JP2009252994A - 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】補正情報の作成に要する時間的及び資源的なコストを現実的な範囲に抑える。
【解決手段】ステージＷＳＴの位置を計測するために使用されるエンコーダ及び面位置センサの計測値には、様々な計測誤差が含まれる。そこで、補正量Ｒを加えて、計測値を補正する。ここで、補正量Ｒを、計測面（スケール）ＳＣに起因する計測誤差Ｇと、ヘッドＥｈに起因する計測誤差Ｈと、に分類（Ｒ＝Ｇ＋Ｈ）して扱う。ここで、一般に、前者Ｇは、計測ビームＬＢの投射点のスケールＳＣ上の位置（ｘ，ｙ）の関数として、後者Ｈは、ヘッドＥｈとスケールＳＣ間のクリアランス（ｚ）と傾斜・回転（ψｘ，ψｙ，ψｚ）の関数として、表現することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、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、半導体素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び該露光方法を利用するデバイス製造方法、並びに前記露光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。

この種の露光装置では、近年、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、重ね合わせ精度の要求が厳しくなってきた。このため、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）を保持するウエハステージの位置計測に用いられていたレーザ干渉計の空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、オーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになった。そこで、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有し、一般的に干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくいエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用する露光装置が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示される露光装置では、エンコーダとともに、該エンコーダ用としてウエハステージ上面に設けられた反射型回折格子に計測ビームを投射し、その反射光を受光することによって、格子面（すなわちウエハステージ上面）の面位置を計測する面位置計測センサも採用されている。

特許文献１に記載のエンコーダ及び面位置計測センサと同様のセンサ類を備えた露光装置では、露光工程に先立って、例えばセンサ類の計測誤差を補正するための補正情報を作成し、露光工程中には、作成した補正情報を用いて、エンコーダと面位置計測センサの計測結果を補正しながら、ウエハステージを駆動制御する。これにより、ウエハステージの駆動制御の精度を保障することが可能になる。

ここで、エンコーダと面位置計測センサの計測誤差は、一般的に、ヘッドと該ヘッドからの計測ビームが照射される計側面との間の６自由度方向の位置関係に依存する。そのため、補正情報は６次元関数として表現される。しかしながら、そのような補正情報を全てのヘッドに対して作成することは、補正情報の計測及び計算に要する時間、並びに補正情報を記憶するメモリの要領などが膨大となり、時間的及び資源的コスト面において非現実的であった。

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あり、第１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をエネルギビームで露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記移動体と該移動体外部との一方に設置された前記所定平面に平行な計測面に計測ビームを投射する、前記移動体と該移動体外部との他方に設置された複数のヘッドを備える位置計測系を用いて、前記移動体の位置を計測する工程と；前記位置計測系の計測結果と、前記計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、前記ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、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、位置計測系の計測結果と、計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、移動体を駆動する。計測面に起因する計測誤差とヘッドに起因する計測誤差とのそれぞれは、一般に、全計測誤差が依存するヘッドと計測面との相対位置の自由度（６次元）より小さい自由度（＜６次元）に依存するため、第１補正情報と第２補正情報とを個別に扱うことにより、補正情報の作成に要する時間的及び資源的なコスト（例えば補正情報の計測及び計算に要する時間、補正情報を記憶するメモリ量等）を現実的な範囲に抑えることが可能になる。また、第１及び第２補正情報により補正された補正後の移動体の位置情報に基づいて、移動体を精度良く駆動することが可能になり、結果的に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２の観点からすると、請求項１〜６のいずれか一項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である。

本発明は、第３の観点からすると、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露光装置であって、所定平面内で移動可能な移動体と；前記移動体と該移動体外部との一方に設置された前記所定平面に平行な計測面に計測ビームを投射する、前記移動体と該移動体外部との他方に設置された複数のヘッドを有し、該複数のヘッドの少なくとも一部を用いて、前記移動体の位置を計測する位置計測系と；前記位置計測系の計測結果と、前記計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、前記ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える露光装置である。

これによれば、駆動装置により、位置計測系の計測結果と、計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、移動体が駆動される。計測面に起因する計測誤差とヘッドに起因する計測誤差とのそれぞれは、一般に、全計測誤差が依存するヘッドと計測面との相対位置の自由度（６次元）より小さい自由度（＜６次元）に依存するため、第１補正情報と第２補正情報とを個別に扱うことにより、補正情報の作成に要する時間的及び資源的なコスト（例えば補正情報の計測及び計算に要する時間、補正情報を記憶するメモリ量等）を現実的な範囲に抑えることが可能になる。また、第１及び第２補正情報により補正された補正後の移動体の位置情報に基づいて、移動体を精度良く駆動することが可能になり、結果的に、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。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図１０（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、並びに及び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、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、格子のピッチを実際のピッチよりも大きく図示している。

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１つのヘッドが、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、「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６つのリニアエンコーダ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７０Ｅ₁，７Ｆ₁，７０Ｂ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。

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。

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。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する外側の３つのＺヘッド７６₃〜７６₅，７４₁〜７４₃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Ｚヘッド７６₁と７４₅は投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に、残りのＺヘッド７６₂と７４₄はそれぞれＹヘッド６５₂と６４₄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５つのＺヘッド７６_j，７４_iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。

ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５つのＺヘッド７６_j，７４_i（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投射点）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、例えば露光時などには、それぞれ５個のＺヘッド７６_j，７４_iのうち、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に対向する。

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を構成する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、少なくともその３自由度（Ｘ，Ｙ，θｚ）方向の位置座標を計測することができる。

ここで、本実施形態における、エンコーダシステム１５０の各エンコーダヘッド、及びその計測誤差の補正方法の原理などについてさらに説明する。

エンコーダシステム１５０の一部を構成する各エンコーダのヘッドとして、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、照射系、光学系、及び受光系の３部分から構成された干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。このエンコーダヘッドでは、光源（例えば半導体レーザ）から射出されるレーザビームが、光学系内の偏光ビームスプリッタで偏光分離され、分離された２つのビームが、折り曲げミラーを介してスケール（反射型回折格子）のほぼ同一領域に照射され、それらのビームの照射によって回折格子から発生する所定次数（例えば１次）の回折ビームが、それぞれλ／４板を介して反射ミラーに照射される。そして、反射ミラーでそれぞれ反射された２つの回折ビームは、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタに達し、該偏光ビームスプリッタで同軸に合成され、受光系に入射する。そして、受光系の内部で、２つの回折ビームは、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。

上記の説明からわかるように、本実施形態で用いられる干渉型のエンコーダでは、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。そして、スケール（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（回折格子の周期方向）に移動すると、２つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化が、受光系によって検出され、その強度変化に応じた位置情報がエンコーダの計測値として出力される。

本実施形態では、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、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、上述のエンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ（又はエンコーダ７０Ｅ₁，７０Ｆ₁及び７０Ｂ又は７０Ｄ）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、エンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ（又はエンコーダ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６５，６４（又は６８，６７）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（１）〜（３）のように依存する。

Ｃ_Ｘ＝ （ｐ_Ｘ−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ_Ｘ−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（１）
Ｃ_Ｙ1＝−（ｐ_Ｙ1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ1−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２）
Ｃ_Ｙ2＝−（ｐ_Ｙ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（３）
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（又は６８），Ｙヘッド６４（又は６７）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（１）〜（３）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。この算出結果に従って、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（２），（３）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（４）のように求められる。

ｓｉｎθｚ＝−（Ｃ_Ｙ1−Ｃ_Ｙ2）／（ｐ_Ｙ1−ｐ_Ｙ2） …（４）
ただし、簡単のため、ｑ_Ｙ1＝ｑ_Ｙ2を仮定した。

実際のエンコーダの計測値（生値）Ｃ_rawには、様々な計測誤差が含まれる。そこで、主制御装置２０は、次式（５）のように、生値Ｃ_ｒａｗに補正量Ｒを加えて、理想状態における計測値Ｃ_{ｉｄｅａｌ}、すなわち、所定の位置に所定の姿勢で設置された、光軸の角度及び計側面（回折格子面）とのクリアランスに対して感度を持たない理想的なエンコーダヘッドが、表面の凹凸や歪みを含め全く計測の際の誤差要因がない理想的なスケールを走査する状態において提示される計測値Ｃ_{ｉｄｅａｌ}に補正する。

Ｃ_ｃｏｒｒ＝Ｃ_{ｉｄｅａｌ}＝Ｃ_ｒａｗ＋Ｒ …（５）
そして、補正済みの計測値Ｃ_ｃｏｒｒ＝Ｃ_{ｉｄｅａｌ}を、エンコーダヘッドの計測値として、ウエハステージＷＳＴの位置計測に使用する。

補正量Ｒは、一般に、スケールとヘッドの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）の６次元関数として与えられるが、補正量Ｒを、全てのエンコーダヘッド（本実施形態では２６個）に対して作成することは、前述した通り、非現実である。そこで、次式（６）のように、スケールに起因する誤差を補正する成分Ｇ（ｘ，ｙ）と、ヘッドに起因する誤差を補正する成分Ｈ（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）と、に分離する。

Ｒ（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）
＝Ｇ（ｘ，ｙ）＋Ｈ（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ） …（６）

スケール起因誤差の補正量Ｇは、一般に、２次元（ｘ，ｙ）の関数として表現することができる。これは、図８（Ａ）に示されるように、エンコーダヘッドＥｈから射出される計測ビームＬＢ（図８（Ｂ）参照）のスケールＳＣ上の投射点の位置座標（ｘ，ｙ）のみで、補正量Ｇが定まることを意味する。ヘッド起因誤差の補正量Ｈは、一般に、４次元（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）の関数として表現することができる。これは、図８（Ｂ）に示されるように、エンコーダヘッドＥｈとスケールＳＣ間の相対角度とクリアランスのみで、補正量Ｈが定まることを意味する。なお、図８（Ｂ）において、符号ＲＧは、回折格子の表面を示す。

上述の取り扱いにより、６次元関数としての補正量Ｒを、次数の小さい２つの関数Ｇ，Ｈの和で表現するので、補正量Ｒの作成にかかるコストを現実的な範囲に軽減することが可能になる。ここで、スケール起因誤差として、ヘッドの設置位置（すなわち計測ビームの投射点）の設計位置からのずれに起因する誤差（対応する補正量をＧ_1Ｅとする）、スケール表面の凹凸に起因する誤差（対応する補正量をＧ_2Ｅとする）、及びスケールに形成される回折格子のピッチのずれ及び回折格子の変形に起因する誤差（対応する補正量をＧ_3Ｅとする）などがある。ヘッド起因誤差として、ヘッドの傾斜に起因する誤差（対応する補正量をＨ_1Ｅとする）、及びヘッドの非計測方向へのステージの移動に伴う誤差（対応する補正量をＨ_2Ｅとする）などがある。

主制御装置２０は、露光に先立って、予め定められた手順に従い、各エンコーダを用いて種々の計測を行い、その計測結果に基づいて、上述の補正量Ｇ_1Ｅ，Ｇ_2Ｅ，Ｇ_3Ｅ，Ｈ_1Ｅ，Ｈ_2Ｅを、個別に作成しておく。なお、スケールとヘッドの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）は、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の計測結果から求められる。

次に、面位置計測システム１８０の各Ｚヘッド及びその計測誤差の補正の原理になどについて説明する。

本実施形態では、主制御装置２０は、露光時にはヘッドユニット６２Ｃ，６２Ａに属する各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、後述するフォーカスマッピング時には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。

Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅のそれぞれとしては、計測面、すなわち対応するＹスケール３９Ｙ₁又は３９Ｙ₂に形成された反射型回折格子の面に計測ビームを投射し、その反射光を受光して、計測面がヘッド本体内部のフォーカスセンサのべストフォーカス位置に保たれるように、ヘッド本体を計測方向に追従駆動する構成のセンサヘッドが用いられている。このセンサヘッドからは、ヘッド本体の計測方向の変位量の読取り値が、計測面の面位置（Ｚ位置）として出力される構成となっている。

ここで、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₅，７６₁〜７６₅の構成等について、図９に示されるＺヘッド７２ａを代表的に採り上げて、さらに詳述する。図９では、Ｚヘッド７２ａからＹスケール３９Ｙ₂に検出光（計測ビーム）ＬＢが照射されている。図９において、符号ＣＧは、カバーガラスを示す。

Ｚヘッド７２ａは、図９に示されるように、フォーカスセンサＦＳ、フォーカスセンサＦＳを収納したセンサ本体ＺＨ、及びセンサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する駆動部（不図示）、並びにセンサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を計測する計測部ＺＥ等を備えている。

フォーカスセンサＦＳとしては、計測ビームＬＢを計測対象面に投射し、その反射光を受光することで、計測対象面の変位を光学的に読み取るピックアップ方式のフォーカスセンサが用いられている。フォーカスセンサＦＳの出力信号は、不図示の駆動部に送られる。

駆動部（不図示）は、アクチュエータ、例えばボイスコイルモータを含み、ボイスコイルモータの可動子及び固定子の一方は、センサ本体ＺＨに、他方はセンサ本体ＺＨ及び計測部ＺＥ等を収容する不図示の筐体の一部に、それぞれ固定されている。この駆動部は、フォーカスセンサＦＳからの出力信号に従って、センサ本体ＺＨと計測対象面との距離を一定に保つように（より正確には、計測対象面ＳをフォーカスセンサＦＳの受光光学系のベストフォーカス位置に保つように）、センサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する。これにより、センサ本体ＺＨは計測対象面のＺ軸方向の変位に追従し、フォーカスロック状態が保たれる。

計測部ＺＥとしては、本実施形態では、一例として、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆと同様の回折干渉方式のエンコーダが用いられている。計測部ＺＥは、センサ本体ＺＨの上面に固定されたＺ軸方向に延びる支持部材ＳＭの側面に設けられたＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＥＧと、回折格子ＥＧに対向して不図示の筐体に取付けられたエンコーダヘッドＥＨとを含む。エンコーダヘッドＥＨは、計測ビームＥＬを回折格子ＥＧに投射し、回折格子ＥＧからの反射・回折光を受光素子で受光して計測ビームＥＬの照射点の原点からの変位を読み取ることで、センサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位、すなわち計測対象面のＺ軸方向の位置を計測する。このエンコーダヘッドＥＨの計測値が、Ｚヘッド７２ａの計測値として前述の信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に供給される。

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とローリング量（角）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（７），（８）のように依存する。

Ｚ_L＝−ｔａｎθｙ・ｐ_L＋ｔａｎθｘ・ｑ_L＋Ｚ₀， …（７）
Ｚ_R＝−ｔａｎθｙ・ｐ_R＋ｔａｎθｘ・ｑ_R＋Ｚ₀ …（８）
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（７），（８）より、次式（９）（１０）が導かれる。

Ｚ₀＝〔Ｚ_L＋Ｚ_R−ｔａｎθｘ・（ｑ_L＋ｑ_R）〕／２， …（９）
ｔａｎθｙ＝〔Ｚ_L−Ｚ_R−ｔａｎθｘ・（ｑ_L−ｑ_R）〕／（ｐ_R−ｐ_L） …（１０）
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（９）、（１０）より、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリング量θｙを算出する。ただし、ピッチング量（角）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、後述する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とローリング量θｙを、次式（１１）、（１２）より、算出する。

Ｚ_０＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４， …（１１）
ｔａｎθｙ＝−（Ｚａ＋Ｚｂ−Ｚｃ−Ｚｄ）／（ｐ_a＋ｐ_b−ｐ_c−ｐ_d） …（１２）
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、ピッチング量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。

実際のＺヘッドの計測値（生値）Ｚ_ｒａｗには、様々な計測誤差が含まれる。そこで、主制御装置２０は、次式（１３）のように、生値Ｚ_ｒａｗに補正量Ｒを加えて、理想状態における計測値Ｚ_{ｉｄｅａｌ}、すなわち、所定の位置に所定の姿勢で設置された、光軸の角度に対して感度を持たない理想的なＺヘッドが、表面の凹凸や歪みを含め全く計測の際の誤差要因がない理想的な計側面（スケール）を走査する状態において提示される計測値Ｚ_{ｉｄｅａｌ}に補正する。

Ｚ_ｃｏｒｒ＝Ｚ_{ｉｄｅａｌ}＝Ｚ_ｒａｗ＋Ｒ …（１３）
そして、補正済みの計測値Ｚ_ｃｏｒｒ＝Ｚ_{ｉｄｅａｌ}を、Ｚヘッドの計測値として、ウエハステージＷＳＴの位置計測に使用する。

補正量Ｒは、前述のエンコーダの場合と同様に、一般に、スケールとヘッドの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）の６次元関数として与えられる。従って、その補正量Ｒを、全てのヘッド（本実施形態では１４個）に対して作成することは、非現実的である。そこで、前述の式（６）のように、スケールに起因する誤差を補正する成分Ｇ（ｘ，ｙ）と、ヘッドに起因する誤差を補正する成分Ｈ（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）と、に分離する。

エンコーダヘッドと同様にＺヘッドに対しても、スケール起因誤差の補正量Ｇは、一般に、２次元（ｘ，ｙ）の関数として表現することができる。これは、図１０（Ａ）に示されるように、ヘッドＺｈから射出される計測ビームＬＢのスケールＳＣ上の投射点の（ｘ，ｙ）位置のみで、補正量Ｇが定まることを意味する。ヘッド起因誤差の補正量Ｈは、一般に、４次元（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）の関数として表現することができる。これは、図１０（Ｂ）に示されるように、ヘッドＺｈとスケールＳＣ間の相対角度とクリアランスのみで、補正量Ｈが定まることを意味する。

上述の取り扱いにより、６次元関数としての補正量Ｒを、次数の小さい２つの関数Ｇ，Ｈの和で表現するので、補正量Ｒの作成に要するコストを現実的な範囲に軽減することが可能になる。ここで、スケール起因誤差として、ヘッドの設置位置（すなわち計測ビームの投射点）の設計位置からのずれに起因する誤差（対応する補正量をＧ_1Ｚとする）、スケール表面の凹凸に起因する誤差（対応する補正量をＧ_2Ｚとする）、などがある。ヘッド起因誤差として、ヘッドの傾斜に起因する誤差（対応する補正量をＨ_1Ｚとする）、ヘッドの非計測方向へのステージの移動に伴う誤差（対応する補正量をＨ_2Ｚとする）、などがある。

主制御装置２０は、露光に先立って、予め定められた手順に従い、各Ｚヘッドを用いて種々の計測を行い、その計測結果に基づいて、上述の補正量Ｇ_1Ｚ，Ｇ_2Ｚ，Ｈ_1Ｚ，Ｈ_2Ｚを、個別に作成しておく。なお、スケールとヘッドの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）は、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の計測結果から求められる。

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とを用いた以下のような一連の処理動作が行われる。すなわち、
a) 図４に示されるアンローディングポジションＵＰにウエハステージＷＳＴがあるときに、ウエハＷがアンロードされ、図４に示されるローディングポジションＬＰに移動したときに、新たなウエハＷがウエハテーブルＷＴＢ上にロードされる。アンローディングポジションＵＰ、ローディングポジションＬＰ近傍では、ウエハステージＷＳＴの６自由度の位置は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて制御されている。このとき、Ｘ干渉計１２８が用いられる。

上述のウエハ交換が行われるのと並行して、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースライン計測が行われる。このベースライン計測は、上記国際公開パンフレットに開示される方法と同様に、前述のエンコーダ７０Ｅ₂，７０Ｆ₂の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（計測ステージＭＳＴ）のθｚ回転を調整した状態で、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、それぞれの視野内にあるＦＤバー４６上の基準マークＭを同時に計測することで行われる。
ｂ） ウエハ交換及びセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースライン計測終了後、ウエハステージＷＳＴを移動して、計測プレート３０の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出するプライメリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック前半の処理が行われる。これと前後して、エンコーダシステム１５０及び干渉計システム１１８の原点の再設定（リセット）が行われる。
ｃ） その後、エンコーダシステム１１８及びＺヘッド７２ａ〜７２ｄを用いてウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置を計測しつつ、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域のアライメントマークを検出するアライメント計測が実行され、これと並行して多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）を用いてフォーカスマッピング（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）が行われる。ここで、アライメント計測開始後、フォーカスマッピングが開始される前に、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとがスクラム状態となり、これらアライメント計測及びフォーカスマッピングのためのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動により、液浸領域１４が計測ステージＭＳＴ上からウエハステージＷＳＴ上へ受け渡される。そして、計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に達したとき、空間像計測装置４５を用いてレチクルＲ上の一対のアライメントマークをスリットスキャン方式で計測する、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック後半の処理が行われる。
ｄ） その後、アライメント計測及びフォーカスマッピングが続行される。
ｅ） そして、アライメント計測及びフォーカスマッピングが終了すると、アライメント計測の結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域が露光され、レチクルのパターンが転写される。露光動作中、フォーカスマッピングにより得られた情報に基づいて、ウエハＷのフォーカスレベリング制御が行われる。なお、露光中のウエハのＺ、θｙは、Ｚヘッド７４，７６の計測値に基づいて制御されるが、θｘは、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて制御される。

本実施形態では、上述の一連の動作に際し、主制御装置２０は、エンコーダシステムの前述した３つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動する際に、前述した補正量Ｇ_1Ｅ，Ｇ_2Ｅ，Ｇ_3Ｅ，Ｈ_1Ｅ，Ｈ_2Ｅを用いて、個々のエンコーダヘッドの計測値（生値）Ｃ_ｒａｗを、式（５）及び式（６）のように補正し、理想状態における計測値Ｃ_{ｉｄｅａｌ}に等しい補正後の計測値Ｃ_ｃｏｒｒを用いて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。なお、式（６）において、Ｇ＝Ｇ_1Ｅ＋Ｇ_2Ｅ＋Ｇ_3Ｅ，Ｈ＝Ｈ_1Ｅ＋Ｈ_2Ｅ、と与えれば良い。勿論、その他の計測誤差の補正量を加味する場合にも、スケール起因誤差Ｇ又はヘッド起因誤差Ｈに分類して、扱えば良い。なお、スケール起因誤差Ｇ_1Ｅ，Ｇ_2Ｅ，Ｇ_3Ｅは、スケール毎に独立で、全てのエンコーダヘッドに対して共通の補正量として与えられ、ヘッド起因誤差Ｈ_1Ｅ，Ｈ_2Ｅは、エンコーダヘッド毎に独立で、全てのスケールに対して共通の補正量として与えられる。

また、主制御装置２０は、上述のフォーカスマッピング時又は露光時などに、２つ又は４つのＺヘッドの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴをＺ、θｙ方向に駆動する際に、個々のＺヘッドの計測値（生値）Ｚ_ｒａｗを、式（６）及び式（１３）のように補正し、理想状態における計測値Ｚ_{ｉｄｅａｌ}に等しい補正後の計測値Ｚ_ｃｏｒｒを用いて、ウエハステージＷＳＴを駆動制御する。なお、式（６）において、Ｇ＝Ｇ_1Ｚ＋Ｇ_2Ｚ，Ｈ＝Ｈ_1Ｚ＋Ｈ_2Ｚ、と与えれば良い。勿論、その他の計測誤差の補正量を加味する場合にも、スケール起因誤差Ｇ又はヘッド起因誤差Ｈに分類して、扱えば良い。なお、スケール起因誤差Ｇ₁，Ｇ₂は、スケール毎に独立で、全てのＺヘッドに対して共通の補正量として与えられ、ヘッド起因誤差Ｈ₁，Ｈ₂は、Ｚヘッド毎に独立で、全てのスケールに対して共通の補正量として与えられる。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、エンコーダシステム１５０のエンコーダヘッドの計測結果と、計測面（スケール）に起因する計測誤差に対する補正情報Ｇと、エンコーダヘッドに起因する計測誤差に対する補正情報Ｈと、に基づいて、ステージ駆動系１２４を介してウエハステージＷＳＴが駆動される。また、主制御装置２０により、面位置計測システム１８０のＺヘッドの計測結果と、計測面（スケール）に起因する計測誤差に対する補正情報Ｇと、Ｚヘッドに起因する計測誤差に対する補正情報Ｈと、に基づいて、ステージ駆動系１２４を介してウエハステージＷＳＴがＺ、θｙ方向に駆動される。

ここで、計測面（スケール）に起因する計測誤差は、全計測誤差が依存するヘッド（エンコーダヘッド又はＺヘッド）とスケールとの相対位置の自由度（ｘ，ｙ，ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）より小さい自由度（ｘ，ｙ）に依存する、すなわち計測ビームの投射点のスケール上の位置（ｘ，ｙ）の関数として表現することができる。また、ヘッドに起因する計測誤差は、ヘッドとスケール間のクリアランスと傾斜・回転（ｚ，ψｘ，ψｙ，ψｚ）の関数として表現することができる。従って、補正情報Ｇと補正情報Ｈとを、個別に扱うことにより、補正情報の作成に要する時間的及び資源的なコスト（例えば補正情報の計測及び計算に要する時間、補正情報を記憶するメモリ量等）を現実的な範囲に抑えることが可能になる。

また、主制御装置２０は、補正情報Ｒ＝Ｇ＋Ｈにより補正された補正後のエンコーダヘッドの計測結果、すなわちウエハステージＷＳＴの位置情報（Ｘ，Ｙ，θｚ）と、補正情報Ｒ＝Ｇ＋Ｈにより補正された補正後のＺヘッドの計測結果、すなわちウエハステージＷＳＴの位置情報（Ｚ，θｙ）とに基づいて、ウエハステージＷＳＴを少なくとも５自由度方向に関しては精度良く駆動することが可能になる。残りのθｘ方向に関しては、主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を管理する。

また、本実施形態によると、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを形成するために、主制御装置２０により、前述の走査露光が行われ、この際に、前述の如く、ステージ駆動系１２４を介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴが高精度に駆動される。このため、ウエハＷ上の複数のショット領域に精度良くパターンを形成することが可能になる。

本実施形態において、主制御装置２０は、上述の補正情報を、露光装置１００の起動時、アイドル中、あるいはロット先頭時など、適宜、更新し、常に最新の補正情報を用いることとしている。

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格子部（例えば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。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。

また、上述の実施形態では、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。

本発明の露光方法及び装置は、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、エンコーダヘッドの計測値のヘッド起因誤差とスケール起因誤差の分離を説明するための図である。 Ｚヘッドの構成の一例を概略的に示す図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、Ｚヘッドの計測値のヘッド起因誤差とスケール起因誤差の分離を説明するための図である。

符号の説明

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、１１８０…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 (16)

1. 所定平面内で移動する移動体に保持された物体をエネルギビームで露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
   前記移動体と該移動体外部との一方に設置された前記所定平面に平行な計測面に計測ビームを投射する、前記移動体と該移動体外部との他方に設置された複数のヘッドを備える位置計測系を用いて、前記移動体の位置を計測する工程と；
   前記位置計測系の計測結果と、前記計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、前記ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、前記移動体を駆動する工程と；
   を含む露光方法。
2. 前記第１補正情報は、前記計測ビームの投射点の前記所定平面に平行な方向に関する位置の関数として表される、請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第２補正情報は、前記ヘッドと前記計測面との間の、前記所定平面に直交する軸に平行な方向に関する距離と、前記直交する軸に関する回転角と傾斜角と、の関数として表される、請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記計測面は、複数の領域を含み、
   前記第１補正情報は、前記領域毎に作成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記第２補正情報は、前記ヘッド毎に作成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記エネルギビームが、光学系と液体とを介して前記物体に照射される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項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。
8. 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露光装置であって、
   所定平面内で移動可能な移動体と；
   前記移動体と該移動体外部との一方に設置された前記所定平面に平行な計測面に計測ビームを投射する、前記移動体と該移動体外部との他方に設置された複数のヘッドを有し、該複数のヘッドの少なくとも一部を用いて、前記移動体の位置を計測する位置計測系と；
   前記位置計測系の計測結果と、前記計測面に起因する計測誤差に対する第１補正情報と、前記ヘッドに起因する計測誤差に対する第２補正情報と、に基づいて、前記移動体を駆動する駆動装置と；
   を備える露光装置。
9. 前記計測面には、前記所定平面内の第１軸と平行な方向を周期方向とする回折格子が形成され、
   前記位置計測系は、前記計測面と該計測面に計測ビームを投射する前記ヘッドとの前記第１軸に平行な方向に関する相対位置を計測するエンコーダシステムを含む、請求項８に記載の露光装置。
10. 前記計測面には、さらに、前記所定平面内で前記第１軸と直交する第２軸に平行な方向を周期方向とする別の回折格子が形成され、
    前記エンコーダシステムは、さらに、前記計測面と前記ヘッドとの前記第２軸に平行な方向に関する相対位置を計測する、請求項９に記載の露光装置。
11. 前記計測面に起因する前記計測誤差には、前記計測ビームの投射点のずれに起因する誤差と、前記計測面の表面の凹凸に起因する誤差と、前記回折格子の変形に起因する誤差と、前記回折格子の格子ピッチのずれに起因する誤差と、の少なくとも１つが含まれる、請求項９又は１０に記載の露光装置。
12. 前記ヘッドに起因する前記計測誤差には、前記ヘッドの傾斜に起因する誤差と、前記ヘッドの非計測方向への前記移動体の移動に伴う誤差と、の少なくとも１つが含まれる、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記位置計測系は、前記計測ビームの投射点における、前記所定平面と直交する方向に関する前記計測面の位置を計測する面位置計測システムを含む、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記計測面に起因する前記計測誤差には、前記計測ビームの投射点のずれに起因する誤差と、前記計測面の表面の凹凸に起因する誤差と、前記計測面の歪みに起因する誤差と、の少なくとも１つが含まれる、請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記ヘッドに起因する前記計測誤差には、前記ヘッドの傾斜に起因する誤差と、前記ヘッドの非計測方向への前記移動体の移動に伴う誤差と、の少なくとも１つが含まれる、請求項１３又は１４に記載の露光装置。
16. 前記エネルギビームが経由する光学系と；
    前記光学系と前記物体の間に、液体を供給する液体供給装置と；をさらに備える、請求項８〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。

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