JP5489068B2 - 位置計測システム、露光装置、位置計測方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに工具及び計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置計測システム、露光装置、位置計測方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに工具及び計測方法に係り、更に詳しくは、所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システム、該システムを備える露光装置、所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法、該方法を用いる露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法、並びに、エンコーダのヘッドとマーク検出系との位置関係の計測に好適な工具及び該工具を用いた計測方法に関する。

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）、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。

ところで、半導体素子等は、基板（ウエハ又はガラスプレートなど）上に多層の回路パターンを重ね合わせて形成されるため、各層間での重ね合わせ精度が良好であることが重要である。このため、通常、基板上の複数のショット領域の各々に予めマーク（アライメントマーク）を付設しておき、露光装置のステージ座標系上におけるそのマークの位置情報（位置座標）を検出する。しかる後、このマークの位置情報と新たに形成されるパターン（例えばレチクルパターン）の既知の位置情報とに基づいて、基板上の１つのショット領域をそのパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。ウエハアライメントの方式として、スループットとの兼ね合いから、例えば特許文献１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）などのグローバルアライメントが主流となっている。

一方、露光装置では、基板を保持する基板ステージの位置は、通常干渉計で計測されるが、その干渉計の計測ビームのビーム路の温度変化などに起因する計測値の短期変動が無視できなくなりつつある。そこで、干渉計に比べて、計測値の短期変動が少ないリニアエンコーダを基板ステージの位置計測装置として採用しようとの動きがある。しかるに、リニアエンコーダを用いて、２次元面内で移動する基板ステージの位置を計測する場合には、基板ステージの移動を妨げず、かつビーム路が短くなるようなエンコーダの配置を採用する必要がある。このような条件を満足するものとして、その２次元面に平行な面内に複数のヘッドを配置するとともに、基板ステージ上にグレーティングを配置することが考えられる。この場合、複数のヘッドを切り換えながら基板ステージの位置を管理する必要があり、さらにウエハアライメントの結果に基づいて、重ね合わせ精度が良好となるようにエンコーダを用いて基板ステージの位置を管理する必要がある。従って、アライメントマークを検出するマーク検出系と各ヘッドとの位置関係、及び複数のヘッドの位置情報（ヘッド同士の位置関係を含む）を精度良く求めることが重要になる。

また、例えば、基板ステージの２次元面内の位置管理を精度良く行うためには、２次元面内の基板ステージの回転を制御することも重要である。しかるに、この回転制御を高精度に行うためには、リセット時における基板ステージの姿勢の再現性が良好である必要もある。

特開昭６１−０４４４２９号公報

本発明は、第１の観点からすると、所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され、所定方向に延設される格子を含む第１グレーティングと；前記所定面上の前記第１グレーティングとは異なる位置に設けられたキャリブレーションエリアと；前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッドを有し、前記第１グレーティングに対向するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を計測するエンコーダと；を備え、前記キャリブレーションエリアは、前記ヘッドが対向して配置されて前記エンコーダのキャリブレーションが行われる領域であり、該領域には、所定のパターンが形成され、あるいはパターンが一切設けられていない位置計測システムである。

これによれば、移動体と該移動体の外部との一方の所定面上に第１グレーティングが配置され、所定面上の第１グレーティングとは異なる位置にキャリブレーションエリアが設けられている。従って、キャリブレーションエリアを用いてエンコーダのキャリブレーション処理を行うことで、そのキャリブレーション処理の後に、エンコーダを用いて移動体の所定方向の位置制御を精度良く行うことが可能になる。

本発明は、第２の観点からすると、物体を露光して所定のパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体と；前記移動体の位置情報を計測する上記位置計測システムと；を備える露光装置である。

これによれば、例えば、露光開始に先立って前述のキャリブレーションを行い、そのキャリブレーション後に物体の露光が行われる場合、その露光の際の移動体の位置を位置計測システムを用いて精度良く管理することが可能になる。

本発明は、第３の観点からすると、物体を露光して所定のパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体と；前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され、所定方向に延設される格子を含む第１グレーティングと；前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッドを有し、前記第１グレーティングに対向するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を計測するエンコーダと；前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と；前記物体上のマークを検出するマーク検出装置と；前記パターン生成装置による前記物体に対するパターンの形成と、前記マーク検出装置による前記物体上のマークの検出とのいずれも行われていない所定のときに、前記ヘッドが対向する前記所定面上の位置に設けられたキャリブレーションエリアと；を備え、前記キャリブレーションエリアは、前記移動体を移動させて行われる、前記ヘッドのキャリブレーションに用いる領域であり、該領域には、所定のパターンが形成され、あるいはパターンが一切設けられていない露光装置である。

これによれば、パターン生成装置による物体に対するパターンの形成と、マーク検出装置による物体上のマークの検出とのいずれも行われていない所定のときに、ヘッドが対向する所定面上の位置にキャリブレーションエリアが設けられている。このため、キャリブレーションエリアの存在により、マーク検出又はパターン形成が行われる通常の移動体の移動時に、ヘッドによる移動体の位置情報の計測動作が悪影響を受けることがない一方、マーク検出及びパターン形成のいずれもが行われていないときに、エンコーダのキャリブレーションを行うことができる。

本発明は、第４の観点からすると、所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され所定方向を周期方向とする格子部に、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられたエンコーダのヘッドから光ビームを照射し、その格子部からの回折光を受光する受光系の光電変換信号を取り込む第１工程と；前記光電変換信号と所定の閾値とに基づいて、前記格子部の基準点の前記所定方向の位置情報を算出する第２工程と；を含む位置計測方法である。

これによれば、移動体を所定の平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、移動体の前記平面に平行な所定面上に配置され所定方向を周期方向とする格子部に、エンコーダのヘッドから光ビームを照射し、その格子部からの回折光を受光する受光系の光電変換信号を取り込む。そして、その光電変換信号と所定の閾値とに基づいて、移動体上の基準点の前記所定方向の位置情報を算出する。これにより、移動体上の基準点の所定方向の位置情報を精度良く求めることができ、ひいてはヘッドの所定方向の位置情報を精度良く求めることが可能になる。従って、このヘッドの計測値に基づいて移動体の所定方向の位置を制御することで、高精度な位置制御が可能になる。

本発明は、第５の観点からすると、物体を露光して所定のパターンを形成する露光方法であって、前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体の位置情報を上記位置計測方法を用いて計測する工程と；前記物体に対するパターンの形成のため、前記計測結果を考慮して、前記移動体の位置を制御する工程と；を含む露光方法である。

これによれば、物体に対するパターンの形成のため、前記計測結果を考慮して、物体を保持して所定の平面内で移動する移動体の位置を制御するので、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。

本発明は、第６の観点からすると、エンコーダのヘッドとマーク検出系とに同一方向から対向可能な移動体上に搭載される工具であって、光透過性の素材から成るプレートを備え、前記プレートの一方の面に前記マーク検出系により検出可能なマークが形成され、前記プレートの他方の面の前記マークに対向する領域外の位置に前記ヘッドが対向可能な格子が形成された工具である。

これによれば、エンコーダのヘッドとマーク検出系とに同一方向から対向可能な移動体上に、工具を搭載する。そして、移動体を駆動してマーク検出系により工具の一方の面に形成されたマークの位置情報を検出し、移動体を駆動してプレートの他方の面に形成された格子にエンコーダのヘッドを対向させ、該ヘッドの出力に基づいて格子の位置情報を検出する。しかる後、マークと格子との位置関係と、検出したマークの位置情報と、格子の位置情報とに基づいて、マーク検出系の検出中心とヘッドとの位置関係を算出する。これにより、マーク検出系の検出中心とヘッドとの位置関係を精度良く求めることができる。

本発明は、第７の観点からすると、エンコーダのヘッドとマーク検出系とに同一方向から対向可能な移動体上に、上記工具を搭載する第１工程と；前記移動体を駆動して前記マーク検出系により前記マークの位置情報を検出する第２工程と；前記移動体を駆動して前記格子に前記エンコーダの前記ヘッドを対向させ、該ヘッドの出力に基づいて前記格子の位置情報を検出する第３工程と；前記マークと前記格子との位置関係と、前記マークの位置情報と、前記格子の位置情報とに基づいて、前記マーク検出系の検出中心と前記ヘッドとの位置関係を算出する第４工程と；を含む計測方法である。

これによれば、マーク検出系の検出中心とヘッドとの位置関係を精度良く求めることができる。

第１の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置が備えるウエハステージ、計測ステージ、及び各種計測装置（ステージエンコーダ、アライメント系、多点ＡＦ系など）の配置を示す平面図である。 図３（Ａ）は、エンコーダの構成の一例を示す図、図３（Ｂ）は、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢが用いられる様子を示す図である。 第１の実施形態の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。 図５（Ａ）は、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作について説明するための図（その１）、図５（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作について説明するための図（その２）である。 図６（Ａ）は、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作について説明するための図（その３）、図６（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作について説明するための図（その４）である。 図７（Ａ）は、ヘッドから射出されるレーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズと、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃のＹ軸方向のサイズＬ１と、隙間領域のＹ軸方向のサイズＬ２との大小関係を示す図、図７（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作の際に得られる光強度信号の一例を示す図、図７（Ｃ）は、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃のＹ軸方向の一側の端縁の位置情報の計測方法について説明するための図である。 レーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズと格子ＲＧのＹ軸方向のサイズＬ１とがほぼ一致する場合を示す図である。 図９（Ａ）は、図７（Ｂ）に示されるような光強度信号が得られる原理について説明するための図であって、ウエハテーブルのエッジ部をレーザビームＬＢがスキャンする様子を示す図（その１）、図９（Ｂ）はウエハテーブルのエッジ部をレーザビームＬＢがスキャンする様子を示す図（その２）である。 図１０（Ａ）は、ウエハテーブルのエッジ部をレーザビームＬＢがスキャンする様子を示す図（その３）、図１０（Ｂ）はウエハテーブルのエッジ部をレーザビームＬＢがスキャンする様子を示す図（その４）である。 図１１（Ａ）は、工具ウエハを示す平面図、図１１（Ｂ）は、工具ウエハを示す縦断面図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、ロット先頭に行われる、セカンダリアライメント系のベースライン計測動作について説明するための図である。 ウエハ交換毎に行われるセカンダリアライメント系のベースラインチェック動作について説明するための図である。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、第１の実施形態の露光装置で行われるウエハアライメントについて説明するための図である。 第２の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 エンコーダヘッド及び干渉計の配置を説明するための図である。 図１のウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。 図１８（Ａ）はスケール板上の２次元回折格子及び補助スケール等の配置等を示すウエハステージ装置の平面図、図１８（Ｂ）は補助スケールの構成例を示す図である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は補助スケールの配置を説明するための平面図（その１及びその２）である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は補助スケールの配置を説明するための平面図（その３及びその４）である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は補助スケールの配置を説明するための平面図（その５及びその６）である。 第２の実施形態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。 図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は第２の実施形態の露光装置の動作説明のための図（その１及びその２）である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１４（Ｃ）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の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、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、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、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光又は露光光と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を含んでいる。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。

ステージ装置５０は、床面Ｆ上に設置されたベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１では不図示、図４参照）、ステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する、Ｙ軸干渉計１６，１８を含むステージ干渉計システム１１８（図４参照）と露光の際などにウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するのに用いられる後述するエンコーダシステム（ステージエンコーダ）７０とを有する位置計測システム２００（図１では不図示、図４参照）などを備えている。

ウエハステージＷＳＴ，計測ステージＭＳＴそれぞれの底面には、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、エアパッドと呼ぶ）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアパッドにより、ベース盤１２上にウエハステージＷＳＴ，計測ステージＭＳＴが数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。

ウエハステージＷＳＴは、例えば複数のリニアモータによりＸＹ平面内、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向、θｚ方向に移動可能なステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなど）を介して搭載され、ステージ本体９１に対してＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向に相対的に微小駆動されるウエハテーブルＷＴＢとを含んでいる。上記の複数のリニアモータ及びボイスコイルモータなどを含んで、ステージ駆動系１２４の一部を構成するウエハステージ駆動系が構成される。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着によって保持する例えばピンチャック方式のウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダはウエハテーブルＷＴＢと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルＷＴＢとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルＷＴＢの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハの表面とほぼ面一となる、液体Ｌｑ（これについては後述する）に対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート（撥液板）２８が設けられている。このプレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（ショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ_２Ｏ_３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート２８は、図２に示されるように、円形の開口を囲む外形（輪郭）が矩形の第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａの周囲に配置される矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂとを有する。第１撥液領域２８ａには、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域１４の少なくとも一部が形成され、第２撥液領域２８ｂには、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成される。なお、プレート２８はその表面の少なくとも一部がウエハの表面と面一でなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート２８は単一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂにそれぞれ対応する第１及び第２撥液板を組み合わせて構成する。本実施形態では、後述するように、液体Ｌｑとして純水を用いるので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水領域又は撥水板２８ａ、２８ｂとも呼ぶ。

第２撥水板２８ｂの上面には、図２に示される如く、その４辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これを詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図２における左右両側）の領域にはＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂が左右対称の配置で形成されている。Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂は、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側の＋Ｙ側の端部を除く領域に配置されている。第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側の＋Ｙ側の端部（エッジ近傍）には、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂それぞれから所定間隔を隔てて補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ₁と補助スケール３９Ｙ₃との間、及びＹスケール３９Ｙ₁と補助スケール３９Ｙ₄との間には、同一サイズの隙間領域（格子線がない領域）が設けられている。本実施形態では、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂それぞれの＋Ｙ側の領域（補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄が形成された領域を含む）が、キャリブレーションエリアとなっている。

Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂はそれぞれ、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線が所定ピッチ、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチでＹ軸方向に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。

また、補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄もＸ軸方向を長手方向とする格子線が所定ピッチ（このピッチは、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂の格子線のピッチと必ずしも同一でなくても良いが、ここでは同一ピッチ１μｍ）でＹ軸方向に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。補助スケール３９Ｙ₃〜３９Ｙ₄のＹ軸方向のサイズＬ１（図７（Ａ）参照）は、後述するエンコーダのヘッドから照射されるレーザビームＬＢ（図７（Ａ）等参照）のＹ軸方向のサイズ、例えば２ｍｍより大きければ良く、実際には、数ｍｍ前後であるが、図２等では、図示の便宜上及び格子の存在を示すため実際より大きく、図示されている。また、前述の隙間領域のＹ軸方向のサイズＬ２（図７（Ａ）参照）は、上記レーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズ、例えば２ｍｍより大きく設定されている。

同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図２における上下両側）の領域には、一対の補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂にそれぞれ挟まれる状態で、スケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線が所定ピッチ、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチでＸ軸方向に沿って形成される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。

上記各スケールとしては、第２撥水板２８ｂの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子ＲＧ（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）等参照）が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔（上記ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。ただし、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、上記ピッチで刻んで作成されている。これらスケール表面は、所定寸法、例えば１ｍｍの厚さのカバーガラスで覆われ、該カバーガラスは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図２では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。また、本実施形態では、各スケールはそのカバーガラスの表面がウエハＷの表面と実質的に同じ高さとなるように設けられている。

このように、本実施形態では、第２撥水板２８ｂそのものがスケールを構成するので、第２撥水板２８ｂとして低熱膨張のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート２８に代えて用いても良い。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢを低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、一対のＹスケールと一対のＸスケールとは、そのウエハテーブルＷＴＢの上面に直接形成しても良い。

図１に戻り、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され反射面が形成されている。ステージ干渉計システム１１８の一部を構成するウエハステージ干渉計システム１１８Ａ（図１では、その一部であるＹ軸干渉計１６のみを図示、図４参照）は、これらの反射面にそれぞれ複数本の干渉計ビーム（測定ビーム）を投射して、ウエハステージＷＳＴの位置情報（例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置情報と、θｘ、θｙ及びθｚ方向の回転情報とを含む）を計測し、この計測値が制御装置２０（図１では不図示、図４参照）に供給される。なお、ウエハステージ干渉計システム（以下、干渉計システムと略述する）１１８Ａの詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応する国際公開第９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。また、干渉計システム１１８Ａのみ、あるいは干渉計システム１１８Ａと後述のエンコーダシステム７０との両方を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のＸＹ平面内の位置制御を行っても良いが、本実施形態では、少なくとも露光動作時はそのエンコーダシステム７０のみを用いてウエハステージＷＳＴの位置制御を行い、干渉計システム１１８Ａは露光動作以外の所定動作、例えばそのエンコーダシステム７０の較正（キャリブレーション）動作、エンコーダシステム７０のヘッド位置の計測動作、あるいはステージのリセット動作などで用いられる。

計測ステージＭＳＴは、例えば、リニアモータ等によりＸＹ平面内で移動するステージ本体９２と、該ステージ本体９２上に不図示のＺ・レベリング機構を介して搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。リニアモータ等及びＺ・レベリング機構を含んで、ステージ駆動系１２４の一部を構成する計測ステージ駆動系が構成される。

計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、不図示ではあるが、各種計測用部材が設けられている。計測用部材としては、例えば、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）の光強度を計測する空間像計測器、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器などが採用されている。照度むらセンサとしては、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報（対応する米国特許第４，４６５，３６８号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器としては、例えば特開２００２−０１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。なお、上記各センサに加え、例えば特開平１１−０１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）などに開示される、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良い。

計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側端面には、断面矩形の棒状部材から成る基準部材としてのフィデュシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。

このＦＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。また、ＦＤバー４６の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されるとともに、ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図２に示されるように、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。

また、このＦＤバー４６の上面には、図２に示されるような配置で複数の基準マークＭが形成されている。この複数の基準マークＭは、同一ピッチでＹ軸方向に関して３行の配列で形成され、各行の配列がＸ軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。なお、本実施形態ではＦＤバー４６の表面、及び計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでも良い）の表面もそれぞれ撥液膜（撥水膜）で覆われている。

計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面も前述したウエハテーブルＷＴＢと同様、反射面が形成されている。計測ステージ干渉計システム１１８Ｂ（図１では、その一部であるＹ軸干渉計１８のみを図示、図４参照）は、これらの反射面にそれぞれ干渉計ビーム（測定ビーム）を投射して、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を計測し、この計測値が制御装置２０に供給される。計測ステージ干渉計システム１１８Ｂは、干渉計システム１１８Ａと同様に構成されている。

本実施形態の露光装置１００では、図２に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では後述する露光領域ＩＡ（図１参照）の中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線ＬＶ上で、その光軸から−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が設けられている。このプライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、その直線ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂と、ＡＬ２₃，ＡＬ２₄とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄はその検出中心がＸ軸方向に沿って配置されている。

各セカンダリアライメント系ＡＬ２_n（ｎ＝１〜４）は、セカンダリアライメント系ＡＬ２₄について代表的に示されるように、回転中心Ｏを中心として図２における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム５６_n（ｎ＝１〜４）の先端（回動端）に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系ＡＬ２_nはその一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム５６_nに固定され、残りの一部は投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄はそれぞれ、回転中心Ｏを中心として回動することで、Ｘ位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄はその検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄のＸ位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄をＸ軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄の少なくとも１つをＸ軸方向だけでなくＹ軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系ＡＬ２_nはその一部がアーム５６_nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム５６_nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのＸ軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばＹ軸方向、及び／又は回転方向（θｘ及びθｙ方向の少なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能として良い。

前記各アーム５６_nの上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド５８_n（ｎ＝１〜４、図２では不図示、図４参照）が設けられている。また、アーム５６_nは、例えばモータ等を含む回転駆動機構６０_n（ｎ＝１〜４、図２では不図示、図４参照）によって、制御装置２０の指示に応じて回動可能である。制御装置２０は、アーム５６_nの回転調整後に、各バキュームパッド５８_nを作動させて各アーム５６_nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム５６_nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄の所望の位置関係が維持される。

なお、図１では、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄及びこれらを保持する保持装置を含んでアライメント装置９９として示されている。本実施形態では、アライメント装置９９をメインフレーム４１に設けているが、図１の露光装置がメインフレーム４１に対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持する構成である場合、例えば投影ユニットＰＵと一体にアライメント装置９９を吊り下げ支持しても良いし、あるいは投影ユニットＰＵとは独立にメインフレーム４１から吊り下げ支持される計測フレームにアライメント装置９９を設けても良い。

更に、本実施形態の露光装置１００では、図２に示されるように、後述する局所液浸装置の一部を構成するノズルユニット３２の四方に、エンコーダシステム７０の４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、図２等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、不図示の支持部材を介して、前述したメインフレーム４１（図１参照）に吊り下げ状態で固定されている。なお、前述の如く図１の露光装置がメインフレーム４１に対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持する構成である場合、例えば投影ユニットＰＵと一体にヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄを吊り下げ支持しても良いし、あるいは投影ユニットＰＵとは独立にメインフレーム４１から吊り下げ支持される計測フレームにヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄを設けても良い。特に後者では、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄとアライメント装置９９とをそれぞれ独立に吊り下げ支持される計測フレームに設けても良い。

ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、−Ｘ側にそれぞれＸ軸方向を長手方向として、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに関して対称に光軸ＡＸからほぼ同一距離隔てて配置されている。また、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄは、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側、−Ｙ側にそれぞれＹ軸方向を長手方向として、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る前述の直線ＬＶに沿って光軸ＡＸからほぼ同一距離隔てて配置されている。

ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、投影光学系ＰＬの光軸を通りかつＸ軸と平行な直線ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは６個）のＹヘッド６４を備えている。ヘッドユニット６２Ａ（６２Ｃ）は、前述のＹスケール３９Ｙ₁（３９Ｙ₂）を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、６眼）のＹリニアエンコーダを構成する。ここで、隣接するＹヘッド６４（計測ビーム）相互の間隔は、前述のＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂のＸ軸方向の幅よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット６２Ａ（６２Ｃ）は、補助スケール３９Ｙ₃（３９Ｙ₄）を用いた、後述する計測などにも用いられる。

ヘッドユニット６２Ｂは、上記直線ＬＶ上に所定間隔で配置された複数、ここでは７個のＸヘッド６６を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、上記直線ＬＶ上に所定間隔で配置された複数、ここでは１１個（ただし、図２ではプライマリアライメント系ＡＬ１と重なる１１個のうちの３個は不図示）のＸヘッド６６を備えている。ヘッドユニット６２Ｂ（６２Ｄ）は、前述のＸスケール３９Ｘ₁（３９Ｘ₂）を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼（ここでは、７眼（１１眼））のＸリニアエンコーダを構成する。なお、隣接するＸヘッド６６（計測ビーム）相互の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂のＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。

更に、セカンダリアライメントセンサＡＬ２₁の−Ｘ側、セカンダリアライメントセンサＡＬ２₄の＋Ｘ側に、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線上かつその検出中心に対してほぼ対称に検出点が配置されるＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂がそれぞれ設けられている。Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂は、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの中心が上記直線ＬＶ上にある図２に示される状態では、Ｙスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁にそれぞれ対向するようになっている。後述するアライメント動作の際などでは、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂に対向してＹスケール３９Ｙ₂，３９Ｙ₁がそれぞれ配置され、このＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂（Ｙリニアエンコーダ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。また、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂は、後述するウエハステージＷＳＴのリセット時のθｚ回転の復帰のための、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃を用いた計測にも用いられる。

上述した各リニアエンコーダの計測値は、制御装置２０に供給され、制御装置２０は、各リニアエンコーダの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御する。なお、少なくとも露光動作時は、前述のエンコーダシステム７０を用いるウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）の位置制御に加えて、他の計測装置を用いてウエハステージＷＳＴのＺ軸、θｘ及びθｙ方向の位置制御を行うようにしても良い。ここで、他の計測装置としては、前述の干渉計システム１１８Ａ、あるいは例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５,４４８,３３２号明細書）に開示される多点焦点位置検出系などを用いることができる。この多点焦点位置検出系を設ける場合、複数の計測点はその少なくとも一部が液浸領域１４（又は後述する露光領域ＩＡ）内に設定されても良いし、あるいはその全てが液浸領域１４の外側に設定されても良い。

また、本実施形態では、セカンダリアライメント系の後述するベースライン計測時などに、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂とがそれぞれ対向し、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂と一対の基準格子５２とによって、ＦＤバー４６のＹ位置が計測される。これら計測値は、不図示の制御装置２０に供給され、制御装置２０は、これらの計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ回転を制御する。

本実施形態では、上述したようなＸヘッド、Ｙヘッドの配置を採用したことから、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、Ｘスケール３９Ｘ₁，３９Ｘ₂とヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄ（Ｘヘッド６６）とがそれぞれ対向し、かつＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂とヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃ（Ｙヘッド６４）又はＹヘッド６４ｙ₁、６４ｙ₂とがそれぞれ対向するようになっている。なお、図２では図示の都合上、投影ユニットＰＵとアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄とをＹ軸方向に離して示しているが、実際には図２に比べてアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄は投影ユニットＰＵに近接して配置されている。

このため、制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、これらのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動するリニアモータ等を制御することで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）を、高精度に制御することができる。また、その有効ストローク範囲内でウエハステージＷＳＴが移動する際には、Ｘスケール又はＹスケールとの対向状態が解除される直前のＸヘッド又はＹヘッドの計測値が、新たにＸスケール又はＹスケールと対向したＸヘッド又はＹヘッドの計測値に引き継がれる。

なお、上記ヘッドユニットを有するエンコーダシステム７０を、以下では適宜、前述のスケールも含めて、「ステージエンコーダ７０（図４参照）」とも呼ぶものとする。次に、ステージエンコーダ７０の構成等について、図３（Ａ）に拡大して示される、ステージエンコーダ７０の一部を構成するＹエンコーダ７０Ａを代表的に採り上げて説明する。ここで、Ｙエンコーダ７０Ａとは、Ｙスケール３９Ｙ₁に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ａを含んで構成されるエンコーダを便宜上このように呼んでいる。図３（Ａ）では、Ｙスケール３９Ｙ₁に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ａの１つのＹヘッド６４を示している。

Ｙヘッド６４は、大別すると、照射系６４ａ、光学系６４ｂ、及び受光系６４ｃの３部分から構成されている。

照射系６４ａは、レーザビームＬＢをＹ軸及びＺ軸に対して４５°を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザＬＤと、該半導体レーザＬＤから射出されるレーザビームＬＢの光路上に配置されたレンズＬ１とを含む。

光学系６４ｂは、その分離面がＸＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と記述する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ等を備えている。

前記受光系６４ｃは、偏光子（検光子）及び光検出器等を含む。

このＹエンコーダ７０Ａにおいて、半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬＢはレンズＬ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、偏光分離されて２つのビームＬＢ₁、ＬＢ₂となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ₁は反射ミラーＲ１ａを介してＹスケール３９Ｙ₁に形成された反射型回折格子ＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ₂は反射ミラーＲ１ｂを介して反射型回折格子ＲＧに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。

ビームＬＢ₁、ＬＢ₂の照射によって回折格子ＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームはそれぞれ、レンズＬ２ｂ、Ｌ２ａを介してλ／４板ＷＰ１ｂ、ＷＰ１ａにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ｂ、Ｒ２ａにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ｂ、ＷＰ１ａを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。

偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つのビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ₁の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて受光系６４ｃに入射するとともに、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ₂の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過してビームＬＢ1の１次回折ビームと同軸に合成されて受光系６４ｃに入射する。

そして、上記２つの１次回折ビームは、受光系６４ｃの内部で、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。

上記の説明からわかるように、Ｙエンコーダ７０Ａでは、干渉させる２つのビームの光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。そして、Ｙスケール３９Ｙ₁（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（この場合、Ｙ軸方向）に移動すると、２つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化が、受光系６４ｃによって検出され、その強度変化に応じた位置情報がＹエンコーダ７０Ａの計測値として出力される。ヘッドユニット６２Ｃを含んで構成されるＹエンコーダ、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄを含んでそれぞれ構成されるＸエンコーダ等も、エンコーダ７０Ａと同様にして構成されている。各エンコーダとしては、分解能が、例えば０．１ｎｍ程度のものが用いられている。なお、本実施形態のエンコーダでは、図３（Ｂ）に示されるように、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢがヘッドから対向する格子ＲＧに照射される。図３（Ｂ）では、格子ＲＧと比較してビームＬＢを誇張して大きく図示している。

図１に戻り、照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する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、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んでいる。この照明系１０では、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（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。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。

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、レチクルステージ駆動系１１１（図１では不図示、図４参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージＲＳＴの位置情報はレチクル干渉計１１６（図１では不図示、図４参照）によって常時計測されている。

投影ユニットＰＵは、フランジＦＬＧを介して、床面Ｆ上で不図示の防振ユニットを介して複数本（例えば３本）の支持部材４３により水平に支持されたメインフレーム４１により保持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含んでいる。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）を含む屈折光学系が用いられている。この投影光学系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によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、表面にレジスト（感光剤）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。なお、本実施形態では投影ユニットＰＵをメインフレーム４１に載置するものとしたが、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、図１中で支持部材４３を＋Ｚ側に延ばし、メインフレーム４１に対して投影ユニットＰＵを３箇所で吊り下げ支持しても良い。

なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われるため、投影光学系の大型化を防止し、かつペッツヴァルの条件を満足させるため、投影光学系としてミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を用いても良い。

また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成する前述のノズルユニット３２が設けられている。このノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。

本実施形態においては、液体供給管３１Ａ、供給流路、及び供給口を介して、液体供給装置５（図２では不図示、図４参照）から先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体が供給されるとともに、回収口、回収流路、及び液体回収管３１Ｂを介して、液体回収装置６（図２では不図示、図４参照）によって、先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体が回収されることにより、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に保持された液体Ｌｑは、常に入れ替わっている。

なお、本実施形態では、液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、単に「水」という）を用いるものとする。ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。なお、図２では、水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。

また、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。

さらに、本実施形態の露光装置１００では、図２に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第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）が設けられている。この多点ＡＦ系は、本実施形態では少なくともＸ軸方向に離れて配置される複数の計測点を有する。

図４には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る制御装置２０を中心として構成されている。

次に、本実施形態の露光装置１００で行われる、ウエハステージＷＳＴのθｚ回転の復帰のための計測動作について説明する。

前提として、干渉計システム１１８Ａの各干渉計のリセットは、完了しているものとする。制御装置２０は、作業者の指示に応じ、干渉計システム１１８Ａの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動し、図５（Ａ）に示される位置に位置させる。図５（Ａ）では、便宜上、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄、及びウエハステージＷＳＴ以外の構成部分は、図示が省略されている（図５（Ｂ）、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）においても同様）。

次いで、制御装置２０は、干渉計システム１１８Ａの各干渉計の計測値に基づいて、図５に矢印Ｆで示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。このとき、制御装置２０は、干渉計システムのＹ干渉計の計測値の短期変動が無視できる程度の速度でウエハステージＷＳＴを駆動することが望ましい。この駆動の途中で、図５（Ｂ）に示されるように、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂が、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃の＋Ｙ端に対向するようになる。

その後も、制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴが上記速度で＋Ｙ方向に駆動される。この結果、図５（Ｂ）の状態から、図６（Ａ）、図６（Ｂ）の状態を経て、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂が、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃をＹ軸方向に横切る。

上記のウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の駆動中に、エンコーダのＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂それぞれの受光系６４ｃ（内部の光検出器）の出力信号（光電変換信号）が、制御装置２０に所定のサンプリング間隔で取り込まれる。本実施形態では、図７（Ａ）に簡略化して示されるように、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂それぞれから射出されるレーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズが、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃のＹ軸方向のサイズＬ１及び隙間領域のＹ軸方向のサイズＬ２より小さく、かつ第２撥水板２８ｂの＋Ｙ側の端縁と補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃との間に格子の存在しない隙間領域（Ｙ軸方向のサイズは、レーザビームＬＢのサイズの１／２以上）が設けられているので、上記の駆動中に、例えばＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂のそれぞれから、図７（Ｂ）に実線の曲線で示されるような光強度信号Ｓ１が得られる。図７（Ｂ）において横軸はＹ位置であり、縦軸は光強度Ｉである。

次に、図７（Ｂ）に示されるような光強度信号Ｓ１が得られる原理について、図８〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。ここでは、図８に示されるように、レーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズと格子ＲＧのＹ軸方向のサイズＬ１とがほぼ一致する場合について説明する。なお、図８では、ビームＬＢ₁の光路等は図示が省略されている。

本実施形態では、図８にビームＬＢ₂について示されるように、格子ＲＧで回折されレンズＬ２ｂを経由した１次回折ビームは、ミラーＲ２ｂで反射され、入射時とレンズｌ２ｂの光軸に関して対称な光路に沿って格子ＲＧに戻り、元の光路と平行な光路に沿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに戻る。このため、図９（Ａ）に示されるように、レーザビームＬＢが、格子ＲＧに一部が掛かっていてもその掛かっている部分がレーザビームＬＢの半分より少ない段階では、受光系６４ｃには、回折光は戻らない（すなわち、エンコーダは有効とはならない）。なお、本実施形態では、レーザビームＬＢが、格子ＲＧに一部が掛かっていてもその掛かっている部分がレーザビームＬＢの半分より少ない段階では、受光系６４ｃには、回折光は戻らない構成の補助スケールを用いるものとしているが、これに限らず、各スケールに出力が０になる隙間領域（格子がない部分）を設け、これを補助スケールとして用いることとしても良い。

一方、図９（Ａ）の位置からウエハテーブルＷＴＢが＋Ｙ方向に移動し、図９（Ｂ）に示されるように、レーザビームＬＢの半分が格子ＲＧに掛かると、レーザビームＬＢ₁、ＬＢ₂が同時に有効になり、レンズＬ２ａ、Ｌ２ｂの光軸を通る一次回折光の反射光が受光系６４ｃに戻るようになる。

図９（Ｂ）の位置からウエハテーブルＷＴＢがさらに＋Ｙ方向に移動した図１０（Ａ）の段階では、レンズＬ２ａ、Ｌ２ｂの光軸を通る１次回折光に加え、レンズＬ２ａ、Ｌ２ｂの光軸の周囲を通るレーザビームＬＢ₁、ＬＢ₂の１次回折光の反射光が受光系６４ｃに戻るようになる。

図１０（Ａ）の位置からウエハテーブルＷＴＢがさらに＋Ｙ方向に移動した図１０（Ｂ）の段階では、レーザビームＬＢの全体が格子ＲＧに照射されるようになり、受光系に戻るレーザビームＬＢ₁、ＬＢ₂の１次回折光の反射光(光量)が最大になる。

その後、ウエハテーブルＷＴＢがさらに＋Ｙ方向に移動すると、前と反対に、図１０（Ａ）、図９（Ｂ）と同様の状態を順次経ることで、受光系に戻る１次回折光の反射光が徐々に減少した後、レーザビームＬＢの１／２を超える部分が格子ＲＧから外れた時点で、受光系６４ｃには、回折光は戻らなくなる。

このように、レーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズと格子ＲＧのＹ軸方向のサイズＬ１とがほぼ一致する場合には、光強度は、ウエハテーブルＷＴＢの移動にともない徐々に増加し、最大光量となった後に徐々に減少するようになる。しかるに、本実施形態の場合、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂それぞれから射出されるレーザビームＬＢのＹ軸方向のサイズが、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃のＹ軸方向のサイズＬ１（及び隙間領域のＹ軸方向のサイズＬ２）より小さいので、図１０（Ｂ）の状態が所定時間（所定の移動区間）続くことになる。これにより、図７（Ｂ）に示されるような光強度信号Ｓ１が得られるようになるのである。

以上のようにして、図７（Ｂ）中の光強度信号Ｓ１と同様の信号が、Ｙヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂のそれぞれから得られると、制御装置２０は、それぞれの信号を用いて、次式に基づいて、補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃のＹ軸方向の中央の点の位置座標Ｙ0を、補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃それぞれの基準点の位置情報として求める。

Ｙ0＝（Ｙ1＋Ｙ2）／２ …（１）
ここで、Ｙ1、Ｙ2は、光強度信号Ｓ１と所定のスライスレベルＳＬとの交点のＹ座標である（図７（Ｂ）参照）。なお、補助スケールとして前述の格子がない部分を用いる（設ける）場合には、「格子がない部分」の中心を求める方式でも良い。

ここで、Ｙヘッド６４ｙ₁、６４ｙ₂の光強度信号をそれぞれ用いて求められる、補助スケール３９Ｙ₄の３９Ｙ₃のＹ軸方向の中央の点の位置座標をＹ01、Ｙ02とすると、Ｙ01とＹ02とに差がある場合、補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃のウエハテーブルＷＴＢ上の形成位置に誤差がないものと仮定すると、その差は、Ｙヘッド６４ｙ₁、６４ｙ₂の間のＹ軸方向に関する設置位置誤差に他ならず、一方、Ｙヘッド６４ｙ₁、６４ｙ₂のいずれにも設置位置誤差が無いものと仮定すると、その差は、補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃のウエハテーブルＷＴＢ上における形成位置の誤差に他ならない。いずれにしても、制御装置２０は、予め補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃それぞれの基準点の位置情報、すなわち上述の位置座標Ｙ01、Ｙ02を、上述の手順で求めておき、それらの値をメモリに記憶しておく。

そして、ウエハステージＷＳＴのリセット時などには、干渉計システム１１８Ａを用いて、上述と同様の手順で、補助スケール３９Ｙ₄、３９Ｙ₃のＹ軸方向の中央の点の位置座標（それぞれＹ0１’、Ｙ02’とする）を求めた後、次式（２）に基づいてウエハテーブルＷＴＢのθｚ回転誤差（ヨーイング量）Δθｚを求め、θｚ回転誤差が零となるように、ウエハテーブルＷＴＢをθｚ回転させた後、干渉計システム１１８ＡのＸ，Ｙ干渉計をリセットする。

Δθｚ＝｛（Ｙ0１’−Ｙ01）−（Ｙ02’−Ｙ02）｝／Ｌ ……（２）
ここで、Ｌは、Ｙヘッド６４ｙ₁、６４ｙ₂間の設計上の距離である。なお、本実施形態では、距離Ｌは、前述したＦＤバー４６上の一対の基準格子の間隔に一致しているものとする。また、距離Ｌは設計値でなく実測値でもよい。

ところで、上述の位置座標Ｙ01、Ｙ02を求める際に、エンコーダのヘッドの受光系で得られる光量（光強度）のレベルが何らかの理由で低下した場合、得られる光強度信号は、図７（Ｂ）中に点線で示される信号Ｓ２のようになる。かかる場合であっても、本実施形態では、光強度信号Ｓ２とスライスレベルＳＬに２交点が存在する限り、次式（３）が成立するので、殆ど影響を受けることがない。

Ｙ0≒（Ｙ1’＋Ｙ2’）／２≒（Ｙ1＋Ｙ2）／２ ……（３）
なお、光強度信号Ｓの光強度のレベルが十分大きい場合には、図７（Ｃ）に示されるように、制御装置２０は、予め実験又はシミュレーション等で求めたスライスレベルＳＬと、信号Ｓとの１つの交点のＹ座標Ｙ0’、すなわち補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃の一端（例えば＋Ｙ端）の点のＹ座標を、補助スケール３９Ｙ₄，３９Ｙ₃それぞれの基準点におけるＹ位置情報として求めても良い。なお、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２を、ヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂を用いて、前述と同様の手順で計測して、その一対の基準格子５２のＹ軸方向の中央の点のＹ位置情報を求めておくことで、計測ステージＭＳＴ（計測ステージ干渉計システム１１８Ｂ）についても、ウエハステージＷＳＴ（干渉計システム１１８Ａ）と同様にθｚ回転の復帰（リセット）が可能である。

次に、露光装置１００で行われる、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心に対する、ステージエンコーダ７０の各ヘッドの位置情報の計測動作について説明する。この計測では、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）に示されるような工具ウエハＷ_Mが用いられる。

工具ウエハＷ_Mは、ウエハテーブルＷＴＢ上の各スケール表面を覆う前述のカバーガラスとほぼ同じ厚さのガラスウエハＰを有し、該ガラスウエハＰの上面には、図１１（Ａ）の平面図及び図１１（Ｂ）の縦断面図に示されるように、２次元マークＭ’が形成されている。２次元マークＭ’は、ウエハＷ上のアライメントマークと同様に、プライマリアライメント系ＡＬ１で計測可能なマークである。また、この２次元マークＭ’に対向するガラスウエハＰ（工具ウエハＷ_M）の裏面には、図１１（Ｂ）に示されるように、遮光膜ＳＦが形成されている。遮光膜ＳＦは、工具ウエハＷ_MをウエハテーブルＷＴＢ上のウエハホルダに吸着させて、２次元マークＭの計測を行う際に、ウエハホルダからの不要な光が、プライマリアライメント系ＡＬ１に入射することがないようにするものである。従って、このようなウエハホルダからの不要な戻り光の発生を考慮しなくても良いのであれば、遮光膜ＳＦは必ずしも形成する必要はない。

また、工具ウエハＷ_Mの裏面には、遮光膜ＳＦの近傍にステージエンコーダ７０の各ヘッド６４、６４ｙ₁、６４ｙ₂、又は６７によって計測が可能な格子、例えば２次元の反射型回折格子ＴＤＧが形成されている。

この工具ウエハＷ_Mを用いた計測は、次のようにして行われる。この場合も、前提として、不図示の干渉計システム１１８Ａの各干渉計のリセットは、完了しているものとする。

まず、制御装置２０により、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハホルダ上に工具ウエハＷ_Mが、不図示のウエハ搬送系を介して搭載され、ウエハホルダによって吸着保持される。このとき、工具ウエハＷ_Mは、デバイス製造用のウエハＷと同様に、回転誤差が補正された状態でウエハホルダ上に搭載される。

次に、工具ウエハＷ_M上面の２次元マークＭ’がプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置するように、制御装置２０は、干渉計システム１１８Ａの各干渉計の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で駆動する。そして、制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１を用いて２次元マークＭ’の位置情報（検出中心に対する位置情報）を計測するとともに、その計測結果と、計測時の干渉計システム１１８Ａの計測値と計測した位置情報とに基づいて、プライマリアライメント系の検出中心の位置座標（ｘ、ｙ）を算出し、メモリに記憶する。

次に、制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の任意のヘッド（以下、対象ヘッドと呼ぶ）の下方を、工具ウエハＷ_Mの格子ＴＤＧがＹ軸方向に横切るように、干渉計システム１１８Ａの各干渉計の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で駆動し、前述と同様の手順で、格子ＴＤＧの中央の点のＹ座標を、その対象ヘッドを用いて計測する。次いで、制御装置２０は、対象ヘッドの下方を、工具ウエハＷ_Mの格子ＴＤＧがＸ軸方向に横切るように、干渉計システム１１８Ａの各干渉計の計測値に基づいてウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で駆動し、前述と同様の手順で、格子ＴＤＧの中央の点のＸ座標を、その対象ヘッドを用いて計測する。そして、制御装置２０は、上記の格子ＴＤＧの位置座標（Ｘ，Ｙ）を対象ヘッドの位置座標（Ｘ，Ｙ）としてメモリに記憶する。

ここで、本実施形態では、先に説明したように、図７（Ｂ）に示されるようなヘッドが格子を横切る際に得られた光強度信号を用いて、対象ヘッドの位置座標（Ｘ，Ｙ）を求めるので、Ｙヘッド６４についてもＸ座標の計測が可能であり、同様にＸヘッド６７についてもＹ座標の計測が可能である。

制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の残りのヘッドの位置座標も上記と同様にして計測し、メモリに記憶する。

そして、制御装置２０は、マークＭ’と格子ＴＤＧとの既知の位置関係と、計測した各ヘッドの位置座標と、計測したプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心の位置座標とに基づいて、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心とステージエンコーダ７０の全てのヘッドとの位置関係を算出し、メモリに記憶する。

次に、主として各ロットのウエハに対する処理を開始する直前（ロット先頭）に行われる、セカンダリアライメント系ＡＬ２_n（ｎ＝１〜４）のベースライン計測動作について説明する。ここで、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースラインとは、プライマリアライメント系ＡＬ１（の検出中心）を基準とする各セカンダリアライメント系ＡＬ２_n（の検出中心）の相対位置を意味する。なお、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースライン（投影光学系ＰＬによるパターン（例えばレチクルＲのパターン）の投影位置とプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心との位置関係（又は距離））の計測（ベースラインチェック）については既に行われているものとする。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２_n（ｎ＝１〜４）は、例えばロット内のウエハのショットマップデータに応じて、前述の回転駆動機構６０_nにより駆動されてＸ軸方向の位置が設定されているものとする。

ロット先頭に行われるセカンダリアライメント系のベースライン計測（以下、適宜Sec-BCHKとも呼ぶ）に際しては、制御装置２０は、まず、図１２（Ａ）に示されるように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）上の特定のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出し（図１２（Ａ）中の星マーク参照）、その検出結果と、その検出時のステージエンコーダ７０の計測値とを対応付けてメモリに格納する。次いで、制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に所定距離移動し、図１２（Ｂ）に示されるように、上記の特定のアライメントマークを、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁で検出し（図１２（Ｂ）中の星マーク参照）、その検出結果と、その検出時の上記ステージエンコーダの計測値とを対応付けてメモリに格納する。

同様にして、制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に移動して上記の特定のアライメントマークを、残りのセカンダリアライメント系ＡＬ２₂，ＡＬ２₃，ＡＬ２₄で順次検出し、その検出結果と検出時のステージエンコーダの計測値とを、順次対応付けてメモリに格納し、制御装置２０は、上記の処理結果に基づいて、各セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースラインをそれぞれ算出する。

このように、ロット先頭のウエハＷ（プロセスウエハ）を用いて、そのウエハＷ上の同一のアライメントマークをプライマリアライメント系ＡＬ１と各セカンダリアライメント系ＡＬ２_nとで検出することで、各セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースラインを求めることから、この計測により、結果的に、プロセスに起因するアライメント系間の検出オフセットの差も補正される。なお、ウエハのアライメントマークの代わりに、ウエハステージＷＳＴ又は計測ステージＭＳＴ上の基準マークを用いて、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースライン計測を行っても良い。また、本実施形態ではプライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２_nがそれぞれ２次元マーク（Ｘ、Ｙマーク）を検出可能であるので、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースライン計測時に２次元マークを用いることで、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのＸ軸及びＹ軸方向のベースラインを同時に求めることができる。

次に、ロット内のウエハの処理中に、所定のタイミング、例えばウエハの露光終了から次のウエハのウエハテーブルＷＴＢ上へのロードが完了するまでの間（すなわちウエハ交換中）に行われるSec-BCHKの動作について説明する。この場合のSec-BCHKは、ウエハ交換毎というインターバルで行われるので、以下ではSec-BCHK（インターバル）とも記述する。

このSec-BCHK（インターバル）に際しては、制御装置２０は、図１３に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心が配置される上記直線ＬＶとセンターラインＣＬがほぼ一致し、かつＦＤバー４６がプライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２_nに対向するように計測ステージＭＳＴを移動する。そして、ＦＤバー４６上の一対の基準格子５２とそれぞれ対向するＹヘッド６４ｙ₁，６４ｙ₂の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ回転を調整するとともに、計測テーブルＭＴＢのセンターラインＣＬ上又はその近傍に位置する基準マークＭを検出するプライマリアライメント系ＡＬ１の計測値に基づいて例えば干渉計の計測値を用いてＦＤバー４６のＸＹ位置を調整する。

そして、この状態で、制御装置２０は、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、それぞれのセカンダリアライメント系の視野内にあるＦＤバー４６上の基準マークＭを同時に計測することで、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースラインをそれぞれ求める。そして、その後の処理に際しては、新たに計測したベースラインを用いることで、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースラインのドリフトが補正される。

なお、上記のSec-BCHK（インターバル）は、複数のセカンダリアライメント系による異なる基準マークの同時計測によって行うものとしたが、これに限らず、ＦＤバー４６上の同一の基準マークＭを、複数のセカンダリアライメント系で順次（非同時に）計測することで、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースラインをそれぞれ求めることとしても良い。

上述のようにして、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースラインが求められる結果、このベースラインと、先に計測されメモリ内に記憶されている、プライマリアライメント系の検出中心とステージエンコーダ７０の全てのヘッドとの位置関係とに基づいて、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれとステージエンコーダの各ヘッドとの位置関係も求められる。従って、後述するウエハアライメントの結果に基づいて、ステージエンコーダを用いて露光の際のウエハステージの位置を制御することで、精度良く、レチクルパターンの投影位置にウエハＷ上の各ショット領域を位置合わせすることが可能になる。

本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作が行われる。この並行処理動作中、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置は、主にステージエンコーダ７０を用いて計測され、ステージエンコーダ７０が使用できない範囲で、干渉計システム１１８Ａを用いて計測される。また、計測ステージＭＳＴの位置は、計測ステージ干渉計システム１１８Ｂを用いて計測される。そして、露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴに載置されるウエハＷ上に、局所液浸装置８を用いて液浸領域１４を形成し、投影光学系ＰＬ及び液浸領域１４の液体Ｌｑを介して照明光ＩＬでウエハＷの露光動作が行われる。この露光動作は、制御装置２０により、事前に行われたアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２_１〜ＡＬ２_４によるウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果及びアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄の最新のベースライン等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより行われる。そして、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハのロード（又は交換）を行っている間に、制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６を用いて、プライマリアライメント系ＡＬ１に対する４つのセカンダリアライメント系の相対位置を計測するSec-BCHK（インターバル）を行う。

更に、ウエハロード（又は交換）が終了したウエハステージＷＳＴがアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２_１〜ＡＬ２_４直下に移動してきた際には、制御装置２０は、以下のようにして、アライメント動作を実行する。

なお、本実施形態におけるアライメント動作では、図１４（Ｃ）に示されるレイアウト（ショットマップ）で複数のショット領域が形成されているウエハＷ上の着色された１６個のショット領域ＡＳを、アライメントショット領域とするものとする。なお、図１４（Ａ），図１４（Ｂ）では、計測ステージＭＳＴの図示は省略されている。

前提として、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄は、アライメントショット領域ＡＳの配置に合わせて、Ｘ軸方向の位置調整（回転駆動機構６０_nを用いた位置調整）が事前に行われているものとする。

まず、制御装置２０は、不図示のローディングポジション（図１４（Ａ）の右下側）に位置決めされたウエハステージＷＳＴを、図１４（Ａ）に示される位置よりもやや下側（ウエハＷの中心が、直線ＬＶ上に位置する所定の位置（後述するアライメント開始位置））に移動させる。この移動は、ステージエンコーダ７０及び干渉計システム１１８Ａを用いて計測されたウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて行われる。

次に、制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して図１４（Ａ）に示される位置に位置決めし、プライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２₂，ＡＬ２₃を用いて、３つのファーストアライメントショット領域ＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１４（Ａ）中の星マーク参照）、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃の検出結果とその検出時のステージエンコーダ７０の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。なお、このときアライメントマークを検出していない、両端のセカンダリアライメント系ＡＬ２₁，ＡＬ２₄は、ウエハテーブルＷＴＢ（又はウエハ）に検出光を照射しないようにしても良いし、照射するようにしても良い。また、本実施形態のウエハアライメントでは、プライマリアライメント系ＡＬ１がウエハテーブルＷＴＢのセンターライン上に位置されるように、ウエハステージＷＳＴはそのＸ軸方向の位置が設定され、このプライマリアライメント系ＡＬ１はウエハＷの子午線上に位置するアライメントショット領域のアライメントマークを検出する。

次に、制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄がウエハＷ上の５つのセカンドアライメントショット領域ＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄の検出結果とその検出時のステージエンコーダ７０の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。

次に、制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄がウエハＷ上の５つのサードアライメントショット領域ＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１４（Ｂ）中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄の検出結果とその検出時のステージエンコーダ７０の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。

次に、制御装置２０は、ステージエンコーダ７０の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動してプライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２₂，ＡＬ２₃を用いて、ウエハＷ上の３つのフォースアライメントショット領域ＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃を用いて、３つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃の検出結果とその検出時のステージエンコーダ７０の計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。

そして、制御装置２０は、このようにして得た合計１６個のアライメントマークの検出結果及び対応するステージエンコーダ７０の計測値と、セカンダリアライメント系ＡＬ２_nのベースラインとを用いて、例えば特開昭６１−０４４４２９号公報（及び対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書）などに開示されるＥＧＡ方式の統計演算を行って、ステージエンコーダ７０（４つのヘッドユニット）の計測軸で規定される座標系（例えば、投影光学系ＰＬの光軸を原点とするＸＹ座標系）上におけるウエハＷ上の全てのショット領域の配列（座標値）を算出する。

このように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動させ、その移動経路上における４箇所にウエハステージＷＳＴを位置決めすることにより、合計１６個のアライメントショット領域ＡＳにおけるアライメントマークの位置情報を、１６個のアライメントマークを単一のアライメント系で順次検出する場合などに比べて、格段に短時間で得ることができる。この場合において、例えばアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃について見れば特に分かり易いが、上記のウエハステージＷＳＴの移動と連動して、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₂，ＡＬ２₃はそれぞれ、検出視野内に順次配置される、Ｙ軸方向に沿って配列された複数のアライメントマークを検出する。このため、上記のアライメントマークの位置計測に際して、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動させる必要が無いようになっている。

また、この場合、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内での位置（特にＹ位置（すなわち、複数のアライメント系に対するウエハＷの進入度合い））によって、複数のアライメント系により同時検出されるウエハＷ上のアライメントマークの検出点数（計測点数）が異なるので、ウエハステージＷＳＴを複数のアライメント系の配列方向（Ｘ軸方向）に直交するＹ軸方向に移動する際に、ウエハＷ上の互いに異なる位置のマークを、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置に応じて、換言すればウエハＷ上のショット配列に応じて、必要な数のアライメント系を用いて同時に検出することができる。

なお、本実施形態では、上記アライメントにおいてウエハステージＷＳＴが移動している間に、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点ＡＦ系を用いて、ウエハＷの表面全面のＺ位置を取得している。

その後、制御装置２０は、前述のウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果及び予め計測したプライマリアライメント系のベースライン等に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の液浸露光を行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、ロット内の残りのウエハに対して同様の動作が繰り返し行われる。なお、露光中のウエハステージＷＳＴのＺ軸方向に関する制御は、多点ＡＦ系を用いてアライメント中に取得されたウエハＷの表面全面のＺ位置に基づいてウエハステージＷＳＴのＺ軸、θｘ及びθｙ方向の位置制御を行う前述した他の計測装置により行われる。

以上説明したように、本実施形態によると、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の上面のＸ軸方向の両端部にＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂がそれぞれ配置され、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂それぞれの＋Ｙ側、すなわちウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側のエッジ近傍に、Ｙ軸方向を格子の周期方向としＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に比べて周期方向のサイズが小さい補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄が配置されている。このため、前述の如く、干渉計システム１１８Ａの計測値に基づいて、補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄を、ステージエンコーダの２つのＹヘッド６４ｙ₂、６４ｙ₁が、それぞれ横切るように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動し、その駆動中に得られたＹヘッド６４ｙ₂、６４ｙ₁の光電変換信号（光強度信号）とスライスレベルＳＬとの２交点のＹ座標に基づいて、補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄のＹ軸方向の中点のＹ座標を、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向両端部の基準点におけるＹ位置情報として求める。このようなウエハテーブルＷＴＢの基準点のＹ位置情報の検出を、所定のタイミングで行っておくことで、次に基準点のＹ位置情報の検出を行うまでの間は、その基準点のＹ位置情報を用いることで、前述した如く、ウエハステージ（干渉計システム）のリセット時における、θｚ回転の復帰を再現良く行うことができる。

また、上記のウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向両端部の基準点におけるＹ位置情報の計測と同様の計測を、ステージエンコーダ７０の各ヘッドについて行うことで、各ヘッドの位置情報を正確に求めることが可能になる。

そして、上述のような計測（一種のキャリブレーション処理）を行った後においては、ステージエンコーダ７０を用いてウエハステージＷＳＴの位置制御を精度良く行うことが可能になる。

また、本実施形態に係る露光装置１００では、前述した如く、工具ウエハＷ_Mを用いても、ステージエンコーダの位置情報を精度良く計測することができる。この場合には、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心と各ヘッドとの位置関係を精度良く求めることができるとともに、ヘッド間の位置関係も求めることができる。

また、露光開始に先立って上記の各計測が行われる場合、露光の際、前記計測結果を考慮して、ウエハに対するパターンの形成のため、ウエハステージＷＳＴの位置を位置計測システム２００のステージエンコーダ７０を用いて精度良く管理することが可能になり、これにより、ウエハ上に精度良くパターンを形成することが可能になる。

なお、上記実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の上面のＸ軸方向の両端部にＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂がそれぞれ配置され、Ｙスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂それぞれの＋Ｙ側、すなわちウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側のエッジ近傍に、Ｙ軸方向を格子の周期方向としＹスケール３９Ｙ₁，３９Ｙ₂に比べて周期方向のサイズが小さい補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄が配置されている場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄の一方のみが、ウエハテーブルＷＴＢ上に設けられていても良い。かかる場合であっても、例えばステージエンコーダ７０の各ヘッドの位置情報の計測は、前述と同様の手順で可能である。

あるいは、補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄が形成された領域に、格子以外のパターンを形成する、あるいは、パターンを一切設けないこととして、エンコーダのヘッド、又はその他のウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測装置の何らかのキャリブレーションに用いる、キャリブレーションエリアを形成しても良い。かかる場合には、キャリブレーションエリアを用いて所定のキャリブレーション処理を、ウエハステージＷＳＴを移動させて行うことが可能になる。

なお、上記実施形態では、アライメント装置９９がセカンダリアライメント系を４本備える場合について説明したが、これに限らず、セカンダリアライメント系は、任意の本数とすることが可能である。また、プライマリアライメント系ＡＬ１は１本に限らず複数本でも良いし、セカンダリアライメント系と同様、ＸＹ面内で駆動可能な構成を採用することとしても良い。

なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象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。

なお、上記実施形態では、ウエハが対向して配置される下面を有するノズルユニットを用いるものとしたが、これに限らず、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）１９１とウエハＷとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている液浸機構、欧州特許公開第１４２０２９８号公報に開示されている液浸機構も本実施形態の露光装置に適用することができる。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ側で各ウエハの交換を行っている間に、計測ステージＭＳＴ側ではＦＤバー４６を用いて、Sec-BCHK（インターバル）を行う場合について説明したが、これに限らず、計測ステージＭＳＴの計測器群を用いて、照度むら計測（及び照度計測）、空間像計測、波面収差計測などの少なくとも一つを行い、その計測結果をその後に行われるウエハの露光に反映させることとしても良い。具体的には、例えば、計測結果に基づいて投影光学系ＰＬの調整を行うこととすることができる。また、ウエハ交換中は計測ステージＭＳＴ上に液浸領域を保持しておき、計測ステージとの交換でウエハステージＷＳＴが投影ユニットＰＵの直下に配置されるとき、計測ステージ上の液浸領域をウエハステージ上に移動することとしても良い。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、ステージ本体９１とウエハテーブルＷＴＢとを含むものとしたが、これに限らず、６自由度で移動可能な単一のステージをウエハステージＷＳＴとして採用しても良い。また、反射面に代えて、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。また、計測ステージの構成としては、上記実施形態で説明したものに限らず、例えば、計測テーブルＭＴＢを、ステージ本体９２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージＭＳＴを採用しても良いし、あるいは、計測テーブルＭＴＢをステージ本体９２に固定し、その計測テーブルＭＴＢを含むステージ本体９２を６自由度方向に駆動可能な構成にしても良い。

なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）が挙げられる。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ₂レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。

また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。さらに、上記実施形態では露光装置が前述した局所液浸装置８の全てを備えるものとしたが、局所液浸装置８の一部（例えば、液体供給装置及び／又は液体回収装置など）は、露光装置が備えている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用しても良い。

なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、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にも採用することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について、図１５〜図２３に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略若しくは省略する。

図１５には、第２の実施形態の露光装置３００の概略構成が示されている。露光装置３００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。

露光装置３００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ＷＳＴを含むウエハステージ装置１５０、及びこれらの制御系等を備えている。露光装置３００は、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するエンコーダシステムの構成が、第１の実施形態の露光装置１００と異なる。また、露光装置３００には、局所液浸装置が設けられていない点も、露光装置１００と相違する。

投影ユニットＰＵの鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲には、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、本第２の実施形態では、その一部に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入される円形の開口、及びアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入される円形の開口を有する矩形のプレートから成り、不図示のボディから吊り下げ支持されている。スケール板２１の下面（−Ｚ側の面）には、Ｙ軸方向を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子と、Ｘ軸方向を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子とから成る反射型の２次元回折格子ＲＧ（図１７参照）が形成されている。

ウエハステージ装置１５０は、床面上に複数（例えば３つ又は４つ）の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたベース盤１２、該ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ、該ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系２７（図２２参照）、エンコーダシステム１７０（図２２参照）、及びウエハステージ干渉計システム（以下、干渉計システムと略述する）２１８（図２２参照）等を備えている。

ウエハステージＷＳＴは、図１５に示されるように、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１の上方に配置され、不図示のＺ・チルト駆動機構によって、ステージ本体９１に対して非接触で支持されたウエハテーブルＷＴＢとを有している。この場合、ウエハテーブルＷＴＢは、Ｚ・チルト駆動機構によって、電磁力等の上向きの力（斥力）と、自重を含む下向きの力（引力）との釣り合いを３点で調整することで、非接触で支持されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。

ウエハステージＷＳＴは、複数のエアベアリング（不図示）によってベース盤１２の上方に所定のクリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、ウエハステージ駆動系２７によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢは、ベース盤１２に対して、６自由度方向に駆動可能である。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着（又は静電吸着）され、固定されている。

また、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、エンコーダシステム１７０によって計測可能に構成されている。以下、エンコーダシステム１７０の構成等について詳述する。

ウエハテーブルＷＴＢには、図１６の平面図に示されるように、その４隅にそれぞれエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略述する）６０Ａ〜６０Ｄが取り付けられている。これらのヘッド６０Ａ〜６０Ｄは、図１７にヘッド６０Ｃを代表的に取り上げて示されるように、計測ビームの射出端を＋Ｚ方向に向けてウエハテーブルＷＴＢに形成されたＺ軸方向の貫通孔内に収容され、ウエハテーブルＷＴＢに固定されている。

図１６において、ウエハテーブルＷＴＢの一方の対角線上に位置する一対のヘッド６０Ａ、６０Ｃは、Ｙ軸方向を計測方向とするヘッドである。また、ウエハテーブルＷＴＢのもう一方の対角線上に位置する一対のヘッド６０Ｂ、６０Ｄは、Ｘ軸方向を計測方向とするヘッドである。ヘッド６０Ａ〜６０Ｄのそれぞれとしては、前述の第１の実施形態のヘッド６４、６６等と同様の構成のものが用いられている。ヘッド６０Ａ〜６０Ｄと同様の構成については、例えば米国特許第７，２３８，９３１号明細書、及び国際公開第２００７／０８３７５８号パンフレットなどに開示されている。ただし、各ヘッドを構成する、光源及び光検出器は各ヘッドの外部に設け、光学系のみを各ヘッドの本体部内に設け、光源及び光検出器と、光学系とを、光ファイバを含む光通信経路を介して光学的に接続しても良い。

ヘッド６０Ａ、６０Ｃは、スケール板２１の２次元回折格子ＲＧに計測ビーム（計測光）を照射し、２次元回折格子ＲＧを構成するＹ軸方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するＹリニアエンコーダ１７０Ａ、１７０Ｃ（図２２参照）をそれぞれ構成する。また、ヘッド６０Ｂ、６０Ｄは、スケール板２１の２次元回折格子ＲＧに計測ビームを照射し、２次元回折格子ＲＧを構成するＸ軸方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測するＸリニアエンコーダ１７０Ｂ、１７０Ｄ（図２２参照）をそれぞれ構成する。

また、ウエハテーブルＷＴＢには、図１６に示されるように、例えば、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）の光強度を計測する空間像計測器９６、及び基準マークＦＭが形成された基準板などの、各種計測用部材が設けられている。計測用部材として、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器などを採用しても良い。なお、上記各センサに加え、例えば特開平１１−０１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）などに開示される、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良い。

また、スケール板２１の下面（−Ｚ側の面）には、図１８（Ａ）に示されるように、２次元回折格子ＲＧの内部に、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２、１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２が形成されている。ここで、図１８（Ｂ）に拡大して示される補助スケール１３９Ｘ_２のように、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２、１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２は、２次元回折格子ＲＧにより所定サイズの隙間領域（格子線がない領域）を介して囲まれている。

補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２は、それぞれ、ヘッド６０Ａ，６０Ｃのキャリブレーション用の補助スケールで、図１８（Ａ）に示されるように、それぞれ、２次元回折格子ＲＧ内の−Ｘ側及び＋Ｙ側に配置されている。なお、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２の位置関係は、ヘッド６０Ａ、６０Ｃのそれにほぼ等しい（図２３参照）。補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２は、前述の補助スケール３９Ｙ₃，３９Ｙ₄と同様のＹ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。

また、補助スケール１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２は、それぞれ、ヘッド６０Ｂ、６０Ｄのキャリブレーション用の補助スケールで、図１８（Ａ）に示されるように、それぞれ、２次元回折格子ＲＧ内の＋Ｘ，−Ｙ側の端部及び−Ｘ，＋Ｙ側の端部の近傍に配置されている。なお、補助スケール１３９Ｘ_２の補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２との位置関係は、ヘッド６０Ｄのヘッド６０Ａ，６０Ｃとの位置関係にほぼ等しい（図２３参照）。補助スケール１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２は、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２と同様ではあるが、周期方向をＸ軸方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。なお、図１８（Ａ）では、便宜上、ベース盤１２は図示が省略されている。図１９〜図２１及び図２３においても同様である。

なお、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２、１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２は、図１９（Ａ）に示される露光中及び図１９（Ｂ）に示されるアライメント計測中に、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｂ、６０Ｄがそれらを走査し得ない位置に配置されている。また、この補助スケールの配置において、図２０（Ａ）に示される照度むらセンサ９４を用いた照明光ＩＬの照度むら計測時、図２０（Ｂ）に示される空間像計測器９６を用いた投影光学系ＰＬの光学特性の計測時、図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）にそれぞれ示される投影光学系ＰＬ及びアライメント系ＡＬＧを用いた基準マークＦＭの検出時においても、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｂ、６０Ｄは補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２、１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２を走査し得ない。

本第２の実施形態では、補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２，１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２が形成された領域を含む所定範囲の領域が、キャリブレーションエリアとなっている。

また、本第２の実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢの位置は、干渉計システム２１８（図２２参照）によって、エンコーダシステム１７０とは独立して、計測可能に構成されている。

干渉計システム２１８は、図１６に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａにＹ軸方向の測長ビームを複数照射する少なくとも１つのＹ干渉計２１８Ｙと、反射面１７ｂに１又は２以上のＹ軸方向の測長ビームを照射する複数、ここでは２つのＸ干渉計２１８Ｘ₁、２１８Ｘ₂とを備えている（図１６及び図２２参照）。

Ｙ干渉計２１８ＹのＹ軸方向に関する実質的な測長軸は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと、アライメント系ＡＬＧの検出中心とを通るＹ軸方向の直線である。Ｙ干渉計２１８Ｙは、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向、θｚ方向及びθｘ方向の位置情報を計測する。

また、Ｘ干渉計２１８Ｘ₁のＸ軸方向に関する実質的な測長軸は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＸ軸方向の直線である。Ｘ干渉計２１８Ｘ₁は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向、θｙ方向（及びθｚ方向）の位置情報を計測する。

また、Ｘ干渉計２１８Ｘ₂の測長軸は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸方向の直線である。Ｘ干渉計２１８Ｘ₁は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向及びθｙ方向の位置情報を計測する。

なお、例えば、上記反射面１７ａ，１７ｂに代えて、ウエハテーブルＷＴＢの端部に、平面ミラーからなる移動鏡を取り付けても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢにＸＹ平面に対し４５°傾斜した反射面を設け、該反射面を介してウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置を計測するようにしても良い。

干渉計システム２１８の各干渉計の計測値は、制御装置２０に供給されている。但し、本第２の実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報（回転情報）を含む）は、主として、上述したエンコーダシステム１７０によって計測され、干渉計２１８Ｙ、２１８Ｘ₁、２１８Ｘ₂の計測値は、そのエンコーダシステム１７０のキャリブレーションの際、あるいはエンコーダシステム１７０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。

アライメント系ＡＬＧは、投影光学系ＰＬの−Ｙ側に所定間隔を隔てて配置されている。アライメント系ＡＬＧとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、制御装置２０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対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象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。

その他、本第２の実施形態の露光装置３００には、投影ユニットＰＵの近傍に、前述の多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）と同様の多点ＡＦ系ＡＦ（図１５では不図示、図２２参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して制御装置２０に供給される（図２２参照）。制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、各検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、アライメント検出系ＡＬＧの近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント時にウエハ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報とウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置を検出する別のセンサの計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。

露光装置１００では、さらに、レチクルＲの上方に、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂ（図１５では不図示、図２２参照）が設けられている。レチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂの検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して制御装置２０に供給される。

図２２には、露光装置３００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、制御装置２０を中心として構成されている。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３００では、デバイスの製造に際し、前述のレチクルアライメント検出系１３Ａ，１３Ｂ、ウエハテーブルＷＴＢ上の基準板（基準マークＦＭ）などを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測が行われ、これと前後してウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）などが行われる。

そして、制御装置２０により、ベースラインの計測結果、及びウエハアライメントの結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。この露光動作は、前述したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴをショット領域の露光のための加速開始位置に移動するショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。

上記の走査露光中、制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内における位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を、エンコーダシステム１７０を用いて計測しつつ、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、多点ＡＦ系ＡＦの計測値に基づいて不図示のＺ・チルト駆動機構を駆動することで、ウエハＷの露光対象のショット領域の一部（露光領域ＩＡに対応する領域）を投影光学系ＰＬの焦点深度内に合致させる、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。

従って、露光装置３００によると、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行しつつ、エンコーダシステム１７０の各エンコーダの計測情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を高精度に制御することができる。

また、露光装置３００では、例えば、空間像計測器９６を用いて、レチクル又はレチクルステージＲＳＴ上のマーク板に形成された計測マークの空間像を計測する際には、例えば図２０（Ｂ）に示されるように、空間像計測器を投影光学系ＰＬの直下に位置させた状態で、その計測マークの投影光学系ＰＬによる投影像（空間像）がスリットスキャン方式で計測される。

ここで、本第２の実施形態では、図２３（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴがベース盤１２上の−Ｘ，＋Ｙ側の端部の近傍に位置するとき、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｄがそれぞれ補助スケール１３９Ｙ_１，１３９Ｙ_２，１３９Ｘ_２に対向する。なお、この時、投影光学系ＰＬの下方には、ウエハステージＷＳＴに設けられた照度むらセンサ９４、空間像計測器９６、及び基準マークＦＭは位置しない。従って、制御装置２０は、干渉計システム２１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測しつつ、ウエハステージＷＳＴをベース盤１２上の−Ｘ，＋Ｙ側の端部の近傍に移動させ、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｄを用いて補助スケール１３９Ｙ_１，１３９Ｙ_２，１３９Ｘ_２の位置情報を前述の第１の実施形態と同様にして計測することができる。すなわち、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｄのキャリブレーション（位置計測）を、行うことができる。

また、本第２の実施形態では、図２３（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴがベース盤１２上の＋Ｘ，−Ｙ側の端部の近傍に位置するとき、ヘッド６０Ｂが補助スケール１３９Ｘ_１に対向する。なお、この時、アライメント系ＡＬＧの下方には、ウエハステージＷＳＴに設けられた照度むらセンサ９４、空間像計測器９６、及び基準マークＦＭは位置しない。従って、制御装置２０は、干渉計システム２１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置を計測しつつ、ウエハステージＷＳＴをベース盤１２上の＋Ｘ，−Ｙ側の端部の近傍に移動させ、ヘッド６０Ｂを用いて補助スケール１３９Ｘ_１の位置情報を計測することができる。すなわち、ヘッド６０Ｂのキャリブレーション（位置計測）を、行うことができる。

以上説明したように、本第２の実施形態の露光装置３００によると、露光が液浸方式でなく非液浸方式のドライ露光で行われる点を除き、第１の実施形態と同等の効果を得ることができる。この他、露光装置３００によると、ウエハＷに対するレチクルＲのパターンの転写・形成、すなわちステップ・アンド・スキャン方式の露光、及びアライメントＡＬＧを用いたウエハＷ上のアライメントマークの検出（アライメント計測）のいずれも行われていない所定のときに、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｂ，６０Ｄが対向するスケール板２１の−Ｚ側の面上の位置に補助スケール１３９Ｙ_１、１３９Ｙ_２，１３９Ｘ_１、１３９Ｘ_２を含むキャリブレーションエリアが設けられている。このため、キャリブレーションエリアの存在により、アライメント計測又は露光動作が行われる通常のウエハステージＷＳＴの移動時に、ヘッド６０Ａ，６０Ｃ，６０Ｂ，６０Ｄ等によるウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測動作が悪影響を受けることがない一方、アライメント計測及び露光動作のいずれもが行われていないときに、エンコーダシステム１７０のキャリブレーションを行うことができる。

なお、上記第２の実施形態では、非液浸のドライ露光装置について例示したが、これに限らず、上記第２の実施形態の露光装置３００と同様にウエハテーブルＷＴＢにヘッドが設けられ、補助スケールなど（キャリブレーションエリア）を有するスケール板がウエハテーブルＷＴＢの外部に設けられたエンコーダシステムを備えた露光装置に、前述の第１の実施形態と同様の局所液浸装置などを設けても良い。

なお、上記第２の実施形態では、エンコーダシステム１７０が、一対のＸヘッドと、一対のＹヘッドとを備えた場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、エンコーダヘッドの数は特に問わないが、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転を含む）を計測するためには、ＸヘッドとＹヘッドとを少なくとも各１つ含み、合計で３つ有していれば良い。また、エンコーダヘッドとして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を計測方向とする２次元エンコーダヘッド（２Ｄヘッド）を用いる場合には、該２Ｄヘッドは、少なくとも２つ、ウエハステージＷＳＴに設ければ良い。

なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、同様に、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る。この場合、このエンコーダの計測値の短期変動を干渉計の計測値を用いて補正する補正情報とエンコーダの計測値とに基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は適用することができる。さらに、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応する米国特許第６，５９０，６３４号明細書）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応する米国特許第５，９６９，４４１号明細書）、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。特に、マルチステージ型の露光装置の場合、ウエハステージを平面モータにより駆動しても良い。

また、上記各実施形態の露光装置における投影光学系の倍率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、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば国際公開第９９／４６８３５号パンフレット（対応する米国特許第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域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言うまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲ又は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）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。このほか、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

また、上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、透過パターンまたは反射パターン、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、国際公開第０１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、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）にも本発明を適用することができる。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応する米国特許第６，６１１，３１６号明細書）に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記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はなく、ガラスプレート、セラミック基板、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形成する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

また、上記各実施形態の露光装置は、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。

なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開パンフレット、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記各実施形態の露光装置を用いて、レチクル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、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を用いて、物体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の生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の位置計測システム及び位置計測方法は、移動体の位置情報を計測するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。また、本発明の工具及び計測方法は、マーク検出系とエンコーダのヘッドとの位置関係を計測するのに適している。

Claims (28)

1. 所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測システムであって、
   前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され、所定方向に延設される格子を含む第１グレーティングと；
   前記所定面上の前記第１グレーティングとは異なる位置に設けられたキャリブレーションエリアと；
   前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッドを有し、前記第１グレーティングに対向するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を計測するエンコーダと；を備え、
   前記キャリブレーションエリアは、前記ヘッドが対向して配置されて前記エンコーダのキャリブレーションが行われる領域であり、該領域には、所定のパターンが形成され、あるいはパターンが一切設けられていない位置計測システム。
2. 請求項１に記載の位置計測システムにおいて、
   前記キャリブレーションエリアは、前記所定方向に関して前記第１グレーティングと並置される位置計測システム。
3. 請求項２に記載の位置計測システムにおいて、
   前記第１グレーティングは、前記移動体に設けられ、前記第１グレーティングの前記所定方向の少なくとも一側に所定間隔隔てて前記キャリブレーションエリアが配置されている位置計測システム。
4. 請求項３に記載の位置計測システムにおいて、
   前記第１グレーティングの格子は、少なくとも前記所定方向に周期性を有し、
   前記キャリブレーションエリアには、前記所定のパターンとして前記所定方向に周期性を有する格子を含み、前記第１グレーティングに比べて前記周期方向のサイズが小さい第２グレーティングが配置されている位置計測システム。
5. 請求項４に記載の位置計測システムにおいて、
   前記ヘッドは、前記第１グレーティング及び前記第２グレーティングのうち、対向するグレーティングに前記所定方向に光ビームを照射する照射系と、前記グレーティングからの回折光を受光する受光系とを含む位置計測システム。
6. 請求項５に記載の位置計測システムにおいて、
   前記光ビームの所定方向のサイズは、前記第２グレーティングの所定方向のサイズより小さく、かつ前記所定の間隔より小さい位置計測システム。
7. 請求項５又は６に記載の位置計測システムにおいて、
   前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、前記第２グレーティングに対向するヘッドの前記受光系の光電変換信号を取り込み、該光電変換信号と所定の閾値とに基づいて、前記移動体上の基準点の前記所定方向の位置情報を算出する制御装置をさらに備える位置計測システム。
8. 請求項７に記載の位置計測システムにおいて、
   前記制御装置は、前記第２グレーティングの前記所定方向の一端から他端を前記ヘッドからの光ビームが横切る範囲で前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、その駆動中、前記格子部からの回折光を受光する受光系の光電変換信号を取り込み、該光電変換信号と前記閾値とに基づいて、前記第２グレーティングの前記所定方向の中点の位置情報を、前記基準点の前記所定方向の位置情報として算出する位置計測システム。
9. 請求項７又は８に記載の位置計測システムにおいて、
   前記エンコーダは、前記平面と平行な面上の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、
   前記制御装置は、複数のヘッドのそれぞれが、前記第２グレーティングに対向する経路にそれぞれ沿って前記移動体を前記所定方向に駆動し、前記第２グレーティングに対向する各ヘッドの前記受光系の光電変換信号を取り込み、該光電変換信号と所定の閾値とに基づいて、前記移動体上の基準点の前記所定方向の位置情報を、複数のヘッドのそれぞれを用いて計測する位置計測システム。
10. 物体を露光して所定のパターンを形成する露光装置であって、
    前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体と；
    前記移動体の位置情報を計測する請求項１〜９のいずれか一項に記載の位置計測システムと；を備える露光装置。
11. 物体を露光して所定のパターンを形成する露光装置であって、
    前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体と；
    前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され、所定方向に延設される格子を含む第１グレーティングと；
    前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッドを有し、前記第１グレーティングに対向するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を計測するエンコーダと；
    前記物体上にパターンを形成するパターン生成装置と；
    前記物体上のマークを検出するマーク検出装置と；
    前記パターン生成装置による前記物体に対するパターンの形成と、前記マーク検出装置による前記物体上のマークの検出とのいずれも行われていない所定のときに、前記ヘッドが対向する前記所定面上の位置に設けられたキャリブレーションエリアと；
    を備え、
    前記キャリブレーションエリアは、前記移動体を移動させて行われる、前記ヘッドのキャリブレーションに用いる領域であり、該領域には、所定のパターンが形成され、あるいはパターンが一切設けられていない露光装置。
12. 請求項１１に記載の露光装置において、
    前記キャリブレーションエリアには、前記所定のパターンとして前記所定方向を格子の周期方向とし前記第１グレーティングに比べて前記周期方向のサイズが小さい第２グレーティングが配置されている露光装置。
13. 請求項１２に記載の露光装置において、
    前記ヘッドは、前記第１グレーティング及び前記第２グレーティングのうち、対向するグレーティングに前記所定方向に光ビームを照射する照射系と、前記グレーティングからの回折光を受光する受光系とを含む露光装置。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第１グレーティングは、前記移動体の外部の前記平面に平行な所定面上に配置されるとともに、前記所定面に対向する前記移動体の面上には、異なる位置に複数のヘッドが設けられ、
    前記複数のヘッドの内の所定の１つが、露光位置の近傍に位置するときに、残りのヘッドが対向する前記所定面上の位置に、前記キャリブレーションエリアが配置されている露光装置。
15. 所定の平面内で移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
    前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、前記移動体と該移動体の外部との一方の前記平面に平行な所定面上に配置され所定方向を周期方向とする格子部に、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられたエンコーダのヘッドから光ビームを照射し、その格子部からの回折光を受光する受光系の光電変換信号を取り込む第１工程と；
    前記光電変換信号と所定の閾値とに基づいて、前記格子部の基準点の前記所定方向の位置情報を算出する第２工程と；を含む、位置計測方法。
16. 請求項１５に記載の位置計測方法において、
    前記第１工程では、前記格子部の前記所定方向の一端から他端を前記ヘッドからの光ビームが横切る範囲で前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、その駆動中、前記格子部からの回折光を受光する受光系の光電変換信号を取り込み、
    前記第２工程では、前記光電変換信号と前記閾値とに基づいて、前記格子部の前記所定方向の中点の位置情報を、前記基準点の前記所定方向の位置情報として算出する位置計測方法。
17. 請求項１５又は１６に記載の位置計測方法において、
    前記エンコーダは、前記移動体と該移動体の外部との他方の異なる位置に配置された複数のヘッドを有し、
    第１工程の処理と第２工程の処理とが、前記複数のヘッドのそれぞれについて行われる位置計測方法。
18. 請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の位置計測方法において、
    前記格子部は、前記移動体上に設けられ、前記ヘッドは、前記移動体外部に設けられている位置計測方法。
19. 請求項１８に記載の位置計測方法において、
    前記移動体上には、前記格子部が前記所定方向に直交する方向に離れて一対配置され、
    前記第１工程では、前記移動体を前記平面に平行な面内の所定方向に駆動しつつ、前記一対の格子部に、一対のエンコーダのヘッドから光ビームをそれぞれ照射し、前記一対の格子部からの回折光を個別に受光する一対の受光系の光電変換信号をそれぞれ取り込み、
    前記第２工程では、前記一対の受光系の光電変換信号と前記閾値とに基づいて、前記移動体上の一対の基準点の前記所定方向の位置情報を算出し、
    前記一対の基準点の前記所定方向の位置情報に基づいて、前記移動体の前記平面に平行な面内での回転を算出する第３工程をさらに含む位置計測方法。
20. 請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の位置計測方法において、
    前記第１工程では、前記光ビームとして所定方向に細長い光ビームが用いられる位置計測方法。
21. 請求項２０に記載の位置計測方法において、
    前記光ビームの所定方向のサイズは、前記格子部の所定方向のサイズより小さい位置計測方法。
22. 物体を露光して所定のパターンを形成する露光方法であって、
    前記物体を保持して所定の平面内で移動する移動体の位置情報を請求項１５〜２１のいずれか一項に記載の位置計測方法を用いて計測する工程と；
    前記物体に対するパターンの形成のため、前記計測結果を考慮して、前記移動体の位置を制御する工程と；を含む露光方法。
23. 請求項２２に記載の露光方法を用いて、物体を露光し該物体上にパターンを形成する工程と；
    前記パターンが形成された物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法。
24. エンコーダのヘッドとマーク検出系とに同一方向から対向可能な移動体上に搭載される工具であって、
    光透過性の素材から成るプレートを備え、
    前記プレートの一方の面に前記マーク検出系により検出可能なマークが形成され、
    前記プレートの他方の面の前記マークに対向する領域外の位置に前記ヘッドが対向可能な格子が形成された工具。
25. 請求項２４に記載の工具において、
    前記プレートは、ガラスウエハである工具。
26. 請求項２４又は２５に記載の工具において、
    前記プレートの他方の面の前記マークに対向する領域に遮光膜が形成されている工具。
27. エンコーダのヘッドとマーク検出系とに同一方向から対向可能な移動体上に、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の工具を搭載する第１工程と；
    前記移動体を駆動して前記マーク検出系により前記マークの位置情報を検出する第２工程と；
    前記移動体を駆動して前記格子に前記エンコーダの前記ヘッドを対向させ、該ヘッドの出力に基づいて前記格子の位置情報を検出する第３工程と；
    前記マークと前記格子との位置関係と、前記マークの位置情報と、前記格子の位置情報とに基づいて、前記マーク検出系の検出中心と前記ヘッドとの位置関係を算出する第４工程と；を含む計測方法。
28. 請求項２７に記載の計測方法において、
    前記エンコーダは複数のヘッドを有し、
    前記第３工程で、前記複数のヘッドを順次前記格子に対向させ、格子に対向するヘッドの出力に基づいて、前記格子の複数の位置情報を順次検出し、
    前記第４工程では、前記マークと前記格子との位置関係と、前記マークの位置情報と、前記格子の複数の位置情報とに基づいて、前記マーク検出系の検出中心と前記複数のヘッドそれぞれとの位置関係を算出する計測方法。

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