JPWO2017057583A1 - 露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、デバイス製造方法、及び露光方法 - Google Patents

Abstract

液晶露光装置（１０）は、投影光学系（１６）の下方に配置され、基板（Ｐ）を保持する基板ホルダ（２４）と、ＸＹ平面に沿って基板ホルダを移動させる第１駆動部と、基板ホルダの位置情報を計測するヘッド（６８Ｓ）と、ヘッドを支持し、ＸＹ平面内で移動可能なヘッドステージ（６４）と、Ｘ軸、Ｙ軸方向に関してヘッドステージを移動させる第２駆動部と、を備え、前記第２駆動部は、第１駆動部により基板ホルダがＸ軸又はＹ軸方向へ移動されているときに、ヘッドステージをＸ軸又はＹ軸方向へ移動させる。

Description

本発明は、露光装置、フラットパネルディスプレイの製造方法、デバイス製造方法、及び露光方法に係り、更に詳しくは、照明光により物体を露光する露光装置及び露光方法、前記露光装置を用いるフラットパネルディスプレイ又はデバイスの製造方法に関する。

従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）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、マスク（フォトマスク）又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラスプレート又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、マスクに形成されたパターンをエネルギビームを用いて基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。

この種の露光装置としては、基板ステージ装置が有するバーミラー（長尺の鏡）を用いて露光対象基板の水平面内の位置情報を求める光干渉計システムを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、光干渉計システムを用いて基板の位置情報を求める場合、いわゆる空気揺らぎの影響を無視することができない。また、上記空気揺らぎの影響は、エンコーダシステムを用いることにより低減できるが、近年の基板の大型化により、基板の全移動範囲をカバーすることができるスケールを用意することが困難である。

米国特許出願公開第２０１０／０２６６９６１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により物体を露光する露光装置であって、前記投影光学系の下方に配置され、前記物体を保持する第１移動体と、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して前記第１移動体を移動させる第１駆動部と、前記第１移動体の位置情報を計測する計測部と、前記計測部を支持し、前記所定平面内に移動可能な第２移動体と、前記第１、第２方向に関して前記第２移動体を移動させる第２駆動部と、を備え、前記第２駆動部は、前記第１駆動部により前記第１移動体が前記第１方向または前記第２方向へ移動されているときに、前記第２移動体を前記第１方向または前記第２方向へ移動させる露光装置が、提供される。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、第１の態様に係る露光装置を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、投影光学系を介して照明光により物体を露光する露光方法であって、前記投影光学系の下方に配置され、前記物体を保持する第１移動体を、第１駆動部により前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して移動させることと、前記第１移動体の位置情報を計測部により計測することと、前記計測部を支持し、前記所定平面内に移動可能な第２移動体を、第２駆動部により前記第１、第２方向に関して移動させることと、前記第１駆動部により前記第１移動体が前記第１方向または前記第２方向へ移動されているときに、前記第２駆動部により前記第２移動体を前記第１方向または前記第２方向へ移動させることと、を含む露光方法が、提供される。

第１の実施形態に係る液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の液晶露光装置が備えるマスクエンコーダシステム、及び基板エンコーダシステムの概念図である。 図３（Ａ）は、マスクエンコーダシステムの構成を示す平面図、図３（Ｂ）は、基板エンコーダシステムの構成を示す平面図である。 図４（Ａ）は、図３（Ａ）のＡ部拡大図、図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）のＢ部拡大図、図４（Ｃ）は、図３（Ｂ）のＣ部拡大図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｅ）は、マスクエンコーダシステム、及び基板エンコーダシステムにおけるヘッド出力の繋ぎ処理を説明するための図（その１〜その５）である。 液晶露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を説明するための図（その１及びその２）である。 第２の実施形態に係る基板エンコーダシステムの構成を示す図である。 一対のヘッド間の距離を求めるための計測系の構成を説明するための図である。 ヘッドステージの傾き量を求めるための計測系の構成を説明するための図である。 図１の液晶露光装置が備えるマスクエンコーダシステム、及び基板エンコーダシステムの概念図である。

《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図７を用いて説明する。

図１には、第１の実施形態に係る液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

液晶露光装置１０は、照明系１２、回路パターンなどが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ装置１４、投影光学系１６、装置本体１８、表面（図１で＋Ｚ側を向いた面）にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐを保持する基板ステージ装置２０、及びこれらの制御系等を有している。以下、露光時にマスクＭと基板Ｐとが投影光学系１６に対してそれぞれ相対走査される方向をＸ軸方向とし、水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に関する位置をそれぞれＸ位置、Ｙ位置、及びＺ位置として説明を行う。

照明系１２は、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。照明系１２は、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）などの光（あるいは、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。

マスクステージ装置１４は、マスクＭを、例えば真空吸着により保持するマスクホルダ４０、マスクホルダ４０を走査方向（Ｘ軸方向）に所定の長ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に適宜微少駆動するためのマスク駆動系４８（図１では不図示。図６参照）、及び、マスクホルダ４０のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転量情報も含む。以下同じ）を求めるためのマスクエンコーダシステム５０を含む。マスクホルダ４０は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示されるような、平面視矩形の開口部が形成された枠状部材から成る。マスクホルダ４０は、装置本体１８の一部である上架台部１８ａに固定された一対のマスクガイド４２上に、例えばエアベアリング（不図示）を介して載置されている。マスク駆動系４８は、例えばリニアモータ（不図示）を含む。マスクエンコーダシステム５０の構成については、後に詳しく説明する。

投影光学系１６は、マスクステージ装置１４の下方に配置されている。投影光学系１６は、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される投影光学系と同様な構成の、いわゆるマルチレンズ投影光学系であり、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成する複数（本実施形態では、例えば１１本。図３（Ａ）参照）の光学系を備えている。

液晶露光装置１０では、照明系１２からの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、マスクＭを通過した照明光により、投影光学系１６を介してその照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光の照射領域（露光領域）に形成される。そして、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭが走査方向に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐが走査方向に相対移動することで、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭに形成されたパターンが転写される。

装置本体１８は、上記マスクステージ装置１４、及び投影光学系１６を支持しており、複数の防振装置１９を介してクリーンルームの床１１上に設置されている。装置本体１８は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示される装置本体と同様に構成されており、上架台部１８ａ、下架台部１８ｂ、及び一対の中架台部１８ｃを有している。上述した投影光学系１６は、上架台部１８ａに支持されることから、以下、上架台部１８ａを、適宜「光学定盤１８ａ」と称して説明する。

基板ステージ装置２０は、基板Ｐを投影光学系１６（照明光ＩＬ）に対して高精度位置決めするためのものであり、基板Ｐを水平面（Ｘ軸方向、及びＹ軸方向）に沿って所定の長ストロークで駆動するとともに、該基板Ｐを６自由度方向に微少駆動する。基板ステージ装置２０の構成は、特に限定されないが、例えば米国特許出願公開第２００８／１２９７６２号明細書、あるいは米国特許出願公開第２０１２／００５７１４０号明細書などに開示されるような、ガントリタイプの２次元粗動ステージと、該２次元粗動ステージに対して微少駆動される微動ステージとを含む、いわゆる粗微動構成のステージ装置を用いることが好ましい。

基板ステージ装置２０は、基板ホルダ２４を備えている。基板ホルダ２４は、平面視矩形の板状部材から成り、その上面上に基板Ｐが載置される。基板ホルダ２４は、基板駆動系２８（図１では不図示。図６参照）の一部を構成する複数のリニアモータ（例えば、ボイスコイルモータ）により、投影光学系１６に対してＸ軸及び／又はＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動されるとともに、６自由度方向に微少駆動される。

また、液晶露光装置１０は、基板ホルダ２４（すなわち、基板Ｐ）の６自由度方向の位置情報を求めるための基板位置計測系を有している。基板位置計測系は、図６に示されるように、基板ＰのＺ軸、θｘ、θｙ方向（以下、Ｚ・チルト方向と称する）の位置情報を求めるためのＺ・チルト位置計測系８８、及び基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を求めるための基板エンコーダシステム６０を含む。Ｚ・チルト位置計測系８８の構成は、特に限定されないが、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に開示されるような、基板ホルダ２４を含む系に取り付けられた複数のセンサを用いて、装置本体１８（例えば下架台部１８ｂ）を基準として基板ＰのＺ・チルト方向の位置情報を求める計測系を用いることができる。基板エンコーダシステム６０の構成は、後述する。

次に、図２を用いて本実施形態におけるマスクエンコーダシステム５０、及び基板エンコーダシステム６０の概念について説明する。図２に示されるように、マスクエンコーダシステム５０は、マスクホルダ４０の位置情報を光学定盤１８ａ（投影レンズ）を基準に求める。また、基板エンコーダシステム６０も、基板Ｐの位置情報を光学定盤１８ａ（投影レンズ）を基準に求める。

マスクエンコーダシステム５０は、複数のエンコーダヘッド（以下、単に「ヘッド」と称する）５８Ｌ、５８Ｓが取り付けられたヘッドステージ５４を有している。ヘッドステージ５４は、マスクＭを保持したマスクステージ１４の移動に同期して、光学定盤１８ａに対してＸ軸方向に長ストロークで移動可能となっている。ヘッドステージ５４の位置情報は、上記ヘッド５８Ｌ、及び光学定盤１８ａに固定されたエンコーダスケール５６Ｌ（以下、ロングスケール５６Ｌ（回折格子板）と称する）を含むロングエンコーダシステムにより求められる。また、ヘッドステージ５４とマスクホルダ４０との相対位置情報は、上記ヘッド５８Ｓ、及びマスクホルダ４０に固定されたエンコーダスケール５６Ｓ（以下、ショートスケール５６Ｓ（回折格子板）と称する）を含むショートエンコーダシステムにより求められる。マスクエンコーダシステム５０は、上記ロングエンコーダシステムの出力と、ショートエンコーダシステムの出力とに基づいて、光学定盤１８ａを基準とするマスクホルダ４０の位置情報を求める。なお、ロングスケール５６ＬのＸ軸方向の長さは、ショートスケール５６ＳのＸ軸方向の長さよりも短い。換言すれば、ロングスケール５６Ｌの長手方向の長さとショートスケールスケール５６Ｓの長手方向の長さとを比較したときに、長手方向の長さが長いスケールをロングスケール５６Ｌとし、短いスケールをショートスケール５６Ｓとする。また、後述する基板エンコーダシステムも同様に、ロングスケール６６Ｘ、６６Ｙの長手方向の長さは、ショートスケール６６Ｓの長手方向の長さよりも長いことを意味する。

また、基板エンコーダシステム６０も同様に、複数のヘッド６８Ｓ、６８Ｘが取り付けられたヘッドステージ６４を有している。ヘッドステージ５４は、基板Ｐが載置された基板ホルダ２４を移動させる基板ステージ装置２０の移動に同期して、光学定盤１８ａに対してＸ軸方向、及びＹ軸方向に長ストロークで移動可能となっている。ヘッドステージ６４の位置情報は、上記ヘッド６８Ｘ、及び光学定盤１８ａに固定されたロングスケール６６Ｙ（回折格子板）などを含むロングエンコーダシステムにより求められる。また、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４との相対位置情報は、上記ヘッド６８Ｓ、及び基板ホルダ２４に固定されたショートスケール６６Ｓ（回折格子板）を含むショートエンコーダシステムにより求められる。基板エンコーダシステム６０は、上記ロングエンコーダシステムの出力と、ショートエンコーダシステムの出力とに基づいて、光学定盤１８ａを基準とする基板ホルダ２４の位置情報を求める。

次に、マスクエンコーダシステム５０の具体的な一例について説明する。図１に示されるように、光学定盤１８ａの上面には、一対のエンコーダベース５２が固定されている。エンコーダベース５２は、Ｘ軸方向に延びる部材から成る。一対のエンコーダベース５２それぞれの上面には、複数（図１では紙面奥行き方向に重なっている。図３（Ａ）参照）のロングスケール５６Ｌが固定されている。また、マスクホルダ４０の下面には、上記一対のエンコーダベース５２に対応して、一対のショートスケール５６Ｓが固定されている。さらに、上記一対のエンコーダベース５２に対応して、エンコーダベース５２とマスクホルダ４０との間には、一対のヘッドステージ５４が配置されている。

図３（Ａ）に示されるように、エンコーダベース５２の上面には、複数のロングスケール５６Ｌが固定されている。図４（Ａ）に示されるように、複数のロングスケール５６Ｌは、Ｘ軸方向に所定間隔で配置されている。各ロングスケール５６Ｌは、例えば石英ガラスにより形成されたＸ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。エンコーダベース５２は、例えば温度変化などに起因して格子ピッチが変化しないように、熱膨張率がロングスケール５６Ｌより低い（あるいは同等の）材料で形成されている。

ロングスケール５６Ｌの幅方向一側（図４（Ａ）では、−Ｙ側）の領域には、Ｘスケール５６Ｌｘが形成され、幅方向他側（図４（Ａ）では、＋Ｙ側）の領域には、Ｙスケール５６Ｌｙが形成されている。Ｘスケール５６Ｌｘは、Ｘ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｘ軸方向を周期方向とする）Ｙ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｘグレーティング）によって構成されている。同様に、Ｙスケール５６Ｌｙは、Ｙ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｙ軸方向を周期方向とする）Ｘ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｙグレーティング）によって構成されている。本実施形態のＸスケール５６Ｌｘ、及びＹスケール５６Ｌｙにおいて、複数の格子線は、例えば１０ｎｍ以下の間隔で形成されている。なお、図４（Ａ）では、図示の便宜上、格子間の間隔（ピッチ）は、実際よりも格段に広く図示されている。その他の図も同様である。

図３（Ａ）に戻り、一対のショートスケール５６Ｓそれぞれは、マスクホルダ４０の下面に固定されている。ショートスケール５６Ｓは、Ｘ軸方向の長さがロングスケール５６Ｌよりも短い点を除き、ロングスケール５６Ｌと同様に構成されている。すなわち、ショートスケール５６Ｓにも、幅方向の一側、及び他側の領域に、それぞれＸスケール５６Ｓｘ、及びＹスケール５６Ｓｙが形成されている。なお、図４（Ａ）では、格子線が実線で図示され、ショートスケール５６Ｓが上方を向いているように図示されているが、複数のショートスケール５６Ｓは、実際には、図１に示されるように格子面が下方を向いて配置されている。また、本実施形態において、ショートスケール５６Ｓは、ロングスケール５６Ｌに対してＹ軸方向に幾分ずれて配置されているが、同じＹ位置であっても良い。マスクホルダ４０も、上述したエンコーダベース５２と同様に、熱膨張率がショートスケール５６Ｓより低い（あるいは同等の）材料で形成されている。

ヘッドステージ５４は、図４（Ａ）に示されるように、平面視矩形の板上の部材から成り、例えばリニアモータなどのアクチュエータを含むヘッドステージ駆動系８２（図６参照）によって、マスクホルダ４０と同期して、Ｘ軸方向に長ストロークで駆動される。また、マスクステージ装置１４（図１参照）は、ヘッドステージ５４をＸ軸方向に直進案内するための、例えば機械的なリニアガイド装置を有している。

ヘッドステージ５４には、一対のＸロングヘッド５８Ｌｘ、及び一対のＹロングヘッド５８Ｌｙ（適宜、まとめてロングヘッド５８Ｌと称する）が固定されている。ロングヘッド５８Ｌは、例えば米国特許出願公開第２００８／００９４５９２号明細書に開示されるような、いわゆる回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、ロングスケール５６Ｌに計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、ヘッドステージ５４の位置情報（もしくは、変位量情報）を主制御装置９０（図６参照）に供給する。

すなわち、マスクエンコーダシステム５０では、例えば４つのＸロングヘッド（５８Ｌｘ×２、５８Ｌｘ×２）と、これらに対向するＸロングスケール５６Ｌｘ（ヘッドステージ５４のＸ位置によって異なる）とによって、ヘッドステージ５４のＸ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＸロングリニアエンコーダ９２Ｌｘ（図６参照）が構成され、例えば４つのＹロングヘッド（５８Ｌｙ×２、５８Ｌｙ×２）と、これらに対向するＹロングスケール５６Ｌｙ（ヘッドステージ５４のＸ位置によって異なる）とによって、ヘッドステージ５４のＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＹロングリニアエンコーダ９２Ｌｙ（図６参照）が構成される。

主制御装置９０は、図６に示されるように、例えば４つのＸロングリニアエンコーダ９２Ｌｘ、及び、例えば４つのＹロングリニアエンコーダ９２Ｌｙの出力に基づいてヘッドステージ５４（図４（Ａ）参照）のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報を、例えば１０ｎｍ以下の分解能で求める。また、主制御装置９０は、例えば４つのＸロングリニアエンコーダ９２Ｌｘ（あるいは、例えば４つのＹロングリニアエンコーダ９２Ｌｙ）のうちの少なくとも２つの出力に基づいてヘッドステージ５４のθｚ位置情報（回転量情報）を求める。

また、ヘッドステージ５４には、１つのＸショートヘッド５８Ｓｘ、及び１つのＹショートヘッド５８Ｓｙ（適宜、まとめてショートヘッド５８Ｓと称する）が固定されている。ショートヘッド５８Ｓも、上述したロングヘッド５８Ｌと同様の回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、ショートスケール５６Ｓに計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、マスクホルダ４０とヘッドステージ５４との相対位置情報を主制御装置９０（図６参照）に供給する。

すなわち、マスクエンコーダシステム５０では、例えば２つのＸショートヘッド（５８Ｓｘ）と、これらに対向するＸショートスケール５６Ｓｘとによって、マスクホルダ４０とヘッドステージ５４のＸ軸方向の相対位置情報を求めるための、例えば２つのＸショートリニアエンコーダ９２Ｓｘ（図６参照）が構成され、例えば２つのＹショートヘッド（５８ＳＬｙ）と、これらに対向するＹショートスケール５６Ｓｙとによって、ヘッドステージ５４のＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば２つのＹショートリニアエンコーダ９２Ｓｙ（図６参照）が構成される。

従って、上述したヘッドステージ駆動系８２（図６参照）は、ショートヘッド５８Ｓからの計測ビームがショートスケール５６Ｓから外れないように、マスクホルダ４０に同期して（ショートヘッド５８Ｓがショートスケール５６Ｓに追従するように）、マスクホルダ４０とヘッドステージ５４とを相対的に駆動する。換言すれば、ショートヘッド５８Ｓからの計測ビームがショートスケール５６Ｓから外れなければ、マスクホルダ４０とヘッドステージ５４とは、移動時の位置が完全に一致していなくても良い。すなわち、マスクエンコーダシステム５０では、Ｘショートリニアエンコーダ９２Ｓｘ、及びＹショートリニアエンコーダ９２Ｓｙ（図６参照）によって、マスクホルダ４０とヘッドステージ５４との相対的な位置ずれが許容される（位置ずれを補償する）ようになっている。

ここで、上述したように、複数のロングスケール５６Ｌは、エンコーダベース５２上において、Ｘ軸方向に所定間隔に離れて配置されている（図４（Ａ）参照）。そして、ヘッドステージ５４が有する一対のＸロングヘッド５８Ｌｘ、及び一対のＹロングヘッド５８Ｌｙそれぞれの間隔が、隣接するロングスケール５６Ｌ間の間隔よりも広く設定されている。また、一対のＸロングヘッド５８Ｌｘ、及び一対のＹロングヘッド５８Ｌｙそれぞれの間隔が、隣接するロングスケール５６Ｌの長さと等しくないように設定されている。これにより、マスクエンコーダシステム５０では、一対のＸロングヘッド５８Ｌｘのうち常に少なくとも一方がＸロングスケール５６Ｌｘに対向するとともに、一対のＹロングヘッド５８Ｌｙのうちの少なくとも一方が常にＹロングスケール５６Ｌｙに対向する。従って、マスクエンコーダシステム５０は、ヘッドステージ５４の位置情報を途切れさせることなく主制御装置９０（図６参照）に供給することができる。

具体的に説明すると、例えばヘッドステージ５４が＋Ｘ側に移動する場合、マスクエンコーダシステム５０は、隣接する一対のロングスケール５６Ｌのうちの＋Ｘ側のロングスケール５６Ｌに対して一対のＸロングヘッド５８Ｌｘの両方が対向する第１の状態（図４（Ａ）に示される状態）、−Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが上記隣接する一対のＸロングスケール５６Ｌｘの間の領域に対向し（いずれのＸロングスケール５６Ｌｘにも対向せず）、＋Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが上記＋Ｘ側のＸロングスケール５６Ｌｘに対向する第２の状態、−Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが−Ｘ側のＸロングスケール５６Ｌｘに対向し、且つ＋Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが＋Ｘ側のＸロングスケール５６Ｌｘに対向する第３の状態、−Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが−Ｘ側のＸロングスケール５６Ｌｘに対向し、＋Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘが一対のＸロングスケール５６Ｌｘの間の領域に対向する（いずれのＸロングスケール５６Ｌｘにも対向しない）第４の状態、及び−Ｘ側のＸロングスケール５６Ｌｘに対して一対のＸロングヘッド５８Ｌｘの両方が対向する第５の状態、を上記順序で移行する。従って、常に少なくとも一方のＸロングヘッド５８ＬｘがＸロングスケール５６Ｌｘに対向する。

主制御装置９０（図６参照）は、上記第１、第３、及び第５の状態では、一対のＸロングヘッド５８Ｌｘの出力の、例えば平均値に基づいてヘッドステージ５４のＸ位置情報を求める。また、主制御装置９０は、上記第２の状態では、＋Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘの出力のみに基づいてヘッドステージ５４のＸ位置情報を求め、上記第４の状態では、−Ｘ側のＸロングヘッド５８Ｌｘの出力のみに基づいてヘッドステージ５４のＸ位置情報を求める。したがって、マスクエンコーダシステム５０の計測値が途切れることがない。

より詳細に説明すると、本実施形態のマスクエンコーダシステム５０では、マスクエンコーダシステム５０の計測値を途切れさせないようにするために、上記第１、第３、第５の状態、すなわち一対のヘッドの両方がスケールに対向し、該一対のヘッドのそれぞれから出力が供給される状態と、上記第２、第４の状態、すなわち一対のヘッドのうちの一方のみがスケールに対向し、該一方のヘッドのみから出力が供給される状態との間を移行する際に、ヘッドの出力の繋ぎ処理を行う。以下、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）を用いてヘッドの繋ぎ処理について説明する。なお、説明の簡略化のため、図５（Ａ）〜図５（Ｅ）において、ロングスケール５６Ｌには、２次元格子（グレーティング）が形成されているものとする。また、各ロングヘッド５８Ｘ、５８Ｙの出力は、理想値であるものとする。また、以下の説明では、隣接する一対のＸロングヘッド５８Ｌｘ（以下、Ｘヘッド５８Ｌｘ１、５８Ｌｘ２と称する）についての繋ぎ処理について説明するが、隣接する一対のＹロングヘッド５８Ｌｙ（以下、Ｙヘッド５８Ｌｙ１、５８Ｌｙ２と称する）においても、同様の繋ぎ処理が行われる。

図５（Ａ）に示されるように、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２それぞれが、隣接する一対のロングスケール５６Ｌ（以下、スケール５６Ｌ１、５６Ｌ２と称する）のうち、＋Ｘ側のスケール５６Ｌ２を用いてヘッドステージ５４（図４（Ａ）参照）のＸ位置情報を求める場合、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２は、双方がＸ座標情報を出力する。ここでは、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２の出力は、同値となる。次いで、図５（Ｂ）に示されるように、ヘッドステージ５４が＋Ｘ方向に移動すると、Ｘヘッド５８Ｘ１が、スケール５６Ｌ２の計測範囲外となるので、該計測範囲外となる前に、Ｘヘッド５８Ｘ１の出力を無効扱いとする。従って、ヘッドステージ５４のＸ位置情報は、Ｘヘッド５８Ｘ２の出力のみに基づいて求められる。

また、図５（Ｃ）に示されるように、ヘッドステージ５４（図４（Ａ）参照）が更に＋Ｘ方向に移動すると、Ｘヘッド５８Ｘ１が−Ｘ側のスケール５６Ｌ１に対向する。Ｘヘッド５８Ｘ１は、スケール５６Ｌ１を用いて計測動作可能な状態となった直後から、ヘッドステージ５４のＸ位置情報を出力するが、Ｘヘッド５８Ｘ１の出力は、不定値（またはゼロ）からカウントを再開するのでヘッドステージ５４のＸ位置情報の算出に用いることができない。従って、この状態で、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２それぞれの出力の繋ぎ処理が必要となる。繋ぎ処理としては、具体的には、不定値（またはゼロ）とされたＸヘッド５８Ｘ１の出力を、Ｘヘッド５８Ｘ２の出力を用いて（例えば同値となるように）補正する処理を行う。該繋ぎ処理は、ヘッドステージ５４が更に＋Ｘ方向に移動して、図５（Ｄ）に示されるように、Ｘヘッド５８Ｘ２が、スケール５６Ｌ２の計測範囲外となる前に完了する。

同様に、図５（Ｄ）に示されるように、Ｘヘッド５８Ｘ２が、スケール５６Ｌ２の計測範囲外となった場合には、該計測範囲外となる前に、Ｘヘッド５８Ｘ２の出力を無効扱いとする。従って、ヘッドステージ５４（図４（Ａ）参照）のＸ位置情報は、Ｘヘッド５８Ｘ１のみの出力に基づいて求められる。そして、図５（Ｅ）に示されるように、更にマスクホルダ４０が＋Ｘ方向に移動して、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２それぞれがスケール５６Ｌ１を用いて計測動作を行うことが可能となった直後に、Ｘヘッド５８Ｘ２に対して、Ｘヘッド５８Ｘ１の出力を用いた繋ぎ処理を行う。以降は、一対のＸヘッド５８Ｘ１、５８Ｘ２それぞれの出力に基づいて、ヘッドステージ５４のＸ位置情報が求められる。

次に、基板エンコーダシステム６０の構成について説明する。図１に示されるように、光学定盤１８ａの下面には、例えば４つのＹエンコーダベース６２Ｙが固定されている。なお、図１では、例えば４つのＹエンコーダベース６２Ｙのうちの２つは、他の２つの紙面奥側に隠れている（図３（Ｂ）参照）。また、例えば４つのＹエンコーダベース６２Ｙの下方には、一対のＸエンコーダベース６２Ｘが配置されている。さらに、一対のＸエンコーダベース６２Ｘそれぞれの下方には、ヘッドステージ６４が配置されている。また、基板ホルダ２４の上面には、一対のヘッドステージ６４に対応して、ショートスケール６６Ｓが固定されている。

図３（Ｂ）に示されるように、Ｙエンコーダベース６２Ｙは、Ｙ軸方向に延びる部材から成る。例えば４つのＹエンコーダベース６２Ｙのうち、２つは、投影光学系１６の＋Ｙ側にＸ軸方向に離間して配置され、他の２つは、投影光学系１６の−Ｙ側にＸ軸方向に離間して配置されている。Ｙエンコーダベース６２Ｙの下面には、複数のＹロングエンコーダスケール６６Ｙ（以下、Ｙロングスケール６６Ｙと称する）が固定されている。

Ｙロングスケール６６Ｙは、例えば石英ガラスにより形成されたＹ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。図４（Ｂ）に示されるように、Ｙロングスケール６６Ｙは、Ｙ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｙ軸方向を周期方向とする）Ｘ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｙグレーティング）により構成されている。なお、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）では、格子線が実線で図示され、Ｙロングスケール６６Ｙが上方を向いているように図示されているが、複数のＹロングスケール６６Ｙは、実際には、図１に示されるように格子面が下方を向いて配置されている。

Ｙロングスケール６６Ｙの格子ピッチなどは、上記Ｙスケール５６Ｌｙ（図４（Ａ）参照）と同じでも良いし、異ならせても良い。上述したＹエンコーダベース６２Ｙは、例えば温度変化などに起因して格子ピッチが変化しないように、熱膨張率がＹロングスケール６６Ｙより低い（あるいは同等の）材料で形成されている。

図３（Ｂ）に戻り、Ｘエンコーダベース６２Ｘは、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に離間した一対のＹエンコーダベース６２Ｙ間に架け渡されている。一対のＸエンコーダベース６２Ｘは、Ｘベース駆動系８４（図６参照）によって、基板ホルダ２４に同期して、Ｙ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。Ｙエンコーダベース６２ＹとＸエンコーダベース６２Ｘとの間には、Ｘエンコーダベース６２ＸをＹ軸方向に直進案内するための、例えば機械的なリニアガイド装置が設けられている。

Ｘエンコーダベース６２Ｘの両端部近傍それぞれには、一対のＹロングヘッド６８Ｙが固定されている。Ｙロングヘッド６８Ｙは、上述したロングヘッド５８Ｌ（図４（Ａ）参照）と同様の回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、Ｙスケール６６Ｙに計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、Ｘエンコーダベース６２ＸのＹ軸方向の位置情報を主制御装置９０（図６参照）に供給する。

すなわち、基板エンコーダシステム６０では、例えば４つ（２×２）のＹロングヘッド６８Ｙと、これらに対応するＹロングスケール６６Ｙ（Ｘエンコーダベース６２ＸのＹ位置によって異なる）とによって、Ｘエンコーダベース６２ＸのＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＹロングリニアエンコーダ９６Ｌｙ（図６参照）が構成されている。

ここで、図４（Ｂ）に示されるように、複数のＹロングスケール６６Ｙも、上記ロングスケール５６Ｌ（図４（Ａ）参照）と同様に、Ｙ軸方向に所定間隔で配置されている。また、一対のＹロングヘッド６８Ｙ間の間隔は、隣接するＹロングスケール６６Ｙ間の間隔よりも広く設定されている。これにより、基板エンコーダシステム６０では、一対のＹロングヘッド６８Ｙのうち常に少なくとも一方がＹロングスケール６６Ｙに対向する。従って、基板エンコーダシステム６０は、計測値を途切れさせることなくＸエンコーダベース６２Ｘ（図３（Ａ）参照）の位置情報を求めることができる。従って、ここでも、上述したマスクエンコーダシステム５０におけるヘッド出力の繋ぎ処理と同様のヘッド出力の繋ぎ処理（図３（Ａ）〜図３（Ｅ）参照）が行われる。

Ｘエンコーダベース６２Ｘの下面には、複数のＸロングエンコーダスケール６６Ｘ（以下、Ｘロングスケール６６Ｘと称する）が固定されている。Ｘロングスケール６６Ｘは、例えば石英ガラスにより形成されたＸ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。図４（Ｃ）に示されるように、Ｘロングスケール６６Ｘは、Ｘ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｘ軸方向を周期方向とする）Ｙ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｙグレーティング）により構成されている。なお、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）では、格子線が実線で図示され、Ｙロングスケール６６Ｙが上方を向いているように図示されているが、複数のＸロングスケール６６Ｘは、実際には、図１に示されるように格子面が下方を向いて配置されている。なお、Ｘロングスケール６６Ｘは、Ｘ軸方向に所定ピッチで形成された格子線を有するとしたが、これに限定されずＸ軸方向にもＹ軸方向にも所定ピッチで形成された格子線を有するようにしても良い。Ｙロングスケール６６Ｙも同様に、Ｙ軸方向に所定ピッチで形成された格子線を有するとしたが、これに限定されずＸ軸方向にもＹ軸方向にも所定ピッチで形成された格子線を有するようにしても良い。

ヘッドステージ６４は、図４（Ｃ）に示されるように、平面視矩形の板上の部材から成り、例えばリニアモータなどのアクチュエータを含むヘッドステージ駆動系８６（図６参照）によって、基板ホルダ２４と同期して、Ｘ軸方向に長ストロークで駆動される。ヘッドステージ６４とＸエンコーダベース６２Ｘとの間には、ヘッドステージ６４をＸ軸方向に直進案内するための、例えば機械的なリニアガイド装置が設けられている。また、ヘッドステージ６４は、Ｘエンコーダベース６２Ｘに対してＹ軸方向への相対移動が制限されており、Ｘエンコーダベース６２ＸがＹ軸方向に駆動されると、これと一体的にＹ軸方向に移動するようになっている。

ヘッドステージ６４には、一対のＸロングヘッド６８Ｘが固定されている。Ｘロングヘッド６８Ｘは、上述したロングヘッド５８Ｌ（図４（Ａ）参照）と同様の回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、Ｘロングスケール６６Ｘに計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、ヘッドステージ６４のＸ軸方向の位置情報を主制御装置９０（図６参照）に供給する。

すなわち、基板エンコーダシステム６０では、例えば４つ（２×２）のＸロングヘッド６８Ｘと、これらに対応するＸロングスケール６６Ｘ（ヘッドステージ６４のＸ位置によって異なる）とによって、ヘッドステージ６４のＸ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＸロングリニアエンコーダ９６Ｌｘ（図６参照）が構成されている。

また、ヘッドステージ６４には、１つのＸショートヘッド６８Ｓｘ、及び１つのＹショートヘッド６８Ｓｙ（適宜、まとめてショートヘッド６８Ｓと称する）が固定されている。ショートヘッド６８Ｓも、上述したＸロングヘッド６８Ｘと同様の回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、ショートスケール５６Ｓに計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、基板ホルダ２４とヘッドステージ６４との相対位置情報を主制御装置９０（図６参照）に供給する。

ショートスケール６６Ｓは、上述したマスクホルダ４０に固定されたショートスケール５６Ｓ（図３（Ａ）参照）と実質的に同じものである。すなわち、ショートスケール６６Ｓは、Ｘスケール６６Ｓｘ、及びＹスケール６６Ｓｙを有している。また、ショートスケール６６Ｓは、Ｘロングスケール６６Ｘに対してＹ軸方向に幾分ずれて配置されているが、同じＹ位置であっても良い。基板ホルダ２４も、上述したＸエンコーダベース６２Ｘと同様に、熱膨張率がショートスケール６６Ｓより低い（あるいは同等の）材料で形成されている。

すなわち、基板エンコーダシステム６０では、例えば２つのＸショートヘッド６８Ｓｘと、これらに対向するＸショートスケール６６Ｓｘとによって、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４とのＸ軸方向の相対位置情報を求めるための、例えば２つのＸショートリニアエンコーダ９８Ｓｘ（図６参照）が構成され、例えば２つのＹショートヘッド６８Ｓｙと、これらに対向するＹショートスケール６６Ｓｙとによって、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４とのＹ軸方向の相対位置情報を求めるための、例えば２つのＹショートリニアエンコーダ９８Ｓｙ（図６参照）が構成される。

従って、上述したＸベース駆動系８４、及びヘッドステージ駆動系８６（それぞれ図６参照）は、ショートヘッド６８Ｓからの計測ビームがショートスケール６６Ｓから外れないように（ショートヘッド６８Ｓがショートスケール６６Ｓに追従するように）、基板ホルダ２４に同期して、Ｘエンコーダベース６２Ｘ、及びヘッドステージ５４をそれぞれ基板ホルダ２４に対して相対的に駆動する。換言すれば、ショートヘッド６８Ｓからの計測ビームがショートスケール６６Ｓから外れなければ、基板ホルダ２４とヘッドステージ６４とは、移動時の位置が完全に一致していなくても良い。すなわち、基板エンコーダシステム６０では、Ｘショートリニアエンコーダ９８Ｓｘ、及びＹショートリニアエンコーダ９８Ｓｙ（図６参照）によって、基板ホルダ２４とヘッドステージ６４との相対的な位置ずれが許容される（位置ずれを補償する）ようになっている。

図６には、液晶露光装置１０（図１参照）の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置９０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置９０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、液晶露光装置１０の構成各部を統括制御する。

上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、主制御装置９０（図６参照）の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ装置１４上へマスクＭが載置されるとともに、不図示の基板ローダによって、基板ステージ装置２０（基板ホルダ２４）上への基板Ｐのロードが行なわれる。その後、主制御装置９０により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測が実行され、そのアライメント計測の終了後、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。

上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時におけるマスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０の動作に関しては、従来の露光装置における動作と同様であるので説明を省略する。

また、上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、マスクエンコーダシステム５０では、マスクＭのスキャン方向への移動（加速、等速移動、減速）に同期して、一対のヘッドステージ５４がスキャン方向に駆動される。

また、上記ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作時において、基板エンコーダシステム６０では、図７（Ａ）に示されるように、スキャン露光動作のために基板Ｐ（基板ホルダ２４）がＸ軸方向に駆動されると、一対のヘッドステージ６４が、基板Ｐに同期してＸ軸方向に駆動される。この際、一対のＸエンコーダベース６２Ｘは、静止状態とされる。これに対し、図７（Ｂ）に示されるように、ショット領域間移動のために基板Ｐ（基板ホルダ２４）がＹ軸方向に駆動されると、一対のヘッドステージ６４は、一対のＸエンコーダベース６２Ｘと一体的にＹ軸方向に移動する。従って、ショートヘッド６８Ｓからの計測ビームがショートスケール６６Ｓから外れることがない。

以上説明したように、本実施形態に係る液晶露光装置１０によれば、マスクＭのＸＹ平面内の位置情報を求めるためのマスクエンコーダシステム５０、及び基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を求めるための基板エンコーダシステム６０（それぞれ図１参照）それぞれは、対応するスケールに対して照射される計測ビームの光路長が短いので、例えば従来の干渉計システムに比べて空気揺らぎの影響を低減できる。従って、マスクＭ、及び基板Ｐの位置決め精度が向上する。また、空気揺らぎの影響が小さいので、従来の干渉計システムを用いる場合に必須となる部分空調設備を省略でき、コストダウンが可能となる。

さらに、干渉計システムを用いる場合には、大きくて重いバーミラーをマスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０に備える必要があったが、本実施形態に係るマスクエンコーダシステム５０、及び基板エンコーダシステム６０では、上記バーミラーが不要となるので、マスクホルダ４０を含む系、及び基板ホルダ２４を含む系それぞれが小型・軽量化するとともに重量バランスが良くなり、これによりマスクＭ、基板Ｐの位置制御性が向上する。また、干渉計システムを用いる場合に比べ、調整箇所が少なくて済むので、マスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０のコストダウンし、さらにメンテナンス性も向上する。また、組み立て時の調整も容易（あるいは不要）となる。

また、本実施形態に係る基板エンコーダシステム６０では、例えば一対のヘッドステージ６４を基板Ｐに同期してＹ軸方向に駆動する（追従させる）ことにより、基板ＰのＹ位置情報を求める構成であるため、基板ステージ装置２０側にＹ軸方向に延びるスケールを配置する必要（あるいは装置本体１８側にＹ軸方向に複数のヘッドを配列する必要）がない。従って、基板位置計測系の構成をシンプルにすることができ、コストダウンが可能となる。

また、本実施形態に係るマスクエンコーダシステム５０では、隣接する一対のエンコーダヘッド（Ｘヘッド５８Ｌｘ、Ｙヘッド５８Ｌｙ）の出力をマスクホルダ４０のＸ位置に応じて適宜切り換えながら該マスクホルダ４０のＸＹ平面内の位置情報を求める構成であるので、複数のスケール５６ＬをＸ軸方向に所定間隔で（互いに離間して）配置しても、マスクホルダ４０の位置情報を途切れることなく求めることができる。従って、マスクホルダ４０の移動ストロークと同等の長さのスケールを用意する必要がなく、コストダウンが可能であり、特に本実施形態のような大型のマスクＭを用いる液晶露光装置１０に好適である。本実施形態に係る基板エンコーダシステム６０も同様に、複数のスケール６６ＸがＸ軸方向に、複数のスケール６６ＹがＹ軸方向に、それぞれ所定間隔で配置されるので、基板Ｐの移動ストロークと同等の長さのスケールを用意する必要がなく、大型の基板Ｐを用いる液晶露光装置１０に好適である。

また、本実施形態におけるショートスケール６６Ｓは、基板ホルダ２４の上面に固定されていたが、これに限定されず、基板ホルダ２４の下面に固定されるようにしてもよい。その場合、ヘッドステージ６４は、ヘッドステージ６４ａとヘッドステージ６５ｂとの二つのステージによって構成されるようにしても良い。ヘッドステージ６４ａはＸエンコーダベース６２と対向するように配置され、ヘッドステージ６４ｂは基板ホルダ２４の下面に固定されたショートスケール６６Ｓに対向するように配置される。換言すると、ヘッドステージ６４ａは光学定盤１８ａと基板ホルダ２４との間に配置され、ヘッドステージ６４ｂは基板ホルダ２４の下方に配置される。この場合、ヘッドステージ６４ａとヘッドステージ６４ｂとは、Ｘ軸方向とＹ軸方向を含む２次元平面内において同期して移動される。なお、ヘッドステージ６４ａとヘッドステージ６４ｂとを機械的に連結するようにしても良いし、同期して駆動されるように電気的な制御を行っても良い。なお、ヘッドステージ６４ａとヘッドステージ６４ｂと同期して移動する、と説明したが、これはヘッドステージ６４ａとヘッドステージ６４ｂとの相対的な位置関係を概ね維持した状態で移動することを意味し、ヘッドステージ６４ａ、ヘッドステージ６４ｂの両者間の位置関係、移動方向、及び移動速度が厳密に一致した状態で移動する場合に限定されるものではない。

また、本実施形態に係る基板エンコーダーシステム６０では、Ｘエンコーダベース６２ＸをＹエンコーダベース６２Ｙの下方に配置したが、Ｘエンコーダベース６２をヘッドステージ６４に設けるようにしても良い。図１１に示されるように、ヘッドステージ６４は、ヘッドステージ６４Ａとヘッドステージ６５Ｂとの二つのステージによって構成されるようにしても良い。ヘッドステージ６４Ａの上面にはＹヘッド６８Ｙが配置され、下面にはＸロングスケール６６Ｘが配置される。ヘッドステージ６４Ｂの上面にはＸヘッド６８Ｘが配置され、下面にはショートヘッド６８Ｓが配置される。ヘッドステージ６４Ｂは、基板ホルダ２４がＸ軸方向に移動されると、その移動に同期してＸ軸方向に移動される。なおヘッドステージ６４Ａは、Ｘ軸方向へもＹ軸方向へも移動されない。またヘッドステージ６４Ｂは、基板ホルダ２４がＹ軸方向に駆動されると、その移動に同期するようにＹヘッドステージ６４Ａとヘッドステージ６４Ｂとが同期して、Ｙ軸方向に駆動される。

《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態に係る液晶露光装置について、図８を用いて説明する。第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板エンコーダシステム１６０の構成が異なる点を除き、上記第１の実施形態と同じであるので、以下、相違点についてのみ説明し、上記第１の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、上記第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

本第２の実施形態における基板エンコーダシステム１６０は、上記第１の実施形態と比べて、ショートヘッド６８Ｓを駆動するための駆動系の構成が異なる。すなわち、上記第１の実施形態では、図３（Ｃ）に示されるように、１つのショートヘッド６８Ｓにつき、一対のＹエンコーダベース６２Ｙ（固定）と、該一対のＹエンコーダベース６２Ｙ間に架設された１つのＸエンコーダベース６２Ｘ（可動）とが用いられたが、本第２の実施形態では、図８に示されるように、一対のＸエンコーダベース６２Ｘ（固定）と、該一対のＸエンコーダベース６２Ｘ間に架設された１つのＹエンコーダベース６２Ｙ（可動）とが用いられている。本第２の実施形態も、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上記第１及び第２の各実施形態の構成は、一例であって、適宜変更が可能である。例えば、ヘッドステージ５４、６４に画像センサ（カメラ）、あるいは基準マークを取り付け、該画像センサを用いて投影レンズ関係のキャリブレーションを行っても良い。この場合、マスクホルダ４０、及び基板ホルダ２４を用いることなく上記キャリブレーションを行うことができ、効率がよい。

また、上記実施形態における基板エンコーダシステム６０では、ヘッドステージ６４に取り付けられたショートヘッド６８Ｓと、基板ホルダ２４に固定されたショートスケール６６Ｓとを含むエンコーダシステムによって、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４との相対位置情報を求めたが、これに限られず、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４との相対移動量が小さいことから、例えば基板ホルダ２４にマークを形成するとともに、ヘッドステージ６４に画像センサを取り付け、該画像センサがマークを観察し、高速で画像処理を行うことによって、ヘッドステージ６４と基板ホルダ２４との相対位置情報を求めても良い。

また、上記各実施形態における各スケールと、これに対応するヘッドとの配置は、逆であっても良い。例えば、基板ホルダ２４にショートヘッド６８Ｓを固定するとともに、ヘッドステージ６４にショートスケール６６Ｓを固定しても良い。

また、図９に示されるように、ヘッドステージ６４が有する一対のＸロングヘッド６８Ｘの相互間の距離をセンサ１６６で計測し、該計測値を用いて基板エンコーダシステム６０の出力を補正しても良い。センサ１６６の種類は、特に限定されないが、例えばレーザ干渉計などを用いることができる。基板エンコーダシステム６０では、上述したように、一対のエンコーダヘッドの出力の繋ぎ処理を行うが、この繋ぎ処理において、一対のエンコーダヘッド間の間隔で既知、且つ不変であることが前提条件となる。このため、各ヘッドが取り付けられるヘッドステージ６４としては、例えば熱膨張などの影響が少ない材料により形成されているが、本変形例のように、エンコーダヘッド間の間隔を計測することによって、仮にヘッドステージ６４が変形（一対のエンコーダヘッド間の間隔が変化）しても、高精度で基板Ｐの位置情報を求めることができる。同様に、マスクエンコーダシステム５０のヘッドステージ５４が有する一対のＸロングヘッド５８Ｌｘ間、基板エンコーダシステム６０のＸエンコーダベース６２Ｘに固定された一対のＹロングヘッド６８Ｙ間の距離を計測しても良い。また、ヘッドユニット６０が有する全て（本実施形態では、例えば合計で８つ）のヘッド（下向きの一対のヘッド６６ｘ、６６ｙ、上向きの一対のヘッド６４ｘ、６４ｙ）それぞれの相対的な位置関係を計測し、計測値を補正しても良い。

また、上述したように、ヘッドステージ６４が有する一対のＸロングヘッド６８Ｘの相互間の距離を適宜（例えば基板交換毎に）計測するキャリブレーション動作を行ってもよい。また、上記ヘッド間の間隔の測定を行うキャリブレーションポイントとは別に、マスクエンコーダシステム５０、基板エンコーダシステム６０それぞれの出力の原点位置決めを行うためのキャリブレーションポイントを設けても良い。該原点位置決めを行うための位置決めマークは、例えば複数のスケール５６Ｌ、６６Ｙ、６６Ｘの延長線上（外側）に配置しても良いし、隣接する一対のスケール５６Ｌ、６６Ｙ、６６Ｘ間に配置しても良いし、あるいは、スケール５６Ｌ、６６Ｙ、６６Ｘ内に形成しても良い。

また、各ヘッドステージ５４、６４、Ｘエンコーダベース６２Ｘの水平面に対する傾き（θｘ、θｙ方向の傾斜）量を求め、該傾き量（すなわち、各ヘッド５８Ｌ、５８Ｓ、６８Ｙ、６８Ｘ、６８Ｓ光軸の倒れ量）に応じて基板エンコーダシステム６０の出力を補正しても良い。計測系としては、図１０に示されるように、複数のＺセンサ６４ｚを対象物（図１０ではＸエンコーダベース６２Ｘであるがヘッドステージ６４を対象物としても良い）に取り付け、Ｙエンコーダベース６２Ｙ（あるいは上架台部１８ａ）を基準として対象物の傾き量を求める計測系を用いることができるあるいは、２軸のレーザ干渉計２６４を設けて、対象物（図１０ではヘッドステージ６４であるがＸエンコーダベース６２Ｘを対象物としても良い）の傾き量（θｘ、θｙ方向の傾斜量）及び回転量（θｚ方向の回転量）を求めても良い。また、各ヘッド５８Ｌ、５８Ｓ、６８Ｙ、６８Ｘ、６８Ｓの傾き量を個別に計測しても良い。

また、マスクエンコーダシステム５０では、複数のロングスケール５６ＬがＸ軸方向に離間して配置され、基板エンコーダシステム６０では、複数のＹロングスケール６６ＹがＹ軸方向、複数のＸロングスケール６６ＸがＸ軸方向にそれぞれ離間して配置される場合を説明したが、スケールの数は、これに限られず、例えばマスクＭ、基板Ｐの大きさ、あるいは移動ストロークに応じて適宜変更が可能である。また、必ずしも複数のスケールが離間して配置されていなくても良く、例えばより長いひとつのスケールを用いても良い。

また、スケールを複数設ける場合、各スケールの長さが互いに異なっていても良い。例えば、Ｘ軸方向に延びるスケールの長さを、ショット領域のＸ軸方向の長さより長く設定することにより、走査露光動作時における繋ぎ処理を回避することができる。Ｙ軸方向に延びるスケールについても同様である。さらに、ショット領域の数の変化に対応できるように（例えば４面取りの場合と６面取りの場合）、投影光学系１６の一側に配置されるスケールと、他側に配置されるスケールとで、互いに長さを異ならせても良い。

また、ロングスケール５６Ｌの表面にＸロングスケール５６ＬｘとＹロングスケール５６Ｌｙとが独立に形成された場合を説明したが、これに限られず、例えばＸＹ２次元スケールを用いても良い。この場合、エンコーダヘッドもＸＹ２次元ヘッドを用いることができる。ショートスケールとショートヘッドについても同様である。回折干渉方式のエンコーダシステムを用いる場合について説明したが、これに限られず、いわゆるピックアップ方式、磁気方式などの他のエンコーダも用いることができ、例えば米国特許第６，６３９，６８６号明細書などに開示されるいわゆるスキャンエンコーダなども用いることができる。

また、Ｙロングスケール６６Ｙを有するＹエンコーダベース６２Ｙは、光学定盤１８ａの下面に直接取り付けられる構成であったが、これに限られず、所定のベース部材を光学定盤１８ａの下面に対して離間した状態で吊り下げ配置されても良い。

また、基板ステージ装置２０は、少なくとも基板Ｐを水平面に沿って長ストロークで駆動できれば良く、場合によっては６自由度方向の微少位置決めができなくても良い。このような２次元ステージ装置に対しても上記各実施形態に係る基板エンコーダシステムを好適に適用できる。

また、主制御装置９０（図６参照）は、一対のＸロングヘッド５８Ｌｘの両方がロングスケールに対向する場合、ロングヘッド５８Ｌｘの出力の平均値に基づいてヘッドステージ５４のＸ位置情報を求めると説明したが、これに限られない。一対のＸロングヘッド５８Ｌｘに主従関係を持たせ、一方のＸロングヘッド５８Ｌｘの値のみに基づいて、ヘッドステージ５４のＸ位置情報を求めるようにしても良い。

また、光学定盤１８ａ上において、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）を、複数列、互いにＹ軸方向に離れた異なる位置（例えば投影光学系１６に対して一方の側（＋Ｙ側）の位置と、他方（−Ｙ側）の位置）に配置する場合に、複数列間において、上記所定間隔の隙間の位置がＸ軸方向において重複しないように配置しても良い。このように複数のスケール列を配置すれば、互いのスケール列に対応して配置されたヘッドが同時に計測範囲外になる（換言すれば、両ヘッドが同時に隙間に対向する）ことがない。

また、上記各実施形態において、ヘッド６０またはヘッドステージ６４が基板ホルダ２４に同期して移動する、と説明する場面があるが、これはヘッド６０またはヘッドステージ６４が、基板ホルダ２４に対する相対的な位置関係を概ね維持した状態で移動することを意味し、ヘッド６０またはヘッドステージ６４、基板ホルダ２４の両者間の位置関係、移動方向、及び移動速度が厳密に一致した状態で移動する場合に限定されるものではない。

また、光学定盤１８ａ上において、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）を、複数列、互いにＹ軸方向に離れた異なる位置（例えば投影光学系１６に対して一方の側（＋Ｙ側）の位置と、他方（−Ｙ側）の位置）に配置する場合に、この複数のスケール群（複数のスケール列）を、基板上におけるショットの配置（ショットマップ）に基づいて使い分け出来るように構成しても良い。たとえば、複数のスケール列の全体としての長さを、スケール列間で互いに異ならせておけば、異なるショットマップに対応でき、４面取りの場合と６面取りの場合など、基板上に形成するショット領域の数の変化にも対応できる。またこのように配置すると共に、各スケール列の隙間の位置をＸ軸方向において互いに異なる位置にすれば、複数のスケール列にそれぞれ対応するヘッドが同時に計測範囲外になることがないので、繋ぎ処理において不定値とされるセンサの数を減らすことができ、繋ぎ処理を高精度に行うことができる。

また、光学定盤１８ａ上で、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）において、１つのスケール（Ｘ軸計測用のパターン）のＸ軸方向の長さを、１ショット領域の長さ（基板ホルダ上の基板をＸ軸方向に移動させながらスキャン露光を行う際に、デバイスパターンが照射されて基板上に形成される長さ）分だけ連続して測定できるような長さにしても良い。このようにすれば、１ショット領域のスキャン露光中に、複数スケールに対するヘッドの乗継制御を行わずに済むため、スキャン露光中の基板Ｐ（基板ホルダ）の位置計測（位置制御）を容易にできる。

また、マスクホルダ４０上の、所定間隔の隙間を介しながら複数のスケールがＸ軸方向に連なって配置されたスケール群（スケール列）において、上記実施形態では各スケールの長さが同一の長さのものを連ねて配置しているが、互いに長さの異なるスケールを連ねて配置するようにしても良い。例えば、マスクホルダ４０上のスケール列において、Ｘ軸方向における両端部寄りにそれぞれ配置されるスケール（スケール列において、各端部に配置されるスケール）のＸ軸方向の長さよりも、中央部に配置されるスケールの方を物理的に長くしても良い。

また、上記各実施形態では、一対のＸヘッドと一対のＹヘッドが、一つずつペアを組むようにＸ軸方向において並んで配置されているが（ＸヘッドとＹヘッドとがＸ軸方向において同じ位置に配置されているが）、これらをＸ軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い

また、あるヘッド５４とそれに対応するスケール列（所定の隙間を介して複数のスケールを所定方向に連なって配置されるスケール列）とがＸ軸方向に相対的に移動している際に、ヘッド５４内のある一組のヘッドが上述のスケール間の隙間に同時に対向した後で別のスケールに同時に対向した場合に、その乗り継いだヘッドの計測初期値を算出する必要がある。その際に、乗り継いだヘッドとは別の、ヘッド６０内の残りの一組のヘッドと、それとは更に別の１つのヘッド（Ｘ軸方向に離れて且つ、落ちたヘッドとの距離がスケール長よりも短い位置に配置されるもの）の出力とを用いて、乗り継いだヘッドの乗継の際の初期値を算出するようにしても良い。上述の更に別のヘッドは、Ｘ軸方向の位置計測用ヘッドでもＹ軸方向の位置計測用ヘッドでも構わない。

また、各実施形態に係る基板エンコーダシステム６０は、基板ステージ装置２０が基板ローダとの基板交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のスケールを設け、下向きのヘッド（Ｘヘッド６８ｓｘなど）を使って基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。あるいは、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のヘッドを設け、スケールや基板交換用のスケールを計測することによって基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。

また、各実施形態に係るマスクエンコーダシステム５０は、マスクステージ装置１４がマスクローダとのマスク交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、マスクステージ装置１４又は別のステージ装置にマスク交換用のスケールを設け、ヘッドユニット５４を使ってマスクステージ装置１４の位置情報を取得しても良い。また、エンコーダシステムとは別の位置計測系（たとえばステージ上のマークとそれを観察する観察系）を設けてステージの交換位置制御（管理）を行っても良い。

また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、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。また、照明光としては、例えば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、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。

また、投影光学系１６が複数本の光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系の本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、オフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、投影光学系１６としては、拡大系、又は縮小系であっても良い。

また、露光装置の用途としては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に限定されることなく、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、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マスク又はレチクルを製造するために、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適用できる。

また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、例えばウエハ、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。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が５００ｍｍ以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。

液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板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、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

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。

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、照明光により物体を露光するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの生産に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

１０…液晶露光装置、１４…マスクステージ装置、２０…基板ステージ装置、２４…基板ホルダ、４０…マスクホルダ、５０…マスクエンコーダシステム、５４…ヘッドステージ、６０…基板エンコーダシステム、６４…ヘッドステージ、９０…主制御装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板。

Claims (13)

1. 投影光学系を介して照明光により物体を露光する露光装置であって、
   前記投影光学系の下方に配置され、前記物体を保持する第１移動体と、
   前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して前記第１移動体を移動させる第１駆動部と、
   前記第１移動体の位置情報を計測する計測部と、
   前記計測部を支持し、前記所定平面内に移動可能な第２移動体と、
   前記第１、第２方向に関して前記第２移動体を移動させる第２駆動部と、を備え、
   前記第２駆動部は、前記第１駆動部により前記第１移動体が前記第１方向または前記第２方向へ移動されているときに、前記第２移動体を前記第１方向または前記第２方向へ移動させる露光装置。
2. 前記計測部は、前記第１方向に関して互いに離れて配置される複数の格子領域を有する第１格子部材と、前記第１格子部材に対してそれぞれ計測ビームを照射し、かつ前記所定平面内で移動可能な複数の第１ヘッドと、前記第２方向に関する前記複数の第１ヘッドの位置情報を計測する計測装置と、を有し、前記複数の第１ヘッドが前記第２移動体に設けられるとともに、前記第１格子部材が前記第２移動体と対向するように設けられ、前記計測ビームが前記複数の格子領域の少なくとも１つに照射される前記複数の第１ヘッドの計測情報と、前記計測装置の計測情報とに基づいて、前記移動体の位置情報を計測する請求項１に記載の露光装置。
3. 前記計測装置は、前記第１移動体に設けられた被検出部を検出する検出部を有し、
   前記第２駆動部は、第２移動体により支持された前記検出部による前記被検出部の検出結果に基づいて、前記第２移動体を移動させる請求項２に記載の露光装置。
4. 前記被検出部は、格子領域を有する第２格子部材であり、
   前記検出部は、前記第２格子部材に対して計測ビームを照射する第２ヘッドであり、前記計測ビームが前記第２格子部材に照射される前記第２ヘッドの計測情報を前記検出結果とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記第２格子部材は、前記第１方向に関する長さが前記第１格子部材よりも短い請求項４に記載の露光装置。
6. 前記計測装置は、前記第２方向に関する前記複数のヘッドの位置情報を計測し、
   前記計測部は、前記第２方向に関して互いに離れて配置される複数の格子領域を有する第３格子部材と、前記第３格子部材に対してそれぞれ計測ビームを照射し、かつ前記所定平面内で移動可能な複数の第３ヘッドと、を有し、前記計測ビームが前記複数の格子領域の少なくとも１つに照射される前記複数の第３ヘッドの計測情報と、前記計測装置の計測情報とに基づいて、前記移動体の位置情報を計測する請求項３〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記投影光学系を支持するフレーム部材を備え、
   前記第１および第３格子部材の一方の格子部材は、前記フレーム部材に設けられる請求項６に記載の露光装置。
8. 所定のパターンを保持するパターン保持体と、前記パターン保持体を前記第１方向に駆動する第３駆動部とを有し、エネルギビームを用いて前記パターン保持体を介して前記物体に前記パターンを形成する形成装置を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記物体は、フラットパネルディスプレイに用いられる基板である請求項８に記載の露光装置。
10. 前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である請求項９に記載の露光装置。
11. 請求項９又は１０に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
12. 請求項８に記載の露光装置を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
13. 投影光学系を介して照明光により物体を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の下方に配置され、前記物体を保持する第１移動体を、第１駆動部により前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する第１、第２方向に関して移動させることと、
    前記第１移動体の位置情報を計測部により計測することと、
    前記計測部を支持し、前記所定平面内に移動可能な第２移動体を、第２駆動部により前記第１、第２方向に関して移動させることと、
    前記第１駆動部により前記第１移動体が前記第１方向または前記第２方向へ移動されているときに、前記第２駆動部により前記第２移動体を前記第１方向または前記第２方向へ移動させることと、を含む露光方法。

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