JP2012089769A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度なウエハステージの位置計測を可能とする。
【解決手段】 ウエハステージの上面のＸ軸方向の両端部近傍にＹ軸方向に延設された一対の計測面のそれぞれに対応して設けられ、対応する計測面上の第１照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの計測面からの戻り光を受光するＸ軸方向を計測方向とする複数の第１ヘッド６５、６４を含む複数のヘッドを有し、複数のヘッドの出力に基づいて少なくともＸＹ平面内のウエハステージの位置情報を求める位置計測系を備えている。ここで、第１照射点は、計測面上において、照明光の照射中心を通るＸ軸方向の直線上に位置する。従って、第１ヘッドによりウエハステージの少なくともＸ軸方向の位置をアッベ誤差なく計測可能である。
【選択図】図５

Description

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

半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により２次元方向に駆動される。ウエハステージの位置は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計を用いて、計測されていた。

しかるに、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、ウエハステージの位置制御性の更なる向上が要求されるようになり、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなってきた。そこで、最近では、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダが採用されている（例えば、特許文献１参照）。

半導体素子の高集積化及びこれに伴うパターンの微細化は、留まることがなく、このため、特許文献１に開示されるようなエンコーダシステムであっても、近い将来、要求される計測精度を達成できなくなることは確実である。

米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書

本発明の第１の態様によれば、照明光に対して物体を第１方向に走査して前記物体上に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前記第１方向及びこれに直交する第２方向を含む所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体の上面に前記第２方向に離れて配置され、その上面に前記第１及び第２方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成された前記第１方向に延びる一対の計測面と；前記一対の計測面のそれぞれに対応して少なくとも各１つ設けられ、対応する前記計測面上の第１照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記２次元グレーティングを介した戻り光を受光する少なくとも前記第２方向を計測方向とする複数の第１ヘッドを含む複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドの出力に基づいて少なくとも前記所定平面内の前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；を備え、前記第１照射点は、前記計測面上において、前記照明光の照射中心を通る前記第２方向の直線上に位置する露光装置が、提供される。

これによれば、複数の第１ヘッドから計測面上の第１照射点に計測ビームが照射され、その計測ビームの計測面からの戻り光が第１ヘッドによって受光される。第１照射点は、計測面上において照明光の照射中心、すなわち露光位置を通る第２方向の直線上に位置するので、第１ヘッドにより移動体の第２方向の位置をアッベ誤差なく計測可能である。従って、第１ヘッドの出力に基づいて、露光時における移動体の第２方向の位置が制御されることで、移動体の位置制御性の向上が可能となる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと；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。

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。 ウエハステージを示す平面図である。 干渉計システムを説明するための図である。 図１の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。 エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。 Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。 一実施形態に係る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。 複数のヘッドをそれぞれ含む複数のエンコーダによるウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測及びヘッドの切り換え（つなぎ）について説明するための図である。 ウエハに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われているときのウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 ウエハのアンローディング時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 ウエハのローディング時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。 干渉計によるウエハステージの駆動（位置制御）からエンコーダによるウエハステージの駆動への切り換え時における、ウエハステージ及び計測ステージの状態、並びにエンコーダヘッドの配置を示す図である。 ウエハアライメント時におけるウエハステージ及び計測ステージの状態を説明するための図である。 エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）の配置の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１３に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。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、レチクルステージＲＳＴ、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備えている。図１において、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。

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を有する照度均一化光学系、及びレチクルブラインド（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、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。

レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図７参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向である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平面内の位置情報（θｚ方向の位置（以下では、適宜θｚ回転（若しくはθｚ回転量）、又はヨーイング（若しくはヨーイング量）とも表記する）の情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、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）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図７参照）に送られる。なお、移動鏡１５に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面に鏡面加工により形成された反射面を用いても良い。

投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。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光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４、１／５又は１／８など）を有する。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域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（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、投影光学系の第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（以下、露光領域とも呼ぶ）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ＷＳＴ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。

本実施形態の露光装置１００には、液浸方式の露光を行うために、局所液浸装置８が設けられている。局所液浸装置８は、例えば液体供給装置５、液体回収装置６（いずれも図１では不図示、図７参照）、液体供給管３１Ａ、液体回収管３１Ｂ、及びノズルユニット３２等を含む。ノズルユニット３２は、図１に示されるように、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、投影ユニットＰＵを保持する不図示のメインフレームに吊り下げ支持されている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ同一面に設定されている。また、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。

液体供給管３１Ａは液体供給装置５（図１では不図示、図７参照）に、液体回収管３１Ｂは液体回収装置６（図１では不図示、図７参照）に接続されている。ここで、液体供給装置５には、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。液体回収装置６には、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。

主制御装置２０（図７参照）は、液体供給装置５を制御して、液体供給管３１Ａを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体Ｌｑを供給するとともに、液体回収装置６を制御して、液体回収管３１Ｂを介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体Ｌｑを回収する。このとき、主制御装置２０は、供給される液体Ｌｑの量と回収される液体Ｌｑの量とが常に等しくなるように、液体供給装置５と液体回収装置６とを制御する。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間には、一定量の液体Ｌｑ（図１参照）が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域１４（図２、図４等参照）が形成される。なお、投影ユニットＰＵの下方に後述する計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、同様に先端レンズ１９１と計測テーブルとの間に液浸領域１４を形成することができる。

本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。なお、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、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。

ステージ装置５０は、図１に示されるように、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２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図７参照）、及び２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図７参照）等を備えている。計測システム２００は、図７に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。

ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、それぞれの底面に固定された不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度の隙間（ギャップ）を介して、ベース盤１２上に支持されている。また、２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図７参照）によって、ＸＹ平面内で独立して駆動可能である。

ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。このウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、リニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。

ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダ（ウエハの載置領域）の外側には、図２に示されるように、ウエハホルダよりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形（輪郭）を有するプレート（撥液板）２８が設けられている。このプレート２８の表面は、液体Ｌｑに対して撥液化処理されている。なお、プレート２８は、その表面の全部（あるいは一部）がウエハＷの表面と同一面となるように設置されている。

プレート２８は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の中央に位置し、その中央に上述の円形の開口が形成された矩形の外形（輪郭）を有する第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａをＸ軸方向に挟んでウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側端部、−Ｘ側端部に位置する長方形の一対の第２撥液領域２８ｂと、を有している。なお、本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水を用いるので、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撥水板２８ａ，２８ｂとも呼ぶ。

第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部近傍には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが形成され、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが、形成されている。各空間像計測スリットパターンＳＬに対応して、それらを透過する照明光ＩＬを、ウエハステージＷＳＴ外部、具体的には、計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に設けられた前述の受光系（不図示）に導く送光系（不図示）が、ウエハステージＷＳＴに設けられている。

一対の第２撥水板２８ｂには、後述のエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、一対の第２撥水板２８ｂには、それぞれ、スケール３９₁，３９₂が形成されている。スケール３９₁，３９₂はそれぞれ、例えばＹ軸方向を周期方向とする回折格子とＸ軸方向を周期方向とする回折格子とが組み合わされた、反射型の二次元回折格子によって構成されている。二次元回折格子の格子線のピッチは、Ｙ軸方向及びＸ軸方向のいずれの方向についても、例えば１μｍと設定されている。なお、図２では、図示の便宜のため、格子のピッチは、実際のピッチよりも大きく図示されている。その他の図においても同様である。

また、回折格子を保護するために、撥水性を備えた、例えば低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。

なお、各第２撥水板２８ｂのスケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、不図示の位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えばスケールとは反射率の異なる格子線によって構成することができる。

ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２及び図４等に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。

計測ステージＭＳＴは、図１に示されるように、不図示のリニアモータ等によってＸＹ平面内で駆動されるステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを有している。計測ステージＭＳＴは、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、少なくとも３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に駆動可能に構成されている。

なお、図７では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。

計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図４に示されるように、照度むらセンサ９４、空間像計測器９６、波面収差計測器９８、照度モニタ（不図示）などが設けられている。また、ステージ本体９２には、前述の一対の送光系（不図示）に対向する配置で、一対の受光系（不図示）が設けられている。本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとがＹ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）において、ウエハステージＷＳＴ上の計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを各送光系（不図示）で案内し、計測ステージＭＳＴ内の各受光系（不図示）の受光素子で受光する、一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図７参照）が構成される。

計測テーブルＭＴＢの−Ｙ側端面には、図４に示されるように、フィデューシャルバー（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、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。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。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、そのセンターラインに関して対称な配置で、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、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。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、ＦＤバー４６の表面及び計測テーブルＭＴＢの表面も撥液膜（撥水膜）で覆われている。

計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ側の端面及び−Ｘ側端面には、ウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ及び反射面１９ｂが形成されている（図４参照）。

本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通る平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸ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。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、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、基準軸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。セカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄は、不図示の可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０₁〜６０₄（図７参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、図４等に示される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（基準軸）ＬＡは、後述の干渉計１２７からの測長ビームＢ６の光軸に一致する。

本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれとして、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ＡＬ１，ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。

次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８（図７参照）の構成等について説明する。

干渉計システム１１８は、図３に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ、並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。Ｙ干渉計１６及び３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａ，１７ｂに、それぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）Ｂ４（Ｂ４₁，Ｂ４₂）、Ｂ５（Ｂ５₁，Ｂ５₂）、Ｂ６、Ｂ７を照射する。そして、Ｙ干渉計１６、及び３つのＸ干渉計１２６、１２７、１２８は、それぞれの反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。

ここで、例えば、Ｘ干渉計１２６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＸ軸と平行な直線（基準軸ＬＨ（図４等参照））に関して対称な一対の測長ビームＢ５₁，Ｂ５₂を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｙ干渉計１６は、前述の基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４₁，Ｂ４₂、及びＢ３（図１参照）を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。このように、本実施形態では、上記各干渉計として、一部（例えば干渉計１２８）を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。そこで、主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６と、Ｘ干渉計１２６又は１２７との計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の位置（以下、適宜、θｘ回転（若しくはθｘ回転量）、又はピッチング（若しくはピッチング量）とも記述する）、θｙ方向の位置（以下、適宜、θｙ回転（若しくはθｙ回転量）、又はローリング（若しくはローリング量）とも記述する）、及びθｚ回転（すなわちヨーイング量）をも算出することができる。

また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも、長く設定されている。

移動鏡４１に対向して、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図５参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するメインフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つの測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。

本実施形態では、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回転（すなわちヨーイング量）を含む）は、主として、後述するエンコーダシステムを用いて計測される。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴがエンコーダシステムの計測領域外（例えば、図４に示されるアンローディングポジションＵＰ又はローディングポジションＬＰ付近）に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステムの計測結果の長期的変動（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使用される。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステムとを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ’）の位置を制御することとしても良い。

干渉計システム１１８のＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０は、図３に示されるように、計測テーブルＭＴＢの反射面１９ａ，１９ｂに、干渉計ビーム（測長ビーム）を照射して、それぞれの反射光を受光することにより、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、並びにθｚ方向の位置を含む）を計測し、その計測結果を、主制御装置２０に供給する。なお、干渉計システム１１８の構成の詳細は、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ている。

次に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図７参照）の構成等について説明する。エンコーダシステム１５０の主な構成は、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ている。

露光装置１００では、図４に示されるように、投影ユニットＰＵ（ノズルユニット３２）の＋Ｘ側、−Ｘ側に、一対のヘッド部６２Ａ、６２Ｃが、それぞれ配置されている。また、ヘッド部６２Ｃ、６２Ａそれぞれの−Ｙ側でかつアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄とほぼ同一のＹ位置に、ヘッド部６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッド部６２Ａ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｆは、後述するように、それぞれ複数のヘッドを含み、これらのヘッドが、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。

ヘッド部６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、各４つの２軸ヘッド６５₁〜６５₄，６４₁〜６４₄を備えている。２軸ヘッド６５₁〜６５₄の筐体の内部には、Ｘ軸方向を計測方向とするＸヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄と、Ｙ軸方向を計測方向とするＹヘッド６５Ｙ₁〜６５Ｙ₄とが収容されている。同様に、２軸ヘッド６４₁〜６４₄の筐体の内部には、Ｘヘッド６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄と、Ｙヘッド６４Ｙ₁〜６４Ｙ₄とが収容されている。Ｘヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄，６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄（より正確には、Ｘヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄，６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄が発する計測ビームのスケール３９₁、３９₂上の照射点）は、基準軸ＬＨ上に、所定間隔ＷＤ（図４参照）で配置されている。また、Ｙヘッド６５Ｙ₁〜６５Ｙ₄，６４Ｙ₁〜６４Ｙ₄（より正確には、Ｙヘッド６５Ｙ₁〜６５Ｙ₄，６４Ｙ₁〜６４Ｙ₄が発する計測ビームのスケール３９₁、３９₂上の照射点）は、基準軸ＬＨに平行であり且つ基準軸ＬＨから−Ｙ側に所定距離離間する直線ＬＨ_１上に、対応するＸヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄，６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄と同じＸ位置に、配置されている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄，６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄、及びＹヘッド６５Ｙ₁〜６５Ｙ₄，６４Ｙ₁〜６４Ｙ₄を、それぞれ、Ｘヘッド６５Ｘ，６４Ｘ、及びＹヘッド６５Ｙ，６４Ｙとも表記する。

ここで、Ｘヘッド６５Ｘ，６４Ｘ、及びＹヘッド６５Ｙ，６４Ｙのそれぞれとして、一例として、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。この種のエンコーダヘッドでは、２つの計測ビームを対応するスケール３９₁又は３９₂に照射し、それぞれの計測ビームのスケール上の２次元グレーティングからの戻り光（回折光）を１つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器を用いて計測する。その干渉光の強度変化より、スケールの計測方向（回折格子の周期方向）への変位を計測する。

ヘッド部６２Ａ，６２Ｃは、スケール３９₁，３９₂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４眼）のＸリニアエンコーダ７０Ａｘ，７０Ｃｘ及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは４眼）のＹリニアエンコーダ７０Ａｙ，７０Ｃｙ（図７参照）を構成する。そして、これらＸリニアエンコーダとＹリニアエンコーダとによって、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ，Ｙ位置を計測する多眼（ここでは４眼）の２次元（２Ｄ）エンコーダ７０Ａ，７０Ｃが構成される（図７参照）。

なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略称する。同様に、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略称する。同様に、２Ｄエンコーダを、適宜、エンコーダと略称する。

ここで、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える４つのＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘ（より正確には、Ｘヘッド６５Ｘ，６４Ｘが発する計測ビームのスケール上の照射点）及び４つのＹヘッド６５Ｙ，６４Ｙ（より正確には、Ｙヘッド６５Ｙ，６４Ｙが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、スケール３９₁，３９₂のＸ軸方向の幅（例えば１０２ｍｍ）より狭く（例えば８２ｍｍに）設定されている。従って、露光の際などには、それぞれ４つのＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘ，Ｙヘッド６５Ｙ，６４Ｙのうち、少なくとも各１つのヘッドが、常に、対応するスケール３９₁，３９₂に対向する（計測ビームを照射する）。例えば図９に示される露光動作中の一状態では、Ｘヘッド６５Ｘ₃及びＹヘッド６５Ｙ₃がスケール３９₁に、Ｘヘッド６４Ｘ₃及びＹヘッド６４Ｙ₃がスケール３９₂に対向する（計測ビームを照射する）。ここで、スケールの幅とは、回折格子（又はその形成領域）の幅、より正確にはヘッドによる位置計測が可能な範囲を指す。

ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、図５に示されるように、各３つの２軸ヘッド６８₁〜６８₃，６７₁〜６７₃を備えている。２軸ヘッド６８₁〜６８₃の筐体の内部には、２軸ヘッド６５₁〜６５₄等と同様に、Ｘヘッド６８Ｘ₁〜６８Ｘ₃と、Ｙヘッド６８Ｙ₁〜６８Ｙ₃とが収容されている。同様に、２軸ヘッド６７₁〜６７₃の筐体の内部には、Ｘヘッド６７Ｘ₁〜６７Ｘ₃と、Ｙヘッド６７Ｙ₁〜６７Ｙ₃とが収容されている。

Ｘヘッド６８Ｘ₁〜６８Ｘ₃，６７Ｘ₁〜６７Ｘ₃（より正確には、６８Ｘ₁〜６８Ｘ₃，６７Ｘ₁〜６７Ｘ₃が発する計測ビームのスケール３９₁、３９₂上の照射点）は、前述の基準軸ＬＡに沿って所定間隔ＷＤ（図４参照）で配置されている。Ｙヘッド６８Ｙ₁〜６８Ｙ₃，６７Ｙ₁〜６７Ｙ₃（より正確には、６８Ｙ₁〜６８Ｙ₃，６７Ｙ₁〜６７Ｙ₃が発する計測ビームのスケール３９₁、３９₂上の照射点）は、基準軸ＬＡに平行であり且つ基準軸ＬＡから−Ｙ側に離間する直線ＬＡ_１上に、対応するＸヘッド６８Ｘ₁〜６８Ｘ₃，６７Ｘ₁〜６７Ｘ₃と同じＸ位置に、配置されている。以下では、必要に応じて、２軸ヘッド６８₁〜６８₃，６７₁〜６７₃、Ｘヘッド６８Ｘ₁〜６８Ｘ₃，６７Ｘ₁〜６７Ｘ₃、及びＹヘッド６８Ｙ₁〜６８Ｙ₃，６７Ｙ₁〜６７Ｙ₃を、それぞれ、２軸ヘッド６８，６７、Ｘヘッド６８Ｘ，６７Ｘ、及びＹヘッド６８Ｙ，６７Ｙとも表記する。ここで、Ｘヘッド６８Ｘ，６７Ｘ、及びＹヘッド６８Ｙ，６７Ｙのそれぞれとしても、前述の米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。

ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅは、スケール３９₁，３９₂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３眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｆｘ，７０Ｅｘ及びＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは３眼）のＹリニアエンコーダ７０Ｆｙ，７０Ｅｙ（図７参照）を構成する。そして、これらＸリニアエンコーダとＹリニアエンコーダとによって、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ，Ｙ位置を計測する多眼（ここでは４眼）の２次元（２Ｄ）エンコーダ７０Ｆ，７０Ｅが構成される（図７参照）

ここで、ヘッド部６２Ｆ、６２Ｅがそれぞれ備える３つのＸヘッド６８Ｘ，６７Ｘ（より正確には、Ｘヘッド６８Ｘ，６７Ｘが発する計測ビームのスケール上の照射点）及び３つのＹヘッド６８Ｙ，６７Ｙ（より正確には、Ｙヘッド６８Ｙ，６７Ｙが発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、スケール３９₁，３９₂のＸ軸方向の幅より僅かに狭く設定されている。従って、アライメント計測の際などには、それぞれ３つのＸヘッド６８Ｘ，６７Ｘ，Ｙヘッド６８Ｙ，６７Ｙのうち、少なくとも１つのヘッドが対応するスケール３９₁，３９₂に対向する（計測ビームを照射する）。例えば図１３に示されるアライメント計測中の一状態では、Ｘヘッド６８Ｘ₂及びＹヘッド６８Ｙ₂がスケール３９₁に、Ｘヘッド６７Ｘ₂及びＹヘッド６７Ｙ₂がスケール３９₂に対向する（計測ビームを照射する）。

上述のエンコーダ７０Ａｘ，７０Ａｙ，７０Ｃｘ，７０Ｃｙの計測値（エンコーダ７０Ａ，７０ＣのＸ、Ｙ計測値）は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、これらの計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴ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７０Ａｘ又は７０Ｃｘの計測値（すなわちエンコーダ７０Ａ，７０ＣのいずれかのＸ計測値）、エンコーダ７０Ａ，７０ＹのＹ計測値、すなわちエンコーダ７０Ａｙ、７０Ｃｙの計測値（それぞれＣ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次のように依存する。

Ｃ_Ｘ＝ （ｐ_Ｘ−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ_Ｘ−Ｙ）ｓｉｎθｚ， …（１ａ）
Ｃ_Ｙ1＝−（ｐ_Ｙ1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ1−Ｙ）ｃｏｓθｚ， …（１ｂ）
Ｃ_Ｙ2＝−（ｐ_Ｙ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ_Ｙ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ． …（１ｃ）
ただし、（ｐ_Ｘ，ｑ_Ｘ），（ｐ_Ｙ1，ｑ_Ｙ1），（ｐ_Ｙ2，ｑ_Ｙ2）は、それぞれＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘ，Ｙヘッド６５Ｙ，６４ＹのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。そこで、主制御装置２０は、３つの計測値Ｃ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2を連立方程式（１ａ）〜（１ｃ）に代入し、それらを解くことにより、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。

また、エンコーダ７０Ｅｘ，７０Ｅｙ，７０Ｆｘ，７０Ｆｙの計測値（エンコーダ７０Ｅ，７０ＦのＸ、Ｙ計測値）も、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、これらの計測値を用いて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ｅｘ（又は７０Ｆｘ），７０Ｅｙ，７０Ｆｙの計測値（すなわち、エンコーダ７０Ｅ又は７０ＦのＸ計測値、及びエンコーダ７０Ｅ、７０ＦのＹ計測値）を、それぞれ連立方程式（１ａ）〜（１ｃ）内のＣ_X，Ｃ_Y1，Ｃ_Y2に代入し、その連立方程式を解くことにより、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。

主制御装置２０は、上の算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）する。

また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２₁、ＡＬ２₄にＸ軸方向で隣接する２軸ヘッド６７₃、６８₁のＹヘッド６７Ｙ₃，６８Ｙ₁が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７Ｙ₃，６８Ｙ₁によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７Ｙ₃，６８Ｙ₁によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）７０Ｇ，７０Ｈ（図１０参照）と呼ぶ。なお、Ｙエンコーダ７０Ｇ，７０Ｈは、エンコーダ７０Ｆ、７０Ｅを構成する一部のＹヘッド６７Ｙ₃，６８Ｙ₁が、一対の基準格子５２に対向することで、Ｙリニアエンコーダが構成されることから、このように呼んでいるものである。以下においても、便宜上、ＸＹエンコーダ７０Ｆ，７０Ｅの他に、Ｙエンコーダ７０Ｇ，７０Ｈが存在するものとして説明を行う。

上述した各エンコーダは、その計測値を、主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ及び７０Ｃ、又は７０Ｅ及び７０Ｆ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（θｚ方向の位置（ヨーイング）を含む）を制御するとともに、Ｙエンコーダ７０Ｇ及び７０Ｈの計測値に基づいて、ＦＤバー４６（計測ステージＭＳＴ）のθｚ方向の位置（ヨーイング）を制御する。

また、主制御装置２０は、図８中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＸ位置及びＹ位置を計測するＸヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹヘッド６５Ｙ、６４Ｙを、図８中に矢印ｅ₁で示されるように、隣のＸヘッド６５Ｘ、６４Ｘ及びＹヘッド６５Ｙ、６４Ｙに順次切り換える。例えばＸヘッド６４Ｘ₂からＸヘッド６４Ｘ₃へ（及びＸヘッド６５Ｘ₂からＸヘッド６５Ｘ₃へ）切り換える。すなわち、第２の実施形態では、このヘッドＸヘッド及びＹヘッドの切り換え（つなぎ）を円滑に行うために、前述の如く、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃに含まれる隣接するＸヘッド及びＹヘッドの間隔ＷＤを、スケール３９₁，３９₂のＸ軸方向の幅よりも狭く設定したものである。

さらに、本実施形態の露光装置１００では、図４及び図６に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る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。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成（斜入射方式）が採用されている。本実施形態では、一例として、前述のヘッド部６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッド部６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。

図４及び図６では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。

図６に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置計測システム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測センサのヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。

Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、例えば、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のスケール３９₁，３９₂を構成する反射型回折格子によって反射される構成を採用している。

さらに、前述のヘッド部６２Ａ、６２Ｃは、図６に示されるように、各４つのＺヘッド７６₁〜７６₄，７４₁〜７４₄を備えている。ここで、Ｚヘッド７６₁〜７６₄，７４₁〜７４₄は、基準軸ＬＨに平行であり且つ基準軸ＬＨから＋Ｙ側に離間する直線ＬＨ_２上に、対応するＸヘッド６５Ｘ₁〜６５Ｘ₄，６４Ｘ₁〜６４Ｘ₄と同じＸ位置に、配置されている。なお、各Ｚヘッド７６₁〜７６₄，７４₁〜７４₄としては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。以下では、必要に応じて、Ｚヘッド７６₁〜７６₄，７４₁〜７４₄を、Ｚヘッド７６，７４とも表記する。

Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₄，７６₁〜７６₄は、図７に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₄，７６₁〜７６₄の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４₁〜７４₄，７６₁〜７６₄と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。

本実施形態では、主制御装置２０は、面位置計測システム１８０（図７参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。

主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７６_j，７４_i（ｊ，ｉは１〜４のいずれか）の計測値を用いて、ウエハテーブルＷＴＢの表面上の基準点（ウエハテーブルＷＴＢの上面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。図８に示される露光動作中の一状態では、スケール３９₁，３９₂にそれぞれ対向しているＺヘッド７６₃，７４₃の計測値を用いる。ここで、Ｚヘッド７６_j，７４_i（ｊ，ｉは１〜４のいずれか）の計測値（それぞれＺ₁，Ｚ₂と表記する）は、ウエハステージＷＳＴの（Ｚ₀，θｘ，θｙ）位置に対して、次のように依存する。

Ｚ₁＝−ｔａｎθｙ・ｐ₁＋ｔａｎθｘ・ｑ₁＋Ｚ₀． …（２ａ）
Ｚ₂＝−ｔａｎθｙ・ｐ₂＋ｔａｎθｘ・ｑ₂＋Ｚ₀， …（２ｂ）
ただし、スケール表面を含めウエハテーブルＷＴＢの上面は、理想的な平面だとする。なお、（ｐ₁，ｑ₁），（ｐ₂，ｑ₂）は、それぞれＺヘッド７６_j，７４_iのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。式（２ａ）、（２ｂ）より、次式（３ａ）、（３ｂ）が導かれる。

Ｚ₀＝〔Ｚ₁＋Ｚ₂−ｔａｎθｘ・（ｑ₁＋ｑ₂）〕／２， …（３ａ）
ｔａｎθｙ＝〔Ｚ₁−Ｚ₂−ｔａｎθｘ・（ｑ₁−ｑ₂）〕／（ｐ₁−ｐ₂）．…（３ｂ）
従って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７６_j，７４_iの計測値Ｚ₁，Ｚ₂を用いて、式（３ａ）、（３ｂ）より、ウエハステージＷＳＴの高さＺ_０とローリングθｙを算出する。ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

主制御装置２０は、後述するフォーカスマッピング時には、スケール３９₁，３９₂に対向する４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）を用いて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心（Ｘ，Ｙ）＝（Ｏｘ’，Ｏｙ’）におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ_０とローリングθｙを、次のように算出する。

Ｚ_０＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４， …（４ａ）
ｔａｎθｙ＝−（Ｚａ＋Ｚｂ−Ｚｃ−Ｚｄ）／（ｐ_a＋ｐ_b−ｐ_c−ｐ_d）．…（４ｂ）
ここで、（ｐ_ａ，ｑ_ａ），（ｐ_ｂ，ｑ_ｂ），（ｐ_ｃ，ｑ_ｃ），（ｐ_ｄ，ｑ_ｄ）はそれぞれＺヘッド７２ａ〜７２ｄのＸ，Ｙ設置位置（より正確には計測ビームの照射点のＸ，Ｙ位置）である。ただし、ｐ_a＝ｐ_b，ｐ_c＝ｐ_d，ｑ_a＝ｑ_c，ｑ_b＝ｑ_d，（ｐ_a＋ｐ_c）／２＝（ｐ_b＋ｐ_d）／２＝Ｏｘ’，（ｑ_a＋ｑ_b）／２＝（ｑ_c＋ｑ_d）／２＝Ｏｙ’とする。なお、先と同様に、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。

図７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）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。なお、図７においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８など、計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。

上述のようにして構成された本実施形態の露光装置では、米国特許出願公開第２００９／０２６８５７８号明細書の第２の実施形態と同様に、大略以下の手順に従って、ウエハステージＷＳＴを用いた通常のシーケンスの処理が、主制御装置２０によって実行される。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の直下には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。

図９には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（例えばＥＧＡ）等の結果に基づいて、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を移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクル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と、を繰り返すことにより行われる。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。

上述の露光動作中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、スケール３９₁、３９₂のそれぞれに対向するＸヘッド６５Ｘ及びＹヘッド６５Ｙの組、Ｘヘッド６４Ｘ及びＹヘッド６５Ｙの組によって構成される２つのエンコーダ７０Ａ、７０Ｃの計測値に基づいて制御されている。また、上述の露光動作中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置（Ｚ位置）及びθｙ方向の位置（ローリング）は、面位置計測システム１８０のＺヘッド７６，７４の計測値に基づいて管理され、θｘ回転（ピッチング）は、前述のＹ干渉計１６の計測値に基づいて管理されている。この露光中のウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＺ軸方向、θｙ方向及びθｘ方向の位置の制御（ウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、主制御装置２０により、事前に計測したウエハの面位置情報の計測結果と、対応するエンコーダシステム１５０及び／又は干渉計システム１１８の計測結果とに基づいて行われる。

上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に移動すると、その移動に伴って、前述のヘッドの切り換えが行なわれる。このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダを適宜切り換えて、ウエハステージの駆動（位置制御）を実行している。

なお、上述のエンコーダシステムを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。例えば、Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。例えば露光中は、図９に示されるように、Ｘ干渉計１２６が、補助的に使用される。

ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンローディングポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触あるいは例えば３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側の端面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の端面とが接触あるいは近接する。このスクラム状態を保って、２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。

上記のスクラム状態に移行後、ウエハステージＷＳＴが、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダシステム１５０を構成する全てのヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ上の対応するスケールから外れる。このため、エンコーダシステム１５０の計測結果に基づくウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）が不可能になる。その直前に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果に基づくウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）に切り換える。ここで、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。

その後、図１０に示されるように、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、アンローディングポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷをアンロードする。そして、図１１に示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、ウエハテーブルＷＴＢ上に次のウエハＷをロードする。

これらの動作と平行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ平面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースラインチェック）を実行する。ここで、ＦＤバー４６のθｚ方向の位置（回転）情報を計測するために、一対の基準格子５２に対向するＹヘッド６７Ｙ₃、６８Ｙ₂、すなわち前述のＹエンコーダ７０Ｇ，７０Ｈが使用される。

次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを駆動し、図１２に示されるように、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄のベースライン計測の基準位置を求める。

このとき、図１２に示されるように、２つのＸヘッド６８Ｘ₃，６７Ｘ₂及び２つのＹヘッド６８Ｙ₃，６７Ｙ₂が、それぞれスケール３９₁，３９₂に対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）を用いたウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）へ切り換える。干渉計システム１１８は、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。

その後、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１とセカンダリアライメント系ＡＬ２₁〜ＡＬ２₄を用いて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）を実行する（図１３中の星マーク参照）。

なお、本実施形態では、図１３に示されるウエハアライメントを開始するまでに、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとはスクラム状態へ移行している。主制御装置２０は、スクラム状態を保ちながら、２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。その後、液浸領域１４の水は、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ上に移動する。

ウエハアライメント（ＥＧＡ）と並行して、主制御装置２０は、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いて、ウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出するフォーカスマッピングを行う。また、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが所定の位置に来たとき、空間像計測装置４５Ａ、４５Ｂを用いたウエハテーブルＷＴＢのＸＹ位置に対するレチクル上マークの投影像の強度分布を計測する処理を実行する。

以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、２つのステージＷＳＴ，ＭＳＴのスクラム状態を解除する。そして、図９に示されるように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハＷ上にレチクルパターンを転写する。以降、同様の動作が繰り返し実行される。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、複数のＸヘッド６５、６４からスケール３９₁、３９₂の上面（計測面）に計測ビームが照射されるが、その計測ビームの照射点は、その計測面上でウエハに照射される照明光ＩＬの照射中心を通るＸ軸方向の直線上に位置している。このため、Ｘヘッド６５、６４によりウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置をアッベ誤差なく計測可能である。これにより、露光時におけるウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置制御性の向上が可能となる。

また、ウエハステージＷＳＴのＹ位置は、露光位置又は露光中心（本実施形態では光軸ＡＸに一致）に対して対称に配置され、それぞれ対向するスケール３９₁、３９₂の上面（計測面）上の点に計測ビームを照射する一対のＹヘッド６５，６４の計測値の平均に基づいて計測される。従って、Ｙ軸方向に関する実質的な計測軸は、露光中心上にあるため、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置についてもアッベ誤差なく高精度に計測することができ、ひいては高精度な位置制御が可能である。従って、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中のウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の位置情報を含む）を、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ、７０Ｃを用いて高精度に計測し、その計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを精度よく駆動することが可能となる。

また、本実施形態のウエハテーブルＷＴＢ上面の＋Ｙ側の端部の領域、すなわち液浸領域１４が頻繁に通過する領域には、スケールを配置しなくて良いので、その領域に対する液体の残存、あるいはゴミの付着などがあっても、エンコーダシステムの計測精度の低下が生じるおそれがない。従って、エンコーダシステム１５０からバックアップシステムである干渉計システム１１８に不要に切り替わるおそれがない。また、露光領域、アライメント領域のそれぞれで、Ｘヘッド、Ｙヘッド（及びＺヘッド）がそれぞれＸ軸に平行な直線上に配列されている。従って、本実施形態によると、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に実施形態として開示される露光装置に比べて、エンコーダヘッドのレイアウトが容易である。

また、本実施形態の露光装置１００によると、露光の際に、スケール３９₁，３９₂のそれぞれに対向してウエハステージＷＳＴのＸ軸方向、及びＹ軸方向、並びにθｚ方向の位置計測に用いられる、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃにそれぞれ属する各４つのＸヘッド、Ｙヘッド（、Ｚヘッド）は、Ｘ軸方向に関しては、隣接するヘッドの間隔ＷＤをスケール３９₁，３９₂のＸ軸方向の幅（例えば１０２ｍｍ）を考慮した所望の間隔例えば８２ｍｍに設定しているので、ヘッド部６２Ａ，６２Ｃの各４つのＸヘッド、Ｙヘッド（、Ｚヘッド）それぞれの間でつなぎ（使用ヘッドの切り換え）を支障なく行なうことが可能となる。従って、ヘッド部６２Ａ，６２Ｂをそれぞれ有するエンコーダ７０Ａ、７０Ｃを含むエンコーダシステム１５０によって、露光の際、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を空気揺らぎの影響を受けることなく高精度に計測することが可能になる。

また、本実施形態の露光装置１００によると、ウエハ交換の度に行われる、前述のアライメント系のベースライン計測により得られた、最新のベースラインと、ウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果とに基づいて、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、レチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、レチクルＲのパターンをウエハＷ上の複数のショット領域に精度（重ね合わせ精度）良く転写することが可能になる。さらに、本実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。

なお、本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０が、露光の際などに、ウエハステージＷＳＴを駆動するときに、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ，７０Ｃ）の計測値と、各エンコーダの計測値を補正する補正情報（例えばステージ位置起因誤差補正情報（ヘッド起因誤差の補正情報を含む）、スケールの特性情報及びアッベ誤差補正情報などの少なくとも１つ）とに基づいて、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望ましい。なお、上記の各種補正情報については、例えば米国特許出願公開第２００９／０２６８５７８号明細書などに開示されている。

なお、上記実施形態では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向をそれぞれ計測方向とする３種の１次元ヘッド、すなわちＸヘッド、Ｙヘッド、及びＺヘッドを組み合わせて使用する場合について説明した。しかし、これら３種の１次元ヘッドに代えて、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の全てを計測方向とする３次元ヘッドを用いても良い。この３次元ヘッドを用いる場合、上述したＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘに代えてこの３次元ヘッドを基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。

また、上記実施形態で説明したＸヘッドとＹヘッドとを１つの筐体に収容した２Ｄヘッド（２軸ヘッド）に代えて、同一の照射点にＸ方向計測用とＹ方向計測用の計測ビームを照射し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いることもできる。この種の２次元ヘッドとしては、例えば米国特許出願公開第２００９／０２６８５７８号明細書などに開示されている３格子回折干渉型の２Ｄヘッドを用いることができる。上述したＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘに代えてこの２Ｄヘッドを基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。この場合、Ｙヘッドは設けなくても良い。

また、上記実施形態におけるＸヘッドとＺヘッドとに代えて、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いても良い。この種の２次元ヘッドとしては、例えば米国特許第７,５６１,２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドを用いることができる。上述したＸヘッド６５Ｘ，６４Ｘに代えてこの２次元ヘッドを基準軸ＬＨ上に配置すれば良い。

また、上記実施形態では、Ｘ軸方向を計測方向とするＸヘッドとＹ軸方向を計測方向とするＹヘッドを、それぞれ、Ｘ軸に平行な基準軸ＬＨ及びＬＨ１上に配置したが、これに代えて、図１４に示されるように、Ｘヘッド６２ＸとＹヘッド６２Ｙを交互に基準軸ＬＨ上に配置することも可能である。同様に、Ｘヘッド６４ＸとＹヘッド６４Ｙを交互に基準軸ＬＨ上に、Ｘヘッド６８ＸとＹヘッド６８Ｙを交互に基準軸ＬＡ上に、Ｘヘッド６７ＸとＹヘッド６７Ｙを交互に基準軸ＬＡ上に、配置することも可能である。この図１４に示されるＸヘッド、Ｙヘッドの配置のエンコーダシステムによっても、上実施形態と同様に、アッベ誤差なく、ウエハステージＷＳＴのＸＹ位置を、高精度に計測することが可能である。

なお、例えば欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書、あるいは米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される液浸露光装置にも、上記実施形態は適用することができる。また、これに限らず、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、上記実施形態を適用しても良い。

また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態を適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。

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

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

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させる光源を用いたＥＵＶ露光装置にも上記実施形態を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。

また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。

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

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

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

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

本発明の露光装置は、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程において基板上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

２０…主制御装置、３９₁，３９₂…スケール、５０…ステージ装置、６２Ａ，６２Ｃ，６２Ｅ，６２Ｆ…ヘッド部、６４，６５，６７，６８…２軸ヘッド、６４Ｘ，６５Ｘ，６７Ｘ，６８Ｘ…Ｘヘッド、６４Ｙ，６５Ｙ，６７Ｙ，６８Ｙ…Ｙヘッド、７０Ａｘ，７０Ｃｘ，７０Ｅｘ，７０Ｆｘ…Ｘエンコーダ、７０Ａｙ，７０Ｃｙ，７０Ｅｙ，７０Ｆｙ…Ｙエンコーダ、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、１８０…面位置計測システム、２００…計測システム、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。

Claims (10)

1. 照明光に対して物体を第１方向に走査して前記物体上に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前記第１方向及びこれに直交する第２方向を含む所定平面に沿って移動する移動体と；
   前記移動体の上面に前記第２方向に離れて配置され、その上面に前記第１及び第２方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成された前記第１方向に延びる一対の計測面と；
   前記一対の計測面のそれぞれに対応して少なくとも各１つ設けられ、対応する前記計測面上の第１照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記２次元グレーティングを介した戻り光を受光する少なくとも前記第２方向を計測方向とする複数の第１ヘッドを含む複数のヘッドを有し、前記複数のヘッドの出力に基づいて少なくとも前記所定平面内の前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；を備え、
   前記第１照射点は、前記計測面上において、前記照明光の照射中心を通る前記第２方向の直線上に位置する露光装置。
2. 前記複数のヘッドは、前記計測面上の前記第１照射点から前記第１方向の一側に所定距離離間した第２照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記計測面からの戻り光を受光する、複数の第２ヘッドをさらに含み、該複数の第２ヘッドのそれぞれは、少なくとも前記第１方向を計測方向とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記複数のヘッドは、前記計測面上の前記第１照射点から前記第１方向の他側に所定距離離間した第３照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記計測面からの戻り光を受光する複数の第３ヘッドをさらに含み、該複数の第３ヘッドのそれぞれは、少なくとも所定平面に直交する方向を計測方向とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記複数の第１ヘッドのそれぞれは、前記第２方向及び前記所定平面に直交する方向を計測方向とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記複数の第１ヘッドのぞれぞれは、前記第１方向、第２方向及び前記所定平面に直交する方向を計測方向とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記物体上のマークを検出するマーク検出系をさらに備え、
   前記複数のヘッドは、前記一対の計測面のそれぞれに対応して少なくとも各１つ設けられ、対応する前記計測面上の第４照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記計測面からの戻り光を受光する少なくとも前記第２方向を計測方向とする複数の第４ヘッドをさらに含み、前記第４照射点は、前記マーク検出系から前記物体に照射される検出ビームの照射中心である前記マーク検出系の検出中心を通る前記第２方向の直線上に位置する請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記複数のヘッドは、前記複数の第４ヘッドのそれぞれから前記計測ビームが照射される前記計測面上の前記第４照射点から前記第１方向の一側に所定距離離間した第５照射点に計測ビームを照射しその計測ビームの前記計測面からの戻り光を受光する複数の第５ヘッドをさらに含み、該複数の第５ヘッドのそれぞれは、少なくとも前記第１方向を計測方向とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記複数の第１ヘッドは、該第１ヘッドが対向する前記計測面の前記第２方向に関する幅より短い離間距離を隔てて前記第２方向に配列される請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 前記照明光を前記物体に照射する光学系と；
   前記光学系と前記物体を保持する前記移動体との間に供給する液体供給系と；
   をさらに備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと；
    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。

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