計測精度がウエハステージ位置計測系１６よりも高いので、走査露光時には微動ステージＷＦＳを駆動した方が有利である。なお、この走査露光時には、微動ステージＷＦＳの駆動による反力（図１６Ａの白抜き矢印参照）の作用により、粗動ステージＷＣＳが微動ステージＷＦＳと反対側に駆動される。すなわち、粗動ステージＷＣＳがカウンタマスとして機能し、ウエハステージＷＳＴ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ので、微動ステージＷＦＳの走査駆動によってベース盤１２に偏加重が作用するなどの不都合が生じることがない。
【０１３１】
一方、Ｘ軸方向にショット間移動（ステッピング）動作を行う際には、微動ステージＷＦＳのＸ軸方向への移動可能量が少ないことから、主制御装置２０は、図１６Ｂに示されるように、粗動ステージＷＣＳをＸ軸方向に駆動することによって、ウエハＷをＸ軸方向に移動させる。
【０１３２】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報は、主制御装置２０により、微動ステージＷＦＳに配置されたグレーティングＲＧに対向して配置された計測アーム７１を有する微動ステージ位置計測系７０のエンコーダシステム７３を用いて計測される。この場合、計測アーム７１から射出される、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７３、レーザ干渉計システム７５の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点は、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（露光位置）に一致している。従って、主制御装置２０は、いわゆるアッベ誤差の影響を受けることなく、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。また、計測アーム７１をグレーティングＲＧの直下に配置することによって、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームの大気中の光路長を極短くできるので、空気揺らぎの影響が低減され、この点においても、微動ステージＷＦＳの位置情報を高精度に計測することができる。
【０１３３】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０により、微動ステージ位置計測系７０の計測結果と、レーザ干渉計３０ａ〜３０ｄを用いて計測アーム７１の形状変化を計測する計測システム３０の計測結果と、に基づいて微動ステージＷＦＳが微動ステージ駆動系５２を介して駆動される。この場合、露光装置１００に発生する各種振動が計測アーム７１に伝わり、計測アーム７１自体が振動して、エンコーダシステム７３の各ヘッドの計測ビームのグレーティングＲＧ上の照射点が不安定になったとしても、主制御装置２０が計測システム３０の計測結果に対応する補正情報により補正されたエンコーダシステム７３の各ヘッドの計測値に基づいて、微動ステージＷＦＳを駆動することができる。従って、微動ステージＷＦＳの位置情報を一層高精度に計測することができる。また、計測システム３０では、ガラスによって形成された計測アーム７１内に測長ビームを進行させるレーザ干渉計を用いて計測アーム７１の形状変化を計測するので、空気揺らぎの影響を殆ど受けることなく、高精度に計測アーム７１の形状変化を計測できる。
【０１３４】
また、本実施形態の露光装置１００によると、微動ステージＷＦＳを精度良く駆動することができるので、この微動ステージＷＦＳに載置されたウエハＷをレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）に同期して精度良く駆動し、走査露光により、レチクルＲのパターンをウエハＷ上に精度良く転写することが可能になる。
【０１３５】
なお、上記実施形態では、微動ステージ位置計測系７０を構成するアーム部材として、全体がガラスによって形成され、内部を光が進行可能な計測アーム７１を備える場合を説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、アーム部材は、少なくとも前述の各測長ビーム、各レーザビームが進行する部分が、光を透過可能な中実な部材によって形成されていれば良く、その他の部分は、例えば光を透過させない部材であっても良いし、中空構造であっても良い。また、例えばアーム部材としては、グレーティングに対向する部分から計測ビームを照射できれば、例えばアーム部材の先端部に光源や光検出器等を内蔵していても良い。この場合、アーム部材の内部にエンコーダの計測ビームを進行させる必要が無く、アーム部材は、少なくとも計測システム３０を構成するレーザ干渉計の測長ビームが進行する部分のみ光が透過可能な部材によって形成されていれば良い。さらにアーム部材は、角柱状で無くても良く、例えば、断面円形の円柱状であっても良い。また、断面は一様断面でなくても良い。
【０１３６】
また、上記実施形態では、計測アーム７１の形状変化を計測するための測長ビームは、計測アーム７１の先端面の４隅部に対応する位置に照射されたが、これに限らず、計測アーム７１の先端面の同一直線上に無い３点に照射しても良い。この場合であっても、計測アーム７１の先端面の面位置の変化に基づいて、計測アーム７１の形状変化を計測できる。
【０１３７】
また、上記実施形態では、エンコーダシステム７３が、Ｘヘッド７７ｘと一対のＹヘッド７７ｙａ、７７ｙｂを備える場合について例示したが、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２次元ヘッド（２Ｄヘッド）を、１つ又は２つ設けても良い。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。
【０１３８】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳの上面、すなわちウエハＷに対向する面にグレーティングＲＧが配置されているものとしたが、これに限らず、例えば図１７に示されるように、グレーティングは、ウエハＷを保持するウエハホルダＷＨの下面に形成されていても良い。この場合、露光中にウエハホルダＷＨが膨張したり、微動ステージＷＦＳ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ＷＦ（ウエハＷ）の位置を計測することができる。また、グレーティングは、微動ステージＷＦＳの下面に配置されていても良く、この場合、エンコーダヘッドから照射される計測ビームが微動ステージＷＦＳの内部を進行しないので、微動ステージを光が透過可能な中実部材とする必要がなく、微動ステージを中空構造にして内部に配管、配線等を配置することができ、微動ステージを軽量化できる。
【０１３９】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴは、粗動ステージＷＣＳと微動ステージＷＦＳ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、本発明がこれに限定されるものではない。
【０１４０】
また、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する駆動機構は、上記実施形態で説明したものに限られない。例えば実施形態では、微動ステージＷＦＳをＹ軸方向に駆動するコイルが微動ステージＷＦＳをＺ軸方向に駆動するコイルとしても機能したが、これに限らず微動ステージをＹ軸方向に駆動するアクチュエータ（リニアモータ）と、微動ステージをＺ軸方向に駆動する、すなわち微動ステージを浮上させるアクチュエータとを、それぞれ独立して設けても良い。この場合、微動ステージに常に一定の浮上力を作用させることができるので、微動ステージのＺ軸方向の位置が安定する。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳは、ローレンツ力（電磁力）の作用により粗動ステージＷＣＳに非接触支持されたが、これに限らず、例えば微動ステージＷＦＳに真空予圧空気静圧軸受等を設けて、粗動ステージＷＣＳに対して浮上支持しても良い。また、上記実施形態では、微動ステージＷＦＳ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。また、微動ステージ駆動系５２は、上述したムービングマグネット型のものに限らず、ムービングコイル型のものであっても良い。さらに微動ステージＷＦＳは、粗動ステージＷＣＳに接触支持されていても良い。従って、微動ステージＷＦＳを粗動ステージＷＣＳに対して駆動する微動ステージ駆動系５２としては、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。
【０１４２】
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本発明は好適に適用することができる。
【０１４３】
また、上記実施形態では、ステージ装置５０が１つのステージユニットＳＵを有するシングルステージ型の露光装置について説明したが、これに限られるものではなく、図１８に示すように、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２を有するツインステージ型の露光装置にも本発明は好適に適用することができる。図１８に示す変形例では、一実施形態として、２つのＹリニアモータＹＭ１とＹＭ２とがひとつの固定子１５０を共用する構成を示したが、これに限られず、種々の構成を採りうる。ステージ装置５０をツインステージ型とした場合、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに対応させて、ＸＹ平面上の異なる位置に微動ステージ位置計測系７０を２つ設けてもよい。ツインステージタイプの露光装置に本発明を適用することにより、２つのステージユニットＳＵ１、ＳＵ２のそれぞれに保持された微動ステージＷＦＳのＸＹ平面内の位置情報を高精度に計測することができ、微動ステージＷＦＳを高精度に駆動することができる。さらに、ツインステージ型の露光装置を上述の液浸型の露光装置とすることもできる。
【０１４４】
なお、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、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。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、干渉計を用いてこのステージの位置を計測する場合と異なり、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、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本発明は適用することができる。
【０１４５】
また、上記実施形態の露光装置１００における投影光学系ＰＬは縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬ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、この投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１４６】
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。
【０１４７】
また、上記実施形態では、露光装置１００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露光装置に本発明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、本発明は適用できる。
【０１４８】
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及びレーザ干渉計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。
【０１４９】
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）にも本発明を適用することができる。
【０１５０】
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本発明を適用することができる。
【０１５１】
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。
【０１５２】
露光装置１００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本発明を適用できる。
【０１５３】
なお、本発明のステージ装置は、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の移動ステージを備えた装置にも広く適用できる。
【０１５４】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１９は、マイクロデバイス（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を示す図である。
【０１５５】
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・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Ｓ１１（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（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（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。
【０１５６】
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２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Ｓ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、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Ｓ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【０１５７】
図２０は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（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Ｓ２３（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Ｓ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、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。
【０１５８】
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Ｓ２５（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Ｓ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（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Ｓ２７（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Ｓ２８（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Ｓ２９（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。
【０１５９】
以上説明したように、本発明の移動体装置及び移動体駆動方法は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームを物体上に照射して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、電子デバイスを製造するのに適している。
【０１６０】
一実施形態において、駆動系により、アーム部材から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測する第１計測系の計測結果と、光波干渉式計測システムを用いてアーム部材の形状変化を計測する第２計測系の計測結果と、に基づいて移動体が駆動される。この場合、駆動系は、第１計測系の計測結果に含まれるアーム部材の形状変化に起因する計測誤差を、第２計測系の計測結果を用いて補正することができる。従って、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【０１６１】
一実施形態において、移動体装置を構成する移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、パターニング装置によりその物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【０１６２】
一実施形態において、駆動ステップで、移動体は、アーム部材から移動体の所定平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対して第１計測ビームを照射して移動体の所定平面内の位置を計測する第１計測ステップの計測結果と、光波干渉式計測システムを用いてアーム部材の形状変化を計測する第２計測ステップの計測結果と、に基づいて駆動される。この場合、駆動ステップでは、第１計測ステップの計測結果に含まれるアーム部材の形状変化に起因する計測誤差を、第２計測ステップの計測結果を用いて補正することができる。従って、移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【０１６３】
一実施形態において移動体を精度良く駆動することができるので、この移動体に載置された物体を精度良く駆動して、その物体にエネルギビームを照射することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【０１６４】
一実施形態において、走査露光時に第２移動体を高精度に駆動することができ、物体の高精度な露光が可能となる。
【符号の説明】
【０１６５】
１０…照明系、２０…主制御装置、３０，３０’…計測システム、７０…微動ステージ位置計測系、７１…計測アーム、ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＣＳ…Ｘ粗動ステージ（第２移動体）、ＷＦＳ…微動ステージ（保持部材）、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ（物体）、ＸＧ…Ｘガイド（ガイド部材）、ＹＣ…Ｙ粗動ステージ（第１移動体）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１軸方向に延在するガイド部材を有し、前記第１軸方向と略直交する第２軸方向に移動する第１移動体と、
前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けられ、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動する一対の第２移動体と、
物体を保持するとともに、前記一対の第２移動体により、少なくとも前記第１軸方向及び前記第２軸方向を含む二次元平面内で移動自在に支持され、前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された保持部材と、
第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置され、前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材を有し、前記アーム部材から前記計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測系と、
前記アーム部材の第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光する光波干渉式計測システムを有し、該光波干渉式計測システムの計測結果に基づいて、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測系と、
前記第１計測系及び前記第２計測系の出力に基づいて前記保持部材を駆動する駆動系と、
を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記検出面は反射面であり、
前記光波干渉式計測システムは、前記第１軸方向に平行に複数の前記第２計測ビームを前記検出面に照射し、該検出面からの反射光を受光して前記複数の第２計測ビームのそれぞれの光路長を計測する請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記アーム部材は、前記第１軸に直交する断面が矩形状であり、
前記光波干渉式計測システムは、前記検出面の少なくとも４隅部に対応する位置から前記複数の第２計測ビームを前記中実部の内部にそれぞれ入射させる請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記光波干渉式計測システムは、共通の参照ビームを用いて、前記複数の第２計測ビームの光路長を計測する請求項２又は３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記検出面にはグレーティングが設けられ、
前記光波干渉式計測システムは、前記検出面からの回折光を受光して、前記グレーティングの周期方向に関する前記検出面の変位を計測する請求項１に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記検出面は、該検出面内で互いに直交する２つの方向をそれぞれ周期方向とする２つの回折格子を含み、
前記光波干渉式計測システムは、前記第２計測ビームとして前記２つの回折格子に対応する２つの計測ビームをそれぞれ照射し、該２つの計測ビームのそれぞれの前記検出面からの回折光を受光して、前記検出面の前記２つの方向に関する変位を計測する請求項５に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記第１計測ビームは、前記アーム部材の内部を前記第１軸方向に平行に進行し、
前記アーム部材は、前記アーム部材の内部を進行する前記第１計測ビームを、前記第１端部又は前記第２端部近傍で前記計測面に向ける光学系を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記第１計測系は、前記第１計測ビームの前記計測面からの回折光を受光する請求項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記光学系は、前記計測面からの回折光、又は前記計測面からの複数の回折光の合成光を、前記アーム部材の内部を前記第１軸方向に平行に進行させる請求項８に記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記計測面は、前記平面に実質的に平行な面内で互いに直交する前記第１軸方向及び第２軸方向に平行な方向をそれぞれ周期方向とする第１及び第２回折格子を含み、
前記第１計測系は、前記アーム部材から前記計測面に、前記第１計測ビームとして前記第１及び第２回折格子にそれぞれ対応する第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームを照射し、前記第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームのそれぞれの前記計測面からの回折光を受光して、前記保持部材の前記第１軸方向及び第２軸方向に関する位置を計測する請求項８又は９に記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第１計測系は、前記第１軸方向計測用ビームとして、前記第１回折格子上の照射点が前記第２軸方向に関して互いに異なる少なくとも２本の計測用ビームを、前記第１回折格子に照射する請求項１０に記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２本の計測用ビームと前記第２軸方向計測用ビームとは、前記計測面上の前記第２軸方向に平行な直線上の照射点にそれぞれ照射される請求項１１に記載のステージ装置。
【請求項１３】
前記アーム部材の前記計測面に対する前記第１計測ビームの射出端部は、前記保持部材の移動範囲において、前記計測面に対向する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１４】
前記移動体に複数の第３計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記移動体の前記二次元平面に対する傾きを計測する光波干渉式測長器を含む第３計測系をさらに備え、
前記駆動系は、前記第１計測系、第２計測系及び第３計測系の出力に基づいて、前記保持部材を駆動する請求項１〜１３のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１５】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体が前記保持部材上に載置される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置と、
前記保持部材上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と、を備える露光装置。
【請求項１６】
前記第１計測系から前記計測面に対して照射される前記第１計測ビームの照射点の中心である計測中心は、前記物体に照射される前記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請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記保持部材は、その内部を前記第１計測ビームが進行可能な中実な部材から成り、
前記計測面は、前記保持部材の前記所定平面に実質的に平行な面の内、前記物体と対向する第１面に形成され、
前記アーム部材は、前記第１面とは反対の第２面に対向する請求項１５又は１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
請求項１５〜１７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。
【請求項１９】
物体を保持した保持部材を、第１軸方向と、前記第１軸方向と直交する第２軸方向とを含む二次元平面内で移動させる駆動方法であって、
前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、
前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、
前記物体を保持する前記保持部材を前記一対の第２移動体により支持し、前記一対の第２移動体を前記ガイド部材に沿って同期移動させて、前記保持部材を前記第１軸方向に移動させるステップと、
前記保持部材上の前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測するステップと、
前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測するステップと、
前記位置と前記形状変化の計測結果に基づいて前記保持部材を駆動するステップと、を含む駆動方法。
【請求項２０】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記位置の計測ステップでは、前記第１計測ビームの前記グレーティングからの回折光を受光する請求項１９に記載の駆動方法。
【請求項２１】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、
パターンの形成のため、前記物体が載置された保持部材を請求項１９又は２０に記載の駆動方法を用いて駆動する工程を含む露光方法。
【請求項２２】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、
前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、
内部に空間部を形成し、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、
少なくとも前記二次元平面に平行な面内で前記第２移動体に対して相対移動可能に保持され、前記二次元平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた保持部材に、前記物体を載置するステップと、
前記第２移動体の空間部内に前記計測面に対向して配置され、前記計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測するステップと、
前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測するステップと、
前記位置及び前記形状変化の計測結果に基づいて、前記保持部材を前記二次元平面内の走査方向に駆動することで、前記エネルギビームに対して前記物体を走査するステップと、を含む露光方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の露光方法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。
【請求項１】
第１軸方向に延在するガイド部材を有し、前記第１軸方向と略直交する第２軸方向に移動する第１移動体と、
前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けられ、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動する一対の第２移動体と、
物体を保持するとともに、前記一対の第２移動体により、少なくとも前記第１軸方向及び前記第２軸方向を含む二次元平面内で移動自在に支持され、前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って計測面が配置された保持部材と、
第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置され、前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材を有し、前記アーム部材から前記計測面に少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持部材の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測する第１計測系と、
前記アーム部材の第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光する光波干渉式計測システムを有し、該光波干渉式計測システムの計測結果に基づいて、前記アーム部材の形状変化を計測する第２計測系と、
前記第１計測系及び前記第２計測系の出力に基づいて前記保持部材を駆動する駆動系と、
を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
前記検出面は反射面であり、
前記光波干渉式計測システムは、前記第１軸方向に平行に複数の前記第２計測ビームを前記検出面に照射し、該検出面からの反射光を受光して前記複数の第２計測ビームのそれぞれの光路長を計測する請求項１に記載のステージ装置。
【請求項３】
前記アーム部材は、前記第１軸に直交する断面が矩形状であり、
前記光波干渉式計測システムは、前記検出面の少なくとも４隅部に対応する位置から前記複数の第２計測ビームを前記中実部の内部にそれぞれ入射させる請求項２に記載のステージ装置。
【請求項４】
前記光波干渉式計測システムは、共通の参照ビームを用いて、前記複数の第２計測ビームの光路長を計測する請求項２又は３に記載のステージ装置。
【請求項５】
前記検出面にはグレーティングが設けられ、
前記光波干渉式計測システムは、前記検出面からの回折光を受光して、前記グレーティングの周期方向に関する前記検出面の変位を計測する請求項１に記載のステージ装置。
【請求項６】
前記検出面は、該検出面内で互いに直交する２つの方向をそれぞれ周期方向とする２つの回折格子を含み、
前記光波干渉式計測システムは、前記第２計測ビームとして前記２つの回折格子に対応する２つの計測ビームをそれぞれ照射し、該２つの計測ビームのそれぞれの前記検出面からの回折光を受光して、前記検出面の前記２つの方向に関する変位を計測する請求項５に記載のステージ装置。
【請求項７】
前記第１計測ビームは、前記アーム部材の内部を前記第１軸方向に平行に進行し、
前記アーム部材は、前記アーム部材の内部を進行する前記第１計測ビームを、前記第１端部又は前記第２端部近傍で前記計測面に向ける光学系を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項８】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記第１計測系は、前記第１計測ビームの前記計測面からの回折光を受光する請求項１〜７のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項９】
前記光学系は、前記計測面からの回折光、又は前記計測面からの複数の回折光の合成光を、前記アーム部材の内部を前記第１軸方向に平行に進行させる請求項８に記載のステージ装置。
【請求項１０】
前記計測面は、前記平面に実質的に平行な面内で互いに直交する前記第１軸方向及び第２軸方向に平行な方向をそれぞれ周期方向とする第１及び第２回折格子を含み、
前記第１計測系は、前記アーム部材から前記計測面に、前記第１計測ビームとして前記第１及び第２回折格子にそれぞれ対応する第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームを照射し、前記第１軸方向計測用ビーム及び第２軸方向計測用ビームのそれぞれの前記計測面からの回折光を受光して、前記保持部材の前記第１軸方向及び第２軸方向に関する位置を計測する請求項８又は９に記載のステージ装置。
【請求項１１】
前記第１計測系は、前記第１軸方向計測用ビームとして、前記第１回折格子上の照射点が前記第２軸方向に関して互いに異なる少なくとも２本の計測用ビームを、前記第１回折格子に照射する請求項１０に記載のステージ装置。
【請求項１２】
前記少なくとも２本の計測用ビームと前記第２軸方向計測用ビームとは、前記計測面上の前記第２軸方向に平行な直線上の照射点にそれぞれ照射される請求項１１に記載のステージ装置。
【請求項１３】
前記アーム部材の前記計測面に対する前記第１計測ビームの射出端部は、前記保持部材の移動範囲において、前記計測面に対向する請求項１〜１２のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１４】
前記移動体に複数の第３計測ビームを照射し、その反射光を受光して前記移動体の前記二次元平面に対する傾きを計測する光波干渉式測長器を含む第３計測系をさらに備え、
前記駆動系は、前記第１計測系、第２計測系及び第３計測系の出力に基づいて、前記保持部材を駆動する請求項１〜１３のいずれか一項に記載のステージ装置。
【請求項１５】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、
前記物体が前記保持部材上に載置される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のステージ装置と、
前記保持部材上に載置された前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と、を備える露光装置。
【請求項１６】
前記第１計測系から前記計測面に対して照射される前記第１計測ビームの照射点の中心である計測中心は、前記物体に照射される前記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請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記保持部材は、その内部を前記第１計測ビームが進行可能な中実な部材から成り、
前記計測面は、前記保持部材の前記所定平面に実質的に平行な面の内、前記物体と対向する第１面に形成され、
前記アーム部材は、前記第１面とは反対の第２面に対向する請求項１５又は１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
請求項１５〜１７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。
【請求項１９】
物体を保持した保持部材を、第１軸方向と、前記第１軸方向と直交する第２軸方向とを含む二次元平面内で移動させる駆動方法であって、
前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、
前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、
前記物体を保持する前記保持部材を前記一対の第２移動体により支持し、前記一対の第２移動体を前記ガイド部材に沿って同期移動させて、前記保持部材を前記第１軸方向に移動させるステップと、
前記保持部材上の前記二次元平面に実質的に平行な面に沿って配置された計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記移動体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測するステップと、
前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測するステップと、
前記位置と前記形状変化の計測結果に基づいて前記保持部材を駆動するステップと、を含む駆動方法。
【請求項２０】
前記計測面には、グレーティングが形成され、
前記位置の計測ステップでは、前記第１計測ビームの前記グレーティングからの回折光を受光する請求項１９に記載の駆動方法。
【請求項２１】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、
パターンの形成のため、前記物体が載置された保持部材を請求項１９又は２０に記載の駆動方法を用いて駆動する工程を含む露光方法。
【請求項２２】
エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、
前記第１軸方向に延在するガイド部材を有する第１移動体を前記第２軸方向に移動させるステップと、
内部に空間部を形成し、前記ガイド部材に沿って前記第１軸方向に独立して移動自在に設けた一対の第２移動体を、前記第１移動体の移動により前記ガイド部材とともに前記第２軸方向に移動させるステップと、
少なくとも前記二次元平面に平行な面内で前記第２移動体に対して相対移動可能に保持され、前記二次元平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた保持部材に、前記物体を載置するステップと、
前記第２移動体の空間部内に前記計測面に対向して配置され、前記計測面に対し、第１端部及び第２端部の少なくとも一方が前記計測面に対向して配置された前記第１軸方向を長手方向とし、少なくとも一部がその内部を光が進行可能な中実部から成るアーム部材から少なくとも１本の第１計測ビームを照射し、該第１計測ビームの前記計測面からの光を受光して、前記保持体の少なくとも前記二次元平面内の位置を計測するステップと、
前記アーム部材の前記第２端部から前記中実部を介して前記アーム部材の前記前記第１端部に設けられた検出面に少なくとも１本の第２計測ビームを照射し、該第２計測ビームの前記検出面からの光を受光して、前記アーム部材の形状変化を計測するステップと、
前記位置及び前記形状変化の計測結果に基づいて、前記保持部材を前記二次元平面内の走査方向に駆動することで、前記エネルギビームに対して前記物体を走査するステップと、を含む露光方法。
【請求項２３】
請求項２１又は２２に記載の露光方法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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【図１６Ａ】
【図１６Ｂ】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公表番号】特表２０１３−５１１８２１（Ｐ２０１３−５１１８２１Ａ）
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５２６４３（Ｐ２０１１−５５２６４３）
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０７１１９５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６２２９７
【国際公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１９日（２０１０．１１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２０１０／０７１１９５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０６２２９７
【国際公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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