JP2009252985A - 較正方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体の位置を計測する複数のセンサヘッドの取り付け位置を較正し、移動体の位置計測精度、そして駆動精度を較正する。
【解決手段】所定平面内を移動するステージＷＳＴの位置を計測するために、ステージＷＳＴ上面に対向して複数のセンサヘッド、例えばステージＷＳＴのＹ位置を計測するＹヘッド６４，６５、テーブルＷＴＢ上面の面位置を計測するＺヘッド７４，７６、が配置されている。個々のセンサヘッドの取り付け位置を較正するために、同じ系列（例えば系列６２Ａ）に属するセンサヘッド（Ｙヘッド６５、Ｚヘッド７６）に対して座標つなぎ法を実行し、計測値の原点をリセットする。この較正手続きを、露光装置の起動時、ロット先頭時等に、適宜実行して、センサヘッドの計測精度を較正し、高いステージ駆動制御を保障する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、較正方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置に係り、さらに詳しくは、移動体の計測面に対向するヘッドの出力に基づいて移動体の位置情報を計測する計測システムを較正する較正方法、該較正方法を利用する露光方法、及び該露光方法を用いるデバイス製造方法、並びに前記較正方法を実施するのに好適な露光装置に関する。

従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、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。

従来、この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成されるウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）を保持して２次元移動するウエハステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化、及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。

かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示される露光装置では、ウエハステージの上面に計測面となる複数のスケール（反射型回折格子）が設けられ、ウエハステージの移動領域内でスケールに対向し得る位置に、複数のエンコーダのヘッド及び面位置計測センサのヘッドが設置されている。これらの複数のヘッドのうち、スケールに対向して計測ビームを投射するヘッドを用いることによって、さらにウエハステージの移動に応じて使用するヘッドを適宜切り換えることによって、ウエハステージの位置が継続的に計測される。

上述の露光装置では、同じスケールに計測ビームを投射して同じ方向に関するウエハステージの位置を計測する複数のヘッドから構成されるヘッドユニットが、複数設けられている。ここで、少なくとも、同じヘッドユニットに属するヘッドに対し、それらの位置計測の基準点（すなわち計測値の原点）を統一しなければならない。しかし、露光装置の使用に伴いヘッドの設置位置がそれぞれ変わり得る。このため、位置計測の基準点を統一するための、較正処理を実行する必要がある。

国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレット

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、所定平面内で移動する移動体の外部の所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記移動体の前記所定平面に平行な一面上に設置された計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムを較正する較正方法であって、前記複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第１対向ヘッドと共に該第１対向ヘッドとは別の対象ヘッドを前記計測面に対向させ、前記第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向に関する位置を再現する前記対象ヘッドの計測値を予測し、前記対象ヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する第１工程を含む較正方法である。

これによれば、移動体の加速度が零の状態で、複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドと共に対象ヘッドが計測面に対向させられ、第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される移動体の計測方向に関する位置を再現する対象ヘッドの計測値の予測値に基づいて、対象ヘッドのオフセットが設定されるので、対象ヘッドのオフセットの正確さが保障される。また、移動体の位置の算出結果に基づいて対象ヘッドのオフセットが設定されるので、複数のヘッドのそれぞれを対象ヘッドとして、逐次、計測面に対向させることにより、それら複数のヘッドに対して計測値の原点、すなわち位置計測の基準点を統一することができる。

本発明は、第２の観点からすると、所定平面内で移動する移動体に保持された物体にエネルギビームを照射し、前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記所定平面内で移動する移動体の外部の所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記移動体の前記所定平面に平行な一面上に設置された計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムを本発明の較正方法を用いて較正する工程と；前記物体に前記パターンを形成するため、較正が行われた前記計測システムを用いて前記移動体の位置を計測しながら、前記移動体を駆動する工程と；を含む露光方法である。

これによれば、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するために、本発明の較正方法を用いてヘッドの計測値の原点が精度良く較正された計測システムを用いて移動体の位置を計測しながら、物体を保持する移動体が駆動される。従って、移動体を高精度に駆動することが可能になり、ひいては露光により、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。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と；を含むデバイス製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、物体にエネルギビームを照射し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定平面内で移動するとともに、前記所定平面に平行な一面に計測面が設けられた移動体と；前記移動体の外部の前記所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムと；複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第１対向ヘッドと共に該第１対向ヘッドとは別の対象ヘッドを前記計測面に対向させ、前記第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向に関する位置を再現する前記対象ヘッドの計測値を予測し、前記対象ヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する処理装置と；を備える露光装置である。

これによれば、処理装置により、移動体の加速度が零の状態で、複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドと共に対象ヘッドが計測面に対向させられ、第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される移動体の計測方向に関する位置を再現する対象ヘッドの計測値の予測値に基づいて、対象ヘッドのオフセットが設定されるので、対象ヘッドのオフセットの正確さが保障される。また、移動体の位置の算出結果に基づいて対象ヘッドのオフセットが設定されるので、複数のヘッドのそれぞれを対象ヘッドとして、逐次、計測面に対向させることにより、それら複数のヘッドに対して計測値の原点、すなわち位置計測の基準点を統一することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１２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とプライマリアライメント系ＡＬ１（図４、図５等参照）が設けられている。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光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を結ぶ直線と平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

露光装置１００は、図１に示されるように、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、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、並びにこれらの制御系等を備えている。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、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。

レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図７参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）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内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第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ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

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、前述の如く、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軸方向に対してほぼ４５°傾斜し、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心とを結ぶＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶに関して対称な配置となっている。図４において、符号ＵＰはウエハステージＷＳＴ上のウエハのアンロード時にウエハステージＷＳＴの中心が位置するアンローディングポジションを示し、符号ＬＰはウエハステージＷＳＴ上へのウエハのロード時にウエハステージＷＳＴの中心が位置するローディングポジションを示す。

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液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６を制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域１４（図４参照）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であり、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、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図７参照）、及び両ステージ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。

ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、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、両ステージ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、独立して駆動可能である。

ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、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Ｗ（ウエハホルダ）よりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形（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（あるいは一部）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上面に固定されている。

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（第１撥液板）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（第２撥液板）２８ｂと、を有する。

第１撥液板２８ａの＋Ｙ側の端部には、長方形の切り欠きが形成され、該切り欠きの内部にその表面がプレート２８とほぼ同一面となる状態で計測プレート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が設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側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撥液板２８ｂには、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、第２撥液板２８ｂのＸ軸方向（図２（Ａ）における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、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、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軸方向に配列された、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撥液板２８ｂのＹ軸方向（図２（Ａ）における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、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、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軸方向に配列された、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。

なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２（Ａ）及びその他の図において、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。

また、回折格子を保護するために、撥液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（カバーガラスとも呼ばれる）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（同一面）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、図２（Ａ）に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面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も、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、照度むらセンサ９４、空間像計測器９６、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。

また、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面には、干渉計用の反射面１９ａ，１９ｂが形成されている。

計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側の面には、図２（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。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の表面も撥液膜で覆われている。

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が設けられている。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。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂と、ＡＬ２₃，ＡＬ２₄とがそれぞれ設けられている。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）を用いて、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。

本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄の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。

干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を投射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴの位置を計測するＹ干渉計１６、及び３つのＸ干渉計１２６〜１２８、並びに計測ステージＭＳＴの位置を計測するＹ干渉計１８、及びＸ干渉計１３０等を備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、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に投射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨ（図４参照）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に投射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡ（図４参照）を測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに投射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｙ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに投射する。

干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７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情報）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング情報）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング情報）も求めることができる。

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、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、干渉計システム１１８（図７参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが配置されている（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を投射する。そして、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、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１５０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１５０の計測領域外（例えば、アンローディングポジション又はローディングポジション付近）に位置する際に、使用される。また、干渉計システム１１８は、エンコーダシステム１５０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１５０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、及びＸ干渉計１３０は、図３に示されるように、反射面１９ａ，１９ｂに、干渉計ビーム（測長ビーム）を投射して、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。

本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するためのエンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。

図４に示されるように、ノズルユニット３２の＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、図５に示されるように、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜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６２Ａ及び６２Ｃは、図５に示されるように、それぞれ複数（ここでは５個）のＹヘッド６５₁〜６５₅及びＹヘッド６４₁〜６４₅を備えている。ここで、Ｙヘッド６５₂〜６５₅及びＹヘッド６４₁〜６４₄は、基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置されている。Ｙヘッド６５₁及びＹヘッド６４₅は、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側の位置に配置されている。Ｙヘッド６５₁，６５₂間、及びＹヘッド６４₄，６４₅間のＸ軸方向の間隔もＷＤに設定されている。なお、Ｙヘッド６５₁〜６５₅とＹヘッド６４₅〜６４₁は、基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５₁〜６５₅及びＹヘッド６４₁〜６４₅を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも記述する。

ヘッドユニット６２Ａは、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５眼）のＹリニアエンコーダ７０Ａ（図７参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、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５眼）のＹリニアエンコーダ７０Ｃ（図７参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。

ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５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投射点）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）より僅かに狭く設定されている。従って、例えば、露光の際などにはそれぞれ５個のＹヘッド６５，６４のうち、少なくとも各１つのＹヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に対向する（計測ビームを投射する）。

ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６₅〜６６₈を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６₁〜６６₄を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６₅〜６６₈及びＸヘッド６６₁〜６６₄をＸヘッド６６とも記述する。

ヘッドユニット６２Ｂは、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４眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｂ（図７参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、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４眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｄ（図７参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。

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投射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、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）よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６₅とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６₄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。従って、例えば、露光の際などには、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄが備えるＸヘッド６６のうち少なくとも１つが、常に、対応するＸスケール（３９Ｘ₁又は３９Ｘ₂）に対向する（計測ビームを投射する）。

ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７₁〜６７₄を備えている。ここで、３個のＹヘッド６７₁〜６７₃は、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁の−Ｘ側に、基準軸ＬＡ上に間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置されている。Ｙヘッド６７₄は、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側に配置されている。なお、Ｙヘッド６７₃，６７₄間のＸ軸方向の間隔もＷＤと設定されている。

ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８₁〜６８₄を備えている。これらのＹヘッド６８₁〜６８₄は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７₄〜６７₁と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７₁〜６７₄及びＹヘッド６８₁〜６８₄を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。

アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向する。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６７₃，６８₂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６７₃，６８₂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Ｙヘッド６７₃，６８₂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（図７参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向する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、又はリニアエンコーダ７０Ｅ₁，７０Ｆ₁，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ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（計測ステージＭＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。

本実施形態の露光装置１００には、図４及び図６に示されるように、ウエハステージＷＳＴに載置されるウエハＷの全面の面位置を計測するための、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（９０ａ，９０ｂ）が設けられている。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。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。

また、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。

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５つのＹヘッド６５_j，６４_i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６_j，７４_i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。

Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ、７６_j，７４_i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変位センサのヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ、７６_j，７４_iは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを投射し、その反射光を受光して、投射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂（反射型回折格子）によって反射される構成を採用している。

上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅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に接続されている。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，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅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，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅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が構成されている。

主制御装置２０は、面位置計測システム１８０を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわちアライメント計測及び露光動作のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その少なくとも２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。

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。

本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０（図７参照）を用いることにより、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわちアライメント及び露光動作のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その３自由度（Ｘ，Ｙ，θｚ）方向の位置座標を計測する。

本実施形態では、上述した各エンコーダヘッドとして、例えば、国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレットに開示されている干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。この種のエンコーダヘッドでは、２つの計測光を対応するスケールに投射し、それぞれの戻り光を１つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器を用いて計測する。ここで、スケールが計測方向（回折格子の周期方向）に変位すると、干渉光の強度ＩがＩ（φ）∝１＋ｃｏｓ（φ）と変化する。ただし、２つの計測光の位相差をφと表記した。また、２つの計測光の強度を互いに等しいと仮定した。

位相差（以下、位相と略述する）φは、理想状態において、計測方向（Ｘ軸方向とする）についてのヘッドとスケール間の相対変位ΔＸに対し、次式（１）のように変化する。

φ（ΔＸ）＝２πΔＸ／（ｐ／４ｎ）＋φ_０ …（１）
ここで、ｐはスケールが有する回折格子のピッチ、ｎは回折次数（例えばｎ＝１）、φ_０は境界条件（例えば変位ΔＸの基準位置の定義など）より定まる定位相項である。

式（１）より、位相φは計測光の波長λに依存しないことがわかる。そして、干渉光の強度Ｉは、変位ΔＸが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ）ｐ／４ｎ増加あるいは減少する毎に、強弱を繰り返すことがわかる。そこで、予め定められた基準位置からの変位ΔＸに伴う干渉光の強度の強弱の回数を計測する。その計数値（カウント値）をｃ_ΔＸと表記する。計数値ｃ_ΔＸはｉｎｔ（φ／２π）に相当する。さらに、干渉光の正弦的な強度変化を、内挿器（インターポレータ）を用いて分割することにより、干渉光の強度Ｉ（φ）の位相φ’（＝φ％２π）を計測する。

各エンコーダヘッドから、上記のカウント値ｃ_ΔＸと位相φ’が、計測結果として出力される。これらの計測結果より、変位ΔＸの計測値Ｃ_ΔＸは、次式（２）のように求められる。

Ｃ_ΔＸ＝（ｐ／４ｎ）×〔ｃ_ΔＸ＋（φ’−φ_０）／２π〕 …（２）
ここで、定位相項φ_０を位相オフセット（ただし、０≦φ_０＜２πと定義する）とし、変位ΔＸの基準位置での位相φ（ΔＸ＝０）を保持することとする。

前述のようなエンコーダヘッドの配置を採用したことにより、ウエハステージＷＳＴが前述の有効ストローク領域にあるときには常時、Ｘスケール３９Ｘ₁又は３９Ｘ₂に少なくとも１つのＸヘッド６６が、Ｙスケール３９Ｙ₁に少なくとも１つのＹヘッド６５（又は６８）が、Ｙスケール３９Ｙ₂に少なくとも１つのＹヘッド６４（又は６７）が、それぞれ対向する。スケールに対向しているエンコーダヘッドは、ヘッドの位置（より正確には計測ビームの投射点の位置）を基準とする、それぞれの計測方向についてのウエハステージＷＳＴの位置（より正確には計測ビームを投射するスケールの位置）を計測する。その計測結果は、上述のリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ，７０Ｅ₁，７０Ｆ₁の計測結果として、主制御装置２０に供給される。

主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ、又はリニアエンコーダ７０Ｅ₁、７０Ｆ₁及び７０Ｂ又は７０Ｄの計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、Ｘヘッド６６，Ｙヘッド６５（又は６８），６４（又は６７）の計測値（それぞれＣ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次式（３）〜（５）のように依存する。

Ｃ_X＝ （ｐ_X−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ_X−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（３）
Ｃ_Y1＝−（ｐ_Y1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Y1−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（４）
Ｃ_Y2＝−（ｐ_Y2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Y2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（５）
ただし、（ｐ_X，ｑ_X），（ｐ_Y1，ｑ_Y1），（ｐ_Y2，ｑ_Y2）は、それぞれＸヘッド６６，Ｙヘッド６５，Ｙヘッド６４のＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの投射点のＸ，Ｙ位置）である。そこで、主制御装置２０は、３つのヘッドの計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2を連立方程式（３）〜（５）に代入し、それらを解くことにより、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。また、主制御装置２０は、算出結果に従って、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（計測ステージＭＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。ここで、リニアエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂の計測値（それぞれＣ_Y1，Ｃ_Y2と表記する）は、ＦＤバー４６の（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置に対し、式（４）（５）のように依存する。従って、ＦＤバー４６のθｚ位置は、計測値Ｃ_Y1，Ｃ_Y2より、次式（６）のように求められる。

ｓｉｎθｚ＝−（Ｃ_Y1−Ｃ_Y2）／（ｐ_Y1−ｐ_Y2） …（６）
ただし、簡単のため、ｑ_Y1＝ｑ_Y2を仮定した。

次に、エンコーダヘッドの切換え手順について説明する。本実施形態では、前述したエンコーダヘッドの配置により、ウエハステージＷＳＴの移動に伴い、スケールに対向するヘッドが、順次、隣接ヘッドと入れ換わる。そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置を算出するために計測値を監視するエンコーダヘッドを、ウエハステージＷＳＴの移動に従って、順次、隣接ヘッドに切り換える。

例えば、図８（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動したとする。この場合、矢印ｅ₁で示されるように、ウエハステージＷＳＴのＹ位置を計測するＹヘッド６４が、Ｙヘッド６４₂からＹヘッド６４₃へと、切り換えられる。また、図８（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動したとする。この場合、矢印ｅ_２で示されるように、ウエハステージＷＳＴのＸ位置を計測するＸヘッド６６が、Ｘヘッド６６₆からＸヘッド６６₇へと、切り換えられる。このように、Ｙヘッド６４（及び６５）は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられる。また、Ｘヘッド６６も、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられる。

なお、エンコーダでは相対変位が検出されるので、絶対変位（すなわち位置）を算出するために、基準位置（位置計測の基準点）を定めなくてはならない。そこで、ヘッドの切り換え時には、切り換え後に使用されるヘッドによる位置計測の基準点（計測値の原点）がリセットされる。このヘッドの切り換え時に行う基準点のリセット処理を、つなぎ処理と呼ぶ。

次に、エンコーダヘッドの切り換え時に実行するつなぎ処理について、主制御装置２０の動作を中心に、説明する。

本実施形態では、前述の如く、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲内では、常に３つのエンコーダヘッド（Ｘヘッド６６、Ｙヘッド６５（又は６８）及びＹヘッド６４（又は６７））がウエハステージＷＳＴの位置を監視する。以下では、これら３つのエンコーダ（ヘッド）を、それぞれＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２と表記する。本実施形態では、ヘッドの切り換え時には、上記３つのエンコーダヘッドに切り換え後に使用される４つめのエンコーダヘッドを加えた、４つのエンコーダヘッドがウエハステージＷＳＴの位置を監視することになる。ここで、一例として、図８（Ａ）に示される、Ｙヘッド６４₂から隣のＹヘッド６４₃への切り換えについて説明する。ただし、Ｘヘッド６６₇をＥｈＸ、Ｙヘッド６５₂をＥｈＹ１、Ｙヘッド６４₂をＥｈＹ２、Ｙヘッド６４₃をＥｈＹ２’、と表記する。

前述の通り、ウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を算出するためには、少なくとも３つのエンコーダヘッドの計測値が必要となる。従って、ヘッドの切り換え処理では、３つのヘッドＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２を用いる位置計測から、別のヘッドＥｈＹ２’を含む３つのヘッドＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２’を用いる位置計測へと、切り換えられる。すなわち、あるヘッドＥｈＹ２を別のヘッドＥｈＹ２’に切り換えるのではなく、３つのヘッドの組み合わせから別の３つのヘッドの組み合わせに切り換えるものである。

その際、主制御装置２０は、まず、エンコーダＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２の計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2を用いて連立方程式（３）〜（５）を解き、ウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を算出する。次に、ここで算出された（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を用いて、新たに使用するＹヘッドＥｈＹ２’の計測値が従う理論式（７）より、予測値Ｃ_Y2’を求める。

Ｃ_Y2’＝−（ｐ_Y2’−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Y2’−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（７）
ここで、ｐ_Y2’，ｑ_Y2’は、ＹヘッドＥｈＹ２’の計測点のＸ、Ｙ位置である。そして、予測値Ｃ_Y2’をＹヘッドＥｈＹ２’の計測値として設定する。

以上のつなぎ処理により、ウエハステージＷＳＴの位置計測の結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）を維持したまま、ヘッドの切り換え処理が完了する。ヘッドの切り換え処理の完了後には、主制御装置２０は、切り換え後に使用する３つのヘッドＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２’の計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2’を用いて、連立方程式（３）、（４）、（７）を解き、ウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を算出する。そして、主制御装置２０は、その算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

なお、図８（Ｂ）に示される、Ｘヘッド６６₆（ＥｈＸと表記する）から隣のＸヘッド６６₇（ＥｈＸ’と表記する）へのＸヘッド間の切り換えの場合、主制御装置２０は、次の理論式（８）を用いてＸヘッドＥｈＸ’の計測値Ｃ_X’を予測する。

Ｃ_X’＝ （ｐ_X’−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ_X’−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（８）
ここで、ｐ_X’，ｑ_X’は、ＸヘッドＥｈＸ’の計測点のＸ、Ｙ位置である。そして、主制御装置２０は、予測値Ｃ_X’をＸヘッドＥｈＸ’の計測値として設定する。このようにしてヘッドの切り換え処理が完了すると、その後、主制御装置２０は、切り換え後に使用する３つのヘッドＥｈＸ’，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２の計測値Ｃ_X’，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2を用いて、連立方程式（８）、（３）、（４）を解いて、ウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を算出する。そして、主制御装置２０は、その算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

ただし、エンコーダの実際の計測値（生値）には、様々な計測誤差が含まれている。そこで、主制御装置２０は、誤差補正した値を計測値として提示する。従って、上述のつなぎ処理において、主制御装置２０は、ステージ位置起因誤差補正情報、スケールの格子ピッチの補正情報（及び格子変形の補正情報）等を用いて、理論式（７）又は（８）から求まる理論値を逆補正し、補正前の生値を算出し、その生値をエンコーダの初期計測値として設定する。ここで、ステージ位置起因誤差とは、エンコーダヘッドの非計測方向に関するウエハステージＷＳＴの位置に起因して生じるエンコーダヘッドによるウエハステージの位置の計測誤差を指す。このステージ位置起因誤差は、エンコーダヘッドの非計測方向に関するウエハステージＷＳＴの位置が、Ｙエンコーダ又はＸエンコーダの計測値に影響する度合いを示す。

エンコーダヘッドのつなぎ処理、すなわち第４のエンコーダヘッド（ＥｈＹ２’又はＥｈＸ’）の初期計測値（Ｃ_Y2’又はＣ_X’）の算出と設定において、誤差（つなぎ誤差と呼ぶ）が発生し得る。ここで、実際にウエハ上の全ショット領域の露光を行うと、ヘッドの切り換えが、例えばおよそ１００回行われる。従って、１回のつなぎ処理で発生する誤差が無視できるほど小さくても、切り換えを何度も繰り返すことにより、誤差が累積され、許容範囲を超えてしまう恐れがある。なお、誤差はランダムに発生するとして、１００回の切り換えによって発生する累積誤差は、１回当たりに発生する誤差の約１０倍である。従って、つなぎ処理の精度を最大限向上しなければならない。

そこで、次の２つのつなぎ法、すなわち座標つなぎ法と位相つなぎ法を導入する。ここでは、図８（Ａ）に示される、Ｙヘッド６４₂（ＥｈＹ２）からＹヘッド６４₃（ＥｈＹ２’）への切り換えを例に、上記２つのつなぎ法について説明する。

座標つなぎ法では、まず、切り換え前の３つのヘッドＥｈＸ，ＥｈＹ１，ＥｈＹ２の計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2から、連立方程式（３）〜（５）を介して、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。この位置座標から、式（７）を介して、第４のヘッドＥｈＹ２’の計測値Ｃ_Y2’を予測する。この予測値Ｃ_Y2’を、計測単位δの離散値、すなわちカウント値ｃ_Y2’を用いてδ×ｃ_Y2’に変換する。そして、この離散値と微小量ｄＣ_Y2’の和δ×ｃ_Y2’＋ｄＣ_Y2’を、式（７）の左辺に代入し、連立方程式（３）、（４）、（７）を解いて、位置座標を逆算する。ただし、計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1は、先と共通である。ここで求まる位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）が、先に求められた位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）に一致するように、微小量ｄＣ_Y2’を決定する。そして、第４のヘッドＥｈＹ２’に対し、離散値δ×ｃ_Y2’（カウント値ｃ_Y2’）を初期値として設定する。それと同時に、位相φ’を微小量ｄＣ_Y2’に相当する位相２πｄＣ_Y2’／δに補正するために、位相オフセットをφ_０＝φ’−２πｄＣ_Y2’／δと設定する。ここで、微小量ｄＣ_Y2’は、式（７）を用いたウエハステージＷＳＴの位置座標の算出誤差などにより、剰余Ｃ_Y2’％δと異なり得る。

座標つなぎ法では、その原理より、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標は、エンコーダヘッドの切り換え前後で、必ず保存される。しかし、つなぎ処理を繰り返す度に、誤差が累積されてしまうことに変わりはない。そこで、位相つなぎ法を適用する。

位相つなぎ法の場合、その基本手順は先の座標つなぎ法と同じであるが、位相オフセットの取り扱いが異なる。座標つなぎ法では、ヘッドを切り換える前と後とで、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標が完全に一致するように、第４のヘッドに対する位相オフセットφ_０を再設定した。位相つなぎ法では、位相オフセットφ_０の再設定はおこなわず、すでに設定されている位相オフセットφ_０を引き続き使用する。すなわち、位相つなぎ法では、カウント値ｃ_Y2’のみを再設定する。この場合、ヘッドの切り換え前後で、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標は不連続となり得るが、つなぎ誤差の発生及び累積を避けることができる。

エンコーダヘッドの計測値に対する位相オフセットφ_０（前述の式（２）参照）は、一度正確に設定したとしても、エンコーダヘッドの設置位置の安定性により、正確さを失うこともあり得る。従って、例えば露光装置のアイドル中、あるいはロット先頭時等に、位相オフセットφ_０を再設定するための、後述するようなキャリブレーションシーケンスを用意し、適宜、最新値に更新する処理が必要となる。

本実施形態では、主制御装置２０は、面位置センサシステム１８０（図７参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。

主制御装置２０は、露光時には面位置センサシステム１８０（図７参照）を構成する各１つのＺヘッド７４_i，７６_j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）を用いて、ウエハステージＷＳＴの高さＺと傾斜（ローリング）θｙを計測する。また、主制御装置２０は、フォーカスマッピング、すなわちＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値を基準とする、ウエハＷの面位置（Ｚ位置）情報の計測を行うときなどには、４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄを用いて、ウエハステージＷＳＴの高さＺと傾斜（ローリング）θｙを計測する。なお、上記各Ｚヘッドは対応するＹスケール３９Ｙ₁又は３９Ｙ₂に形成された反射型回折格子の反射面（計測面）に計測ビームを投射し、その反射光を受光することにより、計測面の面位置（Ｚ軸方向の位置）を計測する。

主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７４_i，７６_j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）の計測値に基づいて、テーブル面上の基準点（テーブル面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。ここで、Ｚヘッド７４_i，７６_j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）の計測値（それぞれＺ_L，Ｚ_Rと表記する）は、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｘ，θｙ）位置に対して、次式（９），（１０）のように依存する。

Ｚ_L＝−ｔａｎθｙ・ｐ_L＋ｔａｎθｘ・ｑ_L＋Ｚ₀， …（９）
Ｚ_R＝−ｔａｎθｙ・ｐ_R＋ｔａｎθｘ・ｑ_R＋Ｚ₀ …（１０）
ただし、計側面を含めウエハテーブルＷＴＢの上面は、理想的な平面だとする。なお、（ｐ_L，ｑ_L），（ｐ_R，ｑ_R）は、それぞれＺヘッド７４_i，７６_jのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの投射点のＸ，Ｙ位置）である。式（９），（１０）より、次式（１１），（１２）が導かれる。

Ｚ₀＝〔Ｚ_L＋Ｚ_R−ｔａｎθｘ・（ｑ_L＋ｑ_R）〕／２， …（１１）
ｔａｎθｙ＝〔Ｚ_L−Ｚ_R−ｔａｎθｘ・（ｑ_L−ｑ_R）〕／（ｐ_R−ｐ_L） …（１２）
従って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７４_i，７６_jの計測値Ｚ_L，Ｚ_Rを用いて、式（１１），（１２）より、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

主制御装置２０は、例えばフォーカスマッピング時などには、４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）に基づいて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心（Ｘ，Ｙ）＝（Ｏｘ’，Ｏｙ’）におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ_０とローリングθｙを、次式（１３），（１４）より、算出する。

Ｚ_０＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４， …（１３）
ｔａｎθｙ＝−（Ｚａ＋Ｚｂ−Ｚｃ−Ｚｄ）／（ｐ_a＋ｐ_b−ｐ_c−ｐ_d） …（１４）
ここで、（ｐ_ａ，ｑ_ａ），（ｐ_ｂ，ｑ_ｂ），（ｐ_ｃ，ｑ_ｃ），（ｐ_ｄ，ｑ_ｄ）はそれぞれＺヘッド７２ａ〜７２ｄのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの投射点のＸ，Ｙ位置）である。ただし、ｐ_a＝ｐ_b，ｐ_c＝ｐ_d，ｑ_a＝ｑ_c，ｑ_b＝ｑ_d，（ｐ_a＋ｐ_c）／２＝（ｐ_b＋ｐ_d）／２＝Ｏｘ’，（ｑ_a＋ｑ_b）／２＝（ｑ_c＋ｑ_d）／２＝Ｏｙ’とする。なお、先と同様に、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

次に、Ｚヘッドの切り換え手順について説明する。主制御装置２０は、スケールに対向している少なくとも各１つのＺヘッド７４_ｉ，７６_ｊの計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｙ）位置を算出する。図６に示されるＺヘッド７４_ｉ，７６_ｊ（ｉ，ｊ＝１〜５）の配置から明らかなように、ウエハステージＷＳＴの移動に伴い、スケールに対向するＺヘッドが、順次、隣接ヘッドと入れ換わる。そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置を算出するために計測値を監視するＺヘッドを、ウエハステージＷＳＴの移動に従って、順次、隣接ヘッドに切り換える。

例えば、図８（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動したとする。この場合、矢印ｆで示されるように、Ｚヘッド７４が、Ｚヘッド７４₂からＺヘッド７４₃へと、切り換えられる。

なお、Ｚヘッドでは個々のヘッドの原点を基準とする計側面の面位置が検出されるので、全てのＺヘッドの原点を統一しなければならない。そこで、Ｚヘッドの切り換え時には、切り換え後に使用されるＺヘッドの計測値の原点（位置計測の基準点）がリセットされる。このＺヘッドの切り換え時に行う計測値の原点のリセット処理を、つなぎ処理と呼ぶ。

次に、Ｚヘッドの切り換え時に実行する座標つなぎ処理について、主制御装置２０の動作を中心に、説明する。なお、この座標つなぎ処理は、前述のエンコーダの切り換え時に実行する座標つなぎ法と同じ原理に基づく処理で、特に断らない限りつなぎ処理と呼ぶ。

本実施形態では、前述の如く、例えば露光時におけるウエハステージＷＳＴの移動範囲内では、常に２つのＺヘッド７６_ｊ，７４_ｉがステージＷＳＴの位置を監視する。これら２つのＺヘッドを、それぞれＺｈ１，Ｚｈ２と表記する。従って、Ｚヘッドの切り換え時には、切り換え後に使用される３つめのＺヘッドを加えた、３つのＺヘッドがステージＷＳＴの位置を監視することになる。ここで、図８（Ａ）に示される、Ｚヘッド７４₂から隣のＺヘッド７４₃への切り換えを例に考える。ただし、Ｚヘッド７６₂をＺｈ１、Ｚヘッド７４₂をＺｈ２、Ｚヘッド７４₃をＺｈ２’、と表記する。

ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｙ）位置を算出するためには、少なくとも２つのＺヘッドの計測値が必要となる。従って、Ｚヘッドの切り換え処理では、２つのヘッドＺｈ１，Ｚｈ２を用いる位置計測から、別のヘッドＺｈ２’を含む２つのヘッドＺｈ１，Ｚｈ２’を用いる位置計測へと、切り換えられる。

その際、主制御装置２０は、まず、ＺヘッドＺｈ１，Ｚｈ２の計測値Ｚ_R，Ｚ_Lを用いて、式（１１）、（１２）より、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｙ）位置を算出する。次に、ここで算出された（Ｚ₀，θｙ）位置を用いて、新たに使用するＺヘッドＺｈ２’の計測値が従う次の理論式（１５）より、予測値Ｚ_L’を求める。

Ｚ_L’＝−ｔａｎθｙ・ｐ_L’＋ｔａｎθｘ・ｑ_L’＋Ｚ_０ …（１５）
ここで、ｐ_L’，ｑ_L’は、ＺヘッドＺｈ２’のＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの投射点のＸ、Ｙ位置）である。ただし、ピッチングθｘとして、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果が用いられる。そして、主制御装置２０は、オフセットＯ_L’＝Ｚ_L’−Ｚ_L0’を設定する。ここで、Ｚ_L0’はＺヘッドＺｈ２’の実計測値、すなわち対向するＹスケール３９Ｙ₂の面位置の実測結果である。ＺヘッドＺｈ２’の計測値Ｚ_L’は、実計測値Ｚ_L0’をオフセット補正することにより、次式（１６）のように与えられる。

Ｚ_L’＝Ｚ_L0’＋Ｏ_L’ …（１６）
このオフセットＯ_L’を用いた取り扱いにより、予想値Ｚ_L’がＺヘッドＺｈ２’の計測値Ｚ_L’として設定される。

以上のつなぎ処理により、ウエハステージＷＳＴの位置計測の結果（Ｚ₀，θｙ）を維持したまま、ヘッドの切り換え処理が完了する。ヘッドの切り換え処理が完了後には、主制御装置２０は、ＺヘッドＺｈ１，Ｚｈ２’の計測値Ｚ_R，Ｚ_L’を用いて、式（１１）、（１２）より、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｙ）位置を算出する。ただし、式（１１）、（１２）のＺ_LをＺ_L’に置き換える。そして、主制御装置２０は、その算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

ところで、Ｚヘッドの実際の計測値（生値）には、様々な計測誤差が含まれている。そこで、主制御装置２０は、誤差補正した値を計測値として提示する。従って、上述のつなぎ処理において、主制御装置２０は、Ｚセンサ設置誤差、ヘッド起因誤差、スケール（反射面）表面の凹凸による誤差、波長変化による誤差等の補正情報を用いて、理論式（１５）から求まる理論値を逆補正し、補正前の生値を算出し、その生値をＺヘッドの初期計測値として設定する。なお、これらの誤差補正情報を上述のオフセットＯ_L’に含め、オフセット補正（式（１６）参照）と同時に誤差補正すると便利である。

なお、つなぎ処理を実行することにより、Ｚヘッドの切り換え前後で、算出されるウエハステージＷＳＴの（Ｚ_０，θｙ）位置は必ず連続となる。しかし、新たに使用するＺヘッドの計測値の予測及びオフセットの算出等により、誤差（つなぎ誤差）が発生し得る。ここで、実際にウエハ上の全ショット領域の露光を行うと、Ｚヘッドの切り換えを、例えばおよそ１００回実行することになる。従って、１回のつなぎ処理で発生する誤差が無視できるほど小さくても、切り換えを何度も繰り返すことにより、誤差が累積され、許容範囲を超えてしまう恐れがある。なお、誤差はランダムに発生するとして、１００回の切り換えによって発生する累積誤差は、１回当たりに発生する誤差の約１０倍である。従って、つなぎ処理の精度を最大限向上するとともに、つなぎ精度の影響を受けないステージ制御方式を採用しなければならない。

そこで、例えば、つなぎ処理を実行し、前述の式（１６）を用いてオフセット補正されたＺヘッドの出力より得られるステージ位置座標に従ってウエハステージＷＳＴを駆動制御し、つなぎ処理を実行せず、実のＺヘッドの出力より得られるステージ位置座標に従ってフォーカスマッピング等を行うと良い。また、ウエハステージＷＳＴが停止する際には、オフセットＯ_L’をクリアし、累積したつなぎ誤差を解消すると良い。

なお、前述の式（１６）で表されるＺヘッドの計測値に対するオフセット（原点）Ｏ_L’は、一度正確に設定したとしても、ヘッドの設置位置の安定性により、正確さを失うこともあり得る。従って、例えば露光装置のアイドル中、あるいはロット先頭時等に、オフセットＯ_L’を再設定するための、後述するようなキャリブレーションシーケンスを用意し、適宜、最新値に更新する手続きが必要となる。

本実施形態の露光装置１００では、特に、高い計測精度（例えば、０．１ｎｍ程度）が要求される。この計測精度に対し、エンコーダヘッド及びＺヘッドの設置の不安定性が、無視できないレベルの計測誤差を発生し得る。また、エンコーダヘッド及びＺヘッドの設置の安定性を、長期にわたって保証することも困難である。このため、正確かつ簡易な較正処理を、適宜、実行し、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の計測精度を保証する必要がある。

前述の座標つなぎ法では、ウエハステージＷＳＴの位置座標（（Ｘ，Ｙ，θｚ）又は（Ｚ、θｙ））の算出結果が変わらないように、切り換え後に用いられるヘッドの計測値、すなわちオフセットφ_０又はＯ_L’がリセットされる。ここで、切り換え対象のヘッドも含め、ウエハステージＷＳＴの位置座標を算出するために計測値を使用しているすべてのヘッドの計測精度が十分保証されているとする。この条件の下で座標つなぎ法を適用することは、切り換え対象の２つのヘッド間の位置関係を求めることに相当する。従って、座標つなぎ法を適用してオフセットφ_０又はＯ_L’を更新することにより、エンコーダヘッド又はＺヘッドの設置位置を較正することができる。

そこで、座標つなぎ法を適用して、式（２）で表されるエンコーダヘッドの計測値に対する位相オフセットφ_０、及び式（１６）で表されるＺヘッドの計測値に対するオフセット（原点）Ｏ_L’を、更新（リセット）するためのキャリブレーションシーケンスについて説明する。

図９には、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）上に新しいウエハＷが載置され、ウエハステージＷＳＴがローディングポジション（ＬＰ）から有効ストローク領域に侵入した直後で、かつキャリブレーションシーケンスが開始される直前の状態が示されている。この状態では、エンコーダシステム１５０を構成するＸヘッド６６₁がＸスケール３９Ｘ₂に対向し、Ｙヘッド６７₃とともにＹヘッド６７₂がＹスケール３９Ｙ₂に対向し、かつＹヘッド６８₃とともにＹヘッド６８₂がＹスケール３９Ｙ₁に対向している。このとき、主制御装置２０により、Ｘヘッド６６₁及びＹヘッド６７₃、６８₃の計測値（エンコーダ７０Ｄ、７０Ｅ₁、７０Ｆ₁の計測値）に基づく、ウエハステージＷＳＴの駆動制御が開始されている。なお、３つのヘッド６６₁，６７₃，６８₃の計測値（位相オフセットφ_０）は、干渉計システム１１８の計測結果を基に、設定されている。

図９に示される状態から、主制御装置２０によって、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆを構成するＹヘッド６７，６８を較正する第１キャリブレーションシーケンス（以下、第１シーケンスと略述する）が開始される。表１にキャリブレーションシーケンスの詳細が示されている。第１シーケンスでは、表１中の較正処理(1)〜(3)が実行される。

較正処理(1)では、主制御装置２０は、図９に示される位置にウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法をそれぞれ実行して、Ｙヘッド６７₂の位相オフセットφ_０をリセットするとともに、Ｙヘッド６８₂の位相オフセットφ_０をリセットする。

表１には各較正処理において、つなぎ処理を適用するヘッドが示されている。例えば、上記較正処理(1)におけるＹヘッド６７₃から６７₂へのつなぎ処理は、表１中のユニット６２Ｅ（ヘッド６７）の列（縦列）の較正処理(1)の行（横列）の欄に、３→２と表記されている。また、較正処理(1)におけるＹヘッド６８₃から６８₂へのつなぎ処理は、ユニット６２Ｆ（ヘッド６８）の列の較正処理(1)の行の欄に、３→２と表記されている。その他の表記の詳細は表１の欄外に示されている。

なお、表１には、つなぎ処理には係わらないが、ウエハステージＷＳＴの位置計測に使用される（スケールに対向する）ヘッドも示されている。例えば、較正処理(1)では、処理開始時にはＸヘッド６６₁、Ｙヘッド６７₃，６８₃、終了時にはＸヘッド６６₁、Ｙヘッド６７₂，６８₂が使用される。

較正処理(2)では、主制御装置２０は、較正処理(1)の実行後の状態から、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に駆動し、Ｙヘッド６７₂とともにＹヘッド６７₁をＹスケール３９Ｙ₂に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６７₂，６７₁がＹスケール３９Ｙ₂に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｙヘッド６７₁の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｙヘッド６８₂とともにＹヘッド６８₁がＹスケール３９Ｙ₁に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｙヘッド６８₁の位相オフセットφ_０をリセットする。

較正処理(3)では、主制御装置２０は、較正処理(2)の実行後の状態から、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に移動させ、Ｙヘッド６７₃とともにＹヘッド６７₄をＹスケール３９Ｙ₂に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６７₃，６７₄がＹスケール３９Ｙ₂に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｙヘッド６７₄の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｙヘッド６８₃とともにＹヘッド６８₄がＹスケール３９Ｙ₁に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｙヘッド６８₄の位相オフセットφ_０をリセットする。

以上の処理により、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆを構成するＹヘッド６７，６８を較正する第１シーケンスが終了する。なお、表１より、第１シーケンスでは、Ｘヘッド６６₁、Ｙヘッド６７，６８がウエハステージＷＳＴの位置計測に使用される。

第１シーケンスが終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、再び、図９に示される位置に戻して停止させる。そして、主制御装置２０は、ヘッドユニット６２Ｄを構成するＸヘッド６６₁〜６６₅とヘッドユニット６２Ｂを構成するＸヘッド６６₆を較正する第２キャリブレーションシーケンス（以下、第２シーケンスと略述する）を開始する。

第２シーケンスでは、表１中の較正処理(4)〜(8)が実行される。較正処理(4)では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、図９に示される位置から＋Ｙ方向に駆動し、Ｘヘッド６６₁とともにＸヘッド６６₂をＸスケール３９Ｘ₂に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｘヘッド６６₁，６６₂がＸスケール３９Ｘ₂に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｘヘッド６６₂の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｚヘッド７２ｂ，７２ｄとともにＺヘッド７２ａ，７２ｃが、それぞれＹスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｚヘッド７２ａ，７２ｃのオフセットＯ_L’をリセットする。

次に、較正処理(5)では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、較正処理(4)の実行後の状態から、さらに＋Ｙ方向に移動させ、図１０に示されるように、Ｘヘッド６６₂とともにＸヘッド６６₃をＸスケール３９Ｘ₂に対向させる。主制御装置２０は、図１０に示される位置で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｘヘッド６６₃の位相オフセットφ_０をリセットする。同様に、較正処理(6)〜(8)では、それぞれＸヘッド６６₄，６６₅，６６₆の位相オフセットφ_０がリセットされる。

なお、表１より、第２シーケンスでは、主制御装置２０により、Ｘヘッド６６₁〜６６₆、Ｙヘッド６７₃（又は６７₂），６８₂（又は６８₃）を用いてウエハステージＷＳＴの位置計測が行われる。なお、較正処理(6)〜(8)では、Ｙヘッド６７₃，６８₂の代わりに、Ｙヘッド６４₃，６５₃を使用することもできる。

第２シーケンスの終了した時、ウエハステージＷＳＴは、図１１に示される位置に位置している。この状態から、主制御装置２０は、ヘッドユニット６２Ａを構成するＹヘッド６５₁〜６５₅及びＺヘッド７６₁〜７６₅と、ヘッドユニット６２Ｃを構成するＹヘッド６４₁〜６４₅及びＺヘッド７４₁〜７４₅と、を較正する第３キャリブレーションシーケンス（以下、第３シーケンスと略述する）を開始する。

第３シーケンスでは、表１中の較正処理(9)〜(16)が実行される。較正処理(9)では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、図１１に示される位置から−Ｘ方向に移動させ、Ｙヘッド６４₃とともにＹヘッド６４₂をＹスケール３９Ｙ₂に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６４₃，６４₂がＹスケール３９Ｙ₂に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を適用し、Ｙヘッド６４₂の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｚヘッド７４₃とともにＺヘッド７４₂がＹスケール３９Ｙ₂に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｚヘッド７４₂のオフセットＯ_L’をリセットする。

較正処理(10)では、主制御装置２０は、較正処理(9)の実行後の状態から、ウエハステージＷＳＴをさらに−Ｘ方向に移動させ、Ｙヘッド６５₃とともにＹヘッド６５₂をＹスケール３９Ｙ₁に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６５₃，６５₂がＹスケール３９Ｙ₁に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｙヘッド６５₂の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｚヘッド７６₃とともにＺヘッド７６₂がＹスケール３９Ｙ₁に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｚヘッド７６₂のオフセットＯ_L’をリセットする。

同様に、較正処理(11)、(12)において、主制御装置２０は、それぞれＹヘッド６４₁，６５₁の位相オフセットφ_０の位相オフセットφ_０、及びＺヘッド７４₁，７６₁のオフセットＯ_L’をリセットする。

較正処理(13)では、主制御装置２０は、較正処理(12)の実行後、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動し、Ｙヘッド６５₃とともにＹヘッド６５₄をＹスケール３９Ｙ₁に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６５₃，６５₄がＹスケール３９Ｙ₁に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｙヘッド６５₄の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｚヘッド７６₃とともにＺヘッド７６₄がＹスケール３９Ｙ₁に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｚヘッド７６₄のオフセットＯ_L’をリセットする。

較正処理(14)では、主制御装置２０は、較正処理(13)の実行後の状態から、さらにウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動し、Ｙヘッド６４₃とともにＹヘッド６４₄をＹスケール３９Ｙ₂に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｙヘッド６４₃，６４₄がＹスケール３９Ｙ₂に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｙヘッド６４₄の位相オフセットφ_０をリセットする。また、この時、Ｚヘッド７４₃とともにＺヘッド７４₄がＹスケール３９Ｙ₂に対向している。そこで、主制御装置２０は、座標つなぎ処理を実行して、Ｚヘッド７４₄のオフセットＯ_L’をリセットする。

同様に、較正処理(15)、(16)において、主制御装置２０は、それぞれＹヘッド６５₅，６４₅の位相オフセットφ_０、及びＺヘッド７６₅，７４₅のオフセットＯ_L’をリセットする。

なお、表１より、第３シーケンスでは、主制御装置２０により、Ｘヘッド６６₅又は６６₆、Ｙヘッド６４，６５を用いてウエハステージＷＳＴの位置計測が行われる。なお、Ｙヘッド６４，６５の代わりに、Ｙヘッド６７，６８を使用することもできる。

第３シーケンスが終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、再び、図１１に示される位置に戻して停止させる。そして、主制御装置２０は、ヘッドユニット６２Ｂを構成するＸヘッド６６₇〜６６₉を較正する第４キャリブレーションシーケンス（以下、第４シーケンスと略述する）を開始する。

第４シーケンスでは、表１中の較正処理(17)〜(19)が実行される。較正処理(17)では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、図１１に示される状態から、＋Ｙ方向に駆動し、Ｘヘッド６６₆とともにＸヘッド６６₇をＸスケール３９Ｘ₁に対向させる。そして、主制御装置２０は、Ｘヘッド６６₆，６６₇がＸスケール３９Ｘ₁に対向した状態で、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｘヘッド６６₇の位相オフセットφ_０をリセットする。次に、較正処理(18)では、主制御装置２０は、較正処理(17)の実行後の状態から、ウエハステージＷＳＴを、さらに＋Ｙ方向に駆動し、図１２に示されるように、Ｘヘッド６６₇とともにＸヘッド６６₈をＸスケール３９Ｘ₁に対向させる。そして、主制御装置２０は、図１２に示される位置に、ウエハステージＷＳＴを位置決め後、座標つなぎ法を実行して、Ｘヘッド６６₈の位相オフセットφ_０をリセットする。同様に、主制御装置２０は、較正処理(19)において、Ｘヘッド６６₉の位相オフセットφ_０をリセットする。

なお、表１より、第４シーケンスでは、主制御装置２０により、Ｘヘッド６６₆〜６６₉、Ｙヘッド６４，６５を用いてウエハステージＷＳＴの位置計測が行われる。また、較正処理(17)、(18)では、Ｙヘッド６４，６５の代わりに、Ｙヘッド６７，６８を使用することもできる。

上述したキャリブレーションシーケンスは、例えば、露光装置のアイドル中、あるいはロット先頭時等、適宜なタイミングで実行すれば良い。エンコーダヘッド及びＺヘッドの設置位置の安定性が十分保証されるのであれば、実行頻度を下げてもかまわない。反対に、エンコーダヘッド及びＺヘッドの設置位置の安定性が低い場合には、例えば、各ウエハの露光開始直前（又は直後）毎に実行しても良い。また、所定時間の経過の度に実行する、あるいは適宜、手動で実行することとしても良い。

本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０により、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ている手順と同様の手順に従って、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実行される。主制御装置２０は、この並行処理動作中に、適宜のタイミングで、上記キャリブレーションシーケンスを実行し、エンコーダシステム１５０及び面位置センサシステム１８０の計測精度を較正する。また、主制御装置２０は、較正された両システム１５０、１８０の計測結果に従って、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、ＸＹ平面内を移動するウエハステージＷＳＴの位置を計測するために、ウエハステージＷＳＴ上面に対向して複数のセンサヘッド、例えばウエハステージＷＳＴのＹ位置を計測するＹヘッド６４，６５、及びウエハテーブルＷＴＢ上面の面位置を計測するＺヘッド７４_ｉ，７６_ｊ等が配置されている。そして、個々のセンサヘッドの取り付け位置を較正するために、主制御装置２０により、同じ系列、例えば同じヘッドユニット（例えば６２Ａ）に属するセンサヘッド（Ｙヘッド６５_ｊ、Ｚヘッド７６_ｊ）に対して、ウエハステージＷＳＴの静止状態で、前述した座標つなぎ法が実行され、各センサヘッドの計測値の原点（位置計測の基準点）がリセットされる（計測値に対するオフセットが再設定される）。主制御装置２０は、この個々のセンサヘッドの取り付け位置の較正処理（キャリブレーションシーケンス）を、露光装置の起動時、ロット先頭時等に、適宜実行して、センサヘッドの計測精度を較正することにより、高いウエハステージＷＳＴの駆動制御を保障することが可能となる。

また、本実施形態の露光装置１００では、必ず隣接ヘッド間にて座標つなぎ法を実行するので、つなぎ精度が高く、高い較正精度を確保することができる。この一方、そのために、較正処理の順序が制限される。ただし、本実施形態の露光装置１００では、各ヘッドユニットに属するエンコーダヘッド及びＺヘッドを、おおよそ直線上に配置しているので、図９〜図１２に示されるように、ウエハステージＷＳＴを直線的に移動させて、座標つなぎ法を実行すれば良く、ウエハステージＷＳＴを曲線移動させて、座標つなぎ法を実行する必要はない。

また、本実施形態の露光装置１００によると、露光の際などには、主制御装置２０により、ヘッドの計測値の原点が精度良く較正されたエンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測しながら、ウエハステージＷＳＴが駆動される。従って、ウエハステージＷＳＴを高精度に駆動することが可能になり、ひいては露光により、ウエハ上に精度良くレチクルパターンを転写することが可能になる。

なお、上記実施形態では、キャリブレーションシーケンスの実行に際し、十分なつなぎ精度を確保するため、必ずウエハステージＷＳＴを停止させてから座標つなぎ法（ヘッドの計測値の原点の再設定を含む）を実行することとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、十分なつなぎ精度を確保できる速度範囲で、ウエハステージＷＳＴを等速移動させながら座標つなぎ法を実行することとしても良い。このようにすると、キャリブレーションシーケンスの実行に費やす時間を短縮して、スループットの向上を図ることができる。ただし、ウエハステージＷＳＴの加速移動中は、スケールの変形による計測誤差が発生するため、必ず等速移動中に座標つなぎ法を実行することとする。

また、上記実施形態では、キャリブレーションシーケンスとして、第１ないし第４シーケンスの４つを続けて実行する場合を説明したが、これに限らず、必要に応じて、各シーケンスを単独で、あるいは適宜組み合わせて実行しても良い。特に、高いスループットを維持する観点より、露光に先立つ前処理計測、例えばアライメント計測、フォーカスマッピングなど、と同時に実行すると良い。例えば、第１シーケンスはアライメント計測を実行する前に、第２シーケンスはアライメント計測中に、第３シーケンスはＸスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂の較正計測と同時に、第４シーケンスはフォーカスマッピング中に、実行すると良い。

なお、上記実施形態では、本発明が、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置に適用された場合について説明したが、非液浸タイプの露光装置にも本発明を適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。また、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およ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、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を露光光とし、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）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の較正方法は、移動体上の計測面に対向するヘッドの出力に基づいて移動体の位置情報を計測する計測システムを較正するのに適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示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の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。 図１の露光装置が備えるステージ装置及び計測装置類の配置を示す平面図である。 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平面図である。 Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。 一実施形態に係る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、複数のエンコーダヘッド及びＺヘッドを用いたウエハテーブルの位置計測及びヘッド間の切り換えを説明するための図である。 ヘッドユニット６２Ｅに属するエンコーダヘッド６７と、ヘッドユニット６２Ｆに属するエンコーダヘッド６８を、較正する第１キャリブレーションシーケンスを説明するための図である。 ヘッドユニット６２Ｄに属するエンコーダヘッド６６とＺヘッド７２ａ〜７２ｄを較正する第２キャリブレーションシーケンスを説明するための図である。 ヘッドユニット６２Ａに属するエンコーダヘッド６５とＺヘッド７６と、ヘッドユニット６２Ｃに属するエンコーダヘッド６４とＺヘッド７４を、較正する第３キャリブレーションシーケンスを説明するための図である。 ヘッドユニット６２Ｂに属するエンコーダヘッド６６を較正する第４キャリブレーションシーケンスを説明するための図である。

符号の説明

８…局所液浸装置、１０…照明系、２０…主制御装置、３９Ｘ₁，３９Ｘ₂…Ｘスケール、３９Ｙ₁，３９Ｙ₂…Ｙスケール、５０…ステージ装置、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、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、１００…露光装置、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、１７０…信号処理・選択装置、１８０…面位置計測システム、２００…計測システム、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。

Claims (19)

1. 所定平面内で移動する移動体の外部の所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記移動体の前記所定平面に平行な一面上に設置された計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムを較正する較正方法であって、
   前記複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第１対向ヘッドと共に該第１対向ヘッドとは別の対象ヘッドを前記計測面に対向させ、前記第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向に関する位置を再現する前記対象ヘッドの計測値を予測し、前記対象ヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する第１工程を含む較正方法。
2. 前記対象ヘッドと前記第１対向ヘッドの一部とを含む第２対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第２対向ヘッド共に前記第１及び第２対向ヘッドには含まれない切り換えヘッドを前記計測面に対向させ、前記第２対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向の位置を再現する前記切り換えヘッドの計測値を予測し、前記切り換えヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する第２工程をさらに含む較正方法。
3. 前記第２工程では、前記移動体の計測方向の位置に応じて、前記対象ヘッドから前記切り換えヘッドに、使用するヘッドを切り換える請求項２に記載の較正方法。
4. 前記複数のヘッドのうち、第１対向ヘッドを除く複数のヘッドのうちの異なるヘッドを、順次前記対象ヘッド及び前記切り換えヘッドとして前記第２工程の処理を繰り返す請求項２又は３に記載の較正方法。
5. 前記オフセットが設定されるヘッドは、前記オフセットが設定されていないヘッド、又は前記オフセットの更新を要するヘッドを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の較正方法。
6. 前記各対向ヘッドの計測値を用いて前記移動体の前記計測方向の位置を算出できない場合、該位置を前記複数のヘッドとは別の位置計測系を用いて計測し、該位置計測系の計測結果を前記移動体の前記計測方向の位置として代用する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の較正方法。
7. 前記第１工程では、前記移動体の計測方向の位置に応じて、前記第１対向ヘッドのうちの前記対象ヘッドと計測方向が共通する特定ヘッドから前記対象ヘッドに、使用するヘッドを切り換える請求項１〜６のいずれか一項に記載の較正方法。
8. 所定平面内で移動する移動体に保持された物体にエネルギビームを照射し、前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
   前記所定平面内で移動する移動体の外部の所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記移動体の前記所定平面に平行な一面上に設置された計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムを請求項１〜７のいずれか一項に記載の較正方法を用いて較正する工程と；
   前記物体に前記パターンを形成するため、較正が行われた前記計測システムを用いて前記移動体の位置を計測しながら、前記移動体を駆動する工程と；を含む露光方法。
9. 請求項８に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成する工程と；
   前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と；を含むデバイス製造方法。
10. 物体にエネルギビームを照射し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
    前記物体を保持して所定平面内で移動するとともに、前記所定平面に平行な一面に計測面が設けられた移動体と；
    前記移動体の外部の前記所定平面に平行な一面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドのうち前記計測面に対向するヘッドの出力に基づいて前記移動体の位置情報を計測する計測システムと；
    前記複数のヘッドのうちの一部の複数のヘッドを含む第１対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第１対向ヘッドと共に該第１対向ヘッドとは別の対象ヘッドを前記計測面に対向させ、前記第１対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向に関する位置を再現する前記対象ヘッドの計測値を予測し、前記対象ヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する処理装置と；を備える露光装置。
11. 前記処理装置は、前記対象ヘッドに対するオフセットの設定後、前記対象ヘッドと前記第１対向ヘッドの一部とを含む第２対向ヘッドが前記計測面に対向している状態で前記所定平面内で前記移動体を駆動し、前記移動体の加速度が零の状態で、前記第２対向ヘッド共に前記第１及び第２対向ヘッドには含まれない切り換えヘッドを前記計測面に対向させ、前記第２対向ヘッドの計測値を用いて算出される前記移動体の計測方向の位置を再現する前記切り換えヘッドの計測値を予測し、前記切り換えヘッドによる前記移動体の前記計測方向の位置の実計測値を前記予測された計測値に較正するためのオフセットを算出し設定する請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記処理装置は、前記移動体の計測方向の位置に応じて、前記対象ヘッドから前記切り換えヘッドに、使用するヘッドを切り換える請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記処理装置は、前記複数のヘッドのうち、第１対向ヘッドを除く複数のヘッドのうちの異なるヘッドを、順次前記対象ヘッド及び前記切り換えヘッドとして前記切り換えヘッドに対する前記オフセットの算出及び設定処理を繰り返す請求項１１又は１２に記載の露光装置。
14. 前記オフセットが設定されるヘッドは、前記オフセットが設定されていないヘッド、又は前記オフセットの更新を要するヘッドを含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記処理装置は、前記各対向ヘッドの計測値を用いて前記移動体の前記計測方向の位置を算出できない場合、該位置を前記複数のヘッドとは別の位置計測系を用いて計測し、該位置計測系の計測結果を前記移動体の前記計測方向の位置として代用する、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記処理装置は、前記移動体の計測方向の位置に応じて、前記第１対向ヘッドのうちの前記対象ヘッドと計測方向が共通する特定ヘッドから前記対象ヘッドに、使用するヘッドを切り換える請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記計測面には、前記所定平面内の一軸に平行な第１方向を周期方向とする第１回折格子が形成され、
    前記複数のヘッドは、前記第１回折格子に対向して前記移動体の前記第１方向の位置を計測する複数の第１エンコーダヘッドを含む、請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 前記計測面には、前記所定平面内で前記一軸に直交する第２方向を周期方向とする第２回折格子が形成され、
    前記複数のヘッドは、前記第２回折格子に対向して前記移動体の前記第２方向の位置を計測する複数の第２エンコーダヘッドを含む、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 前記複数のヘッドは、前記計測面の前記所定平面と直交する第３方向に関する位置を計測する複数の面位置計測ヘッドを含む、請求項１０〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。

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