JP2009278097A - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高精度且つ安定な移動テーブルの位置計測を実現する。
【解決手段】 液浸露光方式の露光装置において、投影光学系ＰＬとの間に供給される液体によってウエハＷ上面に液浸領域ＡＬｑが形成され、そのウエハＷを保持する移動テーブル上に、複数のエンコーダヘッド６０Ａ〜６０Ｄが配置されている。制御装置は、複数のエンコーダヘッドのうち、液浸領域外にあるエンコーダヘッド６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｄを用いて、ＸＹ平面内における移動テーブルの位置情報を計測する。これにより、高精度且つ安定な移動テーブルの位置情報の計測が可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子などのマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに前記露光装置又は前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
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。
しかるに、将来的に、半導体素子は更に高集積化し、これに伴ってウエハ上に形成すべき回路パターンが微細化することが確実であり、半導体素子の大量生産装置である露光装置には、ウエハ等の位置検出精度の更なる向上が要請される。
例えば、特許文献１には、基板テーブル上にエンコーダタイプのセンサ（エンコーダヘッド）が搭載された液浸露光方式の露光装置が開示されている。この種の露光装置では、基板と光学系との間に液体が供給され、液浸領域が形成されるが、その液浸領域は、基板テーブルの移動により、基板上から基板テーブル上へ移動することがある。この場合、その液浸領域（を形成する液体）がエンコーダヘッドの上部を覆う（又はエンコーダヘッドが液浸領域の液体中に埋没する）ことにより、そのエンコーダヘッドに出力異常が生じるなど正常に機能しなくなるおそれがあった。
米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書
本発明は、上述した事情の下になされたもので、本発明の第１の態様によれば、載置された物体を保持して実質的に所定平面に沿って移動する移動体と；前記物体上及び／又は前記物体が載置される前記移動体の一面上に液体を供給する液体供給装置と；前記物体及び／又は前記移動体の一面との間に前記液体が供給される光学系を含み、該光学系と前記液体とを介して前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体にパターンを形成するパターン生成装置と；前記移動体の一面上にそれぞれ配置される複数のエンコーダヘッドを有し、該複数のエンコーダヘッドのうち、前記移動体外部に前記所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ前記液体によって形成される液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の位置情報を計測する計測システムと；を備える露光装置が提供される。
これによれば、計測システムにより、複数のエンコーダヘッドのうち、移動体外部に所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、移動体の位置情報が計測される。このため、液浸領域内に位置するため出力異常が生じるなど正常に機能しないおそれがあるエンコーダヘッドを用いることがないので、高精度且つ安定な移動体の位置情報計測が可能となる。
本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第３の態様によれば、光学系と液体とを介して物体にエネルギビームを照射して前記物体にパターンを形成する露光方法であって、実質的に所定平面に沿って移動する移動体の前記物体が載置される一面上に配置される複数のエンコーダヘッドのうち、前記移動体の外部に前記所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ前記液体によって形成される液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の位置情報を計測する工程を含む露光方法が提供される。
これによれば、複数のエンコーダヘッドのうち、移動体の外部に前記所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記所定平面内における前記移動体の位置情報を計測する。このため、液浸領域内に位置し出力異常が生じるなど正常に機能しないおそれがあるエンコーダヘッドを用いることがないので、高精度且つ安定な移動体の位置情報計測が可能となる。
本発明の第４の態様によれば、本発明の露光方法を利用して物体を露光する工程と；露光された前記物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法が提供される。
第１の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 エンコーダヘッド及び干渉計の配置を説明するための図である。 図１のウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。 図１の露光装置におけるステージ制御に関連する制御系の主要な構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の露光装置の作用等を説明するための図である。 第１の実施形態の変形例に係る露光装置のエンコーダヘッド及び干渉計の配置を示す図である。 第２の実施形態の露光装置を示す図である。 第３の実施形態の露光装置を示す図である。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。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、すなわち、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なう。
露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、局所液浸装置８、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴを含むウエハステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。
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４参照）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方向の位置（以下ではθｚ回転量とも呼ぶ）の情報を含む）は、図１に示される、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）に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書などに開示されているエンコーダシステムを、レチクル干渉計１６の代わりに、あるいはそれと組み合わせて用いて、レチクルＲの少なくとも３自由度方向の位置情報を計測しても良い。
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（−Ｚ側）に配置され、不図示のボディの一部を構成するメインフレーム（メトロロジーフレーム）に保持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを有している。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）からな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（露光領域）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）に相対移動するとともに、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）に相対移動することで、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、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲの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。
なお、メインフレームは、従来用いられている門型、及び例えば米国特許出願公開第２００８／００６８５６８号明細書などに開示される吊り下げ支持型のいずれであっても良い。
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４参照）、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、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は液体供給装置５（図４参照）に、液体回収管３１Ｂは液体回収装置６（図４参照）に、それぞれ接続されている。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４参照）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（又はウエハＷが搭載されたウエハテーブルＷＴＢの上面（後述するプレート２８））との間に液体を供給し、液体回収装置６（図４参照）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が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域ＡＬｑ（例えば、図２参照）が形成される。
本実施形態では、上述の液体として、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。
鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲には、例えば鏡筒４０の下端面とほぼ同一面となる高さで、スケール板２１がＸＹ平面に平行に配置されている。スケール板２１は、本実施形態では、その一部に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入される円形の開口、及び後述するアライメント系の−Ｚ側端部が挿入される円形の開口を有する矩形のプレートから成り、不図示のボディに吊り下げ支持されている。本実施形態では、投影ユニットＰＵを支持する不図示のメインフレーム（メトロロジーフレーム）にスケール板２１が吊り下げ支持されている。スケール板２１の下面（−Ｚ側の面）には、２次元グレーティングとして、Ｙ軸方向を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子と、Ｘ軸方向を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子とから成る反射型の２次元回折格子ＲＧ（図３参照）が形成されている。この回折格子ＲＧは、ウエハステージＷＳＴの移動範囲をカバーしている。
ウエハステージ装置５０は、床面上に複数（例えば３つ又は４つ）の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたステージベース１２、該ステージベース１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系２７（図１では一部のみ図示、図４参照）、及びウエハステージＷＳＴの位置を計測する計測系を備えている。計測系は、図４に示される、エンコーダシステム７０及びウエハレーザ干渉計システム１８等を備えている。なお、エンコーダシステム７０及びウエハレーザ干渉計システム１８については、さらに後述する。
ステージベース１２は、平板状の外形を有する部材からなり、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴの移動の際のガイド面とされている。ステージベース１２の内部には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１４ａを含む、コイルユニットが収容されている。
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の上方に配置され、不図示のＺ・チルト駆動機構によって、ステージ本体９１に対して非接触で支持されたウエハテーブルＷＴＢとを有している。この場合、ウエハテーブルＷＴＢは、Ｚ・チルト駆動機構によって、電磁力等の上向きの力（斥力）と、自重を含む下向きの力（引力）との釣り合いを３点で調整することで、非接触で支持されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。ステージ本体９１の底部には、スライダ部９１ａが設けられている。スライダ部９１ａは、ＸＹ平面内でＸＹ二次元配列された複数の磁石から成る磁石ユニットと、該磁石ユニットを収容する筐体と、該筐体の底面の周囲に設けられた複数のエアベアリングとを有している。磁石ユニットは、前述のコイルユニットとともに、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動による平面モータ３０を構成している。なお、平面モータ３０としては、ローレンツ電磁力駆動方式に限らず、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。
ウエハステージＷＳＴは、上記複数のエアベアリングによってステージベース１２上に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、平面モータ３０によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）は、ステージベース１２に対して、６自由度方向に駆動可能である。なお、平面モータ３０によってウエハステージＷＳＴを６自由度方向に駆動しても良い。
本実施形態では、コイルユニットを構成する各コイル１４ａに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置２０によって制御される。平面モータ３０と、前述のＺ・チルト駆動機構とを含んで、ウエハステージ駆動系２７が構成されている。なお、なお、平面モータ３０はムービングマグネット方式に限らず、ムービングコイル方式でも良い。また、平面モータ３０として、磁気浮上方式の平面モータを用いても良い。この場合、前述のエアベアリングを設けなくても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢを、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の少なくとも１つの方向に微動可能としても良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴを粗微動ステージにより構成しても良い。
ウエハテーブルＷＴＢ上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着（又は静電吸着）され、固定されている。また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面（＋Ｙ端面）及び−Ｘ側の面（−Ｘ端面）には、それぞれ鏡面加工が施され、図２に示されるように、後述するウエハレーザ干渉計システムで用いられる、反射面１７ａ，１７ｂが形成されている。また、図２に示されるように、ウエハホルダ（ウエハの載置領域）の外側には、ウエハホルダよりも僅かに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設定されている。
エンコーダシステム７０は、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ回転量の情報を含む）を計測する。ここで、エンコーダシステム７０の構成等について詳述する。
ウエハテーブルＷＴＢには、図２の平面図に示されるように、その４隅にそれぞれエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略述する）６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄが配置されている。ここで、ヘッド６０Ａ〜６０Ｄは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向で隣接するヘッド間の離間距離が、液浸領域ＡＬｑの幅よりも十分大きくなる位置に配置されている。これらのヘッド６０Ａ〜６０Ｄは、図３にヘッド６０Ｃを代表的に採り上げて示されるように、ウエハテーブルＷＴＢに形成されたＺ軸方向の所定深さの穴の内部にそれぞれ嵌合されている。
ウエハテーブルＷＴＢ上面の一方の対角線上に位置する一対のヘッド６０Ａ，６０Ｃは、Ｙ軸方向を計測方向とするヘッド（Ｙヘッド）である。また、ウエハテーブルＷＴＢ上面のもう一方の対角線上に位置する一対のヘッド６０Ｂ，６０Ｄは、Ｘ軸方向を計測方向とするヘッド（Ｘヘッド）である。ヘッド６０Ａ〜６０Ｄのそれぞれとしては、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号などに開示されるヘッドと同様の構成のものが用いられている。この構成のヘッドでは、計測ビームの空気中での光路長が極短いため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。ただし、本実施形態では、光源及び光検出器は各ヘッドの外部、具体的には、ステージ本体９１の内部（又は外部）に設けられ、光学系のみが各ヘッドの内部に設けられている。そして、光源及び光検出器と、光学系とは、不図示の光ファイバを介して光学的に接続されている。ウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体９１（粗動ステージ）とウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）との間（以下、粗微動ステージ間と略述する）で、レーザ光等を空中伝送しても良いし、あるいはヘッドをステージ本体９１（粗動ステージ）に設けて、該ヘッドによりステージ本体９１（粗動ステージ）の位置を計測し、かつ別のセンサで粗微動ステージ間の相対変位を計測する構成としても良い。
Ｙヘッド６０Ａ，６０Ｃは、スケール板２１に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１表面（下面）に形成されたＹ軸方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測する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，７０Ｃ（図４参照）をそれぞれ構成する。また、Ｘヘッド６０Ｂ，６０Ｄは、スケール板２１に計測ビームを照射し、スケール板２１の表面に形成されたＸ軸方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ（以下、適宜、エンコーダと略述する）７０Ｂ，７０Ｄ（図４参照）をそれぞれ構成する。
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図４参照）に供給される。主制御装置２０は、回折格子ＲＧが形成されたスケール板２１の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ回転量の情報を含む）を求める。
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴの位置は、ウエハレーザ干渉計システム（以下、「ウエハ干渉計システム」という）１８（図４参照）によって、エンコーダシステム７０とは独立して、計測可能である。
ウエハ干渉計システム１８は、図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａにＹ軸方向と平行な複数の測長ビームを照射するＹ干渉計１８Ｙと、反射面１７ｂにＸ軸方向と平行な１又は２以上の測長ビームを照射するＸ干渉計とを備え、このＸ干渉計は複数、本実施形態では２つのＸ干渉計１８Ｘ1，１８Ｘ2を含む。
Ｙ干渉計１８ＹのＹ軸方向に関する実質的な測長軸は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと、後述するアライメント系ＡＬＧの検出中心とを通るＹ軸方向の直線である。Ｙ干渉計１８Ｙは、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向、θｚ方向（及びθｘ方向）の位置情報を計測する。
また、Ｘ干渉計１８Ｘ1のＸ軸方向に関する実質的な測長軸は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＸ軸方向の直線である。Ｘ干渉計１８Ｘ1は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向、θｚ方向（及びθｙ方向）の位置情報を計測する。
また、Ｘ干渉計１８Ｘ2の測長軸は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸方向の直線である。Ｘ干渉計１８Ｘ1は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向（及びθｙ方向）の位置情報を計測する。
なお、反射面１７ａ，１７ｂに代えて、例えばウエハテーブルＷＴＢの端部に、平面ミラーからなる移動鏡を取り付けても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢにＸＹ平面に対し４５度傾斜した反射面を設け、該反射面を介してウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置を計測するようにしても良い。
ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値は、主制御装置２０に供給される。但し、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平面内の位置制御のための位置情報（θｚ回転量の情報を含む）は、主として、前述のエンコーダシステム７０によって計測され、干渉計１８Ｙ、１８Ｘ1、１８Ｘ2の計測値は、エンコーダシステム７０の計測値の長期的変動（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、あるいはエンコーダシステムの出力異常時のバックアップ用などとして補助的に用いられる。また、本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０によってウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置を制御している際に、所定のサンプリング間隔（ウエハステージＷＳＴの位置制御のための制御クロックの発生タイミングより格段に短い間隔）で、ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報を算出し、この算出結果に基づいて、４つのヘッド６０Ａ〜６０Ｄのいずれかが、液浸領域ＡＬｑ内に位置しているかどうかを判断する。すなわち、本実施形態では、ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値は、前述の目的のために補助的に用いられるのみならず、ヘッドが液浸領域内に進入したことを判断するのに用いられる。
アライメント系ＡＬＧは、図１及び図２に示されるように、投影光学系ＰＬの−Ｙ側に所定間隔を隔てて配置されたオフアクシス方式のアライメント系である。本実施形態では、アライメント系ＡＬＧとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式のアライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、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（図４参照）に供給される。
なお、アライメント系ＡＬＧとしては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光をマークに照射し、その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。アライメント系ＡＬＧとして、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される、複数の検出領域を有するアライメント系を採用しても良い。
この他、本実施形態の露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、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）ＡＦ（図１では不図示、図４参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、ＡＦ信号処理系（不図示）を介して主制御装置２０に供給される（図４参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、各検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、アライメント系ＡＬＧの近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント時にウエハ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報とウエハテーブル上面のＺ軸方向の位置を検出する別のセンサ（例えば、エンコーダあるいは干渉計など）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。
露光装置１００では、さらに、レチクルＲの上方に、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式の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４参照）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４には、露光装置１００のステージ制御に関連する制御系が一部省略して、液体供給装置及び液体回収装置とともに、ブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。
上述のようにして構成された露光装置１００では、デバイスの製造に際し、前述のレチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂ、ウエハテーブルＷＴＢ上の基準板（不図示）などを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測が行われ、これと前後してウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。
そして、主制御装置２０により、ベースラインの計測結果、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。また、本実施形態の露光装置１００では、上記走査露光の際、ウエハＷと投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１との間に供給される液体Ｌｑを介して、ウエハＷ上の感応層（レジスト層）にレチクルＲから射出された照明光ＩＬが投射される。すなわち、液浸露光が行われる。これにより、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、ウエハＷの周縁にあるショット領域にパターンを転写する際などに、ウエハステージＷＳＴの移動により、液体ＬｑによってウエハＷ上に形成される液浸領域ＡＬｑ（あるいはその一部）が、ウエハＷ上からウエハテーブルＷＴＢのプレート２８上に移動し、さらにプレート２８上のヘッド上に移動することがある。図５には、液浸領域ＡＬｑがヘッド６０Ｃの真上に移動した状態が示されている。この図５の状態では、ヘッド６０Ｃからの計測光は、液浸領域ＡＬｑを形成する液体Ｌｑによって遮られる、散乱される、あるいは短波長化される等の現象が生じ得る。従って、そのヘッド６０Ｃは、正常に機能しなくなる。このとき、仮に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御に用いられる、３つのヘッドの１つにヘッド６０Ｃが含まれていた場合には、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を正しく制御することはできなくなる。
そこで、本実施形態では、上記のような事態が発生することがないように、前述した如く、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０によってウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置を制御している際に、所定のサンプリング間隔で、ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報を算出し、この算出結果に基づいて、４つのヘッド６０Ａ〜６０Ｄのいずれかが、液浸領域ＡＬｑ内に位置しているかどうかを判断しているのである。そして、主制御装置２０は、いずれかのヘッド（例えばヘッド６０Ｃ）が液浸領域内に進入したと判断した場合には、その液浸領域内に位置するヘッド（例えばヘッド６０Ｃ）以外のヘッド（例えば６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｄ）（から構成されるエンコーダ（例えば７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｄ））の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御を行うようになっている。すなわち、本実施形態では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置制御のための制御クロックの発生タイミングより格段に短いサンプリング間隔で、ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値に基づいて、４つのヘッドのいずれか液浸領域内に位置していないかを繰り返し判断し、いずれかのヘッドが液浸領域内に位置したことを確認したときは、直ちに、残りの３つのヘッドをウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御に用いることにする。これにより、結果的に、仮に、それまで制御に用いられていた３つのヘッドのうち１つが、液浸領域に進入しかけた場合には、直ちに、それまで制御に用いられていなかった残りのヘッドを含む３つのヘッドに、制御に用いるヘッドが切り換えられることとなる。
そして、図５に示される位置から、ウエハステージＷＳＴが移動して、ヘッド６０Ｃが液浸領域ＡＬｑから外れると、ヘッド６０Ｃは正常に機能するようになる（機能が回復する）。そこで、主制御装置２０は、液浸領域ＡＬｑがヘッド６０Ｃの上部から外れたことを確認すると、４つのヘッド６０Ａ〜６０Ｄ（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄ）の中から３つを選択し、それらの計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求める。このようにして、主制御装置２０により、常時、エンコーダシステム７０を用いて高精度且つ安定なウエハステージＷＳＴの位置情報の計測、及びその位置制御が行われる。なお、液浸領域ＡＬｑは、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の移動中に広がる場合もあるので、上記のヘッド６０Ｃが液浸領域ＡＬｑから外れたか否かの判断は、想定される最大の範囲を使って行うことが望ましい。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢの速度等を考慮して、上記の判断に用いる領域のサイズを変更しても良い。
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、主制御装置２０により、複数のエンコーダヘッド６０Ａ〜６０Ｄのうち、液浸領域ＡＬｑ外にある３つのエンコーダヘッドを用いて、ＸＹ平面内におけるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測が行われる。このため、液浸領域ＡＬｑ内に位置するため出力異常が生じるなど正常に機能しないおそれがあるエンコーダヘッドを用いることがないので、高精度且つ安定なウエハステージＷＳＴの位置情報の計測、及び位置制御が可能となる。
また、本実施形態の露光装置１００によると、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中も、主制御装置２０により、液浸領域ＡＬｑ外にある３つのエンコーダヘッドを用いて、ウエハステージＷＳＴの高精度な位置計測及び位置制御が行われるので、走査露光方式の液浸露光により、レチクルＲのパターンを、ウエハＷ上に各ショット領域に精度良く転写することが可能になる。
なお、上記実施形態では、ウエハ干渉計システム１８の各干渉計の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報を算出し、この算出結果に基づいて、４つのヘッド６０Ａ〜６０Ｄのいずれかが、液浸領域ＡＬｑ内に位置しているかどうかを判断するものとしたが、本発明が、これに限定されるものではない。例えば、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置制御に用いている、エンコーダシステム７０の各ヘッドから得られる位置情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を算出し、この算出結果に基づいて、４つのヘッド６０Ａ〜６０Ｄのいずれかが、液浸領域ＡＬｑ内に位置するか否かを判断しても良い。ただし、この場合、ウエハステージＷＳＴの位置制御に用いている３つのヘッドの１つが液浸領域内に進入すると、ウエハステージＷＳＴの位置制御そのものが困難となるので、そのヘッドが液浸領域に実際に進入する前に、制御に用いるヘッドを別のヘッドに切換える（又は、別のヘッドの中から選択する）ことが望ましい。
なお、上記実施形態において、ヘッド６０Ａ〜６０Ｄの配置を変更しても良い。例えば、図６に示されるように、ヘッド６０Ａ〜６０Ｄを、ウエハテーブルＷＴＢ上面の、四隅の角（頂点）の近傍に配置しても良い。この図６における、ヘッド６０Ａ〜６０Ｄの位置は、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の通常の移動範囲内で、液浸領域ＡＬｑがウエハテーブルＷＴＢ及びウエハＷ上で移動し得る領域（符号ＡＥで示される領域）の外に位置している。従って、この図６の例では、いずれのヘッドも液浸領域ＡＬｑ内に進入することがないので、これらのヘッドを用いて構成されるエンコーダシステム７０を用いて、常時、高精度且つ安定なウエハステージＷＳＴの位置情報の計測が可能となる。また、この場合、ヘッドが液浸領域ＡＬｑ内に進入するか否かの監視、及びヘッドの液浸領域への進入による、ヘッドの切り換えなどが不要となる。
なお、上記第１の実施形態では、スケール板２１の下面に、２次元回折格子ＲＧが形成された場合について例示したが、これに限らず、Ｙ軸方向とＸ軸方向とをそれぞれ周期方向とする２つの１次元回折格子が形成されたスケール板を、スケール板２１に代えて設けても良い。この場合、Ｙ軸方向を周期方向とする１次元回折格子は、ウエハステージＷＳＴの移動によりＹヘッド６０Ａ，６０Ｃが対向し得る領域をカバーし、Ｘ軸方向を周期方向とする１次元回折格子はＸヘッド６０Ｂ，６０Ｄが対向し得る領域をカバーすることとすれば良い。
また、上記実施形態では、各ヘッド６０Ａ〜６０Ｄ（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄ）として、１つの方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）のみを計測方向とする１次元エンコーダを採用したが、これに限らず、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方を計測方向とする２次元エンコーダを採用しても良い。この場合、主制御装置２０は、回折格子ＲＧが形成されたスケール板２１の下面に対向する少なくとも２つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも２つのエンコーダ）の計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ回転量の情報を含む）を求めることとすることができる。
なお、ヘッドの出力異常の要因としては、前述の液浸領域内への進入の他に、ヘッド上に異物が付着し計測光が遮られる、あるいはヘッドが故障する等の要因も考えられる。上記実施形態のように、ウエハテーブルＷＴＢ上に１次元ヘッドが４つ設けられている場合には、液浸領域外に位置する３つのヘッドを用いてウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置情報の計測を行う必要があるが、その３つのヘッドの１つに、上述の異物付着などが生じるおそれがある。かかる事態を考慮して、次の第２の実施形態のように、１次元ヘッドを５つ以上、ウエハテーブル上に設置しても良い。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図７に基づいて説明する。ここで、前述の第１の実施形態の露光装置１００と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いると共に、その説明を簡略化し若しくは省略する。
この第２の実施形態の露光装置は、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７０の構成、特にウエハステージＷＳＴ上のエンコーダヘッドの配置及びスケール板２１の配置が、前述の第１の実施形態の露光装置１００と異なるが、その他部分の構成等は同様になっている。従って、以下では、その相違点を中心として、第２の実施形態について説明する。
図７には、本第２の実施形態の露光装置の、一部省略した平面図が示されている。本第２の実施形態の露光装置では、図７に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）上面の四辺のそれぞれに沿って各４つのヘッドが配置されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面の、−Ｙ側の辺の近傍に、ヘッドユニット６０Ａを構成する４つのヘッド６０Ａ１〜６０Ａ４が、その辺に沿って、所定間隔で配置されている。ヘッド６０Ａ１，６０Ａ２，６０Ａ３，６０Ａ４は、液浸領域ＡＬｑのＸ軸方向の幅よりも大きな間隔で配置されている。同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面の、−Ｘ側、＋Ｙ側、＋Ｘ側の辺それぞれの近傍には、それぞれ、ヘッドユニット６０Ｂを構成する４つのヘッド６０Ｂ１，６０Ｂ２，６０Ｂ３，６０Ｂ４、ヘッドユニット６０Ｃを構成する４つのヘッド６０Ｃ１，６０Ｃ２，６０Ｃ３，６０Ｃ４、ヘッドユニット６０Ｄを構成する４つのヘッド６０Ｄ１，６０Ｄ２，６０Ｄ３，６０Ｄ４が、それぞれの辺に沿って、所定間隔で配置されている。同じヘッドユニットに属するヘッドは、それらの配列方向についての液浸領域ＡＬｑの幅よりも大きな間隔で配置されている。
また、本第２の実施形態の露光装置では、前述のスケール板２１に代えて、ヘッドユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄにそれぞれ対応する４つのスケール板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが、設けられている。スケール板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、それぞれ、投影光学系ＰＬの下端部の−Ｙ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、＋Ｘ側に配置されている。スケール板２１Ａ，２１Ｃの下面（−Ｚ側の面）には、Ｙ軸方向を周期方向とする１次元回折格子が形成されている。また、スケール板２１Ｂ，２１Ｄの下面には、Ｘ軸方向を周期方向とする１次元回折格子が形成されている。
ヘッドユニット６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに属するヘッドは、それぞれ、対応するスケール板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに計測ビーム（計測光）を照射し、それによって発生する回折光を受光して、それぞれの計測方向に関するウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するエンコーダ（７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ）を構成する。スケール板２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの幅は、対応するヘッドユニットに属する隣接ヘッドの間隔より十分長く、対応するヘッドユニットに属する２つ以上のヘッドが同時に対向する。
図７に示される状態では、ヘッドユニット６０Ａに属する４つのヘッドのうち３つのＹヘッド６０Ａ２，６０Ａ３，６０Ａ４が、スケール板２１Ａに対向している。また、ヘッドユニット６０Ｂ及び６０Ｄに属する各４つのヘッドのうち、各２つのＸヘッド６０Ｂ３，６０Ｂ４及び６０Ｄ３，６０Ｄ４が、それぞれ、スケール板２１Ｂ及び２１Ｄに対向している。一方、ヘッドユニット６０Ｃに属する４つのヘッドは、いずれもスケール板２１Ｃに対向していない。また、このとき、ヘッド６０Ｃ３は液浸領域ＡＬｑ内に一部が位置している。
この場合、主制御装置２０は、前述と同様にウエハ干渉計システム１８（又はエンコーダシステム７０）で計測される、ウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて、いずれかのヘッドが液浸領域ＡＬｑ内に位置しているか否かを判断し、ヘッド６０Ｃ３が液浸領域ＡＬｑ内に位置していると判断する。そして、主制御装置２０は、そのヘッド６０Ｃ３を除く残りのヘッドの中から、さらに、異常な位置情報を出力しているヘッドを除外する。そして、主制御装置２０は、残った複数のヘッドの中から、必要な数、例えば３つのヘッドを選択する。
例えば、図７の場合、主制御装置２０は、スケール板２１Ａに対向しているＹヘッド６０Ａ２，６０Ａ３，６０Ａ４からＹヘッド６０Ａ３を、スケール板２１Ｂに対向しているＸヘッド６０Ｂ３，６０Ｂ４からＸヘッド６０Ｂ４を、スケール板２１Ｄに対向しているＸヘッド６０Ｄ３，６０Ｄ４からＸヘッド６０Ｄ４を、それぞれ選択している。
そして、主制御装置２０は、これらの３つのヘッド６０Ａ３，６０Ｂ４，６０Ｄ４（エンコーダ７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｄ）の計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求める。
このように、主制御装置２０は、複数のヘッドのうち、液浸領域ＡＬｑ内に位置するヘッド、さらに液浸領域ＡＬｑ外に位置するが異常な計測値を出力するヘッド、を除く残りのヘッドの中から３つのヘッド（エンコーダ）を選び、それらの計測値を用いてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求める。
以上のようにして構成され、機能する本第２の実施形態の露光装置によると、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様の効果を得ることができる。これに加え、本第２の実施形態では、異物付着等により計測値に誤差が含まれるヘッドが、ウエハステージＷＳＴの位置制御に用いられることがない。
なお、上記第１、第２の実施形態では、各ヘッド（エンコーダ）として、１つの方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）のみを計測方向とする１次元エンコーダを採用したが、これに限らず、次の第３の実施形態のように、Ｘ軸方向とＹ軸方向との両方を計測方向とする２次元エンコーダを採用しても良い。
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を、図８に基づいて説明する。ここで、前述の第１の実施形態の露光装置１００と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いると共に、その説明を簡略化し若しくは省略する。
この第３の実施形態の露光装置は、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７０の構成、特にウエハステージＷＳＴ上のエンコーダヘッド及びスケール板２１が、前述の第１の実施形態の露光装置１００と異なるが、その他部分の構成等は同様になっている。従って、以下では、その相違点を中心として、第３の実施形態について説明する。
図８には、本第３の実施形態の露光装置の、一部省略した平面図が示されている。本第３の実施形態の露光装置では、図８に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）上面の−Ｘ側と＋Ｘ側の辺にそれぞれに沿って各４つのヘッドが配置されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面の、−Ｘ側の辺の近傍に、ヘッドユニット６０Ｅを構成する４つの２次元エンコーダヘッド６０Ｅ１，６０Ｅ２，６０Ｅ３，６０Ｅ４が、その辺に沿って、所定間隔で配置されている。同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面の、＋Ｘ側の辺の近傍に、ヘッドユニット６０Ｆを構成する４つの２次元エンコーダヘッド６０Ｆ１，６０Ｆ２，６０Ｆ３，６０Ｆ４が、配置されている。ヘッド６０Ｅ１〜６０Ｅ４、及びヘッド６０Ｅ１〜６０Ｅ４は、液浸領域ＡＬｑのＹ軸方向の幅よりも大きな離間距離を隔てて配置されている。
また、本第３の実施形態の露光装置では、前述のスケール板２１に代えて、長方形のスケール板２１’が、設けられている。スケール板２１’は、前述のスケール板２１と同じ高さの位置に、投影光学系ＰＬの中心を、その中心とほぼ一致させた状態で、Ｘ軸方向を長手方向として、設置されている。スケール板２１’の下面（−Ｚ側の面）には、Ｘ軸及びＹ軸方向を周期方向とする２次元回折格子が形成されている。
ヘッドユニット６０Ｅ，６０Ｆに属するヘッドは、スケール板２１’に計測ビーム（計測光）を照射し、それによって発生する回折光を受光して、Ｘ軸及びＹ軸方向に関するウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する２次元エンコーダをそれぞれ構成する。スケール板２１’のＹ軸方向の幅はヘッドの離間距離より十分長く、同じヘッドユニットに属する２つ以上のヘッドが同時にスケール板２１’に対向する。
図８に示される状態では、ヘッドユニット６０Ｅに属する４つのヘッドのうちの２つのヘッド６０Ｅ２，６０Ｅ３が、ヘッドユニット６０Ｆに属する４つのヘッドのうちの１つのヘッド６０Ｆ２が、スケール板２１’に対向している。また、ヘッドユニット６０Ｆに属するヘッド６０Ｆ３が、液浸領域ＡＬｑ内に位置している。
この場合、主制御装置２０は、前述と同様にウエハ干渉計システム１８（又はエンコーダシステム７０）で計測される、ウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて、いずれかのヘッドが液浸領域ＡＬｑ内に位置しているか否かを判断し、ヘッド６０Ｆ３が液浸領域ＡＬｑ内に位置していると判断する。そして、主制御装置２０は、そのヘッドＦ３を除く残りのヘッドの中から、さらに、異常な位置情報を出力しているヘッドを除外する。そして、主制御装置２０は、残った複数のヘッドの中から、必要な数、例えば２つのヘッドを選択する。
例えば、図８の場合、主制御装置２０は、スケール板２１’に対向しているヘッド６０Ｅ２，６０Ｅ３，６０Ｆ２からヘッド６０Ｅ３，６０Ｆ２を選択している。
そして、主制御装置２０は、これらの２つのヘッド６０Ｅ３，６０Ｆ２（によって構成される一対の２次元エンコーダ）の計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求める。
このように、主制御装置２０は、複数のヘッドのうち、液浸領域ＡＬｑ内に位置するヘッド、さらに液浸領域ＡＬｑ外に位置するが異常な計測値を出力するヘッド、を除く残りのヘッドの中から、２つのヘッド（エンコーダ）を選び、それらの計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求める。
以上のようにして構成され、機能する本第３の実施形態の露光装置によると、前述した第２の実施形態と同等の効果を得ることができる。
なお、上記第２、第３の実施形態において、主制御装置２０は、複数のヘッドのうち、液浸領域ＡＬｑ内に位置するヘッドのみを除く残りのヘッドの中から必要数（３つ又は２つ）のヘッド（エンコーダ）を選び、それらの計測値を用いてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報を求めても良い。これとは反対に、液浸領域ＡＬｑ内にあるヘッドのみでなく、液浸領域ＡＬｑの近傍に位置するヘッド、さらには液浸領域ＡＬｑ内に進入し得るヘッドをも、常時検出し、これらのヘッドをも除く残りのヘッドを用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測することとしても良い。これにより、エンコーダシステムを用いた、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置計測の安定性をさらに高めることができる。
なお、上記各実施形態では、エンコーダ（ヘッド）の切換のため、ウエハ干渉計システムの計測値をサンプリングするものとしたが、必ずしもウエハ干渉計システムの計測値をサンプリングする必要はない。また、露光シーケンスからウエハステージの移動情報が分かるので、予めエンコーダ切換のタイミングあるいはウエハステージの位置を決定しておき、この決定内容に基づいてヘッドを切り換えるだけでも良い。
また、上記各実施形態では、ウエハ干渉計システムによって計測されるウエハステージの位置情報を用いて、エンコーダ（ヘッド）の切換を行うものとしたが、ウエハ干渉計システムによって計測される位置情報を用いなくても良い。この場合、ウエハステージの位置計測に使用しているエンコーダの計測情報を用いても良いし、位置計測に使用していない別のエンコーダによる計測情報（位置情報）を用いても良い。後者では、ウエハステージの位置に応じて使用するエンコーダ（位置計測には使用していない）を切り換えても良い。
なお、上記各実施形態の露光装置において、露光動作時だけでなく他の動作、例えば基準マークの検出、あるいはウエハステージ上のセンサ（照明むらセンサ、空間像計測センサ、照射量センサ、偏光センサ、波面計測センサなど）による計測などの動作時に同様にヘッド切換を行っても良い。ただし、ウエハステージが少なくとも１つの計測部材（センサなど）を有し、ウエハステージ上に液浸領域が形成されていることが前提となる。
また、後述する計測ステージを備える露光装置で、計測ステージの位置情報をエンコーダで計測する場合にも、ヘッドの切換は、同様に適用できる。
なお、上記各実施形態におけるウエハステージでのエンコーダ（ヘッド）の配置は一例であって、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、ウエハステージの４隅に、それぞれ、エンコーダ及びそのバックアップ用エンコーダを、ステージ中心から放射方向に沿って配置しても良い。
また、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）などの移動体の一面上にエンコーダヘッドを配置する場合に、ヘッド本体は移動体の内部に配置し、一面には受光部のみを配置しても良い。
なお、上記各実施形態では、Ｚ軸方向の位置情報の計測が可能なセンサ（又はヘッド）を併用しても良いし、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置情報の計測が可能なセンサ（又はヘッド）あるいはＸ軸方向を計測方向とするセンサ（Ｘセンサ）とＹ軸方向を計測方向とするセンサ（Ｙセンサ）とを組み合わせても良い。この他、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方とＺ軸方向に関する位置情報を計測可能なエンコーダを用いても良い。
また、例えば投影光学系とアライメント系とが離れている露光装置などでは、投影光学系の近傍（周囲）と、アライメント系の近傍（周囲）とで別々のスケール板を配置しても良い。この場合、ウエハＷの露光動作を行う際には、投影光学系の近傍に配置されたスケール板を用いて、エンコーダシステムにより、ウエハステージの位置が計測され、ウエハアライメントの際などには、アライメント系の近傍に配置されたスケール板を用いて、エンコーダシステムにより、ウエハステージの位置が計測されることとなる。
また、上記実施形態では、エンコーダシステムに加えて、ウエハ干渉計システムが設けられている場合を例示したが、ウエハ干渉計システムは、必ずしも設けなくても良い。
なお、上記各実施形態では、スキャニング・ステッパ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エンコーダで計測することにより、干渉計を用いてそのステージの位置を計測する場合と異なり、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。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本発明を適用しても良い。また、例えば、国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されるようにウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置に本発明を適用しても良い。
また、上記各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、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。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、上述の各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。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、そのステージの位置をエンコーダを用いて計測することで、上記各実施形態と同等の効果を得ることができる。
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ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。
なお、上記各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や、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。
なお、半導体デバイスは、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、上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ（物体）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が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、物体を露光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。
８…局所液浸装置、１０…照明系、２０…主制御装置、２１…スケール板、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ…スケール板、２７…ウエハステージ駆動系、３０…平面モータ、５０…ウエハステージ装置、６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ…ヘッド、６０Ｅ，６０Ｆ…ヘッド、７０…エンコーダシステム、７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ…エンコーダ、９１…ステージ本体、１００…露光装置、ＡＬｑ…液浸領域、Ｌｑ…液体（液浸液）、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系。

Claims (22)

  1. 載置された物体を保持して実質的に所定平面に沿って移動する移動体と；
    前記物体上及び／又は前記物体が載置される前記移動体の一面上に液体を供給する液体供給装置と；
    前記物体及び／又は前記移動体の一面との間に前記液体が供給される光学系を含み、該光学系と前記液体とを介して前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体にパターンを形成するパターン生成装置と；
    前記移動体の一面上にそれぞれ配置される複数のエンコーダヘッドを有し、該複数のエンコーダヘッドのうち、前記移動体外部に前記所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ前記液体によって形成される液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の位置情報を計測する計測システムと；
    を備える露光装置。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記移動体が移動することによって前記液浸領域が形成され得る前記移動体の一面上の領域の外に配置されている露光装置。
  3. 請求項１又は２に記載の露光装置において、
    前記計測システムは、前記所定平面内における前記移動体の位置情報に基づいて、前記複数のエンコーダヘッドの中から前記液浸領域外にあるエンコーダヘッドを選択して用いる露光装置。
  4. 請求項３に記載の露光装置において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記液浸領域の幅より大きな離間距離を隔てて配置されている露光装置。
  5. 請求項３又は４に記載の露光装置において、
    前記移動体は平面視矩形の部材から成り、前記移動体の四隅部に前記複数のエンコーダヘッドのそれぞれが配置されている露光装置。
  6. 請求項３又は４に記載の露光装置において、
    前記移動体は平面視矩形の部材から成り、前記移動体の四辺の少なくとも１つに沿って、前記複数のエンコーダヘッドが配置されている露光装置。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記所定平面内で互いに直交する第１及び第２方向のそれぞれを計測方向とする第１及び第２ヘッドを含み、
    前記計測システムは、前記第１及び第２ヘッドを各１つ含む、少なくとも合計３つのエンコーダヘッドを用いる露光装置。
  8. 請求項７に記載の露光装置において、
    前記グレーティング部は、前記第１ヘッドが対向し得る範囲をカバーする前記第１方向を周期方向とする第１回折格子と、前記第２ヘッドが対向し得る範囲をカバーする前記第２方向を周期方向とする第２回折格子と、を含む露光装置。
  9. 請求項７又は８に記載の露光装置において、
    前記グレーティング部は、前記第１及び第２ヘッドが対向し得る範囲をカバーする前記第１及び第２方向を周期方向とする２次元格子を含む露光装置。
  10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記所定平面内で互いに直交する第１及び第２方向の両方を計測方向とする２次元ヘッドを含み、
    前記計測システムは、少なくとも２つの前記２次元ヘッドを用いる露光装置。
  11. 請求項１０に記載の露光装置において、
    前記グレーティング部は、前記２次元ヘッドが対向し得る範囲をカバーする前記第１及び第２方向を周期方向とする２次元格子を含む露光装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記移動体の一面は、前記物体とわずかな間隙を挟んでほぼ同一面を形成するとともに、前記複数のエンコーダヘッドをカバーする光透過部材によって覆われている露光装置。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記計測システムは、前記液浸領域外にある複数のエンコーダヘッドのうち、異常な位置情報を出力するエンコーダヘッドを除く残りのエンコーダヘッドを用いる露光装置。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記所定平面内における前記移動体の位置情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動システムをさらに備える露光装置。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光することと；
    露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
  16. 光学系と液体とを介して物体にエネルギビームを照射して前記物体にパターンを形成する露光方法であって、
    実質的に所定平面に沿って移動する移動体の前記物体が載置される一面上に配置される複数のエンコーダヘッドのうち、前記移動体の外部に前記所定平面と平行に配置されたグレーティング部と対向し、かつ前記液体によって形成される液浸領域外にあるエンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の位置情報を計測する工程を含む露光方法。
  17. 請求項１６に記載の露光方法において、
    前記計測する工程では、前記所定平面内における前記移動体の位置情報に基づいて、前記複数のエンコーダヘッドの中から前記液浸領域外にあるエンコーダヘッドを選択して用いる露光方法。
  18. 請求項１６又は１７に記載の露光方法において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記所定平面内で互いに直交する第１及び第２方向のそれぞれを計測方向とする第１及び第２ヘッドを含み、
    前記計測する工程では、前記第１及び第２ヘッドを各１つ含む、少なくとも３つのエンコーダヘッドを用いる露光方法。
  19. 請求項１６又は１７に記載の露光方法において、
    前記複数のエンコーダヘッドは、前記所定平面内で互いに直交する第１及び第２方向の両方を計測方向とする２次元ヘッドを含み、
    前記計測する工程では、少なくとも２つの前記２次元ヘッドを用いる露光方法。
  20. 請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記計測する工程では、前記液浸領域外にある複数のエンコーダヘッドのうち、異常な位置情報を出力するエンコーダヘッドを除く残りを用いる露光方法。
  21. 請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記所定平面内における前記移動体の位置情報に基づいて前記移動体を駆動する工程をさらに含む露光方法。
  22. 請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成する工程と；
    パターンが形成された前記物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法。
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