JP2011211180A - 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハステージを高精度駆動する。
【解決手段】平面モータ３０により駆動されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置をエンコーダシステムを用いて計測し、エンコーダシステムからのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２のそれぞれについての位置計測情報と、ウエハステージＷＳＴ２の位置に依存するウエハステージＷＳＴ１についての位置計測情報に対する補正情報とに基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を駆動する。これにより、ウエハステージＷＳＴ２の移動に伴う周辺磁場の変動に主として起因するウエハステージＷＳＴ１の位置計測誤差を補正することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。

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、主として、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（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））等が用いられている。

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。そのため、パターンが形成されるウエハ等（基板）の位置計測に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、例えば特許文献１には、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。この露光装置では、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。スケールは、複数のエンコーダヘッドのそれぞれが対向する複数の部分から構成され、投影光学系直下の領域を除く基板テーブルの移動領域をカバーしている。

また、露光装置では、高いスループットも求められる。かかる要請に応え得るものとして、基板ステージが複数、例えば２つ設けられたツインステージタイプの露光装置が知られている。この種の露光装置では、２つの基板ステージで、異なる動作、例えば露光動作とアライメント動作を並行して行うことで、スループットの向上が図られている。ツインステージタイプの露光装置では、それぞれの基板ステージの動きの自由度を最大限に確保するため、その駆動源として平面モータが採用される（例えば、特許文献２参照）。

しかるに、最近になって、ツインステージタイプの露光装置では、一方の基板ステージの移動に伴って、他方の基板ステージの位置計測を行う位置計測系（エンコーダなど）の計測値が微小ではあるが影響を受けることが判明した。今後のデバイスルールが３２ｎｍよりさらに微細となる時代においては、かかる位置計測誤差も無視することができなくなる。

米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書 米国特許第６，４３７，４６３号明細書

発明者は、上記の位置計測誤差の主要因をつきとめるべく、鋭意研究を行った結果、基板ステージの位置の変化に起因する装置内の磁場変動（変化）が主要因であることが判明した。本発明は、かかる事情の下でなされたものである。

本発明の第１の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、所定平面に平行なガイド面を有する定盤上で平面モータによって個別に駆動される第１、第２移動体のそれぞれに対する位置計測系による第１及び第２位置情報と、前記第２移動体の位置に応じた第１補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第１移動体を駆動することを含む露光方法が、提供される。

これによれば、位置計測系で計測される第１移動体の第１位置情報に含まれる第２移動体の位置に応じた計測誤差を補正することができ、結果的に第１移動体を高精度に駆動することが可能となる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、所定平面に平行なガイド面を有する定盤と、前記定盤内に設けられた固定子と、前記ガイド面を介して前記固定子に対向する第１及び第２可動子とを含んで構成される平面モータと、前記第１及び第２可動子をそれぞれ有し、前記平面モータにより前記ガイド面に沿って駆動される第１及び第２移動体と、前記第１及び第２移動体のそれぞれの位置を計測する位置計測系と、前記位置計測系からの前記第１移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第２移動体の位置情報と、前記第２移動体の位置に応じた第１補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第１移動体を駆動する駆動装置と、を備える露光装置が、提供される。

これによれば、駆動装置により、位置計測系からの第１移動体の位置情報と、位置計測系からの第２移動体の位置情報と、第２移動体の位置に応じた第１補正情報とに基づいて、物体を保持する第１移動体が駆動される。ここで、第１補正情報は、位置計測系で計測される第１移動体の位置情報に含まれる第２移動体の位置に応じた計測誤差を補正するための情報である。従って、第１移動体を高精度に駆動することが可能となる。

一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エンコーダシステムの構成を示す図である。 アライメント系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。 ウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。 ウエハステージ上のエンコーダヘッドの配置を示す図である。 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。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図１の露光装置のステージ装置周辺における磁場を示す図である。 図８（Ａ）はウエハテーブル上に設けられた空間像計測用スリットを示す図、図８（Ｂ）はレチクルステージ上に設けられた計測用マークを示す図、図８（Ｃ）は計測用マークの投影像に対する空間像計測用スリットの走査を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図８（Ｃ）に基づいて説明する。

図１には、一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）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。また、レチクルステージＲＳＴには、後述するレチクルマーク板が設けられている。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６参照）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、図１に示される、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、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に、レチクル干渉計１６の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、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）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、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の中央には、図２に示されるように、矩形又は正方形の開口２１ａが形成され、開口２１ａの内部に鏡筒４０の−Ｚ側端部が配置されている。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である。この場合、ＡとＢとは、同一であっても良い。すなわち、スケール板２１は、正方形であっても良い。また、開口２１ａは、その内部に投影ユニットＰＵの鏡筒４０の下端が配置できれば、矩形又は正方形に限らず、円形であっても良い。

スケール板２１は、投影ユニットＰＵ及びアライメント系ＡＬＧ等を支持するメインフレーム（メトロロジーフレーム）の下面（−Ｚ側の面）に固定（又は吊り下げ支持）されている。

スケール板２１から＋Ｘ方向に所定距離離間した位置には、図１に示されるように、スケール板２２が、メインフレーム（メトロロジーフレーム）の下面（−Ｚ側の面）に固定（又は吊り下げ支持）されている。スケール板２２は、図３に示されるように、スケール板２１と同様に構成されており、その開口２２ａの内部の中央には、アライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入されている（図１参照）。ここで、スケール板２２は、必ずしもスケール板２１と同様に構成する必要はなく、例えば開口２２ａは、開口２１ａと形状及び／又は大きさが異なっていても良い。要は、開口２２ａは、その内部にアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入可能であれば良い。なお、図１等ではスケール板２１，２２が固定されたメインフレーム（メトロロジーフレーム）２３の一部が示されている。

スケール板２１，２２の下面（−Ｚ側の面）には、２次元グレーティングとして、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、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。スケール板２１，２２の２次元グレーティングＲＧは、それぞれ、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。ここで、２次元グレーティングＲＧは、必ずしも上記の二方向を周期方向とする必要はなく、ＸＹ平面内の二軸方向であれば良い。従って、周期方向は、例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向であっても良い。

ウエハステージ装置５０は、床面上に複数（例えば３つ又は４つ）の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたステージベース１２、該ステージベース１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、該ウエハステージ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６参照）、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６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記する）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。

ステージベース１２は、平板状の外形を有する部材からなり、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージ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１４ａが収容されている。

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２８（図１では不図示、図６参照）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。Ｚ・チルト駆動機構２８は、例えばウエハテーブルＷＴＢ１をそれぞれ支持するとともに、各支持点で独立してＺ軸方向に駆動する３つのボイスコイルモータなどで構成することができる。この場合、ウエハテーブルＷＴＢ１は、Ｚ・チルト駆動機構２８によって、電磁力等の上向きの力（斥力）と、自重を含む下向きの力（引力）との釣り合いを３点で調整することで、非接触で支持されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。ステージ本体９１の底部には、スライダ部９１ａが設けられている。スライダ部９１ａは、ＸＹ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を含むコイルユニット（不図示）と、該コイル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。コイルユニットは、前述の磁石ユニット１４ａとともに、例えば米国特許第６，４３７，４６３号明細書及び米国特許第４，６５４，５７１号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動による平面モータ３０を構成している。

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、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、平面モータ３０によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。従って、ウエハテーブル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。

本実施形態では、コイルユニットを構成する各コイル（不図示）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。図６に示されるように、平面モータ３０と、前述のＺ・チルト駆動機構２８とを含んで、ウエハステージ駆動系２７が構成されている。また、例えば米国特許第６，４３７，４６３号明細書に開示されるＸＹ方向のみでなく、Ｚ方向の力をも発生させる平面モータ（磁気浮上型の平面モータ）を用いることで、ウエハステージＷＳＴ１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。

ウエハテーブルＷＴＢ１上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着（又は静電吸着）され、固定されている。また、ウエハテーブルＷＴＢ１上の１つの角部近傍には、その中央に基準マークＭが配置され、基準マークのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測用スリット板ＳＬが配置された基準マーク板ＦＭが、固定されている。基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面とほぼ同一面に設定されている。空間像計測用スリット板ＳＬには、図８（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）の開口パターン（Ｘスリット）ＳＬＸと、Ｘ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）の開口パターン（Ｙスリット）ＳＬＹと、が形成されている。

ウエハテーブルＷＴＢ１の内部には、一対の空間像計測用スリット板ＳＬに対応して、集光レンズ等を含む光学系及び受光素子（例えば光電子増倍管（ＰＭＴ：フォト・マルチプライヤ・チューブ）等）が配置されている。そして、一対の空間像計測用スリット板ＳＬと、対応する光学系及び受光素子とによって、例えば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一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図６参照）が構成されている。空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂの計測結果（受光素子の出力信号）は、信号処理装置（不図示）により所定の信号処理が施されて、主制御装置２０に送られる（図６参照）。

ウエハステージＷＳＴ２も、ウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されている。

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直下の領域を含むアライメント時移動領域におけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２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。

ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２には、それぞれ図２及び図３の平面図に示されるように、その４隅のそれぞれにエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略称する）６０_１〜６０_４が配置されている。ここで、ヘッド６０_１，６０_２間のＸ軸方向の離間距離とヘッド６０_３，６０_４間のＸ軸方向の離間距離は互いに等しくＡである。また、ヘッド６０_１，６０_４間のＹ軸方向の離間距離とヘッド６０_２，６０_３間のＹ軸方向の離間距離は互いに等しくＢである。これらヘッドの離間距離Ａ，Ｂは、スケール板２１の開口２１ａのＸ軸、Ｙ軸方向の幅よりも大きい。ヘッド６０_１〜６０_４は、図４にヘッド６０_１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。

ヘッド６０_１は、図５に示されるように、Ｘ軸を基準とする１３５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）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、ヘッド６０_２〜６０_４は、それぞれ、Ｘ軸を基準とする２２５度方向（すなわちＸ軸を基準とする４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする３１５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする４５度方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。ヘッド６０_１〜６０_４としては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドを用いることができる。ヘッド６０_１〜６０_４は、スケール板２１，２２の表面に形成された２次元グレーティングＲＧに計測ビームを照射し、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）の位置を計測する。

上述のようにして構成されたヘッド６０_１〜６０_４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。なお、ウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージ）の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体９１（粗動ステージ）とウエハテーブルＷＴＢ１（微動ステージ）との間（以下、粗微動ステージ間と略述する）で、レーザ光等を空中伝送しても良いし、あるいはヘッドをステージ本体９１（粗動ステージ）に設けて、該ヘッドによりステージ本体９１（粗動ステージ）の位置を計測し、かつ別のセンサで粗微動ステージ間の相対変位を計測する構成としても良い。

ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０_１は、スケール板２１に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする１３５度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ＷＳＴ１，ＷＳＴ２の１３５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７０_１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０_２〜６０_４は、それぞれ、スケール板２１に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする２２５度方向、３１５度方向、及び４５度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２２５度方向及びＺ軸方向の位置、３１５度方向及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置、を計測する２次元エンコーダ７０_２〜７０_４（図６参照）をそれぞれ構成する。

また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２がアライメント系ＡＬＧ直下の領域を含むアライメント時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０_１は、スケール板２２に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする１３５度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ＷＳＴ１，ＷＳＴ２の１３５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７１_１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０_２〜６０_４は、それぞれ、スケール板２２に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする２２５度方向、３１５度方向、及び４５度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ＷＳＴ１，ＷＳＴ２の２２５度方向及びＺ軸方向の位置、３１５度方向及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置、を計測する２次元エンコーダ７１_２〜７１_４（図６参照）をそれぞれ構成する。

２次元エンコーダ（以下、適宜、エンコーダと略称する）７０_１〜７０_４，７１_１〜７１_４のそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図６参照）に供給される。主制御装置２０は、２次元グレーティングＲＧが形成されたスケール板２１の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、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（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置情報を求める。同様に、主制御装置２０は、２次元グレーティングＲＧが形成されたスケール板２２の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、アライメント系ＡＬＧ直下の領域を含むアライメント時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置情報を求める。

また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置は、ウエハ干渉計システム１８（図６参照）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になっている。ウエハ干渉計システム１８の計測結果は、エンコーダシステム７０，７１の計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合、あるいはエンコーダシステムの出力異常時のバックアップ用などとして補助的に用いられる。

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。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６参照）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。この他、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の近傍に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）ＡＦ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、ＡＦ信号処理系（不図示）を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。主制御装置２０は、ウエハアライメント時に、アライメントマークの検出と並行して、例えば、スケール板２２の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）などを用いてウエハテーブル上面のＺ軸方向の位置を検出しながら、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表面の面位置情報（凹凸情報）を取得する処理（以下、フォーカスマッピングと呼ぶ）を行う。そして、主制御装置２０は、露光時には、フォーカスマッピングにより取得したウエハＷ表面の面位置情報と、スケール板２１の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）などを用いて検出したウエハテーブル上面のＺ軸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。

図６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、アライメント時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２上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）が行われる。その際、エンコーダシステム７１（エンコーダ７１_１〜７１_４）により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２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）。

ウエハアライメントの後、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２は露光時移動領域に移動し、主制御装置２０により、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Pri-BCHKの後半の処理と同様の手順で、投影光学系ＰＬによって投影されたレチクルＲ上の一対の計測マークの投影像（空間像）を前述した空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いて計測する処理（すなわち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、ウエハアライメントの結果（ＥＧＡの結果得られたウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標を基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークの位置を基準に換算した配列座標）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，ＷＳＴ２との同期駆動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴ１，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７０_１〜７０_４）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）。

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上ではウエハ交換とその交換後のウエハに対するウエハアライメント（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Pri-BCHKの前半の処理同様の第２基準マークをアライメント系ＡＬＧを用いて検出する処理、及びＥＧＡ）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、露光時移動領域内ではエンコーダシステム７０（図６参照）を用いて、アライメント時移動領域内ではエンコーダシステム７１（図６参照）を用いて、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によるウエハテーブル（ウエハステージ）の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）とも略記する）の位置計測の原理などについてさらに説明する。ただし、ウエハテーブルＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ２）はウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）と同様に構成されているので、ここではウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）についてのみ説明する。

本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０_１〜６０_４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内ではエンコーダヘッド６０_１〜６０_４のうちの少なくとも３つが、常時、スケール板２１に対向する。

ウエハテーブルＷＴＢ１の中心（ウエハの中心に一致）が、露光時移動領域内の露光中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）から＋Ｘ側及び＋Ｙ側に位置する場合、ウエハテーブルＷＴＢ１上のヘッド６０_４，６０_１，６０_２がスケール板２１に対向する。この場合、これらのヘッド６０_４，６０_１，６０_２（エンコーダ７０_４，７０_１，７０_２）から有効な計測値が主制御装置２０に送信される。なお、以下の説明において、ウエハテーブルＷＴＢ１の中心の位置（ウエハの中心位置）を、単に、ウエハテーブル（ウエハ）の位置と呼ぶ。

同様に、ウエハテーブルＷＴＢ１が、露光中心（光軸ＡＸ）から−Ｘ側及び＋Ｙ側に位置する場合、ヘッド６０_１，６０_２，６０_３がスケール板２１に対向する。ウエハテーブルＷＴＢ１が、露光中心（光軸ＡＸ）から−Ｘ側及び−Ｙ側に位置する場合、ヘッド６０_２，６０_３，６０_４がスケール板２１に対向する。ウエハテーブルＷＴＢ１が、露光中心Ｐから＋Ｘ側及び−Ｙ側に位置する場合、ヘッド６０_３，６０_４，６０_１がスケール板２１に対向する。さらに、ウエハテーブルＷＴＢ１が、露光中心（光軸ＡＸ）の極近傍に位置する場合、すべてのヘッド６０_１〜６０_４がスケール板２１に対向する。スケール板２１に対向しているヘッド（エンコーダ）から、有効な計測値が主制御装置２０に送信される。

主制御装置２０は、ヘッド６０_１〜６０_４（エンコーダ７０_１〜７０_４）の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（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７０_１〜７０_４の計測値（それぞれＣ_１〜Ｃ_４と表記する）は、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次式（１）〜（４）のように依存する。

Ｃ_１＝−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（１）
Ｃ_２＝−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（２）
Ｃ_３＝ （ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（３）
Ｃ_４＝ （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（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離である。

主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）のＸＹ平面内の位置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組み、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ＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。例えば、ウエハテーブルＷＴＢ１が露光中心（光軸ＡＸ）から＋Ｘ側及び＋Ｙ側に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０_１，６０_２，６０_４（エンコーダ７０_１，７０_２，７０_４）の計測値が従う式（１），（２），及び（４）から連立方程式を組み、それら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。なお、ウエハステージＷＳＴ１が露光中心Ｐの極近傍に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０_１〜６０_４（エンコーダ７０_１〜７０_４）から任意の３つを選択すれば良い。

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。

ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハステージＷＳＴ１）が、アライメント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７１を用いて３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心がアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１がスケール板２２に置き換わる以外、先のエンコーダシステム７０を用いる場合と同様である。

さらに、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）のＸ，Ｙ平面内の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０_１〜６０_４のうちの３つを切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッド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ように、ウエハステージの位置計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。

本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の軽量化及び位置制御性の向上等の観点から、ムービングコイル型の平面モータ３０が採用されている。ムービングコイル型の平面モータ３０の場合、ステージベース１２内に設けられた固定子（磁石ユニット１４ａ）により、例えば図７（Ａ）に示されるように、露光装置１００内に定常的な開放磁場が放出される。図７（Ａ）では、開放磁場の力線（磁力線）が点線（破線）で示されている。

投影ユニットＰＵ、アライメント系ＡＬＧ等の露光装置１００の構成各部（ステージ装置を除く）を支持するメインフレーム（メトロロジーフレーム）２３は、通常その素材として磁性体であるインバーが用いられる。勿論、セラミックス等の非磁性体をメインフレームの素材として用いることもできるが、メインフレームに支持される構成各部の全てを非磁性体とすることはほぼ不可能である。このため、磁石ユニット１４ａにより放出される開放磁場が媒体となってステージベース１２とメインフレーム２３（支持される構成各部を含む）との間に磁力が作用し、この磁力の作用によりメインフレーム２３が極めて微量ではあるが歪み得る。このメインフレーム２３の歪みにより、スケール板２１，２２の姿勢が変わる、あるいはスケール板２１，２２自体が歪み、結果的にエンコーダシステム７０，７１の計測誤差が発生し得る。

さらに、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２も、永久磁石等の磁性体を含むＺ・チルト駆動機構２８等を含んで構成されている。また、平面モータ３０を構成する可動子（コイルユニット（不図示））、またＺ・チルト駆動機構２８のコイルも磁場を発生する。このため、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２がステージベース１２上を移動することにより開放磁場が変化し、メインフレーム２３（支持される構成各部を含む）に作用する磁力がウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて変わり得る。

図７（Ｂ）には、図７（Ａ）と同様に、露光装置１００内の開放磁場が示されている。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴ２がアライメント時移動領域内で−Ｘ方向に移動することにより、ウエハステージＷＳＴ１は露光時移動領域内のほぼ同じ位置にあるにもかかわらず、露光時移動領域内の開放磁場が図７（Ａ）に示される状態から図７（Ｂ）に示される状態に変化する様子が示されている。この開放磁場の変化は、上述の通り、スケール板２１の姿勢の変化あるいはスケール板２１自体の歪みを生じさせる。上記と反対に、ウエハステージＷＳＴ１が移動すると、ウエハステージＷＳＴ２が停止していても、アライメント時移動領域内の磁場が変化し、スケール板２２の姿勢の変化あるいはスケール板２２自体の歪みを生じさせる。

従って、一方のウエハステージの位置に応じて、他方のウエハテーブル（ウエハステージ）の位置を計測するエンコーダシステム７０又は７１の計測誤差が発生し得る。この計測誤差は、露光精度及びアライメント計測精度の低下を招き、ひいては重ね合わせ精度、フォーカス精度等が低下し、最終的には、半導体デバイスの歩留まりの低下をも招くこととなる。

以下、一方のウエハステージの移動に伴う磁場の変化に起因する他方のウエハテーブル（ウエハステージ）の位置を計測するエンコーダシステム７０，７１の計測誤差を補正する方法について説明する。

主制御装置２０により、露光装置１００の起動時、アイドル時等に、エンコーダシステム７０，７１の計測誤差を補正するための補正マップが作成される。ここで、エンコーダシステム７０用の補正マップは、以下の手順により作成される。なお、以下の補正マップの作成に関する説明中では、エンコーダシステム７０によるウエハステージの位置の計測情報を（Ｘ，Ｙ）とし、エンコーダシステム７１によるウエハステージの位置の計測情報を（ｘ，ｙ）として、説明を行う。

主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１上の基準マーク板ＦＭが投影光学系ＰＬの直下（露光中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致））に位置するよう、ウエハステージＷＳＴ１を移動させる。同時に、主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴを駆動して、レチクルステージＲＳＴ上に設けられたレチクル基準マーク板ＲＦＭを光軸ＡＸ上に位置決めする。このとき、ウエハステージＷＳＴ２は、ウエハステージＷＳＴ１から十分に離れた基準位置、例えば、ウエハの交換が行われるロード・アンロード位置に位置しているものとする。

レチクル基準マーク板ＲＦＭには、基準マーク板ＦＭ上の一対の空間像計測用スリット板ＳＬに対応して一対の計測マークＰＭが設けられている。各計測マークＰＭとして、図８（Ｂ）に示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば１μｍ）の開口パターンがＸ軸方向に複数配列されたＸ計測マークＰＭＸと、Ｘ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば１μｍ）の開口パターンがＹ軸方向に複数配列されたＹ計測マークＰＭＹとから成る二次元マークが用いられる。

主制御装置２０は、照明光ＩＬでレチクル基準マーク板ＲＦＭ上の一対の計測用マークＰＭを照明し、投影光学系ＰＬを介して計測マークＰＭの投影像（空間像）を基準マーク板ＦＭ上の一対の空間像計測用スリット板ＳＬ上に形成する。これにより、一例として図８（Ｃ）に示されるように、空間像計測用スリット板ＳＬ上にＸ計測マークＰＭＸの像ＰＭＸ’、Ｙ計測マークＰＭＹの像ＰＭＹ’が、空間像計測用スリット板ＳＬのＸスリットＳＬＸ、ＹスリットＳＬＹの近傍に投影される。主制御装置２０は、エンコーダシステム７０からの計測情報（Ｘ，Ｙ）をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１をＸ軸方向に駆動し、一対の空間像計測用スリット板ＳＬのＸスリットＳＬＸを像ＰＭＸ’に対してそれぞれ走査し、一対の計測用マークＰＭ内のＸ計測マークＰＭＸの像ＰＭＸ’を、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いてスリットスキャン方式で検出する。同様に、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０からの計測情報（Ｘ，Ｙ）をモニタしつつ、ウエハステージＷＳＴ１をＹ軸方向に駆動して、一対の計測用マークＰＭ内のＹ計測マークＰＭＹの像ＰＭＹ’を、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いてスリットスキャン方式で検出する。

そして、主制御装置２０は、Ｘ計測マークＰＭＸの像ＰＭＸ’に対応する空間像プロファイル、及びＹ計測マークＰＭＹの像ＰＭＹ’に対応する空間像プロファイルに基づいて、所定の演算を行って計測マークＰＭの像の基準位置（Ｘ_０、Ｙ_０）を求める。

次に、主制御装置２０は、エンコーダシステム７１からの計測情報（ｘ，ｙ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を駆動し、計測位置（ｘ_１、ｙ_１）に位置決めする。

次に、主制御装置２０は、前述と同様の手順で、計測マークＰＭの空間像計測を行い、計測マークＰＭの像の位置（Ｘ_１、Ｙ_１）を求める。

以後、同様に、主制御装置２０は、エンコーダシステム７１からの計測情報（ｘ，ｙ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ２を計測位置（ｘ_２，ｙ_２）、（ｘ_３、ｙ_３）、……、（ｘ_Ｉ、ｙ_Ｉ）に順次位置決めし、各位置決め位置に対応する計測マークＰＭの空間像計測を行い、計測マークＰＭの像の位置（Ｘ_２，Ｙ_２）、（Ｘ_３、Ｙ_３）、……、（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）を求める。

ウエハステージＷＳＴ２を位置決めすべき、計測位置は、少なくとも、アライメント時移動領域内の全域にわたって設定される。なお、ウエハステージＷＳＴ１とその位置が重複しない限り、アライメント時移動領域のみでなく露光時移動領域を含み、可能な限り広範囲の領域内に計測位置を設定しても良い。

主制御装置２０は、上で得られた計測マークＰＭの像の位置（Ｘ_１、Ｙ_１）、（Ｘ_２，Ｙ_２）、（Ｘ_３、Ｙ_３）、……、（Ｘ_Ｉ、Ｙ_Ｉ）のそれぞれと、計測マークＰＭの像の基準位置（Ｘ_０、Ｙ_０）との差ΔＸ_ｉ、ΔＹ_ｉ（ｉ＝１〜Ｉ）を求め、計測位置（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）に対応付けて記憶装置（不図示）に記憶する。これにより、補正マップが、ｘ，ｙについての関数ΔＸ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），ΔＹ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）として求められる。

また、補正マップΔＸ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），ΔＹ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）は複数の離散点（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）についての離散データとして求められるので、線形補完等を用いてｘ，ｙについての連続関数に変換しても良い。すなわち、補正情報を補正マップではなく、補正関数ΔＸ_ｉ（ｘ，ｙ），ΔＹ_ｉ（ｘ，ｙ）の形で持っておいても良い。

主制御装置２０は、露光時にウエハステージＷＳＴ１を露光時移動領域内で駆動する際、エンコーダシステム７１からのウエハステージＷＳＴ２の位置計測情報ｘ，ｙを用いて補正マップΔＸ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），ΔＹ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）から補正値ΔＸ_ｉ，ΔＹ_ｉを導出し、該補正値を用いてエンコーダシステム７０からのウエハステージＷＳＴ１の位置計測情報Ｘ，ＹをそれぞれＸ−ΔＸ_ｉ，Ｙ−ΔＹ_ｉと補正する。主制御装置２０は、補正した位置計測情報Ｘ−ΔＸ_ｉ，Ｙ−ΔＹ_ｉを用いて、ウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。

エンコーダシステム７１用の補正マップは、前述のエンコーダシステム７０用の補正マップの作成の手順において、ウエハステージＷＳＴ１とウエハステージＷＳＴ２に関する動作を入れ替えたような手順の動作が行われる。ただし、この場合は、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いたマークの空間像の計測はできないので、これに変えて、ウエハテーブルＷＴＢ２の基準マーク板ＦＭ上の基準マークＭをアライメント系ＡＬＧで検出することが行われる。

この場合、ウエハステージＷＳＴ１がウエハステージＷＳＴ２から十分に離れている基準状態において、基準マークＭの位置（ｘ_０、ｙ_０）が、エンコーダシステム７１の計測情報とアライメント系ＡＬＧの計測結果（指標中心を基準とする基準マークＭの位置ずれ）とに基づいて求められる。

そして、ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内の計測位置（Ｘ_ｊ、Ｙ_ｊ）（ｊ＝１〜Ｊ）に順次位置決めされ、各位置決め位置に対応してウエハテーブルＷＴＢ２の基準マーク板ＦＭ上の基準マークＭの位置（ｘ_ｊ、ｙ_ｊ）が求められる。なお、ウエハステージＷＳＴ２とその位置が重複しない限り、露光時移動領域のみでなくアライメント時移動領域を含み、可能な限り広範囲の領域内に計測位置を設定しても良い。

そして、主制御装置２０は、得られた基準マークＭの位置（ｘ_１、ｙ_１）、（ｘ_２，ｙ_２）、（ｘ_３、ｙ_３）、……、（ｘ_ｊ、ｙ_ｊ）のそれぞれと、基準状態における基準マークＭの位置（ｘ_０、ｙ_０）との差Δｘ_ｊ、Δｙ_ｊ（ｊ＝１〜Ｊ）を求め、計測位置（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）に対応付けて記憶装置（不図示）に記憶する。これにより、補正マップが、Ｘ，Ｙについての関数Δｘ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ），Δｙ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）として求められる。

また、補正マップΔｘ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ），Δｙ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）は複数の離散点（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）についての離散データとして求められるので、線形補完等を用いてＸ，Ｙについての連続関数に変換しても良い。すなわち、補正情報を補正マップではなく、補正関数Δｘ_ｊ（Ｘ，Ｙ），Δｙ_ｊ（Ｘ，Ｙ）の形で持っておいても良い。

主制御装置２０は、アライメント計測時にウエハステージＷＳＴ２をアライメント時移動領域内で駆動する際、エンコーダシステム７０からのウエハステージＷＳＴ１の位置計測情報Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊを用いて補正マップΔｘ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ），Δｙ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）から補正値Δｘ_ｊ，Δｙ_ｊを導出し、該補正値を用いてエンコーダシステム７１からのウエハステージＷＳＴ２の位置計測情報（ｘ，ｙ）をそれぞれｘ−Δｘ_ｊ，ｙ−Δｙ_ｊと補正する。主制御装置２０は、補正した位置計測情報ｘ−Δｘ_ｊ，ｙ−Δｙ_ｊを用いて、ウエハステージＷＳＴ２を駆動（位置制御）する。

本実施形態の露光装置１００では、両ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は同様に構成されているので、補正マップΔＸ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ），ΔＹ_ｉ（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）及びΔｘ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ），Δｙ_ｊ（Ｘ_ｊ，Ｙ_ｊ）は両方のウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に対して兼用することができる。なお、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２間の個体差がある場合、両ステージのそれぞれに対して補正マップを作成することとする。作成手順は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が入れ替わる以外、上述の手順と同様である。

なお、本実施形態では、一方のウエハステージの移動に伴う磁場の変化に起因する他方のウエハステージについてのエンコーダシステム７０，７１の計測誤差に注目しているため、補正マップを作成するに際し、一方のウエハステージを、逐一、計測位置に位置決めすることとした。ここで、一方のウエハステージを、各計測位置から、例えば単位加速度（単位駆動力）でＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに駆動することとしても良い。この場合、一方のウエハステージの移動に伴う雰囲気中の圧力変動等、力学的効果に起因する他方のウエハステージについてのエンコーダシステム７０，７１の計測誤差を補正することのできる補正マップが得られる。

次に、エンコーダシステム７０，７１による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。

本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０_１〜６０_４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内では、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）の位置に応じて、エンコーダヘッド６０_１〜６０_４のうちの少なくとも３つがスケール板２１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に送信される。

主制御装置２０は、エンコーダ７０_１〜７０_４の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。ここで、エンコーダ７０_１〜７０_４のＺ軸方向に関する計測値（前述のＸＹ平面内の一軸方向についての計測値Ｃ_１〜Ｃ_４と区別して、それぞれ、Ｄ_１〜Ｄ_４と表記する）は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）に対して、次式（５）〜（８）のように依存する。

Ｄ_１＝−ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（５）
Ｄ_２＝ ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（６）
Ｄ_３＝ ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（７）
Ｄ_４＝−ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（８）
ただし、ｐは、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離（図５参照）である。

主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置に応じて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、それら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（ＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。例えば、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）が露光中心（光軸ＡＸ）から＋Ｘ側及び＋Ｙ側に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０_１，６０_２，６０_４（エンコーダ７０_１，７０_２，７０_４）の計測値が従う式（５），（６），及び（８）から連立方程式を組み、それらの左辺に計測値を代入して解く。ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）の算出は、先に説明したようにウエハアライメント時のフォーカスマッピングの際、及び露光の際に行われる。

主制御装置２０は、事前に取得したウエハの凹凸情報と、上記の算出結果（Ｚ，θｘ，θｙ）とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。

ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）が、アライメント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７１を用いて３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報を計測する。この場合の計測原理等は、露光中心がアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１がスケール板２２に置き換わる以外、先のエンコーダシステム７０を用いる場合と同様である。主制御装置２０は、エンコーダシステム７１の計測結果に基づいて、露光時のフォーカス・レベリング制御のため、ウエハの面位置とウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）のＺ位置との関係を取得する。

さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０_１〜６０_４のうちの３つを切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の位置の計測結果の連続性を保証するため、前述と同様のつなぎ処理が行われる。

エンコーダシステム７０，７１によるウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置計測においても、主制御装置２０は、前述と同様に、補正マップを作成し、その補正マップを用いてエンコーダシステム７０，７１からのウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置計測情報を補正し、その補正した位置計測情報を用いて、例えば前述のフォーカス・レベリング制御などを行うことができる。

ただし、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０用の補正マップを作成するに際し、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いて前述の計測マークを計測してマークのフォーカス情報（ウエハテーブルのＺ軸方向の位置）を計測する。また、エンコーダシステム７１用の補正マップを作成するに際し、アライメント時移動領域内（アライメント系ＡＬＧ近傍）に設置された多点ＡＦ系ＡＦを用いてウエハテーブルのＺ軸方向の位置を計測する。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、エンコーダシステム７０で計測された一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置情報と、他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）の位置に応じた補正情報（予め作成した補正マップ又は補正関数）とに基づいて、露光時移動領域内で、平面モータ３０を介して一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が駆動される。ここで、補正マップ等から補正値を取り出すための他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）の位置情報は、エンコーダシステム７１で計測された位置情報が用いられる。従って、露光時移動領域内では、一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）を高精度に駆動することが可能となる。

また、主制御装置２０により、エンコーダシステム７１で計測された他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）の位置情報と、一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置に応じた補正情報（予め作成した補正マップ又は補正関数）とに基づいて、アライメント時移動領域内で、平面モータ３０を介して他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）が駆動される。ここで、補正マップ等から補正値を取り出すための一方のウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置情報は、エンコーダシステム７０で計測された位置情報が用いられる。従って、アライメント時移動領域内では、他方のウエハステージＷＳＴ２（又はＷＳＴ１）を高精度に駆動することが可能となる。本実施形態では、補正情報は、６自由度方向に関して求められている。

従って、本実施形態の露光装置１００によると、アライメント時における高いアライメント計測精度及びフォーカスマッピング精度を確保することができ、これらの結果を用いて露光が行われるので、高い露光精度（重ね合わせ精度、フォーカス制御精度等）を実現して、最終的には、半導体デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、エンコーダシステム７０の補正マップ又は補正関数の作成のため、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いる場合について説明したが、これに限らず、実際に露光を行うことで、計測マークＰＭ又はその他のマークをウエハ上に転写し、その転写像の位置計測を行うことで、補正マップ又は補正関数の作成のためのデータΔＸ_ｉ、ΔＹ_ｉ（ｉ＝１〜Ｉ）を求めても良い。また、この場合、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを必ずしも設ける必要はなくなるが、レチクルアライメントのための装置は必要である。そこで、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を設けても良い。

また、上記実施形態では、エンコーダシステム７０の補正マップ又は補正関数の作成のため、前述の空間像計測及び露光に代えて、ウエハステージＷＳＴ２を計測位置（ｘ_２，ｙ_２）、（ｘ_３、ｙ_３）、……、（ｘ_Ｉ、ｙ_Ｉ）に順次位置決めし、各位置決め位置でエンコーダシステム７０のエンコーダ７０_１〜７０_４で、ウエハテーブルＷＴＢ１の位置計測を実行しても良い。かかる場合であっても、ウエハステージＷＳＴ２の位置の変化に伴う磁場変化に起因してエンコーダ７０_１〜７０_４の計測値が変化するからである。

また、上記実施形態では、計測位置とは別に基準位置を定め、基準位置におけるマークの位置の実測値を基準として、各計測位置におけるマーク位置の差を求めるものとしたが、これに限らず、複数の計測位置の１つにおけるマークの位置の実測値を基準として、残りの各計測位置におけるマーク位置の差を求めることとしても良い。

また、上記実施形態では、主としてエンコーダシステム７０，７１を用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を計測し、ウエハステージＷＳＴ２，ＷＳＴ１の移動に伴う磁場変化を主要因とするエンコーダシステム７０，７１の計測誤差の補正に本発明を適用する場合を例示した。しかし、これに限らず、エンコーダシステム７０，７１ではなく、ウエハ干渉計システム１８をウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報の計測に主として用いる場合に、上記の磁場変化を主要因とするウエハ干渉計システム１８の計測誤差の補正にも本発明を適用することは有効である。ウエハ干渉計システム１８では、干渉計ユニットからウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に設けられた反射面（移動鏡等（不図示））に計測ビームが照射される。この場合、干渉計ユニットがメインフレームに取り付けられている場合は、ウエハステージＷＳＴ２，ＷＳＴ１の移動に伴う磁場変化により上記実施形態と同様の理由によって干渉計システムに計測誤差が生じる。また、干渉計ユニットがメインフレームに取り付けられていない場合においても、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上の磁性体を含む構造物が磁場変化によって変形し、その構造物の変形に伴って反射面が変位又は変形する蓋然性が高いからである。

また、上記実施形態の露光装置１００では、ムービングコイル型の平面モータ３０を採用したウエハステージ装置５０及びこれを備える露光装置１００に本発明が適用された場合を例示した。しかし、ステージ装置では、ムービングコイル型の平面モータに代えて例えば米国特許第６，４３７，４６３号明細書などで開示されるムービングマグネット型の平面モータを採用することも可能である。この場合、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２に永久磁石が設けられ、ステージベース１２の内部にコイルが配置されることになる。この場合にも、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動に伴って磁場が変化することは明らかであり、この磁場の変化によって、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測するエンコーダ又は干渉計等の計測装置に計測誤差が発生することは明らかである。従って、この場合にも、本発明を適用することは有効である。

また、これまでは、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動に伴う磁界の変化に起因するエンコーダシステム等の計測誤差の補正について説明したが、一方のウエハステージの移動に伴って磁界の変化以外の要因に起因して他方のウエハステージの位置を計測する計測装置に計測誤差が生じる場合であっても、これらの誤差も本発明を適用することによって結果的に補正される。本発明では、補正情報（補正マップ、又は補正関数など）の作成に関して、実機を用いて補正情報作成のための計測データの取得を行うからである。

なお、上記実施形態では、スケール板２１，２２のそれぞれの下面に２次元グレーティングＲＧが形成された場合について例示したが、これに限らず、対応するエンコーダヘッド６０_１〜６０_４の計測方向（ＸＹ平面内での一軸方向）のみを周期方向とする１次元回折格子が形成された場合においても、本発明は適用可能である。

また、上記実施形態では、各ヘッド６０_１〜６０_４（エンコーダ７０_１〜７０_４）として、ＸＹ平面内の一軸方向とＺ軸方向とを計測方向とする２次元ヘッドが採用された場合について例示したが、これに限らず、ＸＹ平面内の１軸方向を計測方向とする１次元エンコーダとＺ軸方向を計測方向とするＺセンサ（例えば光ピックアップ方式あるいはその他の方式の面位置センサなど）とを採用しても良い。また、Ｚセンサとともに、ＸＹ平面内で互いに直交する２軸方向を計測方向とする２次元エンコーダを採用しても良い。

また、上記実施形態で説明したエンコーダシステムの構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に回折格子（スケール）を設け、これに対向してエンコーダヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用することも可能である。この場合においても、エンコーダヘッドとして、上記実施形態において採用したＸＹ平面内の一軸方向とＺ軸方向とを計測方向とする２次元ヘッドに限らず、ＸＹ平面内の１軸方向又は直交する２軸方向を計測方向とする１次元又は２次元のエンコーダとＺセンサとの組み合わせを、採用しても良い。

また、上記実施形態では、ウエハアライメント時に、多点ＡＦ系ＡＦを用いてフォーカスマッピングを行い、そのフォーカスマッピングにより取得したウエハＷ表面の面位置情報とウエハテーブル上面のＺ軸方向の位置情報とに基づいて、走査露光中のウエハＷのフォーカス・レベリング制御を実行する場合について説明した。しかし、アライメント系ＡＬＧの近傍ではなく、投影光学系ＰＬの近傍に多点ＡＦ系ＡＦを設け、該多点ＡＦ系ＡＦを用いて走査露光中のウエハ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勿論良い。この場合、エンコーダシステム７１のＺ軸方向に関する位置計測誤差の補正情報の取得のため、ウエハテーブルの面位置を計測するＺセンサをアライメント系ＡＬＧの近傍に設けても良い。あるいは、ウエハテーブルのＺ位置を計測するＺ干渉計を設けても良い。

なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパ型のツインウエハステージを備えた露光装置（以下、ツインタイプ露光装置と略称する）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、ステッパなどの一括露光型のツインタイプ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、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、ウエハ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・スティッチ方式のツインタイプ露光装置にも本発明は適用することができる。また、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（計測ステージ付き露光装置と略称する）に本発明を適用しても良い。

また、例えば国際公開第９９／０４９５０４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のツインタイプ露光装置又は計測ステージ付き露光装置に本発明を適用しても良い。なお、以下で説明する各種露光装置は、特に明示しないが、ツインタイプ露光装置又は計測ステージ付き露光装置などの複数ステージを備える露光装置である。

また、上記実施形態の露光装置を含む本発明に係る投影露光装置では、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）にも本発明を適用することができる。

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

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ（物体）を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置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。

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

２０…主制御装置、２１，２２…スケール板、２７…ウエハステージ駆動系、３０…平面モータ、５０…ウエハステージ装置、６０_１〜６０_４…エンコーダヘッド、７０，７１…エンコーダシステム、７０_１〜７０_４，７１_１〜７１_４…エンコーダ、１００…露光装置、ＡＬＧ…アライメント系、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ、ＷＴＢ１，ＷＴＢ２…ウエハテーブル、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、ＲＧ…２次元グレーティング。

Claims (25)

1. エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
   所定平面に平行なガイド面を有する定盤上で平面モータによって個別に駆動される第１、第２移動体のそれぞれに対する位置計測系による第１及び第２位置情報と、前記第２移動体の位置に応じた第１補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第１移動体を駆動することを含む露光方法。
2. 前記位置計測系により、前記エネルギビームが光学部材を介して前記物体に照射される照射位置の近傍の領域で前記物体を保持する前記第１移動体の第１位置情報が計測され、第２移動体に存在するマークを検出するマーク検出系の近傍の領域で前記第２移動体の第２位置情報が計測される請求項１に記載の露光方法。
3. 前記光学部材及び前記マーク検出系を支持するフレームに前記位置計測系の一部が設けられている請求項２に記載の露光方法。
4. 前記駆動することに先立って、前記位置計測系によりその位置を計測しつつ前記第２移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第１移動体又は前記物体上に形成されたマーク像の位置を、前記第１計測系の計測情報を用いて求め、この結果に基づいて前記第１補正情報を算出することをさらに含む請求項２又は３に記載の露光方法。
5. 前記マーク像は、前記第１移動体上に前記光学部材を介して形成されたマークの空間像であり、
   前記マーク像の位置は、前記第１計測系でその位置情報が計測される前記第１移動体上に少なくとも一部が設けられた空間像計測装置により計測された前記空間像のプロファイルから求められる前記マーク像の結像位置を含む請求項４に記載の露光方法。
6. 前記マーク像は、位置決め位置毎に、前記第１計測系の計測情報を用いて前記第１移動体の位置を制御しつつ、前記物体上に転写形成したマークの転写像であり、
   前記マーク像の位置は、前記物体上に形成された転写像の位置を計測することで求められる請求項４に記載の露光方法。
7. 前記位置計測系からの前記第１移動体の第１位置情報と、前記位置計測系からの前記第２移動体の第２位置情報と、前記第１移動体の位置に応じた第２補正情報とに基づいて、前記第２移動体を駆動することをさらに含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
8. 前記第２移動体を駆動することに先立って、前記位置計測系でその位置を計測しつつ前記第１移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記位置計測系と前記マーク検出系とを用いて所定のマークの位置情報を計測し、該位置情報を用いて前記第２補正情報を算出することをさらに含む請求項７に記載の露光方法。
9. 前記第１位置計測系は、前記第１移動体と該第１移動体の外部との一方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光する前記第１移動体と該第１移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッド部を有し、該ヘッド部の出力に基づいて前記第１移動体の位置を計測するエンコーダシステムを含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、
    前記パターンが形成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。
11. エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
    所定平面に平行なガイド面を有する定盤と、
    前記定盤内に設けられた固定子と、前記ガイド面を介して前記固定子に対向する第１及び第２可動子とを含んで構成される平面モータと、
    前記第１及び第２可動子をそれぞれ有し、前記平面モータにより前記ガイド面に沿って駆動される第１及び第２移動体と、
    前記第１及び第２移動体のそれぞれの位置を計測する位置計測系と、
    前記位置計測系からの前記第１移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第２移動体の位置情報と、前記第２移動体の位置に応じた第１補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第１移動体を駆動する駆動装置と、を備える露光装置。
12. 前記エネルギビームを前記物体に照射する光学部材と、
    前記第２移動体に存在するマークを検出するマーク検出系と、をさらに備え、
    前記位置計測系は、前記エネルギビームの照射位置の近傍の領域で前記物体を保持する前記第１移動体の位置情報を計測する第１計測系と、前記マーク検出系の近傍の領域で前記第２移動体の位置情報を計測する第２計測系とを含む請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記第１計測系の少なくとも一部は、前記光学部材を支持するフレームに設置されている請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記第２計測系の少なくとも一部は、前記マーク検出系を支持するフレームに設置されている請求項１２又は１３に記載の露光装置。
15. 前記光学部材と前記マーク検出系とは同一のフレームに支持されている請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記第１補正情報は、前記第２計測系でその位置を計測しつつ前記第２移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第１移動体又は前記物体上に形成されたマーク像の位置を、前記第１計測系の計測情報を用いて求めることで予め算出される請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記第１移動体上に少なくとも一部が設けられ、前記第１計測系でその位置情報が計測される前記第１移動体上に前記光学部材を介して形成されたマークの空間像を計測する空間像計測装置をさらに備え、
    前記マーク像の位置は、前記空間像計測装置により計測された前記マークの空間像のプロファイルから求められる前記マーク像の結像位置を含む請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記マーク像は、位置決め位置毎に、前記第１計測系の計測情報を用いて前記第１移動体の位置を制御しつつ、前記物体上に転写形成したマークの転写像であり、
    前記マーク像の位置は、前記物体上に形成された転写像の位置を計測することで求められる請求項１６に記載の露光装置。
19. 前記駆動装置は、前記位置計測系からの前記第１移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第２移動体の位置情報と、前記第１移動体の位置に応じた第２補正情報とに基づいて、前記第２移動体を駆動する請求項１２〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
20. 前記第２補正情報は、前記第１計測系でその位置を計測しつつ前記第１移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第２計測系と前記マーク検出系とを用いて計測された所定のマークの位置情報を用いて、予め算出される請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記位置計測系は、前記第１移動体と該第１移動体の外部との一方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光する前記第１移動体と該第１移動体の外部との他方に設けられた少なくとも１つのヘッド部を有し、該ヘッド部の出力に基づいて前記第１移動体の位置を計測するエンコーダシステムを含む請求項１１〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
22. 前記ヘッド部と前記計測面の一方は、前記フレーム部に設置されている請求項２１に記載の露光装置。
23. 前記計測面には、前記所定平面内の少なくとも一軸方向を周期方向とする回折格子が設けられ、
    前記ヘッド部は、少なくとも前記一軸方向に関する前記第１移動体の位置を計測する請求項２１又は２２に記載の露光装置。
24. 前記ヘッド部は、前記所定平面に垂直な方向に関する前記第１移動体の位置を計測する請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。
25. 前記平面モータは、前記第１、第２可動子にコイルが配置されたムービングコイル型である請求項１１〜２４のいずれか一項に記載の露光装置。

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