JP2009117842A - 移動体装置、パターン形成装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

移動体装置、パターン形成装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】２次元平面内を移動する移動体の位置を安定かつ高精度に計測する。
【解決手段】投影ユニットＰＵの＋Ｘ，−Ｘ側にそれぞれ複数のＹヘッド６５，６４を、常時各２つのヘッドが対になってウエハステージ上の一対のＹスケールに対向するように、Ｙスケールの有効幅の半分以下の間隔ＷＤで、Ｘ軸と平行に配列する。同様に、投影ユニットＰＵの＋Ｙ，−Ｙ側にそれぞれ複数のＸヘッド６６を、常時各２つのヘッドが対になってＸスケールに対向するように、間隔ＷＤで、Ｙ軸と平行に配列する。同時にスケールに対向する２つのヘッドからなるヘッド対のうち、優先ヘッドの計測値を、優先ヘッドの計測値がスケール表面に付着したゴミなどに起因して異常な場合には他方のヘッドの計測値を、使用する。２つのＹヘッド対と１つのＸヘッド対とを用いてウエハステージの２次元平面内での位置を、安定かつ高精度に計測する。
【選択図】図５

Description

本発明は、移動体装置、パターン形成装置及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、実質的に所定平面に沿って移動する移動体を備える移動体装置、移動体に載置される物体上にパターンを形成するパターン形成装置、及びエネルギビームを照射することによって物体にパターンを形成する露光装置、並びに該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
この種の投影露光装置では、被露光基板、例えばウエハを保持するステージの位置は、レーザ干渉計を用いて計測されるのが、一般的であった。しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、要求される性能が厳しくなり、例えば重ね合わせ誤差についてみると、総合的な重ね合わせ誤差の許容値が数ｎｍのオーダーとなり、ステージの位置制御誤差の許容値もサブナノオーダー以下となり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が無視できなくなってきた。
そこで、最近では、干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受け難い高分解能のエンコーダが注目されるようになっており、該エンコーダをウエハステージ等の位置計測に用いる露光装置に関する発明が、提案されている（例えば特許文献１参照）。
上記国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレットに開示される露光装置などでは、ウエハステージ上面に設けられたスケール（グレーティング）を用いてウエハステージ等の位置計測が行われる。しかし、ウエハステージ上面にスケール（グレーティング）を設ける場合、そのスケールの表面に異物（ゴミ等）が付着し、その異物によってエンコーダヘッドの計測ビームが遮られ、あるいは乱反射されて、無視できない程度の計測精度の低下が発生するおそれがあることが、最近になって判明した。
国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレット
本発明の第１の態様によれば、実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；前記移動体の移動領域に配置される複数の計測点を有し、前記複数の計測点のうちのｎ点（ただしｎは２以上の整数）以上が前記スケール上の前記所定幅内に位置するとともに、前記移動体が所定位置にあるときには前記複数の計測点のうちのｎ＋１点以上が前記スケール上の前記所定幅内に位置するように定められ、前記所定幅のスケール上に配置された計測点に計測光を照射することによって前記格子部の周期方向に関する前記スケールの位置情報を計測する計測装置と；前記スケールの前記所定幅内に位置する前記ｎ点以上の計測点、又は前記移動体が前記所定位置にあるときに前記スケールの所定幅内に位置する前記ｎ＋１点以上の計測点、のうちの第１計測点での計測情報を含む第１計測情報を優先的に用いて前記移動体の位置制御を行うとともに、前記スケールの前記所定幅内に位置する計測点での計測情報に前記スケールの異常に起因して異常が生じた場合、前記移動体の位置制御に優先的に用いる計測情報を前記第１計測点とは異なる第２計測点での計測情報を含む第２計測情報に切り換える制御装置と；を備える第１の移動体装置が提供される。
これによれば、計測装置が有する複数の計測点のうちのｎ点（ただしｎは２以上の整数）以上がスケール上の所定幅内に位置するとともに、移動体が所定位置にあるときにはｎ＋１点以上がスケール上の所定幅内に位置する。そのため、少なくとも１つの計測点において、スケールが有する格子部の周期方向に関する移動体の位置情報を計測することが可能になる。また、スケール上の所定幅内に位置するｎ点以上、移動体が所定位置にあるときにはｎ＋１点以上の計測点の一部での計測情報に、スケールの異常に起因する異常が生じた場合、制御装置により、移動体の位置制御に優先的に用いる計測情報が第１計測点とは異なる第２計測点での計測情報を含む第２計測情報に切り換えられる。これにより、スケールが有する格子部の周期方向に関する移動体の位置情報を確実に計測することが可能となる。
本発明の第２の態様によれば、実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；前記移動体の移動領域に配置される複数の計測点を有し、前記複数の計測点で前記格子部の周期方向に関する前記スケールの位置情報を計測するとともに、第１計測点に対して計測光を照射する第１ヘッドと、前記第１計測点、又はその近傍に計測光を照射する第２ヘッドとを含むヘッドセットを複数有する計測装置と；前記第１ヘッドが生成する計測情報を優先的に使用して前記移動体の位置を制御するとともに、前記第１ヘッドが生成する計測情報に前記スケールの異常より異常が生じた場合、優先的に使用する計測情報を、前記第１ヘッドが生成する計測情報から前記第２ヘッドが生成する計測情報に、切り換える制御装置と；を備える第２の移動体装置が提供される。
これによれば、計測装置は、複数の計測点のうちの第１計測点に対して計測光を照射する第１ヘッドと、第１計測点又はその近傍に計測光を照射する第２ヘッドとを含むヘッドセットを複数有する。また、ヘッドセットに含まれる第１ヘッドと第２ヘッドのうち、一方のヘッドの計測情報に、スケールの異常に起因する異常が生じた場合、制御装置により、優先的に使用する計測情報が、第１ヘッドが生成する計測情報から第２ヘッドが生成する計測情報に、切り換えられる。従って、複数のヘッドセットを有する計測装置を用いることにより、スケールが有する格子部の周期方向に関する移動体の位置情報を確実に計測することが可能となる。
本発明の第３の態様によれば、実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；前記移動体の移動範囲内に配置された複数の計測点で、前記所定平面内の１自由度方向に関する前記移動体の位置情報を計測するとともに、前記移動体が所定位置に位置するときに前記複数の計測点のうちの少なくとも１つに計測光を照射して計測情報を生成する複数のヘッドを備える計測装置と；前記１つの計測点に計測光を照射する複数のヘッドのうちの第１ヘッドが生成する計測情報を優先的に使用して前記移動体の位置を制御するとともに、前記第１ヘッドが生成する計測情報に前記スケールの異常により異常が生じた場合、優先的に使用する計測情報を、前記第１ヘッドが生成する計測情報から、前記複数のヘッドのうちの第２ヘッドが生成する計測情報に切り換える制御装置と；を備える第３の移動体装置が提供される。
これによれば、計測装置は、移動体が所定位置に位置するときに、複数の計測点のうちの少なくとも１つに計測光を照射して計測情報を生成する複数のヘッドを備える。そのため、少なくとも１つの計測点において、所定平面内の１自由度方向に関する移動体の位置情報を計測することが可能になる。また、制御装置により、第１ヘッドが生成する計測情報にスケールの異常に起因して異常が生じた場合、優先的に使用する計測情報が、第１ヘッドが生成する計測情報から、複数のヘッドのうちの第２ヘッドが生成する計測情報に切り換えられる。従って、所定平面内の１自由度方向に関する移動体の位置情報を確実に計測することが可能となる。
本発明の第４の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体上にパターンを形成するパターニング装置と；前記物体が前記移動体に載置される本発明の移動体装置（正確には、第１、第２、第３の移動体装置のいずれか）と；を備えるパターン形成装置が提供される。
これによれば、本発明の移動体装置の一部を構成する、計測方向に関する位置情報を確実に計測できる移動体上の物体に、パターニング装置によりパターンが生成される。従って、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
本発明の第５の態様によれば、エネルギビームを照射することによって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；前記物体が前記移動体に載置される本発明の移動体装置と；前記エネルギビームに対して前記物体を相対移動させるために、前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える露光装置が提供される。
これによれば、パターニング装置から物体に照射されるエネルギビームに対して物体を相対移動させるために、駆動装置により、物体を載置する移動体が精度良く駆動される。従って、走査露光により、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
本発明の第６の態様によれば、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法が提供される。
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図９（Ｂ）に基づいて説明する。
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向と、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。露光装置１００は、後述するエンコーダシステムの構成など一部が相違するが、全体的には、前述の国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレット（及びこれに対応する米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書）に開示される、露光装置と同様に構成されている。従って、以下では、特に必要な場合を除き、構成各部について簡略化して説明を行なうものとする。なお、図１において、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
照明系１０は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系とを含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図７参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面（移動面）内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図７参照）に送られる。
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
本実施形態の露光装置１００には、液浸方式の露光を行うために、局所液浸装置８が設けられている。局所液浸装置８は、液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図７参照）、液体供給管３１Ａ、液体回収管３１Ｂ、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、投影ユニットＰＵを保持する不図示のメインフレームに吊り下げ支持されている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ同一面となるように設定されている。また、ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとは、図４に示されるように、平面視（上方から見て）でＸ軸方向及びＹ軸方向に対しておよそ４５°傾斜し、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（基準軸）ＬＶに関して対称な配置となっている。
液体供給管３１Ａは液体供給装置５（図１では不図示、図７参照）に、液体回収管３１Ｂは液体回収装置６（図１では不図示、図７参照）に接続されている。ここで、液体供給装置５には、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。液体回収装置６には、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。
主制御装置２０は、液体供給装置５（図７参照）を制御して、液体供給管３１Ａを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置６（図７参照）を制御して、液体回収管３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体の量と回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持され、それにより液浸領域１４（例えば図８（Ａ）参照）が形成される。なお、投影ユニットＰＵの下方に後述する計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、同様に先端レンズ１９１と後述する計測テーブルとの間に液浸領域１４を形成することができる。
本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図７参照）、及びステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図７参照）等を備えている。計測システム２００は、図７に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。なお、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０等については、後に詳述する。
ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、それぞれの底面に固定された不図示の複数の非接触軸受、例えばエアパッドにより数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２の上方に支持されている。また、ステージＷＳＴ，ＭＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図７参照）によって、独立してＸＹ平面内で駆動可能である。
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、リニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダ（ウエハの載置領域）の外側には、図２（Ａ）に示されるように、ウエハホルダよりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている（撥液面が形成されている）。なお、プレート２８は、その表面の全部又は一部がウエハＷの表面と同一面となるようにウエハテーブルＷＴＢ上面に設置されている。
プレート２８は、中央に上述の円形の開口が形成された矩形の外形（輪郭）を有する第１撥液領域２８ａと、その周囲に配置された矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂと、を有する。なお、本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水が用いられているので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ，２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ，２８ｂとも呼ぶ。
第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが、それを挟むように一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬに対応して、それらを透過する照明光ＩＬを、ウエハステージＷＳＴ外部（後述する計測ステージＭＳＴに設けられる受光系）に導く送光系（不図示）が設けられている。
第２撥水板２８ｂには、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成されている。詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図２（Ａ）における左右両側）の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、例えばＸ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図２（Ａ）における上下両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態でＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。なお、図２（Ａ）では、図示の便宜のため、格子のピッチは、実際のピッチよりも大きく図示されている。その他の図においても同様である。
なお、回折格子を保護するために、撥水性をそなえた低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（面位置）になるよう、ウエハテーブルＷＳＴ上面に設置される。
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図２（Ａ）に示されるように、後述する干渉計システム１１８のための、反射面１７ａ，１７ｂが形成されている。
計測ステージＭＳＴは、図１に示されるように、不図示のリニアモータ等によってＸＹ平面内で駆動されるステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。計測ステージＭＳＴは、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、少なくとも３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動可能に構成されている。
なお、図７では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図２（Ｂ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第２００３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９８、照度モニタ（不図示）などが設けられている。また、ステージ本体９２には、前述の一対の送光系（不図示）に対向する配置で、一対の受光系（不図示）が設けられている。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとがＹ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）において、ウエハステージＷＳＴ上の計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを各送光系（不図示）で案内し、計測ステージＭＳＴ内の各受光系（不図示）の受光素子で受光する、空間像計測装置４５（図７参照）が構成される。
計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側端面には、図２（Ｂ）に示されるように、フィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＣＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。なお、ＦＤバー４６の表面及び計測テーブルＭＴＢの表面も撥液膜（撥水膜）で覆われている。
計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面には、前述したウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ、１９ｂが形成されている（図２（Ｂ）参照）。
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、前述の基準軸ＬＶ上で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、直線ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図７参照）により、それらの検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に駆動可能である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、図４等に示されるプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡは、前述の干渉計１２７からの測長ビームＢ６の光軸に一致する。
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８（図７参照）の構成等について説明する。
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。Ｙ干渉計１６及び３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａ，１７ｂに、それぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）Ｂ４（Ｂ４1，Ｂ４2）、Ｂ５（Ｂ５1，Ｂ５2）、Ｂ６、Ｂ７を照射する。そして、Ｙ干渉計１６、並びに３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、それぞれの反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。
なお、例えば、Ｘ干渉計１２６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＸ軸と平行な直線（基準軸ＬＨ（図４、図５等参照））に関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｙ干渉計１６は、前述の基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。このように、本実施形態では、上記各干渉計として、一部（例えば干渉計１２８）を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。そこで、主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７のいずれかの計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面には、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２（Ａ）からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも、長く設計されている。
移動鏡４１に対向して、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つの測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステムを用いて計測される。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴがエンコーダシステムの計測領域外（例えば、図４等に示されるアンローディングポジションＵＰ及びローディングポジションＬＰ付近）に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステムの計測結果の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合などに補助的に使用される。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステムとを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の全位置情報を計測することとしても良い。
干渉計システム１１８のＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０は、図３に示されるように、計測テーブルＭＴＢの反射面１９ａ、１９ｂに、干渉計ビーム（測長ビーム）を照射して、それぞれの反射光を受光することにより、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を計測し、その計測結果を、主制御装置２０に供給する。
次に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図７参照）の構成等について説明する。
本実施形態の露光装置１００では、図４に示されるように、ノズルユニット３２から四方へ延在する状態で、４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図５に示されるように、複数（ここでは９個）のＹヘッド６５1〜６５9及び６４1〜６４9をそれぞれ備えている。詳細には、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、それぞれ、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは７個）のＹヘッド６５3〜６５9及び６４1〜６４7と、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れたノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に基準軸ＬＨと平行に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは２個）のＹヘッド６５1，６５2及び６４8，６４9とを備えている。なお、Ｙヘッド６５2，６５3間、及びＹヘッド６４7，６４8間のＸ軸方向の間隔もＷＤに設定されている。以下では、適宜、Ｙヘッド６５1〜６５9、６４1〜６４9を、それぞれ、Ｙヘッド６５、６４とも記述する。
ヘッドユニット６２Ａは、前述のＹスケール３９Ｙ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、９眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図７参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置を計測する多眼（ここでは、９眼）のＹエンコーダ７０Ｃ（図７参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える９個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）の半分より僅かに狭く設定されている。従って、それぞれ９個のＹヘッド６５，６４のうち、少なくとも各２つのヘッドが、露光時などには、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する。すなわち、それぞれ９個のＹヘッド６５，６４が発する計測ビームのうち、少なくとも各２つの計測ビームを、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に照射可能である。
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）の＋Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数、ここでは７個のＸヘッド６６8〜６６14を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）を介してヘッドユニット６２Ｂとは反対側のプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数、ここでは７個のＸヘッド６６1〜６６7を備えている。以下では、適宜、Ｘヘッド６６1〜６６14を、Ｘヘッド６６とも記述する。
ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＸスケール３９Ｘ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する、多眼（ここでは、７眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図７参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ位置を計測する多眼（ここでは、７眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｄ（図７参照）を構成する。
ここでヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）の半分よりも狭く設定されている。従って、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備えるＸヘッド６６のうち少なくとも各２つのヘッドが、次に説明する切り換え（つなぎ）時などを除き、露光時などには、対応するＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2に対向する。すなわち、それぞれ７個のＸヘッド６６が発する計測ビームのうち、少なくとも各２つの計測ビームを、対応するＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2に照射可能である。なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６8とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６7との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
なお、本実施形態におけるＸヘッド６６の配置では、上述の切り換え（つなぎ）の際には、ヘッドユニット６２Ｂに属するＸヘッド６６のうち最も−Ｙ側のＸヘッド６６8のみが対応するＸスケール３９Ｘ1に対向し、ヘッドユニット６２Ｄに属するＸヘッド６６のうち最も＋Ｙ側のＸヘッド６６7のみが対応するＸスケール３９Ｘ2に対向する。すなわちＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2にＸヘッド６６が各１つのみ対向する。そこで、ヘッドユニット６２Ｂと６２Ｄの間隔を距離ＷＤ以上狭めて、切り換え（つなぎ）時においても、Ｘヘッド６６8とＸヘッド６６7が、同時に対応するＸスケールに対向するのに加えて、Ｘヘッド６６6及び６６9の少なくとも一方が、同時に対応するＸスケールに対向するようにしても良い。
なお、本実施形態におけるＸヘッド６６の配置では、上述の切り換え（つなぎ）の際には、ヘッドユニット６２Ｂに属するＸヘッド６６のうち最も−Ｙ側のＸヘッド６６8のみが対応するＸスケール３９Ｘ1に対向し、ヘッドユニット６２Ｄに属するＸヘッド６６のうち最も＋Ｙ側のＸヘッド６６7のみが対応するＸスケール３９Ｘ2に対向する。すなわちＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2にＸヘッド６６が各１つのみ対向する。そこで、ヘッドユニット６２Ｂと６２Ｄの間隔を距離ＷＤ以上狭めて、切り換え（つなぎ）時においても、Ｘヘッド６６8とＸヘッド６６7が、同時に対応するＸスケールに対向するのに加えて、Ｘヘッド６６6及び６６9の少なくとも一方が、同時に対応するＸスケールに対向するようにしても良い。
本実施形態では、さらに、図４に示されるように、ヘッドユニット６２Ｃ、６２Ａの−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ｅ及び６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、７つのＹヘッド６７1〜６７7を備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ｅは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に前述の基準軸ＬＡ上に間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された５つのＹヘッド６７1〜６７5と、基準軸ＬＡから＋Ｙ方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側に、基準軸ＬＡと平行に間隔ＷＤで配置された２つのＹヘッド６７6，６７7と、を備えている。なお、Ｙヘッド６７5，６７6間のＸ軸方向の間隔もＷＤと設定されている。以下では、Ｙヘッド６７1〜６７7を、適宜、Ｙヘッド６７とも記述する。
アライメント動作の際などには、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７，６８が少なくとも各２つそれぞれ対向する。すなわち、それぞれ７つのＹヘッド６７，６８が発する計測ビームのうち、少なくとも各２つの計測ビームを、アライメント時などには、常に、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に照射可能である。このＹヘッド６７，６８（すなわち、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ、７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７5，６８3が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７5，６８3によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向する６７5，６８3によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼ぶ。また、識別のため、上述したＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にそれぞれ対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ、７０Ｆを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
上述したリニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又は７０Ｂ，７０Ｄ，７０Ｅ1，７０Ｆ1のうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ方向の回転を制御する。
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図６に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎ＝Ｍ／２）のマトリックス状に配置される。図４及び図６では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。この検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。
図６に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサのヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式の変位センサのヘッドが用いられている。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの表面のＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームが、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を構成する反射型回折格子によって反射される構成が採用されている。
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図６に示されるように、それぞれが備える９つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１〜９）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ９つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜９）を備えている。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する外側の５つのＺヘッド７６5〜７６9，７４1〜７４5は、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて、基準軸ＬＨと平行に配置されている。また、ヘッドユニット６２Ａと６２Ｃのそれぞれに属する最も内側の２つのＺヘッド７６1，７６2及び７４8，７４9は投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に、残りのＺヘッド７６3，７６4及び７４6，７４7はそれぞれＹヘッド６５3，６５4及び６４6，６４7の−Ｙ側に、配置されている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する９つのＺヘッド７６j，７４iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６j，７４iとしては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられている。
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える９つのＺヘッド７６j，７４i（より正確には、Ｚヘッドが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔は、Ｙヘッドの６５，６４のＸ軸方向の間隔ＷＤと等しく設定されている。従って、Ｙヘッド６５，６４と同様に、それぞれ９個のＺヘッド７６j，７４iのうち、少なくとも各２つのヘッドが、露光時などには、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する。すなわち、それぞれ９個のＺヘッド７６j，７４iが発する計測ビームのうち、少なくとも各２つの計測ビームを、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に照射可能である。
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４9，７６1〜７６9は、図７に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４9，７６1〜７６9の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４9，７６1〜７６9と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０（計測システム２００の一部）が構成されている。
さらに、本実施形態の露光装置１００では、レチクルＲの上方に、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂ（図１では不図示、図７参照）が設けられている。レチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂの検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
図７には、露光装置１００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マイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。なお、図７においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８など、計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
本実施形態の露光装置１００では、前述したようなウエハテーブルＷＴＢ上のＸスケール、Ｙスケールの配置及び前述したようなＸヘッド、Ｙヘッドの配置を採用したことから、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（すなわち、本実施形態では、アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2と、Ｙヘッド６５，６４（ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃ）又はＹヘッド６８，６７（ヘッドユニット６２Ｆ，６２Ｅ）とがそれぞれ対向し、かつＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のいずれか一方にＸヘッド６６（ヘッドユニット６２Ｂ又は６２Ｄ）が対向するようになっている。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）中では、対応するＸスケール又はＹスケールに対向したヘッドが実線の丸で囲んで示されている。
前述の如く、各ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、一部を除いて常に、少なくとも２つのヘッドを対応するスケールに対向させる（より正確には、一部を除いて常に、少なくとも２つの計測ビームを対応するスケールに照射可能である）。そこで、主制御装置２０は、各ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆのそれぞれについて、スケールに対向する少なくとも２つのヘッドを対にして使用する。そして、主制御装置２０は、その２つのヘッドの計測値を常に監視し、いずれか一方の計測値をそのヘッド対（もしくは２つのヘッドが属するヘッドユニット）の計測値として代表させる。主制御装置２０は、例えば、２つのヘッドのうち、先にスケールに対向したヘッドを優先ヘッド、後からスケールに対向したヘッドを補助ヘッド、とする。あるいは、主制御装置２０は、スケールの長手方向に直交する方向（Ｙスケールの場合はＸ軸方向）の中央に近い方のヘッドを優先ヘッドとし、残りのヘッドを補助ヘッドとしても良い。主制御装置２０は、通常時には優先ヘッドの計測値を、そして優先ヘッドの出力（計測値）に異常が発生した場合には補助ヘッドの計測値を、ヘッド対（もしくはヘッドユニット）の計測値として代表させることとすれば良い。主制御装置２０は、この取り扱いに従って、６つのヘッドユニットの計測値を監視する。
主制御装置２０は、優先ヘッドの計測結果の正当性を検証するため、特にスケールの異常に起因する優先ヘッドの出力異常を検証するため、例えば干渉計システム１１８の計測結果を用いて個々のエンコーダヘッドの計測値を予測し、その予測値と実測値との差の絶対値が、所定の閾値以下であれば計測結果は正常、所定の閾値を越えると異常と判断する。
このため、主制御装置２０は、前述のウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又は７０Ｂ，７０Ｄ，７０Ｅ1，７０Ｆ1のうちの３つの計測値に基づいて、ステージ駆動系１２４を構成する各モータを制御することで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を、高精度に制御することができる。
また、主制御装置２０は、図８（Ａ）中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するＹヘッド６５，６４のヘッド対を、同図中に矢印ｅ1で示されるように、隣のヘッド対に順次切り換える。詳述すると、Ｙヘッド６５については実線の丸で囲まれるヘッド対６５3，６５4から点線の丸で囲まれるヘッド対６５4，６５5へ、Ｙヘッド６４については実線の丸で囲まれるヘッド対６４3，６４4から点線の丸で囲まれるヘッド対６４4，６４5へ、切り換える。ここで、切り換え前のヘッド対と切り換え後のヘッド対では、１つのヘッド（６５4，６４4）が共通となる。
本実施形態では、このＹヘッド６５，６４の切り換え（つなぎ）を円滑に行うために、前述の如く、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃが備えるＹヘッド６５，６４のうち、入れ替わる２つのヘッド（例えば、図８（Ａ）の例では、Ｙヘッド６５3と６５5、６４3と６４5）の間隔（隣接するヘッドの間隔ＷＤの２倍）が、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅よりも狭く設定されている。換言すれば、隣接するＹヘッドの間隔ＷＤがＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅の半分より狭く設定されているのである。
また、後述するSec-BCHK（ロット先頭）の際に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際に、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するＹヘッド６７，６８内のヘッド対を、上記と同様に、隣のヘッド対に順次切り換える。
また、本実施形態では、前述の如く、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄが備える隣接するＸヘッド６６の間隔ＷＤが、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅の半分よりも狭く設定されているので、上述と同様に、主制御装置２０は、図８（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド６６のヘッド対を、同図中に矢印ｅ2で示されるように、順次隣のヘッド対に切り換える。詳述すると、実線の丸で囲まれるヘッド対６６9，６６10から点線の丸で囲まれるヘッド対６６8，６６9へ、切り換える。ここで、切り換え前のヘッド対と切り換え後のヘッド対では、１つのヘッド６６9が共通となる。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの移動に伴い、その位置を計測するために使用するエンコーダヘッドを、あるヘッド対（例えば、Ｅｈ１，Ｅｈ２）から、一方のヘッド（Ｅｈ２）を含む別のヘッド対（Ｅｈ２，Ｅｈ３）に切り換える方式が採用されている。しかし、この方式に限らず、あるヘッド対（例えば、Ｅｈ１，Ｅｈ２）から、共通ヘッドを含まない別のヘッド対（Ｅｈ３，Ｅｈ４）へ切り換える変形方式を採用しても良い。この変形方式においても、上述の方式と同様に、通常時には優先ヘッドの計測値を、その異常時には補助ヘッドの計測値をヘッド対（もしくはこれらのヘッドが属するヘッドユニット）の計測値として代表させれば良い。
なお、エンコーダの計測値に異常が発生する原因として、大きく２つの原因、すなわち、エンコーダヘッド（ヘッド）の動作不良に由来する原因と、計測ビームが照射されるスケールの異常に由来する原因がある。前者の例としては、ヘッドの機械的故障が代表的に挙げられる。後者の例としては、スケール表面に液浸領域の液体が残存し、あるいはゴミ等の異物が付着し、その残存した液体又は付着した異物を計測ビームが走査する場合などが挙げられる。
本実施形態における優先ヘッドと補助ヘッドから構成されるヘッド対を、常時少なくとも１つ対応するスケールに対向させる方法は、ヘッドの動作不良に起因する計測値の異常に対し有効であるし、スケールの異常に起因する計測値の異常に対しても有効である。
なお、本実施形態において使用するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆは、干渉させる２つのビームの光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。各エンコーダの分解能は、例えば０．１ｎｍ程度である。
次に、主としてロットのウエハに対する処理を開始する直前（ロット先頭）に行われる、セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）のベースライン計測（以下、適宜Sec-BCHK（ロット先頭）とも呼ぶ）について説明する。ここで、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとは、プライマリアライメント系ＡＬ１（の検出中心）を基準とする各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（の検出中心）の相対位置を意味する。なお、セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、例えばロット内のウエハのショットマップデータに応じて、Ｘ軸方向の位置が設定されているものとする。
ａ． Sec-BCHK（ロット先頭）に際しては、主制御装置２０は、まず、図９（Ａ）に示されるように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）上の特定のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出し（図９（Ａ）中の星マーク参照）、その検出結果とその検出時のエンコーダ７０Ａ、７０Ｅ1、７０Ｆ1の計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図９（Ａ）の状態では、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置は、Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2にそれぞれ対向する実線の丸で囲まれている２つのＹヘッド対６８3，６８4及び６７4，６７5（エンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1）と、Ｘスケール３９Ｘ2に対向する実線の丸で囲まれているＸヘッド対６６3，６６4（エンコーダ７０Ｄ）と、に基づいて、主制御装置２０によって制御されている。
ｂ． 次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に所定距離移動し、図９（Ｂ）で示されるように、上記の特定のアライメントマークを、セカンダリアライメント系ＡＬ２1で検出し（図９（Ｂ）中の星マーク参照）、その検出結果とその検出時のエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1、７０Ｄの計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図９（Ｂ）の状態では、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置は、Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2にそれぞれ対向する実線の丸で囲まれている２つのＹヘッド対６８1，６８2及び６７1，６７2（エンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1）と、Ｘスケール３９Ｘ2に対向する実線の丸で囲まれているＸヘッド対６６3，６６4（エンコーダ７０Ｄ）と、に基づいて制御されている。
ｃ．同様にして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に順次移動して上記の特定のアライメントマークを、残りのセカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4で順次検出し、その検出結果と検出時のエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1、７０Ｄの計測値とを、順次対応付けてメモリに格納する。
ｄ．そして、主制御装置２０は、上記ａ．の処理結果と上記ｂ．又はｃ．の処理結果とに基づいて、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインをそれぞれ算出する。
このように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）を用いて、そのウエハＷ上の同一のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１と各セカンダリアライメント系ＡＬ２nとで検出することで、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインを求めることから、この処理により、結果的に、プロセスに起因するアライメント系間の検出オフセットの差も補正される。
本実施形態では、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆが、Ｘ軸方向の位置が異なる７つのＹヘッド６７，６８をそれぞれ備えているので、上記の各セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインを計測する際に、プライマリアライメント系ＡＬ１は勿論、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのいずれを用いて、ウエハ上の特定アライメントマークを検出する場合であっても、その検出時のウエハステージＷＳＴのＹ位置及びθｚ回転を、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向するＹヘッド対６８，６７（エンコーダ７０Ｆ1、７０Ｅ1）の計測値に基づいて計測、管理することができる。また、このとき、ウエハステージＷＳＴのＸ位置は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド対６６（エンコーダ７０Ｄ）の計測値に基づいて計測・管理することができる。
なお、ウエハのアライメントマークの代わりに、例えば、ウエハステージＷＳＴ上の計測プレート３０の基準マークＦＭ、又は計測ステージＭＳＴ上のＦＤバー４６の基準マークＭを用いて、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースライン計測を行っても良い。
本実施形態の露光装置１００では、前述の国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレットの実施形態中に開示される露光装置と基本的に同様の手順で、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作が行なわれる。この並行処理動作は、次の２点を除けば、上記国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレットの実施形態中に開示される露光装置と同様であるから、詳細説明は省略する。
第１は、ウエハステージＷＳＴが前述の有効領域にあるとき、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する、エンコーダシステムの位置計測に用いている、いずれかの優先ヘッド（Ｘヘッド又はＹヘッド）の出力に異常が発生したとき、主制御装置２０により、前述のようにしてその優先ヘッドとともにヘッド対を構成する補助ヘッドの計測値が、そのヘッド対（もしくはその２つのヘッドが属するヘッドユニット）の計測値として用いられる点である。
第２は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の際のウエハステージＷＳＴのショット間ステッピング動作時などに、前述した、ウエハステージのＷＳＴの例えばＸ位置を計測するために使用するエンコーダヘッドを、あるヘッド対（例えば、Ｅｈ１，Ｅｈ２）から、一方のヘッド（Ｅｈ２）を含む別のヘッド対（Ｅｈ２，Ｅｈ３）に切り換える方式のヘッドの切り換えが行なわれる点である。
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハステージＷＳＴが、前述の有効ストローク範囲にあるとき、ウエハステージＷＳＴに設けられたＹスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2には、常に、対応するＹヘッドが２つ以上対向しているので、主制御装置２０は、その２つのＹヘッドのうちの少なくとも一方の計測結果を用いて、Ｙスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2の格子部の周期方向（Ｙ軸方向）に関するウエハステージＷＳＴの位置情報及びθｚ方向の回転情報を、常に、計測することができる。また、ウエハステージＷＳＴが、前述の有効ストローク範囲にあるとき、一部の例外的な場合（ヘッドユニット６２ＢのＸヘッド６６8とヘッドユニット６２ＤのＸヘッド６６7とが切り換え可能な位置にウエハステージＷＳＴが位置する場合）を除き、ウエハステージＷＳＴに設けられたＸスケール３９Ｘ1、３９Ｘ2のいずれかに、常に、対応するＸヘッドが２つ以上対向している。従って、主制御装置２０は、その２つのＸヘッドのうちの少なくとも一方の計測結果を用いて、Ｙスケール３９Ｘ1、３９Ｘ2の格子部の周期方向（Ｘ軸方向）に関するウエハステージＷＳＴの位置情報を、常に、計測することができる。
また、各スケール上の有効領域（格子部）内に位置する少なくとも２つのヘッドのうちの優先ヘッドの計測情報に、スケールの異常に起因する異常（又はヘッドの異常に起因する異常）が生じた場合、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴの位置制御に優先的に用いる計測情報が優先ヘッドでの計測情報から補助ヘッドでの計測情報に切り換えられる。これにより、各スケールが有する格子部の周期方向に関するウエハステージＷＳＴの位置情報を確実に計測することが可能となる。
また、本実施形態の露光装置によると、計測システム２００に含まれる、エンコーダシステム１５０は、プライマリアライメント系ＡＬ１、及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出領域の両外側にそれぞれ配置されたヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆの一部をそれぞれ構成するＸ軸方向に関して位置が異なる７つのＹヘッド６７，６８を有している。そして、主制御装置２０は、アライメントの際などに、一対のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とそれぞれ対向するＹヘッド対６８，６７（Ｙリニアエンコーダ７０Ｆ1，７０Ｅ1）の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置情報（及びθｚ方向の位置情報）を計測する。
このため、例えば前述のSec-BCHK（ロット先頭）に際し、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷ上の特定のアライメントマーク（又はウエハステージＷＳＴ上の基準マークＦＭ）を、プライマリアライメント系ＡＬ１、及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれで検出するために、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動させる場合などにも、少なくともウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置（及びθｚ方向の回転）を、計測の短期安定性が良好なＹリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1によって計測することが可能となる。従って、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4それぞれの検出結果と、その検出時のＹリニアエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1の計測値とに基づいて、そのマーク（特定のアライメントマーク（又はウエハステージＷＳＴ上の基準マークＦＭ））のＹ軸方向に関する位置情報を、精度良く求めることが可能になる。また、Sec-BCHK（ロット先頭）の際のウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド対６６（エンコーダ７０Ｄ）によって計測されている。従って、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）を、ロット先頭毎に、高精度に求めることができる。
また、本実施形態では、所定のインターバル（ここではウエハ交換毎）に、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）が計測される。
そして、このようにして得られた最新のベースラインと、ウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果とに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域に精度（重ね合わせ精度）良く転写することが可能になる。さらに、本実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。
また、本実施形態の露光装置１０によると、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆがそれぞれ備える各７つのＹヘッド６７、６８のうち、最も内側に位置する２つのＹヘッド６７6，６７7及び６８1，６８2が、Ｙ軸方向に関して、他のＹヘッドと位置が異なる。これにより、その最も内側に位置する２つのＹヘッド６７6，６７7と６８1，６８2を、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4の周囲の空きスペースに配置する、すなわち、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4の配置に合わせて配置することが可能になる。
また、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆがそれぞれ備える各７つのＹヘッド６７、６８のＸ軸方向の間隔は、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）の半分より狭いので、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に移動する際に、その移動に伴って、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向位置計測に用いられるＹヘッド対が、隣のＹヘッド対（ただし、Ｙヘッド対のうちの一方のヘッドは先のＹヘッド対と共通）に支障なく切り換えられ、その切り換わりの前後で、計測値が引き継がれる。これにより、上記Sec-BCHKの際などに、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７，６８が少なくとも各２つそれぞれ対向し、これらのＹヘッド対６７，６８（すなわち、これらのＹヘッド対６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
また、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4による、ウエハＷ上のアライメントマークの検出時に、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆの各７つのＹヘッド６７、６８の中からＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にそれぞれ対向するＹヘッド６７、６８を各２つ選択するとともに、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄの複数のＸヘッド６６の中から対応するＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2に対向する２つのＸヘッド６６を選択し、選択された２つのＹヘッド対の計測値と、選択されたＸヘッド対の計測値とに基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置及び回転（θｚ回転）を制御する。
《変形例》
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴのＸＹ移動面内での位置情報を、安定かつ高精度に計測するために、常時、２つのエンコーダヘッド（ヘッド）を共通のスケールに対向させた。そして、その２つのヘッドからなるヘッド対のうち、優先ヘッドの計測値を、優先ヘッドの計測値にスケールの異常（又はヘッドの動作不良）に起因する異常が発生した場合には他方の補助ヘッドの計測値を、使用することとした。しかし、これに限らず、常時、優先ヘッドと補助ヘッドとの２つのヘッドを用いる計測方法として、様々な変形例が考えられる。
以下、図１０（Ａ）〜図１２（Ｂ）に基づいて、代表的な変形例のいくつかについて説明する。なお、図１０（Ａ）〜図１２（Ｂ）において、スケールＳＹ（すなわちウエハステージ）は−Ｘ方向に移動しているものとする。また、スケールＳＹはＹスケール、ヘッドはＹヘッドとする。
第１の変形例として、優先ヘッドと補助ヘッドの２つのヘッドをセット（ヘッドセットと呼ぶ）にし、常時少なくとも１つのヘッドセットをスケールに対向させる場合が挙げられる。この第１の変形例では、図１０（Ａ）に示されるように、スケールＳＹの長手方向（Ｙ軸方向）に近接して配置された２つのヘッドＥｈ１，Ｅｈ２から成るヘッドセットＨｓ１と、Ｙ軸方向に近接して配置された別の２つのヘッドＥｈ３，Ｅｈ４から成るヘッドセットＨｓ２とが、１つのスケールＳＹに対向している。この第１の変形例では、Ｙ軸方向に近接する２つのヘッドから構成される複数のヘッドセットが用意されており、それらがＸ軸方向に平行に、スケールＳＹの有効幅より狭い間隔で、配置されている。それにより、常時１つのヘッドセットがスケールＳＹに対向することとなる。
図１０（Ａ）の状態から、スケールＳＹ（すなわちウエハステージ）が−Ｘ方向に移動すると、ヘッドセットＨｓ１がスケールＳＹから外れる。より正確に説明すると、ヘッドセットＨｓ１を構成する２つのヘッドＥｈ１，Ｅｈ２が射出する計測ビームの照射点、すなわちヘッドＥｈ１，Ｅｈ２の計測点が、スケールＳＹの有効領域から外れる。そこで、ヘッドセットＨｓ１がスケールＳＹから外れる前に、主制御装置２０により、ステージ位置を管理するヘッドセットが、ヘッドセットＨｓ１からヘッドセットＨｓ２に切り換えられる。
この第１の変形例は、前述のスケールの異常に起因する計測値の異常に対して有効であるし、ヘッドの動作不良に起因する計測値の異常に対しても有効である。
上述の第１の変形例に準ずる第２の変形例が、図１０（Ｂ）に示されている。上記の実施形態及び第１の変形例では、１つのヘッドから１つの計測ビームがスケールに照射され、その照射点（すなわち計測点）におけるヘッドとスケール間の相対変位を計測する構成のヘッドが採用されているのに対し、第２の変形例では、１つのヘッドから２つの計測ビームがスケールに照射され、それぞれの照射点における相対変位を計測する、２点計測可能な構成のヘッドが採用されている。従って、第２の変形例では、図１０（Ｂ）に示されるヘッドＥｈ１（Ｅｈ２）が、図１０（Ａ）に示される第１の変形例におけるヘッドＥｈ１，Ｅｈ２から構成されるヘッドセットＥｈ１（ヘッドＥｈ３，Ｅｈ４から構成されるヘッドセットＥｈ２）と、同じ役割を果たす。
従って、第２の変形例においても、第１の変形例と同様に、複数の２点計測可能なヘッドが、Ｘ軸方向に平行に、スケールＳＹの有効幅より狭い間隔で、配置される。それにより、常時１つのヘッドがスケールＳＹに対向し、常時そのヘッドから２つの計測ビームがスケールＳＹに照射されることとなる。従って、第１の変形例における優先ヘッドと補助ヘッドから構成されるヘッドセットの概念が、第２の変形例では優先計測ビームと補助計測ビームから構成される計測ビームセットの概念に置き換えられる以外、切り換え処理の手順も含め、同様となる。
上述の第１、第２の変形例では、ヘッドセットを構成する２つのヘッドが、もしくはセットとなる２つの計測点が、スケールの周期方向（Ｙ軸方向）に並列に配置される。これらの例に対応して、スケールの周期方向と直交する方向（Ｘ軸方向）に並列に配置する例も考えられる。
図１１（Ａ）には、図１０（Ａ）の第１の変形例に対応する、第３の変形例が示されている。第３の変形例では、第１の変形例と同様に、優先ヘッドと補助ヘッドの２つのヘッドをセットにし、常時少なくとも１つのヘッドセットをスケールに対向させる。ただし、図１１（Ａ）では、第１の変形例と異なり、スケールＳＹの有効幅方向（Ｘ軸方向）に近接して配置された２つのヘッドＥｈ１，Ｅｈ２から成るヘッドセットＨｓ１と、Ｘ軸方向に近接して配置された別の２つのヘッドＥｈ３，Ｅｈ４から成るヘッドセットＨｓ２とが、１つのスケールＳＹに対向している。この第３の変形例では、Ｘ軸方向に近接する２つのヘッドから構成される複数のヘッドセットが用意されており、それらがＸ軸方向に平行に、常時１つのヘッドセットがスケールＳＹに対向するように、配置されている。ただし、隣り合う２つのヘッドセットの間隔は、図１１（Ａ）に示されるように、２つのヘッドセット（を構成する全４つのヘッド）から射出される計測ビームの照射点（計測点）が、スケールＳＹの有効領域内に位置する間隔に設定されている。
図１１（Ａ）の状態から、スケールＳＹ（すなわちウエハステージ）が−Ｘ方向に移動すると、ヘッドＥｈ１の計測点がスケールＳＹの有効領域から外れる。ここで、仮に、ヘッドＥｈ１がヘッドセットＨｓ１の優先ヘッドとして選ばれていたとすると、主制御装置２０により、スケールＳＹから外れた時点で、優先ヘッドはヘッドＥｈ２に切り換えられる。さらに、スケールＳＹが−Ｘ方向に移動すると、次いでヘッドＥｈ２の計測点がスケールＳＹから外れる。そこで、遅くともこの時点までに、すなわち、ヘッドセットＨｓ１を構成する両ヘッドＥｈ１，Ｅｈ２の計測点がスケールＳＹから外れる前に、ステージ位置を管理するヘッドセットが、ヘッドセットＨｓ１からヘッドセットＨｓ２に切り換えられる。
この第３の変形例は、第１の変形例と同様に、前述のスケールの異常に起因する計測値の異常に対して有効であるし、ヘッドの動作不良に起因する計測値の異常に対しても有効である。
上述の第３の変形例に準ずる第４の変形例が、図１１（Ｂ）に示されている。第３の変形例では、１つのヘッドから１つの計測ビームがスケールに照射され、その照射点（すなわち計測点）におけるヘッドとスケール間の相対変位を計測する構成のヘッドが採用されているのに対し、第４の変形例では、第２の変形例と同様に、１つのヘッドより２つの計測ビームがスケールに照射され、それぞれの照射点における相対変位を計測する、２点計測可能な構成のヘッドが採用されている。従って、図１１（Ｂ）に示される、第４の変形例におけるヘッドＥｈ１（Ｅｈ２）が、図１１（Ａ）におけるヘッドＥｈ１，Ｅｈ２から構成されるヘッドセットＨｓ１（ヘッドＥｈ３，Ｅｈ４から構成されるヘッドセットＨｓ２）と、同じ役割を果たす。
従って、第４の変形例においても、第３の変形例と同様に、Ｘ軸方向に近接する２点を計測可能なヘッドが複数用意されており、それらがＸ軸方向に平行に、常時１つのヘッドがスケールＳＹに対向するように、すなわち２つの計測ビームがスケールＳＹに照射されるように、配置されている。ただし、隣り合う２つのヘッドの間隔は、図１１（Ｂ）に示されるように、２つのヘッドＥｈ１，Ｅｈ２の全４つの計測ビームが、スケールＳＹの有効領域内に照射される間隔に設定されている。従って、第３の変形例における優先ヘッドと補助ヘッドから構成されるヘッドセットの概念が、第４の変形例では優先計測ビームと補助計測ビームから構成される計測ビームセットの概念に置き換えられる以外、切り換え処理の手順も含め、同様となる。
また、図１１（Ａ）の第３の変形例では、隣り合う２つのヘッドセットの配置間隔が、２つのヘッドセット（を構成する全４つのヘッド）から射出される計測ビームの照射点（計測点）が、スケールＳＹの有効領域内に位置する間隔に設定されるものとした。しかし、ヘッドセットの切り換え処理上、図１２（Ａ）に示されるように、一方のヘッドセット（Ｈｓ２）を構成する２つのヘッド（Ｅｈ３，Ｅｈ４）と、他方のヘッドセット（Ｈｓ１）を構成する２つのヘッド（Ｅｈ１，Ｅｈ２）のうちの一方のヘッド（Ｅｈ２）との、３つのヘッド（Ｅｈ２，Ｅｈ３，Ｅｈ４）がスケールＳＹに対向する配置間隔に、隣り合う２つのヘッドセットの配置間隔が設定されていても良い。
同様に、図１１（Ｂ）の第４の変形例においても、２点計測可能なヘッドの配置間隔が、図１２（Ｂ）に示されるように、一方のヘッド（Ｅｈ２）の２つの計測ビームと、他方のヘッド（Ｅｈ１）の２つの計測ビームのうちの一方の計測ビームの、３つの計測ビームがスケールＳＹに照射される配置間隔に設定されていても良い。
なお、第１，第３の変形例では、１つの優先ヘッドと１つの補助ヘッドから構成されるヘッドセットを用いることとしたが、補助ヘッドの数は１つに限らず、複数設けても良い。また、第２，第４の変形例では、１つの優先計測ビームと１つの補助計測ビームの計２つの計測ビームを射出する構成のヘッドが採用されていたが、ヘッドの構成はこれに限らず、１つの優先計測ビームと複数の補助計測ビームの計３つ以上の計測ビームを射出する構成でも良い。このような構成のエンコーダヘッドを採用した場合、より多くの計測データを検出することができるので、計測結果の信頼性が向上する。また、上記４つの変形例のように、ヘッドセット内の複数ヘッドがスケールの横断方向（これらの変形例ではＸ軸方向）に同じ位置を観測している場合には、「先に有効になった方を優先」、「スケール中心線に近い方を優先」という指針では順位付けができない。従って、予めヘッドセット内で固定の優先順位を決めておくことが望ましい。
なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に２次元格子（又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合、ウエハステージの複数箇所、例えば４隅にそれぞれ少なくとも２つのエンコーダヘッドを設け、この少なくとも２つのエンコーダヘッドの１つを優先ヘッド、残りの少なくとも１つのエンコーダヘッドを補助ヘッドとして、上記実施形態及び変形例と同様にウエハステージの位置制御を行なうようにしても良い。なお、この少なくとも２つのエンコーダヘッドはウエハステージ上で近接して配置しても良いし、あるいは所定間隔離して配置しても良い。特に後者では、例えはウエハステージの中心から放射方向に沿って配置しても良い。
また、ウエハステージの外部に設けた２次元格子などはその格子面が下方を向くので、液浸領域の液体が残存することは全く考えられず、ゴミ等の異物も殆ど付着しないと考えられる。
また、上記実施形態及び変形例では、エンコーダヘッドとＺヘッドとが別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッド毎にＺヘッドを備えても良いし、各エンコーダヘッドがＸ軸又はＹ軸方向とＺ軸方向との２方向の位置検出が可能なヘッド（センサ）であっても良い。特に、前者ではエンコーダヘッドとＺヘッドとを一体的に設けても良い。
また、上記実施形態及び変形例において、優先ヘッドの計測値にスケールの異常及びヘッドの動作不良の少なくとも一方に起因して異常が発生した場合に、補助ヘッドを使用することとしても良い。この場合において、上記実施形態及び変形例において、エンコーダヘッドの動作不良（異常）は、機械的な故障の他、ヘッドの倒れ又はそのテレセントリシティの崩れなども含む。また、ヘッドをステージに配置し、スケールをその上方に設けるタイプのエンコーダシステムの場合には、ヘッドに異物（例えば液浸用液体などを含む）が付着した場合なども、エンコーダヘッドの異常（動作不良）に含む。また、位置計測が不能となる場合に限らず、計測精度が許容値を超える場合（エンコーダヘッドの出力（強度）が許容範囲外となる）場合も、エンコーダヘッドの異常に含まれる。
また、上記実施形態では、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆが、それぞれ各７つのＹヘッドを備える場合について説明したが、これに限らず、複数のマーク検出系（上記実施形態では、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の両側に、Ｙヘッドがそれぞれあれば足り、その数は問わない。要は、複数のマーク検出系のそれぞれで、ウエハＷ上の特定のアライメントマークを検出する際に、一対のＹスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2に、Ｙヘッド６８、６７が少なくとも各２つ以上対向できれば良い。また、上記実施形態では、複数のマーク検出系の両外側のそれぞれ複数のＹヘッドのうち、最も内側に位置する２つのＹヘッドのＹ位置を、他のＹヘッドと異ならせる場合について説明したが、これに限らず、どのＹヘッドのＹ位置を異ならせても良い。要は、空きスペースに応じて、任意のＹヘッドのＹ位置を、他のＹヘッドのＹ位置と異ならせれば良い。あるいは、複数のマーク検出系の両外側に十分な空きスペースがある場合には、全てのＹヘッドを同一のＹ位置に配置しても良い。
また、マーク検出系（アライメント系）の数も５つに限られるものではなく、第２方向（上記実施形態ではＸ軸方向）に関して検出領域の位置が異なるマーク検出系が２つ以上あることが望ましいが、その数は特に問わない。
なお、上記実施形態ではノズルユニット３２の下面と投影光学系ＰＬの先端光学素子の下端面とがほぼ面一であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット３２の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系ＰＬの像面（すなわちウエハ）の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置８は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書、米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに記載されているものを用いることができる。また、例えば米国特許出願公開第２００５／０２４８８５６号明細書に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも１つが添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４ ２−、ＰＯ４ ２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ＩＬに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系ＰＬの先端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成しても良い。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される、塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。
また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも採用することができる。
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置を上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲ又はプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりレチクルのパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の移動体装置は、所定平面に沿って移動する移動体の所定平面内の位置を管理するのに適している。本発明のパターン形成装置は、ウエハ等の物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明の露光装置及びデバイス製造方法は、半導体素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図２（Ａ）はウエハステージを示す平面図、図２（Ｂ）は計測ステージを示す平面図である。 図１の露光装置の干渉計システムの測長軸の配置を説明するための図であり、ステージ装置を一部省略して示す平面図である。 図１の露光装置が備える各種計測システムの配置を示す図である。 エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す図である。 Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す図である。 図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、複数のエンコーダによるウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測、及びヘッドの切り換えについて説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、ロット先頭に行われる、セカンダリアライメント系のベースライン計測動作を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ、エンコーダシステムの第１及び第２の変形例を説明するための示す図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ、エンコーダシステムの第３及び第４の変形例を説明するための図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、エンコーダシステムのその他の変形例を説明するための図である。
符号の説明
３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、６２Ａ〜６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、１００…露光装置、１５０…エンコーダシステム、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (20)

  1. 実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、
    前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；
    前記移動体の移動領域に配置される複数の計測点を有し、前記複数の計測点のうちのｎ点（ただしｎは２以上の整数）以上が前記スケール上の前記所定幅内に位置するとともに、前記移動体が所定位置にあるときには前記複数の計測点のうちのｎ＋１点以上が前記スケール上の前記所定幅内に位置するように定められ、前記所定幅のスケール上に配置された計測点に計測光を照射することによって前記格子部の周期方向に関する前記スケールの位置情報を計測する計測装置と；
    前記スケールの前記所定幅内に位置する前記ｎ点以上の計測点、又は前記移動体が前記所定位置にあるときに前記スケールの所定幅内に位置する前記ｎ＋１点以上の計測点、のうちの第１計測点での計測情報を含む第１計測情報を優先的に用いて前記移動体の位置制御を行うとともに、前記スケールの前記所定幅内に位置する計測点での計測情報に前記スケールの異常に起因して異常が生じた場合、前記移動体の位置制御に優先的に用いる計測情報を前記第１計測点とは異なる第２計測点での計測情報を含む第２計測情報に切り換える制御装置と；を備える移動体装置。
  2. 請求項１に記載の移動体装置において、
    前記制御装置は、前記第１計測点での計測情報に異常が生じた場合、前記移動体の位置制御に用いる計測情報を前記第２計測情報に切り換える移動体装置。
  3. 請求項１又は２に記載の移動体装置において、
    前記第１計測情報及び前記第２計測情報のそれぞれは、複数計測点での計測情報を含む移動体装置。
  4. 請求項１又は２に記載の移動体装置において、
    前記第１計測情報及び前記第２計測情報のそれぞれは、１つの計測点での計測情報である移動体装置。
  5. 請求項１に記載の移動体装置において、
    前記計測装置は、計測点に計測光を照射するヘッドを有し、前記ヘッドは前記複数の計測点のうちの前記ｎ点以上の計測点に対して前記計測光を照射する移動体装置。
  6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置において、
    前記移動体には、前記スケールが、前記第２方向に離れて一対設けられ、
    前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記一対のスケールの少なくとも一方に、常に、ｎ個以上の計測点が位置するように、前記計測点の配置が定められている移動体装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動体装置において、
    前記移動体には、それぞれの長手方向を前記第２方向に向けて、前記第１方向に離れて、一対の別スケールがさらに設けられ、
    前記移動体が前記所定平面内の所定範囲にあるとき、前記一対の別スケールの少なくとも一方に、常に、ｎ個以上の計測点が位置するように、前記計測点の配置が定められている移動体装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動体装置において、
    前記計測点が、前記スケールの長手方向に直交する方向に関して、前記スケールの所定幅の半分以下の間隔毎に、実質的に等間隔に配置されている移動体装置。
  9. 請求項１又は２に記載の移動体装置において、
    前記計測装置は、同一の計測点に計測光を照射する第１、第２ヘッドを有し、前記第１ヘッドから照射された計測光の照射領域と前記第２ヘッドから照射された計測光の照射領域とは、重畳することなく近接する移動体装置。
  10. 実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、
    前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；
    前記移動体の移動領域に配置される複数の計測点を有し、前記複数の計測点で前記格子部の周期方向に関する前記スケールの位置情報を計測するとともに、第１計測点に対して計測光を照射する第１ヘッドと、前記第１計測点、又はその近傍に計測光を照射する第２ヘッドとを含むヘッドセットを複数有する計測装置と；
    前記第１ヘッドが生成する計測情報を優先的に使用して前記移動体の位置を制御するとともに、前記第１ヘッドが生成する計測情報に前記スケールの異常に起因して異常が生じた場合、優先的に使用する計測情報を、前記第１ヘッドが生成する計測情報から前記第２ヘッドが生成する計測情報に、切り換える制御装置と；を備える移動体装置。
  11. 請求項１０に記載の移動体装置において、
    前記ヘッドセットに含まれる前記第１ヘッドと前記第２ヘッドとによって計測光が照射される計測点が、前記スケールの所定幅の半分以下の間隔毎に、実質的に等間隔に配置されている移動体装置。
  12. 請求項１０に記載の移動体装置において、
    前記計測装置において、前記第１ヘッドにより計測光が照射される計測領域と前記第２ヘッドにより計測光が照射される計測領域との少なくとも一部が重畳している移動体装置。
  13. 実質的に所定平面に沿って移動する移動体を含む移動体装置であって、
    前記移動体と該移動体の外部との一方に配置され、前記所定平面と平行な面内の第１方向を長手方向とし、前記第１方向と直交する第２方向に所定幅を有する格子部を有するスケールと；
    前記移動体の移動範囲内に配置された複数の計測点で、前記所定平面内の１自由度方向に関する前記移動体の位置情報を計測するとともに、前記移動体が所定位置に位置するときに前記スケール上に配置された前記複数の計測点のうちの少なくとも１つに計測光を照射して計測情報を生成する複数のヘッドを備える計測装置と；
    前記１つの計測点に計測光を照射する複数のヘッドのうちの第１ヘッドが生成する計測情報を優先的に使用して前記移動体の位置を制御するとともに、前記第１ヘッドが生成する計測情報に前記スケールの異常に起因して異常が生じた場合、優先的に使用する計測情報を、前記第１ヘッドが生成する計測情報から、前記複数のヘッドのうちの第２ヘッドが生成する計測情報に切り換える制御装置と；を備える移動体装置。
  14. 請求項１３に記載の移動体装置において、
    前記スケールは、前記移動体に設けられる移動体装置。
  15. 請求項１３又は１４に記載の移動体装置において、
    前記第１ヘッドと前記第２ヘッドとは、前記移動体が前記所定位置に位置するときに前記複数の計測点のうちの１つの同一の計測点に計測光を照射し、前記計測点では、前記第１ヘッドから照射された計測光の照射領域と前記第２ヘッドから照射された計測光の照射領域との少なくとも一部が重畳する移動体装置。
  16. 請求項１３又は１４に記載の移動体装置において、
    前記移動体が前記所定位置に位置するときに前記複数の計測点のうちの１つの同一の計測点に計測光を照射し、前記計測点では、前記第１ヘッドから照射された計測光の照射領域と前記第２ヘッドから照射された計測光の照射領域とは、重畳することなく近接する移動体装置。
  17. 物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記物体上にパターンを形成するパターニング装置と；
    前記物体が前記移動体に載置される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の移動体装置と；を備えるパターン形成装置。
  18. 請求項１７に記載のパターン形成装置において、
    前記物体は感応層を有し、前記パターニング装置は、前記感応層を露光することによって前記物体上にパターンを形成するパターン形成装置。
  19. エネルギビームを照射することによって物体にパターンを形成する露光装置であって、
    前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；
    前記物体が前記移動体に載置される請求項１〜１６のいずれか一項に記載の移動体装置と；
    前記エネルギビームに対して前記物体を相対移動させるために、前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える露光装置。
  20. 請求項１９に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
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