CN104838469B - 曝光装置及曝光方法、以及器件制造方法 - Google Patents

曝光装置及曝光方法、以及器件制造方法 Download PDF

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Abstract

在以载台(WST1)上表面的中心为原点的第1、第2、第3及第4象限的角落部分各设置3个二维感测头(60i、60ia、60ib(i＝1～4))。一边利用4个感测头(60i(i＝1、2、3、4))中的与设在载台(WST1)上方的刻度尺板(21)的二维光栅(RG)相对的3个感测头(60i)来计测载台(WST1)的位置，一边驱动载台(WST1)，在驱动中，取入关于属于该3个感测头各自所属的感测头群组(61i)的各3个感测头的相对于感测头(60i)的其余2个感测头(60ia、60ib)的计测方向的计测值的差值数据，并利用该差值数据对关于二维光栅(RG)的计测方向的刻度网格误差进行校正。

Description

曝光装置及曝光方法、以及器件制造方法
技术领域
本发明涉及曝光装置及曝光方法、以及器件制造方法，尤其涉及在制造半导体元件等微器件(电子器件)的光刻工序中使用的曝光装置及曝光方法、以及采用所述曝光装置或曝光方法的器件制造方法。
背景技术
以往，在制造半导体元件(集成电路等)、液晶显示元件等电子器件(微器件)的光刻工序中，主要采用步进重复方式的投影曝光装置(所谓的步进机(stepper))、或步进扫描方式的投影曝光装置(所谓的步进扫描机(scanning-stepper)(也称扫描机(scanner))等。
在这种曝光装置中，伴随着半导体元件的高集成化所引起的器件图案的微细化，越来越要求高的重合精度(对位精度)。因此，在供图案形成的晶片或是玻璃板等衬底的位置计测方面也要求更高的精度。
作为能够应对这一要求的装置，例如在专利文献1中提出了具有位置计测***的曝光装置，该位置计测***采用了搭载于衬底载台上的多个编码器式传感器(encoderhead:编码器感测头)。在该曝光装置中，编码器感测头向与衬底载台相对地配置的刻度尺照射计测光束，并接收从刻度尺来的返回光束，由此来计测衬底载台的位置。
然而，专利文献1记载的具有位置计测***的曝光装置是以刻度尺所具有的光栅的格子间距及格子形状、即刻度网格长期“完全不变动”为用于实现高精度曝光的前提的。而且，即使刻度网格变动，除了根据曝光结果来监视该变动以外，再无其他监视该变动的手段。
但是，若考虑到当前曝光装置的晶片载台所要求的定位误差的容许值为nm水平，则刻度网格以nm水平来看不可能长期不变动。
此外，目前正面临着从300毫米晶片时代向450毫米晶片时代的过渡，若是应对450毫米晶片的曝光装置，则可以想到在晶片载台大型化的另一方面，定位误差的容许值会变得比目前严格(或是与目前同等程度)。关于在应对450毫米晶片的曝光装置中直接采用上述专利文献1所记载的位置计测***的情况，即使考虑到伴随晶片大型化的刻度尺(光栅)的进一步大型化，作为现实问题也是难以实现的。
同样的问题在例如专利文献2等公开的具有编码器***的曝光装置中也会产生。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2006/0227309号说明书
专利文献2：美国专利申请公开第2008/0088843号说明书
发明内容
本发明是在上述情况之下完成的，根据其第1方式，提供第1曝光装置，该第1曝光装置是通过能量光束对物体进行曝光而在所述物体上形成图案的曝光装置，其包括：移动体，保持物体并能够沿着包括互相正交的第1轴及第2轴的平面移动；位置计测***，具有配置在所述移动体及该移动体的外部中的一方的多个感测头，从该多个感测头的一部分向配置在所述移动体及该移动体的外部中的另一方的计测面照射计测光束，并接收从所述计测面的返回光束来计测所述移动体的位置信息；和控制***，基于所述位置信息驱动所述移动体，在所述计测面上形成有一维或二维的格子，所述多个感测头包括第1感测头群组，该第1感测头群组包括配置在与所述计测面相对的规定面内、并至少以所述规定面内的2个方向及与所述规定面正交的方向中的至少1个方向为计测方向的至少3个感测头，所述至少3个感测头中的至少2个感测头在所述规定面内配置在同一直线上，其余的至少1个感测头在所述规定面内配置在与所述直线不同的位置上，所述至少1个感测头是用于所述位置信息取得的基准感测头，所述至少2个感测头是用于计测相对于所述基准感测头的计测值的、所述计测方向上的计测值的差值的计测感测头。
由此，通过控制***，基于利用位置计测***求出的位置信息来驱动移动体。此外，计测属于第1感测头群组的用于所述位置信息的取得的至少1个基准感测头与其余的至少2个计测感测头的各个感测图之间的关于计测方向的计测值的差值。该差值的计测与移动体的移动并行地进行，由此能够基于该差值数据监视计测面的关于所述计测方向的刻度网格的变动量。
根据本发明的第2方式，提供第2曝光装置，该第2曝光装置是通过能量光束对物体进行曝光而在所述物体上形成图案的曝光装置，其包括：移动体，保持物体并能够沿着包括互相正交的第1轴及第2轴的平面移动；位置计测***，具有配置在所述移动体及该移动体的外部中的一方的多个感测头，从该多个感测头的一部分向配置在所述移动体及该移动体的外部中的另一方的计测面照射计测光束，并接收从所述计测面的返回光束来计测所述移动体的位置信息；和控制***，基于所述位置信息驱动所述移动体，在所述计测面上形成有一维或二维的格子，所述多个感测头包括感测头群组，该感测头群组包括配置在与所述计测面相对的规定面内且至少以所述规定面内的第1方向及第2方向以及与所述规定面正交的方向中的至少1个方向为计测方向的、至少2个感测头，所述至少2个感测头中的2个在所述规定面内在与沿着所述第1方向的轴及沿着第2方向的轴的各个轴交叉的方向上离开配置，所述2个感测头中的1个感测头是用于所述位置信息的取得的基准感测头，所述2个感测头中的另1个感测头是用于计测相对于所述基准感测头的计测值的、所述计测方向上的计测值的差值的计测感测头。
根据本发明的第3方式，提供器件制造方法，其包括：利用上述第1及第2曝光装置中的任一曝光装置在物体上形成图案的步骤；和使形成有所述图案的所述物体显影的步骤。
根据本发明的第4方式，提供第1曝光方法，该第1曝光方法是通过能量光束对物体进行曝光而在所述物体上形成图案的曝光方法，该曝光方法包括：从多个感测头的一部分向计测面照射计测光束，并接收从所述计测面的返回光束来计测移动体的位置信息的步骤，其中，多个感测头设置在保持物体并沿包括互相正交的第1轴及第2轴的平面移动的移动体及该移动体的外部中的一方，所述计测面配置在所述移动体及该移动体的外部中的另一方并形成有一维或二维的格子；和基于求出的所述位置信息驱动所述移动体的步骤，所述多个感测头包括第1感测头群组，该第1感测头群组包括配置在与所述计测面相对的规定面内、并以所述规定面内的2个方向及与所述规定面正交的方向中的至少1个方向为计测方向的至少3个感测头，所述至少3个感测头中的至少2个感测头在所述规定面内配置在同一直线上，其余的至少1个感测头在所述规定面内配置在与所述直线不同的位置上，通过所述驱动，在所述规定平面内驱动所述移动体，并与该驱动并行地取入属于所述第1群组的不同感测头之间的关于所述计测方向的计测值的差值数据，该差值数据包括属于所述第1感测头群组的用于所述位置信息的计测的所述至少1个感测头、即基准感测头的计测值与所述至少2个感测头、即计测感测头的计测值的各个计测值之间的关于所述计测方向的计测值的差值数据，基于该取入的所述差值数据，对所述计测面中的关于所述计测方向的刻度网格误差进行校正。
由此，基于求出的位置信息驱动移动体，并与移动体在规定平面内的移动并行地取入属于第1群组的不同感测头之间的关于所述计测方向的差值数据，该差值数据包括属于第1感测头群组的用于所述位置信息的计测的至少1个基准感测头和其余的至少2个计测感测头的各个感测头之间的关于计测方向的计测值的差值数据，基于该取入的差值数据对计测面的关于所述计测方向的刻度网格误差进行校正。
根据本发明的第5方式，提供第2曝光方法，该第2曝光方法是通过能量光束对物体进行曝光而在所述物体上形成图案的曝光方法，从多个感测头的一部分向计测面照射计测光束，并接收从所述计测面的返回光束来计测移动体的位置信息的步骤，其中，多个感测头设置在保持物体并沿包括互相正交的第1轴及第2轴的平面移动的移动体及该移动体的外部中的一方，所述计测面配置在所述移动体及该移动体的外部中的另一方并形成有一维或二维的格子；和基于求出的所述位置信息驱动所述移动体的步骤，所述多个感测头包括感测头群组，该感测头群组包括配置在与所述计测面相对的规定面内且以所述规定面内的第1方向及第2方向以及与所述规定面正交的方向中的至少1个方向为计测方向的、至少2个感测头，所述至少2个感测头中的2个感测头在所述规定面内在与沿着所述第1方向的轴及沿着第2方向的轴的各个轴交叉的方向上离开配置，通过所述驱动，在所述规定平面内驱动所述移动体，并与该驱动并行地取入属于所述感测头群组的不同感测头之间的关于所述计测方向的计测值的差值数据，该差值数据包括属于所述感测头群组的所述2个感测头中的1个感测头、即用于所述位置信息的计测的基准感测头的计测值与所述2个感测头中的另1个感测头、即计测感测头的计测值之间的关于所述计测方向的计测值的差值数据，基于该取入的所述差值数据，对所述计测面中的关于所述计测方向的刻度网格误差进行校正。
根据本发明的第6方式，提供器件制造方法，其包括：通过上述的第1及第2曝光方法的任一方法在物体上形成图案的步骤；和使形成有所述图案的所述物体显影的步骤。
附图说明
图1是概略性示出一实施方式的曝光装置的构成的图。
图2是示出配置在投影光学***的周围的编码器***的构成的图。
图3是示出配置在对准***的周围的编码器***的构成的图。
图4是用于说明属于配置在晶片载台上表面的第1象限的角落部分的第1感测头群组的3个感测头的配置的一例的图。
图5是晶片载台的局部剖切放大示意图。
图6是示出晶片载台上的编码器感测头的配置的图。
图7是示出配置在晶片载台上表面的第1象限的角落部分的第1感测头群组的配置及计测方向的图。
图8的(A)至图8的(C)分别是示出配置在晶片载台上表面的第3象限的角落部分的第3感测头群组、配置在晶片载台上表面的第2象限的角落部分的第2感测头群组、以及配置在晶片载台上表面的第4象限的角落部分的第4感测头群组的配置及计测方向的图。
图9是示出与图1的曝光装置中的载台控制相关的控制***的主要构成的框图。
图10是示出编码器感测头及刻度尺板的配置与编码器***的计测区域之间的关系的图。
图11的(A)及图11的(B)分别是示出属于各感测头群组的感测头的其他配置例的图。
具体实施方式
以下，根据图1～图10对本发明的一实施方式进行说明。
图1中示出了一实施方式的曝光装置100的概略构成。曝光装置100是步进扫描方式的投影曝光装置，即所谓的扫描机。如后所述，在本实施方式中设有投影光学***PL，在以下的说明中，将与投影光学***PL的光轴AX平行的方向作为Z轴方向，将在与该Z轴正交的面内标线片与晶片被相对扫描的方向作为Y轴方向，将与Z轴及Y轴正交的方向作为X轴方向，将围绕X轴、Y轴及Z轴的旋转(倾斜)方向分别作为θx、θy及θz方向来进行说明。
曝光装置100包括照明***10、保持标线片R的标线片载台RST、投影单元PU、包括供晶片W载置的晶片载台WST1、WST2在内的晶片载台装置50、以及这些装置的控制***等。
照明***10如例如美国专利申请公开第2003/0025890号说明书等所公开的那样，包括光源和照明光学***，所述照明光学***具有包括光学积分器等的照度均匀化光学***、及标线片遮帘(reticle blind)等(均未图示)。照明***10通过照明光(曝光用光)IL对通过标线片遮帘(光罩(masking)***)设定(限制)的标线片R上的狭缝状照明区域IAR以大致均匀的照度进行照明。此处，作为照明光IL的一例，采用ArF准分子激光(波长193nm)。
在其图案面(图1中的下表面)上形成有电路图案等的标线片R例如通过真空吸附而被固定在标线片载台RST上。标线片载台RST通过包括例如线性马达等的标线片载台驱动***11(图1中未图示，参照图9)而能够在XY平面内微小驱动，并且能够沿扫描方向(图1中与纸面正交的方向、即Y轴方向)以规定的扫描速度驱动。
标线片载台RST的XY平面(移动面)内的位置信息(包括θz方向上的位置(θz旋转量)的信息)始终由图1所示的、对移动镜15(实际上，设有：Y移动镜(或回射器(retroreflector))，具有与Y轴方向正交的反射面；和X移动镜，具有与X轴方向正交的反射面)照射测长光束的标线片激光干涉仪(以下称“标线片干涉仪”)16总是以例如0.25nm左右的分辨能力检测。另外，为了计测标线片R的至少3个自由度方向上的位置信息，也可以取代标线片干涉仪16或是与之组合地使用例如美国专利申请公开第2007/0288121号说明书等中所公开的编码器***。
投影单元PU配置在标线片载台RST的图1中的下方(-Z侧)，并被保持在构成未图示的机身的一部分的主框架(度量框架)上。投影单元PU具有镜筒40、由保持在该镜筒40中的多个光学元件构成的投影光学***PL。作为投影光学***PL，例如采用由沿着与Z轴方向平行的光轴AX排列的多个光学元件(透镜部件)构成的折射光学***。投影光学***PL例如通过两侧焦阑而具有规定的投影倍率(例如1/4倍、1/5倍或1/8倍等)。因此，当通过来自照明***10的照明光IL对照明区域IAR进行照明时，通过透过了投影光学***PL的第1面(物体面)与图案面大致一致地配置的标线片R的照明光IL，经由投影光学***PL，使得该照明区域IAR内的标线片R的电路图案的缩小像(电路图案一部分的缩小像)形成在配置于投影光学***PL的第2面(像面)侧的、表面涂覆有抗蚀剂(感应剂)的晶片W上的、与所述照明区域IAR共轭的区域(曝光区域)IA。然后，通过对标线片载台RST与晶片载台WST1或WST2的同步驱动，使标线片R沿扫描方向(Y轴方向)相对于照明区域IAR(照明光IL)相对移动，并使晶片W沿扫描方向(Y轴方向)相对于曝光区域IA(照明光IL)相对移动，由此进行晶片W上的1个曝光区域(划分区域)的扫描曝光，将标线片R的图案转印到该曝光区域中。即，在本实施方式，通过照明***10及投影光学***PL在晶片W上生成标线片R的图案，并通过照明光IL对晶片W上的感应层(抗蚀剂层)的曝光而在晶片W上形成该图案。
另外，主框架可以是以往一直采用的门型、及例如美国专利申请公开第2008/0068568号说明书等中公开的悬吊支承型的任一种。
在镜筒40的-Z侧端部的周围，以例如与镜筒40的下端面大致处于同一面的高度配置刻度尺板21，且该刻度尺板21被配置成与XY平面平行。在本实施方式中如图2所示，刻度尺板21例如由L字形的4个部分(部件)211、212、213、214构成，且在形成于其中央的例如矩形的开口21a内***有镜筒40的-Z侧端部。此处，刻度尺板21的X轴方向及Y轴方向上的宽度分别为a和b，开口21a的X轴方向及Y轴方向上的宽度分别为ai和bi。
在从刻度尺板21沿+X方向离开的位置，如图1所示，在与刻度尺板21大致同一平面上配置有刻度尺板22。如图3所示，刻度尺板22也由例如L字形的4个部分(部件)221、222、223、224构成，在形成于其中央的例如矩形的开口22a内***有后述的对准***ALG的-Z侧端部。刻度尺板22的X轴方向及Y轴方向上的宽度分别为a和b，开口22a的X轴方向及Y轴方向上的宽度分别为ai和bi。另外，在本实施方式中，关于X轴及Y轴方向，刻度尺板21、22的宽度以及开口21a、22a的宽度分别相同，但是并非必须是相同的宽度，也可以关于X轴及Y轴方向的至少一方使其宽度不同。
在本实施方式中、刻度尺板21、22被悬吊支承于支承投影单元PU及对准***ALG的未图示的主框架(度量框架)。在刻度尺板21、22的下表面(-Z侧的面)上形成有反射型的二维光栅RG(参照图2、图3及图5)，该二维光栅RG由以将X轴作为基准的-45度方向(将Y轴作为基准的-135度方向)为周期方向的规定间距、例如1μm的格子、和将X轴作为基准的45度方向(将Y轴作为基准的-45度方向)为周期方向的规定间距、例如1μm的格子构成。其中，在二维光栅RG及后述的编码器感测头的构成上，在构成刻度尺板21、22的部分211～214、221～224各自的外缘附近包括宽度为t的非有效区域。刻度尺板21，22的二维光栅RG分别覆盖至少曝光动作时及对准(计测)时的晶片载台WST1、WST2的移动范围。
如图1所示，晶片载台装置50包括：通过多个(例如3个或4个)防振机构(省略图示)而大致水平地支承在地面上的载台底座12；配置在载台底座12上的晶片载台WST1、WST2；驱动晶片载台WST1、WST2的晶片载台驱动***27(图1中只图示了一部分，参照图9)；以及计测晶片载台WST1、WST2的位置的计测***等。计测***包括如图9所示的、编码器***70、71及晶片激光干涉仪***(以下简称为晶片干涉仪***)18等。另外，关于编码器***70、71及晶片干涉仪***18，将在后面进一步说明。不过，在本实施方式中，不是必须设置晶片干涉仪***18也可以。
如图1所示，载台底座12由具有平板状外形的部件构成，其上表面被加工出高平坦度，以便作为晶片载台WST1、WST2移动时的引导面。在载台底座12的内部容纳有包括多个线圈14a的线圈单元，多个线圈14a以XY二维方向为行方向、列方向而呈矩阵状配置。
另外，也可以与载台底座12分体地设置用于对载台底座12进行悬浮支承的其他底座部件，通过晶片载台WST1、WST2的驱动力的反力的作用而使载台底座12作为根据动量守恒定律移动的配重体(反力抵消装置)来发挥作用。
如图1所示，晶片载台WST1具有载台主体91、以及配置在该载台主体91的上方且通过Z-倾斜驱动机构32a(在图1中未图示，参照图9)而被相对于载台主体91以非接触方式支承的晶片载台WTB1。同样，如图1所示，晶片载台WST2具有载台主体91、以及配置在该载台主体91的上方且通过Z-倾斜驱动机构32b(图1中未图示，参照图9)而被相对于载台主体91以非接触方式支承的晶片载台WTB2。
在本实施方式中，由于晶片载台WST2与晶片载台WST1以同样的方式构成，所以，以下以晶片载台WST1为代表进行说明。
通过Z-倾斜驱动机构32a在3点来调整电磁力等向上的力(排斥力)与包括自重在内的向下的力(引力)的平衡，由此晶片载台WTB1在以非接触方式被支承的同时，至少在Z轴方向、θx方向及θy方向这3个自由度方向被微小驱动。在载台主体91的底部设有滑块部91a。滑块部91a具有：由在XY平面内XY二维排列的多个磁铁构成的磁铁单元；容纳该磁铁单元的壳体(框体)；设置在该壳体底面的周围的多个空气轴承。磁铁单元连同前述的线圈单元一起构成例如美国专利第5,196,745号说明书等公开的由电磁力(洛伦兹力)驱动的平面马达30。另外，作为平面马达30，并不限于洛伦兹力驱动方式，也可以采用可变磁阻抗驱动方式的平面马达。
晶片载台WST1通过上述多个空气轴承以隔着规定的间隙(缝隙/间隔/空隙(gap)/空间距离)、例如几μm程度的间隙而被悬浮支承在载台底座12上，并且由平面马达30在X轴方向、Y轴方向及θz方向驱动。因此，晶片载台WTB1(晶片W)相对于载台底座12能够在6个自由度方向(X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、θx方向、θy方向及θz方向(以下简记作X、Y、Z、θx、θy、θz))驱动。
向构成线圈单元的各线圈14a供给的电流的大小及方向由主控制装置20控制。在本实施方式中，如图9所示，由分别驱动晶片载台WST1及WST2的具有共用的定子(线圈单元)的一对平面马达30、和晶片载台WST1及WST2所分别具有的Z-倾斜驱动机构32a、32b构成晶片载台驱动***27。另外，平面马达30不限于动磁式，也可以是动圈式。此外，作为平面马达30，也可以使用磁悬浮式的平面马达。在该情况下，也可以不设置前述的空气轴承。此外，也可以通过平面马达30来在6个自由度方向驱动晶片载台WST1。此外，也可以使晶片载台WTB1能够在X轴方向、Y轴方向、θz方向中的至少一个方向上微动。即，也可以由粗微动载台构成晶片载台WST1。
在晶片载台WTB1上经由未图示的晶片保持器载置有晶片W，该晶片W由未图示的卡盘机构例如真空吸附(或静电吸附)而被固定。虽然省略了图示，但是在晶片载台WTB1上设有1个或多个基准标记部件，所述基准标记部件上形成有将由后述的一对标线片对准***13A、13B及对准***ALG分别检测出的一对第1基准标记及第2基准标记等多个基准标记。
编码器***70、71分别求出(计测)包括投影光学***PL正下方区域的曝光时移动区域和包括对准***ALG正下方区域的计测时移动区域中的、晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。此处，详述编码器***70，71的构成等。另外，曝光时移动区域(第1移动区域)是在经由投影光学***PL进行晶片曝光的曝光工作站(第1区域)内、在曝光动作中晶片载台所移动的区域，该曝光动作不仅包括例如应该在晶片上转印图案的所有曝光区域的曝光，还包括为了该曝光的准备动作(例如，前述的基准标记的检测)等。计测时移动区域(第2移动区域)是在通过利用对准***ALG进行的对晶片的对准标记的检测而进行其位置信息的计测的计测工作站(第2区域)内、在计测动作中晶片载台所移动的区域，该计测动作不仅包括例如对晶片的多个对准标记的检测，还包括利用对准***ALG进行的基准标记的检测(进一步讲，关于Z轴方向的晶片的位置信息(层差信息)的计测)等。
在晶片载台WTB1、WTB2上，分别如图2及图3的俯视图所示，以上表面的中心(与晶片W的中心一致)为原点，在第1象限、第2象限、第3象限及第4象限的各角落的部分分别配置第1编码器感测头群组611、第2编码器感测头群组612、第3编码器感测头群组613、及第4编码器感测头群组614。另外，以下将编码器感测头群组简称为感测头群组。第1感测头群组611包括配置在晶片载台WTB1、WTB2上表面的+X侧且+Y侧的角落部分处的3个编码器感测头(以下适当简称为感测头)601、601a、601b。在本实施方式中，3个感测头601、601a、601b配置在直角三角形的各顶点位置。更具体地说，感测头601设置在晶片载台WTB1、WTB2上表面的+X侧且+Y侧的角(顶点)附近。感测头601a如图4放大所示，配置在从感测头601的设置位置沿-X方向偏移了Δx的点。此外，感测头601b配置在从感测头601的设置位置沿-Y方向偏移了Δy的点。
返回到图2(或图3)，第2感测头群组612包括配置在晶片载台WTB1、WTB2上表面的-X侧且+Y侧的角落部分的3个感测头602、602a、602b。在本实施方式中，3个感测头602、602a、602b设置在晶片载台WTB1、WTB2上，且以关于通过其上表面中心(上述的原点)的平行于Y轴的直线(中心线)而与3个感测头601、601a、601b对称的配置方式设置。
第3感测头群组613包括配置在晶片载台WTB1、WTB2上表面的-X侧且-Y侧的角落部分的3个感测头603、603a、603b。在本实施方式中，3个感测头603、603a、603b配置在晶片载台WTB1、WTB2上，且以关于其上表面的中心而与3个感测头601、601a、601b对称(点对称)的配置方式设置。
第4感测头群组614包括配置在晶片载台WTB1、WTB2上表面的+X侧且-Y侧的角落部分的3个感测头604、604a、604b。在本实施方式中，3个感测头604、604a、604b设置在晶片载台WTB1、WTB2上，且以关于通过其上表面中心的平行于X轴的直线(中心线)而与3个感测头601、601a、601b对称的配置方式设置。
如图2所示，感测头601、602之间在X轴方向上的离开距离与感测头603、604之间在X轴方向上的离开距离彼此相等，为A。此外，感测头601、604之间在Y轴方向上的离开距离与感测头602、603之间在Y轴方向上的离开距离彼此相等，为B。这些离开距离A、B比刻度尺板21的开口21a的宽度ai、bi大。严密地讲，将前述的非有效区域的宽度t也考虑在内，为A≥ai+2t，B≥bi+2t。感测头601～604、601a～604a、及601b～604b分别如在图5中以感测头601为代表示出的那样，被容纳在形成于晶片载台WTB1、WTB2上的在Z轴方向具有规定深度的孔的内部。
如图6及图7所示，属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b为以X轴为基准以135度(-45度)方向及Z轴方向为计测方向的二维感测头。同样，属于第3感测头群组613的感测头603、603a、603b如图6及图8的(A)所示，是以X轴为基准以135度(-45度)方向及Z轴方向为计测方向的二维感测头。
如图6及图8的(B)所示，属于第2感测头群组612的感测头602、602a、602b是以X轴为基准以45度(-135度)方向及Z轴方向为计测方向的二维感测头。同样，属于第4感测头群组614的感测头604、604a、604b如图6及图8的(C)所示，是以X轴为基准以45度(-135度)方向及Z轴方向为计测方向的二维感测头。
从图2及图5可知，属于第1感测头群组611的感测头(601、601a、601b)、属于第2感测头群组612的感测头(602、602a、602b)、属于第3感测头群组613的感测头(603、603a、603b)、及属于第4感测头群组614的感测头(604、604a、604b)分别向在相对的刻度尺板21的部分211、212、213、214或是刻度尺板22的部分221、222、223、224的表面上形成的二维光栅RG照射计测光束(参照图5中的附图标记MB)，并接收来自二维光栅RG的反射、衍射光束，由此来计测关于各个计测方向的晶片载台WTB1、WTB2(晶片载台WST1、WST2)的位置信息。此处，作为各个感测头601、601a、601b、602、602a、602b、603、603a、603b、604、604a及604b，例如可以使用与美国专利第7,561,280号说明书中公开的位移计测传感器感测头同样结构的传感器感测头。
关于如上所述构成的各个感测头601、601a、601b、602、602a、602b、603、603a、603b、604、604a及604b，由于计测光束在空气中的光路长度极短，所以可以忽略空气波动的影响。不过，在本实施方式中，光源及光检测器设置在各感测头的外部，具体而言设置在载台主体91的内部(或外部)，只有光学***设置在各感测头的内部。而且，光源及光检测器与光学***通过未图示的光纤而光学连接。为了提高晶片载台WTB1(或WTB2)的定位精度，也可以在载台主体91与晶片载台WTB1(或WTB2)之间大气传输激光等。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的曝光时移动区域内的时候，属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b向刻度尺板21(的部分211)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成在刻度尺板21的表面(下表面)上的、以X轴为基准以135度方向为周期方向、即以X轴为基准以-45度方向(以下适当地称为-45度方向或α方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的-45度方向(α方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器701、701a、701b及711、711a、711b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的曝光时移动区域内的时候，属于第2感测头群组612的感测头602、602a、602b向刻度尺板21(的部分212)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成于刻度尺板21的表面(下表面)上的、以X轴为基准以-135度方向为周期方向、即以X轴为基准以45度方向(以下适当地称为45度方向或β方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的45度方向(β方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器702、702a、702b及712、712a、712b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的曝光时移动区域内的时候，属于第3感测头群组613的感测头603、603a、603b向刻度尺板21(的部分213)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成在刻度尺板21的表面(下表面)上的以-45度方向(α方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的-45度方向(α方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器703、703a、703b及713、713a、713b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的曝光时移动区域内的时候，属于第4感测头群组614的感测头604、604a、604b向刻度尺板21(的部分214)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成在刻度尺板21的表面(下表面)上的以45度方向(β方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的45度方向(β方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器704、704a、704b及714、714a、714b(参照图9)。
此外，在晶片载台WST1、WST2位于前述的计测时移动区域内的时候，属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b向刻度尺板22(的部分221)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成于刻度尺板22的表面(下表面)的以-45度方向(α方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的-45度方向(α方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器701、701a、701b及711、711a、711b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的计测时移动区域内的时候，属于第2感测头群组612的感测头602、602a、602b对刻度尺板22(的部分222)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成于刻度尺板22的表面(下表面)的以45度方向(β方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的45度方向(β方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器702、702a、702b及712、712a、712b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的计测时移动区域内的时候，属于第3感测头群组613的感测头603、603a、603b对刻度尺板22(的部分223)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成于刻度尺板22的表面(下表面)的以-45度方向(α方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而形成对晶片载台WTB1、WTB2的-45度方向(α方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器703、703a、703b及713、713a、713b(参照图9)。
在晶片载台WST1、WST2位于前述的计测时移动区域内的时候，属于第4感测头群组614的感测头604、604a、604b对刻度尺板22(的部分224)照射计测光束(计测光)，并接收来自形成于刻度尺板22的表面(下表面)的以45度方向(β方向)为周期方向的格子的衍射光束，从而构成对晶片载台WTB1、WTB2的45度方向(β方向)及Z轴方向的位置进行计测的二维编码器704、704a、704b及714、714a、714b(参照图9)。
从上述说明可知，在本实施方式中，不论向刻度尺板21、22的哪一个照射计测光束(计测光)，即不论晶片载台WST1、WST2处于前述的曝光时移动区域、计测时移动区域的哪一个区域内，晶片载台WST1上的感测头601、601a、601b、602、602a、602b、603、603a、603b、604、604a及604b都和正被照射计测光束(计测光)的刻度尺板一起构成各个二维编码器701、701a、701b、702、702a、702b、703、703a、703b、704、704a、704b，晶片载台WST2上的感测头601、601a、601b、602、602a、602b、603、603a、603b、604、604a及604b都和正被照射计测光束(计测光)的刻度尺板一起构成各个二维编码器711、711a、711b、712、712a、712b、713、713a、713b、714、714a、714b。
二维编码器(以下适当简称为编码器)701、701a、701b、702、702a、702b、703、703a、703b、704、704a、704b、711、711a、711b、712、712a、712b、713、713a、713b、714、714a、714b各自的计测值被供给至主控制装置20(参照图9)。主控制装置20根据编码器701～704或编码器711～714中的、与形成有二维光栅RG的刻度尺板21(的构成部分211～214)的下表面相对的至少3个编码器(即，输出有效计测值的至少3个编码器)的计测值，求出包括投影光学***PL正下方区域的曝光时移动区域内的、晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)上的位置信息。
主控制装置20利用在晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)上的位置信息计测中所使用的至少3个编码器的感测头所属的至少3个群组的所有感测头的计测值，在例如包括曝光中在内的、晶片载台WTB1、WTB2在曝光时移动区域内移动过程中，执行与刻度尺板21的二维光栅RG的变动相对应的曝光时坐标系的刻度网格(刻度网格误差)的校准(对此将在后说明)。
同样地，主控制装置20根据编码器701～704或编码器711～714中的、与形成有二维光栅RG的刻度尺板22(的构成部分221～224)的下表面相对的至少3个编码器(即，输出有效计测值的至少3个编码器)的计测值，求出包括对准***ALG正下方区域的计测时移动区域内的、晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。
主控制装置20也可以利用在晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息计测中所使用的至少3个编码器的感测头所属的至少3个群组的所有感测头的计测值，在例如包括对准过程中在内的、晶片载台WTB1、WTB2在计测时移动区域内移动过程中，执行与刻度尺板22的二维光栅RG的变动相对应的计测时坐标系的刻度网格(刻度网格误差)的校准(对此在后说明)。
此外，在本实施方式的曝光装置100中，晶片载台WST1、WST2(晶片载台WTB1、WTB2)的位置通过晶片干涉仪***18(参照图9)而能够与编码器***70、71独立地计测。晶片干涉仪***18的计测值被辅助性地用作例如编码器***70、71输出异常时的备用等。另外，省略晶片干涉仪***18的详细说明。
如图1所示，对准***ALG是与投影光学***PL隔开规定间隔地配置在投影光学***PL的+X侧的离轴方式的对准***。在本实施方式中，作为对准***ALG的一例，采用FIA(Field Image Alignment；区域图像对准)***，所述FIA***是通过卤素灯等宽频(broadband)光照射标记并对该标记图像进行图像处理、由此来计测标记位置的图像处理方式的对准传感器的一种。来自对准***ALG的拍摄信号经由未图示的对准信号处理***而被供给至主控制装置20(参照图9)。
另外，作为对准***ALG，并不限于FIA***，当然可以单独或是适当组合采用向标记照射例如相干(coherent)的检测光并检测从该标记发出的散射光或衍射光的对准传感器、或是使从标记产生的2束衍射光(例如同级衍射光、或是向同方向衍射的衍射光)干涉来进行检测的对准传感器。作为对准***ALG，也可以采用例如美国专利申请公开第2008/0088843号说明书等公开的具有多个检测区域的对准***。
此外，在本实施方式的曝光装置100中，设有例如与美国专利第5,448,332号说明书等公开的同样结构的斜入射方式的多点焦点位置检测***(以下简称为多点AF***)AF(图1中未图示，参照图9)，该多点AF***AF与对准***ALG一起配置在计测工作站。基于多点AF***AF的计测动作的至少一部分与基于对准***ALG的标记检测动作并行地进行，并且通过前述的编码器***在该计测动作中计测晶片载台的位置信息。多点AF***AF的检测信号经由AF信号处理***(未图示)而被供给至主控制装置20(参照图9)。主控制装置20根据多点AF***AF的检测信号和前述的编码器***的计测信息来检测晶片W表面的Z轴方向的位置信息(层差信息/凹凸信息)，并在曝光动作中根据该事前检测信息和前述的编码器***的计测信息(Z轴、θx及θy方向的位置信息)来执行扫描曝光中的晶片W的所谓的调焦调平控制。另外，也可以在曝光工作站内在投影单元PU的附近设置多点AF***，在曝光动作时一边计测晶片表面的位置信息(凹凸信息)一边驱动晶片载台来执行晶片W的调焦调平控制。
在曝光装置100中，还在标线片R的上方设有例如美国专利第5,646,413号说明书等公开的采用了曝光波长的光的TTR(Through The Reticle)方式的一对标线片对准***13A、13B(图1中未图示，参照图9)。标线片对准***13A、13B的检测信号经由未图示的对准信号处理***而被供给至主控制装置20。另外，也可以代替标线片对准***，利用设置在晶片载台WST上的未图示的空间像计测器来进行标线片对准。
在图9中用框图示出曝光装置100的与载台控制相关联的控制***的局部省略图。该控制***以主控制装置20为中心构成。主控制装置20包括由CPU(中央运算处理装置)、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)等构成的所谓的微型计算机(或是工作站)，对装置整体进行综合控制。
在如上所述构成的曝光装置100中，在器件制造时，通过主控制装置20，使装载有晶片的晶片载台WST1、WST2的一方在计测工作站(计测时移动区域)内移动，从而执行由对准***ALG及多点AF***实现的晶片计测动作。即，针对在计测时移动区域内被保持在晶片载台WST1、WST2的一方上的晶片W，执行利用对准***ALG的标记检测的、所谓的晶片对准(例如美国专利第4,780,617号说明书等公开的增强全局定位(EGA；enhancement globalalignment)等)、和利用多点AF***的晶片的面信息(层差/凹凸信息)的计测。此时，通过编码器***70(编码器701～704)或编码器***71(编码器711～714)，能够求出(计测出)晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向(X，Y，Z，θx，θy，θz)的位置信息。另外，在晶片对准的开始前或结束后，通过主控制装置20并利用对准***ALG来对设置在晶片载台WST1、WST2的一方的基准标记部件上的第2基准标记的位置进行计测。然后，作为晶片对准结果而被算出的晶片W上的多个曝光区域的排列坐标被置换成以第2基准标记为基准的排列坐标。
在晶片对准等计测动作后，一方的晶片载台(WST1或WST2)移动到曝光时移动区域，通过主控制装置20并利用标线片对准***13A、13B、晶片载台(WTB1或WTB2)上的基准标记部件(未图示)等以与通常的步进扫描机相同的步骤来进行求出标线片图案的投影中心与一对第1基准标记的中心之间的位置关系的标线片对准等。
然后，通过主控制装置20，根据作为该标线片对准结果和晶片对准结果而获得的以第2基准标记为基准的多个曝光区域的排列坐标来进行步进扫描方式的曝光动作，将标线片R的图案分别转印到晶片W上的多个曝光区域。进行标线片载台RST与晶片载台WST1或WST2的同步移动的扫描曝光动作、使晶片载台WST1或WST2移动到曝光区域的用于曝光的加速开始位置处的曝光间移动(步进)动作交替重复，由此来进行步进扫描方式的曝光动作。在曝光动作时，通过编码器***70(编码器701～704)或编码器***71(编码器711～714)，能够求出(计测出)一方的晶片载台(WTB1或WTB2)的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。
此外，本实施方式的曝光装置100包括2个晶片载台WST1、WST2。因此，能够进行并行处理动作，即：对装载在一方的晶片载台、例如晶片载台WST1上的晶片进行步进扫描方式的曝光，与此并行地对载置在另一方的晶片载台WST2上的晶片进行晶片对准等。
在本实施方式的曝光装置100中，如前所述，主控制装置20在曝光时移动区域内及计测时移动区域内均利用编码器***70(参照图9)求出(计测)晶片载台WTB1的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。此外，主控制装置20在曝光时移动区域内及计测时移动区域内均利用编码器***71(参照图9)求出(计测)晶片载台WTB2的6个自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)的位置信息。
此处，关于利用编码器***70、71进行的XY平面内的3个自由度方向(也简称为X轴方向、Y轴方向及θz方向(X、Y、θz))的位置计测原理等进行进一步说明。此处，编码器感测头601～604或编码器701～704的计测值意味着编码器感测头601～604或编码器701～704的非Z轴方向的计测方向上的计测值。
在本实施方式中，由于采用了前述那样的编码器感测头601～604及刻度尺板21的构成及配置，所以在曝光时移动区域内，编码器感测头601～604中的至少3个始终与刻度尺板21(的对应部分211～214)相对。
图10示出了晶片载台WST1上的编码器感测头601～604及刻度尺板21的各部分211～214的配置与编码器***70的计测区域A0～A4的关系。在图10中，只图示出了用于晶片载台WTB1的6个自由度方向的位置信息计测的感测头601、602、603及604。另外，由于晶片载台WST2与晶片载台WST1同样地构成，所以在此仅对晶片载台WST1进行说明。
在晶片载台WTB1的中心(与晶片的中心一致)位于曝光时移动区域内，且相对于曝光中心(曝光区域IA的中心)P位于+X侧且+Y侧的区域(以曝光中心P为原点的第1象限内的区域(但是除去区域A0))、即位于第1区域A1内的情况下，晶片载台WST1上的感测头604、601、602分别与刻度尺板21的部分214、211、212相对。在第1区域A1内，从感测头604、601、602(编码器704、701、702)将有效的计测值送至主控制装置20。另外，以下说明中的晶片载台WST1、WST2的位置意味着该晶片载台的中心(分别与晶片载台的中心及晶片的中心一致)位置。即，不是记作晶片载台WST1、WST2的中心位置，而是记作晶片载台WST1、WST2的位置。
同样，在晶片载台WST1位于曝光时移动区域内且相对于曝光中心P位于-X侧且+Y侧的区域(以曝光中心P为原点的第2象限内的区域(不过除去区域A0))、即位于第2区域A2内的情况下，感测头601、602、603分别与刻度尺板21的部分211、212、213相对。在晶片载台WST1位于曝光时移动区域内，且相对于曝光中心P位于-X侧且-Y侧的区域(以曝光中心P为原点的第3象限内的区域(不过除去区域A0))、即位于第3区域A3内的情况下，感测头602、603、604分别与刻度尺板21的部分212、213、214相对。在晶片载台WST1位于曝光时移动区域内，且相对于曝光中心P位于+X侧且-Y侧的区域(以曝光中心P为原点的第4象限内的区域(不过除去区域A0))、即位于第4区域A4内的情况下，感测头603、604、601分别与刻度尺板21的部分213、214、211相对。
在本实施方式中，如图10所示，在晶片载台WST1位于以曝光中心P为中心的十字形区域A0(包括以通过曝光中心P的Y轴方向为长边方向的宽度为A-ai-2t的区域、和以X轴方向为长边方向的宽度为B-bi-2t的区域在内的区域(以下称为第0区域))内的情况下，晶片载台WST1上的4个感测头601～604分别与刻度尺板21(的对应部分211～214)相对。因此，在第0区域A0内，从感测头601～604(编码器701～704)将有效计测值送至主控制装置20。另外，在本实施方式中，除了上述条件(A≥ai+2t，B≥bi+2t)，还可以将供图案形成的晶片上的曝光区域的尺寸(W、L)考虑在内，从而加上条件A≥ai+W+2t，B≥bi+L+2t。此处，W、L分别为曝光区域的X轴方向的宽度、Y轴方向的长度。W、L分别与扫描曝光区间的距离、沿X轴方向的步进距离相等。
主控制装置20根据感测头601～604(编码器701～704)的计测值算出晶片载台WST1在XY平面内的位置(X、Y、θz)。此处，编码器701～704的计测值(分别记作C1～C4)相对于晶片载台WST1的位置(X、Y、θz)具有下式子(1)～(4)那样的依存关系。
其中，如图6所示，p是各个感测头601～604距晶片载台WTB1(WTB2)的中心的、关于X轴及Y轴方向的距离。
主控制装置20与晶片载台WST1所在的区域A0～A4对应地来限定与刻度尺板21相对的3个感测头(编码器)，并从上述式子(1)～(4)中选择上述的计测值所符合的式子组成联立方程式，并利用3个感测头(编码器)的计测值来解联立方程式，由此算出晶片载台WST1在XY平面内的位置(X、Y、θz)。例如，在晶片载台WST1位于第1区域A1内的情况下，主控制装置20由感测头601、602、604(编码器701、702、704)的计测值所符合的式子(1)、(2)及(4)组成联立方程式，将各感测头的计测值代入式子(1)、(2)及(4)各自的左边来解联立方程式。
另外，在晶片载台WST1位于第0区域A0内的情况下，主控制装置20从感测头601～604(编码器701～704)中选择任意3个即可。例如，在晶片载台WST1从第1区域移动到第0区域后，选择与第1区域对应的感测头601、602、604(编码器701、702、704)即可。
主控制装置20根据上面的算出结果(X、Y、θz)而在曝光时移动区域内对晶片载台WST1进行驱动(位置控制)。
在晶片载台WST1位于计测时移动区域内的情况下，主控制装置20利用编码器***70(编码器701～704)来计测3个自由度方向(X、Y、θz)的位置信息。此处，计测原理等除了曝光中心P被置换成了对准***ALG的检测中心、刻度尺板21(的部分211～214)被置换成了刻度尺板22(的部分221～224)以外，与晶片载台WST1位于先前的曝光时移动区域内的情况是相同的。
再者，主控制装置20根据晶片载台WST1、WST2的位置将与刻度尺板21、22相对的感测头601～604中的3个切换为至少有1个不同的3个来使用。此处，在切换编码器感测头时，如例如美国专利申请公开第2008/0094592号说明书等公开的那样，进行为了保证晶片载台的位置计测值的连续性的拼接处理。此外，在本实施方式中，以与例如美国专利申请公开第2011/0053061号说明书所公开的方法同样的方法，进行步进扫描方式的曝光动作时的、感测头601～604的切换和拼接处理。
下面，关于由编码器***70、71进行的3个自由度方向(Z、θx、θy)的位置计测原理等进行说明。此处，编码器感测头601～604或编码器701～704的计测值意味着编码器感测头601～604或编码器701～704的Z轴方向上的计测值。
在本实施方式中，由于采用了前述那样的编码器感测头601～604及刻度尺板21的构成及配置，所以，在曝光时移动区域内，根据晶片载台WST1(WST2)所在的区域A0～A4，编码器感测头601～604中的至少3个与刻度尺板21(的对应部分211～214)相对。从与刻度尺板21相对的感测头(编码器)将有效的计测值送至主控制装置20。
主控制装置20根据编码器701～704的计测值算出晶片载台WST1(WST2)的位置(Z、θx、θy)。此处，编码器701～704的关于Z轴方向的计测值(与关于前述的非Z轴方向的计测方向、即XY平面内的一轴方向的计测值C1～C4相区别地分别记作D1～D4)相对于晶片载台WST1(WST2)的位置(Z、θx、θy)具有下述式子(5)～(8)那样的依存关系。
D1＝-ptanθy+ptanθx+Z…(5)
D2＝ptanθy+ptanθx+Z…(6)
D3＝ptanθy-ptanθx+Z…(7)
D4＝-ptanθy-ptanθx+Z…(8)
其中，p是感测头601～604距晶片载台WTB1(WTB2)的中心的、关于X轴及Y轴方向的距离(参照图6)。
主控制装置20根据晶片载台WST1(WST2)所在的区域A0～A4从上述的式子(5)～(8)选择3个感测头(编码器)的计测值所符合的式子，将3个感测头(编码器)的计测值代入由所选择的3个式子构成的联立方程式求解，算出晶片载台WST1(WST2)的位置(Z、θx、θy)。例如，在晶片载台WST1(或WST2)位于第1区域A1内的情况下，主控制装置20由感测头601、602、604(编码器701、702、704)(或感测头601、602、604(编码器711、712、714)的计测值所符合的式子(5)、(6)及(8)组成联立方程式，并将计测值代入式子(5)、(6)及(8)各自的左边求解。
另外，在晶片载台WST1(或WST2)位于第0区域A0内的情况下，从感测头601～604(编码器701～704)(或感测头601～604(编码器711～714))中选择任意3个，并用于由所选择的3个感测头的计测值符合的式子组成的联立方程式即可。
主控制装置20根据上面的算出结果(Z、θx、θy)和前述的层差信息(focus-mappingdata；焦点定位数据)，在曝光时移动区域内对晶片载台WST1(或WST2)进行调焦调平控制。
在晶片载台WST1(或WST2)位于计测时移动区域内的情况下，主控制装置20利用编码器***70或71来计测3个自由度方向(Z、θx、θy)的位置信息。此处，计测原理等除了曝光中心被置换成了对准***ALG的检测中心、刻度尺板21(的部分211～214)被置换成了刻度尺板22(的部分221～224)以外，与晶片载台WST1位于上述的曝光时移动区域内的情况相同。主控制装置20根据编码器***70或71的计测值对晶片载台WST1或WST2进行调焦调平控制。另外，在计测时移动区域(计测工作站)中也可以不是必须进行调焦调平。即，事先取得标记位置及层差信息(focus-mapping data；焦点定位数据)，并从该层差信息中减去层差信息取得时(计测时)的晶片载台的Z-倾斜量，由此事先获得以晶片载台的基准面、例如上表面为基准的层差信息。然后，在曝光时，根据该层差信息和晶片载台(的基准面)的3个自由度方向(Z、θx、θy)的位置信息能够进行调焦调平。
进一步地，主控制装置20根据晶片载台WST1、WST2的位置将与刻度尺板21、22相对的感测头601～604中的3个切换为至少有1个不同的3个来使用。此处，在切换编码器感测头时，为了保证晶片载台WST1(或WST2)的位置计测值的连续性，进行与前述同样的拼接处理。
接下来，对在本实施方式的曝光装置100中在上述一连串的顺序处理的执行中所执行的、曝光时坐标系的刻度网格变动量的修正(校正)进行说明。此处，对晶片载台WST1在曝光时移动区域中移动的情况进行说明。
该刻度网格变动量的修正(校正)由主控制装置20来执行，且与如前述那样根据从编码器701～704中选择出的3个编码器的计测值进行晶片载台WTB1的6个自由度方向的位置控制相并行地执行。
主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b与刻度尺板21的对应部分211相对的状态下，每当晶片载台WST1关于X轴方向移动Δx，就取入例如感测头601、601a(编码器701、701a)的α方向上的计测值，对在下述式子(9)中表示的差值数据、即α方向上的刻度网格(α刻度网格)的与X位置相应的偏移Δα/δx进行依次累计。由此能够求出离散的α刻度网格变动量的关于X轴方向的分布。
Δα/δx＝ζ1(x-Δx，y)－ζ1(x，y)……(9)
此外，主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b与刻度尺板21的对应部分211相对的状态下，每当晶片载台WTB1关于Y轴方向移动Δy，就取入例如感测头601、601b(编码器701、701b)的α方向上的计测值，并对下述式子(10)中表示的差值数据、即α刻度网格的与Y位置相应的偏移Δα/δy进行依次累计。由此能够求出离散的α刻度网格变动量的关于Y轴方向的分布。
Δα/δy＝ζ1(x，y-Δy)－ζ1(x，y)……(10)
主控制装置20能够根据上述的离散的α刻度网格变动量关于X轴方向的分布、及离散的α刻度网格变动量关于Y轴方向的分布，获得用于对用函数ζ1(x，y)表示的、在二维光栅RG的第1象限部分(刻度尺板21的第1部分211)中产生的漂移(drift)(α刻度网格的变动)进行修正的α修正映射图。
主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第3感测头群组613的感测头603、603a、603b与刻度尺板21的对应部分213相对的状态下，每当晶片载台WST1关于X轴方向移动Δx就取入例如感测头603、603a(编码器703、703a)的α方向上的计测值，并对与式子(9)同样的差值数据进行依次累计，并且每当晶片载台WST1关于Y轴方向移动Δy就取入例如感测头603、603b(703、703b)的α方向上的计测值，并对与式子(10)同样的差值数据进行依次累计。然后，主控制装置20根据从上述的差值数据的累计得出的离散的α刻度网格变动量关于X轴方向的分布、及离散的α刻度网格变动量关于Y轴方向的分布，获得用于对用函数(ζ3(x，y))表示的、在二维光栅RG的第3象限部分(刻度尺板21的第3部分213)中产生的漂移(α刻度网格的变动)进行修正的α修正映射图。
主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第2感测头群组612的感测头602、602a、602b与刻度尺板21的对应部分212相对的状态下，每当晶片载台WST1关于X轴方向移动Δx就取入例如感测头602、602a(编码器702、702a)的β方向上的计测值，并对下述式子(11)所表示的差值数据进行依次累计，并且，每当晶片载台WST1关于Y轴方向移动Δy就取入例如感测头602、602b(702、702b)的β方向上的计测值，并对下述式子(12)所表示的差值数据进行依次累计。然后，主控制装置20根据从上述的差值数据的累计得出的离散的β刻度网格变动量关于X轴方向的分布、及离散的β刻度网格变动量关于Y轴方向的分布，得出用于对用函数ζ2(x，y)表示的、在二维光栅RG的第2象限部分(刻度尺板21的第2部分212)中产生的漂移(β刻度网格的变动)进行修正的β修正映射图。
Δβ/δx＝ζ2(x-Δx，y)－ζ2(x，y)…(11)
Δβ/δy＝ζ2(x，y-Δy)－ζ2(x，y)……(12)
主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第4感测头群组614的感测头604、604a、604b与刻度尺板21的对应部分214相对的状态下，每当晶片载台WST1关于X轴方向移动Δx就取入例如感测头604、604a(编码器704、704a)的β方向上的计测值，并对与式子(11)同样的差值数据进行依次累计，并且，每当晶片载台WST1关于Y轴方向移动Δy就取入例如感测头604、604b(704、704b)的β方向上的计测值，并对与式子(12)同样的差值数据进行依次累计。然后，主控制装置20根据从上述的差值数据的累计所得出的离散的β刻度网格变动量关于X轴方向的分布、及离散的β刻度网格变动量关于Y轴方向的分布，得出用于对用函数(为ζ4(x，y))表示的、在二维光栅RG的第4象限部分(刻度尺板21的第4部分214)中产生的漂移(β刻度网格的变动)进行修正的β修正映射图。
主控制装置20例如在曝光中等，与上述的α修正映射图及β修正映射图同样地也制成Z修正映射图。
即，主控制装置20例如在曝光中等，在例如属于第1感测头群组611的感测头601、601a、601b与刻度尺板21的对应部分211相对的状态下，每当晶片载台WST1关于X轴方向移动Δx就取入例如感测头601、601a(编码器701、701a)的Z轴方向上的计测值，并对下述式子(13)所表示的差值数据进行依次累计，并且，每当晶片载台WST1关于Y轴方向移动Δy就取入例如感测头601、601b(701、701b)的Z轴方向上的计测值，并对下述式子(14)所表示的差值数据进行依次累计。而且，主控制装置20根据从上述的差值数据的累计得出的离散的Z刻度网格变动量关于X轴方向的分布、及离散的Z刻度网格变动量关于Y轴方向的分布，得出用于对用函数η1(x，y)表示的、在二维光栅RG的第1象限部分(刻度尺板21的第1部分211)中产生的Z刻度网格的变动(漂移)进行修正的Z修正映射图。
ΔZ/δx＝η1(x-Δx，y)－η1(x，y)……(13)
ΔZ/δy＝η1(x，y-Δy)－η1(x，y)……(14)
主控制装置20例如在曝光中等，关于属于第2、第3及第4感测头群组的感测头，在与刻度尺板21相对的状态下，每当晶片载台WST1移动Δx、移动Δy就进行与上述同样的差值数据的取入和累计，在将表示漂移形状(Z刻度网格的变动)的函数(分别为η2(x，y)、η3(x，y)、η4(x，y))还原的同时获得Z修正映射图。
主控制装置20与上述的晶片载台WTB的6个自由度方向的位置计测并行地重复进行上述的差值计测，由此进行编码器***70的坐标系的刻度网格误差的更新。以下，也将该刻度网格误差的更新称为编码器***70的坐标系的刷新。
如前所述，主控制装置20例如在曝光时，根据晶片载台WST1的位置将与刻度尺板21相对的感测头601～604中的3个切换为至少有1个不同的3个来使用。即，主控制装置20根据通过感测头601～604中的3个(编码器701～704中的3个)获取的晶片载台WTB1的位置信息来驱动晶片载台WTB1，并且根据晶片载台WTB1的位置将在晶片载台WTB1的位置信息算出中使用的3个感测头的至少1个切换为在晶片载台WTB1的位置信息算出中没有使用的属于其他感测头群组的感测头。随着该切换，主控制装置20将用于刻度尺板21的二维光栅RG的上述刻度网格误差校正的、所述差值数据的取入对象切换为其他的感测头群组。在本实施方式中，在切换用于晶片载台WTB的位置计测的感测头的同时，进行用于前述的差值计测的冗余感测头的切换。
主控制装置20在包括曝光时在内的、晶片载台WST2在曝光时移动区域中移动过程中，与上述同样地进行编码器***71的坐标系的刷新。
另外，由于在曝光中按照曝光分布图进行晶片载台WST1、WST2的移动，晶片载台WST1、WST2只通过被限制出的区域，所以能够取得的差值数据少。因此，主控制装置20在进行上述的编码器***70、71的坐标系的刷新时，如前所述通过差值数据的累计仅对作为刻度网格变动的低级成分的一级成分、例如定标(scaling)(α、β刻度网格)、及弯曲(Z刻度网格)实时进行修正。
而且，监视差值数据的累计值，在低级成分(一级成分)的变动量(修正量)比预先确定的第1量大的情况下，进行更详细的修正。此处，所谓更详细的修正是指，例如使晶片载台WST1、WST2在它们的有效行程的大致整个区域内移动并进行前述的差值数据的取得，由此取得更多的差值数据，并基于该多的差值数据在刻度尺板21的二维光栅RG的更广大的范围内进行的与前述同样的刻度网格变动量(误差)的修正、或是以与下面说明的方法同样的方法进行的、至少到2级成分的对象的α、β及Z刻度网格的变动量的修正。
在低级成分(一级成分)的变动量(修正量)比大于第1量的预先确定的第2量大的情况下，主控制装置20例如通过显示等通知操作者需要进行直到更高级成分的对象的修正这样的意思。若响应于该通知，由操作者指示了更高级的修正，则主控制装置20以按照设计值的配置将形成有多个基准标记的基准晶片(在其表面涂覆有抗蚀剂)搭载在晶片载台WTB1或WTB2上，将以规定的位置关系配置有多个标记的计测用标线片搭载在标线片载台RST上。然后，例如以步进重复方式(或步进扫描方式)进行曝光。在曝光结束后，主控制装置20将该曝光后的基准晶片搬运到例如与曝光装置100串联(in-line)连接的涂布显影装置，并指示显影。然后，若通过涂布显影装置收到了基准晶片的显影结束的意思的通知，则主控制装置20将显影后的基准晶片再次搭载在晶片载台WTB1或WTB2上，并通过例如对准***ALG依次检测形成在该基准晶片上的由抗蚀剂像构成的标记相对于对应的基准标记的位置。然后，根据该检测结果进行到更高级成分的对象的α、β及Z刻度网格的变动量的修正。
此外，例如操作者也可以事先对前述的低级成分(一级成分)的变动量(修正量)设置阈值(例如，大于第2量的预先确定的第3量)，主控制装置20监视低级成分的变动量是否超过阈值，并设定成：在变动量(修正量)超过阈值的情况下，将需要刻度网格的维护的意思通知给操作者。即，将前述的低级成分的变动量(修正量)作为用于判断是否需要刻度网格的维护的监视指标来使用。
如以上详细说明的那样，通过本实施方式的曝光装置100，例如曝光过程中等在曝光时移动区域中有晶片载台WST1(或WST2)时，由主控制装置20根据用编码器***70的编码器701～704中的3个(或编码器***71的编码器711～714中的3个)求出的6个自由度方向的位置信息驱动晶片载台WTB1或WTB2(晶片载台WST1或WST2)。然后，与该晶片载台WTB1或WTB2(晶片载台WST1或WST2)的驱动并行地，通过主控制装置20，能够在第1感测头群组611、第2感测头群组612、第3感测头群组613及第4感测头群组614中的与刻度尺板21相对的感测头群组中，取入属于各个群组的作为1个基准的1个感测头60i与2个感测头60ia及60ib(i＝1～4)各自之间的关于计测方向(α方向及Z方向、或β方向及Z方向)的计测值的差值数据，并根据该取入的差值数据，关于分别与形成于刻度尺板21的下表面的二维光栅RG的4个部分211～214对应的部分，监视关于计测方向(α方向及Z方向、或β方向及Z方向)的刻度网格的变动量。此外，通过主控制装置20实时地进行该刻度网格误差(特别是低级成分)的校正(修正)、即编码器***70、71的坐标系的刷新。因此，根据曝光装置100，能够通过以形成于刻度尺板21的下表面的二维光栅RG为计测面的编码器***70或71，而对晶片载台WST1或WST2的曝光时移动区域内的6个自由度方向上的位置长期精度良好地进行计测并进行控制，进而能够将标线片R的图案精度良好地转印到晶片W上的多个曝光区域。
在本实施方式的曝光装置100中，通过主控制装置20，在曝光时等实时地执行编码器***70、71的坐标系的刷新。因此，即使假设在为了应对450毫米晶片而使晶片载台WST1、WST2和刻度尺板21(二维光栅RG)更大型化的情况下，也能够长期对晶片载台WTB1或WTB2的曝光时移动区域内的6个自由度方向上的位置进行精度良好地计测。
此外，在曝光装置100中，主控制装置20能够在晶片对准计测(由对准***ALG进行的标记检测)及与之并行进行的晶片W表面的Z轴方向上的位置信息(层差信息/凹凸信息)的检测时等、晶片载台WST1或WST2在计测时移动区域内移动过程中，实时地执行编码器***70、71的坐标系的刷新。在该情况下，能够长期地以高精度维持EGA等晶片对准的精度及扫描曝光中的晶片W的调焦调平控制精度。
再者，在本实施方式的曝光装置100中，感测头601～604的配置间隔A、B分别被设定得比刻度尺板21、22的开口的宽度ai、bi与曝光区域的尺寸W、L之和大。由此，在为了对晶片进行曝光而对保持晶片的晶片载台WST1、WST2进行扫描(等速)驱动期间，不切换感测头601～604就能够计测晶片载台WST1、WST2的位置信息。因此，能够在晶片上精度良好地形成图案，特别是能够在第2层(second layer)以后的曝光时以高精度维持重叠精度。
另外，在上述实施方式的说明中，设置在晶片载台上表面的4个角的晶片载台位置计测用的4个感测头601、602、603、604满足上述的配置条件，但是如从属于各感测头群组61i(i＝1～4)的感测头60ia、60ib及60i的配置(参照图2)可明确的那样，感测头601a、602a、603a、604a及感测头601b、602b、603b、604b也满足与上述同样的配置条件。
另外，在上述实施方式中，对下述情况进行了说明，即：刻度尺板21、22分别由4个部分构成，与之相对应地在晶片载台WST1、WST2上设有4个感测头群组611～614，但是并不限于此，刻度尺板21、22也可以由单一部件构成。在该情况下，二维光栅RG也可以是大面积的单一的二维光栅。在该情况下，若晶片载台WST1、WST2的移动行程十分大，则除了感测头601和能够对晶片载台WST1、WST2的规定自由度、例如6个自由度上的位置进行计测的2个感测头(例如感测头602～604中的2个)之外，也可以只设置属于第1感测头群组611的2个冗余感测头601a、601b。
此外，在上述实施方式中说明的属于各感测头群组的感测头的配置不过是一个例子。例如，作为属于第1感测头群组的感测头的配置，也可以采用例如图11的(A)示出那样的配置。在该情况下，在进行坐标系的刷新时，作为表示前述的漂移形状(α、β、Z刻度网格的变动)的函数，假定不是x、y的函数而是α、β的函数，由此能够与上述实施方式同样地进行坐标系的刷新。
或者，作为属于第1感测头群组611的感测头的配置，也可以采用例如图11的(B)所示那样的配置。在该情况下，感测头601、601a、601b的计测方向为X轴方向及Z轴方向这2个方向。因此，在属于第1感测头群组611的感测头所对的刻度尺板21的第1部分设有至少以X轴方向为周期方向的一维或二维的光栅。若作为属于第1感测头群组的感测头的配置，采用图11的(A)或图11的(B)所示的配置，则作为分别属于第2、第3、第4感测头群组的感测头的配置，采用与图11的(A)或图11的(B)所示的配置关于晶片载台中心点对称或关于与通过中心的X轴或Y轴平行的直线轴对称的配置(其中，属于第2、第3、第4感测头群组中的至少1个群组的感测头的XY平面内的计测方向与属于第1感测头群组的感测头的计测方向正交)。
另外，至此对分别有3个感测头属于各感测头群组的情况进行了说明，但是并不限于此，也可以分别有2个感测头属于各感测头群组。例如，在2个感测头的计测方向包含X轴方向及Y轴方向的至少1个方向的情况下，该2个感测头优选与例如图11的(B)中的感测头601a、601b同样地在与X轴及Y轴交叉的方向上离开配置。此外，在2个感测头的计测方向包含前述的α方向及β方向的至少1个方向的情况下，该2个感测头优选与例如图11的(A)中的感测头601a、601b同样地在与α方向及β方向交叉的X轴方向(或Y轴方向)离开配置。
或者，也可以分别有4个以上的感测头属于各感测头群组。在该情况下，也采用属于各感测头群组的所有感测头不位于同一直线上那样的感测头配置。在该情况下，在进行前述的曝光时坐标系的刷新时，也可以取得属于各感测头群组的、用于晶片载台的6个自由度方向的位置信息的计测的1个作为基准的感测头和其余各个感测头、关于共同的计测方向的计测值的差值数据，还可以取得属于各感测头群组的所有不同感测头之间的关于所述共同的计测方向的差值数据。关键是，取得属于各感测头群组的不同感测头之间的关于所述共同的计测方向的差值数据，包括属于各感测头群组的、用于所述位置信息计测的1个作为基准的感测头和其余感测头中的至少2个感测头的关于所述共同的计测方向的、计测值的差值数据，根据该取得的差值数据监视刻度尺板21(二维光栅RG)的关于共同的计测方向的刻度网格的变动量，并能够校正刻度网格误差即可。
在分别有4个以上的感测头属于各感测头群组的情况下，由于在坐标系的刷新时，能够关于X轴或Y轴方向在一次取得更多的差值数据，所以也可以实时地进行将2级以上的规定级数的成分也作为对象的刻度网格变动量(刻度网格误差)的校正。而且，在该情况下，作为前述的“更详细的刻度网格误差的修正”的一个方式，也可以例如与前述同样地利用基准晶片等进行将比该规定级数更高级的成分也作为对象的刻度网格变动量(刻度网格误差)的校正。
此外，在上述实施方式中，对下述情况进行了说明，即：仅将分别属于各感测头群组的3个感测头中的1个作为基准的感测头的计测值用于晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向的位置计算，但是并不限于此，也可以将分别属于各感测头群组的3个感测头中的至少2个的计测值用于晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向的位置计算。例如，还可以将分别属于各感测头群组的3个感测头的计测值的平均值用于晶片载台WTB1、WTB2的6个自由度方向的位置计算。在该情况下，由于平均化效果，能够进行更高精度的位置计测。
此外，在上述实施方式中，对下述情况进行了说明，即：作为各感测头，采用了以XY平面内的一方向及Z轴方向这2个方向为计测方向的二维感测头，且关于该2个方向进行曝光时坐标系的刻度网格误差的校正(修正)，但是并不限于此。例如，也可以关于XY平面内的一方向及Z轴方向中的1个方向进行曝光时坐标系的刻度网格误差的校正(修正)。此外，作为各感测头，也可以使用以XY平面内的正交的2个方向及Z轴方向为计测方向的三维感测头。或者，例如作为感测头60ia、60ib，可以采用由二维感测头或三维感测头构成的感测头60i的2个或3个计测方向中的至少1个计测方向为共同的计测方向的一维感测头或二维感测头。在采用以XY平面内的1轴方向为计测方向的一维感测头的情况下，也可以与其组合地采用以Z轴方向为计测方向的非编码器方式的面位置传感器。
另外，在上述实施方式中，关于在刻度尺板21、22的部分211～214、221～224各自的下表面形成二维光栅RG的情况进行了例示，但是并不限于此，在形成了只将对应的编码器感测头601～604的计测方向(XY平面内的一轴方向)作为周期方向的一维光栅的情况下，上述实施方式同样能够适用。
此外，在上述实施方式中，对具有在晶片载台WST1、WST2上搭载了感测头且在晶片载台WST1、WST2的外部配置有刻度尺板21、22(二维光栅RG)的编码器***的曝光装置进行了说明，但是并不限于此，也能够适用于包括在晶片载台的外部、例如上方(或下方)设有多个感测头且与之相对地在晶片载台的上表面(或下表面)设置光栅等计测面的类型的编码器***的曝光装置、例如美国专利申请公开第2008/0088843号说明书等公开的曝光装置等。
另外，在上述实施方式中，对曝光装置是步进扫描机的情况进行了说明，但并不限于此，也可以在步进机等静止型曝光装置中适用上述实施方式。在是步进机等情况下，由于用编码器计测搭载有作为曝光对象的物体的载台的位置，所以与通过干涉仪计测载台位置的情况不同，能够使因空气波动引起的位置计测误差的产生几乎为零，能够根据编码器的计测值将载台高精度地定位，其结果是能够实现标线片图案向晶片上的高精度转印。此外，上述实施方式也能够适用于对曝光区域与曝光区域进行合成的步进缝合(step andstitch)方式的投影曝光装置中。
此外，在上述实施方式中，关于曝光装置100是具有2个晶片载台的双载台型的曝光装置的情况进行了例示，但是并不限于此，例如，在美国专利申请公开第2007/0211235号说明书及美国专利申请公开第2007/0127006号说明书等公开的那样与晶片载台分体地具有包括计测部件(例如基准标记及/或传感器等)的计测载台的曝光装置、或是只具有1个晶片载台的单载台型的曝光装置中也可以适用上述实施方式。
此外，上述实施方式的曝光装置也可以是例如国际公开第99/49504号、美国专利申请公开第2005/0259234号说明书等公开的液浸型。
此外，上述实施方式的曝光装置中的投影光学***不仅可以是缩小***，也可以是等倍及扩大***的任意一种，投影光学***PL不仅可以是折射***，也可以是反射***及反射折射***的任意一种，其投影像可以是倒立像及正立像的任意一种。
此外，照明光IL不限于ArF准分子激光(波长193nm)，也可以是KrF准分子激光(波长248nm)等紫外光、F2激光(波长157nm)等真空紫外光。例如美国专利第7,023,610号说明书所公开的那样，作为真空紫外光，可以采用如下形成的高频波，即：将从DFB半导体激光器或光纤激光器振荡发出的红外频带或可视频带的单一波长激光用例如掺铒(或者铒和镱双方)的光纤放大器放大，并利用非线性光学晶体波长变换成紫外光而成的高频波。
此外，在上述实施方式中，采用了在透光性的衬底上形成了规定的遮光图案(或者相位图案、减光图案)的透光性光罩(标线片)，但也可以代替该标线片，例如美国专利第6,778,257号说明书所公开的那样，基于应曝光图案的电子数据采用形成透过图案或反射图案、或者发光图案的电子光罩(也称为可变成形光罩、有效光罩(active mask)、或是图像生成器，包括例如作为非发光型图像显示元件(空间光调制器)的一种的DMD(Digital Micro-mirror Device；数字微镜装置)等)。在采用该可变成形光罩的情况下，由于搭载晶片或玻璃板等的载台相对于可变成形光罩被扫描，所以通过采用编码器来计测该载台的位置，能够获得与上述实施方式同样的效果。
此外，也可以对例如国际公开第2001/035168号所公开的那样，通过在晶片W上形成干涉条纹而在晶片W上形成线与间隙(line and space)图案的曝光装置(光刻***)适用上述实施方式。
进一步，也可以对例如美国专利第6,611,316号说明书所公开的那样，经由投影光学***在晶片上合成两个标线片图案并通过一次的扫描曝光几乎同时地对晶片上的一个曝光区域进行双重曝光的曝光装置适用上述实施方式。
另外，在上述实施方式中应形成图案的物体(被照射能量束的曝光对象的物体)不限于晶片，也可以是玻璃板(glass plate)、陶瓷衬底、膜部件或空白光罩(mask blanks)等其他的物体。
作为曝光装置的用途，不限于半导体制造用的曝光装置，例如也可以广泛地适用于向方形的玻璃板转印液晶显示元件图案的液晶用的曝光装置，用于制造有机EL、薄膜磁头、摄像元件(CCD等)、微机械(Micro machine)及DNA芯片等的曝光装置。另外，不仅是半导体元件等微器件，为了制造光曝光装置、EUV曝光装置、X射线曝光装置、以及电子射线曝光装置等所使用的标线片或光罩而向玻璃衬底或硅晶片等转印电路图案的曝光装置也可以适用上述实施方式。
经过以下步骤来制造半导体等电子器件：进行器件的功能、性能设计的步骤；制作基于该设计步骤而实现的标线片的步骤、用硅材料制作晶片的步骤、通过上述实施方式的曝光装置将形成在光罩上的图案转印到晶片等物体上的光刻步骤；使已被曝光的晶片(物体)显影的显影步骤；通过蚀刻将残存有抗蚀剂的部分以外的部分的露出部件除去的蚀刻步骤；将已完成了蚀刻而不再需要的抗蚀剂除去的抗蚀剂除去步骤；器件组装步骤(包括切割工序、接合工序、封装工序)、检查步骤等。该情况下，由于在光刻步骤中采用上述实施方式的曝光装置及曝光方法，所以能够以高的成品率来制造高集成度的器件。
此外，通过以能够确保规定的机械精度、电气精度、光学精度的方式组装包括本申请权利要求书内列举的各构成要素的各种子***而制造出上述实施方式的曝光装置(图案形成装置)。为了确保这些各种精度，在该组装前后，关于各种光学***进行用于达成光学精度的调整、关于各种机械***进行用于达成机械精度的调整、关于各种电气***进行用于达成电气精度的调整。由各种子***组装曝光装置的工序包括各种子***相互的机械连接、电气电路的布线连接、气压回路的配管连接等。在由该各种子***组装曝光装置的工序之前，当然有各子***各自的组装工序。在由各种子***组装曝光装置的工序结束后，进行综合调整，以确保作为曝光装置整体的各种精度。另外，曝光装置的制造优选在对温度及洁净度等实施了管理的洁净室中进行。
另外，援引在此前的说明中引用的涉及曝光装置等的所有国际公开、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书的公开并作为本说明书记载的一部分。
工业实用性
如以上说明的那样，本发明的曝光装置及曝光方法适于对物体进行曝光的情况。此外，本发明的器件制造方法适于制造半导体元件或液晶显示元件等电子器件的情况。

Claims (26)

1.一种曝光装置，经由投影光学***用能量光束对物体进行曝光，其特征在于，所述曝光装置包括：
支承所述投影光学***的度量框架；
移动体，其保持所述物体并能够沿着与所述投影光学***的光轴正交的规定平面移动；
驱动***，其具有对所述移动体进行驱动的平面马达；
位置计测***，其具有配置在所述移动体的多个感测头，该多个感测头分别从刻度尺部件的下方向所述刻度尺部件照射计测光束，所述位置计测***接收从所述刻度尺部件的返回光束来计测所述移动体的位置信息，所述刻度尺部件以在所述投影光学***的下端侧与所述规定平面实质平行的方式设置在所述度量框架上；和
控制***，其基于所述位置信息来控制所述驱动***，
所述刻度尺部件具有分别形成有反射型格子的4个部分，
所述多个感测头分别以所述规定平面内的2个方向及与所述规定平面正交的方向中的至少1个方向为计测方向，
所述位置计测***具有4个感测头群组，该4个感测头群组以在经由所述投影光学***进行所述物体的曝光的曝光工作站内进行的所述物体的曝光动作中在所述移动体所移动的移动区域内与所述4个部分分别相对的方式设置在所述移动体上，
所述4个感测头群组中的第1感测头群组包含所述多个感测头中的、至少与所述规定平面正交的方向为所述计测方向的至少3个感测头，
所述至少3个感测头中的至少1个感测头是用于计测关于与所述规定平面正交的方向的所述位置信息的基准感测头，所述至少3个感测头中的至少2个感测头包括：在所述规定平面内的第1方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头、以及在所述规定平面内与所述第1方向正交的第2方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头，所述至少2个感测头是用于计测在与所述规定平面正交的方向上与所述基准感测头的计测值之间的差值的计测感测头，
所述控制***对所述驱动***进行控制以使得在所述第1感测头群组与所述4个部分中的第1部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面正交的方向上的所述第1部分的刻度网格误差进行校正。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少与所述规定平面正交的方向是所述计测方向的至少3个感测头，所述至少3个感测头中的、至少1个感测头是所述基准感测头，所述至少3个感测头中的、至少2个感测头是包括以下的所述计测感测头：在所述第1方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头、以及在所述第2方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头，
所述控制***对所述驱动***进行控制以使得在所述第2感测头群组、所述第3感测头群组和所述第4感测头群组分别与所述4个部分中的不同于所述第1部分的第2部分、第3部分和第4部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第2感测头群组、所述第3感测头群组和所述第4感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面正交的方向上的所述第2部分、所述第3部分和所述第4部分的刻度网格误差进行校正。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1感测头群组的所述至少3个感测头分别以包含所述2个方向的至少一个方向以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
所述控制***对所述驱动***进行控制以使得在所述第1感测头群组与所述第1部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面平行的方向上的所述第1部分的刻度网格误差进行校正。
4.根据权利要求3所述的曝光装置，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少3个感测头，该至少3个感测头以包含所述2个方向的至少一个方向以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
所述控制***对所述驱动***进行控制，以使得在所述第2感测头群组、所述第3感测头群组、所述第4感测头群组分别与所述4个部分中的不同于所述第1部分的第2部分、第3部分以及第4部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第2感测头群组、所述第3感测头群组以及所述第4感测头群组计测的位置信息，分别对与所述规定平面平行的方向上的所述第2部分、所述第3部分以及所述第4部分的刻度网格误差进行校正。
5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1感测头群组和所述第3感测头群组各自的所述至少3个感测头以所述2个方向中的一个方向为所述计测方向，所述第2感测头群组和所述第4感测头群组各自的所述至少3个感测头以所述2个方向中的另一个方向为所述计测方向，
所述第1感测头群组、所述第3感测头群组在所述另一个方向上设置在所述移动体的两端，所述第2感测头群组、所述第4感测头群组在所述一个方向上设置在所述移动体的两端。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少1个感测头为所述基准感测头的至少3个感测头，
所述第1感测头群组的所述基准感测头、所述第2感测头群组的所述基准感测头、所述第3感测头群组的所述基准感测头以及所述第4感测头群组的所述基准感测头中的至少3个基准感测头根据所述移动体的位置而被用于所述移动体的位置信息的计测。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述刻度尺部件具有矩形的开口，所述投影光学***的出射端部配置在该矩形的开口的内部，且所述矩形的开口具有与在所述规定平面内相互正交的第1轴及第2轴分别平行的各2条边，
分别属于所述第1感测头群组和所述第2感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第1轴平行的方向上的离开距离、及分别属于所述第3感测头群组和所述第4感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第1轴平行的方向上的离开距离，分别比所述开口关于与所述第1轴平行的方向上的宽度大。
8.根据权利要求7所述的曝光装置，其特征在于，
分别属于所述第1感测头群组和所述第4感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第2轴平行的方向上的离开距离、及分别属于所述第2感测头群组和所述第3感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第2轴平行的方向上的离开距离，分别比所述开口关于与所述第2轴平行的方向上的宽度大。
9.根据权利要求4或5所述的曝光装置，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组以及第4感测头群组分别具有至少1个感测头为所述基准感测头的至少3个感测头，
所述控制***根据所述移动体的移动，来将分别与所述4个部分中的3个部分相对的所述4个感测头群组中的3个感测头群组内的、1个感测头群组的所述基准感测头切换为所述4个感测头群组中的不同于所述3个感测头群组的其他感测头群组的所述基准感测头，随着该切换，代替所述1个感测头群组而使用所述其他感测头群组来对所述刻度网格误差进行校正。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述2个方向关于所述规定平面内的旋转方向与所述第1方向、所述第2方向相差45度。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
还包括：
对准***，该对准***在与所述曝光工作站不同的计测工作站中被支承于所述度量框架，并且对所述物体的标记进行检测；和
与上述刻度尺部件不同的刻度尺部件，该不同的刻度尺部件以在所述对准***的下端侧与所述规定平面实质平行的方式设于所述度量框架，具有分别形成有反射型格子的4个部分，
所述控制***对所述驱动***进行控制，以使得在所述第1感测头群组与所述不同的刻度尺部件的4个部分中的1个部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面正交的方向上的所述1个部分的刻度网格误差进行校正。
12.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于，
所述第1感测头群组的所述至少3个感测头分别以包含所述2个方向中的至少一个方向、以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
所述控制***对所述驱动***进行控制，以使得在所述第1感测头群组与所述1个部分相对的同时使所述移动体移动，并且所述控制***基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面平行的方向上的所述1个部分的刻度网格误差进行校正。
13.一种器件制造方法，其包括：
利用权利要求1至12中任一项所述的曝光装置对衬底进行曝光的步骤；和
使经曝光的所述衬底显影的步骤。
14.一种曝光方法，经由投影光学***用能量光束对物体进行曝光，其特征在于，所述曝光方法包括：
通过位置计测***对移动体的位置信息进行计测的步骤，所述位置计测***具有配置在所述移动体的多个感测头，该多个感测头分别从刻度尺部件的下方向所述刻度尺部件照射计测光束，所述位置计测***接收从所述刻度尺部件的返回光束，所述刻度尺部件以在所述投影光学***的下端侧与规定平面实质平行的方式设置在支承所述投影光学***的度量框架上，所述移动体保持所述物体并且能够沿着与所述投影光学***的光轴正交的所述规定平面移动；和
基于计测出的所述位置信息驱动所述移动体的步骤，
所述刻度尺部件具有分别形成有反射型格子的4个部分，
所述多个感测头分别以所述规定平面内的2个方向及与所述规定平面正交的方向中的至少1个方向为计测方向，
所述位置计测***具有4个感测头群组，该4个感测头群组以在经由所述投影光学***进行所述物体的曝光的曝光工作站内进行的所述物体的曝光动作中在所述移动体所移动的移动区域内与所述4个部分分别相对的方式设置在所述移动体上，
所述4个感测头群组中的第1感测头群组包含所述多个感测头中的、至少与所述规定平面正交的方向为所述计测方向的至少3个感测头，
所述至少3个感测头中的至少1个感测头是用于计测关于与所述规定平面正交的方向的所述位置信息的基准感测头，所述至少3个感测头中的至少2个感测头包括：在所述规定平面内的第1方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头、以及在所述规定平面内与所述第1方向正交的第2方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头，所述至少2个感测头是用于计测在与所述规定平面正交的方向上与所述基准感测头的计测值之间的差值的计测感测头，
在使所述第1感测头群组与所述4个部分中的第1部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面正交的方向上的所述第1部分的刻度网格误差进行校正。
15.根据权利要求14所述的曝光方法，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少与所述规定平面正交的方向是所述计测方向的至少3个感测头，所述至少3个感测头中的、至少1个感测头是所述基准感测头，所述至少3个感测头中的、至少2个感测头是包括以下的所述计测感测头：在所述第1方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头、以及在所述第2方向上的位置与所述基准感测头不同的至少1个感测头，
在使所述第2感测头群组、所述第3感测头群组和所述第4感测头群组分别与所述4个部分中的不同于所述第1部分的第2部分、第3部分和第4部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第2感测头群组、所述第3感测头群组以及所述第4感测头群组计测的位置信息，分别对与所述规定平面正交的方向上的所述第2部分、所述第3部分以及所述第4部分的刻度网格误差进行校正。
16.根据权利要求15所述的曝光方法，其特征在于，
所述第1感测头群组的所述至少3个感测头分别以包含所述2个方向的至少一个方向以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
在使所述第1感测头群组与所述第1部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面平行的方向上的所述第1部分的刻度网格误差进行校正。
17.根据权利要求16所述的曝光方法，其特征在于，
所述4个感测头群组中的与所述第1感测头群组不同的第2感测头群组、第3感测头群组以及第4感测头群组分别具有至少3个感测头，该至少3个感测头以包含所述2个方向的至少一个方向以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
在使所述第2感测头群组、所述第3感测头群组、所述第4感测头群组分别与所述4个部分中的不同于所述第1部分的第2部分、第3部分以及第4部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第2感测头群组、所述第3感测头群组以及所述第4感测头群组计测的位置信息，分别对与所述规定平面平行的方向上的所述第2部分、所述第3部分以及所述第4部分的刻度网格误差进行校正。
18.根据权利要求17所述的曝光方法，其特征在于，
所述第1感测头群组和所述第3感测头群组各自的所述至少3个感测头以所述2个方向中的一个方向为所述计测方向，所述第2感测头群组和所述第4感测头群组各自的所述至少3个感测头以所述2个方向中的另一个方向为所述计测方向，
所述第1感测头群组、所述第3感测头群组在所述另一个方向上设置在所述移动体的两端，所述第2感测头群组、所述第4感测头群组在所述一个方向上设置在所述移动体的两端。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的曝光方法，其特征在于，
所述4个感测头群组中的不同于所述第1感测头群组的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少1个感测头为所述基准感测头的至少3个感测头，
所述第1感测头群组的所述基准感测头、所述第2感测头群组的所述基准感测头、所述第3感测头群组的所述基准感测头及所述第4感测头群组的所述基准感测头中的至少3个基准感测头根据所述移动体的位置而被用于所述移动体的位置信息的计测。
20.根据权利要求14至18中任一项所述的曝光方法，其特征在于，
在所述刻度尺部件设有矩形的开口，所述投影光学***的出射端部配置在该矩形的开口的内部，且所述矩形的开口具有与在所述规定平面内相互正交的第1轴及第2轴分别平行的各2条边，
分别属于所述第1感测头群组和所述第2感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第1轴平行的方向上的离开距离、及分别属于所述第3感测头群组和所述第4感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第1轴平行的方向上的离开距离，分别比所述开口关于与所述第1轴平行的方向上的宽度大。
21.根据权利要求20所述的曝光方法，其特征在于，
分别属于所述第1感测头群组和所述第4感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第2轴平行的方向上的离开距离、及分别属于所述第2感测头群组和所述第3感测头群组的所述基准感测头之间在与所述第2轴平行的方向上的离开距离，分别比所述开口关于与所述第2轴平行的方向上的宽度大。
22.根据权利要求14至18中任一项所述的曝光方法，其特征在于，
所述4个感测头群组中的不同于所述第1感测头群组的第2感测头群组、第3感测头群组和第4感测头群组分别具有至少1个感测头为所述基准感测头的至少3个感测头，
根据所述移动体的移动，来将分别与所述4个部分中的3个部分相对的所述4个感测头群组中的3个感测头群组内的、1个感测头群组的所述基准感测头切换为所述4个感测头群组中的不同于所述3个感测头群组的其他感测头群组的基准感测头，随着该切换，代替所述1个感测头群组而使用所述其他感测头群组来对所述刻度网格误差进行校正。
23.根据权利要求14至18中任一项所述的曝光方法，其特征在于，
所述2个方向关于所述规定平面内的旋转方向与所述第1方向、所述第2方向相差45度。
24.根据权利要求14至18中任一项所述的曝光方法，其特征在于，
通过在与所述曝光工作站不同的计测工作站中被支承于所述度量框架的对准***，对所述物体的标记进行检测，
通过从与所述刻度尺部件不同的刻度尺部件的下方对所述不同的刻度尺部件照射所述计测光束的所述位置计测***，在所述计测工作站计测所述移动体的位置信息，其中，所述不同的刻度尺部件以在所述对准***的下端侧与所述规定平面实质平行的方式设于所述度量框架，并具有分别形成有反射型格子的4个部分，
在使所述第1感测头群组与所述不同的刻度尺部件的4个部分中的1个部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面正交的方向上的所述1个部分的刻度网格误差进行校正。
25.根据权利要求24所述的曝光方法，其特征在于，
所述第1感测头群组的所述至少3个感测头分别以包含所述2个方向的至少一个方向、以及与所述规定平面正交的方向在内的至少2个方向为所述计测方向，
在使所述第1感测头群组与所述1个部分相对的同时使所述移动体移动，并且基于由所述第1感测头群组计测的位置信息，对与所述规定平面平行的方向上的所述1个部分的刻度网格误差进行校正。
26.一种器件制造方法，其包括：
通过权利要求14至25中任一项所述的曝光方法对衬底进行曝光的步骤；和
使经曝光的所述衬底显影的步骤。
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