JP2020027234A - 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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Yuichi Shibazaki
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Abstract

【課題】ステージ上に搭載されたセンサを切り換えて使用することによってステージの位置情報を安定して計測する。【解決手段】 露光装置は、投影光学系ＰＬ直下の領域を除くステージＷＳＴ１の移動範囲をカバーするスケール板２１に、ウエハステージＷＳＴ１上に搭載された４つのセンサ６１１〜６１４を用いて計測ビームを照射することによって、ステージＷＳＴ１の位置情報を計測するエンコーダシステムを備えている。４つのセンサのうち、例えばＹ方向に離れた２つのセンサ６１１、６１４間の２つの計測点の組み合わせのＹ方向に関する離間距離のうちの最大離間距離Ｂ１は、スケール板２１の開口２１ａのＹ方向の幅ｂｉより小さく、Ｘ方向に離れた２つ６１１、６１２のセンサ間の２つの計測点の組み合わせのＸ方向に関する離間距離のうちの最小離間距離Ａ２は、開口２１ａのＸ方向の幅ａｉより大きい。【選択図】図２

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（電子デバイス）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、並びに露光装置又は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。
この種の露光装置では、半導体素子の高集積化によるデバイスパターンの微細化に伴い、高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求されるようになってきた。このため、パターンが形成されるウエハ又はガラスプレート等の基板の位置計測にも一層高い精度が要求されるようになってきた。
かかる要求に応える装置として、基板テーブル上に搭載された複数のエンコーダタイプのセンサ（エンコーダヘッド）を用いる位置計測システムを備えた露光装置が提案されている（例えば特許文献１、２及び３参照）。これらの文献に記載の露光装置では、エンコーダヘッドは、基板テーブルに対向して配置されたスケールに計測ビームを照射し、スケールからの戻りビームを受光することによって、基板テーブルの位置を計測する。
しかるに、特許文献１ないし３に記載の露光装置では、実際の運用としては、基板テーブルの位置に応じて、複数のエンコーダヘッドの中からスケールに対向するエンコーダヘッドを切り換えて使用する必要がある。
米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書 米国特許出願公開第２０１１／００５３０６１号明細書 米国特許出願公開第２０１５／０２８６１４７号明細書
本発明の第１の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持するステージと、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より小さく、前記第１方向及び前記第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より大きい露光装置が、提供される。
本発明の第２の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持するステージと、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最大幅より小さく、前記離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より大きく、前記第１方向及び第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最小幅より大きい露光装置が、提供される。
本発明の第３の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持するステージと、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光装置が、提供される。
第１、第２、第３の態様に係る各露光装置によれば、ステージの位置に応じて４つのセンサの中からスケール部材に対向するセンサの計測情報を切り換えて使用して、ステージの位置情報を計測することが可能となる。
本発明の第４の態様によれば、デバイス製造方法であって、第１ないし第３の態様のいずれかに係る露光装置を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
本発明の第５の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持する前記ステージを移動することと、前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より小さく、前記第１方向及び前記第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より大きく設定される露光方法が、提供される。
本発明の第６の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持するステージを移動することと、前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最大幅より小さく、前記離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より大きく設定され、前記第１方向及び第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最小幅より大きく設定される露光方法が、提供される。
本発明の第７の態様によれば、投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持するステージを移動することと、前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光方法が、提供される。
本発明の第８の態様によれば、デバイス製造方法であって、第５ないし第７の態様のいずれかに係る露光方法を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
第１の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。 投影光学系の周囲に配置されるスケール板を、一方のウエハステージとともに示す平面図である。 アライメント系の周囲に配置されるスケール板を、他方のウエハステージとともに示す平面図である。 ウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。 ウエハテーブル上のセンサの配置を示す図である。 ウエハテーブル上の第１象限の領域内に配置されるセンサの配置、及び該センサが備える２つのヘッドの計測方向を示す図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、それぞれ、ウエハテーブル上の第３象限の領域内に配置されたセンサ、ウエハテーブル上の第２象限の領域内に配置されたセンサ、及びウエハテーブル上の第４象限の領域内に配置されたセンサの配置、及び各センサが備える２つのヘッドの計測方向を示す図である。 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。 エンコーダシステムによるウエハテーブルの位置計測の原理などを説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、露光時移動領域内にウエハステージがあるときの、センサと開口との位置関係の例を示す図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、第１の実施形態に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えの第１のシーケンスについて説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、第１の実施形態に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えの第２のシーケンスについて説明するための図である。 ウエハステージＷＳＴ１の形状をＸ軸方向に長い矩形状とし、スケール板の開口をほぼ正方形とした例を示す図である。 図１４は、第２の実施形態に係る露光装置が備える、スケール板の八角形の開口と４つのセンサが備えるヘッドとの位置関係、及び開口の形状サイズ等について説明するための図である。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、第２の実施形態に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えのシーケンスの一例について説明するための図である。 第２の実施形態の変形例に係る露光装置が備える、スケール板の八角形の開口と４つのセンサが備えるヘッドとの位置関係、及び開口の形状サイズ等を示す図である。 図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、第２の実施形態の変形例に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えのシーケンスの一例について説明するための図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、ウエハテーブル上の４つのセンサの配置の別の一例を示す図である。
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図１２（Ｄ）に基づいて説明する。
図１には、第１の実施形態に係る露光装置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、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２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）で設定（制限）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８参照）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における紙面直交方向である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（θｚ回転量）の情報を含む）は、レチクルステージ位置計測系１６（図９参照）によって検出される。レチクルステージ位置計測系１６として、一例として、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）を用いることができ、該レチクル干渉計によってレチクルステージＲＳＴのＸＹ平面（移動面）内の位置情報が例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、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するためのレチクルステージ位置計測系１６として、レチクル干渉計の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、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用いても良い。
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とも呼ばれる）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ＷＳＴ１又はＷＳＴ２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、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。
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、本実施形態では図２に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２１１，２１２，２１３，２１４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２１ａ内に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入されている。したがって、本実施形態では、平面視で開口２１ａ内の所定点、ここでは中心点に投影光学系ＰＬの光軸に一致（露光領域ＩＡの中心にも一致）する露光中心Ｐが設定される。
ここで、スケール板２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２１ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。
スケール板２１から＋Ｘ方向に離間した位置には、図１に示されるように、スケール板２１とほぼ同一平面上にスケール板２２が、配置されている。スケール板２２も、図３に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２２１，２２２，２２３，２２４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２２ａ内に後述するアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入されている。本実施形態では、平面視で開口２２ａ内の所定点、ここでは中心点にアライメント系ＡＬＧ検出中心Ｑが設定される。
スケール板２２のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。なお、本実施形態ではＸ軸方向及びＹ軸方向に関してスケール板２１、２２の幅、及び開口２１ａ、２２ａの幅をそれぞれ同一としたが、必ずしも同一の幅とする必要はなく、Ｘ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方に関してその幅を異ならせても良い。
本実施形態では、スケール板２１，２２は、投影ユニットＰＵ及びアライメント系ＡＬＧ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）に吊り下げ支持されている。スケール板２１，２２の下面（−Ｚ側の面）には、露光中心Ｐ、検出中心Ｑをそれぞれ原点とするＸＹ直交座標系において、Ｘ軸を基準とする−４５度方向（Ｙ軸を基準とする−１３５度方向）を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子と、Ｘ軸を基準とする４５度方向（Ｙ軸を基準とする−４５度方向）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次元グレーティングＲＧ（図２、図３及び図４参照）が形成されている。なお、２次元グレーティングＲＧ及び後述するエンコーダヘッドの構成上、実際には、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４のそれぞれの外縁近傍には図２に示される幅ｔの非有効領域が含まれるが、以下では、説明の簡略化のため、幅ｔの非有効領域についての説明は省略する。スケール板２１，２２の２次元グレーティングＲＧは、それぞれ、少なくとも露光動作時及びアライメント（計測）時におけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動範囲をカバーしている。
ウエハステージ装置５０は、図１に示されるように、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、あるいは単一の防振機構によって複数箇所（例えば３箇所又は４箇所）で、ほぼ水平に支持されたステージベース１２、ステージベース１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２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８参照）、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測する計測系等を備えている。計測系は、図８に示される、エンコーダシステム７０，７１及び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略称する）１８等を備えている。なお、エンコーダシステム７０，７１及びウエハ干渉計システム１８については、さらに後述する。ただし、本実施形態では、ウエハ干渉計システム１８は必ずしも設けなくても良い。
ステージベース１２は、図１に示されるように、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高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２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。
なお、ステージベース１２とは別にこれを浮上支持するための別のベース部材を設けて、ステージベース１２を、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の駆動力の反力の作用により、運動量保存則に従って移動するカウンターマス（反力キャンセラ）として機能させても良い。
ウエハステージＷＳＴ１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、Ｚ・チルト駆動機構３２ａ（図１では不図示、図８参照）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ＷＴＢ１とを有している。同様に、ウエハステージＷＳＴ２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、Ｚ・チルト駆動機構３２ｂ（図１では不図示、図８参照）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ＷＴＢ２とを有している。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ２とウエハステージＷＳＴ１とは、同様に構成されているので、以下では、ウエハステージＷＳＴ１を代表的に取り上げて説明する。ただし、必要に応じ、ウエハステージＷＳＴ２についても説明する。
ウエハテーブルＷＴＢ１は、Ｚ・チルト駆動機構３２ａ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、少なくとも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電磁力（ローレンツ力）駆動による平面モータ３０ａ（図８参照）を構成している。
ウエハステージＷＳＴ１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（隙間／間隔／間隙（ギャップ）／空間距離）、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３０ａ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ＷＴＢ１（ウエハＷ）は、ステージベース１２に対して、６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向（以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ、θｙ、θｚ）と略記する）に駆動可能である。
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。
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ２の駆動系も、平面モータ３０ｂと、Ｚ・チルト駆動機構３２ｂとを有し、上述したウエハステージＷＳＴ１の駆動系と同様に構成されている。ウエハステージＷＳＴ２の駆動系を構成する平面モータ３０ｂは、平面モータ３０ａとは、別の可動子（磁石ユニット）と共通の固定子（コイルユニット）とを有している。本実施形態では、図８に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２をそれぞれ駆動する共通の固定子（コイルユニット）を有する一対の平面モータ３０ａ、３０ｂと、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２がそれぞれ備えるＺ・チルト駆動機構３２ａ、３２ｂ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、平面モータ３０ａ、３０ｂとしては、ローレンツ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。また、平面モータ３０ａ、３０ｂ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３０ａ、３０ｂ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、磁気浮上方式の平面モータ３０ａ、３０ｂによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を６自由度方向に駆動することとしても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＳＴ２を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θｚ方向のうちの少なくとも一方向に微動可能としても良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２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ＷＴＢ１、ＷＴＢ２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。図示は省略されているが、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上には、後述する一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ及びアライメント系ＡＬＧのそれぞれにより検出される一対の第１基準マーク、及び第２基準マーク等の複数の基準マークが形成された１つ又は複数の基準マーク部材が設けられている。
エンコーダシステム７０，７１は、それぞれ、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域とアライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域とにおけるウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。ここで、エンコーダシステム７０，７１の構成等について詳述する。なお、露光時移動領域（第１移動領域）は、投影光学系ＰＬを介してウエハの露光が行われる露光ステーション（第１領域）内で、露光動作中にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動される領域であり、その露光動作は、例えばウエハ上でパターンを転写すべき全てのショット領域の露光だけでなく、その露光のための準備動作（例えば、前述の基準マークの検出）なども含む。計測時移動領域（第２移動領域）は、アライメント系ＡＬＧによるウエハのアライメントマークの検出によってその位置情報の計測が行われる計測ステーション（第２領域）内で、計測動作中にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動される領域であり、その計測動作は、例えばウエハの複数のアライメントマークの検出だけでなく、アライメント系ＡＬＧによる基準マークの検出（さらには、Ｚ軸方向に関するウエハの位置情報（段差情報）の計測）なども含む。
ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２には、図５にウエハテーブルＷＴＢ１について代表的に示されるように、その上面の所定の基準点を原点ｏとする２次元直交座標系（ｘｙ座標系）を仮定し、その座標系によって規定されるｘｙ座標平面上の第１象限、第２象限、第３象限及び第４象限内の領域内（ここでは、それぞれの領域のコーナー部分）に、第１センサ６１１、第２センサ６１２、第３センサ６１３、及び第４センサ６１４がそれぞれ配置されている。本実施形態では、基準点として、平面視でウエハＷの中心に実質的に一致する点が定められている。第１センサ、第２センサ、第３センサ、及び第４センサのそれぞれを、第１象限センサ、第２象限センサ、第３象限センサ、及び第４象限センサと呼ぶこともできる。
第１センサ６１１は、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上面の＋ｘ側かつ＋ｙ側のコーナー部分に配置され、筐体と筐体内に収容された２つのエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略称する）６０１ａ，６０１ｂを含む。本実施形態では、２つのヘッド６０１ａ，６０１ｂは、ｘ軸に対して１３５度（−４５度）を成す直線上に所定距離離れて配置されている。
第２センサ６１２は、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上面の−ｘ側かつ＋ｙ側のコーナー部分に配置され、筐体と筐体内に収容された２つのヘッド６０２ａ，６０２ｂを含む。２つのヘッド６０２ａ，６０２ｂは、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上に、ｙ軸に関して、２つのヘッド６０１ａ，６０１ｂと対称となる配置で設けられている。
第３センサ６１３は、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上面の−ｘ側かつ−ｙ側のコーナー部分に配置され、筐体と筐体内に収容された２つのヘッド６０３ａ，６０３ｂを含む。２つのヘッド６０３ａ，６０３ｂは、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上に、上述の原点ｏに関して、２つのヘッド６０１ａ，６０１ｂと対称（点対称）となる配置で設けられている。
第４センサ６１４は、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上面の＋ｘ側かつ−ｙ側のコーナー部分に配置され、筐体と筐体内に収容された２つのヘッド６０４ａ，６０４ｂを含む。２つのヘッド６０４ａ，６０４ｂは、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２上に、ｘ軸に関して、２つのヘッド６０１ａ，６０１ｂと対称となる配置で設けられている。
図２には、露光中心Ｐを原点とする２次元直交座標系であるＸＹ座標系（静止座標系）と、前述の基準点を原点ｏとするウエハテーブルＷＴＢ１上の２次元直交座標系であるｘｙ座標系（移動座標系）とが、一致する（完全に重なる）位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされた状態の平面図が示されている。この図２に示されるように、ヘッド６０１ｂ，６０２ｂ間のＸ軸方向の離間距離と、ヘッド６０３ｂ，６０４ｂ間のＸ軸方向の離間距離とは、互いに等しくＡ１である。より正確には、センサ６１１が備えるヘッド６０１ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１１に対してＸ軸方向に離れたセンサ６１２が備えるヘッド６０２ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＸ軸方向の離間距離と、センサ６１３が備えるヘッド６０３ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１３に対してＸ軸方向に離れたセンサ６１４が備えるヘッド６０４ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＸ軸方向の離間距離は、ともにＡ１である。
また、ヘッド６０１ａ，６０２ａ間のＸ軸方向の離間距離と、ヘッド６０３ａ，６０４ａ間のＸ軸方向の離間距離とは、互いに等しくＡ２（＜Ａ１）である。より正確には、センサ６１１が備えるヘッド６０１ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１１に対してＸ軸方向に離れたセンサ６１２が備えるヘッド６０２ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＸ軸方向の離間距離と、センサ６１３が備えるヘッド６０３ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１３に対してＸ軸方向に離れたセンサ６１４が備えるヘッド６０４ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＸ軸方向の離間距離は、ともにＡ２（＜Ａ１）である。
また、ヘッド６０１ａ，６０４ａ間のＹ軸方向の離間距離とヘッド６０２ａ，６０３ａ間のＹ軸方向の離間距離は互いに等しくＢ１である。より正確には、センサ６１１が備えるヘッド６０１ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１１に対してＹ軸方向に離れたセンサ６１４が備えるヘッド６０４ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＹ軸方向の離間距離と、センサ６１２が備えるヘッド６０２ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１２に対してＹ軸方向に離れたセンサ６１３が備えるヘッド６０３ａの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＹ軸方向の離間距離は、ともにＢ１である。
また、ヘッド６０１ｂ，６０４ｂ間のＹ軸方向の離間距離とヘッド６０２ｂ，６０３ｂ間のＹ軸方向の離間距離は互いに等しくＢ２（＜Ｂ１）である。より正確には、センサ６１１が備えるヘッド６０１ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１１に対してＹ軸方向に離れたセンサ６１４が備えるヘッド６０４ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＹ軸方向の離間距離と、センサ６１２が備えるヘッド６０２ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点と、センサ６１２に対してＹ軸方向に離れたセンサ６１３が備えるヘッド６０３ｂの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点とのＹ軸方向の離間距離は、ともにＢ２（＜Ｂ１）である。
離間距離Ａ２は、スケール板２１の開口２１ａのＸ軸方向の幅ａｉよりも大きく、離間距離Ｂ１は、スケール板２１の開口２１ａのＹ軸方向の幅ｂｉよりも小さい。
ところで、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の移動範囲内でのθｚ回転量（すなわちＸＹ座標系（静止座標系）に対するｘｙ座標系（移動座標系）のθｚ回転量）は、実際には、微小量であるから、位置情報として、そのθｚ回転量を計測する場合、及びその計測されたθｚ回転量に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）のθｚ方向の位置制御（回転制御）を行う場合を除き、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）に固定のｘｙ座標系（ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の移動に伴って移動する移動座標系）と、露光中心を原点とする静止座標系であるＸＹ座標系とは、回転方向が実質的に一致しているものと考えて差し支えない。 また、ウエハテーブルＷＴＢ１のθｘ及びθｙ方向の回転量（傾斜角）は、微小量であるから、θｘ及びθｙ方向の回転量を計測する場合、及び計測されたθｘ及びθｙ方向の回転量に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）のθｚ方向の位置制御（回転制御）を行う場合を除き、無視して差し支えない。そこで、ＸＹ座標系（静止座標系）の座標面とｘｙ座標系の座標系の座標面とは、互いに平行であることを前提としている。したがって、先に図２を用いて説明した、ヘッド間の離間距離（対応するセンサの計測点間の離間距離）と、開口の幅との大小関係は、正しい関係である（常時成り立つ）ものと考えて差し支えない。また、かかる前提の下、本明細書では、以下においても、特に区別が必要な場合を除き、ｘ軸方向とＸ軸方向、及びｙ軸方向とＹ軸方向とを区別せず、前者をＸ軸方向、後者をＹ軸方向と称する。この点に関しては、後述する第２の実施形態においても同様である。
また、センサ６１１〜６１４のそれぞれは、図４にセンサ６１１を代表的に採り上げて示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２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収容されている。また、それぞれのセンサ６１ｉ（ｉ＝１〜４）の筐体の内部に各２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂが配置されている。なお、センサ６１１〜６１４のそれぞれを、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の内部に設けるのではなく、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の上面の外側に配置されるようにウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の側面に固定しても良い。この際、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）の４隅を切り落としてその側面に固定しても良い。かかる場合にも、センサは、ウエハステージ上に配置されていると言うことができる。すなわち、本明細書では、かかる場合を含んで、センサがステージ上に配置されると表現している。
第１センサ６１１が備えるヘッド６０１ａは、図５及び図６に示されるように、ｘ軸を基準として１３５度（−４５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドであり、ヘッド６０１ｂは、ｘ軸を基準として４５度（−１３５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。同様に、第３センサ６１３が備えるヘッド６０３ａ、６０３ｂは、図５及び図７（Ａ）に示されるように、ｘ軸を基準として１３５度（−４５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドであり、ヘッド６０３ｂは、ｘ軸を基準として４５度（−１３５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。
第２センサ６１２が備えるヘッド６０２ａは、図５及び図７（Ｂ）に示されるように、ｘ軸を基準として４５度（−１３５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドであり、ヘッド６０２ｂは、ｘ軸を基準として１３５度（−４５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。同様に、第４センサ６１４が備えるヘッド６０４ａ、は、図５及び図７（Ｃ）に示されるように、ｘ軸を基準として４５度（−１３５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドであり、ヘッド６０４ｂは、ｘ軸を基準として１３５度（−４５度）の方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。
第１センサ６１１が備えるヘッド（６０１ａ、６０１ｂ）、第２センサ６１２が備えるヘッド（６０２ａ、６０２ｂ）、第３センサ６１３が備えるヘッド（６０３ａ、６０３ｂ）、及び第４センサ６１４が備えるヘッド（６０４ａ、６０４ｂ）は、図２及び図４から明らかなように、それぞれ、対向するスケール板２１の部分２１１、２１２、２１３、２１４、又はスケール板２２の部分２２１、２２２、２２３、２２４の下面（表面）に形成された２次元グレーティングＲＧに計測ビーム（図４中の符号ＭＢ参照）を下方から照射し、２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームを受光することにより、それぞれの計測方向についてのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置情報を計測する。
上述のようにして構成されたヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂ、６０４ａ及び６０４ｂのそれぞれでは、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殆ど無視できる。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ＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体９１とウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）との間で、レーザ光等を空中伝送しても良い。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、第１センサ６１１が備えるヘッド６０１ａ、６０１ｂは、スケール板２１（の部分２１１）に対向するときに、スケール板２１（の部分２１１）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０１ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するＸ軸を基準として１３５度の方向、すなわちＸ軸を基準として−４５度の方向（以下、適宜、−４５度方向又はα方向と称する）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０１ａ及び７１１ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０１ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するＸ軸を基準として−１３５度の方向、すなわちＸ軸を基準として４５度の方向（以下、適宜、４５度方向又はβ方向と称する）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０１ｂ及び７１１ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、第２センサ６１２が備えるヘッド６０２ａ、６０２ｂは、スケール板２１（の部分２１２）に対向するときに、スケール板２１（の部分２１２）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０２ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０２ａ及び７１２ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０２ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０２ｂ及び７１２ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、第３センサ６１３が備えるヘッド６０３ａ、６０３ｂは、スケール板２１（の部分２１３）に対向するときに、スケール板２１（の部分２１３）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０４ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０３ａ及び７１３ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０３ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０３ｂ及び７１３ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、第４センサ６１４が備えるヘッド６０４ａ、６０４ｂは、スケール板２１（の部分２１４）に対向するときに、スケール板２１（の部分２１４）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０４ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０４ａ及び７１４ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０４ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０４ｂ及び７１４ｂ（図８参照）を構成する。
また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、第１センサ６１１が備えるヘッド６０１ａ、６０１ｂは、は、スケール板２２（の部分２２１）に対向するときに、スケール板２２（の部分２２１）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０１ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０１ａ及び７１１ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０１ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０１ｂ及び７１１ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、第２センサ６１２が備えるヘッド６０２ａ、６０２ｂは、スケール板２２（の部分２２２）に対向するときに、スケール板２２（の部分２２２）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０２ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０２ａ及び７１２ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０２ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０２ｂ及び７１２ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、第３センサ６１３が備えるヘッド６０３ａ、６０３ｂは、スケール板２２（の部分２２３）に対向するときに、スケール板２２（の部分２２３）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０３ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０３ａ及び７１３ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０３ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０３ｂ及び７１３ｂ（図８参照）を構成する。
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、第４センサ６１４が備えるヘッド６０４ａ、６０４ｂは、スケール板２２（の部分２２４）に対向するときに、スケール板２２（の部分２２４）に計測ビーム（計測光）をそれぞれ照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２次元グレーティングＲＧからの反射・回折ビームをそれぞれ受光する。一方のヘッド６０４ａは、２次元グレーティングＲＧを構成するβ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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のβ方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０４ａ及び７１４ａ（図８参照）を構成する。他方のヘッド６０４ｂは、２次元グレーティングＲＧを構成するα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、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２のα方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置情報を計測する２次元エンコーダ７０４ｂ及び７１４ｂ（図８参照）を構成する。
上述の説明からわかるように、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２に設けられるセンサ６１ｉ（ｉ＝１〜４）として、スケール板２１、２２それぞれの４つの部分２１ｉ、２２ｉ（ｉ＝１〜４）のうち対応する１つの部分２１ｉ、２２ｉに対してＸＹ平面内で位置が異なる２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、ＸＹ平面内の２方向（すなわちα方向及びβ方向）それぞれに関するウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の第１、第２位置情報と、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向（光軸ＡＸの方向）に関するウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の第３、第４位置情報と、を計測する４次元センサ（４次元ヘッド、あるいは４つの位置情報（ＸＹ平面内２方向の位置情報及び異なる２点のＺ軸方向の位置情報）を計測可能な３次元ヘッドと呼ぶこともできる）が用いられている。
また、上述の説明からわかるように、本実施形態では、スケール板２１，２２のどちらに計測ビーム（計測光）を照射するか、すなわち、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域、計測時移動領域のいずれの領域内にあるかにかかわらず、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂ、６０４ａ及び６０４ｂは、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、７０４ａ、７０４ｂを構成し、ウエハステージＷＳＴ２上のヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂ、６０４ａ及び６０４ｂは、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７１１ａ、７１１ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、７１３ａ、７１３ｂ、７１４ａ、７１４ｂを構成するものとしている。
２次元エンコーダ（以下、適宜、エンコーダと略記する）７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、７０４ａ、７０４ｂ、７１１ａ、７１１ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、７１３ａ、７１３ｂ、７１４ａ、７１４ｂそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図８参照）に供給される。主制御装置２０は、エンコーダ７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、７０４ａ、７０４ｂ、又はエンコーダ７１１ａ、７１１ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、７１３ａ、７１３ｂ、７１４ａ、７１４ｂのうち、２次元グレーティングＲＧが形成されたスケール板２１（を構成する部分２１１〜２１４）の下面に対向するヘッドによって構成されるエンコーダのうちの少なくとも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、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報を求める。ここで、上記の少なくとも３つのエンコーダが出力している有効な計測値とは、スケール板２１（を構成する部分２１１〜２１４）の下面に対向する少なくとも２つのセンサ６１ｉ（ｉ＝１、２、３、４）の計測値と言い換えることができる。
同様に、主制御装置２０は、エンコーダ７０１ａ、７０１ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０３ａ、７０３ｂ、７０４ａ、７０４ｂ、又はエンコーダ７１１ａ、７１１ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、７１３ａ、７１３ｂ、７１４ａ、７１４ｂのうち、２次元グレーティングＲＧが形成されたスケール板（を構成する部分２２１〜２２４）の下面に対向するヘッドによって構成されるエンコーダのうちの少なくとも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、アライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）の位置情報を求める。ここで、上記の少なくとも３つのエンコーダが出力している有効な計測値とは、スケール板２２（を構成する部分２２１〜２２４）の下面に対向する少なくとも２つのセンサ６１ｉ（ｉ＝１、２、３、４）の計測値と言い換えることができる。
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２（ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２）の位置は、ウエハ干渉計システム１８（図８参照）によって、エンコーダシステム７０，７１とは独立して、計測可能である。ウエハ干渉計システム１８の計測値は、例えばエンコーダシステム７０，７１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。なお、ウエハ干渉計システム１８の詳細は省略する。
アライメント系ＡＬＧは、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの＋Ｘ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８参照）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、アライメント系ＡＬＧと一緒に計測ステーションに配置され、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８参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦによる計測動作はその少なくとも一部がアライメント系ＡＬＧによるマーク検出動作と並行して行われるとともに、前述のエンコーダシステムによってその計測動作中にウエハテーブルの位置情報が計測される。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８参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号と前述のエンコーダシステムの計測情報に基づいて、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（段差情報／凹凸情報）を検出し、露光動作ではその事前検出情報と前述のエンコーダシステムの計測情報（Ｚ軸、θｘ及びθｙ方向の位置情報）と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、露光ステーション内で投影ユニットＰＵの近傍に多点ＡＦ系を設け、露光動作時にウエハ表面の位置情報（凹凸情報）を計測しつつウエハテーブルを駆動して、ウエハＷのフォーカス・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、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される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系１３Ａ，１３Ｂ（図１では不図示、図８参照）が設けられている。レチクルアライメント系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。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に設けられた不図示の空間像計測器（例えば、ウエハステージ上面に配置される光透過部材を介して照明光を検出するセンサ）を用いてレチクルアライメントを行っても良い。
図８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、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、主制御装置２０により、ウエハがローディングされたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方を計測ステーション（計測時移動領域）内で移動して、アライメント系ＡＬＧ及び多点ＡＦ系によるウエハの計測動作が実行される。すなわち、計測時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハＷに対して、アライメント系ＡＬＧを用いたマーク検出、いわゆる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）と、多点ＡＦ系を用いたウエハの面情報（段差／凹凸情報）の計測とが行われる。その際、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ及びエンコーダ７０１ｂ〜７０４ｂ）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１ａ〜７１４ａ及びエンコーダ７１１ｂ〜７１４ｂ）により、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。なお、ウエハアライメントの開始前又は終了後に、主制御装置２０により、アライメント系ＡＬＧを用いて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に設けられた基準マーク部材上の第２基準マークの位置が計測されている。そして、ウエハアライメントの結果として算出されたウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標は、第２基準マークを基準とする配列座標に置き換えられている。
ウエハアライメントなどの計測動作後、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）は露光時移動領域に移動し、主制御装置２０により、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ、ウエハテーブル（ＷＴＢ１又はＷＴＢ２）上の基準マーク部材（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で、レチクルパターンの投影中心と一対の第１基準マークの中心との位置関係を求めるレチクルアライメント等が行われる。
そして、主制御装置２０により、そのレチクルアライメントの結果とウエハアライメントの結果として得られた第２基準マークを基準とする複数のショット領域の配列座標とに基づいて、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、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２をショット領域の露光のための加速開始位置に移動させるショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。露光動作時には、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ及びエンコーダ７０１ｂ〜７０４ｂ）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１ａ〜７１４ａ及びエンコーダ７１１ｂ〜７１４ｂ）により、一方のウエハテーブル（ＷＴＢ１又はＷＴＢ２）の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。
また、本実施形態の露光装置１００は、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を備えている。そこで、一方のウエハステージ、例えばウエハステージＷＳＴ１上にロードされたウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光を行うのと並行して、他方のウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハに対してウエハアライメントなどを行う、並行処理動作が行われる。
本実施形態の露光装置１００では、前述の通り、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７０（図８参照）を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。また、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７１（図８参照）を用いて、ウエハテーブルＷＴＢ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。
本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド（６０１ａ〜６０４ａ、６０１ｂ〜６０４ｂ）及びスケール板２１の構成及び配置を採用するとともに、露光時移動領域内ではセンサ６１１〜６１４のうち、少なくとも２つのセンサが、スケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向するウエハステージＷＳＴ１（及びＷＳＴ２）の移動シーケンスが採用されている。したがって、少なくとも２つのセンサが各２つ備える合計８つのヘッド（６０１ａ〜６０４ａ、６０１ｂ〜６０４ｂ）のうち、少なくとも２つのセンサが備える少なくとも４つのヘッドが、常時、スケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。
ここで、エンコーダシステム７０，７１によるＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）とも表記する））の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、各エンコーダヘッド又はエンコーダの計測値は、エンコーダヘッド又はエンコーダのＺ軸方向でない計測方向の計測値を意味する。なお、ウエハステージＷＳＴ２はウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されているので、ここではウエハステージＷＳＴ１を、代表的に取り上げて説明する。また、ここでは、説明の便宜上、図９に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の上面の四隅に、α方向及びＺ軸方向を計測方向とする一対のヘッド６０１、６０３と、β方向及びＺ軸方向を計測方向とする一対のヘッド６０２、６０４と、が配置されている場合を取り上げて説明する。
主制御装置２０は、ヘッド６０１〜６０４（各ヘッドのそれぞれに対応するエンコーダを、エンコーダ７０１〜７０４と表記する）の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４の計測値（それぞれＣ１〜Ｃ４と表記する）は、ウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次式（１）〜（４）のように依存する。
Ｃ１＝−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（１）
Ｃ２＝−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（２）
Ｃ３＝ （ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（３）
Ｃ４＝ （ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（４）
ただし、ｐは、図５に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１の基準点（ウエハＷの中心に実質的に一致する原点ｏ）からのヘッド６０１〜６０４それぞれのｘ軸方向及びｙ軸方向に関する距離である。したがって、ｘｙ座標系におけるヘッド６０１、６０２、６０３、６０４の位置座標が、それぞれ（ｐ，ｐ）、（-ｐ，ｐ）、（-ｐ、−ｐ）、（ｐ，−ｐ）となる。
露光装置１００が、図９に示されるウエハテーブルＷＴＢ１を備えている場合、スケール板２１がＸ軸方向及びＹ軸方向に関して対称の形状を有し、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０１〜６０４の配置が、前述したように、ｘｙ座標系の原点、ｘ軸及びｙ軸に関して対称の配置となっている。このため、ウエハテーブルＷＴＢ１の基準点ｏ（ウエハの中心に一致する原点ｏ）が、露光時移動領域内で、かつ露光中心（投影光学系ＰＬの光軸に一致する露光領域ＩＡの中心）Ｐに対して、どのような位置関係の領域（位置）にあれば、４つのヘッド６０ｉ（ｉ＝１、２、３、４）のそれぞれが、スケール板２１の４つの部分２１１〜２１４のうちの対応する部分２１ｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対向するかは設計上既知である。
そこで、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置する露光時移動領域内の領域に応じてスケール板２１に対向する３つのヘッド（エンコーダ）を特定し、それらの計測値が従う式を上式（１）〜（４）から選択して連立方程式を立て、３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。例えば、３つのヘッド６０１，６０２，６０４が、スケール板２１に対向する領域内にウエハステージＷＳＴ１が位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）の計測値が従う式（１），（２），及び（４）から連立方程式を立て、式（１），（２），及び（４）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）に基づいて、露光時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
次に、露光装置１００が、図９に示されるウエハテーブルＷＴＢ１を備えている場合について、エンコーダシステム７０，７１による、残りの３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４の計測値は、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向の計測値を意味する。
露光時移動領域内では、ウエハステージＷＳＴ１の位置する領域に応じて、エンコーダヘッド６０１〜６０４のうちの少なくとも３つがスケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。スケール板２１に対向するヘッド（エンコーダ）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。
主制御装置２０は、エンコーダ７０１〜７０４の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向に関する計測値（前述のＺ軸方向ではない計測方向、すなわちＸＹ平面内の一軸方向についての計測値Ｃ１〜Ｃ４と区別して、それぞれ、Ｄ１〜Ｄ４と表記する）は、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）に対して、次式（５）〜（８）のように依存する。
Ｄ１＝−ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（５）
Ｄ２＝ ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（６）
Ｄ３＝ ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（７）
Ｄ４＝−ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（８）
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置する領域に応じて３つのヘッド（エンコーダ）の計測値の従う式を上式（５）〜（８）から選択し、選択した３つの式から構成される連立方程式に３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を代入して解くことにより、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。例えば、３つのヘッド６０１，６０２，６０４が、スケール板２１に対向する領域内にウエハステージＷＳＴ１が位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）の計測値が従う式（５），（６），及び（８）から連立方程式を立て、式（５），（６），及び（８）それぞれの左辺に計測値を代入して解く。
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｚ，θｘ，θｙ）と前述の段差情報（フォーカスマッピングデータ）とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。
ここで、図２に示されるような、スケール板２１及びウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）を備えた、本実施形態に係る露光装置１００におけるエンコーダシステム７０，７１によるウエハテーブルの位置情報の計測について、簡単に説明する。
主制御装置２０は、ヘッド６０１ａ〜６０４ａ、６０１ｂ〜６０４ｂ（エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ、７０１ｂ〜７０４ｂ）のうちの３つのヘッドの計測値（Ｚ軸方向でない計測方向の計測値）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ、７０１ｂ〜７０４ｂの計測値を、それぞれＣ１〜Ｃ４、Ｃ５〜Ｃ８と表記すると、計測値Ｃ１〜Ｃ８は、次式（１ａ）〜（４ｂ）のような関数で表せる。
Ｃ１＝ｆ１（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（１ａ）
Ｃ２＝ｆ２（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（２ａ）
Ｃ３＝ｆ３（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（３ａ）
Ｃ４＝ｆ４（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（４ａ）

Ｃ５＝ｆ５（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（１ｂ）
Ｃ６＝ｆ６（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（２ｂ）
Ｃ７＝ｆ７（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（３ｂ）
Ｃ８＝ｆ８（Ｘ、Ｙ、θｚ） …（４ｂ）
ここで、関数ｆ１（Ｘ、Ｙ、θｚ）〜ｆ８（Ｘ、Ｙ、θｚ）は、前述した式（１）〜式（４）と同様の形の関数となる。関数ｆ１（Ｘ、Ｙ、θｚ）〜ｆ８（Ｘ、Ｙ、θｚ）のそれぞれは、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の基準点であるウエハＷの中心に実質的に一致する点を原点ｏとするｘｙ座標系上におけるそれぞれのヘッドの位置（位置座標）に応じて定まる。
例えば図２から明らかなように、本実施形態に係る露光装置１００では、スケール板２１がＸ軸方向及びＹ軸方向に関して対称の形状を有し、ウエハテーブルＷＴＢ１上のセンサ（及びヘッド）の配置が、ウエハＷの中心に実質的に一致する基準点に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に関して対称になっている。これを前提として、図２及び図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）を総合的に見れば明らかなように、ウエハテーブルＷＴＢ１の基準点（ウエハの中心に一致）ｏが、露光時移動領域内で、かつ露光中心（露光領域ＩＡの中心）Ｐに対して、どのような位置関係の領域（位置）にあれば、４つのセンサ６１ｉ（ｉ＝１、２、３、４）のそれぞれが、スケール板２１（又は２２）の４つの部分２１１〜２１４のうちの対応する部分２１ｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対向するか否かは設計上既知である。また、それぞれのセンサ６１ｉ上での各ヘッドの位置も既知である。したがって、ウエハテーブルＷＴＢ１の中心（ウエハの中心に一致）ｏが、露光時移動領域内で、かつ露光中心（露光領域ＩＡの中心）Ｐに対して、どのような位置関係の領域（位置）にあれば、４つのセンサ６１ｉがそれぞれ備える各２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂが、スケール板２１（又はスケール板２２）の４つの部分２１１〜２１４（又は２２１〜２２４）のうちの対応する部分２１ｉ（２２ｉ）に対向するか否かは既知である。
主制御装置２０は、例えば、ウエハステージＷＳＴ１の位置する領域に応じてスケール板２１に対向する少なくとも２つのセンサを特定し、特定したセンサが備えるヘッドのうちのＸＹ平面内の計測方向がα方向であるヘッドとＸＹ平面内の計測方向がβ方向であるヘッドとを少なくとも各１つ含む、合計３つのヘッド（エンコーダ）の計測値が従う式を上式（１ａ）〜（４ｂ）の８つの中から選択して連立方程式を立て、３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置情報（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出（取得）する。
例えば、ウエハステージＷＳＴ１が図１０（Ａ）に示される位置にある場合、主制御装置２０は、スケール板２１に対向するセンサ６１２、６１３を特定し、センサ６１２、６１３が備えるヘッド６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッド、例えば、ヘッド６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ（エンコーダ７０２ａ，７０２ｂ、７０３ａ）の計測値が従う式（２ａ）、（２ｂ）、及び（３ａ）から連立方程式を立て、式（２ａ）、（２ｂ）、及び（３ａ）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入した後連立方程式を解くことで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報（Ｘ、Ｙ、θｚ）を算出（取得）する。
また、例えばウエハステージＷＳＴ１が図１０（Ｂ）に示される位置にある場合、主制御装置２０は、スケール板２１に対向するセンサ６１１、６１２、６１３を特定し、センサ６１１、６１２、６１３が備えるヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッド、例えば、ヘッド６０１ａ、６０２ａ，６０３ａ（エンコーダ７０１ａ、７０２ａ，７０３ａ）の計測値が従う式（１ａ）、（２ａ）、及び（３ａ）から連立方程式を立て、式（１ａ）、（２ａ）、及び（３ａ）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入した後連立方程式を解くことで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報（Ｘ、Ｙ、θｚ）を算出（取得）する。
主制御装置２０は、上述の算出結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）に基づいて、露光時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
また、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１が露光時移動領域内で移動するとき、ヘッド６０１ａ〜６０４ａ、６０１ｂ〜６０４ｂ（エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ、７０１ｂ〜７０４ｂ）のうちの３つのヘッドの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内ではない３自由度方向の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ、７０１ｂ〜７０４ｂの計測値を、それぞれＤ１〜Ｄ４、Ｄ５〜Ｄ８と表記すると、計測値Ｄ１〜Ｄ８は、次式（１ａ）〜（４ｂ）のような関数で表せる。
Ｄ１＝ｇ１（Ｚ、θｘ、θｙ） …（５ａ）
Ｄ２＝ｇ２（Ｚ、θｘ、θｙ） …（６ａ）
Ｄ３＝ｇ３（Ｚ、θｘ、θｙ） …（７ａ）
Ｄ４＝ｇ４（Ｚ、θｘ、θｙ） …（８ａ）

Ｄ５＝ｇ５（Ｚ、θｘ、θｙ） …（５ｂ）
Ｄ６＝ｇ６（Ｚ、θｘ、θｙ） …（６ｂ）
Ｄ７＝ｇ７（Ｚ、θｘ、θｙ） …（７ｂ）
Ｄ８＝ｇ８（Ｚ、θｘ、θｙ） …（８ｂ）
関数ｇ１（Ｚ、θｘ、θｙ）〜ｆ８（Ｚ、θｘ、θｙ）は、前述した式（５）〜式（８）と同様の形の関数となる。関数ｇ１（Ｚ、θｘ、θｙ）〜ｆ８（Ｚ、θｘ、θｙ）のそれぞれは、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の基準点であるウエハＷの中心に実質的に一致する点を原点とするｘｙ座標系上におけるそれぞれのヘッドの位置（位置座標）に応じて定まる。
主制御装置２０は、前述したウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測のため、選択される３つのヘッド（エンコーダ）の計測値（Ｚ軸方向の計測値）が従う式を上式（５ａ）〜（８ｂ）から選択して連立方程式を立て、３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出（取得）する。
例えば、ウエハステージＷＳＴ１が図１０（Ａ）に示される位置にある場合、主制御装置２０は、スケール板２１に対向するセンサ６１２、６１３を特定し、センサ６１２、６１３が備えるヘッド６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッド、例えば、ヘッド６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ（エンコーダ７０２ａ，７０２ｂ、７０３ａ）の計測値が従う式（６ａ）、（６ｂ）、及び（７ａ）から連立方程式を立て、式（６ａ）、（６ｂ）、及び（７ａ）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入した後連立方程式を解くことで、ウエハテーブルＷＴＢ１のＸＹ平面内でない３自由度方向の位置情報（Ｚ、θｘ、θｙ）を算出（取得）する。
また、例えばウエハステージＷＳＴ１が図１０（Ｂ）に示される位置にある場合、主制御装置２０は、スケール板２１に対向するセンサ６１１、６１２、６１３を特定し、センサ６１１、６１２、６１３が備えるヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０２ａ，６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッド、例えば、ヘッド６０１ａ、６０２ａ，６０３ａ（エンコーダ７０１ａ、７０２ａ，７０３ａ）の計測値が従う式（５ａ）、（６ａ）、及び（７ａ）から連立方程式を組立て、式（５ａ）、（６ａ）、及び（７ａ）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入した後連立方程式を解くことで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内でない３自由度方向の位置情報（Ｚ、θｘ、θｙ）を算出（取得）する。
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｚ，θｘ，θｙ）と前述の段差情報（フォーカスマッピングデータ）とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１をフォーカス・レベリング制御する。
ウエハステージＷＳＴ１が、計測時移動領域内に位置する場合、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０のヘッド６０１ａ〜６０４ａ、６０１ｂ〜６０４ｂ（エンコーダ７０１ａ〜７０４ａ、７０１ｂ〜７０４ｂ）のうちの３つのヘッドの計測値を用いて３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）の位置情報、及び残りの３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心Ｐがアライメント系ＡＬＧの検出中心Ｑに、スケール板２１（の部分２１１〜２１４）がスケール板２２（の部分２２１〜２２４）に置き換わる以外、ウエハステージＷＳＴ１が先の露光時移動領域内に位置する場合と同様である。
主制御装置２０は、上述の算出結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）に基づいて、計測時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。また、主制御装置２０は、上の算出結果（Ｚ，θｘ，θｙ）に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１をフォーカス・レベリング制御する。なお、計測時移動領域（計測ステーション）では必ずしもフォーカス・レベリング制御を行わなくても良い。すなわち、マーク位置及び段差情報（フォーカスマッピングデータ）の取得を行っておき、その段差情報から段差情報取得時（計測時）のウエハテーブルのＺ・チルト分を差し引くことで、ウエハテーブルの基準面、例えば上面を基準とする段差情報得て置く。そして、露光時には、この段差情報とウエハテーブル（の基準面）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報とに基づいて、フォーカス・レベリング制御が可能になるからである。
さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の移動によるスケール板２１の開口２１ａと４つのセンサとの位置関係の変化（すなわち、露光中心Ｐと４つのセンサとの位置関係の変化）に伴って、エンコーダシステム７０でウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置情報の取得に用いられる少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一又は異なるセンサで計測される別の計測情報に切り換える。すなわち、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の露光時移動領域内の位置に応じて、スケール板２１に対向する各ヘッドの計測情報（対応するセンサの計測点における計測情報）のうちの３つを、少なくとも１つが異なる３つのヘッドの計測情報（対応するセンサの計測点における計測情報）に切り換えて使用する。
主制御装置２０は、４つのセンサのうち、スケール板２１、２２の対応する部分に対向し、スケール板２１、２２に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射し、スケール板からの戻りビームを受光する少なくとも２つの切り換え前に用いられるセンサの各２つのヘッドのうち、３つのヘッド（対応する計測点における）計測情報から、前述したようにしてウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置を取得し、その６自由度方向の位置の情報を用いて、切り換え後に新たに用いられるヘッドが計測すべき位置情報を求める。主制御装置２０は、切り換え後に新たに用いられるヘッドが計測すべき位置情報を、切り換え前に、取得した６自由度方向の位置を、切り換え後に新たに用いられるヘッドの計測値が従う、前述した式（１ａ）〜（４ｂ）のいずれか、及び式（５ａ）〜（８ｂ）のいずれかにより算出する。そして、切り換え後には、新たに用いられるヘッドと、切り換え前に用いられていた２つのヘッドとを含む３つのヘッド（対応する計測点における）計測情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置情報を取得しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置の計測、制御を行う。
ここで、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）の位置情報の取得に用いられる計測情報を切り換える際には、例えば米国特許出願公開第２００８／００９４５９２号明細書などに開示されているエンコーダヘッドの切り換えの際と同様の、ウエハテーブル（ウエハステージ）の位置の計測値の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。
次に、本実施形態に係る露光装置１００で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えの第１のシーケンスについて、図１１（Ａ）から図１１（Ｄ）に基づいて説明する。以下の説明では、センサが備える各２つのヘッドの少なくとも一方から、スケール板２１の対応する部分（に形成された２次元グレーティングＲＧ）に計測ビームが照射可能である状態を、センサのオン状態と呼ぶ。一方、センサが備えるいずれのヘッドからもスケール板２１に計測ビームを照射できない状態を、センサのオフ状態と呼ぶ。
図１１（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があるとき、２つのセンサ６１２、６１３が、スケール板２１の対応する部分２１２、２１３にそれぞれ対向している。このとき、センサ６１２が備える２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからスケール板２１の対応する部分２１２に計測ビームを照射可能であるとともに、センサ６１３が備える２つのヘッド６０３ａ、６０３ｂのそれぞれからスケール板２１の対応する部分２１３に計測ビームを照射可能である。一方、残りの２つのセンサ６１１、６１４は、スケール板２１に対向しておらず、これらのセンサが備えるいずれのヘッドからもスケール板２１に計測ビームを照射することはできない。すなわち、センサ６１２、６１３はオン状態にある一方、センサ６１１、６１４は、オフ状態にある。
オン状態にあるセンサ６１２の２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１２の２つの計測点となる。センサ６１３についても同様である。
また、このとき、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）は、４つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッドによって、前述したように計測され、その計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置が制御されている。ここでは、一例としてヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂが、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）の計測に用いられるものとする。すなわち、図１１（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１が位置しているときには、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われている。
図１１（Ａ）に示される位置から、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向に所定距離移動して図１１（Ｂ）に示される位置に位置すると、センサ６１１のヘッド６０１ｂとセンサ６１４のヘッド６０４ｂとが、それぞれ、スケール板２１の対応する部分２１１、２１４に対向し、２次元グレーティングＲＧ上の１つの照射点に計測ビームを照射可能となる。すなわち、センサ６１１，６１４がオフ状態からオン状態に遷移する。このとき、センサ６１２、６１３はオン状態のままである。ヘッド６０１ｂ、６０４ｂそれぞれからの計測ビームの照射点が、センサ６１１，６１４それぞれの１つの計測点となる。
主制御装置２０では、この時点で、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測（取得）に用いる３つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂの計測情報のうちの１つを、ヘッド６０１ｂ、６０４ｂの一方の計測情報と切り換える。以下では、適宜、「ヘッドの計測情報」の切り換えという代わりに、ヘッドの切り換えという。ここでは、一例として、ヘッド６０２ａを、ヘッド６０１ｂ又はヘッド６０４ｂと切り換えるものとする。この場合、切り換え後には、３つのヘッド６０２ｂ、６０３ｂ、６０１ｂ、又は３つのヘッド６０２ｂ、６０３ｂ、６０４ｂが、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いられることになるが、この場合の切り換え後に用いられる３つのヘッドには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれている。
これに限らず、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測（取得）に用いる３つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂのうち２つのヘッドを、ヘッド６０１ｂ、６０４ｂと切り換えても良い。例えば、ヘッド６０２ａ、６０３ｂを、ヘッド６０１ｂ、６０４ｂと切り換えることとしても良い。この場合も、切り換え後に用いられる３つのヘッド６０２ｂ、６０１ｂ、６０４ｂには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれる。
いずれにしても、ウエハステージＷＳＴ１が図１１（Ｂ）に示される位置に位置すると、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御に切り換え可能である。
ウエハステージＷＳＴ１が、図１１（Ｂ）に示される位置から＋Ｘ方向にさらに移動して図１１（Ｃ）に示される位置に位置すると、センサ６１１、６１４がそれぞれ備えるヘッド６０１ａ、６０４ａが、ヘッド６０１ｂ、６０４ｂとともに、それぞれ、スケール板２１の対応する部分２１１、２１４に対向するようになる。このとき、センサ６１２、６１３はオン状態のままであるので、４つのセンサのオン状態が維持される。そこで、図１１（Ｂ）の時点で切り換えたヘッドを含む、切り換え後の３つのヘッドを用いる、すなわち４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御を続行する。
これに限らず、その３つのヘッドに含まれるヘッド６０１ｂをヘッド６０１ａに切り換える、ヘッド６０４ｂをヘッド６０４ａに切り換える、あるいはヘッド６０１ｂ、６０４ｂをヘッド６０１ａ、６０４ａに切り換えることとしても良い。そして、切り換え後の３つのヘッドを用いて、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御を行っても良い。
図１１（Ｃ）の位置から、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向にさらに移動して図１１（Ｄ）に示される位置に位置すると、センサ６１２、６１３が、スケール板２１に対向しなくなる。すなわち、センサ６１２、６１３が、オン状態からオフ状態に遷移する。このとき、センサ６１１，６１４は、オン状態のままである。そこで、主制御装置２０では、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、２つのセンサ６１１，６１４が備える合計４つのヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０４ａ、６０４ｂのうちの３つのヘッドを用いる（２つのセンサ６１１，６１４を用いる）ウエハテーブルＷＴＢの位置の計測、制御に切り換える。
センサ６１１の２つのヘッド６０１ａ、６０１ｂを用いる場合、ヘッド６０１ａ、６０１ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１２の２つの計測点となる。センサ６１４についても同様である。
なお、ウエハステージＷＳＴ１が、図１１（Ｂ）に位置した時点では、上述したヘッドの切り換え、すなわち４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御への切り換えは必ずしも行わなくても良い。この場合には、センサ６１２、６１３を用いた、すなわちヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂを用いたウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）の計測を続行すれば良い。
次に、本実施形態に係る露光装置１００で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えの第２のシーケンスについて、図１２（Ａ）から図１２（Ｄ）に基づいて説明する。この場合おいても、センサが備える各２つのヘッドの少なくとも一方から、スケール板２１の対応する部分（に形成された２次元グレーティングＲＧ）に計測ビームが照射可能である状態を、センサのオン状態と呼ぶ。
図１２（Ａ）の位置に、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があるとき、３つのセンサ６１１、６１２、６１３が、スケール板２１の対応する部分２１１、２１２、２１３にそれぞれ対向している。このとき、センサ６１１が備える２つのヘッド６０１ａ、６０１ｂのそれぞれからスケール板２１の対応する部分２１１に計測ビームを照射可能であり、センサ６１２が備える２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからスケール板２１の対応する部分２１２に計測ビームを照射可能であり、センサ６１３が備える２つのヘッド６０３ａ、６０３ｂのそれぞれからスケール板２１の対応する部分２１３に計測ビームを照射可能である。一方、残りのセンサ６１４は、スケール板２１に対向しておらず、このセンサ６１４が備えるいずれのヘッドからもスケール板２１に計測ビームを照射することはできない。すなわち、センサ６１１，６１２、６１３はオン状態にある一方、センサ６１４は、オフ状態にある。
オン状態にあるセンサ６１１の２つのヘッド６０１ａ、６０１ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１２の２つの計測点となる。センサ６１２、６１３についても同様である。
また、このとき、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）は、３つのセンサ６１１、６１２，６１３がそれぞれ有する各２のヘッドから各１つ選択された合計３つヘッドによって、前述したように計測され、その計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置が制御されている。ここでは、一例としてヘッド６０１ａ、６０２ａ、６０３ａが、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）の計測（取得）に用いられるものとする。すなわち、図１２（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１が位置しているときには、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサ６１１、６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われている。
図１２（Ａ）に示される位置から、ウエハステージＷＳＴ１が−Ｙ方向に所定距離移動して図１２（Ｂ）に示される位置に位置すると、センサ６１１がスケール板２１に対向しなくなる。すなわち、センサ６１１が、オン状態からオフ状態に遷移する。このとき、センサ６１２，６１３は、オン状態のままであり、センサ６１４はオフ状態のままである。そこで、主制御装置２０では、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサ６１１、６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、２つのセンサ６１２，６１３が備える合計４つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッドを用いる（すなわち、２つのセンサ６１２，６１３を用いる）ウエハテーブルＷＴＢの位置の計測、制御に切り換える。切り換え後、例えばヘッド６０２ａ、６０３ａ、及び６０２ｂ、又はヘッド６０２ａ、６０３ａ、及び６０３ｂを用いて、ウエハテーブルＷＴＢの位置が計測される。
図１２（Ｂ）の位置から、ウエハステージＷＳＴ１が−Ｙ方向にさらに移動して図１２（Ｃ）に示される位置に位置すると、センサ６１４のヘッド６０４ａが、スケール板２１の対応する部分２１４に対向し、２次元グレーティングＲＧ上の１つの照射点に計測ビームを照射可能となる。すなわち、センサ６１４がオフ状態からオン状態に遷移する。このとき、センサ６１２、６１３はオン状態のままであり、センサ６１１はオフ状態のままである。ヘッド６０４ａからの計測ビームの照射点がセンサ６１４の１つの計測点となる。
主制御装置２０では、この時点で、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いる３つのヘッドのうちの１つを、ヘッド６０４ａと切り換える。ここでは、一例として、ヘッド６０２ｂ又は６０３ｂを、ヘッド６０４ａと切り換えるものとする。この場合、切り換え後には、３つのヘッド６０２ａ、６０３ａ、６０４ａが、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いられることになるが、この場合の切り換え後に用いられる３つのヘッドには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれている。
ウエハステージＷＳＴ１が図１２（Ｃ）に示される位置に位置すると、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサ６１２、６１３、６１４を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御に切り換え可能である。
ウエハステージＷＳＴ１が、図１２（Ｃ）に示される位置から−Ｙ方向にさらに移動して図１２（Ｄ）に示される位置に位置すると、センサ６１４が備えるヘッド６０４ｂがヘッド６０４ａとともに、スケール板２１の対応する部分２１４に対向するようになる。このとき、センサ６１２、６１３はオン状態のままであるので、３つのセンサ６１２、６１３、６１４のオン状態が維持される。そこで、図１２（Ｃ）の時点で切り換えたヘッドを含む、切り換え後の３つのヘッドを用いる、すなわち４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御を続行する。
これに限らず、その３つのヘッドに含まれるヘッド６０４ａをヘッド６０４ｂに切り換えることとしても良い。そして、切り換え後の３つのヘッドを用いて、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御を行っても良い。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００は、ウエハＷの中心に実質的に一致する基準点を原点ｏとするウエハテーブルＷＴＢ上のｘｙ座標平面上の第１象限、第２象限、第３象限及び第４象限内の領域にそれぞれ配置され、それぞれ露光中心を原点とするＸＹ平面内で互いに直交する２方向、すなわち前述のα方向及びβ方向を周期方向とする２次元グレーティングＲＧ（２次元の反射型格子）が形成されるＬ字型の４つの部分２１１〜２１４と、４つの部分に囲まれる開口２１ａと、を有するスケール板２１に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサ６１１〜６１４を有し、該４つのセンサのうち、スケール板２１からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ、θｚ）に関するウエハテーブルＷＴＢの位置情報を計測（取得）するエンコーダシステム７０と、エンコーダシステム７０により求められる位置情報に基づいてウエハステージ駆動系２７（平面モータ３０ａ及びＺ・チルト駆動機構３２）を制御する主制御装置２０と、を備えている。
スケール板２１は、投影光学系ＰＬが開口２１ａ内に位置するように設けられている。
４つのセンサ６１１〜６１４のそれぞれは、スケール板２１の４つの部分２１１〜２１４のうち対応する１つの部分に対してＸＹ平面内で位置が異なる２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、α方向及びβ方向それぞれに関するウエハステージＷＳＴ１の第１、第２位置情報と、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）に関するウエハステージＷＳＴ１の第３、第４位置情報とを計測する。
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の移動によるスケール板２１の開口２１ａと４つのセンサ６１１〜６１４との位置関係の変化に伴って、エンコーダシステム７０でウエハステージＷＳＴ１の位置情報の取得に用いられる少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一又は異なるセンサで計測される別の計測情報に切り換える。
本実施形態に係る露光装置１００では、４つのセンサのうち、Ｘ軸方向に離れた２つのセンサ（６１１、６１２）、（６１３、６１４）間の計測点相互のＸ軸方向の離間距離のうち、最小の離間距離Ａ２は、スケール板２１の開口２１ａのＸ軸方向の幅ａｉよりも大きく、Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ（６１１、６１４）、（６１２、６１３）間の計測点相互のＹ軸方向の離間距離のうち、最大の離間距離Ｂ１は、開口２１ａのＹ軸方向の幅ｂｉよりも小さく設定されている（図２参照）。
このため、前述の露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１がある間は、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの少なくとも２つのセンサが、スケール板２１の対応する部分２１ｉに対向し、その少なくとも２つのセンサから、スケール板２１の対応する部分に設定される２つの計測点に対して複数の計測ビームを照射することができ、これによりその少なくとも２つのセンサによって、それぞれ、α方向及びβ方向それぞれに関するウエハステージＷＳＴ１の第１、第２位置情報と、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）に関するウエハステージＷＳＴ１の第３、第４位置情報の計測が可能となる。したがって、露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１がある間は、その２つのセンサの計測情報を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向の位置情報の計測、及びその計測結果に基づく、位置制御が可能である。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、前述した露光時移動領域における、センサの切り換えの第１のシーケンスの説明から明らかなように、主制御装置２０は、スケール板２１の開口２１ａのＸ軸方向の幅ａｉよりも大きい、前述の最小の離間距離Ａ２に対応するＸ軸方向に沿ったウエハステージＷＳＴ１の移動（図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）参照）に伴い、ウエハステージＷＳＴ１の位置情報の取得に用いられる計測情報を、２つのセンサ（図１１（Ａ）に示されるセンサ６１２，６１３）の計測情報から別の２つのセンサ（図１１（Ｄ）に示されるセンサ６１１，６１４）の計測情報に切り換える。図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に示されるウエハステージＷＳＴ１の移動中、スケール板の対応する部分に対向するセンサの数は、２→４→２と遷移するが、この間ずっと、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態が維持されている。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、前述した露光時移動領域におけるセンサの切り換えの第２のシーケンスの説明から明らかなように、主制御装置２０は、スケール板２１の開口２１ａのＹ軸方向の幅ｂｉよりも大きい、前述の最大の離間距離Ｂ１に対応するＹ軸方向に沿ったウエハステージＷＳＴ１の移動（図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）参照）に伴い、ウエハステージＷＳＴ１の位置情報の取得に用いられる計測情報を、３つの象限センサ（図１２（Ａ）に示されるセンサ６１１、６１２，６１３）の計測情報から、その３つの象限センサと１つが異なる３つの象限センサ（図１２（Ｄ）に示されるセンサ６１２，６１３、６１４）の計測情報に切り換える。図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示されるウエハステージＷＳＴ１の移動中、スケール板の対応する部分に対向するセンサの数は、３→２→３と遷移するが、この間ずっと、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態が維持されている。
本実施形態に係る露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の露光時移動領域内での移動中、常時、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）上の４つのセンサ６１１〜６１４のうちの少なくとも２つがスケール板２１（の対応する部分）に同時に対向し、いずれかの時点で４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つ以上が必ず同時にスケール板２１（の対応する部分）に対向する。このため、前述した露光時移動領域におけるセンサの切り換えの第１、第２のシーケンスの説明からもわかるように、センサの切り換え（センサの計測情報の切り換え）に際し、４つのセンサ６１１〜６１４のうち２つのセンサのみがスケール板２１に対向して計測ビームを照射可能な第１状態と、その２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサがスケール板２１に同時に対向して計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する。
したがって、本実施形態に係る露光装置１００によると、露光時移動領域において、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向の位置の計測、制御を維持しつつ、その位置の計測、制御に用いられる、上述したセンサ（の計測情報）の切り換えが可能になる。
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、スケール板２１の開口２１ａをＹ軸方向の幅ｂｉが、Ｙ軸方向に離間したセンサ相互の離間距離Ｂ１よりも大きく（ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の長さよりも大きく）設定することができる。スケール板２１の開口２１ａのＸ軸方向の幅ａｉ、Ｙ軸方向の幅ｂｉが、Ｘ軸方向に離間したセンサ相互の離間距離Ａ２、Ｙ軸方向に離間したセンサ相互の離間距離Ｂ２よりも小さい場合に比べて、開口２１ａのＹ軸方向の幅ｂｉを大きくすることができ、その分スケール板２１の面積を小さくすることができる。したがって、スケール板のコストの低減が可能である。また、開口２１ａが広くなったため、開口２１ａ内に必要に応じてより多くの部品などを配置することが可能になり、スペース効率の向上を図ることができる。
なお、上記実施形態では、４つのセンサ６１１〜６１４のうち、Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点のＹ軸方向に関する最大離間距離（Ｂ１）が、開口２１ａのＹ軸方向の幅ｂｉより小さく、Ｘ軸方向の離れた２つのセンサ間の２つの計測点のＸ軸方向に関する最小離間距離（Ａ２）が、開口２１ａのＸ軸方向の幅ａｉより大きく設定された場合について説明した。これに限らず、Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点のＹ軸方向の最小離間距離（Ｂ２）が、開口２１ａのＹ軸方向の幅より大きく、Ｘ軸方向の離れた２つのセンサ間の２つの計測点のＸ軸方向に関する最大離間距離（Ａ１）が、開口２１ａのＸ軸方向の幅より小さくなるような矩形の開口を、スケール板２１に形成しても良い。
あるいは、図１３に示されるように、スケール板２１の開口２１ａを、Ｌ字状の４つの部分２１１〜２１４によって囲まれたほぼ正方形状とし、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）を、Ｙ軸方向の長さが、開口２１ａのＹ軸方向の幅より短い、Ｘ軸方向に長い矩形状としても良い。かかる場合には、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向の長さが開口２１ａのＸ軸方向の幅より大きく、ウエハステージＷＳＴ１のＹ軸方向の長さが開口２１ａのＹ軸方向の幅より大きい場合に比べて、ウエハステージＷＳＴ１を小型化することができる。この場合、４つのセンサ６１１〜６１４のうち、Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ相互のＹ軸方向の離間距離は、開口２１ａのＹ軸方向の幅より小さく、Ｘ軸方向に離れた２つのセンサ相互のＸ軸方向の離間距離は、開口２１ａのＸ軸方向の幅より大きく設定される。
あるいは、スケール板２１の開口２１ａをほぼ正方形とし、ウエハステージＷＳＴ１の形状をＹ軸方向に長い矩形状としても良い。Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ相互のＹ軸方向の離間距離が、開口２１ａのＹ軸方向の幅より大きく、Ｘ軸方向の離れた２つのセンサ相互のＸ軸方向の離間距離が、開口２１ａのＸ軸方向の 幅ａｉより小さく設定される。
なお、上記実施形態では、矩形の開口２１ａが形成されたスケール板２１を用いる場合について説明したが、これに代えて、Ｙ軸方向に関する幅及びＸ軸方向に関する幅の一方が、一律な平行四辺形の開口が形成されたスケール板を用いても良い。例えば、Ｙ軸方向に関する幅が一律な平行四辺形の開口が形成されたスケール板を、上記実施形態の露光装置１００で用いる場合、前述のヘッド６０１ａ，６０４ａ間（ヘッド６０２ａ，６０３ａ間）のＹ軸方向の離間距離（それぞれのヘッドからの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点（すなわち対応するセンサの計測点）間の離間距離）Ｂ１が、開口のＹ軸方向の幅より小さく、ヘッド６０１ａ，６０２ａ間（ヘッド６０３ａ，６０４ａ間）Ｘ軸方向の離間距離（それぞれのヘッドからの計測ビームの２次元グレーティングＲＧ上での照射点（すなわち対応するセンサの計測点）間の離間距離）Ａ２が、開口のＸ軸方向に関する最大幅より大きくなるように、開口の形状及びサイズを定めれば良い。
なお、矩形及び平行四辺形ではないが、Ｙ軸方向又はＸ軸方向に平行な２辺を有する四角形の開口が形成されたスケール板を用いても良い。例えば、Ｙ軸方向に平行な２辺を有する四角形の開口が形成されたスケール板を用いる場合、前述の離間距離Ａ２が、その開口のＸ軸方向に関する最大幅より大きく、かつ前述の離間距離Ｂ１が、その開口のＹ軸方向に関する最小幅により小さくなるように、開口の形状及びサイズを定めれば良い。
また、上記実施形態では、４つのセンサ６１１〜６１４を、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して対称の配置となるように、ウエハテーブルＷＴＢ上に配置する場合、すなわち、４つのセンサの各２つ、合計８つのヘッド（したがって、ヘッドからの計測ビームの２次元グレーティング上での照射点（対応するセンサの計測点）が、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関して対称の配置である場合について説明した。しかしながら、これに限らず、４つのセンサの計測点の配置は、スケール板（スケール部材）の開口の形状及びサイズに応じて定めれば良い。例えば、４つのセンサのうち、Ｙ軸方向及びＸ軸方向の一方の方向（一例としてＸ軸方向とする）に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせのＸ軸方向に関する離間距離のうちの最大離間距離が、開口のＸ軸方向に関する最小幅より小さく、Ｙ軸方向及びＸ軸方向の他方（ここでは、Ｙ軸方向）に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせのＹ軸方向に関する離間距離のうちの最小離間距離が、開口のＹ軸方向に関する最大幅より大きくなる条件を満足するように、スケール板（スケール部材）の開口の形状及びサイズに応じて、４つのセンサの計測点の配置を定めれば良い。反対に、４つのセンサの計測点の配置が先に決まっている場合には、上述の条件を満足するように、４つのセンサの計測点の配置に応じてスケール板（スケール部材）の開口の形状及びサイズを定めれば良い。
あるいは、Ｘ軸方向に離れた２つのセンサ（６１１、６１２）間の離間距離と、Ｘ軸方向に離れた２つのセンサ（６１４、６１３）間の離間距離と、を互いに異ならせても良いし、２つのセンサ（６１１、６１２）と２つのセンサ（６１４、６１３）とを、Ｘ軸方向に関して僅かにずらして配置しても良い。かかる場合には、結果的に、例えばスケール板に同時に対向している２つのセンサが、ウエハステージのＸ軸方向の移動中に、スケール板に対して徐々に（時間差を持って）対向しなくなる、あるいは例えばスケール板に対向していない２つのセンサが、スケール板に徐々に（時間差を持って）対向するようになる。これにより、例えばセンサ６１１とセンサ６１４（又は、センサ６１２とセンサ６１３）を、徐々にオン状態とオフ状態との一方から他方に遷移させることが可能になる。Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ（６１１、６１２）と、Ｙ軸方向に離れた２つのセンサ（６１４、６１３）についても同様である。
なお、上記実施形態において、一方のウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）について、説明した内容は、他方のウエハテーブルＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ２）についても、そのまま適用できる。また、前述の如く、平面モータ３０ａ、３０ｂによってウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を６自由度方向に駆動することとしても良く、かかる場合には、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が６自由度方向に可動な単一のステージによって構成可能になる。したがって、この場合には、これまでの説明中のウエハテーブルを、ウエハステージと言い換えることができる。後述する第２の実施形態においても、同様である。
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について、図１４〜図１５（Ｃ）に基づいて説明する。本第２の実施形態に係る露光装置は、スケール板２１に代えて、図１４に示されるような、八角形の開口１２１ａを有するスケール板１２１が、設けられている点が、前述の第１の実施形態に係る露光装置１００と相違する。その他の部分の構成は、露光装置１００と同一である。ここで、前述した第１の実施形態と同一の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その詳細説明を省略する。以下、露光装置１００との構成上の相違点を中心に、本第２の実施形態に係る露光装置について説明する。
本第２の実施形態に係る露光装置では、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）の鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲に、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１２１がＸＹ平面に平行に配置されている。スケール板１２１は、図１４の平面図に示されるように、例えば略Ｌ字状の４つの部分（部品）１２１１，１２１２，１２１３，１２１４から構成され、その中央に形成される八角形の開口１２１ａ内に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入されている。スケール板１２１の下面には、前述した２次元グレーティングＲＧが形成されている。開口１２１ａは、Ｙ軸方向及びＸ軸方向の各２辺を有する矩形の四隅を切り落とした形状の八角形の開口である。なお、図１４は、図２と同様、露光中心Ｐを原点とする２次元直交座標系であるＸＹ座標系（静止座標系）と、前述の基準点を原点ｏとするウエハテーブルＷＴＢ１上の２次元直交座標系であるｘｙ座標系（移動座標系）とが、一致する（完全に重なる）位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされた状態を示す平面図である。
スケール板１２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅は、スケール板２１と同様、それぞれａ及びｂである。開口１２１ａは、図１４に示されるように、Ｙ軸方向に関して最大幅ｂｉ１（＞Ｂ１）、最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）を有するとともに、Ｘ軸方向に関して最大幅ａｉ１（＞Ａ１）、最小幅ａｉ２（＜Ａ２）を有する八角形である。
図１４から明らかなように、本第２の実施系形態に係る露光装置では、前述した露光装置１００と同様、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の露光時移動領域内での移動中、常時、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）上の４つのセンサ６１１〜６１４のうちの少なくとも２つがスケール板１２１（の対応する部分）に同時に対向し、いずれかの時点で４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つ以上が必ず同時にスケール板１２１（の対応する部分）に対向するという、所定の条件を満足している。換言すれば、本第２の実施系形態に係る露光装置では、上記の所定の条件を満足するように、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）上の４つのセンサ６１１〜６１４の配置に基づいて、スケール板１２１の形状及び大きさ、特に開口１２１ａの形状、大きさが設定されている。
本第２の実施系形態に係る露光装置では、その他の部分は、前述した第１の実施形態に係る露光装置１００と同様に構成されている。したがって、計測時移動領域におけるウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置計測用のスケール板として、スケール板２２が用いられている。ただし、これに限らず、計測時移動領域におけるウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置計測用のスケール板として、スケール板１２１と同様にその一部、例えば中央に八角形の開口が形成されたスケール板を用いても良い。この場合、その開口内にアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入される。この場合において、スケール板１２１と同一サイズ、同一形状のスケール板を用いても良いが、スケール板１２１とはＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方に関してその幅を異ならせても良いし、開口のサイズ、形状の少なくとも一方を異ならせても良い。
次に、本第２の実施形態に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えのシーケンスの一例について、図１５（Ａ）から図１５（Ｃ）に基づいて説明する。以下の説明では、センサが備える各２つのヘッドの少なくとも一方から、スケール板１２１の対応する部分（に形成された２次元グレーティングＲＧ）に計測ビームが照射可能である状態を、センサのオン状態と呼び、センサがスケール板１２１に対向せず、各２つのヘッドのいずれからもスケール板１２１に計測ビームを照射できない状態をセンサのオフ状態と呼ぶ。また、２つのウエハステージのうちの一方、ウエハステージＷＳＴ１を代表的に取り上げて説明する。
図１５（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１があるとき、３つのセンサ６１２、６１３、６１４が、スケール板１２１の対応する部分１２１２、１２１３、１２１４にそれぞれ対向している。このとき、センサ６１２が備える２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからスケール板１２１の対応する部分１２１２に計測ビームを照射可能であり、センサ６１３が備える２つのヘッド６０３ａ、６０３ｂのそれぞれからスケール板１２１の対応する部分１２１３に計測ビームを照射可能であり、センサ６１４が備える２つのヘッド６０４ａ、６０４ｂのそれぞれからスケール板１２１の対応する部分１２１４に計測ビームを照射可能である。一方、残りのセンサ６１１は、スケール板１２１に対向しておらず、このセンサ６１１が備えるいずれのヘッドからもスケール板１２１に計測ビームを照射することはできない。すなわち、センサ６１２、６１３、６１４はオン状態にある一方、センサ６１１は、オフ状態にある。
オン状態にあるセンサ６１２の２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１２の２つの計測点となる。センサ６１３、６１４についても同様である。
また、このとき、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）は、３つのセンサ６１２、６１３，６１４がそれぞれ有する各２つのヘッドから各１つ選択された合計３つヘッドによって、前述したように計測され、その計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置が制御されている。ここで、上記３つのヘッドには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれる。ここでは、一例としてヘッド６０２ｂ、６０３ｂ、６０４ａが、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）の計測に用いられるものとする。すなわち、図１５（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１が位置しているときには、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサ６１２、６１３、６１４を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われている。
図１５（Ａ）に示される位置から、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向に所定距離移動して図１５（Ｂ）に示される位置に位置すると、センサ６１２がスケール板１２１に対向しなくなる。すなわち、センサ６１２が、オン状態からオフ状態に遷移する。このとき、センサ６１３、６１４は、オン状態のままであり、センサ６１１はオフ状態のままである。そこで、主制御装置２０では、センサ６１２が、オン状態からオフ状態に遷移する前、例えば直前に４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサ６１２、６１３、６１４を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、２つのセンサ６１３，６１４が備える合計４つのヘッド６０３ａ、６０３ｂ、６０４ａ、６０４ｂのうちの３つのヘッドを用いる（すなわち、２つのセンサ６１３，６１４を用いる）ウエハテーブルＷＴＢの位置の計測、制御に切り換える。切り換え後、例えばヘッド６０３ａ、６０３ｂ、及び６０４ａ、又はヘッド６０３ｂ、６０４ａ、及び６０４ｂを用いて、ウエハテーブルＷＴＢの位置が計測される。この場合の切り換え後に用いられる３つのヘッドには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれている。
図１５（Ｂ）の位置から、ウエハステージＷＳＴ１が＋Ｘ方向にさらに移動して図１５（Ｃ）に示される位置に位置すると、センサ６１１が、スケール板１２１の対応する部分１２１１に対向し、センサ６１１が備えるヘッド６０１ａ、６０１ｂから２次元グレーティングＲＧ上の２つの照射点に計測ビームを照射可能となる。すなわち、センサ６１１がオフ状態からオン状態に遷移する。このとき、センサ６１３、６１４はオン状態のままであり、センサ６１２はオフ状態のままである。そこで、主制御装置２０は、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１３，６１４を用いるウエハテーブルＷＴＢの位置の計測、制御から、３つのセンサ６１１、６１３、６１４が備える各２つのヘッドのうちから各１つ選択された３つのヘッドを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御に切り換える。この場合、切り換え後に用いられる３つのヘッドに、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれるように、ヘッドの切り換えが行わる。
なお、ウエハステージＷＳＴ１が図１５（Ｃ）に示される位置に達する前に、センサ６１１の１つのヘッド６０１ｂのみがスケール板１２１の対応する部分に計測ビームを照射可能になる場合には、主制御装置２０では、この時点で、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いる３つのヘッドのうちの１つを、ヘッド６０１ｂと切り換えても良い。この場合も、切り換え後、３つのセンサ６１１、６１３、６１４が備える各２つのヘッドのうちから各１つ選択された３つのヘッドを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われる。切り換え後に用いられる３つのヘッドに、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれるように、ヘッドの切り換えが行わる。
以上説明したように、本第２の実施形態に係る露光装置によると、図１４に示されるように、Ｙ軸方向に関して最大幅ｂｉ１（＞Ｂ１）、最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）を有するとともに、Ｘ軸方向に関して最大幅ａｉ１（＞Ａ１）、最小幅ａｉ２（＜Ａ２）を有する八角形の開口１２１ａを有するスケール板１２１が、採用され、前述した所定の条件を満足するように、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）上の４つのセンサ６１１〜６１４の配置に基づいて、スケール板１２１の形状及び大きさ、特に開口１２１ａの形状、大きさが設定されている。ここで、所定の条件とは、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の露光時移動領域内での移動中、常時、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）上の４つのセンサ６１１〜６１４のうちの少なくとも２つがスケール板１２１（の対応する部分）に同時に対向し、いずれかの時点で４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つ以上が必ず同時にスケール板１２１（の対応する部分）に対向するという条件である。このため、前述の露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１がある間は、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの少なくとも２つのセンサが、スケール板１２１の対応する部分１２１ｉに対向し、その少なくとも２つのセンサから、スケール板１２１の対応する部分に設定される２つの計測点に対して複数の計測ビームを照射することができ、これによりその少なくとも２つのセンサによって、それぞれ、α方向及びβ方向それぞれに関するウエハステージＷＳＴ１の第１、第２位置情報と、ＸＹ平面に直交するＺ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）に関するウエハステージＷＳＴ１の第３、第４位置情報の計測が可能となる。したがって、露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１がある間は、その２つのセンサの計測情報を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向の位置情報の計測、及びその計測結果に基づく、位置制御が可能である。
また、本第２の実施形態に係る露光装置によると、前述した露光時移動領域におけるセンサの切り換えのシーケンスの一例の説明から明らかなように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１のＸ軸方向の移動（図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）参照）に伴い、ウエハステージＷＳＴ１の位置情報の取得に用いられる計測情報を、３つのセンサ（図１５（Ａ）に示されるセンサ６１２、６１３，６１４）の計測情報から、その３つのセンサと１つが異なる３つのセンサ（図１５（Ｃ）に示されるセンサ６１１，６１３、６１４）の計測情報に切り換える。図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示されるウエハステージＷＳＴ１の移動中、スケール板の対応する部分に対向するセンサの数は、３→２→３と遷移するが、この間ずっと、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態が維持されている。
また、前述した露光時移動領域におけるセンサの切り換えのシーケンスの説明からもわかるように、センサの切り換え（センサの計測情報の切り換え）に際し、４つのセンサ６１１〜６１４のうち２つのセンサのみがスケール板１２１に対向して計測ビームを照射可能な第１状態と、その２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサがスケール板１２１に同時に対向して計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移するようになっている。
したがって、本第２の実施形態に係る露光装置によると、露光時移動領域において、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向の位置の計測、制御を維持しつつ、その位置の計測、制御に用いられる、上述したセンサ（の計測情報）の切り換えが可能になる。
さらに、本第２の実施形態に係る露光装置によると、スケール板１２１の開口１２１ａのＸ軸方向の最大幅がＸ軸方向に離間したセンサ相互の離間距離Ａ２より小さく、かつ開口１２１ａのＹ軸方向の最大幅が、Ｙ軸方向に離間したセンサ相互の離間距離Ｂ２よりも小さい場合に比べて、開口１２１ａが大きい分、スペース効率の向上を図ることができるとともに、スケール板１２１の面積が小さくなる分、コストの低減が可能である。
なお、上では、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｘ軸方向に沿って移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、スケール板の対応する部分に対向するセンサの数を、３→２→３と遷移させる、すなわちウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、３→２→３と切り換える場合について説明した。しかるに、本第２の実施形態に係る露光装置では、ウエハステージＷＳＴ１を、図１５（Ａ）に示される位置から＋Ｙ方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、３→２→３と切り換えることも可能である。
また、詳細説明は省略するが、本第２の実施形態に係る露光装置では、ウエハステージＷＳＴ１を、図１５（Ａ）に示される位置より所定距離＋Ｙ方向に移動させた位置、すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ１上のセンサ６１２、６１３が備える各２つのヘッドがスケール板１２１に対向し、センサ６１１、６１４がスケール板１２１に対向しない位置から、＋Ｘ方向への移動を開始し、図１５（Ａ）に示される位置より所定距離＋Ｙ方向に移動させた位置、すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ１上のセンサ６１４、６１１が備える各２つのヘッドがスケール板１２１に新たに対向し、センサ６１２、６１３がスケール板１２１に対向しなくなる位置まで移動させることで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→４→２と切り換えることも可能である。また、ウエハステージＷＳＴ１を、例えば図１５（Ｂ）に示される位置から＋Ｙ方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→４→２と切り換えることも可能である。
すなわち、本第２の実施形態に係る露光装置では、Ｙ軸方向に関して最大幅ｂｉ１（＞Ｂ１）、最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）を有するとともに、Ｘ軸方向に関して最大幅ａｉ１（＞Ａ１）、最小幅ａｉ２（＜Ａ２）を有する八角形の開口１２１ａを有するスケール板１２１とび４つのセンサ６１１〜６１４との組み合わせを用いる場合について説明したが、これに限らず、たとえばＹ軸方向に関して最大幅ｂｉ１（＞Ｂ１）、最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）を有するとともに、Ｘ軸方向に関して最小幅ａｉ２（＜Ａ２）、最大幅ａｉ１（≦Ａ１）を有する八角形の開口が形成されたスケール板を、４つのセンサ６１１〜６１４と組み合わせて用いても良い。この場合、センサ６１１、６１２間、又はセンサ６１３、６１４間の２つの計測点のＸ軸方向の離間距離を、上記第２の実施形態に比べて大きくする必要から、ウエハテーブルとして、上記第２の実施形態のウエハテーブルＷＴＢ１などと比べて、Ｘ軸方向の長さが長い矩形のウエハテーブルを備えたウエハステージＷＳＴ１が用いられる。この場合、露光時移動領域内で、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｘ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、例えば２→４→２と切り換えることが可能になる。また、この場合、露光時移動領域内で、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｙ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、例えば３→２→３と切り換えることが可能になる。すなわち、露光時移動領域内で、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｘ軸方向に移動する場合に、ウエハテーブルＷＴＢ１上の４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つが、同時にスケール板１２１（の対応する部分）に対向しなくなるときがあるが、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つ以上が、同時にスケール板１２１（の対応する部分）に対向しなくなることはない。
同様に、例えばＸ軸方向に関して最大幅ａｉ１（＞Ａ１）、最小幅ａｉ２（＜Ａ２）を有するとともに、Ｙ軸方向に関して最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）、最大幅ｂｉ１（≦Ｂ１）を有する八角形の開口が形成されたスケール板を、４つのセンサ６１１〜６１４と組み合わせて用いても良い。この場合、露光時移動領域内で、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｙ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→４→２と切り換えることが可能になる。また、この場合、露光時移動領域内で、ウエハステージＷＳＴ１を、Ｘ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、３→２→３と切り換えることが可能になる。
《第２の実施形態の変形例》
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。本変形例に係る露光装置では、スケール板１２１に代えて、図１６に示されるように、Ｙ軸方向に関して非対称かつＸ軸方向に関して非対称な八角形の開口２２１ａが形成されたスケール板２２１が設けられている。図１６は、図２、図１４と同様、露光中心Ｐを原点とする２次元直交座標系であるＸＹ座標系（静止座標系）と、前述の基準点を原点ｏとするウエハテーブルＷＴＢ１上の２次元直交座標系であるｘｙ座標系（移動座標系）とが、一致する（完全に重なる）位置にウエハステージＷＳＴ１が位置決めされた状態を示す平面図である。図１６に示されるように、スケール板２２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅（長さ）は、スケール板１２１と同様、それぞれａ及びｂである。スケール板２２１の開口２２１ａは、前述の開口１２１ａと同様に、Ｙ軸方向に関して最大幅ｂｉ１（＞Ｂ１）、最小幅ｂｉ２（＜Ｂ２）を有するとともに、Ｘ軸方向に関して最大幅ａｉ１（＞Ａ１）、最小幅ａｉ２（＜Ａ２）を有する八角形である。
スケール板２２１は、開口２２１ａの形状を除き、スケール板１２１及びスケール板２１と同様に構成され、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）の鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲に、例えば鏡筒４０の下端面とほぼ同一面となる高さで、ＸＹ平面に平行に配置されている。したがって、スケール板２２１は、開口２２１ａを区画する、下面に２次元グレーティングＲＧが形成された４つの部分２２１１〜２２１４を有する。ただし、開口２２１ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に平行な各２辺を有する矩形の４つの頂点を切り落とした八角形の開口であって、＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の頂点と、−Ｘ側かつ−Ｙ側の頂点とを結ぶスケール板２２１の対角線方向の幅（距離）が、−Ｘ側かつ＋Ｙ側の頂点と＋Ｘ側かつ−Ｙ側の頂点とを結ぶスケール板２２１の対角線方向の幅（距離）より短い、Ｙ軸方向に関して非対称かつＸ軸方向に関して非対称な八角形の開口である。
本変形例に係る露光装置は、その他の部分の構成は、第２の実施形態に係る露光装置と同様である。
次に、本変形例に係る露光装置で行われる、露光時移動領域における、センサの切り換えのシーケンスの一例について、図１７（Ａ）から図１７（Ｃ）に基づいて説明する。以下の説明では、センサが備える各２つのヘッドの少なくとも一方から、スケール板２２１の対応する部分（に形成された２次元グレーティングＲＧ）に計測ビームが照射可能である状態を、センサのオン状態と呼ぶ。一方、センサが備えるいずれのヘッドからもスケール板２２１に計測ビームを照射できない状態を、センサのオフ状態と呼ぶ。
図１７（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）があるとき、２つのセンサ６１２、６１３が、スケール板２２１の対応する部分２２１２、２２１３にそれぞれ対向している。このとき、センサ６１２が備える２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからスケール板２２１の対応する部分２２１２に計測ビームを照射可能であるとともに、センサ６１３が備える２つのヘッド６０３ａ、６０３ｂのそれぞれからスケール板２２１の対応する部分２２１３に計測ビームを照射可能である。一方、残りの２つのセンサ６１１、６１４は、スケール板２２１に対向しておらず、これらのセンサが備えるいずれのヘッドからもスケール板２２１に計測ビームを照射することはできない。すなわち、センサ６１２、６１３はオン状態にある一方、センサ６１１、６１４は、オフ状態にある。
オン状態にあるセンサ６１２の２つのヘッド６０２ａ、６０２ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１２の２つの計測点となる。センサ６１３についても同様である。
また、このとき、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）は、４つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ａ、６０３ｂのうちの３つのヘッドによって、前述したように計測され、その計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置が制御されている。ここでは、一例としてヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂが、ウエハテーブルＷＴＢ１の６自由度方向の位置（位置情報）の計測に用いられるものとする。すなわち、図１７（Ａ）に示される位置に、ウエハステージＷＳＴ１が位置しているときには、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われている。
図１７（Ａ）に示される位置から、ウエハステージＷＳＴ１が−Ｙ方向に所定距離移動して図１７（Ｂ）に示される位置に位置すると、センサ６１４のヘッド６０４ａ、６０４ｂが、スケール板２２１の対応する部分２２１４に対向し、２次元グレーティングＲＧ上の２つの照射点に計測ビームを照射可能となる。すなわち、センサ６１４がオフ状態からオン状態に遷移する。このとき、センサ６１２、６１３はオン状態のままであり、センサ６１１はオフ状態のままである。ヘッド６４ａ、６０４ｂそれぞれからの計測ビームの照射点が、センサ６１４の２つの計測点となる。
主制御装置２０では、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測（取得）に用いる３つのヘッド６０２ａ、６０２ｂ、６０３ｂ（の計測情報）のうちの１つを、ヘッド６０４ａ、６０４ｂの一方（の計測情報）と切り換える。ここでは、一例として、ヘッド６０２ａを、ヘッド６０４ａ又はヘッド６０４ｂと切り換えるものとする。この場合、切り換え後には、３つのヘッド６０２ｂ、６０３ｂ、６０４ａ、又は３つのヘッド６０２ｂ、６０３ｂ、６０４ｂが、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いられることになるが、この場合の切り換え後に用いられる３つのヘッドには、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれている。
このように、ウエハステージＷＳＴ１が図１７（Ｂ）に示される位置に位置すると、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの２つのセンサ６１２、６１３を用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御に切り換え可能である。
図１７（Ｂ）の位置から、ウエハステージＷＳＴ１が−Ｙ方向にさらに移動して図１７（Ｃ）に示される位置に位置すると、センサ６１２が、スケール板２２１に対向しなくなる。すなわち、センサ６１２が、オン状態からオフ状態に遷移する。このとき、センサ６１３，６１４は、オン状態のままであり、センサ６１１は、オフ状態のままである。そこで、主制御装置２０では、４つのセンサ６１１〜６１４のうちの３つのセンサを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御から、２つのセンサ６１３，６１４が備える合計４つのヘッド６０１ａ、６０１ｂ、６０４ａ、６０４ｂのうちの３つのヘッドを用いる（２つのセンサ６１３，６１４を用いる）ウエハテーブルＷＴＢの位置の計測、制御に切り換える。
センサ６１３の２つのヘッド６０３ａ、６０３ｂを用いる場合、ヘッド６０３ａ、６０３ｂのそれぞれからの計測ビームは、２次元グレーティングＲＧ上において、それぞれのヘッドの配置に対応する位置関係の２つの照射点に照射され、この２つの照射点が、センサ６１３の２つの計測点となる。センサ６１４についても同様である。
なお、ウエハステージＷＳＴ１が図１７（Ｂ）に示される位置に達する前に、センサ６１４の１つのヘッド６０４ａのみがスケール板２２１の対応する部分に計測ビームを照射可能になる場合には、主制御装置２０では、この時点で、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測に用いる３つのヘッドのうちの１つを、ヘッド６０４ａと切り換えても良い。この場合も、切り換え後、３つのセンサ６１２、６１３、６１４が備える各２つのヘッドのうちから各１つ選択された３つのヘッドを用いるウエハテーブルＷＴＢ１の位置の計測、制御が行われる。切り換え後に用いられる３つのヘッドに、計測方向にα方向を含むヘッドと、計測方向にβ方向を含むヘッドとが少なくとも各１つ含まれるように、ヘッドの切り換えが行わる。
なお、上の説明では、ウエハステージＷＳＴ１を、図１７（Ａ）に示される位置から−Ｙ方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→３→２と切り換えるものとした。しかし、これに限らず、本変形例に係る露光装置では、ウエハステージＷＳＴ１を、初期状態として適切な位置に位置させた状態で、Ｘ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→３→２と切り換えることも可能である。
なお、上記変形例では、センサ６１１〜６１４をウエハテーブルＷＴＢ上で矩形の各頂点位置に配置する、矩形のセンサ配置と、スケール板の開口をＸ軸及びＹ軸に対して非対称な八角形にする（非対称な八角形の開口）との組み合わせを採用する場合について説明したが、この代わりに、対称八角形の開口と、平行四辺形のセンサ配置との組み合わせを採用しても良い。すなわち、センサ６１１〜６１４をウエハテーブルＷＴＢ上で平行四辺形の各頂点位置に配置するとともに、スケール板の開口をＸ軸及びＹ軸に対して対称な八角形にしても良い。かかる場合にも、ウエハステージＷＳＴ１を、初期状態として適切な位置に位置させた状態で、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動することで、エンコーダシステム７０による、少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく６自由度方向に関するウエハステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置情報の計測に用いるセンサの数を、２→３→２と切り換えることは可能である。
なお、上記第１、第２の実施形態（以下、上記各実施形態と称する）において、４つのセンサ６１ｉ（ｉ＝１〜４）がそれぞれ備える２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂの位置を入れ替えても良い。あるいは、図１８（Ａ）のウエハテーブルＷＴＢの斜視図及び図１８（Ｂ）のウエハテーブルＷＴＢの平面図に示されるように、４つのセンサ６１ｉを、２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂが、ウエハテーブルの対角線に平行な方向に沿って配置されるように、ウエハテーブルの上面の四隅に配置しても良い。図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）において、図中の矢印は、各ヘッドの計測方向を示す。この場合において、４つのセンサ６１ｉ（ｉ＝１〜４）がそれぞれ備える２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂの位置を入れ替えても勿論良い。
なお、上記各実施形態の露光装置において、レチクルステージ位置計測系１６として、レチクル干渉計の代わりに、前述のエンコーダシステム（便宜上、レチクル側エンコーダシステムと呼ぶ）が用いられる場合、エンコーダシステム７０（又は７１）及びレチクル側エンコーダシステムの計測情報に基づいて、照明光に対してレチクルＲとウエハＷをそれぞれ相対移動するウエハの走査露光が行われるように、レチクルステージＲＳＴおよびウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の移動が制御される。
なお、上記各実施形態の露光装置において、センサ６１ｉが備える各２つのヘッド６０ｉａ、６０ｉｂは、いずれもＺ軸方向を計測方向に含むので、例えば米国特許出願２０１５／０２８６１４７号明細書に記載の露光装置と同様、スケール板の対応する部分の２次元グレーティングＲＧのＺグリッドの変動量の監視及び較正を行うこととしても良い。また、各センサに、α方向を計測方向に含むヘッド及びβ方向を計測方向に含むヘッドの少なくとも一方を２つ配置して、米国特許出願２０１５／０２８６１４７号明細書に記載の露光装置と同様スケール板の対応する部分の２次元グレーティングＲＧのαグリッド変動量及びβグリッド変動量の少なくとも一方の監視及び較正を行うこととしても良い。
なお、上記各実施形態では、例えば、各センサが、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の６自由度方向の位置の算出に必要なヘッドを含み、センサの計測自由度が６自由度を超え、その計測情報に、α方向、β方向、又はＺ軸方向の位置情報が２つ以上含まれる場合、その２つ以上の位置情報の平均を、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の６自由度方向の位置の算出に用いることとしても良い。かかる場合には、平均化効果により、より精度の高い位置計測が可能になる。
また、上記各実施形態の露光装置では、センサが備える各ヘッドとして、ＸＹ平面内の１方向及びＺ軸方向の２方向を計測方向とする２次元ヘッドが用いられる場合について説明したが、センサの構成は、これに限られるものではない。例えば、α方向又はβ方向を計測方向とする１次元ヘッドと、Ｚ軸方向を計測方向とする非エンコーダ方式の面位置センサの組み合わせを、各ヘッドとして採用しても良いし、α方向及びβ方向を計測方向とする２次元ヘッドと、Ｚ軸方向を計測方向とする非エンコーダ方式の面位置センサの組み合わせを、各ヘッドとして採用しても良い。また、ＸＹ平面内の直交２方向及びＺ軸方向を計測方向とする３次元ヘッドを各ヘッドとして採用しても良い。
また、上記各実施形態の露光装置では、センサ６１１〜６１４のそれぞれが、同一筐体内に配置された２つのヘッドを有する場合について説明したが、センサは、物理的に単一なセンサであっても勿論良いが、物理的に分離した複数部分の集合であっても良い。例えばウエハテーブル上に仮定された前述のｘｙ座標面の第１、第２、第３及び第４象限内の領域のそれぞれに、互いに分離した前述した種々のヘッド、面一センサなどを組み合わせて配置した、いわばヘッド群（あるいはセンサ群）であっても良い。本明細書では、かかる意味でセンサなる用語を用いている。
要は、４つのセンサのそれぞれが、スケール板２１、スケール板１２１又はスケール板２２１（及びスケール板２２）それぞれの４つの部分のうち対応する１つの部分に対してＸＹ平面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、ＸＹ平面内におけるウエハテーブルの第１、第２位置情報（好ましくは、ＸＹ平面内の２方向それぞれに関するウエハテーブルの第１、第２位置情報）と、Ｚ軸方向に関するウエハテーブルの第３、第４位置情報とを計測できれば良い。
なお、上記各実施形態では、α方向及びβ方向を周期方向とする２次元グレーティングＲＧが形成されたスケール板が用いられるものとしたが、これに限らず、ＸＹ平面内で互いに交差する２方向、例えばＸ軸方向とＹ軸方向とを周期方向とする２次元グレーティング形成されたスケール板を用いることもできる。この場合、各センサは、少なくと１つのヘッドの計測方向は、Ｘ軸方向を含み、別の少なくとも１つのヘッドの計測方向は、Ｙ軸方向を含むことになる。
さらに、上記各実施形態に係る露光装置において、スケール板の開口の形状、サイズに加えて、ショット領域のＸ軸方向の幅及びＹ軸方向の幅を考慮して、センサの配置を定めても良い。これにより、ウエハを露光するためにウエハを保持するウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を少なくとも走査（等速）駆動する間は、ヘッド６０１〜６０４を切り換えることなしにウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測することが可能になる。
なお、上記各実施形態では、ヘッドの切換を、切り換え前に用いていた３つのヘッドによって計測されるウエハテーブルの位置情報に基づいて、切り換え後に新たに用いられるヘッドで計測すべき位置情報を算出し、その算出された位置情報に基づいて切り換え後に新たに使用されるヘッドを用いた位置情報の計測を開始する（結果的に、ヘッドの切り換えを一瞬で行う）ものしたが、切換前ヘッドと切換後ヘッドの両方がアクティブな期間が存在する場合、その期間の少なくとも一部において切換前後の２つのヘッドを両方とも使って位置情報を決定しても良い。切換前ヘッドと切換後ヘッドの両方がアクティブな期間では、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の６自由度方向の位置の算出に必要なヘッドを含み、センサの計測自由度が６自由度を超え、冗長なヘッド（６自由度の位置の計測にとって必須でないヘッド）が存在する。そこで、切換前に用いられていたヘッドと切換後に用いられるヘッドとを含む切換前後に用いられる複数のヘッド（冗長なヘッドを含む）の全てを、それぞれの計測値に重み付けを行って、用いても良い。この際、切り換えにより使用されなくなるヘッドの重みを１から徐々に小さくして最終的に０（ゼロ）にするのと並行して、切り換えにより新たに使用が開始されるヘッドの重みをゼロから徐々に大きくして最終的に１にすることで、ヘッドの切り換えを徐々に行っても良い。
なお、上記各実施形態では、スケール板２１、２２、１２１、２２１が、それぞれ４つの部分から構成され、これに対応してウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２）上に４つのセンサ６１１〜６１４が設けられる場合について説明したが、これに限らず、スケール板２１、２２、１２１、２２１は、単一の部材によって構成されていても良い。この場合、２次元グレーティングＲＧは、大面積の単一の２次元グレーティングであっても良い。
また、上記各実施形態では、エンコーダシステム７０又は７１の計測情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の６自由度方向に関する位置計測及び位置制御を行う場合について説明したが、これに限らず、エンコーダシステムの計測情報に基づいて、例えばＸＹ平面内の３自由度方向に関する、あるいは残りの３自由度方向に関するウエハテーブルＷＴＢ１、ＷＴＢ２の位置計測及び位置制御を行うこととしても良い。例えばＸＹ平面内の３自由度方向に関するウエハテーブルの位置計測及び位置制御を行う場合、４つのセンサのそれぞれが、ウエハテーブルのＸＹ平面内の２方向に関する位置情報を計測できれば、上記各実施形態で説明した、種々のセンサの切り換えシーケンスを実行できる。この場合、４つのセンサのそれぞれを、所定方向（例えば前述のα方向）の位置情報を計測する１つの１次元ヘッドと所定方向に直交する方向（例えば前述のβ方向）の位置情報を計測する１つの１次元ヘッドとの組み合わせによって構成することとしても良いが、必ずしも２つのヘッドを用いることなく、例えばＸＹ平面内で交差する２方向、例えば直交２方向（前述のα方向及びβ方向）の位置情報を計測可能な１つの２次元ヘッドによって構成することも可能である。
なお、上記各実施形態では、露光装置がスキャニング・ステッパである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上記実施形態を適用しても良い。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、干渉計により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ウエハ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・スティッチ方式の投影露光装置にも上記実施形態は適用することができる。
また、上記実施形態では露光装置１００が、２つのウエハステージを備えたツインステージ型の露光装置である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２００７／０２１１２３５号明細書及び米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書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、又はウエハステージを１つのみ備えるシングルステージ型の露光装置に上記実施形態を適用しても良い。
また、上記各実施形態の露光装置を、例えば国際公開第９９／４９５０４号、米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書などに開示される液浸型としても良い。例えば局所液浸型の露光装置は、投影光学系の下端部を取り囲むように設けられ、投影光学系の下に液体で液浸領域を形成するノズル部材（ノズルユニット）を備える。基板（ウエハ）は、投影光学系と液浸領域の液体とを介して照明光で露光される。かかる局所液浸型の露光装置として、上記各実施形態の露光装置を構成する場合、ノズル部材の少なくとも一部を、スケール板２１の開口２１ａ（又はスケール板１２１の開口１２１ａ）内に配置することができる。
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、上記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）にも上記各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各実施形態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上記各実施形態を適用できる。
半導体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、上記各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、上記各実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、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。
また、上記各実施形態の露光装置（パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、基板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。
１６…レチクルステージ位置計測系、２０…主制御装置、２１１、２１２、２１３、２１４…部分、２１ａ…開口、２１…スケール板、２２１、２２２、２２３、２２４…部分、２２ａ…開口、２２…スケール板、２７…ウエハステージ駆動系、６０１ａ、６０２ａ、６０３ａ、６０４ａ…ヘッド、６０１ｂ、６０２ｂ、６０３ｂ、６０４ｂ…ヘッド、６１１、６１２、６１３、６１４…センサ、７０、７１…エンコーダシステム、１００…露光装置、ＡＬＧ…アライメント系、ＡＸ…光軸、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＧ…２次元グレーティング、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ１…ウエハステージ、ＷＳＴ２…ウエハステージ。

Claims (40)

  1. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持するステージと、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、
    前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、
    前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、
    前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より小さく、前記第１方向及び前記第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より大きい露光装置。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記他方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報を、２つのセンサの計測情報から別の２つのセンサの計測情報に切り換える露光装置。
  3. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記一方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報を、３つのセンサの計測情報から、前記３つのセンサと１つが異なる３つのセンサの計測情報に切り換える露光装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記スケール部材は、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方の方向に平行な２辺を有する四角形の前記開口を有する露光装置。
  5. 請求項４に記載の露光装置において、
    前記スケール部材の前記開口は、前記第１方向に関する幅及び前記第２方向に関する幅の少なくとも一方が、一律な、平行四辺形又は矩形の開口である露光装置。
  6. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持するステージと、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、
    前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、
    前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、
    前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最大幅より小さく、前記離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より大きく、
    前記第１方向及び第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最小幅より大きい露光装置。
  7. 請求項６に記載の露光装置において、
    前記他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より小さい露光装置。
  8. 請求項６に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記一方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報を、３つのセンサの計測情報から、前記３つのセンサと１つが異なる３つのセンサの計測情報に切り換える露光装置。
  9. 請求項６に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記他方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報を、２つのセンサの計測情報から別の２つのセンサの計測情報に切り換える露光装置。
  10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記スケール部材の前記開口は、前記第１方向及び第２方向の各２辺を有する矩形の四隅を切り落とした八角形の開口である露光装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、
    前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光装置。
  12. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持するステージと、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように前記ステージを移動する駆動系と、
    前記ステージ上にそれぞれ配置され、それぞれ前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子が形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する第１、第２、第３及び第４センサを有し、該４つのセンサのうち、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得する計測系と、
    前記計測系により取得された前記位置情報に基づいて前記駆動系を制御する制御系と、を備え、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記制御系は、前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部を同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換え、
    前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、
    前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光装置。
  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、
    前記制御系は、前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記切り換え前に前記ステージの位置情報の計測に用いられていた少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて、前記ステージの６自由度方向に関する位置を算出し、その算出した位置の情報を用いて、前記切り換え後に計測情報が新たに用いられるセンサの計測点で計測すべき位置情報を求める露光装置。
  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、
    前記スケール部材の前記４つの部分には、前記所定面内で互いに直交する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ている露光装置。
  15. 請求項１４に記載の露光装置において、
    前記４つのセンサの少なくとも１つは、前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる２つの計測点の一方に計測ビームを照射し、前記２方向の一方に関する前記ステージの前記第１位置情報と、前記第３位置情報及び第４位置情報の一方とを計測する第１ヘッドと、前記２つの計測点の他方に計測ビームを照射し、前記２方向の他方に関する前記ステージの前記第２位置情報と前記第３位置情報及び第４位置情報の他方とを計測する第２ヘッドと、を含む露光装置。
  16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記投影光学系から離れて配置され、前記基板の位置情報を検出する検出系と、
    前記４つの部分と異なる、それぞれ反射型格子が形成される４つの部分と、前記開口と異なる開口と、を有し、前記スケール部材と異なるスケール部材と、をさらに備え、
    前記異なるスケール部材は、前記検出系が前記異なる開口内に位置するように前記スケール部材とほぼ同一平面内に配置され、
    前記検出系による前記基板の検出動作中、前記計測系によって前記ステージの位置情報が計測される露光装置。
  17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記照明光で照明されるマスクを保持するマスクステージと、
    前記マスクステージの位置情報を計測する、前記計測系と異なるエンコーダシステムと、をさらに備え、
    前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する前記基板の走査露光が行われるように前記マスクステージおよび前記ステージの移動が制御される露光装置。
  18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記ステージと異なるステージを、さらに備え、前記異なるステージには、前記４つのセンサと同様に構成されかつ同様に配置された前記４つのセンサと異なる４つのセンサが設けられ、
    前記計測系は、前記スケール部材に下方から計測ビームを照射する前記異なる４つのセンサの少なくとも２つによって、前記６自由度方向に関する前記異なるステージの位置情報を計測する露光装置。
  19. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記投影光学系の下端部を取り囲むように設けられ、前記投影光学系の下に液体で液浸領域を形成するノズル部材を、さらに備え、
    前記ノズル部材の少なくとも一部は、前記スケール部材の前記開口内に配置され、
    前記基板は、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光される露光装置。
  20. デバイス製造方法であって、
    請求項１〜１９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
  21. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持する前記ステージを移動することと、
    前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、
    前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、
    前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より小さく、前記第１方向及び前記第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より大きく設定される露光方法。
  22. 請求項２１に記載の露光方法において、
    前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記他方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報が、２つのセンサの計測情報から別の２つのセンサの計測情報に切り換えられる露光方法。
  23. 請求項２１に記載の露光方法において、
    前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記一方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報が、３つのセンサの計測情報から、前記３つのセンサと１つが異なる３つのセンサの計測情報に切り換えられる露光方法。
  24. 請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記スケール部材には、前記第１方向及び前記第２方向の少なくとも一方の方向に平行な２辺を有する四角形の前記開口が形成されている露光方法。
  25. 請求項２３に記載の露光方法において、
    前記スケール部材には、前記第１方向に関する幅及び前記第２方向に関する幅の少なくとも一方が、一律な、平行四辺形又は矩形の前記開口が形成されている露光方法。
  26. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持するステージを移動することと、
    前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、
    前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、
    前記４つのセンサのうち、前記第１方向及び第２方向の一方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記一方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最大幅より小さく、前記離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記一方の方向に関する最小幅より大きく設定され、
    前記第１方向及び第２方向の他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最小離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最小幅より大きく設定される露光方法。
  27. 請求項２６に記載の露光方法において、
    前記他方の方向に離れた２つのセンサ間の２つの計測点の組み合わせの前記他方の方向に関する離間距離のうちの最大離間距離は、前記開口の前記他方の方向に関する最大幅より小さく設定される露光方法。
  28. 請求項２６に記載の露光方法において、
    前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記一方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報が、３つのセンサの計測情報から、前記３つのセンサと１つが異なる３つのセンサの計測情報に切り換えられる露光方法。
  29. 請求項２６に記載の露光方法において、
    前記計測系による、前記少なくとも２つのセンサの計測情報に基づく前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報の取得状態を維持しつつ、前記ステージの前記他方の方向の移動に伴い、前記ステージの位置情報の取得に用いられる計測情報を、２つのセンサの計測情報から別の２つのセンサの計測情報に切り換えられる露光方法。
  30. 請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記スケール部材には、前記第１方向及び第２方向の各２辺を有する矩形の四隅を切り落とした八角形の開口が形成されている露光方法。
  31. 請求項２１〜３０のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、
    前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光方法。
  32. 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の光軸と垂直な所定面内で互いに直交する第１方向及び第２方向を含む６自由度方向に関して前記基板が移動されるように、前記基板を保持するステージを移動することと、
    前記ステージ上にそれぞれ配置される４つのセンサであって、前記所定面内で互いに交差する２方向を周期方向とする２次元の反射型格子がそれぞれ形成される４つの部分と、前記４つの部分に囲まれる開口とを有するスケール部材に対してその下方からそれぞれ計測ビームを照射する前記４つのセンサを有する計測系によって、前記スケール部材からの戻りビームを受光する少なくとも２つの前記センサの計測情報に基づいて前記６自由度方向に関する前記ステージの位置情報を取得することと、
    前記計測系により取得される前記位置情報に基づいて前記ステージの駆動を制御することと、を含み、
    前記スケール部材は、前記所定面に実質的に平行に配置されるとともに、前記投影光学系が前記開口内に位置するように設けられ、
    前記４つのセンサのそれぞれは、前記スケール部材の前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる少なくとも２つの点を計測点として複数の計測ビームを照射し、前記所定面内における前記ステージの第１、第２位置情報と、前記所定面に直交する第３方向に関する前記ステージの第３、第４位置情報とを計測し、
    前記ステージの移動による前記スケール部材の前記開口と前記４つのセンサとの位置関係の変化に伴って、前記計測系で前記ステージの位置情報の取得に用いられる前記少なくとも２つのセンサの計測情報の一部が同一のセンサ及び異なるセンサの少なくとも一方で計測される別の計測情報に切り換えられ、
    前記ステージが、前記投影光学系の直下を含む露光時移動領域内を前記第１方向及び前記第２方向の一方の方向に沿って移動するとき、常時、前記４つのセンサのうち少なくとも２つが同時に前記スケール部材に対向し、
    前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記４つのセンサのうち２つのセンサのみが前記スケール部材に対向して前記計測ビームを照射可能な第１状態と、前記２つのセンサを含む少なくとも３つのセンサが前記スケール部材に同時に対向して前記計測ビームを照射可能な第２状態と、の一方から他方に遷移する露光方法。
  33. 請求項２１〜３２のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記センサの計測情報の切り換えに際し、前記切り換え前に前記ステージの位置情報の計測に用いられていた少なくとも２つのセンサの計測情報に基づいて、前記ステージの６自由度方向に関する位置が算出され、その算出された位置の情報を用いて、前記切り換え後に計測情報が新たに用いられるセンサの計測点で計測すべき位置情報が求められる露光方法。
  34. 請求項２１〜３３のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記スケール部材の前記４つの部分には、前記所定面内で互いに直交する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ている露光方法。
  35. 請求項３４に記載の露光方法において、
    前記４つのセンサの少なくとも１つは、前記４つの部分のうち対応する１つの部分に対して前記所定面内で位置が異なる２つの計測点の一方に計測ビームを照射し、前記２方向の一方に関する前記ステージの前記第１位置情報と、前記第３位置情報及び第４位置情報の一方とを計測する第１ヘッドと、前記２つの計測点の他方に計測ビームを照射し、前記２方向の他方に関する前記ステージの前記第２位置情報と前記第３位置情報及び第４位置情報の他方とを計測する第２ヘッドと、を含む露光方法。
  36. 請求項２１〜３５のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記投影光学系から離れて配置される検出系によって前記基板の位置情報が検出され、
    前記４つの部分と異なる、それぞれ反射型格子が形成される４つの部分と、前記開口と異なる開口と、を有し、前記スケール部材と異なるスケール部材は、前記検出系が前記異なる開口内に位置するように前記スケール部材とほぼ同一平面内に配置され、
    前記検出系による前記基板の検出動作中、前記計測系によって前記ステージの位置情報が計測される露光方法。
  37. 請求項２１〜３６のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記計測系と異なるエンコーダシステムによって、前記照明光で照明されるマスクを保持するマスクステージの位置情報が計測され、
    前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する前記基板の走査露光が行われるように前記マスクステージおよび前記ステージの移動が制御される露光方法。
  38. 請求項２１〜３７のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記４つのセンサと同様に構成されかつ同様に配置された前記４つのセンサと異なる４つのセンサを有し、前記ステージと異なるステージで基板が保持され、
    前記スケール部材に下方から計測ビームを照射する前記異なる４つのセンサの少なくとも２つによって、前記６自由度方向に関する前記異なるステージの位置情報が計測される露光方法。
  39. 請求項２１〜３８のいずれか一項に記載の露光方法において、
    前記投影光学系の下端部を取り囲むように設けられるノズル部材によって、前記投影光学系の下に液体で液浸領域が形成されるとともに、前記基板は、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光され、
    前記ノズル部材の少なくとも一部が、前記スケール部材の前記開口内に配置される露光方法。
  40. デバイス製造方法であって、
    請求項２１〜３９のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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