JP2005005295A - ステージ装置及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のステージを独立して移動させる際に不測の事態が生じた場合であっても、構成機器の安全性を高める。
【解決手段】第１ステージＷＳＴ１に接続された第１可動子６２Ａを備えた第１移動装置６５Ａと、第２ステージＷＳＴ２に接続された第２可動子６２Ｂを備えた第２移動装置６５Ｂと、を備える。第１方向に沿って複数設けられ、第１ステージＷＳＴ１と第２ステージＷＳＴ２との少なくとも一方の移動を規制する規制装置１０４Ａ、１０４Ｂと、複数の規制装置のうち少なくとも一つの規制装置を第１方向とは異なる第２方向に退避させる退避装置１０８Ａ、１０８Ｂと、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】第１ステージＷＳＴ１に接続された第１可動子６２Ａを備えた第１移動装置６５Ａと、第２ステージＷＳＴ２に接続された第２可動子６２Ｂを備えた第２移動装置６５Ｂと、を備える。第１方向に沿って複数設けられ、第１ステージＷＳＴ１と第２ステージＷＳＴ２との少なくとも一方の移動を規制する規制装置１０４Ａ、１０４Ｂと、複数の規制装置のうち少なくとも一つの規制装置を第１方向とは異なる第２方向に退避させる退避装置１０８Ａ、１０８Ｂと、を備える。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、複数のステージを備えたステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が、主流となっている。
【０００３】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００４】
この種の投影露光装置では、ウエハ交換→アライメント（サーチアライメント，ファインアライメント）→露光→ウエハ交換……のように、大きく３つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した３つの動作、すなわちウエハ交換、アライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができる。しかるに、ウエハ交換とアライメン卜中には露光は行われず、工程時間の短縮つまりスループッ卜の向上のためには、例えばウエハ交換とアライメン卜をするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法が考えられる。
【０００５】
これに関して、例えば特許文献１には、Ｘ軸方向に延びるＸ駆動リニアモータの固定子の両端に一対のＹ駆動リニアモータの可動子を設け、このＹ駆動リニアモータの駆動力によって、Ｘ駆動リニアモータをＹ軸方向に駆動する駆動機構を１組み対称に配置し、それぞれの駆動機構を構成するＸ駆動リニアモータの可動子のステージ対向面側にステージ（物体保持器）に連結可能なリジッドな接続機構（連結機構）をそれぞれ設けて、２つのステージをそれぞれ接続機構により各駆動機構に連結して、２つのステージを独立してＸＹ２次元方向に並行して駆動するステージ装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
国際公開第９８／４０７９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
２つのステージが独立して移動可能な構成であるため、ステージ移動時に何らかのトラブルによりステージが他のステージやリニアモータの固定子等と干渉（衝突）して損傷する可能性がある。精密機器からなるステージやリニアモータ等の損傷は、多大なコストアップを招くばかりでなく、露光装置を用いた生産計画にも重大な影響を与える虞がある。
通常、ステージの移動は、レーザ干渉計等の計測機器による位置計測結果に基づいて厳密に制御されているが、リニアモータの暴走等、ステージ装置を構成する機器に不測の事態が生じた場合を想定すると、安全性が十分に確保されているとは言えなかった。
【０００８】
また、上記の従来技術では、ステージを交換して駆動機構に接続する際に、ステージの位置や姿勢にずれが生じている可能性があり、この場合、交換時に駆動機構との接続を円滑に実施することができない。そのため、交換前にステージの位置情報を迅速に検出する必要がある。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、複数のステージを独立して移動させる際に不測の事態が生じた場合であっても、構成機器の安全性を高めることができるステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、ステージを交換する際に迅速にステージの位置情報を検出できるステージ装置及び露光装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図２０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、第１ステージ（ＷＳＴ１）に接続された第１可動子（６２Ａ）を備え第１ステージ（ＷＳＴ１）を第１方向（Ｙ軸方向）へ移動させる第１移動装置（６５Ａ）と、第２ステージ（ＷＳＴ２）に接続された第２可動子（６２Ｂ）を備え第２ステージ（ＷＳＴ２）を第１方向へ移動させる第２移動装置（６５Ｂ）と、を備えるステージ装置（１２）であって、第１方向に沿って複数設けられ、第１ステージ（ＷＳＴ１）と第２ステージ（ＷＳＴ２）との少なくとも一方の移動を規制する規制装置（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ）と、複数の規制装置のうち少なくとも一つの規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第１方向とは異なる第２方向（Ｘ軸方向）に退避させる退避装置（１０８Ａ、１０８Ｂ）と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明のステージ装置では、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第２方向（Ｘ軸方向）に退避させることにより、第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）をそれぞれ移動させることができる一方、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）により第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）の第１方向への移動を規制することができる。そのため、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第１ステージ（ＷＳＴ１）及び第２ステージ（ＷＳＴ２）のそれぞれに対して設置することで、ステージ移動を規制している間に不測の事態が生じても、第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）が他の構成機器に衝突して損傷することを防止でき、ステージ装置の安全性を高めることが可能になる。
【００１３】
また、本発明のステージ装置は、第１方向に移動可能なステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）を第１方向に移動させる移動装置（６５Ａ、６５Ｂ）と、第１方向に沿って検出光（Ｂ）を照射する照射装置（７９）と、第１方向に沿ってステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）に設けられた貫通孔部（８１ａ）と、検出光（Ｂ）が貫通孔部（８１ａ）を通過したときに検出光（Ｂ）を受光する受光装置（８０）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
従って、本発明のステージ装置では、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）が所定の位置、姿勢にあるときに貫通孔部（８１ａ）が第１方向に沿うため、貫通孔部（８１ａ）を通過した検出光（Ｂ）を受光することができる。そのため、ステージを交換する前に検出光（Ｂ）を受光可能か否かを検知することにより、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の位置・姿勢等の位置情報を迅速、且つ容易に検出することができ、移動装置（６５Ａ、６５Ｂ）に対するステージの交換作業を円滑に実施することができる。
【００１５】
そして、本発明の露光装置は、マスクステージ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ステージ（１２）に保持された基板（Ｗ１、Ｗ２）に露光する露光装置（１０）であって、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（１２）との少なくとも一方のステージとして、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のステージ装置が用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
従って、本発明の露光装置では、マスク（Ｒ）又は基板（Ｗ１、Ｗ２）を複数用いて露光に関する処理を実施する際に不測の事態が生じても、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）が他の構成機器に衝突して損傷することを防止でき、露光装置（１０）の安全性を高めることが可能になるとともに、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）の位置・姿勢等の位置情報を迅速、且つ容易に検出することができ、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）の交換作業を円滑に実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図２１を参照して説明する。
ここでは、例えば露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパを使用する場合の例を用いて説明する。また、この露光装置においては、本発明のステージ装置をウエハステージに適用するものとして説明する。
【００１８】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。
この露光装置１０は、不図示の光源及び照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、レチクルＲを主として所定の走査方向、ここでは第１方向としてのＹ軸方向（図１における紙面左右方向）に駆動するレチクル駆動系、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立してＸＹ２次元面内で移動する第１、第２のステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含むステージ装置１２、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側に配置されたアライメント光学系ＡＬＧ等を備えている。この内、不図示の光源を除く上記各部は、超クリーンルームの床面上に設置され、温度、湿度等が精度良く管理された環境制御チャンバ（以下、「チャンバ」という）１４内に収納されている。
【００１９】
なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは、ステージ定盤４４の−Ｙ側の位置に配置され、アライメント光学系ＡＬＧの光軸ＳＸはステージ定盤４４の＋Ｙ側の位置に配置される。従って、ステージ定盤４４の−Ｙ側が露光エリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対して露光処理が行われ、ステージ定盤４４の＋Ｙ側がアライメントエリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対してアライメントが行われる。
【００２０】
ステージ装置１２は、図１に示されるように、内部にウエハ室４０を形成するチャンバ４２の内部に設置されている。このチャンバ４２の上壁には、投影光学系ＰＬの鏡筒の下端部近傍が隙間無く接合されている。
ステージ装置１２は、ウエハ室４０内に収納されたステージ定盤４４、このステージ定盤４４の上方に非接触ベアリングである不図示の真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｙ軸方向（図１における紙面内左右方向）及びＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、これらのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測するウエハ干渉計システム、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置等から主に構成される。
【００２１】
なお、前記ウエハ室４０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）が充填されている。また、このウエハ室４０を形成するチャンバ４２の−Ｘ側（図１における紙面手前側）の＋Ｙ側半部（図１における右半部）の位置には、ウエハをロード・アンロードする不図示のウエハローダが設けられている。
【００２２】
図２には、チャンバ４２内に収納されたステージ装置１２の概略平面図が示されている。この図２及び図１に示されるように、ステージ装置１２は、チャンバ４２の内部底面に水平に設置されたベースプレートＢＰと、該ベースプレートＢＰ上に不図示の防振ユニットを介して３点あるいは４点でベースプレートＢＰに対して平行に支持されたステージ定盤４４と、ステージ定盤４４のＸ軸方向両側外側にそれぞれＹ軸方向に沿って配置された固定子５８、５８と、Ｘガイドステージ６１Ａを介してウエハステージＷＳＴ１に接続され固定子５８、５８に沿って移動することでウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向へ移動させる可動子（第１可動子）６２Ａ、６２Ａと、Ｘガイドステージ６１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ２に接続され固定子５８、５８に沿って移動することでウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向へ移動させる可動子（第２可動子）６２Ｂ、６２Ｂと、可動子６２Ａ、６２Ａ間にＸ方向に沿って架設された上記Ｘガイドステージ６１Ａと、可動子６２Ｂ、６２Ｂ間にＸ方向に沿って架設された上記Ｘガイドステージ６１Ｂと、ウエハステージＷＳＴ１に接続されＸガイドステージ６１Ａに沿って移動するＸ粗動ステージ６３Ａ、ウエハステージＷＳＴ２に接続されＸガイドステージ６１Ｂに沿って移動するＸ粗動ステージ６３Ｂとを備えている。
【００２３】
固定子５８と可動子６２Ａとにより、Ｙリニアモータ（第１移動装置）６５Ａが構成されており、可動子６２Ａが固定子５８との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ１がＹ軸方向に移動する。同様に、固定子５８と可動子６２Ｂとにより、Ｙリニアモータ（第２移動装置）６５Ｂが構成されており、可動子６２Ｂが固定子５８との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ２がＹ軸方向に移動する。
すなわち、本実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂにおいて固定子５８を共用する構成となっている。
【００２４】
また、Ｘガイドステージ６１Ａ、６１Ｂには、それぞれＸ方向に沿って固定子８７Ａ、８７Ｂ（図２では不図示、図８参照）が埋設され、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂのそれぞれには各固定子８７Ａ、８７Ｂに沿って移動する可動子８８Ａ、８８Ｂ（図２では不図示、図８参照）が設けられている。これらＸガイドステージ６１Ａ、６１Ｂに設けられた固定子８７Ａ、８７Ｂと、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに設けられた可動子８８Ａ、８８Ｂとにより、Ｘリニアモータ（第３移動装置）６７Ａ及びＸリニアモータ（第４移動装置）６７Ｂが構成され、可動子が固定子との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がそれぞれＸ軸方向（第３方向）に移動する。なお、Ｘガイドステージ６１Ａ、６１Ｂ（固定子８７Ａ、８７Ｂ）には、それぞれエンコーダスケールが形成されており、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（可動子８８Ａ、８８Ｂ）には各エンコーダスケールを計測するエンコーダヘッド８９Ａ、８９Ｂ（図２では不図示、図８参照）が設けられ、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢとＸガイドステージ６１Ａ、６１Ｂとの相対位置関係を検出可能となっており、検出した結果は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）に出力される。
【００２５】
図３（ａ）は、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の平面図であり、図３（ｂ）は正面図である。
なお、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の構成は同様であるので、以下においてはウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明し、ウエハステージＷＳＴ２については図において符号（主に添字Ｂを付記）のみ記載する。
【００２６】
図３に示すように、ウエハステージＷＳＴ１は、上述のＸ粗動ステージ６３Ａと、このＸ粗動ステージ６３Ａに対して交換自在に設けられるテーブル部７０Ａとから構成されている。粗動ステージ６３Ａの底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７２が設けられており、エアベアリング７２の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、粗動ステージ６３Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、粗動ステージ６３Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。この固定子７４としては、多数の偏平型の電機子コイルが配置された電機子ユニットが用いられている。
【００２７】
テーブル部７０Ａは、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハテーブルＷＴと、該ウエハテーブルＷＴを、Ｚ・チルト駆動機構を介して支持する微動ステージ１００とを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、例えば微動ステージ１００にほぼ正三角形の頂点の位置に配置されたボイスコイルモータの固定子と、これらの固定子に対応してウエハテーブルＷＴの底面に配置された３つのボイスコイルモータの可動子とから構成され、これら３つのボイスコイルモータによって、ウエハテーブルＷＴをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｘ軸回りの回転方向）の３自由度方向について微少駆動することができる。
【００２８】
微動ステージ１００の底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７１が設けられており、エアベアリング７１の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、テーブル部７０Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、テーブル部７０Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。
【００２９】
ウエハテーブルＷＴの上面には、Ｘ軸方向の一端にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡７３Ｘが設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡７３Ｙが設けられている。また、ウエハテーブルＷＴの上面には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着又は真空吸着により固定されている。さらに、ウエハテーブルＷＴの上面には、その表面がウエハＷの高さとほぼ同一高さに設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭには、後述する各種基準マークが形成されている。この基準マーク板ＦＭは、例えばウエハステージＷＳＴ１の基準位置を検出する際に用いられる。
【００３０】
微動ステージ１００のＹ軸方向両側には、Ｚ方向に間隔をあけて対向する磁石７５ａ、７５ａ及び７５ｂ、７５ｂが互いにＺ方向の位置が同一で配置されている。これら磁石７５ａ、７５ａ間の隙間及び磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間は、Ｚ方向の位置が上記固定子７４と同一に設定され、且つ固定子７４に対向する側が開口し、Ｙ方向に関して対称（図３（ｂ）では左右対称）となっている。そして、磁石７５ａ、７５ｂを備えた微動ステージ１００は、可動子として固定子７４とともにＸリニアモータ７６Ａを構成し、固定子７４との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸ軸方向に微少移動する。なお、図示していないものの、微動ステージ１００は、ボイスコイルモータ等の駆動装置により、Ｘ軸方向に関して所定の移動範囲内でのみ移動可能に拘束され、且つＹ軸方向に関しては、Ｘ粗動ステージ６３Ａに対して離間する方向には拘束されない状態で移動する構成となっている。すなわち、微動ステージ１００は、Ｘ粗動ステージ６３Ａに対して少なくともＸ方向及びＹ方向について微少移動するとともに、Ｙ方向のＸ粗動ステージ６３Ａから離間する方向に移動することで当該Ｘ粗動ステージ６３Ａから離脱し、逆に接近する方向に移動することでＸ粗動ステージ６３Ａに接続する構成となっている。これらＸ粗動ステージ６３Ａとテーブル部７０Ａとが接続された際の位置は、フォトセンサ１１６（図３では不図示、図８参照）により検出される。
【００３１】
また、微動ステージ１００にはＹ軸方向両端部に位置して、Ｙ軸方向の位置指標となるエンコーダスケール７７ａと、ＸＹの２次元の位置指標となるエンコーダスケール７７ｂとがそれぞれ対で設けられている。そして、Ｘ粗動ステージ６３Ａには、各エンコーダスケール７７ａ、７７ｂに対向する位置にエンコーダヘッド７８ａ、７８ｂが突設されている。これら各エンコーダヘッド７８ａ、７８ｂによりエンコーダスケール７７ａ、７７ｂを計測することにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａと微動ステージ１００との相対位置関係を検出可能となっており、検出した結果は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）に出力される。
【００３２】
さらに、このステージ装置１２には、微動ステージ１００（テーブル部７０Ａ）をＸ粗動ステージ６３Ａに接続する際に、ステージ座標系に対する微動ステージ１００の位置・姿勢を計測するための計測装置が設けられている。この計測装置は、図２に示すように、ステージ定盤４４のＹ軸方向一端側（−Ｙ側）に所定間隔をもって配置されＹ軸方向に沿ってそれぞれ平行な一対の検出光Ｂ、Ｂを照射する照射装置７９、７９と、ステージ定盤４４のＹ軸方向他端側（＋Ｙ側）に照射装置７９、７９と対向して設けられ、照射された検出光Ｂ、Ｂを受光する受光装置８０、８０と、図４に示すように、微動ステージ１００にＹ軸方向に沿って設けられ、微動ステージ１００が後述する交換時において所定の位置・姿勢にあるときに検出光Ｂ、Ｂを通過させる位置に配置された貫通孔部８１ａ、８１ａを有する筒体８１、８１（図３（ｂ）及び図４参照）とから構成されており、受光装置８０による受光状態は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）によりモニタされている。
【００３３】
また、ウエハステージＷＳＴ１（及びＷＳＴ２）には、Ｘ粗動ステージ６３Ａと微動ステージ１００（テーブル部７０Ａ）との相対移動を所定範囲に解除自在に制限する制限機構が設けられている。この制限機構は、微動ステージ１００のＸ軸方向両端側からＹ軸方向両側にそれぞれ突出する軸体８２に吊設された円板状の金物８３と、Ｘ粗動ステージ６３Ａに金物８３と対向して配置され、制御装置ＣＯＮＴの制御により倒立自在な係合部材８４とから構成される。係合部材８４は、図３（ａ）に示すように、金物８３の直径よりも僅かに大きな幅で、且つＸ軸方向を長手方向とする長円状の開口部８４ａを有しており、図３（ｂ）に実線で示すように、微動ステージ１００に向けて起きあがった際には金物８３に係合して金物８３が開口部８４ａ内で移動可能な範囲で微動ステージ１００の移動を制限し、倒れて微動ステージ１００から離間した際には金物８３に対する係合を解除する構成になっている。
【００３４】
なお、微動ステージ１００のＸ軸方向両側には、テーブル部７０Ａの交換時（後述）に移動を拘束する際に用いられる孔部８５、８５を有するブラケット８６、８６が突設されている。
【００３５】
露光エリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の＋Ｙ側端部に設けられ移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３２（図１、２及び５参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の−Ｘ側端部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３３（図１乃至図３では不図示、図８参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される。また、アライメントエリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の略中央に吊設され（図１参照）移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３４（図１乃至図３参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の−Ｘ側端部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３５（図１乃至図３では不図示、図８参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３６】
レーザ干渉計３４のボディには、図６に示すように、Ｘ軸方向の両側にテーブル部７０Ａ、７０Ｂ（微動ステージ１００）をロック（保持）するロック機構９０が設けられている。ロック機構９０は、Ｚ軸方向に沿って配置された軸部材９０ａと、制御装置ＣＯＮＴの制御下でこの軸部材９０ａをＺ軸方向に駆動する、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ９０ｂとから構成される。各側において軸部材９０ａは、テーブル部７０Ａ、７０Ｂ（微動ステージ１００）に設けられたブラケット８６の二つの孔部８５、８５と同じピッチで配置され、下降したときに孔部８５、８５に嵌合してテーブル部７０Ａ、７０Ｂを後述する交換位置に位置決め（固定）する。
【００３７】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の安全を検出・監視する装置について説明する。
図２に示すように、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの各可動子６２Ａ、６２Ｂの外側（ステージ定盤４４と逆側）には、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂがそれぞれ設けられている。なお、以下の説明においては、便宜上、一方の可動子（例えば６２Ａ）が他方の可動子（例えば６２Ｂ）に向く方向を前進方向（前方）、逆の方向を後退方向（後方）と称する。
【００３８】
接触部材１０１Ａ、１０１Ｂは、可動子６２Ａ、６２Ｂに突設された支持板１０６Ａ、１０６Ｂと、支持板１０６Ａ、１０６Ｂの前方側に設けられたショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂと、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２ＢにＹ軸方向に移動自在に保持された突起部材１０７Ａ、１０７Ｂとから構成される。ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂはスプリング及びオイルダンパを内蔵しており、突起部材１０７Ａ、１０７Ｂを前進状態で支持するとともに、突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに力が加わった際には後退させて衝撃を吸収する構成となっている。
【００３９】
そして、可動子６２Ａ、６２Ｂ（すなわちウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）のＹ軸方向の移動に伴う接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の所定位置には、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動を規制する規制部材（規制装置）１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０４Ａ、１０４Ｂがそれぞれ配設されている。規制部材１０３Ａは、可動子６２Ａが前進して突起部材１０７Ａがショックアブソーバ１０２Ａに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ａに接続されたウエハステージ（図２ではＷＳＴ１）がＸガイドステージ６１Ｂに接触しない位置に固定配置されている。同様に、規制部材１０３Ｂは、可動子６２Ｂが前進して突起部材１０７Ｂがショックアブソーバ１０２Ｂに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ｂに接続されたウエハステージ（図２ではＷＳＴ２）がＸガイドステージ６１Ａに接触しない位置に固定配置されている。
【００４０】
なお、規制部材１０３Ａ、１０３Ｂの近傍には、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動により検出光が遮光されたときに、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの交換位置に可動子６２Ａ、６２Ｂが到達したことを検出する光電センサ１０５が設置されており、その検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００４１】
規制部材１０４Ａは、可動子６２Ａが前進して突起部材１０７Ａがショックアブソーバ１０２Ａに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ａに接続されレーザ干渉計３４とＹ軸方向で対向状態にあるウエハステージ（図２ではＷＳＴ１）がレーザ干渉計３４に接触せず（図９参照）、且つテーブル部７０Ａ（又は７０Ｂ）の交換時に支持板１０６Ａの後方側で可動子６２Ａの後方移動を規制する（図１２参照）位置に配置されている。同様に、規制部材１０４Ｂは、可動子６２Ｂが前進して、突起部材１０７Ｂがショックアブソーバ１０２Ｂに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ｂに接続されレーザ干渉計３４とＹ軸方向で対向状態にあるウエハステージ（図２ではＷＳＴ２）がレーザ干渉計３４に接触せず（図９参照）、且つテーブル部７０Ｂ（又は７０Ａ）の交換時に支持板１０６Ｂの後方側で可動子６２Ｂの後方移動を規制する（図１２参照）位置に配置されている。これら規制部材１０４Ａ、１０４Ｂは、制御装置ＣＯＮＴの制御下で、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ（退避装置）１０８Ａ、１０８Ｂの駆動により第２方向であるＸ軸方向に移動して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路から退避する構成となっている。
【００４２】
また、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置するときに、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４Ｂよりも後方側に退避する安全位置にあることを可動子６２Ａ、６２Ｂの位置により検出する光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂが配置されている。この安全位置は、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂがテーブル部７０Ａ、７０Ｂと離脱して、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換位置にあるときにＸ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢがＸ軸方向に移動した際にもテーブル部７０Ａ、７０Ｂと干渉しない位置に設定されている。これら光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される（図８参照）。
【００４３】
また、各可動子６２Ａ、６２Ｂには、当該可動子６２Ａ、６２ＢにＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを一体的に固定するための固定装置１０９Ａ、１０９Ｂと、これら可動子６２Ａ、６２ＢとＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとの固定位置を検出するフォトセンサ１１０Ａ、１１０Ｂとがそれぞれ設けられている。固定装置１０９Ａ、１０９Ｂは、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ１１１ａ（図８参照）から構成されており、ロック機構９０と同様に、図示しない軸部材がＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに形成された凹部（孔部等）に嵌合することで、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを可動子６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ固定する。固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａの駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、またフォトセンサ１１０Ａ、１１０Ｂの検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される（図８参照）。
【００４４】
また、ステージ定盤４４の下部には、図７に示すように、Ｙ方向に延設された固定子１１３Ａ、１１３Ｂと、固定子１１３Ａ、１１３Ｂに沿ってそれぞれ移動する可動子としてのチューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂとからなるリニアモータが設けられている。なお、図７においては、理解を容易にするためにステージ装置１２の構成部材（ステージ定盤４４、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２等）を簡略化及び省略して図示してある。チューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）に接続されるエア配管、電気（信号）配線等の用力供給用のチューブ（ケーブル）１１５Ａ、１１５Ｂをそれぞれ中継、支持するものであって、制御装置ＣＯＮＴから出力されたウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置に基づいて、エンコーダ（不図示）を用いてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と同期移動する構成となっている。
【００４５】
図１に戻り、前記光源としては、ここではＦ２レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。この光源は、チャンバ１４が設置される超クリーンルームとは別のクリーン度が低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置され、不図示の引き回し光学系を介してチャンバ１４内の照明ユニットＩＬＵに接続されている。光源は、そのパルス発光の繰り返し周波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、制御装置ＣＯＮＴの管理下にあるレーザ制御装置１８（図１では図示せず、図８参照）によって制御されるようになっている。
【００４６】
前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外気に対して気密状態にする照明系ハウジング２０と、この照明系ハウジング２０内に所定の位置関係で収納された、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系（いずれも図示省略）等から成る照明光学系とによって構成され、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲ（図５参照）を均一な照度で照明する。照明光学系としては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。照明系ハウジング２０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。
【００４７】
前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルチャンバ２２内に収容されている。レチクルチャンバ２２と照明系ハウジング２０との接続部分には、ホタル石などから成る光透過窓が形成されている。レチクルチャンバ２２内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルベース盤２４上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元面内で移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータ等を含む駆動部２６（図１では図示せず、図８参照）と、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システム２８とを備えている。
【００４８】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤２４上に浮上支持され、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、駆動部２６によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θｚ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動部２６は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図８では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。
【００４９】
レチクルステージＲＳＴ上には、図５に示されるように、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る移動鏡３０がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３０のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３０の反射面に向けて干渉計システム２８からの干渉計ビームが照射され、その干渉計ではその反射光を受光して基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この干渉計２８は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この干渉計２８は、上述したウエハステージ側の干渉計３２、３４からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御（位置合わせ）を行なうために用いられる。
【００５０】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂが設置されている。そして、ダブルパス干渉計３７から、これらのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂに対して干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤２４上に設けられた不図示の反射面にコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計３７で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤２４上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計３７の計測値が制御装置ＣＯＮＴ（図１では図示せず、図８参照）に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルＲとウエハＷの同期制御に用いられる。
【００５１】
なお、レチクルＲを構成するガラス基板の素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。例えば、光源としてＦ２レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いることも可能である。
【００５２】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、その鏡筒の上端部近傍がレチクルチャンバ２２に隙間無く接合されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明ユニットＩＬＵから照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００５３】
前記投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）より＋Ｙ側に所定距離離れた位置にオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系ＡＬＧが設置されている。このアライメント光学系ＡＬＧは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（ Ｆｉｌｅｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００５４】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
【００５５】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２（図５参照）上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂ（図８参照）が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂの検出信号は、制御装置ＣＯＮＴに供給される。
【００５６】
また、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント光学系ＡＬＧのそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及びアライメント光学系ＡＬＧのそれぞれに、オートフォーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態では、上記特開平１０−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アライメント光学系ＡＬＧによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００５７】
図８には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ及び、この制御装置ＣＯＮＴに計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動される各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、制御装置ＣＯＮＴの制御により各種駆動装置が駆動される点については記載を省略する。
【００５８】
続いて、本実施形態に係る露光装置１０におけるステージ装置１２の動作の中、テーブル部の入れ替え（交換）について図９乃至図２０を参照して説明する。
なお、これらの図においては、各図を用いて説明する動作に関係のあるものについてのみ符号を付す。
【００５９】
（露光処理中＆アライメント処理中）
図９は、露光エリア（図中、左側）に位置するウエハステージＷＳＴ１に対して露光処理が行われ、アライメントエリアに位置するウエハステージＷＳＴ２に対してアライメント処理が行われる図である。
このとき、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとは、図３に示した金物８３と係合部材８４とが係合することで、相対移動が制限された状態で一体的に移動する。また、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂの駆動により規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させることで可動子６２Ａ、６２Ｂの移動が規制されるため、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂが暴走してもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がステージ定盤４４の略中央に位置する干渉計３４に接触することを防止できる。また、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４Ｂに接触した場合でも、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂにより突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに加わる衝撃を緩和することができる。
なお、ウエハステージＷＳＴ２においては、アライメント処理によりウエハ上のアライメントマーク（ウエハマーク）と基準マーク板ＦＭの基準マークとの相対位置関係が計測される。
【００６０】
（アライメント処理終了＆露光処理中）
次に、ウエハステージＷＳＴ２に対するアライメント処理が終了すると、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向に移動させるが、干渉計３４の計測可能範囲からウエハステージＷＳＴ２が外れるため、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ２の位置制御をエンコーダヘッド８９Ｂ（図８参照）を用いたエンコーダサーボに切り替える。そして、図１０に示すように、Ｘ粗動ステージ６３ＢがＸガイドステージ６１Ｂに沿って＋Ｘ軸側の端部へ移動し、Ｘ粗動ステージ６３Ｂが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ｂが検出すると、固定装置１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ｂを可動子６２Ｂに固定する。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ｂ（ウエハステージＷＳＴ２）のＸ方向の移動が規制される。
【００６１】
（露光処理終了）
ウエハステージＷＳＴ１に対する露光処理が終了すると、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向に移動させるが、干渉計３２の計測可能範囲からウエハステージＷＳＴ１が外れるため、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ１の位置制御をエンコーダヘッド８９Ａ（図８参照）を用いたエンコーダサーボに切り替える。そして、図１１に示すように、Ｘ粗動ステージ６３ＡがＸガイドステージ６１Ａに沿って−Ｘ軸側の端部へ移動し、Ｘ粗動ステージ６３Ａが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ａが検出すると、固定装置１０９Ａのアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ａを可動子６２Ａに固定する。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ（ウエハステージＷＳＴ１）のＸ方向の移動が規制される。
なお、ウエハステージＷＳＴ１が可動子６３Ａとの固定位置に向けて移動する際にＹ方向の移動も伴うときには、Ｘ方向の移動に要する時間を超えない範囲で移動する。
【００６２】
続いて、固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動状態（Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとが固定状態）であることを確認後、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。このとき、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂは、Ｘ方向の移動を制限されており、またＹ軸方向で対向しない位置で固定されるため、可動子６２Ａ、６２Ｂが暴走した場合でも、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が相互に衝突したり、干渉計３４に衝突しない。また、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０３Ａ、１０３Ｂにより前方への移動を規制されるため、可動子６２Ａと可動子６２Ｂ、ウエハステージＷＳＴ１とＸガイドステージ６１Ｂ、ウエハステージＷＳＴ２とＸガイドステージ６１Ａが衝突することもない。接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０３Ａ、１０３Ｂに衝突した場合でも、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂにより突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに加わる衝撃を緩和することができる。
【００６３】
（交換位置へ移動＆テーブル部固定）
次に、可動子６２Ａ、６２Ｂを固定子５８に沿ってそれぞれ前方へ移動させ、図１２に示すように、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが干渉計３４の側方（Ｘ方向両側）に位置するテーブル交換位置にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を移動させる。そして、光電センサ１０５が可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出することにより、テーブル部７０Ａ、７０ＢがＹ方向についてテーブル交換位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の後方に位置させる。これにより、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂが暴走した場合でも、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動を前進、後退の双方で制限でき、後述するように、テーブル部７０Ａ、７０Ｂをテーブル交換位置にロックした場合でも、当該テーブル部７０Ａ、７０Ｂの破損を防ぐことができる。なお、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが可動子６２Ａ、６２Ｂに固定されることで、テーブル部７０Ａ、７０ＢのＸ方向についての位置は既にテーブル交換位置にあるため、上記光電センサ１０５の検出結果と併せて、テーブル部７０Ａ、７０ＢをＸＹ平面内でテーブル交換位置に位置決めすることができる。
【００６４】
次に、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの移動が規制されていることを確認後、図６に示すように、ロック機構９０のアクチュエータ９０ｂを駆動して軸部材９０ａを下降させる。これにより、二点鎖線で示すように、軸部材９０ａがブラケット８６の孔部８５に嵌合し、テーブル部７０Ａ、７０Ｂがテーブル交換位置でロックされる。
【００６５】
（Ｘ粗動ステージ退避準備）
ロック機構９０によりテーブル部７０Ａ、７０Ｂをテーブル交換位置にロックしていることを確認すると、続いて図３（ｂ）に二点鎖線で示すように、係合部材８４を倒して金物８３との係合を解除させる。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとの間の移動制限が解放される。係合部材８４の倒伏を確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、図１３に示すように、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。
【００６６】
（Ｘ粗動ステージ退避）
規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避していることを確認後、図１４に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを後方へ移動させ、テーブル部７０Ａに設けられた磁石７５ａ、７５ａ（図３（ｂ）参照）間の隙間（テーブル７０Ｂでは磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間）から固定子７４を引き抜く。このとき、可動子６２Ａ、６２Ｂを、固定子７４が磁石７５ａ、７５ａ（または７５ｂ、７５ｂ）間の隙間に位置する当初の数十ｍｍは安全性を高めるために低速で移動させ、そして固定子７４が磁石７５ａ、７５ａ（または７５ｂ、７５ｂ）から抜けた後はスループットを向上させるために中速で移動させる。
【００６７】
この後、光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４ＢよりもＹ方向で後方の安全位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進によるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとの衝突を防止する。そして、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂの駆動による可動子６２Ａ、６２Ｂの移動規制を確認した後に、固定装置１０９Ａ、１０９ＢによるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとの固定を解除する。
【００６８】
（Ｘ粗動ステージ移動＆固定）
次に、図１５に示すように、Ｘガイドステージ６１Ａに沿ってＸ粗動ステージ６３Ａを＋Ｘ方向へ移動させテーブル部７０Ｂに対向させるとともに、Ｘガイドステージ６１Ｂに沿ってＸ粗動ステージ６３Ｂを−Ｘ方向へ移動させテーブル部７０Ａに対向させる。そして、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ａ（＋Ｘ側）、１１０Ｂ（−Ｘ側）がそれぞれ検出すると、固定装置１０９Ａ（＋Ｘ側）、１０９Ｂ（−Ｘ側）のアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを可動子６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ固定する。
【００６９】
続いて、固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動状態（Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとが固定状態）であることを確認後、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。そして、この後に照射装置７９から検出光Ｂ、ＢをＹ方向に沿って照射する。照射された検出光Ｂは、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換時の所定の位置・姿勢であれば、各テーブル部７０Ａ、７０Ｂに設けられた筒体８１の貫通孔部８１ａ（図３及び図４参照）をそれぞれ通過して受光装置８０により受光され、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの位置・姿勢が所定の状態からずれている場合には筒体８１を通過することができず受光装置８０で受光されない。従って、受光装置８０が検出光Ｂを受光したか否かにより、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換可能な状態がどうかを各々判断することができ、交換不可であれば、例えばオペレータコールを実行する。
【００７０】
（Ｘ粗動ステージの接続）
次に、図１６に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを前進させ、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに設けられた固定子７４をテーブル部７０Ａ、７０Ｂの磁石間の隙間に挿入する。この場合、テーブル部７０Ａの固定子７４は、磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間に挿入され、テーブル部７０Ｂの固定子７４は、磁石７５ａ、７５ａ間の隙間に挿入される。なお、このときもスループットを向上させるために固定子７４が磁石間の隙間に達するまでは可動子６２Ａ、６２Ｂを中速で移動させ、固定子７４が磁石間の隙間に達した後の数十ｍｍは安全性を高めるために可動子６２Ａ、６２Ｂを低速で移動させる。
【００７１】
（テーブル部のロック解除）
この後、光電センサ１０５により可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出することにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが接続位置（結合位置）にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の後方に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進、後退を規制する。また、フォトセンサ１１６の検出結果によりＸ粗動ステージ６３Ａとテーブル部７０Ｂ、及び粗動ステージ６３Ｂとテーブル部７０Ａが接続位置にあることを確認した後に、係合部材８４を起こして金物８３に係合させる。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ｂ、７０Ａとの移動が制限（拘束）される。Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ｂ、７０Ａとの移動を制限したことを確認すると、ロック機構９０のアクチュエータ９０ｂを駆動して軸部材９０ａを上昇させる。これにより、図６に実線で示すように、軸部材９０ａがブラケット８６の孔部８５から外れて、テーブル部７０Ａ、７０Ｂに対するロックが解除される。テーブル部７０Ａ、７０Ｂへのロックが解除されたことを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、図１７に示すように、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。
【００７２】
（ウエハステージの後退＆固定解除）
続いて、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避していることを確認後、図１８に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを後方へ移動させる。そして、光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４ＢよりもＹ方向で後方の安全位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進を規制する。可動子６２Ａ、６２Ｂの移動規制を確認すると、固定装置１０９Ａ、１０９ＢによるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとの固定を解除する。固定解除されたＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂは、図１９に示すように、ベースラインチェック位置に移動する。そして、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置制御をエンコーダサーボから干渉計３２、３４を用いた干渉計サーボに切り替える。
以上の動作により、ウエハステージ（テーブル部）の入れ替え（交換）が完了する。
【００７３】
なお、上述したテーブル部７０Ａ、７０ＢのＹ軸方向への移動の際には、テーブル部７０Ａ、７０Ｂと同期して、図７に示したチューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂが固定子１１３Ａ、１１３Ｂに沿って移動することで、チューブ１１５Ａ、１１５Ｂにたるみが生じることを防止している。一方、テーブル部７０Ａ、７０ＢがＸ軸方向に移動した際、例えば図２０（ａ）に示すように、テーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａに接近する−Ｘ方向へ移動した際には、図２０（ｂ）に二点鎖線で示すように、チューブ１１５Ａがたるむ虞があり、逆にテーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａから離間する＋Ｘ方向へ移動した際にはチューブ１１５Ａに大きな張力が加わる虞がある。そのため、本実施の形態では、テーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａに接近した場合には、チューブキャリア１１４Ａがテーブル部７０Ａから離間する方向（＋Ｙ方向）に移動し、逆にテーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａから離間する場合には、チューブキャリア１１４Ａがテーブル部７０Ａに接近する方向（−Ｙ方向）に移動することで、チューブ１１５Ａのたわみ分を吸収（図２０（ｂ）に実線で図示）、またはチューブ１１５Ａに大きな張力が加わることを防止している。
この場合、テーブル部７０Ａ、７０Ｂを干渉計３４を中心としたＺ軸周りの同一方向に沿って入れ替えを行うとチューブ１１５Ａ、１１５Ｂ同士が絡まる虞があるため、入れ替え方向を交互に変更すればよい。
【００７４】
次に、２つのウエハステージを用いた並行処理について説明する。
例えば、露光エリアにおいてウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対し投影光学系ＰＬを介して後述のようにして露光動作を行なっている間に、アライメントエリアでは所定のローディングポジションにてウエハローダ及びウエハステージＷＳＴ２上の不図示の受け渡し機構によりウエハ交換が行われ、ウエハステージＷＳＴ２上にウエハＷ２がロードされる。次いで、制御装置ＣＯＮＴでは、上記干渉計３４、３５の計測値をモニタしつつ、Ｙリニアモータ６５Ｂ及びＸリニアモータ６７Ｂを制御して、ウエハステージＷＳＴ２をアライメント基準位置に位置決めする。このウエハステージＷＳＴ２の移動の間も、ウエハステージＷＳＴ１側では露光動作が続行されている。なお、上記アライメント基準位置とは、アライメント光学系ＡＬＧの真下にウエハステージＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２上の第１基準マーク（図示省略）が来るような位置である。
【００７５】
続いて、ウエハステージＷＳＴ２側では、サーチアライメントを実施した後、ウエハＷ２上の各ショット領域の配列を、例えばＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行なわれる。すなわち、干渉計３４、３５の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハＷ２上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント光学系ＡＬＧのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記のアライメント時ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算出される。そして、制御装置ＣＯＮＴでは、各ショットの座標位置から前述した第１基準マークの座標位置を減算することで、第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係を算出する。
【００７６】
一方、露光エリアにおいては、ウエハステージＷＳＴ１を、露光時ステージ座標系上で位置制御しながら、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１がレチクルパターン像の投影位置に位置決めされる露光基準位置に位置決めする。この露光基準位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされると、制御装置ＣＯＮＴでは、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出、すなわちレチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込みを行なう。これにより、露光時ステージ座標系における基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置と、レチクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対位置関係が求められる。
【００７７】
そして、主制御装置ＣＯＮＴでは、先にアライメント処理で求めた基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークに対するウエハＷ１上の各ショットの相対位置関係、及び露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置との相対位置関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。そして、その算出結果に基づいて、ウエハＷ１上のショット領域の露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１を順次位置決めしつつ、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを同期して走査方向に相対走査することにより、走査露光が行なわれることとなる。勿論、このウエハＷ１側の露光動作と並行して、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハ交換、これに続き、前述と同様にアライメント基準位置へのウエハステージＷＳＴ２の移動、サーチアライメント、ファインアライメントが行われる。そして、その後、上述と同様に、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立して２次元方向に移動させながら入れ替え（交換）、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光シーケンスと、他方のウエハに対するウエハ交換及びアライメントシーケンスとの並行処理が繰り返し行われる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、規制部材１０３Ａ、１０３ＢによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の前進移動を規制するとともに、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路から退避自在な規制部材１０４Ａ、１０４ＢによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の前進及び後退移動の双方を規制するので、万一Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの暴走等、不測の事態が生じても、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が干渉計３４やＸガイドステージ６１Ａ、６２Ｂ等に衝突することを防止して安全性を高めることができる。そのため、本実施の形態では、これら機器の損傷に伴う多大なコストアップや、生産計画に悪影響を及ぼす事態を回避できる。
【００７９】
また、本実施の形態では、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂにショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂを設けているので、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動規制時に、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂと規制部材１０４Ａ、１０４Ｂとが衝突した場合には、衝突に伴う衝撃を吸収することができ、これら機器の損傷を抑制することができる。また、本実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの一部を構成する固定子５８がステージ定盤４４の外側に設けられているので、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動に伴う振動がステージ定盤４４を介してウエハステージに伝わることがなく、振動に起因する露光精度の低下を防ぐことも可能になるとともに、ステージ定盤４４の小型化も実現することができる。
【００８０】
一方、本実施の形態では、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの入れ替え時に、検出光Ｂ、Ｂが貫通孔部８１ａを通過するか否かで、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが所定の位置・姿勢であるかを個別に確認できるので、テーブル部７０Ａ、７０ＢとＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（の固定子７４）との接続（結合）を円滑且つ迅速に実施することも可能になる。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、ロック機構９０によりテーブル部７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上にロックする構成としたが、これに限られるものではなく、例えばテーブル部７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上に浮上させているエアベアリング７１に対するエアの供給を停止して、テーブル７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上の所定位置に載置する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、ショックアブソーバを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂに設ける構成として説明したが、規制部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂに設ける構成としてもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂで固定子５８を共用する構成としたが、個別に固定子を設ける構成としても差し支えない。
さらに、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）が共通のステージ定盤４４により移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される２枚定盤形式を採用することも可能である。
また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をウエハステージに適用する構成としたが、レチクルステージＲＳＴに適用することも可能である。
【００８３】
なお、上記実施形態では、照明ユニットＩＬＵがハウジング２０を有し、レチクルステージＲＳＴがレチクルチャンバ２２に収納され、ステージ装置１２がチャンバ４２内に設置され、これらハウジング１４、チャンバ２２、チャンバ４２及び投影光学系ＰＬの鏡筒内にヘリウムガス等の不活性ガスがそれぞれ充填されている場合について説明したが、これに限らず、露光装置の構成各部の全体が単一のチャンバ内に収納されていても構わない。
【００８４】
また、上記実施形態では、一方のウエハステージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示されるように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行して行うようにしても良い。このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなく、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果とを得ることができる。
【００８５】
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であっても、ステージ装置により、基板を保持する基板ステージの位置制御性を向上することができるので、ステージに保持された基板の位置決め精度の向上及び位置決め整定時間の短縮化が可能となり、これにより露光精度及びスループットの向上が可能となる。
【００８６】
また、本発明に係るステージ装置は、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置にも好適に適用できる。
【００８７】
勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００８８】
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（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００８９】
さらに、本発明に係るステージ装置は、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にも広く適用できる。
【００９０】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
【００９１】
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【００９２】
また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（ＬａＢ６）、夕ンタル（Ｔａ）を用いることができる。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００９３】
更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良いし、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプであっても、適用が可能である。
【００９４】
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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。
【００９５】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００９６】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００９７】
上記実施形態のように基板ステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００９８】
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００９９】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１００】
半導体デバイスは、図２１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、移動装置の暴走等、不測の事態が生じた場合でも、構成機器に衝突することを防止して安全性を高めることができ、これら機器の損傷に伴う多大なコストアップや、生産計画に悪影響を及ぼす事態を回避できる。また、本発明では、ステージの接続・交換を円滑且つ迅速に実施することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】ステージ装置の概略平面図である。
【図３】（ａ）は、ウエハステージの平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】レチクルステージ、２つのウエハステージ、投影光学系及びアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図６】テーブル部をロックするロック機構を示す図である。
【図７】ウエハステージとチューブキャリアとの位置関係を示す図である。
【図８】露光装置の制御系の主要構成を示す図である。
【図９】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１０】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１１】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１２】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１３】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１４】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１５】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１６】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１７】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１８】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１９】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）はチューブキャリアの動作を説明する図である。
【図２１】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
Ｒ レチクル（マスク）
Ｗ ウエハ（基板）
ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ）
ＷＳＴ１ ウエハステージ（第１ステージ、ステージ）
ＷＳＴ２ ウエハステージ（第２ステージ、ステージ）
ＣＯＮＴ 制御装置
１０ 露光装置
１２ ステージ装置（基板ステージ）
６２Ａ 可動子（第１可動子）
６２Ｂ 可動子（第２可動子）
６３Ａ Ｘ粗動ステージ（第１移動体）
６３Ｂ Ｘ粗動ステージ（第２移動体）
６５Ａ Ｙリニアモータ（第１移動装置、移動装置）
６５Ｂ Ｙリニアモータ（第２移動装置、移動装置）
６７Ａ Ｘリニアモータ（第３移動装置）
６７Ｂ Ｘリニアモータ（第４移動装置）
７０Ａ、７０Ｂ テーブル部
７９ 照射装置
８０ 受光装置
８１ａ 貫通孔部
１０１Ａ、１０１Ｂ 接触部材
１０２Ａ、１０２Ｂ ショックアブソーバ（衝撃吸収装置）
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ 規制部材（規制装置）
１０８Ａ、１０８Ｂ アクチュエータ（退避装置）
１０９Ａ、１０９Ｂ 固定装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、複数のステージを備えたステージ装置及び該ステージ装置を備えた露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子（集積回路）又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する場合に、種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化に伴い、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパなどの逐次移動型の投影露光装置が、主流となっている。
【０００３】
この種の投影露光装置は、主として半導体素子等の量産機として使用されるものであることから、一定時間内にどれだけの枚数のウエハを露光処理できるかという処理能力、すなわちスループットを向上させることが必然的に要請される。
【０００４】
この種の投影露光装置では、ウエハ交換→アライメント（サーチアライメント，ファインアライメント）→露光→ウエハ交換……のように、大きく３つの動作が１つのウエハステージを用いて繰り返し行なわれている。従って、前述した３つの動作、すなわちウエハ交換、アライメント、及び露光動作の内の複数動作同士を部分的にでも同時並行的に処理できれば、これらの動作をシーケンシャルに行なう場合に比べて、スループットを向上させることができる。しかるに、ウエハ交換とアライメン卜中には露光は行われず、工程時間の短縮つまりスループッ卜の向上のためには、例えばウエハ交換とアライメン卜をするステージと露光をするステージとを同時に独立して制御する方法が考えられる。
【０００５】
これに関して、例えば特許文献１には、Ｘ軸方向に延びるＸ駆動リニアモータの固定子の両端に一対のＹ駆動リニアモータの可動子を設け、このＹ駆動リニアモータの駆動力によって、Ｘ駆動リニアモータをＹ軸方向に駆動する駆動機構を１組み対称に配置し、それぞれの駆動機構を構成するＸ駆動リニアモータの可動子のステージ対向面側にステージ（物体保持器）に連結可能なリジッドな接続機構（連結機構）をそれぞれ設けて、２つのステージをそれぞれ接続機構により各駆動機構に連結して、２つのステージを独立してＸＹ２次元方向に並行して駆動するステージ装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
国際公開第９８／４０７９１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
２つのステージが独立して移動可能な構成であるため、ステージ移動時に何らかのトラブルによりステージが他のステージやリニアモータの固定子等と干渉（衝突）して損傷する可能性がある。精密機器からなるステージやリニアモータ等の損傷は、多大なコストアップを招くばかりでなく、露光装置を用いた生産計画にも重大な影響を与える虞がある。
通常、ステージの移動は、レーザ干渉計等の計測機器による位置計測結果に基づいて厳密に制御されているが、リニアモータの暴走等、ステージ装置を構成する機器に不測の事態が生じた場合を想定すると、安全性が十分に確保されているとは言えなかった。
【０００８】
また、上記の従来技術では、ステージを交換して駆動機構に接続する際に、ステージの位置や姿勢にずれが生じている可能性があり、この場合、交換時に駆動機構との接続を円滑に実施することができない。そのため、交換前にステージの位置情報を迅速に検出する必要がある。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、複数のステージを独立して移動させる際に不測の事態が生じた場合であっても、構成機器の安全性を高めることができるステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の別の目的は、ステージを交換する際に迅速にステージの位置情報を検出できるステージ装置及び露光装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図２０に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、第１ステージ（ＷＳＴ１）に接続された第１可動子（６２Ａ）を備え第１ステージ（ＷＳＴ１）を第１方向（Ｙ軸方向）へ移動させる第１移動装置（６５Ａ）と、第２ステージ（ＷＳＴ２）に接続された第２可動子（６２Ｂ）を備え第２ステージ（ＷＳＴ２）を第１方向へ移動させる第２移動装置（６５Ｂ）と、を備えるステージ装置（１２）であって、第１方向に沿って複数設けられ、第１ステージ（ＷＳＴ１）と第２ステージ（ＷＳＴ２）との少なくとも一方の移動を規制する規制装置（１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ）と、複数の規制装置のうち少なくとも一つの規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第１方向とは異なる第２方向（Ｘ軸方向）に退避させる退避装置（１０８Ａ、１０８Ｂ）と、を備えることを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明のステージ装置では、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第２方向（Ｘ軸方向）に退避させることにより、第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）をそれぞれ移動させることができる一方、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）により第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）の第１方向への移動を規制することができる。そのため、規制装置（１０４Ａ、１０４Ｂ）を第１ステージ（ＷＳＴ１）及び第２ステージ（ＷＳＴ２）のそれぞれに対して設置することで、ステージ移動を規制している間に不測の事態が生じても、第１ステージ（ＷＳＴ１）又は第２ステージ（ＷＳＴ２）が他の構成機器に衝突して損傷することを防止でき、ステージ装置の安全性を高めることが可能になる。
【００１３】
また、本発明のステージ装置は、第１方向に移動可能なステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）を第１方向に移動させる移動装置（６５Ａ、６５Ｂ）と、第１方向に沿って検出光（Ｂ）を照射する照射装置（７９）と、第１方向に沿ってステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）に設けられた貫通孔部（８１ａ）と、検出光（Ｂ）が貫通孔部（８１ａ）を通過したときに検出光（Ｂ）を受光する受光装置（８０）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
従って、本発明のステージ装置では、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）が所定の位置、姿勢にあるときに貫通孔部（８１ａ）が第１方向に沿うため、貫通孔部（８１ａ）を通過した検出光（Ｂ）を受光することができる。そのため、ステージを交換する前に検出光（Ｂ）を受光可能か否かを検知することにより、ステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の位置・姿勢等の位置情報を迅速、且つ容易に検出することができ、移動装置（６５Ａ、６５Ｂ）に対するステージの交換作業を円滑に実施することができる。
【００１５】
そして、本発明の露光装置は、マスクステージ（ＲＳＴ）に保持されたマスク（Ｒ）のパターンを基板ステージ（１２）に保持された基板（Ｗ１、Ｗ２）に露光する露光装置（１０）であって、マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（１２）との少なくとも一方のステージとして、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のステージ装置が用いられることを特徴とするものである。
【００１６】
従って、本発明の露光装置では、マスク（Ｒ）又は基板（Ｗ１、Ｗ２）を複数用いて露光に関する処理を実施する際に不測の事態が生じても、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）が他の構成機器に衝突して損傷することを防止でき、露光装置（１０）の安全性を高めることが可能になるとともに、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）の位置・姿勢等の位置情報を迅速、且つ容易に検出することができ、マスクステージ（ＲＳＴ）又は基板ステージ（１２）の交換作業を円滑に実施することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図２１を参照して説明する。
ここでは、例えば露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパを使用する場合の例を用いて説明する。また、この露光装置においては、本発明のステージ装置をウエハステージに適用するものとして説明する。
【００１８】
図１には、一実施形態に係る露光装置１０の概略構成が示されている。
この露光装置１０は、不図示の光源及び照明ユニットＩＬＵを含み、露光用照明光によりマスクとしてのレチクルＲを上方から照明する照明系、レチクルＲを主として所定の走査方向、ここでは第１方向としてのＹ軸方向（図１における紙面左右方向）に駆動するレチクル駆動系、レチクルＲの下方に配置された投影光学系ＰＬ、投影光学系ＰＬの下方に配置され、基板としてのウエハＷ１、Ｗ２をそれぞれ保持して独立してＸＹ２次元面内で移動する第１、第２のステージとしてのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を含むステージ装置１２、投影光学系ＰＬの＋Ｙ側に配置されたアライメント光学系ＡＬＧ等を備えている。この内、不図示の光源を除く上記各部は、超クリーンルームの床面上に設置され、温度、湿度等が精度良く管理された環境制御チャンバ（以下、「チャンバ」という）１４内に収納されている。
【００１９】
なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは、ステージ定盤４４の−Ｙ側の位置に配置され、アライメント光学系ＡＬＧの光軸ＳＸはステージ定盤４４の＋Ｙ側の位置に配置される。従って、ステージ定盤４４の−Ｙ側が露光エリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対して露光処理が行われ、ステージ定盤４４の＋Ｙ側がアライメントエリアとされ、このエリアに位置するウエハステージに対してアライメントが行われる。
【００２０】
ステージ装置１２は、図１に示されるように、内部にウエハ室４０を形成するチャンバ４２の内部に設置されている。このチャンバ４２の上壁には、投影光学系ＰＬの鏡筒の下端部近傍が隙間無く接合されている。
ステージ装置１２は、ウエハ室４０内に収納されたステージ定盤４４、このステージ定盤４４の上方に非接触ベアリングである不図示の真空予圧型気体静圧軸受け装置を介して浮上支持され、Ｙ軸方向（図１における紙面内左右方向）及びＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して２次元移動可能な２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、これらのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するステージ駆動系、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測するウエハ干渉計システム、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置等から主に構成される。
【００２１】
なお、前記ウエハ室４０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）が充填されている。また、このウエハ室４０を形成するチャンバ４２の−Ｘ側（図１における紙面手前側）の＋Ｙ側半部（図１における右半部）の位置には、ウエハをロード・アンロードする不図示のウエハローダが設けられている。
【００２２】
図２には、チャンバ４２内に収納されたステージ装置１２の概略平面図が示されている。この図２及び図１に示されるように、ステージ装置１２は、チャンバ４２の内部底面に水平に設置されたベースプレートＢＰと、該ベースプレートＢＰ上に不図示の防振ユニットを介して３点あるいは４点でベースプレートＢＰに対して平行に支持されたステージ定盤４４と、ステージ定盤４４のＸ軸方向両側外側にそれぞれＹ軸方向に沿って配置された固定子５８、５８と、Ｘガイドステージ６１Ａを介してウエハステージＷＳＴ１に接続され固定子５８、５８に沿って移動することでウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向へ移動させる可動子（第１可動子）６２Ａ、６２Ａと、Ｘガイドステージ６１Ｂを介してウエハステージＷＳＴ２に接続され固定子５８、５８に沿って移動することでウエハステージＷＳＴ２をＹ軸方向へ移動させる可動子（第２可動子）６２Ｂ、６２Ｂと、可動子６２Ａ、６２Ａ間にＸ方向に沿って架設された上記Ｘガイドステージ６１Ａと、可動子６２Ｂ、６２Ｂ間にＸ方向に沿って架設された上記Ｘガイドステージ６１Ｂと、ウエハステージＷＳＴ１に接続されＸガイドステージ６１Ａに沿って移動するＸ粗動ステージ６３Ａ、ウエハステージＷＳＴ２に接続されＸガイドステージ６１Ｂに沿って移動するＸ粗動ステージ６３Ｂとを備えている。
【００２３】
固定子５８と可動子６２Ａとにより、Ｙリニアモータ（第１移動装置）６５Ａが構成されており、可動子６２Ａが固定子５８との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ１がＹ軸方向に移動する。同様に、固定子５８と可動子６２Ｂとにより、Ｙリニアモータ（第２移動装置）６５Ｂが構成されており、可動子６２Ｂが固定子５８との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ２がＹ軸方向に移動する。
すなわち、本実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂにおいて固定子５８を共用する構成となっている。
【００２４】
また、Ｘガイドステージ６１Ａ、６１Ｂには、それぞれＸ方向に沿って固定子８７Ａ、８７Ｂ（図２では不図示、図８参照）が埋設され、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂのそれぞれには各固定子８７Ａ、８７Ｂに沿って移動する可動子８８Ａ、８８Ｂ（図２では不図示、図８参照）が設けられている。これらＸガイドステージ６１Ａ、６１Ｂに設けられた固定子８７Ａ、８７Ｂと、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに設けられた可動子８８Ａ、８８Ｂとにより、Ｘリニアモータ（第３移動装置）６７Ａ及びＸリニアモータ（第４移動装置）６７Ｂが構成され、可動子が固定子との間の電磁気的相互作用により駆動することでウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がそれぞれＸ軸方向（第３方向）に移動する。なお、Ｘガイドステージ６１Ａ、６１Ｂ（固定子８７Ａ、８７Ｂ）には、それぞれエンコーダスケールが形成されており、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（可動子８８Ａ、８８Ｂ）には各エンコーダスケールを計測するエンコーダヘッド８９Ａ、８９Ｂ（図２では不図示、図８参照）が設けられ、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢとＸガイドステージ６１Ａ、６１Ｂとの相対位置関係を検出可能となっており、検出した結果は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）に出力される。
【００２５】
図３（ａ）は、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の平面図であり、図３（ｂ）は正面図である。
なお、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の構成は同様であるので、以下においてはウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明し、ウエハステージＷＳＴ２については図において符号（主に添字Ｂを付記）のみ記載する。
【００２６】
図３に示すように、ウエハステージＷＳＴ１は、上述のＸ粗動ステージ６３Ａと、このＸ粗動ステージ６３Ａに対して交換自在に設けられるテーブル部７０Ａとから構成されている。粗動ステージ６３Ａの底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７２が設けられており、エアベアリング７２の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、粗動ステージ６３Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、粗動ステージ６３Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。この固定子７４としては、多数の偏平型の電機子コイルが配置された電機子ユニットが用いられている。
【００２７】
テーブル部７０Ａは、ウエハ（基板）Ｗを保持するウエハテーブルＷＴと、該ウエハテーブルＷＴを、Ｚ・チルト駆動機構を介して支持する微動ステージ１００とを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、例えば微動ステージ１００にほぼ正三角形の頂点の位置に配置されたボイスコイルモータの固定子と、これらの固定子に対応してウエハテーブルＷＴの底面に配置された３つのボイスコイルモータの可動子とから構成され、これら３つのボイスコイルモータによって、ウエハテーブルＷＴをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ方向（Ｘ軸回りの回転方向）の３自由度方向について微少駆動することができる。
【００２８】
微動ステージ１００の底面には非接触ベアリングである真空予圧型の複数のエアベアリング７１が設けられており、エアベアリング７１の軸受け面から吹き出される加圧気体（例えばヘリウム、あるいは窒素ガスなど）の静圧と、テーブル部７０Ａ全体の自重と真空吸引力とのバランスにより、テーブル部７０Ａがステージ定盤４４の上面である移動面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して非接触で支持されるようになっている。
【００２９】
ウエハテーブルＷＴの上面には、Ｘ軸方向の一端にＹ軸方向に延びるＸ移動鏡７３Ｘが設けられ、Ｙ軸方向の一端（−Ｙ側の端部）には、Ｘ軸方向に延びるＹ移動鏡７３Ｙが設けられている。また、ウエハテーブルＷＴの上面には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが静電吸着又は真空吸着により固定されている。さらに、ウエハテーブルＷＴの上面には、その表面がウエハＷの高さとほぼ同一高さに設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭには、後述する各種基準マークが形成されている。この基準マーク板ＦＭは、例えばウエハステージＷＳＴ１の基準位置を検出する際に用いられる。
【００３０】
微動ステージ１００のＹ軸方向両側には、Ｚ方向に間隔をあけて対向する磁石７５ａ、７５ａ及び７５ｂ、７５ｂが互いにＺ方向の位置が同一で配置されている。これら磁石７５ａ、７５ａ間の隙間及び磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間は、Ｚ方向の位置が上記固定子７４と同一に設定され、且つ固定子７４に対向する側が開口し、Ｙ方向に関して対称（図３（ｂ）では左右対称）となっている。そして、磁石７５ａ、７５ｂを備えた微動ステージ１００は、可動子として固定子７４とともにＸリニアモータ７６Ａを構成し、固定子７４との間の電磁気的相互作用により駆動することでＸ軸方向に微少移動する。なお、図示していないものの、微動ステージ１００は、ボイスコイルモータ等の駆動装置により、Ｘ軸方向に関して所定の移動範囲内でのみ移動可能に拘束され、且つＹ軸方向に関しては、Ｘ粗動ステージ６３Ａに対して離間する方向には拘束されない状態で移動する構成となっている。すなわち、微動ステージ１００は、Ｘ粗動ステージ６３Ａに対して少なくともＸ方向及びＹ方向について微少移動するとともに、Ｙ方向のＸ粗動ステージ６３Ａから離間する方向に移動することで当該Ｘ粗動ステージ６３Ａから離脱し、逆に接近する方向に移動することでＸ粗動ステージ６３Ａに接続する構成となっている。これらＸ粗動ステージ６３Ａとテーブル部７０Ａとが接続された際の位置は、フォトセンサ１１６（図３では不図示、図８参照）により検出される。
【００３１】
また、微動ステージ１００にはＹ軸方向両端部に位置して、Ｙ軸方向の位置指標となるエンコーダスケール７７ａと、ＸＹの２次元の位置指標となるエンコーダスケール７７ｂとがそれぞれ対で設けられている。そして、Ｘ粗動ステージ６３Ａには、各エンコーダスケール７７ａ、７７ｂに対向する位置にエンコーダヘッド７８ａ、７８ｂが突設されている。これら各エンコーダヘッド７８ａ、７８ｂによりエンコーダスケール７７ａ、７７ｂを計測することにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａと微動ステージ１００との相対位置関係を検出可能となっており、検出した結果は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）に出力される。
【００３２】
さらに、このステージ装置１２には、微動ステージ１００（テーブル部７０Ａ）をＸ粗動ステージ６３Ａに接続する際に、ステージ座標系に対する微動ステージ１００の位置・姿勢を計測するための計測装置が設けられている。この計測装置は、図２に示すように、ステージ定盤４４のＹ軸方向一端側（−Ｙ側）に所定間隔をもって配置されＹ軸方向に沿ってそれぞれ平行な一対の検出光Ｂ、Ｂを照射する照射装置７９、７９と、ステージ定盤４４のＹ軸方向他端側（＋Ｙ側）に照射装置７９、７９と対向して設けられ、照射された検出光Ｂ、Ｂを受光する受光装置８０、８０と、図４に示すように、微動ステージ１００にＹ軸方向に沿って設けられ、微動ステージ１００が後述する交換時において所定の位置・姿勢にあるときに検出光Ｂ、Ｂを通過させる位置に配置された貫通孔部８１ａ、８１ａを有する筒体８１、８１（図３（ｂ）及び図４参照）とから構成されており、受光装置８０による受光状態は制御装置ＣＯＮＴ（図８参照）によりモニタされている。
【００３３】
また、ウエハステージＷＳＴ１（及びＷＳＴ２）には、Ｘ粗動ステージ６３Ａと微動ステージ１００（テーブル部７０Ａ）との相対移動を所定範囲に解除自在に制限する制限機構が設けられている。この制限機構は、微動ステージ１００のＸ軸方向両端側からＹ軸方向両側にそれぞれ突出する軸体８２に吊設された円板状の金物８３と、Ｘ粗動ステージ６３Ａに金物８３と対向して配置され、制御装置ＣＯＮＴの制御により倒立自在な係合部材８４とから構成される。係合部材８４は、図３（ａ）に示すように、金物８３の直径よりも僅かに大きな幅で、且つＸ軸方向を長手方向とする長円状の開口部８４ａを有しており、図３（ｂ）に実線で示すように、微動ステージ１００に向けて起きあがった際には金物８３に係合して金物８３が開口部８４ａ内で移動可能な範囲で微動ステージ１００の移動を制限し、倒れて微動ステージ１００から離間した際には金物８３に対する係合を解除する構成になっている。
【００３４】
なお、微動ステージ１００のＸ軸方向両側には、テーブル部７０Ａの交換時（後述）に移動を拘束する際に用いられる孔部８５、８５を有するブラケット８６、８６が突設されている。
【００３５】
露光エリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の＋Ｙ側端部に設けられ移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３２（図１、２及び５参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の−Ｘ側端部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３３（図１乃至図３では不図示、図８参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される。また、アライメントエリアに位置するウエハステージのＹ軸方向の位置は、ステージ定盤４４の略中央に吊設され（図１参照）移動鏡７３Ｙに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３４（図１乃至図３参照）により計測され、Ｘ軸方向の位置はステージ定盤４４の−Ｘ側端部に設けられ移動鏡７３Ｘに対してレーザ光を照射するレーザ干渉計３５（図１乃至図３では不図示、図８参照）により計測され、その結果が制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３６】
レーザ干渉計３４のボディには、図６に示すように、Ｘ軸方向の両側にテーブル部７０Ａ、７０Ｂ（微動ステージ１００）をロック（保持）するロック機構９０が設けられている。ロック機構９０は、Ｚ軸方向に沿って配置された軸部材９０ａと、制御装置ＣＯＮＴの制御下でこの軸部材９０ａをＺ軸方向に駆動する、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ９０ｂとから構成される。各側において軸部材９０ａは、テーブル部７０Ａ、７０Ｂ（微動ステージ１００）に設けられたブラケット８６の二つの孔部８５、８５と同じピッチで配置され、下降したときに孔部８５、８５に嵌合してテーブル部７０Ａ、７０Ｂを後述する交換位置に位置決め（固定）する。
【００３７】
次に、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動を規制する規制装置と、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の安全を検出・監視する装置について説明する。
図２に示すように、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの各可動子６２Ａ、６２Ｂの外側（ステージ定盤４４と逆側）には、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂがそれぞれ設けられている。なお、以下の説明においては、便宜上、一方の可動子（例えば６２Ａ）が他方の可動子（例えば６２Ｂ）に向く方向を前進方向（前方）、逆の方向を後退方向（後方）と称する。
【００３８】
接触部材１０１Ａ、１０１Ｂは、可動子６２Ａ、６２Ｂに突設された支持板１０６Ａ、１０６Ｂと、支持板１０６Ａ、１０６Ｂの前方側に設けられたショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂと、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２ＢにＹ軸方向に移動自在に保持された突起部材１０７Ａ、１０７Ｂとから構成される。ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂはスプリング及びオイルダンパを内蔵しており、突起部材１０７Ａ、１０７Ｂを前進状態で支持するとともに、突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに力が加わった際には後退させて衝撃を吸収する構成となっている。
【００３９】
そして、可動子６２Ａ、６２Ｂ（すなわちウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）のＹ軸方向の移動に伴う接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の所定位置には、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動を規制する規制部材（規制装置）１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０４Ａ、１０４Ｂがそれぞれ配設されている。規制部材１０３Ａは、可動子６２Ａが前進して突起部材１０７Ａがショックアブソーバ１０２Ａに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ａに接続されたウエハステージ（図２ではＷＳＴ１）がＸガイドステージ６１Ｂに接触しない位置に固定配置されている。同様に、規制部材１０３Ｂは、可動子６２Ｂが前進して突起部材１０７Ｂがショックアブソーバ１０２Ｂに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ｂに接続されたウエハステージ（図２ではＷＳＴ２）がＸガイドステージ６１Ａに接触しない位置に固定配置されている。
【００４０】
なお、規制部材１０３Ａ、１０３Ｂの近傍には、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動により検出光が遮光されたときに、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの交換位置に可動子６２Ａ、６２Ｂが到達したことを検出する光電センサ１０５が設置されており、その検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００４１】
規制部材１０４Ａは、可動子６２Ａが前進して突起部材１０７Ａがショックアブソーバ１０２Ａに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ａに接続されレーザ干渉計３４とＹ軸方向で対向状態にあるウエハステージ（図２ではＷＳＴ１）がレーザ干渉計３４に接触せず（図９参照）、且つテーブル部７０Ａ（又は７０Ｂ）の交換時に支持板１０６Ａの後方側で可動子６２Ａの後方移動を規制する（図１２参照）位置に配置されている。同様に、規制部材１０４Ｂは、可動子６２Ｂが前進して、突起部材１０７Ｂがショックアブソーバ１０２Ｂに対して後退した状態で接触した際にも、当該可動子６２Ｂに接続されレーザ干渉計３４とＹ軸方向で対向状態にあるウエハステージ（図２ではＷＳＴ２）がレーザ干渉計３４に接触せず（図９参照）、且つテーブル部７０Ｂ（又は７０Ａ）の交換時に支持板１０６Ｂの後方側で可動子６２Ｂの後方移動を規制する（図１２参照）位置に配置されている。これら規制部材１０４Ａ、１０４Ｂは、制御装置ＣＯＮＴの制御下で、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ（退避装置）１０８Ａ、１０８Ｂの駆動により第２方向であるＸ軸方向に移動して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路から退避する構成となっている。
【００４２】
また、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置するときに、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４Ｂよりも後方側に退避する安全位置にあることを可動子６２Ａ、６２Ｂの位置により検出する光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂが配置されている。この安全位置は、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂがテーブル部７０Ａ、７０Ｂと離脱して、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換位置にあるときにＸ粗動ステージ６３Ａ、６３ＢがＸ軸方向に移動した際にもテーブル部７０Ａ、７０Ｂと干渉しない位置に設定されている。これら光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される（図８参照）。
【００４３】
また、各可動子６２Ａ、６２Ｂには、当該可動子６２Ａ、６２ＢにＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを一体的に固定するための固定装置１０９Ａ、１０９Ｂと、これら可動子６２Ａ、６２ＢとＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとの固定位置を検出するフォトセンサ１１０Ａ、１１０Ｂとがそれぞれ設けられている。固定装置１０９Ａ、１０９Ｂは、例えば電磁ソレノイド式のアクチュエータ１１１ａ（図８参照）から構成されており、ロック機構９０と同様に、図示しない軸部材がＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに形成された凹部（孔部等）に嵌合することで、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを可動子６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ固定する。固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａの駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、またフォトセンサ１１０Ａ、１１０Ｂの検出結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力される（図８参照）。
【００４４】
また、ステージ定盤４４の下部には、図７に示すように、Ｙ方向に延設された固定子１１３Ａ、１１３Ｂと、固定子１１３Ａ、１１３Ｂに沿ってそれぞれ移動する可動子としてのチューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂとからなるリニアモータが設けられている。なお、図７においては、理解を容易にするためにステージ装置１２の構成部材（ステージ定盤４４、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２等）を簡略化及び省略して図示してある。チューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂは、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）に接続されるエア配管、電気（信号）配線等の用力供給用のチューブ（ケーブル）１１５Ａ、１１５Ｂをそれぞれ中継、支持するものであって、制御装置ＣＯＮＴから出力されたウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置に基づいて、エンコーダ（不図示）を用いてウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２と同期移動する構成となっている。
【００４５】
図１に戻り、前記光源としては、ここではＦ２レーザ光源（出力波長１５７ｎｍ）あるいはＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）などの、真空紫外域のパルス紫外光を出力するパルスレーザ光源が用いられている。この光源は、チャンバ１４が設置される超クリーンルームとは別のクリーン度が低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置され、不図示の引き回し光学系を介してチャンバ１４内の照明ユニットＩＬＵに接続されている。光源は、そのパルス発光の繰り返し周波数（発振周波数）やパルスエネルギなどが、制御装置ＣＯＮＴの管理下にあるレーザ制御装置１８（図１では図示せず、図８参照）によって制御されるようになっている。
【００４６】
前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外気に対して気密状態にする照明系ハウジング２０と、この照明系ハウジング２０内に所定の位置関係で収納された、２次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系（いずれも図示省略）等から成る照明光学系とによって構成され、レチクルＲ上の矩形（あるいは円弧状）の照明領域ＩＡＲ（図５参照）を均一な照度で照明する。照明光学系としては、例えば特開平９−３２０９５６号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。照明系ハウジング２０内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ未満とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。
【００４７】
前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルチャンバ２２内に収容されている。レチクルチャンバ２２と照明系ハウジング２０との接続部分には、ホタル石などから成る光透過窓が形成されている。レチクルチャンバ２２内には、空気（酸素）の含有濃度が数ｐｐｍ程度とされたクリーンなヘリウムガス（Ｈｅ）あるいは乾燥窒素ガス（Ｎ２）などが充填されている。前記レチクル駆動系は、図１に示されるレチクルベース盤２４上をレチクルＲを保持してＸＹ２次元面内で移動可能なレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴと、このレチクルステージＲＳＴを駆動する不図示のリニアモータ等を含む駆動部２６（図１では図示せず、図８参照）と、このレチクルステージＲＳＴの位置を管理するレチクル干渉計システム２８とを備えている。
【００４８】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、不図示の非接触ベアリング、例えば真空予圧型気体静圧軸受け装置を介してレチクルベース盤２４上に浮上支持され、不図示のリニアモータによって、走査方向であるＹ軸方向に所定ストローク範囲で駆動されるレチクル粗動ステージと、該レチクル粗動ステージに対しボイスコイルモータ等からなる駆動機構によってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動されるレチクル微動ステージとから構成される。このレチクル微動ステージ上に不図示の静電チャック又は真空チャックを介してレチクルＲが吸着保持されている。上述のように、レチクルステージＲＳＴは、実際には、２つのステージから構成されるが、以下においては、便宜上、レチクルステージＲＳＴは、駆動部２６によりＸ軸、Ｙ軸方向の微小駆動、θｚ方向の微小回転、及びＹ軸方向の走査駆動がなされる単一のステージであるものとして説明する。なお、駆動部２６は、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする機構であるが、図８では図示の便宜上から単なるブロックとして示されている。
【００４９】
レチクルステージＲＳＴ上には、図５に示されるように、Ｘ軸方向の一側の端部に、レチクルステージＲＳＴと同じ素材（例えばセラミック等）から成る移動鏡３０がＹ軸方向に延設されており、この移動鏡３０のＸ軸方向の一側の面には鏡面加工により反射面が形成されている。この移動鏡３０の反射面に向けて干渉計システム２８からの干渉計ビームが照射され、その干渉計ではその反射光を受光して基準面に対する相対変位を計測することにより、レチクルステージＲＳＴの位置を計測している。ここで、この干渉計２８は、実際には独立に計測可能な２本の干渉計光軸を有しており、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置計測と、ヨーイング量の計測が可能となっている。この干渉計２８は、上述したウエハステージ側の干渉計３２、３４からのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のヨーイング情報やＹ位置情報に基づいてレチクルとウエハの相対回転（回転誤差）をキャンセルする方向にレチクルステージＲＳＴを回転制御したり、Ｘ方向同期制御（位置合わせ）を行なうために用いられる。
【００５０】
一方、レチクルステージＲＳＴの走査方向（スキャン方向）であるＹ軸方向の一側には、一対のコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂが設置されている。そして、ダブルパス干渉計３７から、これらのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂに対して干渉計ビームが照射され、レチクルベース盤２４上に設けられた不図示の反射面にコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂより戻され、そこで反射したそれぞれの反射光が同一光路を戻り、それぞれのダブルパス干渉計３７で受光され、それぞれのコーナーキューブミラー３６Ａ、３６Ｂの基準位置（レファレンス位置で前記レチクルベース盤２４上の反射面）からの相対変位が計測される。そして、これらのダブルパス干渉計３７の計測値が制御装置ＣＯＮＴ（図１では図示せず、図８参照）に供給され、その平均値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置が計測される。このＹ軸方向位置の情報は、ウエハ側の干渉計の計測値に基づくレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との相対位置の算出、及びこれに基づく走査露光時の走査方向（Ｙ軸方向）のレチクルＲとウエハＷの同期制御に用いられる。
【００５１】
なお、レチクルＲを構成するガラス基板の素材は、使用する光源によって使い分ける必要がある。例えば、光源としてＦ２レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、ホタル石やフッ化マグネシウム、フッ化リチウム等のフッ化物結晶、あるいは水酸基濃度が１００ｐｐｍ以下で、かつフッ素を含有する合成石英（フッ素ドープ石英）などを用いる必要があり、ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、上記各物質の他、合成石英を用いることも可能である。
【００５２】
図１に戻り、前記投影光学系ＰＬは、その鏡筒の上端部近傍がレチクルチャンバ２２に隙間無く接合されている。投影光学系ＰＬとしては、ここでは、物体面（レチクルＲ）側と像面（ウエハＷ）側の両方がテレセントリックで１／４（又は１／５）縮小倍率の縮小系が用いられている。このため、レチクルＲに照明ユニットＩＬＵから照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系ＰＬの像面側の視野の中央にスリット状または矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【００５３】
前記投影光学系ＰＬの光軸中心（レチクルパターン像の投影中心と一致）より＋Ｙ側に所定距離離れた位置にオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）方式のアライメント光学系ＡＬＧが設置されている。このアライメント光学系ＡＬＧは、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ Ｓｔｅｐ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＦＩＡ（ Ｆｉｌｅｄ Ｉｍａｇｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）系、ＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ）系の３種類のアライメントセンサを有しており、基準マーク板上の基準マーク及びウエハ上のアライメントマークのＸ、Ｙ２次元方向の位置計測を行なうことが可能である。
【００５４】
ここで、ＬＳＡ系は、レーザ光をマークに照射して、回折・散乱された光を利用してマーク位置を計測する最も汎用性のあるセンサであり、従来から幅広いプロセスウエハに使用される。ＦＩＡ系は、ハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測するセンサであり、アルミ層やウエハ表面の非対称マークに有効に使用される。また、ＬＩＡ系は、回折格子状のマークに周波数をわずかに変えたレーザ光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させて、その位相からマークの位置情報を検出するセンサであり、低段差や表面荒れウエハに有効に使用される。本実施形態では、これら３種類のアライメントセンサを、適宜目的に応じて使い分け、ウエハ上の３点の一次元マークの位置を検出してウエハの概略位置計測を行なういわゆるサーチアライメントや、ウエハ上の各ショット領域の正確な位置計測を行なうファインアライメント等を行なうようになっている。
【００５５】
さらに、本実施形態の露光装置１０では、図１では図示が省略されているが、レチクルＲの上方に、例えば特開平７−１７６４６８号公報等に開示される、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマーク（図示省略）と基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２（図５参照）上のマークとを同時に観察するための露光波長を用いたＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｒｅｔｉｃｌｅ ）アライメント光学系から成る一対のレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂ（図８参照）が設けられている。これらのレチクルアライメント顕微鏡１３８Ａ、１３８Ｂの検出信号は、制御装置ＣＯＮＴに供給される。
【００５６】
また、図１では図示が省略されているが、投影光学系ＰＬ、アライメント光学系ＡＬＧのそれぞれには、合焦位置を調べるためのオートフォーカス／オートレベリング計測機構（以下、「ＡＦ／ＡＬ系」という）がそれぞれ設けられている。このように、投影光学系ＰＬ及びアライメント光学系ＡＬＧのそれぞれに、オートフォーカス／オートレベリング計測機構を設けた露光装置の構成は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報に詳細に開示されており、公知であるから、ここではこれ以上の説明を省略する。従って、本実施形態では、上記特開平１０−２１４７８３号公報に記載の露光装置と同様に、アライメント光学系ＡＬＧによるアライメントセンサの計測時に、露光時と同様のＡＦ／ＡＬ系の計測、制御によるオートフォーカス／オートレベリングを実行しつつアライメントマークの位置計測を行なうことにより、高精度なアライメント計測が可能になる。換言すれば、露光時とアライメント時との間で、ステージの姿勢によるオフセット（誤差）が発生しなくなる。
【００５７】
図８には、本実施形態に係る露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ及び、この制御装置ＣＯＮＴに計測結果を出力する各種計測機器及び、これらの計測結果に基づいて駆動される各種駆動装置から構成される。
なお、以下の説明では、制御装置ＣＯＮＴの制御により各種駆動装置が駆動される点については記載を省略する。
【００５８】
続いて、本実施形態に係る露光装置１０におけるステージ装置１２の動作の中、テーブル部の入れ替え（交換）について図９乃至図２０を参照して説明する。
なお、これらの図においては、各図を用いて説明する動作に関係のあるものについてのみ符号を付す。
【００５９】
（露光処理中＆アライメント処理中）
図９は、露光エリア（図中、左側）に位置するウエハステージＷＳＴ１に対して露光処理が行われ、アライメントエリアに位置するウエハステージＷＳＴ２に対してアライメント処理が行われる図である。
このとき、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとは、図３に示した金物８３と係合部材８４とが係合することで、相対移動が制限された状態で一体的に移動する。また、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂの駆動により規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させることで可動子６２Ａ、６２Ｂの移動が規制されるため、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂが暴走してもウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２がステージ定盤４４の略中央に位置する干渉計３４に接触することを防止できる。また、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４Ｂに接触した場合でも、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂにより突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに加わる衝撃を緩和することができる。
なお、ウエハステージＷＳＴ２においては、アライメント処理によりウエハ上のアライメントマーク（ウエハマーク）と基準マーク板ＦＭの基準マークとの相対位置関係が計測される。
【００６０】
（アライメント処理終了＆露光処理中）
次に、ウエハステージＷＳＴ２に対するアライメント処理が終了すると、ウエハステージＷＳＴ２を＋Ｘ方向に移動させるが、干渉計３４の計測可能範囲からウエハステージＷＳＴ２が外れるため、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ２の位置制御をエンコーダヘッド８９Ｂ（図８参照）を用いたエンコーダサーボに切り替える。そして、図１０に示すように、Ｘ粗動ステージ６３ＢがＸガイドステージ６１Ｂに沿って＋Ｘ軸側の端部へ移動し、Ｘ粗動ステージ６３Ｂが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ｂが検出すると、固定装置１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ｂを可動子６２Ｂに固定する。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ｂ（ウエハステージＷＳＴ２）のＸ方向の移動が規制される。
【００６１】
（露光処理終了）
ウエハステージＷＳＴ１に対する露光処理が終了すると、ウエハステージＷＳＴ２を−Ｘ方向に移動させるが、干渉計３２の計測可能範囲からウエハステージＷＳＴ１が外れるため、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ１の位置制御をエンコーダヘッド８９Ａ（図８参照）を用いたエンコーダサーボに切り替える。そして、図１１に示すように、Ｘ粗動ステージ６３ＡがＸガイドステージ６１Ａに沿って−Ｘ軸側の端部へ移動し、Ｘ粗動ステージ６３Ａが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ａが検出すると、固定装置１０９Ａのアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ａを可動子６２Ａに固定する。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ（ウエハステージＷＳＴ１）のＸ方向の移動が規制される。
なお、ウエハステージＷＳＴ１が可動子６３Ａとの固定位置に向けて移動する際にＹ方向の移動も伴うときには、Ｘ方向の移動に要する時間を超えない範囲で移動する。
【００６２】
続いて、固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動状態（Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとが固定状態）であることを確認後、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。このとき、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂは、Ｘ方向の移動を制限されており、またＹ軸方向で対向しない位置で固定されるため、可動子６２Ａ、６２Ｂが暴走した場合でも、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が相互に衝突したり、干渉計３４に衝突しない。また、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０３Ａ、１０３Ｂにより前方への移動を規制されるため、可動子６２Ａと可動子６２Ｂ、ウエハステージＷＳＴ１とＸガイドステージ６１Ｂ、ウエハステージＷＳＴ２とＸガイドステージ６１Ａが衝突することもない。接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０３Ａ、１０３Ｂに衝突した場合でも、ショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂにより突起部材１０７Ａ、１０７Ｂに加わる衝撃を緩和することができる。
【００６３】
（交換位置へ移動＆テーブル部固定）
次に、可動子６２Ａ、６２Ｂを固定子５８に沿ってそれぞれ前方へ移動させ、図１２に示すように、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが干渉計３４の側方（Ｘ方向両側）に位置するテーブル交換位置にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を移動させる。そして、光電センサ１０５が可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出することにより、テーブル部７０Ａ、７０ＢがＹ方向についてテーブル交換位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の後方に位置させる。これにより、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂが暴走した場合でも、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動を前進、後退の双方で制限でき、後述するように、テーブル部７０Ａ、７０Ｂをテーブル交換位置にロックした場合でも、当該テーブル部７０Ａ、７０Ｂの破損を防ぐことができる。なお、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが可動子６２Ａ、６２Ｂに固定されることで、テーブル部７０Ａ、７０ＢのＸ方向についての位置は既にテーブル交換位置にあるため、上記光電センサ１０５の検出結果と併せて、テーブル部７０Ａ、７０ＢをＸＹ平面内でテーブル交換位置に位置決めすることができる。
【００６４】
次に、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの移動が規制されていることを確認後、図６に示すように、ロック機構９０のアクチュエータ９０ｂを駆動して軸部材９０ａを下降させる。これにより、二点鎖線で示すように、軸部材９０ａがブラケット８６の孔部８５に嵌合し、テーブル部７０Ａ、７０Ｂがテーブル交換位置でロックされる。
【００６５】
（Ｘ粗動ステージ退避準備）
ロック機構９０によりテーブル部７０Ａ、７０Ｂをテーブル交換位置にロックしていることを確認すると、続いて図３（ｂ）に二点鎖線で示すように、係合部材８４を倒して金物８３との係合を解除させる。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとの間の移動制限が解放される。係合部材８４の倒伏を確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、図１３に示すように、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。
【００６６】
（Ｘ粗動ステージ退避）
規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避していることを確認後、図１４に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを後方へ移動させ、テーブル部７０Ａに設けられた磁石７５ａ、７５ａ（図３（ｂ）参照）間の隙間（テーブル７０Ｂでは磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間）から固定子７４を引き抜く。このとき、可動子６２Ａ、６２Ｂを、固定子７４が磁石７５ａ、７５ａ（または７５ｂ、７５ｂ）間の隙間に位置する当初の数十ｍｍは安全性を高めるために低速で移動させ、そして固定子７４が磁石７５ａ、７５ａ（または７５ｂ、７５ｂ）から抜けた後はスループットを向上させるために中速で移動させる。
【００６７】
この後、光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４ＢよりもＹ方向で後方の安全位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進によるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ａ、７０Ｂとの衝突を防止する。そして、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂの駆動による可動子６２Ａ、６２Ｂの移動規制を確認した後に、固定装置１０９Ａ、１０９ＢによるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとの固定を解除する。
【００６８】
（Ｘ粗動ステージ移動＆固定）
次に、図１５に示すように、Ｘガイドステージ６１Ａに沿ってＸ粗動ステージ６３Ａを＋Ｘ方向へ移動させテーブル部７０Ｂに対向させるとともに、Ｘガイドステージ６１Ｂに沿ってＸ粗動ステージ６３Ｂを−Ｘ方向へ移動させテーブル部７０Ａに対向させる。そして、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが固定位置に達したことをフォトセンサ１１０Ａ（＋Ｘ側）、１１０Ｂ（−Ｘ側）がそれぞれ検出すると、固定装置１０９Ａ（＋Ｘ側）、１０９Ｂ（−Ｘ側）のアクチュエータ１１１ａが駆動され、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂを可動子６２Ａ、６２Ｂにそれぞれ固定する。
【００６９】
続いて、固定装置１０９Ａ、１０９Ｂのアクチュエータ１１１ａが駆動状態（Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとが固定状態）であることを確認後、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。そして、この後に照射装置７９から検出光Ｂ、ＢをＹ方向に沿って照射する。照射された検出光Ｂは、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換時の所定の位置・姿勢であれば、各テーブル部７０Ａ、７０Ｂに設けられた筒体８１の貫通孔部８１ａ（図３及び図４参照）をそれぞれ通過して受光装置８０により受光され、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの位置・姿勢が所定の状態からずれている場合には筒体８１を通過することができず受光装置８０で受光されない。従って、受光装置８０が検出光Ｂを受光したか否かにより、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが交換可能な状態がどうかを各々判断することができ、交換不可であれば、例えばオペレータコールを実行する。
【００７０】
（Ｘ粗動ステージの接続）
次に、図１６に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを前進させ、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂに設けられた固定子７４をテーブル部７０Ａ、７０Ｂの磁石間の隙間に挿入する。この場合、テーブル部７０Ａの固定子７４は、磁石７５ｂ、７５ｂ間の隙間に挿入され、テーブル部７０Ｂの固定子７４は、磁石７５ａ、７５ａ間の隙間に挿入される。なお、このときもスループットを向上させるために固定子７４が磁石間の隙間に達するまでは可動子６２Ａ、６２Ｂを中速で移動させ、固定子７４が磁石間の隙間に達した後の数十ｍｍは安全性を高めるために可動子６２Ａ、６２Ｂを低速で移動させる。
【００７１】
（テーブル部のロック解除）
この後、光電センサ１０５により可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出することにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂが接続位置（結合位置）にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上の後方に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進、後退を規制する。また、フォトセンサ１１６の検出結果によりＸ粗動ステージ６３Ａとテーブル部７０Ｂ、及び粗動ステージ６３Ｂとテーブル部７０Ａが接続位置にあることを確認した後に、係合部材８４を起こして金物８３に係合させる。これにより、Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ｂ、７０Ａとの移動が制限（拘束）される。Ｘ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂとテーブル部７０Ｂ、７０Ａとの移動を制限したことを確認すると、ロック機構９０のアクチュエータ９０ｂを駆動して軸部材９０ａを上昇させる。これにより、図６に実線で示すように、軸部材９０ａがブラケット８６の孔部８５から外れて、テーブル部７０Ａ、７０Ｂに対するロックが解除される。テーブル部７０Ａ、７０Ｂへのロックが解除されたことを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、図１７に示すように、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避させる。
【００７２】
（ウエハステージの後退＆固定解除）
続いて、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂが接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上から退避していることを確認後、図１８に示すように、固定子５８に沿って可動子６２Ａ、６２Ｂを後方へ移動させる。そして、光電センサ１１２Ａ、１１２Ｂによって可動子６２Ａ、６２Ｂの位置を検出して、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂが規制部材１０４Ａ、１０４ＢよりもＹ方向で後方の安全位置にあることを確認すると、アクチュエータ１０８Ａ、１０８Ｂを駆動して、規制部材１０４Ａ、１０４Ｂを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路上に位置させて、可動子６２Ａ、６２Ｂの前進を規制する。可動子６２Ａ、６２Ｂの移動規制を確認すると、固定装置１０９Ａ、１０９ＢによるＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂと可動子６２Ａ、６２Ｂとの固定を解除する。固定解除されたＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂは、図１９に示すように、ベースラインチェック位置に移動する。そして、制御装置ＣＯＮＴはウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置制御をエンコーダサーボから干渉計３２、３４を用いた干渉計サーボに切り替える。
以上の動作により、ウエハステージ（テーブル部）の入れ替え（交換）が完了する。
【００７３】
なお、上述したテーブル部７０Ａ、７０ＢのＹ軸方向への移動の際には、テーブル部７０Ａ、７０Ｂと同期して、図７に示したチューブキャリア１１４Ａ、１１４Ｂが固定子１１３Ａ、１１３Ｂに沿って移動することで、チューブ１１５Ａ、１１５Ｂにたるみが生じることを防止している。一方、テーブル部７０Ａ、７０ＢがＸ軸方向に移動した際、例えば図２０（ａ）に示すように、テーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａに接近する−Ｘ方向へ移動した際には、図２０（ｂ）に二点鎖線で示すように、チューブ１１５Ａがたるむ虞があり、逆にテーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａから離間する＋Ｘ方向へ移動した際にはチューブ１１５Ａに大きな張力が加わる虞がある。そのため、本実施の形態では、テーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａに接近した場合には、チューブキャリア１１４Ａがテーブル部７０Ａから離間する方向（＋Ｙ方向）に移動し、逆にテーブル部７０Ａがチューブキャリア１１４Ａから離間する場合には、チューブキャリア１１４Ａがテーブル部７０Ａに接近する方向（−Ｙ方向）に移動することで、チューブ１１５Ａのたわみ分を吸収（図２０（ｂ）に実線で図示）、またはチューブ１１５Ａに大きな張力が加わることを防止している。
この場合、テーブル部７０Ａ、７０Ｂを干渉計３４を中心としたＺ軸周りの同一方向に沿って入れ替えを行うとチューブ１１５Ａ、１１５Ｂ同士が絡まる虞があるため、入れ替え方向を交互に変更すればよい。
【００７４】
次に、２つのウエハステージを用いた並行処理について説明する。
例えば、露光エリアにおいてウエハステージＷＳＴ１上のウエハＷ１に対し投影光学系ＰＬを介して後述のようにして露光動作を行なっている間に、アライメントエリアでは所定のローディングポジションにてウエハローダ及びウエハステージＷＳＴ２上の不図示の受け渡し機構によりウエハ交換が行われ、ウエハステージＷＳＴ２上にウエハＷ２がロードされる。次いで、制御装置ＣＯＮＴでは、上記干渉計３４、３５の計測値をモニタしつつ、Ｙリニアモータ６５Ｂ及びＸリニアモータ６７Ｂを制御して、ウエハステージＷＳＴ２をアライメント基準位置に位置決めする。このウエハステージＷＳＴ２の移動の間も、ウエハステージＷＳＴ１側では露光動作が続行されている。なお、上記アライメント基準位置とは、アライメント光学系ＡＬＧの真下にウエハステージＷＳＴ２の基準マーク板ＦＭ２上の第１基準マーク（図示省略）が来るような位置である。
【００７５】
続いて、ウエハステージＷＳＴ２側では、サーチアライメントを実施した後、ウエハＷ２上の各ショット領域の配列を、例えばＥＧＡを使って求めるファインアライメントが行なわれる。すなわち、干渉計３４、３５の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴ２の位置を管理しつつ、設計上のショット配列データ（アライメントマーク位置データ）をもとに、ウエハＷ２上の所定のサンプルショットのアライメントマーク位置をアライメント光学系ＡＬＧのＦＩＡ系のセンサ等で計測し、この計測結果とショット配列の設計座標データとに基づいて最小自乗法による統計演算により、全てのショット配列データを演算する。これにより、上記のアライメント時ステージ座標系上で各ショットの座標位置が算出される。そして、制御装置ＣＯＮＴでは、各ショットの座標位置から前述した第１基準マークの座標位置を減算することで、第１基準マークに対する各ショットの相対位置関係を算出する。
【００７６】
一方、露光エリアにおいては、ウエハステージＷＳＴ１を、露光時ステージ座標系上で位置制御しながら、ウエハステージＷＳＴ１上の基準マーク板ＦＭ１がレチクルパターン像の投影位置に位置決めされる露光基準位置に位置決めする。この露光基準位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされると、制御装置ＣＯＮＴでは、一対のレチクルアライメント顕微鏡（図示省略）により露光光を用いて基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークとそれに対応するレチクル上マークのウエハ面上投影像の相対位置検出、すなわちレチクルアライメント顕微鏡による前記各マーク像の画像信号の取り込みを行なう。これにより、露光時ステージ座標系における基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置と、レチクルＲ上マークのウエハ面上投影像座標位置が検出されることとなり、両者の差により露光位置（投影光学系ＰＬの投影中心）と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置の相対位置関係が求められる。
【００７７】
そして、主制御装置ＣＯＮＴでは、先にアライメント処理で求めた基準マーク板ＦＭ１上の第１基準マークに対するウエハＷ１上の各ショットの相対位置関係、及び露光位置と基準マーク板ＦＭ１上の一対の第２基準マークの座標位置との相対位置関係より、最終的に露光位置と各ショットの相対位置関係を算出する。そして、その算出結果に基づいて、ウエハＷ１上のショット領域の露光のための走査開始位置にウエハステージＷＳＴ１を順次位置決めしつつ、各ショット領域の露光の都度、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１とを同期して走査方向に相対走査することにより、走査露光が行なわれることとなる。勿論、このウエハＷ１側の露光動作と並行して、ウエハステージＷＳＴ２側では、ウエハ交換、これに続き、前述と同様にアライメント基準位置へのウエハステージＷＳＴ２の移動、サーチアライメント、ファインアライメントが行われる。そして、その後、上述と同様に、２つのウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を独立して２次元方向に移動させながら入れ替え（交換）、一方のウエハステージ上のウエハに対する露光シーケンスと、他方のウエハに対するウエハ交換及びアライメントシーケンスとの並行処理が繰り返し行われる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態では、規制部材１０３Ａ、１０３ＢによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の前進移動を規制するとともに、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂの移動経路から退避自在な規制部材１０４Ａ、１０４ＢによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の前進及び後退移動の双方を規制するので、万一Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの暴走等、不測の事態が生じても、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が干渉計３４やＸガイドステージ６１Ａ、６２Ｂ等に衝突することを防止して安全性を高めることができる。そのため、本実施の形態では、これら機器の損傷に伴う多大なコストアップや、生産計画に悪影響を及ぼす事態を回避できる。
【００７９】
また、本実施の形態では、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂにショックアブソーバ１０２Ａ、１０２Ｂを設けているので、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動規制時に、接触部材１０１Ａ、１０１Ｂと規制部材１０４Ａ、１０４Ｂとが衝突した場合には、衝突に伴う衝撃を吸収することができ、これら機器の損傷を抑制することができる。また、本実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂの一部を構成する固定子５８がステージ定盤４４の外側に設けられているので、可動子６２Ａ、６２Ｂの移動に伴う振動がステージ定盤４４を介してウエハステージに伝わることがなく、振動に起因する露光精度の低下を防ぐことも可能になるとともに、ステージ定盤４４の小型化も実現することができる。
【００８０】
一方、本実施の形態では、テーブル部７０Ａ、７０Ｂの入れ替え時に、検出光Ｂ、Ｂが貫通孔部８１ａを通過するか否かで、テーブル部７０Ａ、７０Ｂが所定の位置・姿勢であるかを個別に確認できるので、テーブル部７０Ａ、７０ＢとＸ粗動ステージ６３Ａ、６３Ｂ（の固定子７４）との接続（結合）を円滑且つ迅速に実施することも可能になる。
【００８１】
なお、上記実施の形態では、ロック機構９０によりテーブル部７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上にロックする構成としたが、これに限られるものではなく、例えばテーブル部７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上に浮上させているエアベアリング７１に対するエアの供給を停止して、テーブル７０Ａ、７０Ｂをステージ定盤４４上の所定位置に載置する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、ショックアブソーバを接触部材１０１Ａ、１０１Ｂに設ける構成として説明したが、規制部材１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂに設ける構成としてもよい。
【００８２】
また、上記実施の形態では、Ｙリニアモータ６５Ａ、６５Ｂで固定子５８を共用する構成としたが、個別に固定子を設ける構成としても差し支えない。
さらに、上記実施の形態では、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２（テーブル部７０Ａ、７０Ｂ）が共通のステージ定盤４４により移動可能に支持される構成としたが、それぞれ個別の定盤に支持される２枚定盤形式を採用することも可能である。
また、上記実施の形態では、本発明のステージ装置をウエハステージに適用する構成としたが、レチクルステージＲＳＴに適用することも可能である。
【００８３】
なお、上記実施形態では、照明ユニットＩＬＵがハウジング２０を有し、レチクルステージＲＳＴがレチクルチャンバ２２に収納され、ステージ装置１２がチャンバ４２内に設置され、これらハウジング１４、チャンバ２２、チャンバ４２及び投影光学系ＰＬの鏡筒内にヘリウムガス等の不活性ガスがそれぞれ充填されている場合について説明したが、これに限らず、露光装置の構成各部の全体が単一のチャンバ内に収納されていても構わない。
【００８４】
また、上記実施形態では、一方のウエハステージ上で１枚のレチクルのパターンを用いて露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を行う場合について説明したが、これに限らず、例えば特開平１０−２１４７８３号に開示されるように、２枚のレチクルを搭載可能なレチクルステージを用いて、一方のウエハステージ上で２枚のレチクルのパターンを用いて二重露光を行っている間に、他方のウエハステージ上でウエハ交換、アライメント等を並行して行うようにしても良い。このようにすると、同時並行処理によりスループットをあまり低下させることなく、二重露光により高解像度とＤＯＦ（焦点深度）の向上効果とを得ることができる。
【００８５】
なお、上記実施形態では、本発明に係るステージ装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係るステージ装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。このような場合であっても、ステージ装置により、基板を保持する基板ステージの位置制御性を向上することができるので、ステージに保持された基板の位置決め精度の向上及び位置決め整定時間の短縮化が可能となり、これにより露光精度及びスループットの向上が可能となる。
【００８６】
また、本発明に係るステージ装置は、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを基板に転写するプロキシミティ露光装置にも好適に適用できる。
【００８７】
勿論、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００８８】
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（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００８９】
さらに、本発明に係るステージ装置は、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にも広く適用できる。
【００９０】
投影光学系ＰＬとしては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、Ｆ２レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。
【００９１】
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【００９２】
また、本発明に係る露光装置における露光用光学系としては、投影光学系に限らず、Ｘ線光学系、電子光学系等の荷電粒子線光学系を用いることもできる。例えば、電子光学系を用いる場合には、光学系は電子レンズ及び偏向器を含んで構成することができ、電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（ＬａＢ６）、夕ンタル（Ｔａ）を用いることができる。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００９３】
更に、電子光学系を用いる露光装置に本発明を適用する場合、マスクを用いる構成としても良いし、マスクを用いずに電子線による直接描画により基板上にパターンを形成する構成としても良い。すなわち、本発明は、露光用光学系として電子光学系を用いる電子ビーム露光装置であれば、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ方式、及びＥＢＰＳのいずれのタイプであっても、適用が可能である。
【００９４】
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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。
【００９５】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００９６】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００９７】
上記実施形態のように基板ステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００９８】
基板ステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００９９】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１００】
半導体デバイスは、図２１に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、移動装置の暴走等、不測の事態が生じた場合でも、構成機器に衝突することを防止して安全性を高めることができ、これら機器の損傷に伴う多大なコストアップや、生産計画に悪影響を及ぼす事態を回避できる。また、本発明では、ステージの接続・交換を円滑且つ迅速に実施することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の概略構成図である。
【図２】ステージ装置の概略平面図である。
【図３】（ａ）は、ウエハステージの平面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】レチクルステージ、２つのウエハステージ、投影光学系及びアライメント系の位置関係を示す斜視図である。
【図６】テーブル部をロックするロック機構を示す図である。
【図７】ウエハステージとチューブキャリアとの位置関係を示す図である。
【図８】露光装置の制御系の主要構成を示す図である。
【図９】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１０】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１１】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１２】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１３】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１４】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１５】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１６】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１７】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１８】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図１９】テーブル部の入れ替え手順を示す図である。
【図２０】（ａ）、（ｂ）はチューブキャリアの動作を説明する図である。
【図２１】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
Ｒ レチクル（マスク）
Ｗ ウエハ（基板）
ＲＳＴ レチクルステージ（マスクステージ）
ＷＳＴ１ ウエハステージ（第１ステージ、ステージ）
ＷＳＴ２ ウエハステージ（第２ステージ、ステージ）
ＣＯＮＴ 制御装置
１０ 露光装置
１２ ステージ装置（基板ステージ）
６２Ａ 可動子（第１可動子）
６２Ｂ 可動子（第２可動子）
６３Ａ Ｘ粗動ステージ（第１移動体）
６３Ｂ Ｘ粗動ステージ（第２移動体）
６５Ａ Ｙリニアモータ（第１移動装置、移動装置）
６５Ｂ Ｙリニアモータ（第２移動装置、移動装置）
６７Ａ Ｘリニアモータ（第３移動装置）
６７Ｂ Ｘリニアモータ（第４移動装置）
７０Ａ、７０Ｂ テーブル部
７９ 照射装置
８０ 受光装置
８１ａ 貫通孔部
１０１Ａ、１０１Ｂ 接触部材
１０２Ａ、１０２Ｂ ショックアブソーバ（衝撃吸収装置）
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ 規制部材（規制装置）
１０８Ａ、１０８Ｂ アクチュエータ（退避装置）
１０９Ａ、１０９Ｂ 固定装置
Claims (15)
- 第１ステージに接続された第１可動子を備え前記第１ステージを第１方向へ移動させる第１移動装置と、第２ステージに接続された第２可動子を備え前記第２ステージを第１方向へ移動させる第２移動装置と、を備えるステージ装置であって、
前記第１方向に沿って複数設けられ、前記第１ステージと前記第２ステージとの少なくとも一方の移動を規制する規制装置と、
前記複数の規制装置のうち少なくとも一つの規制装置を前記第１方向とは異なる第２方向に退避させる退避装置と、を備えることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１記載のステージ装置において、
前記複数の規制装置は、前記第１ステージ及び前記第２ステージの前記第１方向への前進及び後退のそれぞれを規制することを特徴とするステージ装置。 - 請求項２記載のステージ装置において、
前記退避装置は、前記第１可動子及び前記第２可動子の位置に基づいて、前記少なくとも一つの規制装置を前記第２方向に退避させることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から３のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１可動子及び前記第２可動子のそれぞれには、前記複数の規制装置に接触可能な接触部材が設けられていることを特徴とするステージ装置。 - 請求項４記載のステージ装置において、
前記接触部材と前記複数の規制装置との少なくとも一方には、前記接触部材が前記複数の規制装置に接触した際の衝撃を吸収する衝撃吸収装置が設けられていることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から５のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１移動装置の固定子と前記第２移動装置の固定子とを共用することを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から６のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１ステージを前記第１可動子に対して前記第１方向とは異なる第３方向に移動させる第３移動装置と、
前記第２ステージを前記第２可動子に対して前記第３方向に移動させる第４移動装置と、
前記第１ステージと前記第１可動子、及び前記第２ステージと前記第２可動子をそれぞれ一体的に固定する固定装置と、
を有することを特徴とするステージ装置。 - 請求項７記載のステージ装置において、
前記第１ステージと前記第２ステージとを前記第１方向で対向しない位置で固定させるように、前記第３移動装置、第４移動装置及び固定装置を制御する制御装置を有することを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１ステージと前期第２ステージのそれぞれは、前記第１、第２可動子がそれぞれ接続された第１、第２移動体と、前記第１、第２移動体に対して交換自在に設けられるテーブル部とを有することを特徴とするステージ装置。 - 請求項１から９のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記第１ステージと前記第２ステージとは共通の定盤により移動可能に支持されていることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１０記載のステージ装置において、
前記第１移動装置の少なくとも一部と前記第２移動装置の少なくとも一部とは、前記定盤の外側に設けられていることを特徴とするステージ装置。 - 第１方向に移動可能なステージと、
前記ステージを前記第１方向に移動させる移動装置と、
前記第１方向に沿って検出光を照射する照射装置と、
前記第１方向に沿って前記ステージに設けられた貫通孔部と、
前記検出光が前記貫通孔部を通過したときに前記検出光を受光する受光装置とを備えたことを特徴とするステージ装置。 - 請求項１２記載のステージ装置において、
前記ステージは、前記移動装置の一部が接続された移動体と、該移動体に対して交換自在に設けられるテーブル部とを有し、
前記貫通孔部が前記テーブル部に設けられていることを特徴とするステージ装置。 - 請求項１２または１３記載のステージ装置において、
前記ステージは独立移動可能に複数設けられ、
前記照射装置、前記貫通孔部、及び前記受光装置は、前記複数のステージ毎に設けられることを特徴とするステージ装置。 - マスクステージに保持されたマスクのパターンを基板ステージに保持された基板に露光する露光装置であって、
前記マスクステージと前記基板ステージとの少なくとも一方のステージとして、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のステージ装置が用いられることを特徴とする露光装置。
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