CN113267964B - 曝光装置及曝光方法、以及平面显示器制造方法 - Google Patents

曝光装置及曝光方法、以及平面显示器制造方法 Download PDF

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Abstract

液晶曝光装置，设有保持基板(P)之基板保持具(34)，具备测量系统，该测量系统具有在X轴方向彼此分离配置之多个标尺(52)、对标尺照射测量光束且能在Y轴方向移动之多个读头(66x,66y)、以及测量多个读头在Y轴方向之位置信息之测量装置，根据至少三个读头之测量信息与前述测量装置之测量信息，测量基板保持具在水平面内3自由度方向之位置信息，多个读头，在基板保持具往X轴方向之移动中从多个标尺中之一个脱离且移至与该一个标尺相邻之另一标尺，将使用该移转之读头以控制基板保持具之移动之修正信息，根据至少三个读头之测量信息来取得。

Description

曝光装置及曝光方法、以及平面显示器制造方法
本发明为申请日为2016年09月29日，申请号为“201680057223.9”，发明名称为“曝光装置及曝光方法、以及平面显示器制造方法”的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明是关于曝光装置及曝光方法、以及平面显示器制造方法，更详言之，是关于用在制造液晶显示组件等微型组件之微影制程之曝光装置及曝光方法、以及使用曝光装置或曝光方法之平面显示器制造方法。
背景技术
以往，在制造液晶显示组件、半导体组件(集成电路等)等之电子组件(微型组件)之微影制程中，是使用步进扫描方式之曝光装置(所谓扫描步进机(亦称为扫描机))等，其是一边使光罩(photomask)或标线片(以下总称为「光罩」)与玻璃板或晶圆(以下总称为「基板」)沿着既定扫描方向(SCAN方向)同步移动，一边将形成在以能量光束照明之光罩之图案转印至基板上。
作为此种曝光装置，已知有使用基板载台装置所具有之棒反射镜(长条之镜)求出曝光对象基板在水平面内之位置信息的光干涉仪系统者(参照专利文献1)。
此处，在使用光干涉仪系统求出基板之位置信息之情形，无法忽视所谓空气波动之影响。又，上述空气波动之影响，虽能借由使用编码器系统来减低，但因近年基板之大型化，难以准备能涵盖基板全移动范围的标尺。
现有技术文献
[专利文献1]美国专利申请公开第2010/0266961号说明书
发明内容
根据本发明之第1实施方式，提供一种曝光装置，是透过光学系统对物体照射照明光，其具备：移动体，配置于前述投影光学系统下方，保持前述物体；驱动系统，能在与前述光学系统之光轴正交之既定平面内彼此正交之第1、第2方向移动前述移动体；测量系统，具有：格子构件，具有在前述第1方向彼此分离配置之多个格子区域；多个读头，对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述第2方向移动；以及测量装置，测量在前述第2方向之前述多个读头之位置信息，该测量系统设置成前述格子构件与前述多个读头中之一方设于前述移动体，且前述格子构件与前述多个读头中之另一方与前述移动体对向，根据前述多个读头中前述测量光束照射于前述多个格子区域中之至少一个格子区域之至少三个读头之测量信息与前述测量装置之测量信息，测量至少在前述既定平面内之3自由度方向之前述移动体之位置信息；以及控制系统，根据以前述测量系统测量之位置信息，控制前述驱动系统；前述多个读头分别在前述移动体往前述第1方向之移动中，其前述测量光束从前述多个格子区域中之一个格子区域脱离且移至与前述一个格子区域相邻之另一格子区域；前述控制系统，将使用前述多个读头中从前述一个格子区域脱离之前述测量光束移至前述另一格子区域之与前述至少三个读头不同之读头以控制前述移动体之移动之修正信息，根据前述至少三个读头之测量信息或使用前述至少三个读头测量之前述移动体之位置信息来取得。
根据本发明之第2实施方式，提供一种曝光装置，是透过光学系统对物体照射照明光，其具备：移动体，配置于前述投影光学系统下方，保持前述物体；驱动系统，能在与前述光学系统之光轴正交之既定平面内彼此正交之第1、第2方向移动前述移动体；测量系统，具有：格子构件，具有在前述第1方向彼此分离配置之多个第1格子区域及在前述第2方向上与前述多个第1格子区域不同之位置于前述第1方向彼此分离配置之多个第2格子区域；多个读头，对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述第2方向移动；以及测量装置，测量在前述第2方向之前述多个读头之位置信息，该测量系统设置成前述格子构件与前述多个读头中之一方设于前述移动体，且前述格子构件与前述多个读头中之另一方与前述移动体对向，根据前述多个读头中前述测量光束照射于前述多个第1及第2格子区域中之至少两个格子区域之至少三个读头之测量信息与前述测量装置之测量信息，测量至少在前述既定平面内之3自由度方向之前述移动体之位置信息；以及控制系统，根据以前述测量系统测量之位置信息，控制前述驱动系统；前述多个读头分别在前述移动体往前述第1方向之移动中，其前述测量光束从前述多个第1及第2格子区域中之一个格子区域脱离且移至与前述第1或第2格子区域相邻之另一第1或第2格子区域；前述控制系统，将使用前述多个读头中从前述一个第1或第2格子区域脱离之前述测量光束移至前述另一第1或第2格子区域之与前述至少三个读头不同之读头以控制前述移动体之移动之修正信息，根据前述至少三个读头之测量信息或使用前述至少三个读头测量之前述移动体之位置信息来取得。
根据本发明之第3实施方式，提供一种平面显示器制造方法，其包含：使用第1实施方式之曝光装置或第2实施方式之曝光装置使基板曝光之动作；以及使曝光后之前述基板显影之动作。
根据本发明之第4实施方式，提供一种曝光方法，是透过光学系统对物体照射照明光，其包含：借由具有：具有在与前述光学系统之光轴正交之既定平面内之一方向彼此分离配置之多个格子区域之格子构件、对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述既定平面内与前述第1方向正交之第2方向移动之多个读头、以及测量在前述第2方向之前述多个读头之位置信息之测量装置，且设置成前述格子构件与前述多个读头中之一方设于保持前述物体之移动体、前述格子构件与前述多个读头中之另一方与前述移动体对向的测量系统，根据前述多个读头中前述测量光束照射于前述多个格子区域中之至少一个格子区域之至少三个读头之测量信息与前述测量装置之测量信息，测量至少在前述既定平面内之3自由度方向之前述移动体之位置信息的动作；以及根据以前述测量系统测量之位置信息移动前述移动体的动作；前述多个读头分别在前述移动体往前述第1方向之移动中，其前述测量光束从前述多个格子区域中之一个格子区域脱离且移至与前述一个格子区域相邻之另一格子区域；将使用前述多个读头中从前述一个格子区域脱离之前述测量光束移至前述另一格子区域之与前述至少三个读头不同之读头以控制前述移动体之移动之修正信息，根据前述至少三个读头之测量信息或使用前述至少三个读头测量之前述移动体之位置信息来取得。
根据本发明之第5实施方式，提供一种曝光方法，是透过光学系统对物体照射照明光，其包含：借由具有：具有在与前述光学系统之光轴正交之既定平面内之第1方向彼此分离配置之多个第1格子区域及在第2方向与前述多个第1格子区域不同位置且在前述第1方向彼此分离配置之多个第2格子区域的格子构件、对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述第2方向移动之多个读头、以及测量在前述第2方向之前述多个读头之位置信息之测量装置，且设置成前述格子构件与前述多个读头中之一方设于保持前述物体之移动体、前述格子构件与前述多个读头中之另一方与前述移动体对向的测量系统，根据前述多个读头中前述测量光束照射于前述多个第1及第2格子区域中之至少两个格子区域之至少三个读头之测量信息与前述测量装置之测量信息，测量至少在前述既定平面内之3自由度方向之前述移动体之位置信息的动作；以及根据以前述测量系统测量之位置信息移动前述移动体的动作；前述多个读头分别在前述移动体往前述第1方向之移动中，其前述测量光束从前述多个第1及第2格子区域中之一个格子区域脱离且移至与前述一个第1或第2格子区域相邻之另一第1或第2格子区域；将使用前述多个读头中从前述一个第1或第2格子区域脱离之前述测量光束移至前述另一第1或第2格子区域之与前述至少三个读头不同之读头以控制前述移动体之移动之修正信息，根据前述至少三个读头之测量信息或使用前述至少三个读头测量之前述移动体之位置信息来取得。
根据本发明之第6实施方式，提供一种平面显示器制造方法，其包含：使用第4或第5实施方式之曝光方法使基板曝光之动作；以及使曝光后之前述基板显影之动作。
附图说明
图1是概略显示第1实施方式之液晶曝光装置之构成的图。
图2(A)是概略显示图1之液晶曝光装置所具备之光罩编码器系统之构成的图，图2(B)是光罩编码器系统之一部分(图2(A)之A部)的放大图。
图3(A)～图3(E)是用以说明光罩编码器系统及基板编码器系统中之读头输出接续处理的图(其1～其5)。
图4(A)是概略显示图1之液晶曝光装置所具备之基板编码器系统之构成的图，图4(B)及图4(C)是基板编码器系统之局部(图4(A)之B部)放大图。
图5是基板编码器系统之概念图。
图6是显示以液晶曝光装置之控制系统为中心构成之主控制装置之输出入关系的方块图。
图7(A)是显示曝光动作时之光罩编码器系统之动作的图(其1)，图7(B)是显示曝光动作时之基板编码器系统之动作的图(其1)。
图8(A)是显示曝光动作时之光罩编码器系统之动作的图(其2)，图8(B)是显示曝光动作时之基板编码器系统之动作的图(其2)。
图9(A)是显示曝光动作时之光罩编码器系统之动作的图(其3)，图9(B)是显示曝光动作时之基板编码器系统之动作的图(其3)。
图10(A)～(C)是用以说明读头输出之接续处理之变形例(其1)之图(其1～其3)。
图11(A)～(F)是用以说明读头输出之接续处理之变形例(其2)之图(其1～其6)。
图12(A)及图12(B)是用以说明用以求出一对读头间之距离之测量系统构成之图(其1及其2)。
图13(A)及图13(B)是用以说明用以求出Y滑动台之倾斜量之测量系统构成之图(其1及其2)。
图14是将第2实施方式之液晶曝光装置所具有之基板保持具及基板编码器系统之一对读头单元与投影光学系统一起显示之俯视图。
图15(A)及图15(B)，是用以说明进行基板保持具之位置测量时之基板保持具在X轴方向之移动范围的图。
图16(A)～图16(D)，是用以说明第2实施方式中，基板保持具移动于X轴方向之过程中之一对读头单元与标尺之位置关系之状态迁移中之第1状态～第4状态的图。
图17(A)～图17(C)，是用以说明以第2实施方式之液晶曝光装置进行之测量基板保持具之位置信息之基板编码器系统之读头之切换时之接续处理的图。
图18是将第3实施方式之液晶曝光装置所具有之基板保持具及基板编码器系统之一对读头单元与投影光学系统一起显示的俯视图。
图19是用以说明第4实施方式之液晶曝光装置之特征构成的图。
图20是显示在编码器标尺上之测量光束之照射点之图。
符号说明：
10 液晶曝光装置
14 光罩载台装置
20 基板载台装置
34 基板保持具
40 光罩保持具
44 读头单元
46 标尺
48 光罩编码器系统
50 基板编码器系统
52 标尺
56 标尺
60 读头单元
90 主控制装置
M 光罩
P 基板
具体实施方式
《第1实施方式》
以下，使用图1～图11(F)说明第1实施方式。
图1是概略显示第1实施方式之液晶曝光装置10之构成。液晶曝光装置10，是以用于液晶显示设备(平面显示器)等之矩形(角型)之玻璃基板P(以下单称为基板P)作为曝光对象物之步进扫描方式之投影曝光装置、即所谓扫描机。
液晶曝光装置10，具有照明系统12、保持形成有电路图案等之光罩M之光罩载台装置14、投影光学系统16、装置本体18、保持于表面(图1中为朝向+Z侧之面)涂布有抗蚀剂(感应剂)之基板P之基板载台装置20、以及此等之控制系统等。以下，将扫描曝光时相对照明光IL分别扫描光罩M与基板P之方向作为与投影光学系统16之光轴(在本实施方式中是与照明系统12之光轴一致)正交之既定平面(XY平面，在图1中为水平面)内之X轴方向，将在水平面内与X轴正交之方向作为Y轴方向，将与X轴及Y轴正交之方向作为Z轴方向，将绕X轴、Y轴、以及Z轴之旋转方向分别作为θx、θy、以及θz方向来进行说明。又，将在X轴、Y轴、以及Z轴方向之位置分别作为X位置、Y位置、以及Z位置来进行说明。
照明系统12，是与美国专利第5,729,331号说明书等所揭示之照明系统同样地构成。照明系统12，是将从未图示之光源(水银灯)射出之光分别透过未图示之反射镜、分光镜、光阀、波长选择滤光器、各种透镜等，作为曝光用照明光(照明光)IL照射于光罩M。作为照明光IL，可使用包含i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、以及h线(波长405nm)之至少一个光(在本实施方式中为上述i线、g线、h线之合成光)。照明系统12，具有对在Y轴方向位置不同之多个照明区域分别照射照明光IL之多个光学系统，此多个光学系统是与后述之投影光学系统16之多个光学系统相同数目。
光罩载台装置14，包含以真空吸附保持光罩M之光罩保持具(滑件，亦称为可动构件)40、用以将光罩保持具40往扫描方向(X轴方向)以既定长行程驱动且往Y轴方向及θz方向适当地微幅驱动之光罩驱动系统91(图1中未图示。参照图8)、以及用以测量光罩保持具40至少在XY平面内之位置信息(包含X轴及Y轴方向与θz方向之3自由度方向之位置信息，θz方向为旋转(偏摇)信息)。以下同)之光罩位置测量系统。光罩保持具40，是由美国专利申请公开第2008/0030702号说明书所揭示之形成有俯视矩形之开口部之框状构件构成。光罩保持具40，是透过空气轴承(未图示)载置于固定在装置本体18之一部分亦即上架台部18a之一对光罩导件42上。光罩驱动系统91，包含线性马达(未图标)。以下虽是以移动光罩保持具40者进行说明，但亦可是移动具有光罩M之保持部之平台或载台者。亦即，亦可不一定要将保持光罩之光罩保持具与光罩平台或光罩载台分别设置，亦可借由真空吸附等将光罩保持于光罩平台或光罩载台上，在此情形下，保持光罩之光罩平台或光罩载台是移动于XY平面内之3自由度方向。
光罩位置测量系统具备光罩编码器系统48，其设置成一对编码器读头单元44(以下单称为读头单元44)与透过读头单元44照射测量光束之多个编码器标尺46(图1中重迭于纸面深度方向。参照图2(A))之一方设于光罩保持具40、编码器读头44与多个编码器标尺46之另一方与光罩保持具40对向。本实施方式中，设置成编码器读头44透过编码器基座43设于上架台部18a，多个编码器标尺46于光罩保持具40之下面侧设置成分别与一对编码器读头44对向。此外，亦可非上架台部18a，而于投影光学系统16之上端侧设置编码器读头44。关于光罩编码器系统48之构成，将于后述详细说明。
投影光学系统(投影系统)16，支承于上架台部18a，配置于光罩载台装置14之下方。投影光学系统16，是与美国专利第6,552,775号说明书等所揭示之投影光学系统相同构成之所谓多透镜投影光学系统，具备以两侧远心之等倍系形成正立正像之多个(本实施方式中为11个。参照图2(A))光学系统(投影光学系)。
液晶曝光装置10，在借由支承于上架台部18a、被来自照明系统12之照明光IL照明光罩M上之照明区域后，借由通过光罩M之照明光，透过投影光学系统16将其照明区域内之光罩M之电路图案之投影像(部分正立像)，形成于与基板P上之照明区域共轭之照明光之照射区域(曝光区域)。接着，相对照明区域(照明光IL)使光罩M相对移动于扫描方向，且相对曝光区域(照明光IL)使基板P相对移动于扫描方向，借此进行基板P上之一个照射区域之扫描曝光，而于该照射区域转印形成在光罩M之图案。
装置本体(本体部，亦称为框架构造等)18，是支承上述光罩载台装置14、投影光学系统16、以及基板载台装置20，透过多个防振装置19而设置于洁净室之地11上。装置本体18，是与美国专利申请公开第2008/0030702号说明书所揭示之装置本体相同之构成。本实施方式中，具有支承上述投影光学系统16之上架台部18a(亦称为光学平台等)、配置基板载台装置20之一对下架台部18b、以及一对中架台部18c。
基板载台装置20，是用以在扫描曝光中，将基板P相对于透过投影光学系统16投影之光罩图案之多个部分像(照明光IL)高精度地定位者，将基板P驱动于6自由度方向(X轴、Y轴及Z轴方向与θx、θy及θz方向)。基板载台装置20之构成虽无特别限定，但能使用如美国专利申请公开第2008/129762号说明书、或者美国专利申请公开第2012/0057140号说明书等所揭示之、包含门型之二维粗动载台与相对该二维粗动载台被微幅驱动之微动载台之所谓粗微动构成之载台装置。此情形下，能借由粗动载台将基板P移动于水平面内之3自由度方向，且借由微动载台将基板P微动于6自由度方向。
基板载台装置20具备基板保持具34。基板保持具34由俯视矩形之板状构件构成，于其上面上载置基板P。此外，保持基板之基板保持具，不一定要与设有基板保持部之平台或载台(此处为微动载台32)分开设置，亦可借由真空吸附等将基板保持于平台或载台上。基板保持具34借由构成基板驱动系统93(图1中未图示。参照图6)之一部分之多个线性马达(音圈马达)，而相对投影光学系统16在X轴及/或Y轴方向以既定长行程被驱动，且被微幅驱动于6自由度方向。以上说明之基板载台装置20之构成(不过，测量系统除外)揭示于美国专利申请公开第2012/0057140号说明书。
又，液晶曝光装置10，具有用以测量基板保持具34之6自由度方向之位置信息之基板位置测量系统。基板位置测量系统，如图6所示，包含用以求出基板P之Z轴、θx、θy方向(以下称为Z倾斜方向)之位置信息之Z倾斜位置测量系统98及用以求出基板P在XY平面内之3自由度方向之位置信息之基板编码器系统50。Z倾斜位置测量系统98之构成虽无特别限定，但可使用揭示于美国专利申请公开第2010/0018950号说明书之测量系统，其使用包含基板保持具34之系统上所安装之多个传感器，以装置本体18(下架台部18b)作为基准求出基板P之Z倾斜方向之位置信息。基板编码器系统50之构成留待后述。
其次，使用图2(A)及图2(B)说明光罩编码器系统48之构成。如图2(A)示意地显示，于光罩保持具40中光罩M(更详言之是用以收容光罩M之未图示之开口部)之+Y侧及－Y侧之区域，分别配置有多个编码器标尺46(虽亦称为格子构件、格子部、栅构件等，以下单称为标尺46)。此外，为了容易理解，图2(A)中，多个标尺46虽以实线图标，且图标成看似配置于光罩保持具40之上面，但多个标尺46，实际上是如图1所示，以多个标尺46各自下面之Z位置与光罩M之下面(图案面)之Z位置一致之方式配置于光罩保持具40之下面侧。
多个标尺46分别具有形成有反射型二维格子或排列方向(周期方向)不同之(正交之)两个反射型一维格子之格子区域(格子部)，在光罩保持具40下面侧于Y轴方向分别在光罩M之载置区域(包含前述开口部)两侧，以格子区域于X轴方向彼此分离配置之方式设有多个标尺46。此外，虽亦可在X轴及Y轴方向亦以涵盖标尺46全区之方式形成格子，但由于在标尺46端部难以精度良好地形成格子，因此在本实施方式中是以在标尺46中格子区域周围成为余白部之方式形成格子。因此，格子区域之间隔较在X轴方向相邻之一对标尺46之间隔宽，在测量光束照射于格子区域外之期间成为无法进行位置测量之非测量期间(亦称为非测量区间，以下总称为非测量期间)。
本实施方式之光罩保持具40中，是于光罩M之载置区域之+Y侧及－Y侧之区域，分别在X轴方向以既定间隔配置有三个标尺46。亦即，光罩保持具40合计具有六个标尺46。多个标尺46之各个，除了在光罩M之+Y侧与－Y侧配置成纸面上下对称这点以外，其余则实质相同。标尺46由以石英玻璃形成之延伸于X轴方向之俯视矩形之板状(带状)构件构成。光罩保持具40，以陶瓷形成，多个标尺46固定于光罩保持具40。本实施方式中，亦可取代在X轴方向彼此分离配置之多个标尺46而使用一个(单一)标尺作为光罩保持具用标尺使用。此情形下，格子区域虽可为一个，但亦可将多个格子区域在X轴方向分离而形成于一个标尺。
如图2(B)所示，于标尺46下面(本实施方式中为朝向－Z侧之面)中宽度方向一侧(在图2(B)中为－Y侧)之区域形成有X标尺47x。又，于标尺46下面中宽度方向另一侧(在图2(B)中为+Y侧)之区域形成有Y标尺47y。X标尺47x，是借由具有于X轴方向以既定节距形成之(以X轴方向作为周期方向)延伸于Y轴方向之多个格子线的反射型绕射格子(X光栅)构成。同样地，Y标尺47y，是借由具有于Y轴方向以既定节距形成之(以Y轴方向作为周期方向)延伸于X轴方向之多个格子线的反射型绕射格子(Y光栅)构成。本实施方式之X标尺47x及Y标尺47y中，多个格子线，是以10nm以下之间隔形成。此外，图2(A)及图2(B)中，为了图示方便，格子间之间隔(节距)图示成较实际宽广许多。其他图亦同。
又，如图1所示，于上架台部18a上面固定有一对编码器基座43。一对编码器基座43之其中一方配置于+X侧之光罩导件42之－X侧，另一方则配置于－X侧之光罩导件42之+X侧(亦即一对光罩导件42之间之区域)。又，上述投影光学系统16之一部分配置于一对编码器基座43之间。编码器基座43如图2(A)所示，由延伸于X轴方向之构件构成。于一对编码器基座43各自之长度方向中央部固定有编码器读头单元44(以下单称为读头单元44)。亦即，读头单元44，是透过编码器基座43固定于装置本体18(参照图1)。一对读头单元44，除了在光罩M之+Y侧与－Y侧配置成于纸面上下对称这点以外，其余是实质相同，因此以下仅针对其中一方(－Y侧)说明。
如图2(B)所示，读头单元44，具有对配置于X轴方向之多个标尺46之至少一个照射之测量光束之位置在X轴及Y轴方向之至少一方不同的多个读头，具有由俯视矩形之板状构件构成之单元基座45。于单元基座45，固定有以较在X轴方向相邻之一对X标尺47x(格子区域)之间隔宽之间隔照射测量光束且彼此分离配置之一对X读头49x、以及以较在X轴方向相邻之一对Y标尺47y(格子区域)之间隔宽之间隔照射测量光束且彼此分离配置之一对Y读头49y。亦即，光罩编码器系统48，是于Y轴方向之光罩保持具40之光罩M载置区域两侧分别各具有一对X读头49x而具有合计四个，且于Y轴方向之光罩M载置区域两侧分别各具有一对Y读头49y而具有合计四个。此外，一对X读头49x或一对Y读头49y不需要分别较一对X标尺49x或一对Y标尺49y之间隔更宽地分离配置，亦可以与标尺间隔相同程度以下之间隔配置，或者亦可彼此接触配置，扼要言之，只要以在X轴方向上一对测量光束较标尺间隔宽之间隔配置即可。又，图2(B)中，虽一方之X读头49x与一方之Y读头49y收容于一个壳体内，另一方之X读头49x与另一方之Y读头49y收容于另一个壳体内，但上述一对X读头49x及一对Y读头49y亦可分别独立配置。又，图2(B)中，为了容易理解，虽图示成一对X读头49x与一对Y读头49y配置于标尺46上方(+Z侧)，但实际上，一对X读头49x配置于X标尺47y下方，一对Y读头49y配置于Y标尺47y下方(参照图1)。又，X位置相同之X读头49x与Y读头49y之间隔(Y轴方向之长度)设定为较标尺49之宽度(Y轴方向之长度)短。
一对X读头49x及一对Y读头49y，是相对单元基座45固定成不会因振动等使一对X读头49x(测量光束)之至少一方之位置(特别是测量方向(X轴方向)之位置)或读头(测量光束)间隔、以及一对Y读头49y(测量光束)之至少一方之位置(特别是测量方向(Y轴方向)之位置)或读头(测量光束)间隔变化。又，单元基座45本身，亦以一对X读头49x之位置或间隔及一对Y读头49y之位置或间隔不因温度变化等而变化之方式，以热膨张率较标尺46低之(或者与标尺46同等之)材料形成。
X读头49x及Y读头49y，是如美国专利申请公开第2008/0094592号说明书所揭示之所谓绕射干涉方式之编码器读头，是对对应之标尺(X标尺47x、Y标尺47y)照射测量光束并接收来自该标尺之光束，借此将光罩保持具40(亦即光罩M。参照图2(A))之位移量信息对主控制装置90(参照图6)供应。亦即，在光罩编码器系统48，是借由四个X读头49x及与该X读头49x对向之X标尺47x(依光罩保持具40之X位置而不同)，构成用以求出光罩M在X轴方向之位置信息之四个X线性编码器92x(图2(B)中未图示。参照图6)，借由四个Y读头49y及与该Y读头49y对向之Y标尺47y(依光罩保持具40之X位置而不同)，构成用以求出光罩M在Y轴方向之位置信息之四个Y线性编码器92y(图2(B)中未图示。参照图6)。本实施方式中，虽是使用XY平面内之不同之2方向(在本实施方式中是与X轴及Y轴方向一致)中之一方作为测量方向之读头，但亦可使用测量方向与X轴及Y轴方向中之一方不同之读头。，亦可使用将在XY平面内相对X轴或Y轴方向旋转了45度之方向作为测量方向的读头。又，亦可取代XY平面内之不同之2方向中之一方作为测量方向之一维读头(X读头或Y读头)，而使用以X轴及Y轴方向中之一方与Z轴方向之2方向作为测量方向之二维读头(XZ读头或YZ读头)。此情形下，在与上述3自由度方向(X轴及Y轴方向与θz方向)不同之3自由度方向(包含Z轴方向与θx及θy方向，θx方向为横摇信息，θy方向纵摇信息)之光罩保持具40之位置信息亦能测量。
主控制装置90，如图6所示，根据四个X线性编码器92x、及四个Y线性编码器92y之输出，以10nm以下之分解能力求出光罩保持具40(参照图2(A))在X轴方向及Y轴方向之位置信息。又，主控制装置0，根据四个X线性编码器92x(或者四个Y线性编码器92y)中之至少两个输出求出光罩保持具40之θz位置信息(旋转量信息)。主控制装置90，是根据从上述光罩编码器系统48之测量值求出之光罩保持具40在XY平面内之3自由度方向之位置信息，使用光罩驱动系统91控制光罩保持具40在XY平面内之位置。
此处，如图2(A)所示，于光罩保持具40，如上所述般，在光罩M之+Y侧及－Y侧之区域分别于X方向以既定间隔配置有三个标尺46。又，至少在基板P之扫描曝光中，在读头单元44(一对X读头49x、一对Y读头49y(分别参照图3(B))之全部)对向于在上述X轴方向以既定间隔配置之三个标尺46中最靠+X侧之标尺46的位置与读头单元44对向于最靠－X侧之标尺46之位置之间，光罩保持具40被驱动往X轴方向。此外，亦可在光罩M之更换动作与预对准动作之至少一方中，以从在X轴方向被照射照明光IL之照明区域分离之方式移动光罩保持具40，在读头单元44之至少一个读头从标尺46脱离之情形，是设置在X轴方向从读头单元44分离配置之至少一个读头，在更换动作或预对准动作中亦能持续进行光罩编码器系统48对光罩保持具40之位置测量。
接着，本实施方式之光罩载台装置14是如图2(B)所示，一个读头单元44所具有之一对X读头49x及一对Y读头49y各自之间隔，设定为较多个标尺46中相邻之一对标尺46之间隔宽。借此，光罩编码器系统48中，一对X读头49x中随时有至少一方对向于X标尺47x，且一对Y读头49y中之至少一方随时对向于Y标尺47y。是以，光罩编码器系统48，能将光罩保持具40(参照图2(A))之位置信息不中断地供应至主控制装置90(参照图6)。
具体说明之，在光罩保持具40(参照图2(A))往+X侧移动之情形，光罩编码器系统48，是以下述顺序移行至各状态：一对读头49x之两方对向于相邻之一对X标尺47x中之+X侧之X标尺47x之第1状态(图2(B)所示之状态)、－X侧之X读头49x对向于上述相邻之一对X标尺47x之间之区域(未对向于任一X标尺47x)且+X侧之X读头49x对向于上述+X侧之X标尺47x之第2状态、－X侧之X读头49x对向于－X侧之X标尺47x且+X侧之X读头49x对向于+X侧之X标尺47x之第3状态、－X侧之X读头49x对向于－X侧之标尺47x且+X侧之X读头49x对向于一对X标尺47x之间之区域之(未对向于任一X标尺47x)第4状态、以及一对读头49x之两方对向于－X侧之X标尺47x之第5状态。是以，随时有至少一方之X读头49x对向于X标尺47x。
主控制装置90(参照图6)，在上述第1、第3、及第5状态下，是根据一对X读头49x之输出之平均值求出光罩保持具40之X位置信息。又，主控制装置90，在上述第2状态下，仅根据+X侧之X读头49x之输出求出光罩保持具40之X位置信息，在上述第4状态下，仅根据－X侧之X读头49x之输出求出光罩保持具40之X位置信息。是以，光罩编码器系统48之测量值不会中断。此外，亦可在第1、第3、第5状态均仅使用一对X读头49x之一方之输出求出X位置信息。不过，在第2、第4状态下，于一对读头单元44之两方中一对X读头49x之一方及一对Y读头49y之一方是从标尺46脱离而无法取得光罩保持具40在θz方向之位置信息(旋转信息)。因此，较佳为在相对光罩M之载置区域配置于+Y侧之三个标尺46与配置于－Y侧之三个标尺46，将相邻之一对标尺46之间隔(未形成有格子之非格子区域)以在X轴方向不重迭之方式彼此错开配置，即使在配置于+Y侧之三个标尺46与配置于－Y侧之三个标尺46之一方，X读头49x及Y读头49y从标尺46脱离，在另一方之X读头49x及Y读头49y亦不会从标尺46脱离。或者，在X轴方向将一对读头单元44错开较相邻之一对标尺46之间隔(非格子区域之宽度)宽之距离而配置。借此，配置于+Y侧之一对X读头49x及配置于－Y侧之一对X读头49x之合计四个读头中，在X轴方向上测量光束从标尺46之格子区域离之(无法测量之)非测量期间不重迭，至少在扫描曝光中能随时测量光罩保持具40在θz方向之位置信息。此外，亦可在一对读头单元44之至少一方中，配置相对一对X读头49x及一对Y读头49y之至少一方在X轴方向分离配置之至少一个读头，在第2、第4状态下亦在X读头49x及Y读头49y之至少一方使两个读头与标尺46对向。
又，本实施方式之光罩编码器系统48，为了使光罩编码器系统48之测量值不中断，在上述第1、第3、第5之状态亦即一对读头之两方对向于标尺且从该一对读头之各个供应输出之状态、与上述第2、第4状态亦即一对读头中之仅一方对向于标尺且仅从该一方之读头供应输出之状态之间移行时，进行读头输出之接续处理。以下，使用图3(A)～图3(E)说明读头之接续处理。此外，为了简化说明，图3(A)～图3(E)中，于标尺46形成有二维格子(光栅)。又，各读头49x、49y之输出为理想值。又，以下说明中，虽针对相邻之一对X读头49x(为了说明方便，称为49x1,49x2)之接续处理进行说明，但相邻之一对Y读头49y(为了说明方便，称为49y1,49y2)亦是进行相同之接续处理。
如图3(A)所示，在一对X读头49x1,49x2分别使用相邻之一对标尺46(为了说明方便，称为461,462)中之+X侧标尺462来求出光罩保持具40(图2(A)参照)之X位置信息的情形，一对X读头49x1,49x2两者输出X坐标信息。此处，一对X读头49x1,49x2之输出为相同值。其次，如图3(B)所示，由于在光罩保持具40往+X方向移动后，X读头49x1即会成为标尺462之测量范围外，因此是在成为该测量范围外前，将X读头49x1之输出作无效处理。是以，光罩保持具40之X位置信息系统仅根据X读头49x2之输出而求出。
又，如图3(C)所示，在光罩保持具40(图2(A)参照)更加往+X方向移动后，X读头49x1即与－X侧之标尺461对向。虽X读头49x1，在成为能使用标尺461进行测量动作之状态后即立即输出光罩保持具40之X位置信息，但X读头49x1之输出，由于是从不定值(或零)再度开始计数，因此无法用于光罩保持具40之X位置信息之算出。是以，在此状态下，必须进行一对X读头49x1,49x2各自之输出之接续处理。作为接续处理，具体而言，是将为不定值(或零)之X读头49x1之输出，进行使用X读头49x2之输出(以成为相同值之方式)修正的处理。该接续处理，是在光罩保持具40进一步往+X方向移动，而如图3(D)所示，X读头49x2到达标尺462之测量范围外前完成。
同样地，如图3(D)所示，在X读头49x2到达标尺462之测量范围外时，是在到达该测量范围外前，将X读头49x2之输出视为无効。是以，光罩保持具40(图2(A)参照)之X位置信息，是仅根据X读头49x1之输出而被求出。接着，如图3(E)所示，光罩保持具40进一步往+X方向移动，在一对X读头49x1,49x2分别能使用标尺461进行测量动作后立即对X读头49x2进行使用X读头49x1之输出之接续处理。其后，根据一对X读头49x1,49x2各自之输出求出光罩保持具40之X位置信息。
以上说明之上述接续处理，是以一个读头单元44所具有之四个读头(两个X读头49x、两个Y读头49y)彼此之位置关系已知作为前提。此各读头间之位置关系，能在上述四个读头对向于共通标尺之状态下使用其标尺求出、或者使用配置于各读头间之测量装置(雷射干涉仪或距离传感器等)来求出。
此外，上述接续处理，在X读头49x1成为无効(非主动)状态之情形时，虽是根据与此成对之一个X读头49x2之输出进行，但不限于此，亦可根据更多(三个或四个等)读头之输出来进行接续处理。又，亦可使用更多读头之输出并以该等之平均值进行接续处理。以下，使用图10(A)～图10(C)具体说明接续处理之变形例。此外，为了说明方便，图10(A)～图10(C)中，是对四个X读头49x赋予49x1～49x4之符号，对四个Y读头49y赋予49y1～49y4之符号来说明。又，对作为接续处理对象之相邻一对标尺46赋予461,462之符号来说明。
光罩编码器系统48中，由于多个标尺46系统在X轴方向分离配置，因此在从图10(A)所示之八个读头(X读头49x1～49x4,Y读头49y1～49y4)对向于一方之标尺461之状态，光罩M进一步往－X方向移动后，即如图10(B)所示，产生一对读头单元44所具有之八个读头中、X位置相同之四个读头(X读头49x2,49x4,Y读头49y2,49y4)同时从标尺49脱离的状态(非主动状态)。如上所述，从标尺49脱离之各读头之输出，是被进行设为不定值(或者零)之控制。
主控制装置90(图6参照)，在成为图10(C)所示之上述非主动之(输出值不定之)状态的四个读头(X读头49x2,49x4，Y读头49y2,49y4)对向于另一方之标尺462前进行该非主动之读头之输出值之复原处理(使用其他读头之输出值之接续处理)。在使为非主动状态之读头49y2之输出值复原时，是使用为主动状态之四个读头(X读头49x1,49x3,Y读头49y1,49y3)中任意之三个(例如X读头49x1,Y读头49y1,49y3)之输出，求出该主动之三个读头与作为接续处理对象之非主动之读头49y2之位置关系。如上述，此等读头间之位置关系为已知。此处，由于能从光罩M之移动方向事前预测其次预定成为非主动状态之读头，因此用以进行上述接续处理之运算，是在作为接续处理对象之四个读头实际成为非主动状态前(图10(A)所示状态)进行。又，同样地，由于能事前预测其次预定成为非主动状态之读头，因此在图10(C)所示之一部分读头成为非主动状态前一刻之状态下，不使用该预定成为非主动状态之读头(在图10(C)中为X读头49x1,49x3,Y读头49y1,49y3)之输出，而使用持续主动状态之读头(在图10(C)中为X读头49x2,49x4,Y读头49y2,49y4)之输出来进行光罩M之位置信息之测量(光罩M之位置控制)。
主控制装置90(图6参照)，是从上述主动之三个读头之输出值求出非主动之Y读头49y2之位置信息(X、Y、θz各方向之位置信息)，根据该位置信息运算(推定)Y读头49y2之输出值，将该输出值作为已再度成为主动状态之Y读头49y2之输出值使用。关于图10(B)中成为非主动状态之其他读头(X读头49x2,49x4,Y读头49y4)之接续处理亦相同。
其次，说明基板编码器系统50之构成。如图1所示，基板编码器系统50，具备配置于基板载台装置20之多个编码器标尺52(在图1中重迭于纸面深度方向。参照图4(A))、固定于上架台部18a下面之多个(本实施方式中为两个)编码器基座54、固定于编码器基座54下面之多个编码器标尺56、以及多个(本实施方式中对应一个编码器基座54有两个)编码器读头单元60(以下，单称读头单元60)。此外，图1中，两个编码器基座54，由于在纸面深度方向(X轴方向)重迭，因此－X侧之编码器基座54隐藏于+X侧之编码器基座54之纸面内侧。同样地，与－X侧之编码器基座54对应之两个读头单元60，隐藏于与+X侧之编码器基座54对应之两个读头单元60之纸面内侧。
如图4(A)示意地显示，在本实施方式之基板载台装置20中，于基板P(基板载置区域)之+Y侧及－Y侧之区域，分别在X轴方向以既定间隔配置有四个编码器标尺52(以下单称为标尺52)。亦即，基板载台装置20合计具有八个标尺52。多个标尺52之各个除了在基板P之+Y侧与－Y侧配置成纸面上下对称这点以外，实质的为相同之物。标尺52，是与上述光罩编码器系统48之标尺46(分别参照图2(A))同样地，由以石英玻璃形成之延伸于X轴方向之俯视矩形板状(带状)之构件所构成。又，多个标尺52分别具有形成有反射型二维格子或排列方向(周期方向)不同之(正交之)两个反射型一维格子之格子区域(格子部)，在Y轴方向之基板载置区域两侧分别以在X轴方向上格子区域彼此分离配置之方式设有四个标尺52。
此外，本实施方式中，虽针对多个标尺52固定于基板保持具34上面之情形来说明，但多个标尺52之配置位置并不限于此，亦可在基板保持具34外侧相对该基板保持具34隔着既定间隙之状态下分离(不过，是以在6自由度方向上与基板保持具34一体地移动之方式)配置。此外，多个标尺52亦可配置于具有基板保持具34且能在至少Z轴方向与θx及θy方向微动之基板平台之上面、或者将基板平台能微动地支承之基板载台之上面等。
如图4(B)所示，在标尺52上面之宽度方向一侧(在图4(B)中为－Y侧)之区域形成有X标尺53x。又，在标尺52上面之宽度方向另一侧(在图4(B)中为+Y侧)之区域形成有Y标尺53y。X标尺53x及Y标尺53y之构成，由于与形成于上述光罩编码器系统48之标尺46(分别参照图2(A))之X标尺47x及Y标尺47y(分别参照图2(B))相同，因此省略说明。此外，本实施方式中，虽在形成于基板保持具34上之标尺52内，X标尺53x与Y标尺53y是在X轴方向以相同长度形成，但亦可使此等之长度互异。或亦可将两者在X轴方向相对地错开配置。
返回图4(A)，两个编码器基座54(以及对应之两个读头单元60)是在X轴方向分离配置。两个编码器基座54之构成除了配置不同这点以外，其余部分是实质相同，因此以下仅针对一方之编码器基座54、以及对应该编码器基座54之一对读头单元60之构成进行说明。
编码器基座54，由延伸于Y轴方向之板状构件构成，如图1所示，固定于上架台部18a之下面。本实施方式中，如图4(A)所示，两个编码器基座54之X位置，虽与投影光学系统16之X位置在一部分重复，但编码器基座54与投影光学系统16是机械式地分离(以非接触状态)配置。此外，编码器基座54，亦可在投影光学系统16之+Y侧与－Y侧分离配置。
于编码器基座54下面固定有多个编码器标尺56(以下单称为标尺56)。本实施方式中，标尺56如图4(A)所示，于投影光学系统16之+Y侧区域在Y轴方向分离配置有两个，于投影光学系统16之－Y侧区域在Y轴方向分离配置有两个。亦即，于编码器基座54合计固定有四个标尺56。多个标尺56之各个实质相同。标尺56，由延伸于Y轴方向之俯视矩形之板状(带状)构件构成，与配置于基板载台装置20之标尺52同样地，借由石英玻璃形成。多个标尺56分别具有形成有反射型二维格子或排列方向(周期方向)不同之(正交之)两个反射型一维格子的格子区域(格子部)，本实施方式中，与标尺46、52同样地，具有形成有以X轴方向作为排列方向(周期方向)之一维格子之X标尺、以及形成有以Y轴方向作为排列方向(周期方向)之一维格子之Y标尺，在Y轴方向之投影光学系统16之两侧，分别以在Y轴方向上格子区域彼此分离之方式设有两个标尺56。此外，为了容易理解，图4(A)中，多个标尺56是以实线图标，并图标成配置于编码器基座54上面，但多个标尺56，实际上如图1所示配置于编码器基座54下面侧。此外，本实施方式中虽于投影光学系统16之+Y侧与－Y侧分别设置两个标尺56，但亦可非为两个而为一个或者三个以上之标尺56。又，本实施方式中虽是以格子面朝向下方之方式(格子区域与XY平面成平行之方式)设置标尺56，但亦可以例如格子区域与YZ平面成平行之方式设置标尺56。
如图4(C)所示，在标尺56下面之宽度方向一侧(在图4(C)中为+X侧)之区域形成有X标尺57x。又，在标尺56下面之宽度方向另一侧(在图4(C)中为－X侧)之区域形成有Y标尺57y。X标尺57x及Y标尺57y之构成，由于与形成于上述光罩编码器系统48之标尺46(分别参照图2(A))之X标尺47x及Y标尺47y(分别参照图2(B))相同，因此省略说明。
返回图1，两个读头单元60，是于编码器基座54下方在Y轴方向分离配置。两个读头单元60之各个，由于除了在图1中配置成纸面左右对称这点以外，其余实质相同，因此以下仅针对其中一方(－Y侧)说明。读头单元60，从如图4(B)及图4(C)可知，具备Y滑动平台62、一对X读头64x、一对Y读头64y、一对X读头66x、以及一对Y读头66y。此外，本实施方式之一对读头单元60，除了已旋转90度这点以外，与光罩编码器系统48之一对读头单元44为相同构成。
Y滑动平台62由俯视矩形之板状构件构成，于编码器基座54之下方，相对该编码器基座54隔着既定空隙配置。又，Y滑动平台62之Z位置，设定为不论基板载台装置20所具有之基板保持具34(分别参照图1)之Z倾斜位置为何，均较该基板保持具34更靠+Z侧。
Y滑动平台62是借由包含线性马达等致动器之读头单元驱动系统86(参照图6)于Y轴方向被以长行程驱动。于Y滑动平台62与编码器基座54之间设有用以将Y滑动平台62直进导引于Y轴方向之机械式线性导引装置。又，Y滑动平台62借由上述线性导引装置之作用，而被限制相对编码器基座54之往X轴方向之相对移动。
主控制装置90(参照图6)，是将一方(+Y侧)之读头单元60在配置于较投影光学系统16(参照图1)靠+Y侧之两个标尺56之下方、且将另一方(－Y侧)之读头单元60在配置于较投影光学系统16靠－Y侧之两个标尺56之下方，分别往Y轴方向以既定行程适当地同步驱动。此处，虽亦可与基板载台装置20往Y轴方向之移动同步地将一对读头单元60分别移动，但本实施方式中，是以一对读头单元60分别以在Y轴方向一对X读头66x及一对Y读头66y之测量光束均不会从标尺52之格子区域脱离(维持至少一个测量光束对格子区域之照射)之方式移动一对读头单元60。此外，作为驱动Y滑动平台62之致动器，本实施方式中虽使用线性马达，但并不限于此，亦可使用皮带驱动装置、进给螺杆装置等其他驱动装置。此外，本实施方式中，虽构成为设在装置本体18之上架台部18a下面(参照图4)，但亦可设于下架台部18b或中架台部18c。
X读头64x、Y读头64y、X读头66x、以及Y读头66y之各个，是与上述光罩编码器系统48所具有之X读头49x、Y读头49y(分别参照图2(B))相同之所谓绕射干涉方式之编码器读头，固定于Y滑动平台62。此处，读头单元60中，一对Y读头64y、一对X读头64x、一对Y读头66y、以及一对X读头66x，是以各自相互间之距离不会因振动等而变化之方式相对Y滑动平台62固定。又，Y滑动平台62本身亦同样地，以一对Y读头64y、一对X读头64x、一对Y读头66y、以及一对X读头66x各自相互间之距离不会因温度变化而变化之方式，以热膨张率较标尺52,56低之(或者与标尺52,56同等之)材料形成。又，Y位置相同之X读头64x与Y读头64y之间隔(X轴方向长度)设定为较标尺56之宽度(X轴方向长度)短。同样地，X位置相同之X读头66x与Y读头66y之间隔(Y轴方向长度)设定为较标尺52之宽度(Y轴方向长度)短。
如图5所示，一对X读头64x之各个，是对X标尺57x上之在Y轴方向彼此分离之2处(2点)照射测量光束，一对Y读头64y之各个，是对Y标尺57y上之在Y轴方向彼此分离之2处(2点)照射测量光束。基板编码器系统50，借由上述X读头64x及Y读头64y接收来自对应之标尺之光束，将Y滑动平台62(图5中未图示。参照图4(A)及图4(C))之位移量信息供应至主控制装置90(参照图6)。
亦即，基板编码器系统50，借由八个(2×4)X读头64x及与该X读头64x对向之X标尺57x(依Y滑动平台62之Y位置而不同)，构成用以求出四个Y滑动平台62(亦即四个读头单元60(参照图1))各自在Y轴方向之位置信息之八个X线性编码器96x(图5中未图示。参照图6)，借由八个(2×4)Y读头64y及与该Y读头64y对向之Y标尺57y(依Y滑动平台62之Y位置而不同)，构成用以求出四个Y滑动平台62各自在Y轴方向之位置信息之八个Y线性编码器96y(图5中未图示。参照图6)。
主控制装置90如图6所示，是根据八个X线性编码器96x、以及八个Y线性编码器96y之输出，以10nm以下之分解能力求出四个读头单元60(参照图1)各自在X轴方向及Y轴方向之位置信息。又，主控制装置90，根据与一个读头单元60对应之两个X线性编码器96x(或者两个Y线性编码器96y)之输出求出该读头单元60之θz位置信息(旋转量信息)。主控制装置90，根据四个读头单元60各自在XY平面内之位置信息，使用读头单元驱动系统86(参照图6)控制读头单元60在XY平面内之位置。
此处，如图4(A)所示，于编码器基座54，如上所述在投影光学系统16之+Y侧及－Y侧之区域分别在Y轴方向以既定间隔配置有两个标尺56。
又，与上述光罩编码器系统48同样地，基板编码器系统50中，一个读头单元60所具有之一对X读头64x及一对Y读头64y各自之间隔，亦如图4(C)所示设定成较相邻之标尺56间之间隔宽。借此，基板编码器系统50中，一对X读头64x中随时有至少一方对向于X标尺57x，且一对Y读头64y中之至少一方随时对向于Y标尺57y。是以，基板编码器系统50，可不中断测量值而求出Y滑动平台62(读头单元60)之位置信息。因此，此处亦进行与上述之光罩编码器系统48中之读头输出之接续处理相同之读头输出之接续处理(参照图3(A)～图3(E)，或参照图10(A)～图10(C))。
主控制装置90如图6所示，是根据八个X线性编码器94x及八个Y线性编码器94y之输出、以及上述八个X线性编码器96x及八个Y线性编码器96y之输出(亦即，四个读头单元60各自在XY平面内之位置信息)，以10nm以下之分解能力求出基板保持具34(参照图1)相对装置本体18(参照图1)在X轴方向及Y轴方向之位置信息。又，主控制装置90，根据八个X线性编码器94x(或者八个Y线性编码器94y)中之至少两个输出求出基板保持具34之θz位置信息(旋转量信息)。主控制装置90，根据从上述基板编码器系统50之测量值求出之基板保持具34在XY平面内之位置信息，使用基板驱动系统93控制基板保持具34在XY平面内之位置。
又，由于基板P在曝光动作中亦以微小角度被旋转驱动于θz方向，因此为了能求出该基板P在θz方向之位置信息，在基板编码器系统50，是以合计十六个朝下读头(八个X读头66x及八个Y读头66y)中之至少三个读头随时对向于任一标尺之方式，设定各读头之间隔及各标尺之间隔。借此，在曝光动作中能随时保持能求出基板保持具34在水平面内3自由度方向(X,Y,θz)之位置信息的状态。
又，如图3(A)所示，于基板保持具34，如上所述在基板P之+Y侧及－Y侧之区域分别在X轴方向以既定间隔配置有四个标尺52。
又，与上述光罩编码器系统48同样地，一个读头单元60所具有之一对X读头66x及一对Y读头66y各自之间隔，是如图4(B)所示，设定为较相邻之标尺52间之间隔宽。借此，基板编码器系统50中，一对X读头66x中随时有至少一方对向于X标尺53x，且一对Y读头66y中之至少一方随时对向于Y标尺53y。是以，基板编码器系统50，可不中断测量值而求出基板保持具34(参照图4(A))之位置信息。因此，此处亦进行与上述之光罩编码器系统48中之读头输出之接续处理相同之读头输出之接续处理(参照图3(A)～图3(E)或参照图10(A)～图10(C))。
此外，基板编码器系统50之一对读头单元60之各个所具有之一对Y读头64y、一对X读头64x、一对Y读头66y、以及一对X读头66x、以及被来自此等读头之测量光束照射之标尺56,52，能同样地适用前述之关于构成光罩编码器系统48之读头、标尺所说明之所有说明(包含附注说明)之构成。
此外，上述接续处理之第1变形例(参照图10(A)～图10(C)参照)中，虽是使用配置于光罩M(或者基板P)之+Y侧及－Y侧之一对读头单元44(或者读头单元60)分别所具有之四个读头(亦即合计八个之读头)进行了接续处理，但关于用以求出基板保持具34位置信息之朝下读头(X读头66x、Y读头66y)之接续处理，亦能进行如图11(A)～图11(F)所示之接续处理。以下，使用图11(A)～图11(F)具体说明接续处理之第2变形例。此外，为了说明方便，图11(A)～图11(F)中，对朝下之四个读头赋予X读头66x1、66x2、Y读头66y1、66y2之符号，且对朝上之四个读头赋予X读头64x1、64x2、Y读头64y1、64y2之符号说明。又，对作为接续处理对象之相邻一对标尺52赋予521、522之符号来说明。又，图11(B)、图11(D)、图11(F)是分别对应图11(A)、图11(C)、图11(E)之图。
本接续处理之第2变形例中，如图11(A)所示，亦是以读头单元60具有四个朝下之编码器读头(X读头66x1、66x2、Y读头66y1、66y2)且此等四个读头间之位置关系为已知作为前提。进而，如图11(B)所示，以读头单元60具有四个朝上之编码器读头(X读头64x1、64x2、Y读头64y1、64y2)且此等四个读头间之位置关系亦为已知作为前提。此等各读头间之位置关系，能在上述朝上之四个读头或朝下之四个读头对向于分别对应之标尺(标尺52或标尺56)之状态下使用该标尺来求出，或者，能使用配置于各读头间之测量装置(雷射干涉仪等)来求出。此处，本变形例之接续处理，以在该接续处理中，四个朝上之读头(X读头64x1、64x2、Y读头64y1、64y2)不从固定于装置本体18(参照图1)之标尺56脱离作为前提。进而，亦以标尺56(固定)与基板保持具(参照图4(A))上之标尺52(可动)之栅误差为已知作为前提。
在上述第1变形例(参照图10(A)～图10(C))，是使用一对读头单元44所具有之合计八个读头，使该八个读头中成为非主动状态之读头之输出值复原，本第2变形例，在一个读头单元60所具有之四个朝下之读头(X读头66x1、66x2、Y读头66y1、66y2)中之两个读头成为非主动状态之情形时，是使用四个朝上之读头(X读头64x1、64x2、Y读头64y1、64y2)之输出使上述成为非主动状态之读头之输出值复原。
具体说明之，基板编码器系统50中，如图11(A)所示，由于标尺521、522在X轴方向分离配置，因此在从四个读头(X读头66x1、66x2、Y读头66y1、66y2)对向于一方之标尺521之状态，基板P再往－X方向移动后，即如图11(C)所示，产生读头单元60所具有之四个读头中X位置相同之两个读头(X读头49x2、Y读头49y2)同时从标尺521、522脱离的状态(非主动状态)。如上所述，从标尺521、522脱离之各读头之输出，是被进行设为不定值(或者零)之控制。又，如上所述，读头单元60，在基板P往X轴方向移动时，被控制成位置相对于固定之标尺56不改变(参照图11(B)、图11(D)、图11(F))。
主控制装置90(参照图6)，是在成为图11(E)所示之上述非主动之(输出值不定之)状态两个读头(X读头66x2、Y读头66y2)对向于另一方之标尺522前进行该非主动之读头之输出值之复原处理(使用其他读头之输出值之接续处理)。在使为非主动状态之读头66y2之输出值复原时，是使用为主动状态之六个读头(X读头66x1、64x1、64x2、Y读头66y1、64y1、64y2)中任意之三个(例如，X读头66x1、Y读头66y1、64y1)之输出，求出该主动之三个读头与作为接续处理对象之非主动之读头66y2之位置关系。如上述，此等读头间之位置关系为已知。又，用于上述接续处理之主动之三读头，是包含至少一个以X轴方向作为测量方向之读头(上述例中，是X读头66x1、X读头64x1、64x2之任一者)与至少一个以Y轴方向作为测量方向之读头(上述例中，是Y读头66y1、Y读头64y1、64y2之任一者)。
主控制装置90(参照图6)，是从上述主动之三个读头之输出值求出非主动之Y读头66y2之位置信息(X、Y、θz各方向之位置信息)，根据该位置信息运算(推定)Y读头66y2之输出值，将该输出值作为再度成为主动状态之Y读头66y2之输出值使用。关于图11(C)中成为非主动状态之X读头66x2之接续处理亦相同。
图6显示以液晶曝光装置10(参照图1)之控制系统为中心构成、统筹控制构成各部之主控制装置90之输出入关系的方块图。主控制装置90包含工作站(或微电脑)等，统筹控制液晶曝光装置10之构成各部。
以如上述方式构成之液晶曝光装置10(参照图1)，是在主控制装置90(参照图6)之管理下，借由未图示之光罩装载器进行光罩M对光罩载台装置14上之装载，且借由未图示之基板装载器进行基板P对基板载台装置20(基板保持具34)上之装载。其后，借由主控制装置90，使用未图标之对准检测系统执行对准测量(基板P之多个对准标记之检测)，在该对准测量之结束后，对设定于基板P上之多个照射区域进行逐次步进扫描方式之曝光动作。此外，在对准测量动作中亦借由基板编码器系统50测量基板保持具34之位置信息。
其次，使用图7(A)～图9(B)说明曝光动作时之光罩载台装置14及基板载台装置20之动作一例。此外，以下说明中，虽是说明于1片基板P上设定有四个照射区域之情形(所谓取4面之情形)，但设定于1片基板P上之照射区域之数目及配置能适当变更。
图7(A)显示对准动作结束后之光罩载台装置14，图7(B)显示对准动作结束后之基板载台装置20(不过，基板保持具34以外之构件未图示。以下同)。曝光处理，作为一例，是如图7(B)所示，从设定于基板P之－Y侧且+X侧之第1照射区域S1开始进行。光罩载台装置14，如图7(A)所示，是以光罩M之+X侧端部位于较被来自照明系统12之照明光IL(分别参照图1)照射之照明区域(不过，图7(A)所示之状态，是还未对光罩M照射照明光IL)略靠－X侧之方式，根据光罩编码器系统48(参照图6)之输出进行光罩M之定位。
具体而言，，相对照明区域之光罩M之图案区域之+X侧端部，是往-X侧相隔为了以既定速度扫描曝光所必须之助跑距离(亦即，为了达到既定速度所必须之加速距离)而配置，以在该位置能借由光罩编码器系统48测量光罩M位置之方式设有标尺46。主控制装置90(参照图6)亦是在至少三个(四个读头49x及四个读头49y中之三个)读头不从标尺46脱离(不成为可测量范围外)之范围内进行光罩保持具40之位置控制。
又，基板载台装置20，如图7(B)所示，是以第1照射区域S1之+X侧端部位于较被来自投影光学系统16之照明光IL(参照图1)照射之曝光区域(不过，图7(B)所示之状态，是还未对基板P照射照明光IL)略靠－X侧之方式，根据基板编码器系统50(参照图6)之输出进行基板P之定位。具体而言，，相对曝光区域之基板P之第1照射区域S1之+X侧端部，是往-X侧相隔为了以既定速度扫描曝光所必须之助跑距离(亦即，为了达到既定速度所必须之加速距离)，以在该位置能借由基板编码器系统50测量基板P位置之方式设有标尺52。主控制装置90(参照图6)亦是在至少三个(八个读头66x及八个读头66y中之三个)读头不从标尺46脱离(不成为可测量范围外)之范围内进行光罩保持具40之位置控制。
此外，即使在结束照射区域之扫描曝光并分别使光罩M及基板P减速之侧，亦同样地，以使光罩M及基板P进一步移动为了从扫描曝光时之速度减速至既定速度所必须之减速距离为止能以光罩编码器系统48、基板编码器系统50分别测量光罩M、基板P之位置之方式设有标尺46、52。或者，亦可使之能在加速中及减速中之至少一方之动作中，借由与光罩编码器系统48、基板编码器系统50不同之另一测量系统分别测量光罩M及基板P之位置。
其次，如图8(A)所示，光罩保持具40被往+X方向驱动(加速、等速驱动、以及减速)，且与该与光罩保持具40同步地，如图8(B)所示，基板保持具34被往+X方向驱动(加速、等速驱动、以及减速)。在光罩保持具40被驱动时，主控制装置90(参照图6)，是根据光罩编码器系统48(参照图6)之输出进行光罩M之位置控制，且根据基板编码器系统50(参照图8)之输出进行基板P之位置控制。在基板保持具34被往X轴方向驱动时，四个读头单元60成为静止状态。在光罩保持具40及基板保持具34被往X轴方向等速驱动之期间，对基板P照射通过光罩M及投影光学系统16之照明光IL(分别参照图1)，借此光罩M所具有之光罩图案被转印至照射区域S1。此外，基板保持具34由于在扫描曝光动作时被往Y轴方向以微幅行程驱动，因此在因往该Y轴方向之微幅移动而有来自各读头66x,66y之测量光束从对应之标尺53x,53y脱离的可能性时，亦可在扫描动作时使读头单元60与基板保持具34同步地往Y轴方向以微幅行程移动。
在对基板P上之第1照射区域S1之光罩图案之转印结束后，基板载台装置20系统如图9(B)所示，为了进行对设定在第1照射区域S1之+Y侧之第2照射区域S2之曝光动作，是根据基板编码器系统50(参照图6)之输出，基板保持具34被往－Y方向驱动(Y步进)既定距离(基板P之宽度方向尺寸之大致一半之距离)。在上述基板保持具34之Y步进动作时中，光罩保持具40是如图9(A)所示，以光罩M之－X侧端部位于较照明区域(不过在图9(A)所示之状态，不照明光罩M)略靠+X侧之状态静止。
此处，如图9(B)所示，在上述基板保持具34之Y步进动作时，基板载台装置20中，四个读头单元60是与基板保持具34同步地被往Y轴方向驱动。亦即，如图6所示，主控制装置90，是一边根据基板编码器系统50中Y线性编码器94y之输出，将基板保持具34透过基板驱动系统93往Y轴方向驱动至目标位置，一边根据Y线性编码器96y之输出，将四个读头单元60透过读头单元驱动系统86往Y轴方向驱动。此时，主控制装置90，是将一对读头单元60与基板保持具34同步地(以四个读头单元60追随基板保持具34之方式)驱动。又，主控制装置90，是在多个读头64x,64y中之至少一个读头不从标尺56脱离(不成为可测量范围外)之范围内进行Y滑动平台62之位置控制。
是以，无论基板保持具34之Y位置(亦包含基板保持具34之移动中)为何，从X读头66x、Y读头66y(分别参照图5)照射之测量光束均不会从X标尺53x、Y标尺53y(分别参照图5)脱离。换言之，只要以将基板保持具34在往Y轴方向移动中(Y步进动作中)从X读头66x、Y读头66y照射之测量光束均不会从X标尺53x、Y标尺53y脱离之程度、亦即透过来自X读头66x、Y读头66y之测量光束之测量不中断之(能持续测量之)程度，使四个读头单元60与基板保持具34同步地往Y轴方向移动即可。
此时，亦可在基板保持具34往步进方向(Y轴方向)移动前，使Y滑动平台62(X读头64x、66x、Y读头64y、66y)比基板保持具34先往步进方向开始移动。借此，能抑制各读头之加速度，进而能抑制移动中之各读头之倾斜(相对于行进方向往前方倾倒)。又，亦可取代此方式，而使Y滑动平台62比基板保持具34慢往步进方向开始移动。
以下，虽未图示，但在基板保持具34之Y步进动作结束后，即根据光罩编码器系统48(参照图6)之输出将光罩保持具40往－X方向驱动，且与该光罩保持具40同步地，根据基板编码器系统50(参照图6)之输出将基板保持具34往－X方向驱动。借此，于第2照射区域S2转印光罩图案。此时，四个读头单元60亦为静止状态。以下，借由将上述光罩保持具40之扫描动作、基板保持具34之Y步进动作、以及基板保持具34之扫描动作适当反复，以对基板P上之多个照射区域依序转印光罩图案。在上述曝光动作时，一对读头单元60是以维持与标尺56之对向状态之方式，每于基板保持具34往+Y方向及－Y方向步进时往与该基板保持具34相同方向被驱动相同距离。
此处，如上所述，在上述基板保持具34之Y步进动作时，基板载台装置20中，四个Y滑件76是与基板保持具34同步地被往Y轴方向驱动。亦即，主控制装置90(参照图6)，是一边根据基板编码器系统之输出，一边将基板保持具34往Y轴方向驱动至目标位置，一边根据Y滑件位置测量系统80(参照图4。此处为编码器系统)之输出，将Y滑件76往Y轴方向驱动。此时，主控制装置90，是将Y滑件76与基板保持具34同步地(以Y滑件76追随基板保持具34之方式)驱动。又，主控制装置90，是在多个读头384x,384y中之至少一个读头不从标尺板340脱离(不成为可测量范围外)之范围内进行Y滑件76之位置控制。
是以，无论基板保持具34之Y位置(亦包含基板保持具34之移动中)为何，从X读头384x、Y读头384y(分别参照图13)照射之测量光束均不会从X标尺342x、Y标尺342y(分别参照图13)脱离。换言之，只要以将基板保持具34在往Y轴方向移动中(Y步进动作中)从X读头384x、Y读头384y照射之测量光束均不会从X标尺342x、Y标尺342y脱离之程度、亦即透过来自X读头384x、Y读头384y之测量光束之测量不中断之(能持续测量之)程度，使例如两个Y滑件76与基板保持具34同步地往Y轴方向移动即可。亦即，一对读头单元60与基板保持具34往Y轴方向之移动可非为同步、追随移动。
此时，亦可在基板保持具34往步进方向(Y轴方向)移动前，使Y滑动平台76(X读头384x、386x、Y读头384y、386y)比基板保持具34先往步进方向开始移动。借此，能抑制各读头之加速度，进而能抑制移动中之各读头之倾斜(相对于行进方向往前方倾倒)。又，亦可取代此方式，而使Y滑件76比基板保持具34慢往步进方向开始移动。
又，在基板保持具34之Y步进动作结束后，即根据光罩载台位置测量系统54(参照图4)之输出将光罩M(参照图1)往－X方向驱动，且与该光罩M同步地，根据基板载台水平面内位置测量系统(参照图4。此处为编码器系统)之输出将基板保持具34往－X方向驱动，借此于基板P上之照射区域转印光罩图案。此时，例如两个Y滑件76为静止状态。液晶曝光装置10，借由将上述光罩M之扫描动作、基板保持具34之Y步进动作、以及基板保持具34之扫描动作适当反复，以对基板P上之多个照射区域依序转印光罩图案。在上述曝光动作时，例如两个Y滑件76是以维持与目标338(标尺板340)之对向状态之方式，每于基板保持具34往+Y方向及－Y方向步进时往与该基板保持具34相同方向被驱动相同距离。
此处，如上所述，Y标尺53y具有延伸于X轴方向之多条格子线。又，如图20所示，从Y读头66y照射至Y标尺53y上之测量光束之照射点66y(为了方便说明，是赋予与Y读头相同符号来说明)，是以Y轴方向作为长轴方向之椭圆状。Y线性编码器94y(参照图6)，在Y读头66y与Y标尺53y相对移动于Y轴方向而测量光束跨格子线后，来自Y读头66y之输出，即根据来自上述照射点之±1次绕射光之相位变化而变化。
相对于此，主控制装置90(参照图6)，在上述扫描曝光动作中，在将基板保持具34往扫描方向(X轴方向)驱动时，是以读头单元60(参照图4(B))所具有之Y读头66y不会跨形成Y标尺53y之多个格子线之方式、亦即来自Y读头66y之输出不会变化(变化为零)之方式，控制读头单元60在步进方向之位置(Y位置)。
具体而言，是借由具有较构成Y标尺53y之格子线间之节距更高之分解能力的传感器测量Y读头66y之Y位置，在来自该Y读头66y之测量光束之照射点即将跨过格子线(Y读头66y之输出即将变化)前一刻，透过读头单元驱动系统86(参照图6)控制Y读头66y之Y位置。此外，并不限于此，在因例如来自Y读头66y之测量光束跨过格子线而Y读头66y之输出已变化时，亦可对应此事，驱动控制该Y读头66y，借此能实质地使来自Y读头66y之输出不变化。此情形下，不需要测量Y读头66y之Y位置之传感器。
如以上所说明，根据本实施方式之液晶曝光装置10，用以求出光罩M在XY平面内之位置信息之光罩编码器系统48、以及用以求出基板P在XY平面内之位置信息之基板编码器系统50(分别参照图1)，由于对对应之标尺照射之测量光束之光路长较短，因此相较于习知干涉仪系统能更减低空气波动之影响。是以，光罩M及基板P之定位精度提升。又，由于空气波动之影响小，因此能省略使用习知干涉仪系统时所必须之部分空调设备，因此能降低成本。
再者，在使用干涉仪系统之情形，虽必须将大且重之棒反射镜设于光罩载台装置14及基板载台装置20，但本实施方式之光罩编码器系统48及基板编码器系统50，由于不需要上述棒反射镜，因此包含光罩保持具40之系统(例如光罩载台装置)、以及包含基板保持具34之系统(例如基板载台装置)可分别小型轻量化，且重量平衡亦变佳，借此光罩M、基板P之位置控制性提升。又，由于与使用干涉仪系统之情形相较，调整部位较少即可，因此光罩载台装置14及基板载台装置20之成本降低，进而维护性亦提升。又，组装时之调整亦容易(或者不需要)。
又，本实施方式之基板编码器系统50，由于是在基板P往Y轴方向之移动(例如步进动作)中，借由将四个读头单元60往Y轴方向驱动以求出基板P之Y位置信息的构成，因此不需将延伸于Y轴方向之标尺配置于基板载台装置20侧、或将延伸于X轴方向之标尺之宽度于Y轴方向扩大(或不需于装置本体18侧在Y轴方向排列多个读头)。是以，能简化基板位置测量系统之构成，而能降低成本。
又，本实施方式之光罩编码器系统48，由于是一边将相邻之一对编码器读头(X读头49x、Y读头49y)之输出依据光罩保持具40之X位置适当地切换、一边求出该光罩保持具40在XY平面内之位置信息的构成，因此即使将多个标尺46于X轴方向以既定间隔(彼此分离地)配置，亦可在不中断之情形下求出光罩保持具40之位置信息。是以，不需准备与光罩保持具40之移动行程同等长度(本实施方式之标尺46之约3倍长度)之标尺，即能降低成本，特别是对于如本实施方式之使用大型光罩M之液晶曝光装置10非常合适。本实施方式之基板编码器系统50亦同样地，由于多个标尺52在X轴方向以既定间隔配置，多个标尺56在Y轴方向以既定间隔配置，因此不需准备与基板P之移动行程同等长度之标尺，对于使用大型基板P之液晶曝光装置10非常合适。
此外，上述第1实施方式中，虽是针对四个读头单元60分别具有用以测量基板保持具34位置之四个读头(各一对X读头66x及Y读头66y)、合计设有十六个基板保持具位置测量用读头之情形进行了说明，但基板保持具位置测量用读头之数目亦可为少于十六个。以下说明此种实施方式。
《第2实施方式》
其次，根据图14～图17说明第2实施方式。本第2实施方式之液晶曝光装置之构成，由于除了基板编码器系统50之一部分构成以外，其余均与前述第1实施方式相同，因此以下仅针对相异点进行说明，针对与第1实施方式具有相同构成及功能之要素，赋予与第1实施方式相同之符号省略其说明。
图14，是以俯视图显示本第2实施方式之基板保持具34及基板编码器系统50之一对读头单元60与投影光学系统16。图14中，为了使说明易于理解，省略了编码器基座54等之图示。又，图14中，以虚线图标读头单元60(Y滑动平台62)，且亦省略设于Y滑动平台62上面之X读头64x、Y读头64y之图示。此处，虽上述第1实施方式中之基板编码器系统50具有一对编码器基座54，且与该一对编码器基座54分别对应地合计具有四个读头单元60(参照图4(A)等)，但本第2实施方式之基板编码器系统50中，编码器基座54(图14中未图示)仅设有一个，读头单元60则于投影光学系统16之+Y侧及－Y侧分别配置各一个。
本第2实施方式之液晶曝光装置，如图14所示，是于隔着基板保持具34之基板载置区域之+Y侧及－Y侧之区域，分别以在X轴方向上格子区域彼此分离配置之方式在X轴方向以既定间隔配置有五个编码器标尺152(以下单称为标尺152)。在配置于基板载置区域之+Y侧之五个标尺152与配置于－Y侧区域之五个标尺152中，相邻之标尺152(格子区域)间之间隔虽为相同，但其配置位置相对于+Y侧之五个标尺152，－Y侧之五个标尺152是整体往+X侧偏离既定距离D(较相邻之标尺152(格子区域)之间隔略大之距离)而配置。如此配置之原因，是为了避免产生测量基板保持具34之位置信息之后述两个X读头66x及两个Y读头66y之合计四个读头中之两个以上之读头不对向于任一标尺之状态(亦即，四个读头中测量光束从标尺脱离之非测量期间不重迭)。
各标尺152，由以石英玻璃形成之延伸于X轴方向之俯视矩形之板状(带状)构件所构成。于各标尺152之上面，形成有以X轴方向及Y轴方向作为周期方向之既定节距(1μm)之反射型二维绕射格子(二维光栅)RG。以下，将前述格子区域亦单称为二维光栅RG。此外，图14，为了图示方便，二维光栅RG之格子线间之间隔(节距)图示成较实际宽许多。以下说明之其他图亦相同。以下，将配置于基板保持具34之+Y侧区域之五个标尺152称为第1格子群，将配置于基板保持具34之－Y侧区域之五个标尺152称为第2格子群。
于位于+Y侧之一方之读头单元60之Y滑动平台62之下面(－Z侧之面)，以分别对向于标尺152之状态，在X轴方向分离既定间隔(较相邻之标尺152相互之间隔大之距离)固定有X读头66x与Y读头66y。同样地，于位于－Y侧之另一方之读头单元60之Y滑动平台62之下面(－Z侧之面)，以分别对向于标尺152之状态，在X轴方向分离既定间隔固定有Y读头66y与X读头66x。亦即，与第1格子群对向之X读头66x及Y读头66y、以及与第2格子群对向之X读头66x及Y读头66y分别以较相邻之标尺152之格子区域之间隔宽之间隔将测量光束照射于标尺152。以下，为了说明方便，将一方之读头单元60所具有之X读头66x、Y读头66y亦分别称为读头66a、读头66b，将另一方之读头单元60所具有之Y读头66y、X读头66x亦分别称为读头66c、读头66d。
此情形下，读头66a与读头66c配置于相同X位置(与Y轴方向平行之相同直线上)，读头66b与读头66d，配置于和读头66a与读头66c之X位置不同之相同X位置(与Y轴方向平行之相同直线上)。借由读头66a、66d与分别对向之二维光栅RG构成一对X线性编码器，借由读头66b、66c与分别对向之二维光栅RG构成一对Y线性编码器。
本第2实施方式之液晶曝光装置，包含读头单元60之剩余部分在内之其他部分之构成，除了使用主控制装置90之基板编码器系统之基板保持具34之驱动控制(位置控制)以外，其余均与前述第1实施方式之液晶曝光装置10相同。
本第2实施方式之液晶曝光装置，能在图15(A)所示之一对读头单元60对向于基板保持具34之+X端部之第1位置与图15(B)所示之一对读头单元60对向于基板保持具34之－X端部之第2位置之间，在基板保持具34于X轴方向移动之范围内，进行一对读头单元60之读头60a～60d、亦即一对X线性编码器及一对Y线性编码器对基板保持具34之位置测量。图15(A)是显示仅有读头66b不对向于任一标尺152之状态，图15(B)是显示仅有读头66c不对向于任一标尺152之状态。
在图15(A)所示之第1位置与图15(B)所示之第2位置之间将基板保持具34移动于X轴方向之过程中，一对读头单元60与标尺152之位置关系，是在图16(A)～图16(D)所分别显示之第1状态～第4状态与四个读头66a～66d之全部对向于任一标尺152之二维光栅RG之(亦即，以四个读头66a～66d全部将测量光束照射于二维光栅RG)第5状态的五个状态之间迁移。以下，取代对向于标尺之二维光栅RG、或测量光束照射于标尺152之二维光栅RG之叙述方式，单以「读头对向于标尺」之叙述来描述。
此处，为了说明方便，举出六个标尺152，对各标尺分别赋予用以识别之记号a～f，标记为标尺152a～152f(参照图16(A))。
图16(A)之第1状态，是显示读头66a对向于标尺152b且读头66c、66d对向于标尺152e，仅读头66b不对向于任一标尺之状态，图16(B)之第2状态，是显示基板保持具34从图16(A)之状态往+X方向移动既定距离而成为读头66a、66b对向于标尺152b且读头66d对向于标尺152e，仅有读头66c不对向于任一标尺之状态。在从图16(A)之状态迁移至图16(B)之状态之过程中，会经由读头66a、66b对向于标尺152b且读头66c、66d对向于标尺152e之第5状态。
图16(C)之第3状态，是显示基板保持具34从图16(B)之状态往+X方向移动既定距离而成为仅有读头66a不对向于任一标尺之状态。在从图16(B)之状态迁移至图16(C)之状态之过程中，会经由读头66a、66b对向于标尺152b且读头66c对向于标尺152d且读头66d对向于标尺152e之第5状态。
图16(D)之第4状态，是显示基板保持具34从图16(C)之状态往+X方向移动既定距离而成为仅有读头66d不对向于任一标尺之状态。在从图16(C)之状态迁移至图16(D)之状态之过程中，会经由读头66a对向于标尺152a且读头66b对向于标尺152b且读头66c对向于标尺152d且读头66d对向于标尺152e之第5状态。
在从图16(D)之状态，基板保持具34再往+X方向移动既定距离，经由读头66a对向于标尺152a且读头66b对向于标尺152b且读头66c、66d对向于标尺152d之第5状态后，成为读头66a对向于标尺152a且读头66c、66d对向于标尺152d，仅有读头66b不对向于任一标尺之第1状态。
以上，虽说明了分别配置于基板保持具34之±Y侧之标尺152中之各三个标尺152与一对读头单元60之间之状态(位置关系)之迁移，但在液晶曝光装置10之标尺152与一对读头单元60之间，若着眼于分别配置于基板保持具34之±Y侧之五个标尺中之相邻之各三个标尺152，则与一对读头单元60之位置关系亦是以与上述相同之顺序迁移。
如上述，本第2实施方式中，即使基板保持具34移动于X轴方向，两个X读头66x亦即读头66a、66d与两个Y读头66y亦即读头66b、66c之合计四个读头中之至少三个会随时对向于任一标尺152(二维光栅RG)。再者，即使基板保持具34移动于Y轴方向，由于四个读头均以在Y轴方向上测量光束不从标尺152(二维光栅RG)脱离之方式将一对Y滑动平台62驱动于Y轴方向，因此四个读头之至少三个读头随时对向于任一标尺152。是以，主控制装置90，能随时使用读头66a～66d中之三个，管理基板保持具34在X轴方向、Y轴方向以及θz方向之位置信息。以下进一步说明此点。
将X读头66x、Y读头66y之测量值分别设为CX、CY，测量值CX、CY，分别能以下式(1a)、(1b)表示。
CX＝(pi－X)cosθz+(qi－Y)sinθz……(1a)
CY＝－(pi－X)sinθz+(qi－Y)cosθz……(1b)
此处，X、Y、θz分别显示基板保持具34在X轴方向、Y轴方向及θz方向之位置。又，pi、qi，为读头66a～66d各自之X位置坐标、Y位置坐标值。本实施方式中，读头66a、66b、66c、66d各自之X坐标、Y位置坐标值(pi、qi)(i＝1，2，3，4)，是从自前述之四个X线性编码器96x、四个Y线性编码器96y之输出算出之一对读头单元60(参照图1)各自在X轴方向及Y轴方向之位置信息(Y滑动平台62之中心在X轴方向及Y轴方向之位置)，根据各读头相对于Y滑动平台62中心之已知位置关系简单地算出。
是以，基板保持具34与一对读头单元60成为如图15(A)所示之位置关系，此时若基板保持具34在XY平面内之3自由度方向之位置为(X,Y,θz)，则三个读头66a、66c、66d之测量值，理论上能以下式(2a)～(2c)(亦称为仿射转换之关系)表示。
C1＝(p1－X)cosθz+(q1－Y)sinθz……(2a)
C3＝－(p3－X)sinθz+(q3－Y)cosθz……(2b)
C4＝(p4－X)cosθz+(q4－Y)sinθz……(2c)
在基板保持具34位于坐标原点(X,Y,θz)＝(0,0,0)之基准状态下，透过联立方程式(2a)～(2c)，成为C1＝p1,C3＝q3,C4＝p4。基准状态，为基板保持具34中心(与基板P中心大致一致)一致于投影光学系统16之投影区域之中心，θz旋转为零之状态。是以，基准状态下，亦能借由读头66b测量基板保持具34之Y位置，读头66b之测量值C2，按照式(1b)为C2＝q2。
是以，在基准状态下，只要将三个读头66a、66c、66d之测量值分别初始设定为p1、q3、p4，其后相对于基板保持具34之位移(X,Y,θz)，三个读头66a、66c、66d即会提示以式(2a)～(2c)所赋予之理论值。
此外，在基准状态下，亦可取代读头66a、66c、66d之任一个、读头66c，将读头66b之测量值C2初始设定为q2。
此情形下，相对于其后基板保持具34之位移(X,Y,θz)，三个读头66a、66b、66d即会提示以式(2a)、(2c)、(2d)所赋予之理论值。
C1＝(p1－X)cosθz+(q1－Y)sinθz……(2a)
C4＝(p4－X)cosθz+(q4－Y)sinθz……(2c)
C2＝－(p2－X)sinθz+(q2－Y)cosθz……(2d)
联立方程式(2a)～(2c)及联立方程式(2a)、(2c)、(2d)，对于变量为三个(X,Y,θz)是赋予三个式。是以，相反的，只要赋予联立方程式(2a)～(2c)中之从属变数C1、C3、C4、或者联立方程式(2a)、(2c)、(2d)中之从属变数C1、C4、C2，即能求出变数X,Y,θz。此处，即使适用近似sinθz≒θz、或者适用高次之近似，亦能容易地解方程式。是以，能从读头66a、66c、66d(或读头66a、66b、66d)之测量值C1、C3、C4(或C1、C2、C4)算出晶圆载台WST之位置(X,Y,θz)。
其次，针对以本第2实施方式之液晶曝光装置进行之用以测量基板保持具34之位置信息之、基板编码器系统之读头切换时中之接续处理，亦即测量值之初始设定，以主控制装置90之动作为中心进行说明。
本第2实施方式中，如前所述，在基板保持具34之有効行程范围中随时有三个编码器(X读头及Y读头)测量基板保持具34之位置信息，在进行编码器(X读头或Y读头)之切换处理时，如图17(B)所示，成为四个读头66a～66d之各个对向于任一标尺52而能测量基板保持具34位置之状态(前述第5状态)。图17(B)是显示如图17(A)所示，显示从以读头66a、66b及66d测量基板保持具34位置之状态，基板保持具34往+X方向移动而如图17(C)所示，迁移至以读头66b、66c、66d测量基板保持具34位置之状态之途中出现的第5状态之一例。亦即，图17(B)，是显示用于测量基板保持具34之位置信息之三个读头从读头66a、66b、66d切换至读头66b、66c、66d之途中的状态。
在欲进行用于基板保持具34在XY平面内之位置控制(位置信息之测量)之读头(编码器)之切换处理(接续处理)的瞬间，如图17(B)所示，读头66a、66b、66c及66d，分别对向于标尺152b、152b、152d、152e。在乍看图17(A)至图17(C)时，虽图17(B)中似乎是从读头66a欲切换至读头66c，但在读头66a与读头66c，从测量方向不同这点亦可清楚看出，即使在欲进行接续之时点将读头66a之测量值(计数值)直接作为读头66c之测量值之初始值赋予，亦无任何意义。
因此，本实施方式中，主控制装置90，是从使用三个读头66a、66b及66d之基板保持具34之位置信息之测量(以及位置控制)，切换至使用三个读头66b、66c、66d之基板保持具34之位置信息之测量(以及位置控制)。亦即，此方式与一般编码器接续处理之概念不同，并非是从某读头接续至另一读头，而是从三个读头(编码器)之组合接续至另一三个读头(编码器)之组合。
主控制装置90，首先根据读头66a、66d及66b之测量值C1、C4、C2解联立方程式(2a)、(2c)、(2d)，算出基板保持具在XY平面内之位置信息(X,Y,θz)。
其次，主控制装置90，是对下式(3)之仿射转换之式代入以上算出之X,θz，求出读头66c之测量值之初始值(读头66c所待测量之值)。
C3＝－(p3－X)sinθz+(q3－Y)cosθz……(3)
上式(3)中，p3,q3是读头66c之测量点之X坐标值、Y坐标值。本实施方式中，如前所述坐标值(p3、q3)使用下述值，亦即从自四个X线性编码器96x与四个Y线性编码器96y之输出算出之一对读头单元60各自之Y滑动平台62中心在X轴方向及Y轴方向之位置，根据读头66c相对Y滑动平台62中心之已知位置关系算出的值。
借由将上述初始值C3作为读头66c之初始值赋予，而在维持基板保持具34之3自由度方向之位置(X,Y,θz)之状态下，无冲突地结束接续。其后，使用切换后使用之读头66b、66c、66d之测量值C2、C3、C4解次一联立方程式(2b)～(2d)，算出晶圆载台WST之位置坐标(X,Y,θz)。
C3＝－(p3－X)sinθz+(q3－Y)cosθz……(2b)
C4＝(p4－X)cosθz+(q4－Y)sinθz……(2c)
C2＝－(p2－X)sinθz+(q2－Y)cosθz……(2d)
此外，以上虽说明了从三个读头切换至包含一个与此三个读头不同之另一读头之三个读头，但此是因使用从切换前之三个读头之测量值求出之基板保持具34之位置(X,Y,θz)将待以切换后所使用之另一读头测量之值根据仿射转换之原理算出，并将该算出之值设定为切换后所使用之另一读头之初始值，故作了如上之说明。然而，若忽略待以切换后所使用之另一读头测量之值之算出等流程，而仅着眼于作为切换及接续处理之直接对象之两个读头，则也可以说是将切换前所使用之三个读头中之一个读头切换至另一个读头。不论如何，读头之切换，是在切换前用于基板保持具之位置信息之测量及位置控制之读头与切换后所使用之读头均同时对向于任一标尺152之状态下进行。
此外，以上说明虽是读头66a～66d之切换之一例，但不论是任三个读头至另外三个读头之切换或任一读头至另一读头之切换，均是以与上述说明相同之流程进行读头切换。
以上说明之本第2实施方式之液晶曝光装置系统发挥与前述第1实施方式同等之作用効果。除此之外，根据本第2实施方式之液晶曝光装置，是在基板保持具34之驱动中，借由至少包含各一个基板编码器系统50之X读头66x(X线性编码器)与Y读头66y(Y线性编码器)之三个读头(编码器)测量在XY平面内之基板保持具34之位置信息(包含θz旋转)。接着，借由主控制装置90，以在XY平面内之基板保持具34之位置在切换前后被维持之方式，将用于测量在XY平面内之基板保持具34之位置信息的读头(编码器)，从切换前用于基板保持具34之位置测量及位置控制之三个读头(编码器)中之任一读头(编码器)切换至另一读头(编码器)。因此，不论是否已进行用于控制基板保持具34位置之编码器之切换，均能在切换前后维持基板保持具34在XY平面内之位置，而能正确地接续。是以，能一边在多个读头(编码器)间进行读头之切换及接续(测量值之接续处理)，一边沿着既定路径正确地使基板保持具34(基板P)沿着XY平面移动。
又，根据本第2实施方式之液晶曝光装置，是在基板之曝光中，借由主控制装置90，根据基板保持具34之位置信息测量结果与用于测量该位置信息之三个读头在XY平面内之位置信息((X,Y)坐标值)，在XY平面内驱动基板保持具34。此情形下，主控制装置90，是一边利用仿射转换之关系算出在XY平面内之基板保持具34之位置信息一边在XY平面内驱动基板保持具34。借此，能一边使用分别具有多个Y读头66y或多个X读头66x之编码器系统、一边在基板保持具34之移动中切换用于控制之读头(编码器)，一边以良好精度控制基板保持具34(基板P)之移动。
此外，上述第2实施方式中，虽用以使用从相邻一对标尺之一个脱离而测量光束移至另一标尺之读头(相当于上述另一读头)控制基板保持具移动之修正信息(前述另一读头之初始值)，是根据以与至少一个标尺152对向之三个读头测量之位置信息来取得，但此修正信息，只要在另一读头之测量光束移至另一标尺后，在与至少一个标尺152对向之三个读头之一个从二维光栅RG脱离前取得即可。又，在将与至少一个标尺152对向之三个读头切换至包含上述另一读头之不同之三个读头切换来进行基板保持具之位置测量或位置控制的情形，其切换，只要在取得上述修正信息后，在与至少一个标尺152对向之三个读头之一个从二维光栅RG脱离前进行即可。此外，修正信息之取得与切换能实质同时地进行。
此外，上述第2实施方式中，是以在X轴方向(第1方向)，无第1格子群之二维光栅RG之区域(非格子区域)与无第2格子群之二维光栅RG之区域(非格子区域)不重迭之方式，换言之，以测量光束从二维光栅RG脱离之非测量期间在四个读头不重迭之方式，将第1格子群、第2格子群之各五个标尺152配置于基板保持具34上。此情形下，+Y侧之读头单元60所具有之读头66a,66b，是以较在X轴方向上第1格子群之无二维光栅RG之区域宽度宽的间隔配置，－Y侧之读头单元60所具有之读头66c,66d，是以较在X轴方向上第2格子群之无二维光栅RG之区域宽度宽的间隔配置。然而，包含多个二维格子之格子部与能与其对向之多个读头的组合不限定于此。扼要言之，只要以在移动体往X轴方向之移动中，测量光束从二维光栅RG脱离之(无法测量之)非测量期间在四个读头66a,66b,66c,66d不重迭之方式，设定读头66a,66b之间隔及读头66c,66d之间隔、位置、第1,第2格子群之格子部之位置及长度或格子部之间隔及其位置即可，在第1格子群与第2格子群，即使在X轴方向上非格子区域之位置及宽度相同，亦可将与第1格子群之至少一个标尺152(二维光栅RG)对向之两个读头及与第2格子群之至少一个标尺152(二维光栅RG)对向之两个读头，错开配置在X轴方向上较非格子区域之宽度宽的距离。此情形下，亦可将和第1格子群对向之两个读头中配置于+X侧之读头与和第2格子群对向之两个读头中配置于－X侧之读头的间隔，设为较非格子区域宽度宽的间隔，亦可将和第1格子群对向之两个读头与和第2格子群对向之两个读头在X轴方向交互配置，且将相邻一对读头之间隔设定为较非格子区域之宽度宽。
又，上述第2实施方式中，虽说明了于基板保持具34之+Y侧区域配置第1格子群，且于基板保持具34之－Y侧区域配置第2格子群的情形，但亦可取代第1格子群及第2格子群中之一方、第1格子群，而使用形成有延伸于X轴方向之二维格子之单一标尺构件。此情形下，可有一个读头随时对向于该单一标尺构件。此情形下，可借由与第2格子群对向地设置三个读头，并将该三个读头在X轴方向之间隔(测量光束之照射位置间之间隔)设成较相邻标尺152上之二维光栅RG间之间隔宽，即能不论基板保持具34在X轴方向之位置为何，均使对向于第2格子群之三个读头中之至少两个读头对向于第2格子群之至少两个二维光栅RG。或者，亦可采用不论基板保持具34在X轴方向之位置为何，均能随时有至少两个读头对向于上述单一标尺构件的构成，同时能有至少两个读头对向于第2格子群之至少一个二维光栅RG。此情形下，该至少两个读头分别在基板保持具34往X轴方向之移动中，测量光束会从多个标尺152(二维光栅RG)之一个脱离，且会移至与一个标尺152(二维光栅RG)相邻之另一标尺152(二维光栅RG)。然而，借由将至少两个读头在X轴方向之间隔设为较相邻标尺152之二维光栅RG之间隔宽，即在至少两个读头间非测量期间不重迭，亦即随时以至少一个读头将测量光束照射于标尺152。此等构成能随时由至少三个读头与至少一个标尺152对向而测量3自由度方向之位置信息。
此外，第1格子群与第2格子群之标尺之数目、相邻标尺之间隔等亦可不同。此情形下，与第1格子群对向之至少两个读头及与第2格子群对向之至少两个读头之读头(测量光束)间隔、位置等亦可不同。
此外，上述第2实施方式中，读头66a～66d在X轴方向及在Y轴方向之位置，是从自四个X线性编码器96x与四个Y线性编码器96y之输出算出之一对读头单元60各自之Y滑动平台62之中心在X轴方向及Y轴方向之位置，根据各读头相对于Y滑动平台62之中心之已知位置关系所算出。亦即，读头66a～66d之X轴方向及Y轴方向之位置之测量系统使用编码器系统。然而，并不限于此，读头66a～66d(一对读头单元60)，由于仅能移动于Y轴方向，因此亦可使用编码器系统等测量读头66a～66d在Y轴方向之位置信息。亦即，上述第2实施方式中，四个X线性编码器96x亦可不一定要设置。此情形下，在对读头66a～66d适用前述之式(2a)～(2d)等时，是使用设计值(固定值)作为p1～p4(X位置)，q1～q4(Y位置)则使用从四个Y线性编码器96y之输出算出之值。此外，在不利用仿射转换之关系的情形，以读头66b,66c测量基板保持具34在Y轴方向之位置信息时，是使用四个Y线性编码器96y之测量信息，借由读头66a,66d测量基板保持具34在X轴方向之位置信息时，亦可不使用四个Y线性编码器96y之测量信息。
此外，上述第2实施方式中，虽使用分别形成有单一之二维光栅RG(格子区域)之多个标尺152，但并不限于此，两个以上之格子区域中，亦可于第1格子群或第2格子群之至少一方包含在X轴方向分离形成之标尺152。
此外，上述第2实施方式中，由于随时以三个读头测量、控制基板保持具34之位置(X,Y,θz)，因此说明了包含相同构成之各五个标尺152之第1格子群与第2格子群，其在X轴方向错开既定距离配置的情形，但并不限于此，第1格子群与第2格子群，其在X轴方向亦可不错开(彼此大致完全对向地配置标尺152之列)，而在一方之读头单元60与另一方之读头单元60，使基板保持具34之位置测量用之读头(读头66x,66y)之配置在X轴方向上相异。此情形下，亦能随时以三个读头测量、控制基板保持具34之位置(X,Y,θz)。
此外，上述第2实施方式中，虽说明了使用读头66a,66b与读头66c,66d之合计四个读头的情形，但并不限于此，亦可使用五个以上之读头。亦即，亦可于与第1格子群、第2格子群分别对向之各两个读头之至少一方追加至少一个多余读头。关于此构成，使用以下之第3实施方式进行说明。
《第3实施方式》
其次，根据图18说明第3实施方式。本第3实施方式之液晶曝光装置之构成，由于除了基板编码器系统50之一部分构成以外，其余均与前述第1及第2实施方式相同，因此以下仅针对相异点进行说明，对与第1及第2实施方式相同构成及功能之要素，赋予与第1及第2实施方式相同之符号，省略其说明。
图18，是以俯视图显示本第3实施方式之基板保持具34及基板编码器系统50之一对读头单元60与投影光学系统16。图18中，为了使说明容易理解，省略了编码器基座54等之图示。又，图18中，是以虚线图标读头单元60(Y滑动平台62)，且设于Y滑动平台62上面之X读头64x,y读头64y之图示亦省略。
本第3实施方式之液晶曝光装置，如图18所示，是隔着基板保持具34之基板载置区域在+Y侧及－Y侧之区域分别在X轴方向以既定间隔配置有五个标尺152。在配置于基板载置区域之+Y侧之五个标尺152与配置于－Y侧区域之五个标尺152，其相邻标尺152间之间隔相同，且基板载置区域之+Y侧及－Y侧之各五个标尺152彼此是对向而配置于相同之X位置。是以，相邻标尺152间之间隙之位置，位于大致相同之Y轴方向之既定线宽之直线上。
于位于+Y侧之一方之读头单元60之Y滑动平台62之下面(－Z侧之面)，以分别对向于标尺152之状态，Y读头66Y,X读头66x及Y读头66y之合计三个读头从－X侧依序在X轴方向分离既定间隔(较相邻标尺152相互之间隔大之距离)被固定。于位于－Y侧之另一方之读头单元60之Y滑动平台62之下面(－Z侧之面)，以分别对向于标尺152之状态，Y读头66y与X读头66x在X轴方向分离既定间隔被固定。以下，为了说明方便，将一方之读头单元60所具有之三个读头从－X侧依序分别称为读头66e、读头66a、读头66b，将另一方之读头单元60所具有之Y读头66Y、X读头66x分别亦称为读头66c、读头66d。
此情形下，读头66a与读头66c配置于相同之X位置(相同之Y轴方向之直线上)，读头66b与读头66d配置于相同之X位置(相同之Y轴方向之直线上)。借由与读头66a,66d分别对向之二维光栅RG构成一对X线性编码器，借由与读头66b,66c,66e分别对向之二维光栅RG构成三个Y线性编码器。
本第3实施方式之液晶曝光装置中其他部分之构成，与前述第2实施方式之液晶曝光装置相同。
本第3实施方式中，即使不将+Y侧与－Y侧之标尺152之列之配置在X轴方向错开，只要一对读头单元60与基板保持具34同步移动于Y轴方向(或在与一对读头单元60与标尺152之列对向之位置维持基板保持具34之Y位置)，则读头66a～66e中之三个，不论基板保持具34之X位置为何均随时对向于标尺152(二维光栅RG)。
以上说明之本第3实施方式之液晶曝光装置，发挥与前述第2实施方式之液晶曝光装置相同之作用効果。
此外，上述第3实施方式中，基板保持具34之位置信息测量用之多个读头，除了切换读头所需之四个读头、读头66e,66b,66c,66d以外，亦可包含非测量期间一部分与该四个读头中之一个读头66c重迭之一个读头66a。接着，本第3实施方式，在基板保持具34之位置信息(X,Y,θz)之测量中，是使用包含四个读头66e,66b,66c,66d与一个读头66c的五个读头中测量光束照射于多个格子区域(二维光栅RG)之至少一个的至少三个读头之测量信息。
《第4实施方式》
其次，根据图19说明第4实施方式。本第4实施方式之液晶曝光装置之构成，如图19所示，除了分别配置于基板保持具34之基板载置区域之+Y侧与－Y侧之标尺152之列与第3实施方式同样地对向配置，且位于－Y侧之一方之读头单元60与前述第1实施方式同样地具有各两个X读头66x,y读头66y方面，与前述第2实施方式之液晶曝光装置之构成相异，但其他部分之构成则与第2实施方式之液晶曝光装置相同。
于一方之读头单元60之Y滑动平台62之下面(－Z侧之面)，在Y读头66y(读头66c)之－Y侧相邻地设有X读头66x(以下适当称为读头66e)，且在X读头66x(读头66d)之－Y侧相邻地设有Y读头66y(以下适当称为读头66f)。
本实施方式之液晶曝光装置中，在一对读头单元60移动于Y轴方向之状态(或在与一对读头单元60与标尺152之列对向之位置维持基板保持具34之Y位置之状态)下，伴随基板保持具34往X轴方向之移动，虽有三个读头66a,66c,66e(称为第1群组之读头)及三个读头66b,66d,66f(称为第2群组之读头)之一方，不对向于任一标尺的情形，但此时，第1群组之读头与第2群组之读头之另一方一定会对向于标尺152(二维光栅RG)。亦即，本第4实施方式之液晶曝光装置，即使不将+Y侧与－Y侧之标尺152之列之配置在X轴方向错开，只要在基板保持具34往X轴方向之移动中，一对读头单元60移动于Y轴方向(或在与一对读头单元60与标尺152之列对向之位置维持基板保持具34之Y位置)，则能借由第1群组之读头与第2群组之读头之至少一方所包含之三个读头，不论基板保持具34之X位置为何，均能测量基板保持具34之位置(X,Y,θz)。
此处，考虑第1群组之读头(读头66a,66c,66e)不与任一标尺对向而成为无法测量后，再度对向于标尺152时使该等读头66a,66c,66e复原之(使测量再度开始之)情形。此情形下，是在再度开始第1群组之读头(读头66a,66c,66e)之测量前之时点，借由第2群组之读头(读头66b,66d,66f)持续进行基板保持具34之位置(X,Y,θz)测量、控制。因此，主控制装置90是如图19所示，一对读头单元60跨分别配置于+Y侧、－Y侧之相邻之两个标尺152，在第1群组之读头与第2群组之读头对向于相邻之两个标尺152之一方与另一方之时点，以前述第2实施方式详述之方法，根据第2群组之读头(读头66b,66d,66f)之测量值算出基板保持具之位置(X,Y,θz)，并将此算出之基板保持具之位置(X,Y,θz)代入前述仿射转换之式，借此同时算出第1群组之读头(读头66a,66c,66e)之初始值并设定。借此，能简单地使第1群组之读头复原，再度开始此等读头对基板保持具34之位置测量、控制。
根据以上说明之本第4实施方式之液晶曝光装置，能发挥与前述第2实施方式之液晶曝光装置相同之作用効果。
《第4实施方式之变形例》
此变形例，是在第4实施方式之液晶曝光装置中，作为位于+Y侧之另一方之读头单元60，使用与一方之读头单元60相同构成(或在纸面上下方向成对称之构成)之读头单元的情形。
此情形下，与上述同样地，将八个读头分组成配置成相同Y轴方向之直线状之各四个读头所属之第1群组之读头与第2群组之读头。
考虑第1群组之读头不与任一标尺对向而成为无法测量后，再度对向于标尺152时使第1群组之读头复原，并再度开始该等读头之测量的情形。
此情形下，在再度开始第1群组之读头之测量前之时点，是借由第2群组之读头中之三个读头持续进行基板保持具34之位置(X,Y,θz)之测量、控制。因此，主控制装置90，虽与前述同样地，是在一对读头单元60跨分别配置于+Y侧、－Y侧之相邻两个标尺152，而第1群组之读头与第2群组之读头对向于相邻之两个标尺152之一方与另一方的时点，算出第1群组之读头各自之测量值之初始值，但此情形下，无法同时算出第1群组之四个读头之所有初始值。其理由在于，只要复原测量之读头为三个(将X读头与Y读头加起来的数目)，以与前述相同之流程设定了该等三个读头之测量值之初始值时，借由将该等初始值设为前述测量值C1,C2,C3等并解前述联立方程式，由于基板保持具之位置(X,Y,θ)是唯一地决定，因此没什么特别的问题。然而，并无法认知到能将基板保持具之位置(X,Y,θ)唯一地决定之使用四个读头之测量值之、利用了仿射转换之关系的联立方程式。
因此，本变形例中，是将使复原之第1群组分组成分别包含另一读头之三个读头所属之两个群组，依各群组以与前述相同之方法，针对三个读头同时算出初始值并设定。在初始值之设定后，只要将任一群组之三个读头之测量值用于基板保持具34之位置控制即可。亦可将不用于位置控制之群组之读头对基板保持具34之位置测量，与基板保持具34之位置控制并行地执行。此外，亦能将使复原之第1群组之各读头之初始值以前述方法依序个别地算出。
此外，以上说明之第1～第4实施方式之构成能适当变更。，上述第1实施方式之光罩编码器系统48、基板编码器系统50中，编码器读头及标尺之配置亦可相反。亦即，用以求出光罩保持具40之位置信息之X线性编码器92x、y线性编码器92y，亦可为于光罩保持具40安装编码器读头，于编码器基座43安装标尺的构成。又，用以求出基板保持具34之位置信息之X线性编码器94x、y线性编码器94y，亦可于基板保持具34安装编码器读头，于Y滑动平台62安装标尺。此情形下，安装于基板保持具34之编码器读头，可沿着X轴方向配置多个，并可相互切换动作。又，亦可使设于基板保持具34之编码器读头为可动，且设置测量该编码器读头之位置信息之传感器，并于编码器基座43设置标尺。此情形下，设于编码器基座43之标尺为固定。同样地，用以求出Y滑动平台62之位置信息之X线性编码器96x、y线性编码器96y，亦可于Y滑动平台62安装标尺，于编码器基座54(装置本体18)安装编码器读头。此情形下，安装于编码器基座54之编码器读头，可沿着Y轴方向配置多个，并可相互切换动作。在于基板保持具34及编码器基座54固定编码器读头之情形，亦可使固定于Y滑动平台62之标尺共通化。
又，虽说明了基板编码器系统50中，于基板载台装置20侧固定有多个延伸于X轴方向之标尺52，于装置本体18(编码器基座54)侧固定有多个延伸于Y轴方向之标尺56的情形，但并不限于此，亦可于基板载台装置20侧固定有多个延伸于Y轴方向之标尺，于装置本体18侧固定有多个延伸于X轴方向之标尺。此情形下，读头单元60，是在基板P之曝光动作等之基板保持具34之移动中被往X轴方向驱动。
又，虽说明了光罩编码器系统48中，三个标尺46于X轴方向分离配置，基板编码器系统50中，两个标尺52于Y轴方向分离配置，五个标尺56于X轴方向分离配置的情形，但标尺之数目并不限于此，可视光罩M、基板P之大小、或者移动行程适当变更。又，多个标尺可不一定要分离配置，亦可使用较长之一个标尺(在上述实施方式之情形，为标尺46之约3倍长度之标尺、标尺52之约2倍长度之标尺、标尺56之约4倍或5倍长度之标尺)。又，在基板保持具34上，于X轴方向多个标尺隔着既定间隔之间隙相连配置之标尺群(标尺列)中，亦可将一个标尺(X轴测量用之图案)在X轴方向之长度，设定成能以一照射区域之长度(在一边使基板保持具上之基板移动于X轴方向、一边进行扫描曝光时，被照射组件图案而形成于基板上的长度)量连续测定的长度。如此，在一照射区域之扫描曝光中，由于可不进行对多标尺之读头之接续控制，因此能使扫描曝光中之基板P(基板保持具)之位置测量(位置控制)更加容易。又，亦可使用长度不同之多个标尺，只要将在X轴方向或Y轴方向排列配置之多个格子区域包含于各自之格子部，则构成格子部之标尺之数目，可为任意数目。
在基板保持具34上，将在X轴方向隔着既定间隔之间隙且相连配置有多个标尺之标尺群(标尺列)，于Y轴方向彼此分离之不同位置(例如相对投影光学系统16在一侧(+Y侧)之位置与另一侧(－Y侧)之位置)配置多列的情形，亦可将此多个标尺群(多个标尺列)，构成为能根据基板上之照射配置(照射图)区分使用。例如，只要使作为多个标尺列整体之长度在标尺列间彼此相异，即能对应不同之照射图，于撷取4面之情形与撷取6面之情形等，亦能对应形成于基板上之照射区域之数目变化。又，亦可使配置于投影光学系统16之一侧之标尺与配置于另一侧之标尺彼此长度互异。只要如此配置，且使各标尺列之间隙之位置在X轴方向设在彼此不同之位置，由于分别对应于多个标尺列之读头不会同时位在测量范围外，因此能减少接续处理中成为不定值之传感器数目，高精度地进行接续处理。
又，上述第1实施方式中，虽说明了于标尺46,52,56各自之表面独立地形成有X标尺与Y标尺之情形，但并不限于此，亦可与前述第2～第4实施方式同样地，使用形成有二维光栅之标尺。此情形下，编码器读头亦能使用XY二维读头。又，虽说明了使用绕射干涉方式之编码器系统之情形，但并不限于此，亦能使用所谓拾波(pick up)方式、磁方式等其他编码器，亦能使用美国专利第6,639,686号说明书等所揭示之所谓扫描编码器等。又，Y滑动平台62之位置信息，亦可借由编码器系统以外之测量系统(光干涉仪系统)求出。
此外，上述第2～第4实施方式及其变形例(以下简称为第4实施方式)中，虽说明了至少设置四个读头之情形，但此种情形下，只要将在第1方向排列配置之多个格子区域包含于格子部，则构成格子部之标尺152之数目可为任意。该多个格子区域，亦可不需配置于基板保持具34之隔着基板P之Y轴方向之一侧及另一侧两方，亦可仅配置于其中一方。不过，为了在基板P之曝光动作中持续控制基板保持具34之位置(X,Y,θz)，要满足以下之条件。
亦即，至少在四个读头中之一个读头之测量光束从多个格子区域(前述二维光栅RG)脱离之期间，剩余之至少三个读头之测量光束照射于多个格子区域之至少一个，且借由基板保持具34往X轴方向(第1方向)移动，而在上述至少四个读头中测量光束从多个格子区域脱离而切换上述一个读头。此情形下，至少四个读头，包含在X轴方向(第1方向)测量光束之位置(照射位置)彼此不同之两个读头、以及在Y轴方向(第2方向)上测量光束之位置与前述两个读头之至少一方不同且在X轴方向上测量光束之位置(照射位置)彼此不同之两个读头，前述两个读头，是在X轴方向中，以较多个格子区域中相邻之一对格子区域之间隔宽之间隔照射测量光束。
此外，亦可将排列于X轴方向之格子区域(二维光栅RG)之列在Y轴方向配置3列以上。上述第4实施方式中，亦可取代－Y侧之五个标尺152而采用如下构成：设置分别具有将该五个标尺152之各个于Y轴方向予以二等分之面积之10个格子区域(二维光栅RG)所构成之、在Y轴方向相邻之两个格子区域(二维光栅RG)之列，读头66e,66f能对向于一列之二维光栅RG，且读头66c,66d能对向于另一列之二维光栅RG。又，上述第4实施方式之变形例中，针对+Y侧之五个标尺152亦可采用下述构成：设置由与上述相同之10个格子区域所构成之在Y轴方向相邻之两个格子区域(二维光栅RG)之列，一对读头能对向于一列之二维光栅RG，且剩余之一对读头能对向于另一列之二维光栅RG。
此外，上述第2～第4实施方式中，在基板保持具34往X轴方向(第1方向)之移动中，以至少在四个读头相互间任何两个读头之测量光束均不照射于任一二维光栅RG(从格子区域脱离)、亦即无法以读头测量之(非测量区间)不重迭之方式，设定标尺及读头之至少一方之位置或间隔、或者位置及间隔等是很重要的。例如，在基板保持具34上多个标尺相隔既定间隔之间隙在X轴方向相连配置之标尺群(标尺列)中，多个标尺间之距离(换言之为间隙之长度)与一个标尺之长度与相对该标尺列移动之两个读头(一个读头单元60内部中彼此对向配置之读头、例如图5所示之两个读头66x)，是以满足「一个标尺长度＞对向配置之读头间之距离＞标尺间之距离」之关系之方式配置。此关系，不仅在设在基板保持具34上之标尺与对应其之读头单元60之间、在设在编码器基座54之标尺56与对应其之读头单元60之间亦被满足。又，上述各实施方式(参照例如图5)中，一对X读头66x与一对Y读头66y虽是以分别组成一对之方式在X轴方向排列配置(惟X读头66x与Y读头66y在X轴方向配置于相同位置)，但亦可将此等在X轴方向相对错开配置。又，在基板保持具34上多个标尺相隔既定间隔之间隙在X轴方向相连配置之标尺群(标尺列)中，在上述实施方式虽是将各标尺长度相同者相连配置，但亦可将长度彼此不同之标尺相连配置。例如，在基板保持具34上之标尺列中，亦可相较于分别配置于靠X轴方向之两端部处之标尺(标尺列中配置于各端部之标尺)在X轴方向之长度，使配置于中央部之标尺之物理长度更长。
此外，上述第2至第4实施方式中，亦可取代测量基板保持具34之位置信息之各X读头66x，而使用以X轴方向及Z轴方向作为测量方向之编码器读头(XZ读头)，且亦可取代各Y读头66y，而使用以Y轴方向及Z轴方向作为测量方向之编码器读头(YZ读头)。作为此等读头，能使用与美国专利第7,561,280号说明书所揭示之位移测量传感器读头相同构成之传感器读头。在此种情形下，主控制装置90，亦可在前述读头之切换及接续处理时，使用切换前用于基板保持具34之位置控制之三个读头之测量值进行既定运算，借此除了用以保证在XY平面内3自由度方向(X,Y,θz)之基板保持具34之位置测量结果之连续性的接续处理以外，亦以与前述相同之方法，进行用以保证在剩余之3自由度方向(Z,θx,θy)之基板保持具34之位置测量结果之连续性之接续处理。若代表性地以第2实施方式为例具体地说明，则主控制装置90，只要将用以使用四个读头66a,66b,66c,66d中测量光束从一个二维光栅RG(格子区域)脱离而移至另一个二维光栅RG(格子区域)之一个读头来控制基板保持具34在剩余之3自由度方向(Z,θx,θy)之移动之修正信息，根据剩余之三个读头之Z轴方向(第3方向)之测量信息、或者使用该剩余之三个读头测量之基板保持具34在剩余之3自由度方向(Z，θx，θy)之前述移动体之位置信息来取得即可。
此外，上述第2至第4实施方式中，虽是设定测量光束从一个标尺脱离而移至另一标尺之另一读头之初始值，但并不限于此，亦可取得用以使用另一读头控制基板保持具之移动之修正信息，如另一读头之测量值之修正信息等。虽用以使用另一读头控制基板保持具之移动之修正信息当然包含初始值，但并不限于此，只要是能用以使该另一读头再度开始测量之信息即可，亦可为从在测量再度开始后应测量之值偏置之偏置值等。
又，上述第1～第4实施方式中，亦可取代光罩编码器系统48之各X读头而使用前述XZ读头，且亦可取代各Y读头而使用前述YZ读头。或者，上述第1～第4实施方式中，亦可将光罩编码器系统48，与基板编码器系统50之基板保持具34之位置测量用编码器同样地，作成多个读头可在Y轴方向相对标尺46移动之构成。又，亦可取代标尺46，使用形成有与前述标尺152相同之二维光栅RG之标尺。
同样地，上述第1～第4实施方式中，亦可取代各X读头64x而使用前述XZ读头，且亦可取代各Y读头64y而使用前述YZ读头。此情形下，又，亦可取代标尺56，而使用形成有与前述标尺152相同之二维光栅RG之标尺。此情形下，一对XZ读头与一对YZ读头、以及此等读头可对向之编码器系统，亦可测量多个读头66x,66y之旋转(θz)与倾斜(θx及θy之至少一方)之至少一方之位置信息。
此外，在标尺46,52,56,152等虽是于表面形成有格子之(表面为格子面之)物，但例如亦可设置覆盖格子之罩构件(玻璃或薄膜等)，并将格子面设为标尺内部。
此外，至此为止之说明中，虽说明了光罩编码器系统、基板编码器系统所分别具备之各读头在XY平面内之测量方向为X轴方向或Y轴方向之情形，但并不限于此，在上述第2～第4实施方式之情形，亦可取代二维光栅RG而使用将在XY平面内与X轴方向及Y轴方向交叉且彼此正交之两方向(为了说明方便而称为α方向、β方向)作为周期方向之二维格子，且亦可与此对应地，使用以α方向(以及Z轴方向)或β方向(以及Z轴方向)作为各自之测量方向之读头来作为前述各读头。又，在前述第1实施方式中，亦可取代各X标尺、Y标尺而使用以α方向、β方向作为周期方向之一维格子，且与此对应地使用以α方向(以及Z轴方向)或β方向(以及Z轴方向)作为各自之测量方向之读头来作为前述之各读头。
此外，上述第2～第4实施方式中，亦可以前述X标尺之列构成第1格子群，以前述Y标尺之列构成第2格子群，并与此对应地，将以能与X标尺之列对向之方式以既定间隔(较相邻X标尺间之间隔大之间隔)配置多个X读头(或XZ读头)，且将以能与Y标尺之列对向之方式以既定间隔(较相邻Y标尺间之间隔大之间隔)配置多个Y读头(或YZ读头)。
此外，上述第1～第4实施方式中，作为排列配置于X轴方向或Y轴方向之各标尺，当然亦可使用长度不同之多个标尺。此情形下，在设置2列以上周期方向相同或正交之标尺之列之情形，亦可选择能设定成标尺间之空间彼此不重迭之长度之标尺。亦即，构成一列标尺列之标尺间之空间之配置间隔可非为等间隔。
此外，上述第1～第4实施方式中，可动读头用编码器，虽只要测量至少可动读头在移动方向(上述实施方式中为Y轴方向)之位置信息即可，但可亦测量与移动方向不同之至少一个方向(X,Z,θx,θy,θz之至少一个)之位置信息。例如，亦测量测量方向为X轴方向之读头(X读头)在X轴方向之位置信息，并以此X信息与X读头之测量信息求出X轴方向之位置信息。不过，测量方向为Y轴方向之读头(Y读头)，亦可不使用与测量方向正交之X轴方向之位置信息。同样地，X读头，亦可不使用与测量方向正交之Y轴方向之位置信息。扼要言之，可测量与读头之测量方向不同之至少一个方向之位置信息，并以此测量信息与读头之测量信息求出在测量方向之基板保持具34之位置信息。又，例如可使用在X轴方向位置不同之2条测量光束测量可动读头在θz方向之位置信息(旋转信息)，并使用此旋转信息，以X,Y读头之测量信息求出X轴、Y轴方向之位置信息。此情形下，将X读头与Y读头中之一方配置两个，将另一方配置一个，以测量方向相同之两个读头在与测量方向正交之方向上不成为同一位置之方式配置，借此即能测量X,Y,θz方向之位置信息。另一个读头，可对与两个读头不同之位置照射测量光束。再者，只要可动读头用编码器之读头为XZ或YZ读头，则将例如XZ读头与YZ读头之一方之两个、另一方之一个以不在同一直在线之方式配置，借此不仅Z信息，亦能测量θx及θy方向之位置信息(倾斜信息)。亦可以θx及θy方向之位置信息之至少一方与X,Y读头之测量信息求出X轴、Y轴方向之位置信息。同样地，即使是XZ或YZ读头，亦可测量在与Z轴方向不同之方向之可动读头之位置信息，并以此测量信息与读头测量信息求出Z轴方向之位置信息。此外，只要测量可动读头位置信息之编码器之标尺为单一标尺(格子区域)，则XYθz与Zθxθy均能以三个读头测量，但在多个标尺(格子区域)为分离配置之情形，只要将X,Y读头各配置两个、或者将XZ、YZ读头各配置两个，并将X轴方向之间隔设定成四个读头之非测量期间不重迭即可。此说明，虽是以格子区域与XY平面平行配置之标尺作为前提，但格子区域与YZ平面平行配置之标尺亦能同样地适用。
又，上述第1～第4实施方式中，虽是使用编码器作为测量可动读头位置信息之测量装置，但除了编码器以外，亦可使用例如干涉仪、雷射距离仪、超因波距离仪等。此情形下，例如亦可于可动读头(或其保持部)设置反射面，并与Y轴方向平行地将测量光束照射于反射面。特别是可动读头仅移动于Y轴方向时不需加大反射面，亦可容易地进行用以减低空气波动之干涉仪光束光路之局部空调。
又，上述第1～第4实施方式中，虽是将对基板保持具之标尺照射测量光束之可动读头，于Y轴方向之投影系统两侧各设置一个，但亦可各设置多个可动读头。例如，只要以在Y轴方向上多个可动读头之测量期间一部分重迭之方式配置相邻之可动读头(测量光束)，则即使基板保持具往Y轴方向移动，亦能以多个可动读头持续位置测量。此情形下，必须在多个可动读头间进行接续处理。因此，亦可使用仅配置于投影系统之±Y侧中之一方且对至少一个标尺照射测量光束之多个读头之测量信息，取得与测量光束照射到标尺之另一读头相关的修正信息，亦可使用不仅在±Y侧中之一方亦配置于另一侧之至少一个读头之测量信息。扼要言之，只要使用分别配置于±Y侧之多个读头中测量光束照射于标尺之至少三个读头之测量信息即可。
又，上述第1～第4实施方式之基板编码器系统50中，虽能在扫描曝光中基板P移动之扫描方向(X轴方向)将多个标尺(格子区域)彼此分离配置，且能使多个读头移动于基板P之步进方向(Y轴方向)，但亦可与此相反地，在步进方向(Y轴方向)将多个标尺彼此分离配置，且将多个读头移动于扫描方向(X轴方向)。
又，上述第1～第4实施方式中，光罩编码器系统48及基板编码器系统50之读头，不需具有将来自光源之光束照射于标尺之光学系统之全部部分，亦可仅具有光学系统一部分、例如射出部。
又，上述第2～第4实施方式中，一对读头单元60之读头不限于图17之配置(X读头及Y读头分别配置于±Y侧且于±Y侧之一方与另一方在X轴方向之X,Y读头之配置为相反)，例如亦可X读头及Y读头分别配置于±Y侧，且在±Y侧之一方与另一方于X轴方向之X,Y读头之配置为相同。不过，若两个Y读头之X位置为相同，则在两个X读头中之一方之测量中断时即无法测量θz信息，因此较佳为使两个Y读头之X位置相异。
又，上述第1～第4实施方式中，在将从编码器系统之读头照射测量光束之标尺(标尺构件、格子部)设于投影光学系统16侧时，并不限于支承投影光学系统16之装置本体18(框架构件)之一部分，亦可设于投影光学系统16之镜筒部分。
又，如图12(A)及图12(B)所示，亦可以传感器164、166测量读头单元60所具有之一对编码器读头(亦即一对X读头64x、一对X读头66x、一对Y读头64y、以及一对Y读头66y各个)相互间之距离，并使用该测量值修正基板编码器系统50之输出。传感器164、166之种类虽无特别限定，但能使用雷射干涉仪等。基板编码器系统50，虽如上所述进行一对编码器读头之输出之接续处理，但在此接续处理中，是以一对编码器读头间之间隔为已既且不变作为前提条件。因此，作为安装各读头之Y滑动平台62，虽是以热膨张等影响少之材料形成，但如本变形例般，借由测量编码器读头间之间隔，假使Y滑动平台62变形(一对编码器读头间之间隔变化)，亦能以高精度求出基板P之位置信息。同样地，在光罩编码器系统48中，亦可测量一对编码器读头(亦即一对X读头49x及一对Y读头49y)间之距离，并使用该测量值修正光罩编码器系统48之输出。又，亦可测量读头单元60所具有之所有(本实施方式中合计为八个)读头(朝下之一对读头66x、66y、朝上之一对读头64x、64y)各自之相对位置关系并修正测量值。
又，如上所述，亦可进行适当(每于更换基板时)测量读头单元60所具有之一对编码器读头(亦即一对X读头64x、一对X读头66x、一对Y读头64y、以及一对Y读头66y各个)相互间之距离的校准动作。又，亦可与进行上述读头间间隔之测定之校准点分开独立地设置用以进行光罩编码器系统48、基板编码器系统50各自之输出之原点定位的校准点。该用以进行原点定位之定位标记，亦可配置于多个标尺46、52之延长线上(外侧)，亦可配置于相邻之一对标尺46、52间，或者形成于标尺46、52内。
又，亦可求出安装有各编码器读头64x、64y、66x、66y之Y滑动平台62相对水平面之倾斜(θx、θy方向之倾斜)量，并与该倾斜量(亦即各读头64x、64y、66x、66y之光轴之倒塌量)相应地修正基板编码器系统50之输出。作为测量系统，能如图13(A)所示，使用将多个Z传感器64z安装于Y滑动平台62且以编码器基座54(或者上架台部18a)作为来求出Y滑动平台62之倾斜量的测量系统。Z传感器64z，可为雷射干涉仪、TOF传感器、或能测定距离之传感器。又，亦可如图13(B)所示，设置2轴之雷射干涉仪264，求出Y滑动平台62之倾斜量(θx、θy方向之倾斜量)及旋转量(θz方向之旋转量)。又，亦可使用陀螺仪传感器等来个别地测量各读头64x、64y、66x、66y之倾斜量。
又，具有多个标尺56之编码器基座54，虽是直接安装于上架台部18a(光学平台)下面之构成，但不限于此，亦可将既定基座构件以相对于上架台部18a下面分离之状态悬吊配置，并于该基座构件安装编码器基座54。
又，基板载台装置20，只要至少能将基板P沿着水平面以长行程驱动即可，视情况不同亦可不能进行6自由度方向之微幅定位。对于此种二维载台装置，上述各实施方式之基板编码器系统亦能非常合适地适用。
又，上述第1实施方式中之读头之接续处理，虽使用读头之输出(测量信息)本身来进行，但不限于此，亦可使用根据读头之输出而求出之测量对象物(光罩载台40、读头单元60、基板保持具34)之位置信息来进行。
又，上述实施方式中，虽是借由在Y轴方向上光罩M之一侧与另一侧分别设置多个标尺46而形成有两个标尺列，但不限于此，标尺列亦可是一列(仅在Y轴方向上光罩M之一侧设置标尺46的构成)。此情形下，读头单元44虽只要仅设有一个即可，但该一个读头单元44所具有之多个读头，可将其数目及配置设定成即使来自一部分读头之测量光束从标尺脱离亦随时有其他之至少三个读头与标尺对向。又，可将各读头配置成上述至少三个读头包含测量方向不同之读头(即配置成两个(或一个)X读头与一个(或两个)Y读头随时与标尺对向)。而关于基板保持具34亦同样地，标尺列亦可是1列。此情形下，对应于一个标尺列，读头单元60只要设有仅一个即可。具体而言，图18中，亦可仅于基板P之+Y侧，在X轴方向以既定间隔配置五个标尺152，且配置于该标尺152上方之一个读头单元60所具有之读头66A～66E被固定成能对向于标尺152。
又，上述实施方式之光罩载台装置14，虽是仅于X轴方向以长行程移动之构成，但不限于此，亦可与X轴方向一并地在Y轴方向亦以既定长行程移动。此情形下，可以来自读头49x、49y之测量光束不从对应之标尺47x、47y脱离之方式，与基板位置测量用之读头单元60(参照图4(A)等)同样地，将读头单元44(参照图2(B))构成为能与光罩保持具40同步往Y轴方向移动。此情形下，读头单元44在XY平面内之位置信息，可以与读头单元60之位置测量系统相同之构成(包含在标尺间之读头之接续处理)之编码器系统进行测量。
又，上述实施方式中，虽于基板保持具34固定有延伸于X轴方向之标尺52，于编码器基座54固定有延伸于Y轴方向之标尺56，但此等之方向亦可为相反。具体地举一例而言，亦可构成为于基板保持具34固定有延伸于Y轴方向之标尺，于扫描动作时读头单元60与基板保持具34同步地往X轴方向以长行程移动。此情形下，在基板保持具34之Y步进动作时，读头单元60为静止状态。
又，上述实施方式中，虽构成为于基板保持具34上设置标尺52，但亦可将标尺在曝光处理中直接形成于基板P。例如亦可形成于照射区域间之刻划在线。如此，可测量形成于基板上之标尺，并根据其位置测量结果，求出基板上之各照射区域之非线性成分误差，且亦能根据该误差使曝光时之重迭精度提升。
又，上述实施方式中，虽有说明到读头单元60与基板保持具34同步移动之内容，但此是指读头单元60以大致维持相对于基板保持具34之相对位置关系之状态移动，并不限定于读头单元60以基板保持具34两者间之位置关系、移动方向、以及移动速度在严谨一致之状态下移动的情况。
又，各实施方式之基板编码器系统50，亦可为了取得基板载台装置20移动至与基板装载器之基板更换位置之期间之位置信息，而于基板载台装置20或另一载台装置设置基板更换用之标尺，并使用朝下之读头(X读头66x等)来取得基板载台装置20之位置信息。又，亦可使用朝上之读头(X读头64x等)，测量设于编码器基座54之基板更换用之标尺来取得基板载台装置20之位置信息。或者，亦可于基板载台装置20或另一载台装置设置基板更换用之读头，并借由测量标尺56或基板更换用之标尺来取得基板载台装置20之位置信息。此外，基板更换用之读头，亦可相对基板载台装置20或另一载台装置设成可动或固定。
又，各实施方式之光罩编码器系统48，亦可为了取得光罩载台装置14移动至与光罩装载器之光罩更换位置之期间之位置信息，而于光罩载台装置14或另一载台装置设置光罩更换用之标尺，并使用读头单元44来取得光罩载台装置14之位置信息。
此外，上述第1～第4实施方式中，虽是以Z倾斜位置测量系统98及基板编码器系统50构成基板位置测量系统，但例如亦可取代X,Y读头而使用XZ,YZ读头，借此仅以基板编码器系统50构成基板位置测量系统。
又，上述第1～第4实施方式中，亦可与基板编码器系统50之一对读头单元60分开独立地设置在X轴方向从读头单元60分离配置之至少一个读头。例如，亦可设置在X轴方向从投影光学系统16分离配置、相对检测基板P之对准标记之标记检测系统(对准系统)分别在±Y侧设置与读头单元60相同之可动读头单元，在基板标记之检测动作中使用配置于标记检测系统之±Y侧之一对读头单元测量基板保持具34之位置信息。此情形下，即使在标记检测动作中，一对读头单元60中全部测量光束均从标尺152脱离，亦能持续基板编码器系统50(其他的一对读头单元)对基板保持具34之位置信息之测量，能提高标记检测系统之位置等、曝光装置之设计自由度。此外，借由将测量基板P在Z轴方向之位置信息之基板位置测量系统配置于标记检测系统近旁，而能亦在基板之Z位置之检测动作中进行基板编码器系统50对基板保持具34之位置信息之测量。或者，亦可将基板位置测量系统配置于投影光学系统16近旁，而在基板之Z位置之检测动作中以一对读头单元60测量基板保持具34之位置信息。又，本实施方式中，在基板保持具34配置于从投影光学系统16分离设定之基板更换位置后，一对读头单元60之全部读头之测量光束从标尺152脱离。因此，亦能设置与配置于基板更换位置之基板保持具34之多个标尺152之至少一个对向的至少一个读头，而能在基板更换动作中亦进行基板编码器系统50对基板保持具34之位置信息之测量。此处，在基板保持具34到达基板更换位置前，换言之，在配置于基板更换位置之至少一个读头对向于标尺152前，一对读头单元60之全部读头之测量光束从标尺152脱离之情形，亦可于基板保持具34之动作路径途中追加配置至少一个读头，而持续进行基板编码器系统50对基板保持具34之位置信息之测量。此外，在使用与一对读头单元60分开设置之至少一个读头之情形，亦可使用一对读头单元60之测量信息进行前述之接续处理。又，与配置于上述基板更换位置之基板保持具34之多个标尺152之至少一个对向之至少一个读头，亦可是位置固定(固定式)，亦可与上述各实施方式同样地，设置成能以测量光束不从标尺脱离之方式移动(可为可动式)。
又，照明光可以是ArF准分子雷射光(波长193nm)、KrF准分子雷射光(波长248nm)等之紫外光、F2雷射光(波长157nm)等之真空紫外光。此外，作为照明光，亦可使用DFB半导体雷射或光纤雷射发出之红外线带发出之红外线带、或可见光带之单一波长之雷射光，以掺杂有铒(或铒及镱两者)之光纤放大器加以增幅，使用非线性光学结晶加以波长转换为紫外光之谐波。又，亦可使用固体雷射(波长：355nm、266nm)等。
又，虽针对投影光学系统16为具备多支光学系统之多透镜方式之投影光学系统的情形做了说明，但投影光学系统之支数不限于此，只要是1支以上即可。此外，不限于多透镜方式之投影光学系统，亦可以是使用欧夫纳反射镜之投影光学系统等。又，投影光学系统16可以是放大系统、或缩小系统。
又，曝光装置之用途不限于将液晶显示组件图案转印至方型玻璃板片之液晶用曝光装置，亦能广泛的适用于有机EL(Electro-Luminescence)面板制造用之曝光装置、半导体制造用之曝光装置、用以制造薄膜磁头、微机器及DNA芯片等之曝光装置。此外，不仅仅是半导体组件等之微组件，为制造光曝光装置、EUV曝光装置、X线曝光装置及电子束曝光装置等所使用之光罩或标线片，而将电路图案转印至玻璃基板或硅晶圆等曝光装置，亦能适用。
又，作为曝光对象之物体不限于玻璃板，亦可以是晶圆、陶瓷基板、薄膜构件、或光罩母板(空白光罩)等其他物体。此外，曝光对象物为平面显示器用基板之场合，该基板之厚度无特限定，亦包含薄膜状(具可挠性之片状构件)者。又，本实施方式之曝光装置，在一边长度、或对角长500mm以上之基板为曝光对象物时尤其有效。
液晶显示组件(或半导体组件)等之电子组件，是经由进行组件之功能性能设计的步骤、依据此设计步骤制作光罩(或标线片)的步骤、制作玻璃基板(或晶圆)的步骤、以上述各实施方式之曝光装置及其曝光方法将光罩(标线片)之图案转印至玻璃基板的微影步骤、对曝光后之玻璃基板进行显影的显影步骤、将残存抗蚀剂部分以外之部分之露出构件以蚀刻加以去除的蚀刻步骤、将蚀刻后不要之抗蚀剂去除的抗蚀剂除去步骤、以及组件组装步骤、检査步骤等而制造出。此场合，由于于微影步骤使用上述实施方式之曝光装置实施前述曝光方法，于玻璃基板上形成组件图案，因此能以良好之生产性制造高积体度之组件。
此外，援用与上述实施方式引用之曝光装置等相关之所有美国专利申请公开说明书及美国专利说明书之揭示作为本说明书记载之一部分。
产业上可利用性
如以上之说明，本发明之曝光装置及曝光方法，适于在微影制程中对物体照射照明光以将之曝光。又，本发明之平面显示器制造方法，适于平面显示器之生产。

Claims (16)

1.一种曝光装置，透过光学系统对物体照射照明光，其具备：
移动体，配置于前述光学系统的下方，保持前述物体；
驱动系统，使前述移动体在与前述光学系统的光轴正交的既定平面内彼此正交的第1方向、第2方向上移动；
测量系统，测量在前述既定平面内的3个自由度方向上的前述移动体的位置信息；以及
控制系统，根据由前述测量系统测量的位置信息，控制前述驱动系统；
前述测量系统，具有：格子构件，具有在前述第1方向上彼此分离配置的多个第1格子区域及在前述第2方向上与前述多个第1格子区域不同的位置于前述第1方向上彼此分离配置的多个第2格子区域；多个读头，对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述第2方向上移动；以及测量装置，测量在前述第2方向上的前述多个读头的位置信息，
前述测量系统设置成前述格子构件和前述多个读头中之一方设于前述移动体，且前述格子构件和前述多个读头中之另一方与前述移动体对向，
前述测量系统根据前述多个读头之中的、前述测量光束照射于前述多个第1格子区域及第2格子区域中的至少两个格子区域的，以既定数量的读头构成的第1组合的读头的测量信息和前述测量装置的测量信息，测量前述移动体的位置信息；
前述测量系统，在通过前述移动体的移动使前述第1组合的读头的任一个测量光束从前述多个第1格子区域及前述第2格子区域中的一者脱离后，通过与前述第1组合不同的，以前述既定数量的读头构成的第2组合的读头测量前述移动体的位置信息；
前述控制系统，根据前述第1组合的读头的测量信息或是通过前述第1组合的读头所测量的前述移动体的位置信息，取得用以根据前述第2组合的读头的测量信息控制前述移动体的修正信息。
2.如权利要求1所述的曝光装置，其中，前述控制系统在前述测量系统的前述第1组合的读头的任一个测量光束从前述多个第1格子区域及前述第2格子区域之一者脱离前，取得前述修正信息。
3.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述测量系统的前述第2组合的读头，包含與前述第1组合的读头中测量光束从前述多个第1格子区域及前述第2格子区域之一者脱离的读头不同的读头。
4.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述测量系统的前述第1组合的读头，包含对前述多个第1格子区域之至少一个第1格子区域照射前述测量光束的至少一个读头、以及对前述多个第2格子区域之至少一个第2格子区域照射前述测量光束的至少两个读头。
5.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述多个读头，包含在前述第1方向以比前述多个第1格子区域中相邻的一对第1格子区域的间隔宽的间隔照射前述测量光束的至少两个读头、以及在前述第1方向以比前述多个第2格子区域中相邻的一对第2格子区域的间隔宽的间隔照射前述测量光束的至少两个读头。
6.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述多个第1格子区域与前述多个第2格子区域在前述移动体的上面侧在前述第2方向配置于前述物体的载置区域的两侧、或在前述移动体的上方在前述第2方向配置于前述光学系统的两侧。
7.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述多个读头，能在前述第2方向与前述移动体相对移动。
8.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述多个读头分别以在前述既定平面内彼此交叉的两个方向中之一方、和与前述既定平面正交的第3方向这两个方向作为测量方向；
前述测量系统，能使用前述第1组合的读头，测量前述移动体在包含前述第3方向的、与前述3个自由度方向不同的3个自由度方向上的位置信息。
9.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述物体是透过前述光学系统被前述照明光照明的光罩。
10.如权利要求1或2所述的曝光装置，其中，前述物体是透过前述光学系统被前述照明光曝光的基板；
前述光学系统，具有将被前述照明光照明的光罩的图案的部分像分别投影至前述基板上的多个投影光学系统。
11.如权利要求10所述的曝光装置，其进一步具备：
支承前述多个投影光学系统的框架构件；
前述格子构件与前述多个读头中之另一方设于前述框架构件。
12.如权利要求10所述的曝光装置，其进一步具备：
支承前述多个投影光学系统的框架构件；
前述测量装置，设置于前述框架构件，以使得在前述多个读头上设有标尺构件和第2读头中之一方，且前述标尺构件和前述第2读头中之另一方与前述多个读头对向，通过前述第2读头对前述标尺构件照射测量光束，测量前述多个读头的位置信息。
13.如权利要求10所述的曝光装置，其中，前述基板透过前述多个投影光学系统被前述照明光扫描曝光；
前述多个投影光学系统，在前述扫描曝光中对在与前述基板移动的扫描方向正交的方向上位置彼此不同的多个投影区域分别投影前述部分像。
14.如权利要求10所述的曝光装置，其中，前述基板是至少一边的长度或对角长度为500mm以上的用于平面显示器的基板。
15.一种平面显示器制造方法，其包含：
使用权利要求1至14中任一项所述的曝光装置使基板曝光的动作；以及
使曝光后的前述基板显影的动作。
16.一种曝光方法，透过光学系统对物体照射照明光，其具备：
将保持前述物体的移动体配置于前述光学系统的下方的步骤；
驱动系统使前述移动体在与前述光学系统的光轴正交的既定平面内彼此正交的第1方向、第2方向上移动的步骤；
测量系统测量在前述既定平面内的3个自由度方向上的前述移动体的位置信息的测量步骤；以及
控制系统根据由前述测量系统测量的位置信息，控制前述驱动系统的控制步骤；
前述测量系统具有：格子构件，具有在前述第1方向上彼此分离配置的多个第1格子区域、及在前述第2方向上与前述多个第1格子区域不同的位置于前述第1方向上彼此分离配置的多个第2格子区域；多个读头，对前述格子构件分别照射测量光束且能在前述第2方向移动；以及测量装置，测量在前述第2方向上的前述多个读头的位置信息，
前述测量系统设置成前述格子构件和前述多个读头中之一方设于前述移动体，且前述格子构件和前述多个读头中之另一方与前述移动体对向，
前述测量步骤根据前述多个读头之中的、前述测量光束照射于前述多个第1格子区域及第2格子区域中的至少两个格子区域的，以既定数量的读头构成的第1组合的读头的测量信息和前述测量装置的测量信息，测量前述移动体的位置信息；
前述测量步骤，在通过前述移动体的移动使前述第1组合的读头的任一个测量光束从前述多个第1格子区域及前述第2格子区域中的一个脱离后，通过与前述第1组合不同的，以前述既定数量的读头构成的第2组合的读头测量前述移动体的位置信息；
前述控制步骤，根据前述第1组合的读头的测量信息或是通过前述第1组合的读头所测量的前述移动体的位置信息，取得用以根据前述第2组合的读头的测量信息控制前述移动体的修正信息。
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