JP2012089768A

JP2012089768A - 露光装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP2012089768A
Application number: JP2010236968A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Shibazaki; 祐一柴崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-10

Abstract

【課題】ステージの位置を計測する。
【解決手段】ステージ定盤に設けられたエンコーダ７２，７７及びＺヘッド７３，７８とステージＲＳＴに設けられたグレーティングＧＲ１，ＧＲ２とを用いて、ステージ定盤に対するステージＲＳＴの位置を計測する第１計測システムと、ステージ定盤に設けられたエンコーダ８２〜８４及びＺヘッド８７〜８９と投影光学系ＰＬに設けられたグレーティングＧＲ３〜ＧＲ５及び反射面ＲＦ１〜ＲＦ３を用いて、ステージ定盤に対する投影光学系ＰＬの位置を計測する第２計測システムと、から計測システムが構成される。これを用いることにより、投影光学系ＰＬに対するステージＲＳＴの位置を高精度に計測することが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に係り、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

従来、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、エネルギビームによりパターンが形成されたマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）を照明しつつ、レチクルとウエハ及びガラスプレート等の物体（以下、「ウエハ」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に同期して駆動することで、レチクルのパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置（例えばスキャニング・ステッパなど）が使用されている。

走査型露光装置は、レチクルが載置されたステージを駆動するステージ装置を備えている。最近では、例えば特許文献１に開示されているように、投影レンズの上方で防振部材を介して支持された定盤上で駆動するレチクルステージ装置が採用されている。このレチクルステージ装置では、定盤を基準としてステージの位置を計測する装置の他に、投影レンズに対する定盤の位置を計測する装置が用いられている。特許文献１からもわかるように、従来のレチクルステージ装置では、ステージの位置の計測は、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的である。

しかしながら、半導体素子のその後の更なる高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度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との関係で許容できなくなりつつある。

特開２００８−１６６６１４号公報

本発明の第１の態様によれば、エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明し、前記マスクと物体とを第１方向に同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、前記マスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射する光学部材と；前記マスクを保持し、少なくとも前記第１方向及びこれに直交する第２方向を含む所定平面内で移動する移動部材と；前記移動部材を移動可能に支持するベース部材と；前記移動部材と前記ベース部材との第１の位置関係を計測する第１計測系と、前記ベース部材と前記光学部材との第２の位置関係を計測する第２計測系とを有し、前記第１の位置関係と前記第２の位置関係とに基づいて、前記光学部材に対する前記移動部材の位置情報を求める位置計測系と；を備え、前記第１計測系と前記第２計測系との少なくとも一方は、エンコーダシステムを含む露光装置が、提供される。

これによれば、位置計測系を構成する第１計測系と第２計測系との少なくとも一方は、干渉計に比べてビーム路上の空気の温度揺らぎの影響を受けにくいエンコーダシステムを含む。このため、移動部材とベース部材との第１の位置関係の計測、及びベース部材と光学部材との第２の位置関係の計測に、ともに干渉計を用いていた従来例に比べて、位置計測系により光学部材に対する移動部材の位置を精度良く計測することが可能となり、より高精度な移動部材の駆動（位置制御）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上に前記パターンを転写することと；前記パターンが転写された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。

一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。レチクルステージ装置を示す斜視図である。図３（Ａ）はレチクルステージの構成を一部破砕して示す平面図、図３（Ｂ）は図２のＡ−Ａ線及び図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って断面し一部省略したレチクルステージ装置の縦断面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、第１及び第２計測システムの構成を示す説明図である。図１の露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。第１計測システムの第１の変形例を説明するための図である。第１計測システムの第２の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の概略的な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、いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）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、この投影光学系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う。

露光装置１００は、照明ユニットＩＯＰ、レチクルＲを保持してＹ軸方向（走査方向）に所定ストロークで移動すると共にＸＹ平面内で微動するレチクルステージＲＳＴを含むレチクルステージ装置２０、投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内で移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びにレチクルステージ装置２０及び投影光学系ＰＬを保持するコラム３４等を備えている。

照明ユニットＩＯＰは、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスクキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）により規定される矩形又は円弧状の照明領域に照明光（露光光）ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。照明ユニットＩＯＰと同様の照明系は、例えば米国特許第５，５３４，９７０号明細書などに開示されている。ここでは、一例として照明光ＩＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられるものとする。

レチクルステージ装置２０は、照明ユニットＩＯＰの下方に所定間隔を隔ててほぼ平行に配置されたレチクルステージ定盤ＲＢＳ、該レチクルステージ定盤ＲＢＳ上に配置されたレチクルステージＲＳＴ、該レチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルステージ定盤ＲＢＳ上に配置された枠状部材から成るカウンタマス１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系３４０（図５参照）等を備えている。

レチクルステージ定盤ＲＢＳは、図１に示されるように、コラム３４の天板部３２ａ上に複数（例えば３つ）の防振ユニット１４を介して略水平に支持されている。レチクルステージ定盤ＲＢＳ上に、レチクルステージＲＳＴが配置され、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲが保持されている。なお、レチクルステージ装置２０の具体的な構成等については後にさらに詳述する。

投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４あるいは１／５）を有する。このため、照明ユニットＩＯＰからの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、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内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の投影像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置され、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の照明領域に共役な領域（露光領域）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（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（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、照明ユニットＩＯＰ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。投影光学系ＰＬの鏡筒の高さ方向のほぼ中央に、フランジＦＬＧが設けられている。

コラム３４は、床面Ｆにその下端部が固定された複数（例えば３本）の脚部３２ｂ（図１における紙面奥側の脚部は不図示）と、複数の脚部３２ｂにより床面Ｆ上方で支持された天板部３２ａとを含んでいる。天板部３２ａの中央部には、上下方向（Ｚ軸方向）に貫通した平面視（上方から見て）矩形の開口３４ａが形成されている。

天板部３２ａの下面側に一端が固定された３つの吊り下げ支持機構１３７（ただし紙面奥側の吊り下げ支持機構は不図示）の他端がフランジＦＬＧに接続され、これにより投影光学系ＰＬが天板部３２ａに吊り下げ支持されている。３つの吊り下げ支持機構１３７のそれぞれは、柔構造の連結部材であるコイルばね１３６とワイヤ１３５とを含む。コイルばね１３６は、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ軸）に垂直な方向には振り子のように振動するため、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な方向の除振性能（床の振動が投影光学系ＰＬに伝達するのを防止する性能）を有している。また、光軸に平行な方向に関しても、高い除振性能を有している。

また、コラム３４の脚部３２ｂのそれぞれのＺ軸方向に関する中央部近傍には凸部１３４ａが形成され、凸部１３４ａのそれぞれと投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧの外周部との間には、駆動機構４４０が設けられている。駆動機構４４０は、投影光学系ＰＬを鏡筒の半径方向に駆動するボイスコイルモータと、投影光学系ＰＬを光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動するボイスコイルモータとを含んでいる。駆動機構４４０により投影光学系ＰＬを６自由度方向に変位させることができる。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧには、投影光学系ＰＬの６自由度方向の加速度を検出するための加速度センサ２３４（図１では不図示、図５参照）が設けられており、加速度センサ２３４で検出される加速度情報に基づいて、主制御装置５０（図１では不図示、図５参照）が、投影光学系ＰＬがコラム３４及び床面Ｆに対して静止した状態となるように駆動機構４４０のボイスコイルモータの駆動を制御する。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧの下面からは、リング状の計測マウント５１が複数（ここでは例えば３本）の支持部材５３（ただし、紙面奥側の支持部材は不図示）を介して吊り下げ支持されている。３本の支持部材５３は、実際には、その両端部に支持部材５３の長手方向以外の５自由度方向の変位が可能なフレクシャ部を有するリンク部材を含み、計測マウント５１とフランジＦＬＧとの間に応力が殆ど生じることなく計測マウント５１を支持することができるようになっている。

計測マウント５１には、ウエハ干渉計５８や、アライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図５参照）、不図示の多点焦点位置検出系などが保持されている。アライメント系としては、例えば米国特許第５，７２１，６０５号明細書などに開示される画像処理方式のＦＩＡ系を用いることができる。また、多点焦点位置検出系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される多点焦点位置検出系を用いることができる。

ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に水平に配置されたステージ定盤ＢＳの上面に、その底面に設けられたエアベアリングなどを介して浮上支持されている。

ここで、ステージ定盤ＢＳは、直接的に床面Ｆ上に据え付けられており、その＋Ｚ側の面（上面）は、その平坦度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージＷＳＴの移動基準面（ガイド面）とされている。

ウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダ１２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、主制御装置５０により、ウエハステージ駆動系１２２（図１では不図示、図５参照）を介して、ステージ定盤ＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に自在に駆動される。

次に、レチクルステージ装置２０及びその近傍の構成部分について詳述する。
図２にはレチクルステージ装置２０が斜視図にて示されている。この図２に示されるように、レチクルステージ定盤ＲＢＳは、平面視（上方から見て）略長方形の板状部材から成り、その中央部には、照明光ＩＬの通路となる開口ＲＢＳａ（図１及び図３（Ｂ）等参照）が形成されている。開口ＲＢＳａは、前述した天板部３２ａの開口３４ａとＺ軸方向に連通した状態となっている。また、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の、中心から−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に等距離離れた位置には、凸状部分ＲＢＳｂ、ＲＢＳｃ（図２及び図３（Ｂ）参照）がＹ軸方向に沿って延設されている。凸状部分ＲＢＳｂ，ＲＢＳｃの上面（＋Ｚ側の面）は、平坦度が非常に高くなるように加工され、レチクルステージＲＳＴの移動の際のガイド面が形成されている。

また、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の外周部近傍には、不図示ではあるが、所定間隔で複数のエアパッドが固定されている。これらの複数のエアパッド上にカウンタマス１８が配置されている。これらの複数のエアパッドの一部、例えばレチクルステージ定盤ＲＢＳの４隅にあるエアパッドは、カウンタマス１８の自重をレチクルステージ定盤ＲＢＳの上面（＋Ｚ側の面）上で非接触で支持している。残りのエアパッドは、真空吸引力と吹き出し圧力とのバランスの調整が可能であり、カウンタマス１８の下面とレチクルステージ定盤ＲＢＳの上面との間を所定間隔に維持している。

レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間に設けられた図１に示される複数（例えば３つ）の防振ユニット１４は、それぞれがエアダンパ又は油圧式のダンパ等の機械式のダンパを含んでいる。防振ユニット１４により、エアダンパ又は油圧式のダンパによって比較的高周波の振動がレチクルステージＲＳＴへ伝達するのを回避することができる。また、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間には、レチクルステージ定盤ＲＢＳにＸ軸方向の駆動力を作用させるＸボイスコイルモータ６６Ｘ、Ｙ軸方向の駆動力を作用させるＹボイスコイルモータ６６Ｙ、及びＺ軸方向の駆動力を作用させるＺボイスコイルモータ６６Ｚ（いずれも、図２では不図示、図５参照）が設けられている。

これらボイスコイルモータとしては、例えば、Ｘボイスコイルモータ６６ＸとＹボイスコイルモータ６６Ｙの少なくとも一方を２つ、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚを３つ設けることとすることができる。すなわち、Ｘボイスコイルモータ６６ＸとＹボイスコイルモータ６６Ｙの少なくとも一方を２つ設けることで、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＸ軸方向及びＹ軸方向のみならず、θｚ方向にも微小駆動することが可能であり、また、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚを３つ設けることで、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＺ軸方向のみならず、θｘ方向及びθｙ方向にも微小移動することが可能である。従って、ボイスコイルモータ６６Ｘ，６６Ｙ，６６Ｚにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳを６自由度方向に微小駆動することが可能である。レチクルステージ定盤ＲＢＳの位置は、後述する第２計測システム８１によって投影光学系ＰＬを基準として計測される。

ここで、例えば３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚは、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間の一直線上に無い３箇所に設けられている。この３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚに加えて、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間に、変形抑制部材（例えばボイスコイルモータなど）を複数配置しても良い。このようにすると、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚのみにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向に移動させた場合に、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚの推力の作用点同士が離れていることに起因して撓みやねじれが発生するような場合でも、主制御装置５０が、３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚの発生推力に応じて、その複数の変形抑制部材の発生する推力を制御（推力分配）することで、レチクルステージ定盤ＲＢＳを、その変形が極力抑制された状態でＺ、θｘ、θｙ方向に移動させることが可能となる。

レチクルステージＲＳＴは、図２に示されるように、レチクルステージ本体２２と、レチクルステージ本体２２のＸ軸方向の両端部に固定された一対の可動子３０Ａ，３０Ｂを備えている。

レチクルステージ本体２２は、図３（Ａ）に拡大して示されるように、平面視（上方から見て）矩形状の板状部２２_０と、板状部２２_０の±Ｘ端にそれぞれ固定されたＹ軸方向を長手方向とする直方体状のエアスライダ部２２_１，２２_２とを有している。ここで、板状部２２_０のほぼ中央には、照明光ＩＬの通路となる開口２２ａ（図３（Ｂ）参照）が形成されている。

板状部２２_０上面の開口２２ａのＸ軸方向の両側の部分には、レチクルＲの裏面を吸着保持する一対のバキュームチャック９５，９６が配置されている。

また、板状部２２_０上面の開口２２ａの−Ｙ側の部分には、一対のストッパ（位置決め部材）９３，９４が、Ｘ軸方向に関して所定距離（レチクルＲのＸ軸方向に関する幅より幾分短い距離）隔てて配置され、固定されている。これらのストッパ９３，９４は、レチクルＲの−Ｙ側の端面（側面）に当接してそのレチクルＲを位置決めする。

また、板状部２２_０上面の開口２２ａの＋Ｙ側の部分には、一対の回動アームから成るクランパ（押圧部材）９１、９２が取り付けられている。クランパ９１、９２は、それぞれストッパ９３、９４と組を成し、レチクルＲをＹ軸方向の一側と他側とから挟持するクランプ装置を、それぞれ構成する。

一方のクランパ９１は、Ｘ軸方向を長手方向とし、その−Ｘ端を支点（回転中心）として回動可能に板状部２２_０に取り付けられている。また、クランパ９１の−Ｙ側の面の＋Ｘ端部には、ストッパ９３に対向してほぼ半球状の凸部が設けられている。そして、クランパ９１は、その凸部がレチクルＲの＋Ｙ側の端面に圧接するように、不図示のゼンマイバネなどから成る付勢部材によって時計回りに常に付勢されている。他方のクランパ９２は、左右対称ではあるが、クランパ９１と同様に構成されている。

レチクルＲは、開口２２ａを上方から塞ぐ状態で、板状部２２_０（レチクルステージＲＳＴ）上に載置されている。そして、レチクルＲは、その−Ｙ側の面がストッパ９３，９４に接触して位置決めされ、クランパ９１，９２により＋Ｙ側の面に所定の押圧力が加えられて固定される。レチクルＲは、このようにしてクランパ９１，９２及びストッパ９３，９４によって固定された後、バキュームチャック９５，９６により、その下面のＸ軸方向両端部が吸着される。レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上からアンロードする場合には、吸着を解除した後、クランパ９１，９２を付勢力に抗して、レチクルＲから離し、例えば上方から吸盤等でレチクルＲの上面（パターン面と反対側の面）を吸着して持ち上げるなどすれば良い。なお、クランパ９１，９２を常時付勢する構成に換えて、アクチュエータ（例えばモータあるいはエアシリンダなど）により、クランパ９１，９２の半球状凸部が、レチクルＲに当接する第１位置と、レチクルＲから離間する第２位置とで切り替え可能な構成を採用しても良い。また、回動式に限らず、スライド式のクランパを用いることもできる。

その他、板状部２２_０上には、各種計測部材が設けられている。例えば、板状部２２_０の開口２２ａの±Ｙ側には、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状の開口がそれぞれ形成されている。これらの開口を上方から塞ぐ状態で、空間像計測用基準マークが形成されたレチクルフィデューシャルマーク板（以下、「レチクルマーク板」と略記する）ＬＦ１，ＬＦ２が、レチクルＲと並ぶように配置され、板状部２２_０に固定されている。このレチクルマーク板ＬＦ１，ＬＦ２は、レチクルＲと同材質のガラス素材、例えば合成石英、ホタル石、フッ化リチウムその他のフッ化物結晶などから構成されている。レチクルマーク板の詳細については、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書等に開示されている。

本実施形態では、図３（Ｂ）から分かるように、レチクルＲは、そのパターン面（下面）がレチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面（レチクルステージ本体２２の重心を通るＸＹ平面に平行な面）に略一致する状態で支持される。

エアスライダ部２２_１，２２_２は、図３（Ａ）にエアスライダ部２２_１について、その上面の一部を破砕して示されるように、その内部に強度を維持するための格子状のリブが設けられ、この格子状のリブによってその内部空間が区画された中空部材から成る。換言すれば、エアスライダ部２２_１，２２_２は、軽量化を図るべく、リブ部のみが残るように肉抜きされた直方体状の部材から成る。

エアスライダ部２２_１，２２_２の底面のＸ軸方向の外側半部、すなわち図３（Ｂ）に示されるようにレチクルステージ定盤ＲＢＳの前述の凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂに対向する部分には、表面絞り溝を有する給気溝と排気溝（いずれも不図示）とが、Ｙ軸方向の全長に渡って形成されている。また、給気溝と排気溝とのそれぞれの少なくとも一部に対向してレチクルステージ定盤ＲＢＳの凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂの上面に、給気口と排気口とがそれぞれ形成されている。このように、本実施形態では、いわゆる定盤給気タイプの差動排気型気体静圧軸受が用いられている。定盤給気タイプの差動排気型気体静圧軸受の詳細は、例えば米国特許第７，４８９，３８９号明細書などに詳細に開示されている。

本実施形態では、給気口を介して供給され表面絞り溝から凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂの上面に噴き付けられる加圧気体の静圧と、レチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂの上に数ミクロン程度の隙間（ギャップ、クリアランス）を介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持される。ここで、加圧気体としては、クリーンドライエア（ＣＤＡ）、窒素、又はヘリウムなどの希ガスなどが用いられる。

一対の可動子３０Ａ、３０Ｂのそれぞれは、図２に示されるように、エアスライダ部２２_１の＋Ｘ側の面、エアスライダ部２２_２の−Ｘ側の面に固定されている。

可動子３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ所定の位置関係で配置された複数の磁石を内蔵する磁石ユニットによって構成されている。可動子３０Ａ，３０Ｂのそれぞれは、図２に示されるように、一対の固定子４０Ａ、４０Ｂに係合している。

固定子４０Ａ、４０Ｂは、図２に示されるように、カウンタマス１８内部のＸ軸方向の一側と他側にそれぞれ配置され、カウンタマス１８に固定支持されている。

本実施形態では、固定子４０Ａとこれに係合する可動子３０Ａとにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向にも微少駆動するムービングマグネット型の第１のＸＹ駆動リニアモータ３４０ａが構成されている。同様に、固定子４０Ｂとこれに係合する可動子３０Ｂとにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向にも微少駆動するムービングマグネット型の第２のＸＹ駆動リニアモータ３４０ｂが構成されている。そして、これら第１、第２のＸＹ駆動リニアモータ３４０ａ、３４０ｂにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向にも微少駆動するレチクルステージ駆動系３４０（図５参照）が構成されている。また、レチクルステージ駆動系３４０は、レチクルステージＲＳＴの重心を含む中立面内でレチクルステージを駆動する。レチクルステージ駆動系３４０を構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置５０によって制御される。

レチクルステージＲＳＴの位置は、レチクル位置計測システム７０（図１等では不図示、図５参照）により計測される。レチクル位置計測システム７０は、レチクルステージ定盤ＲＢＳに対するレチクルステージＲＳＴの位置を計測する第１計測システム７１と、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ定盤ＲＢＳの位置を計測する第２計測システム８１とを有している。本実施形態では、レチクル位置計測システム７０とは独立に、レチクルステージＲＳＴの６自由度方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θｘ，θｙ及びθｚの各方向）の位置情報を計測するレチクル干渉計システム（不図示）が設けられている。レチクル干渉計システム（不図示）は、第１計測システム７１の計測範囲外にレチクルステージＲＳＴが移動する場合、あるいは第１計測システム７１の出力異常が生じた場合などのバックアップとして、補助的に使用される。以下、レチクル位置計測システム７０の構成等について説明する。

レチクルステージＲＳＴのエアスライダ部２２_１，２２_２の底面には、図３（Ａ）に符号ＧＲ１、ＧＲ２で示される計測面ＧＲ１、ＧＲ２が、それぞれ、Ｙ軸方向のほぼ全長に渡って延設されている。ここで、計測面は、エアスライダ部２２_１，２２_２の底面にあるので、実際には、図３（Ａ）では、図面上現れないが、ここでは、図示及び説明の便宜上から、図示されている。計測面ＧＲ１，ＧＲ２には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが、それぞれ形成されている。以下においては、適宜、計測面ＧＲ１，ＧＲ２のそれぞれに形成されている２次元グレーティングを、対応する計測面と同じ符号を用いて、２次元グレーティングＧＲ１、ＧＲ２と表記する。

レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の開口ＲＢＳａの±Ｘ側の近傍の位置には、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）に示されるように、それぞれ、２軸ヘッド７２，７７が設けられている。２軸ヘッド７２の筐体の内部には、Ｘ軸方向を計測方向とするＸヘッド７２ＸとＹ軸方向を計測方向とするＹヘッド７２Ｙとが、収容されている。同様に、２軸ヘッド７７の筐体の内部には、Ｘヘッド７７ＸとＹヘッド７７Ｙとが収容されている。Ｘヘッド７２Ｘ、Ｘヘッド７７Ｘ（より正確には、Ｘヘッド７２Ｘ，７７Ｘが発する計測ビームの計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２上の照射点）は、レチクルＲのパターン面（下面）に照射される照明光ＩＬの照射領域の中心、すなわち本実施形態では開口ＲＢＳａの中心及び光軸ＡＸにほぼ一致）を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＨ上に、開口ＲＢＳａの中心から等距離の位置に配置されている。また、Ｙヘッド７２Ｙ，７７Ｙ（より正確には、Ｙヘッド７２Ｙ，７７Ｙが発する計測ビームの計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２上の照射点）は、それぞれ、対応するＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘによる計測ビームの照射点から−Ｙ側に所定距離（同一距離）離れた位置に配置されている。

ここで、Ｘヘッド７２Ｘ，７７Ｘ、及びＹヘッド７２Ｙ，７７Ｙのそれぞれとして、一例として、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折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（一対）の計測ビームを対応する２次元グレーティングＧＲ１又はＧＲ２に照射し、それぞれの計測ビームの２次元グレーティングＧＲ１又はＧＲ２からの戻り光（回折光）を１つの干渉光に合成して光検出器を用いて受光し、その干渉光の強度度変化より、２次元グレーティングＧＲ１又はＧＲ２、すなわちエアスライダ部２２_１又は２２_２の計測方向（２次元グレーティング（回折格子）の周期方向）への変位を計測する。この場合、Ｘヘッド７２Ｘ、Ｙヘッド７２Ｙは、それぞれ、対向するグレーティングＧＲ１（エアスライダ部２２_１）のＸ軸方向、Ｙ軸方向の変位をレチクルステージ定盤ＲＢＳを基準として計測する。また、この場合、Ｘヘッド７７Ｘ、Ｙヘッド７７Ｙは、それぞれ、対向するグレーティングＧＲ１（エアスライダ部２２_２）のＸ軸方向、Ｙ軸方向の変位をレチクルステージ定盤ＲＢＳを基準として計測する。

レチクルステージ定盤ＲＢＳ上には、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）に示されるように、２次元グレーティングＧＲ１、ＧＲ２にそれぞれ対向して、Ｚ位置計測センサのヘッド（以下、「Ｚヘッド」と称する）７３、７８が設けられている。ここで、Ｚヘッド７３、７８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７３、７８は、２次元グレーティングＧＲ１，ＧＲ２ウエハテーブルＷＴＢに対し鉛直下方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点における計測面ＧＲ１，ＧＲ２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２次元グレーティングＧＲ１，ＧＲ２（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。

また、Ｚヘッド７３，７８（より正確には、Ｚヘッド７３，７８が発する計測ビームの計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２上の照射点）は、それぞれ、対応するＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘによる計測ビームの照射点から＋Ｙ側に所定距離（同一距離）離れた位置に配置されている。この場合、Ｚヘッド７３とＸヘッド７２Ｘとは、計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２上で、基準軸ＬＨに対して対称の位置にそれぞれの計測ビームを照射し、Ｚヘッド７８とＸヘッド７７Ｘとは、計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２上で、基準軸ＬＨに対して対称の位置にそれぞれの計測ビームを照射する。

計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１、ＧＲ２のそれぞれに対向する２軸ヘッド７２（Ｘヘッド７２Ｘ及びＹヘッド７２Ｙ）、２軸ヘッド７７（Ｘヘッド７７Ｘ及びＹヘッド７７Ｙ）、並びにＺヘッド７３，７８を含んで第１計測システム７１（図５参照）が構成され、その計測情報は主制御装置５０（図５参照）に送られる。主制御装置５０は、第１計測システム７１からの計測情報に基づいて、レチクルステージ定盤ＲＢＳに対するレチクルステージＲＳＴの５自由度方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θｙ，θｚの各方向）の位置を求める。なお、レチクルＲ上での照明光ＩＬの照射領域のＹ軸方向の幅が狭いので、ピッチング（θｘ方向の位置）については、第１計測システム７１によっては計測されていないが、必要に応じ、不図示の干渉計システムの計測情報が用いられる。

レチクルステージ定盤ＲＢＳの下面には、図３（Ｂ）に示されるように、投影光学系ＰＬの後述する上面部材６０の上端部が収容された凹部ＲＢＳａ_ｏが形成されている。凹部ＲＢＳａ_ｏの内部底面の開口ＲＢＳａの外側かつ近傍の位置には、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示されるように、Ｘヘッド８３及びＹヘッド８２，８４が設けられている。ここで、Ｘヘッド８３は、開口ＲＢＳａの−Ｘ側に配置されている。また、Ｙヘッド８２，８４は、それぞれ開口ＲＢＳａの＋Ｙ端近傍の±Ｘ側に配置されている。

一方、投影光学系ＰＬの最上面には、図４（Ｂ）に示されるように、中央に矩形の開口ＰＬａが形成された平面視八角形の上面部材６０が固定されている。開口ＰＬａは、レチクルＲのパターン面を透過し、レチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａを透過した照明光ＩＬの光路（通路）となる。上面部材６０上面には、Ｘヘッド８３、Ｙヘッド８２及びＹヘッド８４のそれぞれに対向する位置に、スケール部材ＧＲ４、ＧＲ３及びＧＲ５が配置されている。スケール部材ＧＲ４の表面には、Ｘ軸方向を周期方向とする１次元グレーティングが形成されている。スケール部材ＧＲ３，ＧＲ５のそれぞれの表面には、Ｙ軸方向を周期方向とする１次元グレーティングが形成されている。以下においては、適宜、スケール部材ＧＲ４，ＧＲ３及びＧＲ５のそれぞれに形成されている１次元グレーティングを、対応するスケール部材と同じ符号を用いて、グレーティングＧＲ４、ＧＲ３及びＧＲ５と表記する。

Ｘヘッド８３、Ｙヘッド８２及びＹヘッド８４のそれぞれとして、前述のＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘ及びＹヘッド７２Ｙ，７７Ｙと同様の回折干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。Ｙヘッド８２，８４は、それぞれ対向するグレーティングＧＲ３，ＧＲ５に計測ビームを照射し、それぞれのグレーティングＧＲ３，ＧＲ５からの戻り光（干渉光）の強度変化よりグレーティングＧＲ３，ＧＲ５、すなわち投影光学系ＰＬとレチクルステージ定盤ＲＢＳとのＹ軸方向の相対変位を計測する。同様に、Ｘヘッド８３は、対向するグレーティングＧＲ４、すなわち投影光学系ＰＬとレチクルステージ定盤ＲＢＳとのＸ軸方向の相対変位を計測する。ここで、前述したように、投影光学系ＰＬは、コラム３４及び床面Ｆに対して静止した状態となるように、主制御装置５０により、加速度センサ２３４で検出される加速度情報に基づいて、駆動機構４４０のボイスコイルモータの駆動が制御されている。従って、投影光学系ＰＬは、実質的に固定であると考えて差し支えない。この結果、Ｙヘッド８２，８４、及びＸヘッド８３は、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ定盤ＲＢＳのそれぞれの計測方向の変位を計測することとなる。

ここで、Ｘヘッド８３（より正確には、Ｘヘッド８３が発する計測ビームの計測面（スケール部材）ＧＲ４上の照射点）は、ＸＹ平面内で見て、開口ＲＢＳａの中心（本実施形態では光軸ＡＸにほぼ一致）を通る前述した基準軸ＬＨ上に配置されている。また、Ｙヘッド８２，８４（より正確には、Ｙヘッド８２，８４が発する計測ビームの計測面（スケール部材）ＧＲ３、ＧＲ５上の照射点）は、それぞれ、ＸＹ平面内で見て、基準軸ＬＨから＋Ｙ側に所定距離（同一距離）離れた位置に配置されている。

レチクルステージ定盤ＲＢＳの下面（最下面）の凹部ＲＢＳａ_ｏの周囲には、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド８７，８８，８９が設けられている。一方、投影光学系ＰＬの上面には、図４（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド８７，８８，８９とそれぞれ対向する反射面ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３が配置されている。反射面ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３は、ほぼ同一平面上にある。

Ｚヘッド８７，８８，８９として、Ｚヘッド７３，７８と同様に、光学式変位センサのヘッドが用いられる。すなわち、Ｚヘッド８７，８８，８９は、それぞれ反射面ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３に計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点における反射面ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３の面位置、すなわち投影光学系ＰＬの上面のＺ位置を計測する。

ここで、Ｚヘッド８７，８８，８９それぞれの計測ビームの反射面ＲＦ１，ＲＦ２，ＲＦ３上の照射点の位置は、同一直線上にない位置関係、例えば、その重心が、開口ＲＢＳａの中心（本実施形態では光軸ＡＸにほぼ一致）に一致する正三角形の各頂点の位置に配置されている。

Ｘヘッド８３，Ｙヘッド８２，８４、及びＺヘッド８７，８８，８９を含んで第２計測システム８１（図５参照）が構成され、その計測情報は主制御装置５０（図５参照）に送られる。主制御装置５０は、第２計測システム８１からの計測情報に基づいて、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ定盤ＲＢＳの６自由度方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θｘ,θｙ，θｚの各方向）の位置を求める。

主制御装置５０は、第１及び第２計測システム７１，８１からの計測情報に基づいて、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージＲＳＴの５自由度方向（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θｙ，θｚの各方向）の位置を求める。主制御装置５０は、その結果に基づいて、レチクルステージ駆動系３４０を介して、レチクルステージＲＳＴを駆動（位置制御）する。

図５には、本実施形態の露光装置１００の制御系を中心的に構成する主制御装置５０の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置５０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）等から成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による露光動作の流れについて簡単に説明する。

まず、主制御装置５０の管理の下、不図示のレチクルローダによって、レチクルステージＲＳＴ上へのレチクルＲのロード、及び不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロードが行なわれ、また、アライメント系ＡＬＧ（図５参照）
及びレチクルアライメント系（不図示）等を用いて、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される所定の手順に従ってレチクルアライメント、アライメント系ＡＬＧのベースライン計測等の準備作業が行なわれる。なお、レチクルアライメント系に代えて、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の空間像計測器を用いてレチクルアライメントを行っても良い。

その後、主制御装置５０により、アライメント系ＡＬＧを用いて例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントが実行され、ウエハアライメントの終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその説明は省略する。

この露光動作にあたって、主制御装置５０の管理の下、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとがＹ軸方向に相対駆動されるが、その際には、主制御装置５０は、レチクル位置計測システム７０の計測結果に基づいて、レチクルステージ駆動系３４０を制御し、レチクルステージＲＳＴを駆動する。また、主制御装置５０は、レチクルステージ定盤ＲＢＳが所定の状態を維持するように、第２計測システム８１の計測結果に基づいて上述したＸボイスコイルモータ６６Ｘ，Ｙボイスコイルモータ６６Ｙ，及びＺボイスコイルモータ６６Ｚを制御してレチクルステージ定盤ＲＢＳのＺ軸方向及びθｘ、θｙ方向に関する位置を調整することにより、間接的にレチクルＲのＺ軸方向及びθｘ、θｙ方向に関する位置を調整する。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、レチクルステージＲＳＴの位置情報を計測するレチクル位置計測システム７０は、レチクルステージＲＳＴとレチクルステージ定盤ＲＢＳとの第１の位置関係を計測する第１計測システム７１と、レチクルステージ定盤ＲＢＳと投影光学系ＰＬとの第２の位置関係を計測する第２計測システム８１とを有している。そして、第１計測システム７１は、レチクルステージＲＳＴ上の計測面（２次元グレーティング）ＧＲ１，ＧＲ２にそれぞれ計測ビームを照射する、レチクルステージ定盤ＲＢＳに設けられた２軸ヘッド７２，７７（Ｘヘッド７２Ｘ，７７Ｘ及びＹヘッド７２Ｙ，７７Ｙ）を含むエンコーダシステム、及びＺヘッド７３，７８を含む面位置計測システムを含んでいる。また、第２計測システム８１は、投影光学系ＰＬに設けられたスケール部材ＧＲ３〜ＧＲ５又は反射面ＲＦ１〜ＲＦ３に計測ビームを照射する、レチクルステージ定盤ＲＢＳに設けられたＸヘッド８３及びＹヘッド８２、８４を含むエンコーダシステム、並びにＺヘッド８７〜８９を含む面位置計測システムを含んでいる。エンコーダシステム及び面位置計測システムは、干渉計に比べてビーム路上の空気の温度揺らぎの影響を受けにくい。このため、本実施形態の露光装置１００によると、レチクルステージＲＳＴとレチクルステージ定盤ＲＢＳとの第１の位置関係の計測、及びレチクルステージ定盤ＲＢＳと投影光学系ＰＬとの第２の位置関係の計測に、ともに干渉計を用いていた従来例に比べて、第１の位置関係及び第２の位置関係、ひいてはこれらから求まる投影光学系ＰＬに対するレチクルステージＲＳＴの位置を精度良く計測することが可能となり、より高精度な移動部材の駆動（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、第１計測システム７１のＸヘッド７２Ｘ、７７Ｘから２次元グレーティング（計測面）ＧＲ１、ＧＲ２に計測ビームが照射されるが、その計測ビームの照射点は、その計測面上で、照明光ＩＬの照射中心（露光中心）を通るＸ軸方向の直線（基準軸）ＬＨ上に位置している。このため、Ｘヘッド７２Ｘ、７７ＸによりレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置をアッベ誤差なく計測可能である。これにより、露光時におけるレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の位置制御性の向上が可能となる。また、レチクルステージＲＳＴのＹ位置は、露光中心（本実施形態では光軸ＡＸに一致）に対して対称に配置され、それぞれ対向する２次元グレーティング（計測面）ＧＲ１、ＧＲ２の上面（計測面）上の点に計測ビームを照射する一対のＹヘッド７２Ｙ，７７Ｙの計測値の平均に基づいて計測される。従って、Ｙ軸方向に関する実質的な計測軸は、露光中心上にあるため、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の位置についてもアッベ誤差なく高精度に計測することができ、ひいては高精度な位置制御が可能である。また、第２計測システム８１においても、レチクルステージ定盤ＲＢＳのＸ、Ｙ位置（及びＺ位置）を、投影光学系ＰＬを基準として、アッベ誤差なく高精度に計測することができる。

従って、走査露光中のレチクルステージＲＳＴの位置情報を、主制御装置５０は、レチクル位置計測システム７０を用いて高精度に計測し、その計測結果に基づいて、パターンをウエハＷ上の所定の位置に正確に転写するためのレチクルステージＲＳＴの高精度な駆動（位置制御)が可能となる。

なお、上記実施形態では、第１、第２計測システム７１、８１の両者をエンコーダシステムと面位置計測システムとの組み合わせにより構成するものとしたが、一方を干渉計システムによって構成しても良い。

なお、本実施形態の露光装置１００における第１、第２計測システム７１、８１のいずれにおいても、各ヘッドと各ヘッドからの計測ビームが照射される計測部材（スケール部材、グレーティング、又は反射面）との配置を入れ替えても良い。

なお、上記実施形態の第１計測システム７１では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向をそれぞれ計測方向とする３種の１次元ヘッド、すなわちＸヘッド、Ｙヘッド、及びＺヘッドを組み合わせて使用する場合について説明した。しかし、これら３種の１次元ヘッドに代えて、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の全てを計測方向とする３次元ヘッドを用いても良い。この場合、図６に示されるように、上述したＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘに代えてこの３次元ヘッド１７２、１７７（計測ビームの照射点）を基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。この場合、Ｙヘッドは不要であるが、Ｚヘッド７３、７８は、上記実施形態と同じ配置にする。これにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳに対するレチクルステージＲＳＴのθｘ方向の位置も計測することが可能となる。

また、上記実施形態で説明したＸヘッドとＹヘッドとを１つの筐体に収容した２Ｄヘッドに代えて、同一の照射点にＸ方向計測用とＹ方向計測用の計測ビームを照射し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いることもできる。この種の２Ｄヘッドとしては、例えば米国特許出願公開第２００９／０２６８５７８号明細書などに開示されている３格子回折干渉型の２Ｄヘッドを用いることができる。上述したＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘに代えてこの２Ｄヘッドを基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。

また、上記実施形態におけるＸヘッドとＺヘッドとに代えて、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いても良い。この種の２次元ヘッドとしては、例えば米国特許第７,５６１,２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドを用いることができる。上述したＸヘッド７２Ｘ，７７Ｘに代えてこの２次元ヘッドを基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。この場合において、Ｙヘッドのみならず、Ｚヘッド７３，７８をも上記実施形態と同様の配置で残す場合には、レチクルステージ定盤ＲＢＳに対するレチクルステージＲＳＴのθｘ方向の位置も計測することが可能となる。

また、上記実施形態において、図７に示されるように、Ｚヘッド７５_１，７５_２を加えることも可能である。Ｚヘッド７５_１，７５_２は、それぞれ、レチクルステージ定盤ＲＢＳ上の開口ＲＢＳａの−Ｙ側及び＋Ｙ側に配置されている。これに対応して、レチクルステージＲＳＴの板状部２２_０の−Ｙ部及び＋Ｙ部のそれぞれに突出部２２_３，２２_４が設けられ、それぞれの下面に反射面ＲＦａ_１，ＲＦａ_２が設けられている。この場合、レチクルステージＲＳＴのＹ位置に拠らず、Ｚヘッド７５_１，７５_２の少なくとも一方が対応する反射面ＲＦａ_１，ＲＦａ_２に対向する。これにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳに対するレチクルステージＲＳＴのθｘ位置も計測することが可能となる。なお、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動範囲の設定によっては、Ｚヘッド７５_１，７５_２の一方のみを設けても良い。

なお、上述の実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書、あるいは米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されているように、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も上記実施形態を適用することができる。

また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、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上記実施形態を適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、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も上記実施形態は適用が可能である。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させる光源を用いたＥＵＶ露光装置にも上記実施形態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、上記実施形態は適用できる。

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、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されるように、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）にも上記実施形態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上記実施形態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上記実施形態を適用できる。

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。

本発明の露光装置は、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程において基板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、マイクロデバイスの製造に適している。

１０…露光装置、２０…レチクルステージ装置、５０…主制御装置、７０…レチクル位置計測システム、７１…第１計測システム、８１…第２計測システム、７２，７７…２軸エンコーダ、８３…Ｘヘッド、８２，８４…Ｙヘッド、７３，７８，８７，８８，８９…Ｚヘッド、Ｒ…レチクル、ＲＢＳ…レチクルステージ定盤、ＧＲ１〜ＧＲ５…グレーティング、ＲＦ１〜ＲＦ３…反射面、ＲＳＴ…レチクルステージ。

Claims

エネルギビームによりパターンが形成されたマスクを照明し、前記マスクと物体とを第１方向に同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、
前記マスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射する光学部材と；
前記マスクを保持し、少なくとも前記第１方向及びこれに直交する第２方向を含む所定平面内で移動する移動部材と；
前記移動部材を移動可能に支持するベース部材と；
前記移動部材と前記ベース部材との第１の位置関係を計測する第１計測系と、前記ベース部材と前記光学部材との第２の位置関係を計測する第２計測系とを有し、前記第１の位置関係と前記第２の位置関係とに基づいて、前記光学部材に対する前記移動部材の位置情報を求める位置計測系と；を備え、
前記第１計測系と前記第２計測系との少なくとも一方は、エンコーダシステムを含む露光装置。
前記第１計測系は、前記移動部材と前記ベース部材との一方の部材に設けられた第１計測面に対向して前記移動部材と前記ベース部材との他方の部材に設けられた複数の第１ヘッドを含み、前記第１計測面には、第１グレーティングが形成され、
前記位置計測系は、前記複数の第１ヘッドの出力に基づいて、前記ベースに対する前記移動部材の位置情報を計測する請求項１に記載の露光装置。
前記一方の部材には、前記第１計測面が前記第２方向に離れて一対配置され、
前記一対の第１計測面のそれぞれには、前記第１方向及び前記第２方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成され、
前記複数の第１ヘッドは、
前記一対の第１計測面のそれぞれに対応して少なくとも各１つ設けられ、対応する前記第１計測面上の第１照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記第１計測面からの戻り光を受光する、少なくとも前記第２方向を計測方向とする複数の第１エンコーダヘッドを含み、前記第１照射点は、前記マスクに照射される前記エネルギビームの照射中心を通る前記第２軸に平行な直線上に位置する請求項２に記載の露光装置。
前記複数の第１ヘッドは、
前記一対の第１計測面のそれぞれの上の前記第１照射点から前記第１方向の一側に所定距離離間した第２照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記第１計測面からの戻り光を受光する複数の第２エンコーダヘッドをさらに含み、該複数の第２エンコーダヘッドのそれぞれは、少なくとも前記第１方向を計測方向とする請求項３に記載の露光装置。
前記複数の第１エンコーダヘッドのそれぞれは、前記第２方向及び前記所定平面に直交する方向を計測方向とする請求項３に記載の露光装置。
前記複数の第１エンコーダヘッドのぞれぞれは、前記第１方向、第２方向及び前記所定平面に直交する方向を計測方向とする請求項３に記載の露光装置。
前記複数の第１ヘッドは、
前記一対の第１計測面のそれぞれの上の前記第１照射点から前記第１方向の他側に所定距離離間した第３照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記第１計測面からの戻り光を受光する前記所定平面に直交する方向を計測方向とする複数のセンサヘッドをさらに含む請求項３〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
前記第２計測系は、前記ベース部材と前記光学部材との一方の部材に設けられた第２計測面に対向して前記ベース部材と前記光学部材との他方の部材に設けられた複数の第２ヘッドを含み、前記第２計測面には、第２グレーティングが形成され、
前記位置計測系は、前記複数の第２ヘッドの出力に基づいて、前記光学部材に対する前記ベース部材の位置情報を計測する請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
前記第２グレーティングは、互いに直交する２軸のそれぞれに平行な方向を周期方向とする２次元グレーティングであり、
前記複数の第２ヘッドは、前記２軸のうちの一軸に平行な方向、及び前記２軸のうちの残りの軸に平行な方向を、少なくともそれぞれの計測方向とする２種類のエンコーダヘッドを含む請求項８に記載の露光装置。
前記複数の第２ヘッドは、前記第２計測面の異なる照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記計測面からの戻り光を受光する前記所定平面に直交する方向を計測方向とする３つのセンサヘッドをさらに含む請求項９に記載の露光装置。
前記３つのセンサヘッドは、前記ベース部材と前記光学部材との前記他方の部材上の同一直線上にない３点に配置されている請求項１０に記載の露光装置。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体上に前記パターンを転写することと；
前記パターンが転写された物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。