WO2008029757A1 - Mobile object driving method, mobile object driving system, pattern forming method and apparatus, exposure method and apparatus, device manufacturing method and calibration method - Google Patents

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Yuichi Shibazaki
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Definitions

  • a wafer stage that holds the wafer is driven in the XY two-dimensional direction, for example, by a linear motor or the like.
  • The in the case of a scanning strobe, not only the wafer stage but also the reticle stage is driven with a predetermined stroke in the scanning direction by a linear motor or the like.
  • Measurement of the position of a reticle stage or wafer stage is generally performed using a high-resolution laser interferometer with stable measurement values over a long period of time.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101362
  • an exposure method for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam the movable body of the present invention for relative movement between the energy beam and the object. It is a first exposure method for driving a moving body on which the object is placed using a driving method.
  • the position information of the moving body in the first direction is measured by the control device using at least one first head of the encoder system, and the measurement result of the position information and the measurement of the position information are measured.
  • the moving body is driven along a predetermined plane based on position information in a plane parallel to the predetermined plane of the measurement beam emitted from the used at least one first head.
  • the position of the moving body within a predetermined plane can be accurately determined using the encoder system including a plurality of heads that is not affected by the measurement error of the encoder system due to the position of the detection point of each head. This makes it possible to control the object on the moving object with high accuracy.
  • FIG. 23 is a diagram showing a state of both stages immediately after the exposure is completed, and after the wafer stage and the measurement stage are separated from each other to a state where both stages are in contact with each other.
  • FIG. 27 is a diagram showing a state of the wafer stage and the measurement stage when the measurement stage moves to the optimum scrum standby position and the wafer is loaded on the wafer table.
  • FIG. 30 is a diagram showing a state of the wafer stage and the measurement stage when the first half of the focus calibration is being performed.
  • the direction relative to the wafer is the Y-axis direction
  • the direction perpendicular to the Z-axis and Y-axis is the X-axis direction
  • the rotation (tilt) directions around the X-, Y-, and Z-axes are each ⁇ ⁇ 6 y and ⁇ ⁇ directions.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination system 10 and a reticle stage RS that holds a reticle R that is illuminated by illumination light for exposure from the illumination system 10 (hereinafter referred to as “illumination light” or “exposure light”) IL.
  • Illumination system 10 has a uniform illumination intensity including a light source, an optical integrator, and the like as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding to US 2003/0025890). And an illumination optical system having reticle blinds (not shown).
  • this illumination system 10 a slit-like illumination area extending in the X-axis direction on the reticle R defined by the reticle blind (masking system) is illuminated with illumination light (exposure light) IL with a substantially uniform illuminance.
  • illumination light IL for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.
  • the optical integrator for example, a fly-eye lens, a rod integrator (an internal reflection type integrator), a diffractive optical element, or the like can be used.
  • Reticle stage RST On reticle stage RST, a circuit pattern or the like is fixed by reticle R force S formed on the pattern surface (the lower surface in FIG. 1), for example, by vacuum suction.
  • Reticle stage RST can be driven minutely in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) including a linear motor, for example, and has a predetermined scanning direction (paper surface in FIG. 1). It can be driven at the scanning speed specified in the Y-axis direction (inner left / right direction).
  • Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG.
  • the projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL having a plurality of optical elements held in the lens barrel 40 in a predetermined positional relationship.
  • the projection optical system PL for example, a refracting optical system having a plurality of lens (lens element) forces arranged along the optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used.
  • Projection optical system PL is, for example, telecentric on both sides and has a predetermined projection magnification (eg, 1/4, 1/5, or 1/8).
  • the illumination area IAR when the illumination area IAR is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, it passes through the reticle R in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially aligned.
  • a reduced image a reduced image of a part of the circuit pattern of the reticle circuit pattern in the illumination area IAR passes through the projection optical system PL (projection unit PU) and the liquid Lq (see Fig. 1).
  • the second surface (image surface) side is formed in a region (exposure region) IA conjugate to the illumination region IAR on the wafer W having a resist (photosensitive agent) coated on the surface thereof.
  • pure water that transmits ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) (hereinafter, simply referred to as “water” unless otherwise required) is used as the liquid.
  • Water that transmits ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm)
  • Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at semiconductor manufacturing plants and the like, and has no adverse effect on the photoresist and optical lenses on the wafer.
  • Each of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 includes a controller, and each controller is controlled by the main controller 20 (see FIG. 6).
  • the controller of the liquid supply device 5 opens a valve connected to the liquid supply pipe 31A at a predetermined opening, and the tip is provided through the liquid supply pipe 31A, the supply flow path, and the supply port.
  • Water Lq (see Fig. 1) is supplied between lens 191 and wafer W.
  • the local liquid immersion device 8 includes the nozzle unit 32, the liquid supply device 5, the liquid recovery device 6, the liquid supply tube 31A, the liquid recovery tube 31B, and the like. Is configured.
  • the local immersion device 8 uses a nozzle unit 32 to fill the space between the tip lens 191 and the wafer W with the liquid Lq, and includes a local immersion space including the optical path space of the illumination light IL (corresponding to the immersion region 14).
  • the nozzle unit 32 is called an immersion space type fikt ⁇ material or a containment member (or a confinement member).
  • a part of the local immersion apparatus 8, for example, at least the nozzle unit 32 is Projection unit P
  • the main frame (including the lens barrel surface plate) that holds u may be suspended and supported.
  • Non-contact not shown on the bottom of each of wafer stage WST and measurement stage MST Bearings such as vacuum preload type aerostatic bearings (hereinafter referred to as “air pads”) are provided at a plurality of locations.
  • Wafer stage WST and measurement stage MST are supported in a non-contact manner above the base board 12 through a clearance of about several mm, due to the static pressure of the pressurized air ejected from these air pads toward the upper surface of the base board 12.
  • Stages WST and MST are independent of the Y-axis direction (left-right direction in the drawing in FIG. 1) and X-axis direction (the direction orthogonal to the drawing in FIG. 1) within a predetermined plane (XY plane) by the stage drive system 124. Can be driven two-dimensionally.
  • the water repellent plate 28b is hardly irradiated with the exposure light IL.
  • the surface of the first water-repellent plate 28a is provided with a water-repellent coat that is sufficiently resistant to the exposure light IL (in this case, light in the vacuum ultraviolet region). 1 water-repellent area is formed, and the second water-repellent plate 28b is formed with a second water-repellent area on the surface of which a water-repellent coat that is less resistant to exposure light IL than the first water-repellent area is formed. ing.
  • a rectangular notch is formed in the center of the first water repellent plate 28a on the + Y side in the X-axis direction.
  • the measuring plate 30 is embedded in the rectangular space surrounded by the notch and the second water repellent plate 28b (inside the notch).
  • a fiducial mark FM is formed at the center of the measurement plate 30 in the longitudinal direction (on the center line LL of the wafer table WTB), and the fiducial mark FM is formed on one side and the other side of the fiducial mark FM in the X-axis direction.
  • a pair of aerial image measurement slit patterns SL is formed in a symmetrical arrangement with respect to the center of the image. As each aerial image measurement slit pattern SL, for example, an L-shaped slit pattern having sides along the Y-axis direction and the X-axis direction can be used.
  • the longitudinal grid line 38 is formed along a direction parallel to the Y axis (Y axis direction) at a predetermined pitch, and is formed of a reflective grating (for example, a diffraction grating) having the Y axis direction as a periodic direction. ing.
  • a reflective grating for example, a diffraction grating
  • main controller 20 determines from the measurement result of interferometer system 1 18 (see FIG. 6) the six-degree-of-freedom directions (Z, X, ⁇ , ⁇ ⁇ ) of wafer stage WST in the entire stroke region. , ⁇ , ⁇ direction) can be obtained.
  • the interferometer system 118 includes X interferometers 126 to 128, ⁇ interferometer 16, and ⁇ interferometers 43 ⁇ and 43 ⁇ .
  • the end surface and X end surface of the wafer table WTB are mirror-finished.
  • ⁇ ⁇ y ( ⁇ ZoL- ⁇ ZoR) / ⁇ ... (6)
  • the illuminance unevenness sensor 94 for example, a sensor having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 57-117238 (corresponding to US Pat. No. 4,465,368) is used. Power S can be. Further, as the aerial image measuring device 96, for example, one having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005 (corresponding US Patent Application Publication No. 2002/0041377) can be used. . In the present embodiment, the force S, the type and / or the number of measurement members provided with three measurement members (94, 96, 98) on the measurement stage MST are not limited thereto.
  • the main controller 20 by projecting an interferometer beam (measurement beam) and receiving each reflected light, the displacement of each reflecting surface from the reference position, that is, position information of the measurement stage MST (for example, At least the position information in the X-axis and Y-axis directions and the rotation information in the ⁇ z direction), and this measured value is supplied to the main controller 20.
  • position information of the measurement stage MST for example, At least the position information in the X-axis and Y-axis directions and the rotation information in the ⁇ z direction
  • Fixed to the tip (rotating end) of the arm 56 (n l to 4) that can rotate in the angle range.
  • the position is adjusted. That is, the secondary alignment type AL2, AL2, AL2, AL2
  • the target mark is irradiated with a band of detected light flux, and the target mark image formed on the light-receiving surface by the reflected light from the target mark and an unillustrated index (an index pattern on an index plate provided in each alignment system) FIA (Field Image Alignment) sensors that use image processing methods to output images of these images using an image sensor (CCD, etc.) and output the image signals.
  • FIA Field Image Alignment
  • the X linear encoder 70B is constituted, and the X scale encoder 39D is constituted by the X scale 39X and the X head 66 opposed thereto.
  • a part of 11 X heads 66 here, 3 X heads are attached to the lower surface side of support member 54 of primary alignment system AL1.
  • the distance between the adjacent X heads 66 (measurement beams) provided in the head units 62B and 62D is the width of the X scale 39X and 39X in the Y-axis direction, more precisely, the length of the grid line 37).
  • the interval is set to be the same as the interval between the Z sensors 72a and 72b described above.
  • the pair of Z sensors 74 and 74 are positioned on the same straight line in the Y-axis direction as the Z sensors 72a and 72b.
  • An optical pickup type sensor is used.
  • the position information in the Z-axis direction of wafer stage WST is measured by one or more Z sensors facing the kale. For this reason, in the exposure operation, the Z sensors 74 and 76 used for position measurement are switched according to the movement of the wafer stage WST. In the exposure operation,
  • FIGS. 7A and 7B the head facing the corresponding X scale or Y scale is shown in circles!
  • the light receiving system 64c includes a polarizer (analyzer), a photodetector, and the like.
  • the laser beam LB emitted from the semiconductor laser LD enters the polarization beam splitter PBS through the lens L1, and is polarized and separated into two beams LB and LB.
  • Polarizing beam splitter Beam transmitted through PBS LB is reflection mirror Rla
  • the wafer stage WST moves in a direction different from the Y-axis direction, and a relative motion other than the direction to be measured (relative motion in the non-measurement direction) is generated between the head 64 and the Y scale 39Y.
  • diffracted light is generated again.
  • it occurs at an angle ⁇ , and it is reflected through the original optical path.
  • the diffracted light that is directed toward Rla is the nth-order diffracted light of the same order as the diffracted light generated in the forward path.
  • the light beam LB reflected by the reflector Rib is incident on the reflective diffraction grating RG at an angle ⁇ .
  • the intensity I of the interference light synthesized from the two return beams LB and LB is
  • phase difference between the two return beams LB and LB at the light receiving position (phase difference) ⁇ , 1 ⁇ 1 + co
  • ⁇ KAL + 4TT ( ⁇ — ⁇ ) ⁇ / ⁇
  • the characteristic information of the head unit that causes measurement errors in the encoder system includes not only the head tilt but also its optical characteristics.
  • wafer stage WST rotates around the X axis from the state shown in FIG. 10 (B) to the state shown in FIG. 10 (C).
  • the optical path difference AL changes due to the rotation of the wafer stage WST, so the measured value of the encoder changes. To do. That is, a measurement error occurs in the encoder system due to the tilt of the wafer stage WST.
  • the measured value of the encoder is not only the change in the scale position in the radial direction that is the measurement direction, but also the ⁇ X direction (pitching direction), ⁇ ⁇ direction (Chewing direction) ) Is sensitive to changes in posture, and the aforementioned symmetry is broken. In some cases, it turned out that it also depends on the position change in the z-axis direction. In other words, the above theoretical explanation and the result of simulation matched.
  • the measurement value corresponding to the photoelectric conversion signal from the head 64 that has received the reflected light is recorded in the internal memory.
  • Drive in the ⁇ axis direction within the range of 100 m to +100 ⁇ m, and irradiate detection light from the head 64 to the AR scale 39 ⁇ area AR from the head 64 during the drive, at a predetermined sampling interval.
  • main controller 20 drives wafer stage WST in the ⁇ X direction by a predetermined amount via stage drive system 124 while monitoring the measurement value of X interferometer 126 of interferometer system 118.
  • the second Y head 64 from the X side end of the head unit 62A (the Y head next to the Y head 64 for which data acquisition has been completed above) is placed on the upper surface of the wafer table WTB. Facing the above-mentioned area AR (area circled in Fig. 13) of Y scale 39Y
  • the Y scale 39Y is configured by the Y head 64y facing the Y.
  • main controller 20 uses the obtained amount ⁇ z, Z position, and measurement error of each point on the graph as table data, and stores the table data in memory 34 as correction information.
  • main controller 20 determines the measurement error as a function of the Z position z and the amount of offset ⁇ z, for example, calculates the undetermined coefficient by the least square method, and stores the function as correction information in the memory 34.
  • the measurement error of each encoder at the Z position z of the wafer stage WST when the pitching amount of the wafer stage WST is zero and the offset amount is not zero is the error at the Z position z.
  • the measurement error according to the above pitching amount and the measurement error according to the chowing amount can be considered as a simple sum (linear sum). The reason for this is that the simulation error (count value) has been confirmed to change linearly with changes in the Z position, even when changing the bowing as a result of simulation.
  • the third head 64 from the left of the head unit 62 ⁇ and the second head 64 from the right of the head unit 62C are connected to the head 3
  • the control device 20 is turned into the X scale 39X, 39X when the wafer stage WST is rotated.
  • main controller 20 moves wafer stage WST at a predetermined pitch in the X-axis direction, and performs the same procedure as described above at each positioning position, so that head units 62A, 62C For the remaining Y heads, obtain the X coordinate value of the irradiation point of the measurement beam emitted from each head, or the amount of displacement in the X-axis direction with respect to the design position (that is, correction information for the amount of displacement). be able to.
  • the main controller 20 also has the same Y heads 64y and y as the Y head 64 described above.
  • the surface of X scale 39X and 39X (surface of second water repellent plate 28b) is not an ideal plane.
  • the measurement data acquired by the plurality of X heads 66 described above is a plurality of data based on different parts of the reflecting surface 17b, and each X head 66 measures the deformation (bending) of the same grid line 37.
  • the bending correction residual on the reflecting surface is averaged and approaches the true value (in other words, measurement data acquired by multiple X heads (bending information on grid line 37))
  • the effect of residual force can be diminished), and there is also an accompanying effect.
  • main controller 20 causes the lattice pitch of X scales 39X and 39X (adjacent to each other) to be sequentially opposed to head units 62B and 62D as wafer stage WST moves.
  • Measured values obtained from multiple Y heads 64 Is also statistically processed, for example, averaged (or weighted averaged), to obtain correction information for deformation (bending) of the lattice lines 38 that sequentially face the plurality of Y heads 64.
  • averaged or weighted averaged
  • the same blur pattern should repeatedly appear in the process of sending the wafer stage WST in the + X direction or the X direction.
  • correction information for deformation (bending) of the grid lines 38 that sequentially face the plurality of Y heads 64 can be accurately obtained.
  • (Bend) is measured to obtain correction data for the bend, and when the wafer stage W ST is moved in the + X direction or X direction, the measured value of the Y interferometer 16 is fixed to a predetermined value. Instead, the wafer stage WST is moved in the + X direction or the X direction while controlling the Y position of the wafer stage WST based on the correction data, so that the wafer stage WST is accurately moved in the X axis direction. That's fine. In this way, it is possible to obtain X-scale lattice pitch correction information and lattice line 38 deformation (bending) correction information exactly as described above.
  • Wafer stage WST is driven within the range that does not deviate from the scanning area of 1 and 39X. This
  • three encoders (X head and Y head) always observe wafer stage WST within the effective stroke range of wafer stage WST as described above, and when performing encoder switching processing. As shown in Fig. 20, four encoders will observe the wafer stage WST! /.
  • Encoder Encl, Enc2, Enc3, and Enc4 forces, respectively, as shown in Fig. 20, at the moment of switching (connecting) the encoders used to control the position of wafer stage WST in the XY plane. , 39Y, 39X, 39X and above
  • the main controller 20 measures the measured values C 1, C 2, C 3 of the encoders Encl, Enc2, and Enc3.
  • the position information power S of the measurement beam irradiation point acquired during the Chillon, and the X coordinate value p of the encoder Enc4 are the design position information power of the measurement beam irradiation point.
  • the reverse correction means that the measured value C of the encoder without any correction is used for the above-mentioned stay.
  • main controller 20 always checks each encoder (head) force and scale of the encoder system while wafer stage WST is in the effective stroke range described above. Regardless of this, the measurement value (count value) is received continuously. Then, main controller 20 performs the above-described encoder switching operation (connection operation between a plurality of encoders) in synchronism with the timing of wafer stage position control performed every 96 [sec]. By doing so, an electrically high-speed encoder switching operation is not required, and an expensive duer for realizing such a high-speed switching operation is not necessarily provided.
  • FIG. 21 conceptually shows the timing of wafer stage WST position control, encoder count value fetching, and encoder switching performed in this embodiment.
  • symbol CSCK indicates the generation timing of the sampling clock for position control of wafer stage WST
  • symbol MSCK indicates the generation timing of the measurement sampling clock of the encoder (and interferometer).
  • the symbol CH schematically indicates encoder switching (connection).
  • main controller 20 determines the wafer stage in the direction of three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ ⁇ ) in the XY plane based on the movement route (target trajectory) of wafer stage WST.
  • Switching between the three encoders (heads) used to measure the position information of the WST (thread-joining of the three heads (eg, encoders Encl, Enc2 and Enc3), force, etc.
  • a combination for example, switching to Enc4, Enc2, and Enc3 and timing of the switching are scheduled in advance, and the scheduling result is stored in a storage device such as the memory 34.
  • the encoder (head) Encl, Enc2, Enc3, Enc4, etc. is used because of the principle description regarding the method of switching the encoder used for position control of the wafer stage WST in this embodiment.
  • the heads Encl and Enc2 are representative of either the Y head 64 of the head unit 62A or 62C and the pair of Y heads 64y or 64y.
  • the heads Enc3 and Enc4 are representative of the X head 66 of the head units 62B and 62D.
  • the X encoder (head) and the Y encoder that always constitute the encoder systems 70A to 70D are used to measure the position coordinates of the wafer stage WST in the three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ z) directions.
  • the (heads) at least three heads including at least one X head and at least two Y heads are used. Therefore, when the head to be used is switched along with the movement of the wafer stage WST, the stage position is calculated before and after the switching. In order to connect the measurement results continuously, a system that switches from a combination of three heads to another three heads is adopted. This method is called the first method.
  • the main controller 20 uses the measurement value C of the second head 64.
  • C4 Y is predicted using the measured value C of the first head 64. From the theoretical formula (14b), go to Y
  • ( ⁇ , q) is X of ⁇ head 64, 64, ⁇ installation position (more precisely
  • the predicted value C obtained is used as the initial value of the measured value of the second head 64 at an appropriate timing.
  • the value of the rotation angle ⁇ z obtained from the measurement result of another moving head may be substituted.
  • the other head in operation is not limited to the first head 64 that is the target of switching.
  • the first head 64 is one head of the head unit 62C, the first head 64 is separated from the first head 64, for example.
  • the rotation angle ⁇ z may be obtained using one head of the head unit 62A facing the Y scale 39Y.
  • the value of rotation angle ⁇ z obtained from the measurement results of X interferometer 1 26, Y interferometer 16 or Z interferometers 43A, 43B of interferometer system 118 can be substituted for variable ⁇ z. It is.
  • the measurement value of another newly used head is predicted and predicted so that the result of wafer stage WST position measurement is continuously connected before and after switching. Set the value as the initial value of the second head measurement.
  • the necessary number of measured values of the operating head including the theoretical formulas (14a) and (14b) and the head to be switched to be stopped later are used. It will be.
  • the rotation angle in the ⁇ z direction of the wafer stage WST required for connection can be obtained from the measurement result of the interferometer system 118.
  • each of Y heads 64 and 64 faces the corresponding Y scale 39Y.
  • one Y head (referred to as 64) in one Y head of the unit 62A becomes the Y scale 39Y.
  • Y scale 39Y measures the relative displacement in the Y-axis direction. Therefore, switching from the first combination of Y heads 64 and 64 to the second combination of Y heads 64 and 64
  • Y installation position q of Y head 64 is Y installation position of Y heads 64 and 64.
  • the measured value of the Y head 64 to be newly used can be predicted.
  • Relative displacement in the X-axis direction is measured. From the measurement results of three heads, one X head 66 and two Y heads 64 and 64, the wafer stage WST has three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ z)
  • the exposure apparatus 1 of the present embodiment is based on the premise that the use of three heads is indispensable for measuring the position of the wafer swage WST in the direction of three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ z).
  • the first method was proposed as a general method of switching and joining processing applicable in all cases.
  • the third method may be realized under special conditions. is there.
  • the above-described second and third method encoder head switching and connection processing are newly used so that the position coordinates of the wafer stage WST monitored before and after the switching are connected continuously.
  • the measurement value of another head to be predicted is predicted, and this prediction value is set as the initial value of the measurement value of another head. Instead, it calculates the measurement error of another head, including the measurement error that occurs due to the switching and bridging process, and creates its correction data.
  • servo drive control of wafer stage WST may be performed using the created correction data.
  • the position information of wafer stage WST measured by another head may be corrected based on the correction data, or the target position of wafer stage WST for servo control may be corrected.
  • the main controller 20 controls the opening and closing of the valves of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 of the local liquid immersion device 8 as described above, and the leading end of the projection optical system PL Underneath the lens 191 is always filled with water.
  • the description of the control of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 is omitted.
  • the following description of the operation will be made using a number of drawings, but the same members may or may not be denoted by the same reference numerals for each drawing. In other words, the force S in which the reference numerals are different for each drawing, and the drawings have the same configuration regardless of the presence or absence of the reference numerals. The same applies to each drawing used in the description so far.
  • the main controller 20 faces the X scales 39X and 39X, respectively.
  • Head 64 (Y encoder 70A, 70C) of at least three encoders, and wafer stage WST measured by interferometer system 118 PST or rolling and chaining, and Z position Error correction information due to the stage position of each encoder (correction information obtained by the above-described equation (10) or equation (11)),
  • the position of the wafer table WTB (wafer stage WST) in the XY plane (including ⁇ z rotation) is controlled based on the grid pitch correction information and grid line curve correction information for each scale. Yes.
  • the position of the wafer table WTB in the Z-axis direction and the ⁇ y rotation (rolling) and ⁇ X rotation (pitching) of the wafer table WTB by the main controller 20 (Y scale 39Y, 39Y in this embodiment)
  • the above exposure operation is performed by the main controller 20 as a result of wafer alignment (for example, enhanced alignment (EGA)) performed in advance and the alignment systems AL1, AL2 to AL2. Based on the latest baseline, etc., each shot area on the wafer W
  • wafer alignment for example, enhanced alignment (EGA)
  • ESA enhanced alignment
  • main controller 20 maintains the measurement value of X interferometer 130 at a constant value based on the measurement value of Y interferometer 18.
  • the stage drive system 124 is controlled to move the measurement stage MST (measurement table MTB) to the position shown in FIG.
  • the Y-side end surface of the CD bar 46 is in contact with the + Y-side end surface of the wafer table WTB.
  • the measurement value of an interferometer or encoder that measures the position in the Y-axis direction of each table is monitored.
  • main controller 20 operates to drive measurement stage MST in the Y direction while maintaining the positional relationship in the Y-axis direction between wafer table WTB and measurement table MTB. And the operation to drive the wafer stage WST toward the unloading position UP is started.
  • the measurement stage MST is moved only in the ⁇ Y direction, and the wafer stage WST is moved in the ⁇ Y direction and the X direction.
  • FIG. 24 shows a state immediately before the water in the immersion area 14 is transferred from the plate 28 to the CD bar 46. Further, in the state shown in FIG.
  • the main controller 20 causes the measurement values of the three encoders 70A, 70B, and 70D (and the wafer stage WST measured by the interferometer system 118 to have a pitching amount, a rolling amount, Based on the stage position-induced error correction information of the encoder 70A, 70B or 70D, and the grid pitch correction information and grid line correction information) stored in the memory 34 according to the keying amount and Z position.
  • the position (including ⁇ z rotation) of the wafer tape nozzle WTB (wafer stage WST) in the XY plane is controlled.
  • the position of wafer stage WST (wafer table WTB) is measured by Y encoder 70A (and 70C).
  • the main controller 20 rotates the Y position and ⁇ z rotation of the wafer stage WST (wafer table WTB). Is switched from the control based on the measured values of the Y encoders 70A and 70C to the control based on the measured values of the Y interferometer 16 and the Z interferometers 43A and 43B. Then, after a predetermined time, as shown in FIG.
  • the X position of the wafer stage WST is measured by the X head 66 (X linear encoder 70B) shown enclosed in circles, and the Y axis direction and ⁇ z rotation are measured by the Y interferometer 16 and Z interferometers 43A and 43B. Wafer stage WST is further driven toward unloading position UP and stopped at unloading position UP. In the state of FIG. 25, water is held between the measurement table MTB and the tip lens 191! /.
  • the main controller 20 is circled in FIG. 26 facing the pair of reference grids 52 on the CD bar 46 supported by the measurement stage MST.
  • Y-axis linear encoder described above composed of Y head 64y, 64y
  • the primary alignment system AL1 that detects the reference mark M located on or near the center line CL of the measurement table MTB while adjusting the ⁇ z rotation of the CD bar 46 based on the measured values of 70 mm and 70 F Adjust the XY position of CD bar 46 based on the measured value.
  • the main controller 20 has four secondary alignment systems AL2
  • main controller 20 changes measurement stage MST to wafer stage.
  • the optimal standby position (hereinafter referred to as the “optimum scram standby position”) for shifting from the state away from WST to the aforementioned contact state (or proximity state) with wafer stage WST
  • main controller 20 gives a command to a drive system of a load arm (not shown) to load a new wafer W on wafer table WTB.
  • a drive system of a load arm (not shown) to load a new wafer W on wafer table WTB.
  • FIG. 27 shows a state in which the wafer W is loaded on the wafer tape tray WTB.
  • the optimal scram stand-by position of the measurement stage MST described above is appropriately set according to the Y coordinate of the alignment mark attached to the alignment sailing area on the wafer.
  • the optimum scram standby position is determined so that the wafer stage WST can be shifted to the contact state (or the proximity state) at the position where the wafer stage WST stops for wafer alignment.
  • main controller 20 moves wafer stage WST to loading position LP force, and fiducial mark FM on measurement plate 30 is the field of view of primary alignment system AL1 (detection region). ) (Ie, the position where the first half of the primary alignment system baseline measurement (Pri-BCHK) is performed).
  • the main controller 20 controls the position of the wafer table WTB in the XY plane by using the encoder 70B for the X-axis direction and the Y-interferometer 16 for the Y-axis direction and ⁇ z rotation. From the control based on the measured value of Z interferometer 43A, 43B, X scale 39X, 39X
  • At least one of the two X heads 66 (encoders 70B, 70D) shown in circles in Fig. 28 opposite to 1 and shown in circles in Fig. 28 opposite to Y scales 39Y, 39Y
  • At least three encoders with two Y heads 64y and 64y encoders 70A and 70C
  • main controller 20 uses three primary alignment systems AL1 and secondary alignment systems AL2 and AL2.
  • Alignment marks attached to the yacht area are detected almost simultaneously and individually (see the star marks in Fig. 29), and the detection results and detection of the above three alignment systems ALl, AL2, AL2
  • the transition to the contact state (or proximity state) between the measurement stage MST and the wafer stage WST is completed at the position where the alignment mark in the first alignment shoulder area is detected. From that position, the main controller 20 moves the two stages WST and MST in the + Y direction in the contact state (or close proximity state) (detects alignment marks attached to the 5 second alignment case area). Step movement to the position to start) is started. Prior to the start of the movement of both stages WST and MST in the + Y direction, the main controller 20 sends the detection beam from the irradiation system 90a of the multi-point AF system (90a, 90b) to the wafer as shown in FIG. Irradiation has started toward the table WTB. As a result, a multi-point AF detection area is formed on the wafer table WTB.
  • Measured values of Z sensors 72a, 72b, 72c, and 72d when the straight line (center line) in the Y-axis direction passes through surface position information at one end and the other end of the wafer table WTB in the X-axis direction
  • the detection results (surface position information) at the detection points on the surface of the multi-point AF system (90a, 90b) 30 detection points located at the center or in the vicinity of multiple detection points) Ask for.
  • the immersion area 14 is located near the boundary between the CD bar 46 and the wafer table WTB. That is, the liquid immersion area 14 is in a state immediately before being transferred from the CD bar 46 to the wafer tape tray WTB.
  • the 70D measurement value (measured value after correction by correction information) is associated and stored in the internal memory. At this time, the direction of the Y-axis facing the X scale 39X and passing through the optical axis of the projection optical system PL
  • the position information (two-dimensional position information) of a total of eight alignment marks can be detected when the detection of the alignment marks in the second alignment ship area is completed. Therefore, at this stage, main controller 20 uses these position information to perform statistical computation disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 (corresponding US Pat. No. 4,780,617).
  • control the adjustment device 68 controls, for example, a specific movable lens constituting the projection optical system PL, or the projection optical system PL. By changing the pressure of the gas in the airtight chamber formed between the specific lenses that make up the
  • the main controller 20 detects that both stages WST and MST in the contact state (or proximity state) + At the same time as the movement in the Y direction is started again, as shown in FIG. 31, focus mapping using the Z sensors 72a to 72d and the multipoint AF system (90a, 90b) at the same time is started.
  • a pair of aerial image measurement operations using a pair of aerial image measurement slit patterns SL using a pair of aerial image measurement slit patterns SL is performed in the same manner as disclosed in the above-mentioned US Patent Application Publication No. 2002/0041377.
  • the projected image of the measurement mark is measured.
  • the latter half of the focus calibration is a process in which the main controller 20 is configured to measure the wafer tape WTB (wafer stage WST) measured by the Z sensors 72a, 72b, 72c, 72d as shown in FIG.
  • the reticle 30 is used to control the position (Z position) of the measurement plate 30 (wafer table WTB) in the optical axis direction of the projection optical system PL while using the aerial image measurement device 45.
  • the measurement operation of the projected image of the measurement mark is disclosed in, for example, International Publication No. 2005/124834 pamphlet.
  • the main controller 20 captures the measurement values of the Z sensors 74, 74, 76, 76 in synchronization with the capture of the output signal from the aerial image measurement device 45 while moving the measurement plate 30 in the Z-axis direction. .
  • Z sensor 74, 74, 76, 76 corresponding to the best focus position of PL Store in a memory (not shown). Note that the position of the measurement plate 30 (wafer stage WST) in the optical axis direction of the projection optical system PL using the surface position information measured by the Z sensors 72a, 72b, 72c, 72d in the second half of the focus calibration.
  • the reason for controlling the (Z position) is that the latter half of the focus calibration is performed during the focus mapping described above.
  • the measurement of the aerial image described above involves the projection optical system PL and the water Lq. Done through.
  • the measurement plate 30 and the like are mounted on the wafer stage WST (wafer table WTB), and the light receiving element and the like are mounted on the measurement stage MST. Therefore, the measurement of the aerial image described above is performed as shown in FIG. Stage WST and measurement stage M ST Force is performed while maintaining contact (or proximity).
  • the Z sensor in a state where the straight line LV (center line) passing through the center of the wafer table WTB matches the straight line LV, which corresponds to the best focus position of the projection optical system PL. , 74, 76, 76 measurement values (ie, surface position information of wafer table WTB)
  • main controller 20 calculates a baseline of primary alignment system AL1 based on the result of the first half of Pri-BCHK and the result of the second half of Pri-BCHK.
  • the main controller 20 uses the Z sensor 72a, 72b, 72c, 72d measurement values (wafer table WTB surface position information) obtained in the first half of the focus calibration described above, and the multipoint AF system. (90a, 90b) measurement plate 30 The relationship between the detection result (surface position information) at the detection point on the surface and the best focus position of the projection optical system PL obtained by the latter half of the focus calibration described above.
  • the offset at the representative detection point of the multi-point AF system (90a, 90b) with respect to the best focus position of the optical system PL (in this case, the detection point located at or near the center of the plurality of detection points) is obtained,
  • the detection origin of the multipoint AF system is adjusted by an optical method so that the offset becomes zero.
  • the main controller 20 includes five alignment systems AL1, AL2.
  • Alignment marks attached to the grid area are detected almost simultaneously and individually (see the star marks in Fig. 33), and the above five alignment systems AL1 and AL2
  • the measurement values of at least three encoders are associated and stored in the internal memory. At this time, the focus mapping is continued.
  • measurement stage MST and wafer stage WST shift from contact (or proximity state) to separation state. After shifting to this separated state, main controller 20 stops at that position when measurement stage MST reaches an exposure start standby position where it waits until exposure starts.
  • main controller 20 moves wafer stage WST in the + Y direction toward the position where alignment marks attached to the three alignment areas are detected. Start. At this time, the focus mapping is continued. On the other hand, the measurement stage WST waits at the exposure start standby position! /.
  • the alignment marks attached to the sensor area are detected almost simultaneously and individually (see the star mark in Fig. 34), and the detection results of the above three alignment systems AL1, AL2, AL2 and their detection time
  • the measurement values (measurement values after correction by correction information) of at least three encoders are associated and stored in the internal memory.
  • main controller 20 uses, for example, the measurement results of the encoders corresponding to the detection results of a total of 16 alignment marks obtained in this way (measured values after correction by each correction information), for example, the United States
  • the coordinate system for example, the XY coordinate system with the center of the wafer table WTB as the origin
  • the EGA method disclosed in Japanese Patent No. 4,780,617.
  • main controller 20 continues the focus mapping while moving wafer stage WST in the + Y direction again. Then, when the detection beam force S from the multipoint AF system (90a, 90b) deviates from the surface of the wafer W, the focus mapping ends as shown in FIG. After that, the main controller 20 determines the result of the above-mentioned wafer alignment (EGA) and the latest five alignment systems AL1, AL2.
  • ESA wafer alignment
  • Step-and-scan exposure is performed by immersion exposure, and the reticle pattern is sequentially transferred to a plurality of shot areas on the wafer W. Thereafter, the same operation is repeated to expose the remaining wafers in the lot.
  • the X head (X encoder) and the Y head ( ⁇ encoder) of the encoder system are controlled by the main controller 20 during, for example, lot processing.
  • three heads (encoders) each including at least one position information of wafer stage WST in a plane (moving plane) parallel to the XY plane (including ⁇ z rotation) It is measured.
  • the main controller 20 causes the position information measurement result and the position information ((X, Y) of the irradiation points of the three heads (measurement beams emitted from the head) used for the position information measurement to be measured.
  • the wafer stage WST is driven in the XY plane based on the () coordinate value).
  • main controller 20 drives wafer stage WST in the XY plane while calculating position information of wafer stage WST in the XY plane using the relationship of affine transformation.
  • Wafer stage WST movement can be accurately controlled.
  • the wafer stage WST in the XY plane is set up, for example, at the start-up of the apparatus.
  • the head position calibration processing force S which is described above, is performed for each head. That is, main controller 20 determines, for each head of the encoder system, the measured value of the head (X or Y position of wafer stage WST) and interferometer system when wafer stage WST is rotated by a predetermined angle ⁇ in the XY plane.
  • the measurement value of the rotation angle in the XY plane of the wafer stage WST by 118 is acquired, and based on the acquired measurement value and rotation angle ( ⁇ ) of each head, the measurement direction of the measurement beam emitted from the head is directly measured. Position information regarding the intersecting direction is calculated. That is, the main controller 20 irradiates the measurement beam with respect to each of the plurality of Y heads (64, 64, 64) of the encoder system.
  • the X position information of the point and the Y position information of the irradiation point of the measurement beam are calculated for each of the X heads 66. Then, main controller 20 stores the calculated information in memory 34 together with design position information regarding the measurement direction of the irradiation point of the measurement beam of each head.
  • the main controller 20 stores positional information regarding the direction orthogonal to the measurement direction of the irradiation point of the measurement beam of each head stored in the memory 34, and Using the design position information on the measurement direction of the measurement beam irradiation point of each head, the relationship between the affine transformations described above can be used and placed in the XY plane.
  • the wafer stage WST is driven in the XY plane while calculating the position information of the wafer stage WST.
  • the encoder (head) used for measuring the position information of wafer stage WST in the XY plane is maintained by main controller 20 so that the position of wafer stage WST in the XY plane is maintained before and after switching. ) Is switched from one of the three encoders to another. For this reason, the position of the wafer stage WST in the XY plane is maintained before and after the switching even though the encoder used to control the position of the wafer stage WST is switched, and accurate connection is possible. . As a result, the wafer stage WST can be accurately two-dimensionally moved along a predetermined path while being connected between a plurality of encoders.
  • the measurement information of the encoder system and the wafer Stage WST position information in a direction different from the Y-axis direction including tilt information, for example, rotation information in the ⁇ X direction) and scale characteristic information (for example, flatness of the lattice plane and / or grid formation error)
  • wafer stage WST is driven in the direction of the force axis.
  • the wafer stage WST is driven to compensate for the measurement error of the encoder system (encoder 70A, 70C) caused by the displacement (including tilt) of the wafer stage WS ⁇ in a direction different from the Y-axis direction and the scale. Is done.
  • the main controller 20 causes the encoder 70A and 70C to measure position information of the wafer stage WST in a predetermined direction, for example, the Y-axis direction, and a direction different from the Y-axis direction at the time of measurement.
  • Position information of wafer stage WST (non-measurement direction), for example, Y interferometer 16 of interferometer system 118, and wafer stage WST measured by Z interferometers 43A, 43B in ⁇ X direction, ⁇ z direction and Z axis direction
  • Stage position-induced error correction information according to the position information (correction information calculated by equation (10) above) and Y scale lattice pitch correction information (this takes into account Y scale irregularities (flatness)
  • Wafer stage WST is driven in the Y-axis direction based on the correction information) and the correction information on the bending of the grid line 38 of the Y scale.
  • the scale 39Y, 39Y and Y head 64 non-measurement direction
  • the stage drive system 124 is controlled based on the measurement values of the encoders 70A and 70C in which the measurement errors of the encoders 70A and 70C due to the bending force S of the encoder are corrected by the respective correction information, and the wafer stage WST Is driven in the Y-axis direction.
  • the count values of the encoders 70A and 70C are almost the same as when the ideal grating (diffraction grating) is measured by the ideal encoder (head).
  • the ideal grating (diffraction grating) is that the plane of the grating is parallel to the moving plane of the stage (plane parallel to the XY plane) and a perfect plane, and the pitch direction of the grating is the beam of the interferometer.
  • the grid lines are completely equidistant from each other.
  • An ideal encoder (head) is one whose optical axis is perpendicular to the moving surface (and XY plane) of the stage, and the force count value does not change due to Z displacement, leveling, keying, etc.! / .
  • the measurement values of encoders 70B and 70D that measure the position information of wafer stage WST in the X-axis direction are different from the X-axis direction of wafer stage WST at the time of measurement by main controller 20.
  • Position information in the direction (non-measurement direction) for example, the stage position according to the position information in the ⁇ y direction, ⁇ z direction and Z axis direction of the wafer stage WST measured by the Z interferometers 43A and 43B of the interferometer system 118 Error correction information (correction information calculated by equation (11) described above), X scale lattice pitch correction information (this is correction information considering the unevenness (flatness) of the scale), and X scale
  • the wafer stage WST is driven in the X-axis direction based on the correction information of the bending of the grid line 37. In this way, X scale 39X, 39X and
  • stage drive System 124 is controlled, and wafer stage WST is driven in the X-axis direction.
  • the count values of Encoders 70B and 70D are almost the same as when an ideal grating (diffraction grating) is measured with an ideal encoder (head).
  • the lattice pitch and bend of the scale are not affected by the unevenness of the scale without being affected by relative movement other than the measured! /, Direction (measurement direction) between the head and the scale.
  • the wafer stage WS ⁇ can be accurately driven in a desired direction using an encoder that is not affected by the above.
  • the main controller 20 determines the measurement values of the above-mentioned encoders, the error correction information resulting from the stage position of each encoder according to the position information of the wafer stage in the non-measurement direction, and the grid pitch of each scale. Based on the correction information and the lattice line correction information, the wafer stage WST on which the wafer W is placed is driven with high accuracy.
  • the desired pattern of the reticle R can be accurately formed in each shot area on the wafer by scanning exposure and immersion exposure.
  • the three first alignment sailing areas on the wafer W by the main controller 20 force alignment system AL1, AL2, AL2 are provided.
  • the measurement device used for position control of the wafer stage WST is switched from the interferometer system 118 to the encoder system (the position of the wafer table WTB in the XY plane).
  • Control is switched from the irregular control described above to control based on the measured values of at least three of the encoders 70B and 70D and encoders 70A and 70C).
  • main controller 20 changes wafer stage WST to a plurality of different postures when acquiring the stage position-induced error correction information of the measurement values of the encoder described above.
  • Interferometer system 1 Wafers based on 18 measurement results While maintaining the attitude of the stage WST, while irradiating a specific area of the encoder head 64 or 66 force, scale 39 9, 39Y, 39X or 39X with the detection light, the wafer stage W
  • main controller 20 performs a predetermined calculation based on the sampling result, that is, the change information of the measured value of the encoder corresponding to the position of wafer stage WST in the Z-axis direction for each posture.
  • correction information of the measurement value of the encoder corresponding to the position information of the wafer stage WST in the non-measurement direction is obtained. Accordingly, it is possible to determine stage position-induced error correction information for correcting encoder measurement errors caused by relative changes of the head and scale in the non-measurement direction by a simple method.
  • each Y head 64, Y scale 39Y, force, and other components of each encoder are configured.
  • main controller 20 determines the head of the encoder that is the target when moving wafer stage WST in the Z-axis direction when obtaining the correction information for a plurality of encoders corresponding to the same scale.
  • the correction information of the target encoder is obtained in consideration of the geometric error caused by the tilt of the encoder. Therefore, in the present embodiment, there is no force that causes a cosine error due to different tilt angles of a plurality of heads.
  • the measurement error (hereinafter referred to as the head) of the encoder system caused by the head unit.
  • the wafer stage WST is driven so as to compensate for this (also referred to as a cause error).
  • the correction information of the measurement value of the encoder system may be calculated based on the characteristic information of the head unit (for example, including head tilt and / or optical characteristics).
  • the main controller 20 causes the three heads (encoders) of the encoder system to provide position information ( ⁇ z rotation) of the wafer stage WST in a plane (moving plane) parallel to the XY plane. Measurement results of the position information and the position information ((X, Y) coordinate values) in the moving plane of the three heads (measurement beam irradiation points) used to measure the position information.
  • the force described in the case where the position of wafer stage WST is controlled in the XY plane is not limited to this. For example, if the moving body is not allowed to rotate in the moving plane, the moving body has only two degrees of freedom (X, Y) in the moving plane, but it is a force.
  • the present invention is applicable. That is, even when force is applied, when the position of the moving body in the moving surface (plane parallel to the XY plane) is controlled using an encoder, the position information in the moving surface of each head is accurate. By using the position information, highly accurate position control becomes possible.
  • the measurement value of the encoder system is corrected based on the above-described correction information so as to compensate for the measurement error caused by the position of the detection point of the head or its displacement.
  • Force S not limited to this, for example, while driving the wafer stage WST based on the measurement value of the encoder system, the target position for positioning the wafer stage WST may be corrected based on the correction information described above. good.
  • the position of the reticle stage RST may be corrected based on the correction information described above while driving the wafer stage WST based on the measurement value of the encoder system, for example!
  • the position information of the detection point of the head the force for obtaining the position deviation amount from the position in the non-measurement direction or the design value is measured this time in the second and subsequent measurements.
  • the amount of change in the position of the detection point from the position of the detection point measured last time (that is, the amount of displacement of the previous measurement value force) may be obtained.
  • the position of the detection point of the head is used when performing the above-described head switching and joining processing.
  • the measured values in the non-measurement direction and the measured values, and used the design values in the measurement direction but not limited to this, we measured the head position in the measurement direction. In that case, the measured position information can be used instead of the above design values!
  • the actually measured position information of the detection point of the head may be used for processing other than the linkage processing, for example, correction of the encoder measurement value.
  • the head switching and the connecting process between the head unit 62A and the head unit 62C are performed simultaneously or partly in parallel. Forces performed by the head unit 62A and 62C may perform the processing at different timings. In this case, for example, in the head units 62A and 62C, the interval between adjacent heads may be the same, and the positions in the X-axis direction may be shifted.
  • the same exposure apparatus is used for inventions related to encoder head switching and measurement value linkage, various measurement errors of the encoder system (for example, head position-induced errors, stage position-induced errors, head-related errors).
  • invention related to correction of errors, scale-induced errors, etc. invention to start wafer stage position control using an encoder system anew every time a wafer is replaced (invention related to encoder system reset)
  • stage position error head error (encoder system measurement error caused by head tilt different from the head position and optical characteristics (telecentricity, etc.) head unit), and One or more combinations of scale-induced errors may be combined with correction of head position-induced errors.
  • the main controller 20 is a force that controls each part of the exposure apparatus such as a stage system. At least part of the control performed by the main controller 20 may be shared by a plurality of controllers. Of course. For example, a stage control device that controls the wafer stage WST and the like based on the measurement values of the encoder system, the Z sensor, and the interferometer system may be provided under the main control device 20.
  • the control performed by the main control device 20 is not necessarily required to be realized by software, or the main control device 20 that does not need to be realized by software, or a computer that defines the operation of each of the control devices that share and control as described above. 'It may be realized as a software program.
  • each head unit has a plurality of heads arranged without gaps in a direction orthogonal to the periodic direction of the diffraction grating.
  • the force described in the case where the lattice portion (X scale, Y scale) is arranged on the surface parallel to the XY plane of wafer stage WST, specifically, the upper surface is not limited to this.
  • the grating may be arranged on the side surface as well as the lower surface of the wafer stage WST, or a head is provided on the moving body side such as the wafer stage so that it is outside the moving body.
  • a grating (a two-dimensional lattice or a one-dimensional lattice portion arranged two-dimensionally) may be arranged.
  • the Z sensor is also arranged on the upper surface of the moving body, the grating arranged outside thereof may be used as a reflecting surface for reflecting the measurement beam from the Z sensor.
  • force S which is measured by the interferometer system 118, of rotation information (pitching amount) in the ⁇ X direction of wafer stage WST, for example, a pair of Z sensors 74i, j or 76p , Q may be obtained from the measured value of q.
  • head units 62A and 62C for example, one or a pair of Z sensors are provided close to each head of head units 62B and 62D, and the measured values of the Z sensors facing X scale 39X1 and 39X2 respectively.
  • the pitching amount may be obtained.
  • an encoder system that measures the position of the reticle stage RST, for example, a force that is driven only on the wafer stage WST based on the measurement value of the force encoder system, for example, at the time of exposure, for example.
  • the reticle stage RST may be driven based on the measurement value of the encoder system and the correction information corresponding to the position information of the reticle stage in the non-measurement direction measured by the reticle interferometer 116.
  • one fixed primary alignment system and four movable secondary alignment systems are provided, and the 16 alignment case areas on the wafer are arranged in a sequence according to these five alignment systems.
  • the case where the alignment mark attached to is detected was explained.
  • the secondary alignment system does not have to be movable.
  • the number of secondary alignment systems does not matter. In short, it is sufficient if there is at least one alignment system that can detect alignment marks on the wafer.
  • each head unit can be set appropriately to control the position of each wafer stage using the above encoder system as it is.
  • Possible 1S In addition to the head units (62A to 62D) described above, a head unit that can be used during the measurement operation may be provided. For example, four head units arranged in a cross shape around one or two alignment systems are provided, and the position information of each wafer stage WST is measured by these head units and the corresponding scale during the above measurement operation. You may do it.
  • the exposure apparatus of the twin wafer stage method at least two scales are provided on each of the two wafer stages, and when the exposure operation of the wafer placed on one wafer stage is completed, the wafer is replaced with one of the wafer stages.
  • the other wafer stage on which the next wafer on which the mark detection is performed at the measurement position is placed at the exposure position.
  • the measurement operation performed in parallel with the exposure operation is not limited to mark detection of wafers and the like by the alignment system. Instead of or in combination with it, detection of wafer surface information (step information, etc.) is detected. You can go.
  • the case where Sec-BCHK (internal) is performed using the CD bar 46 on the measurement stage MST side while each wafer is exchanged on the wafer stage WST side has been described.
  • using the measuring instrument (measurement member) of the measurement stage MST perform at least one of illuminance unevenness measurement (and illuminance measurement), aerial image measurement, wavefront aberration measurement, etc. This may be reflected in the wafer exposure performed in step (b).
  • the projection optical system PL can be adjusted by the adjustment device 68 based on the measurement result.
  • a scale may also be arranged in the measurement stage MST, and the position of the measurement stage may be controlled using the above-described encoder system (head unit).
  • the moving body that measures the position information by the encoder system is not limited to the wafer stage.
  • the surface may be coated so as to cover at least the diffraction grating, or a cover glass may be provided.
  • a liquid repellent protective film may be coated on the scale (lattice surface), or a liquid repellent film may be formed on the surface (upper surface) of the cover glass.
  • the diffraction grating is formed continuously over almost the entire length of each scale.
  • the diffraction grating may be divided into a plurality of regions and formed intermittently.
  • each scale may be composed of a plurality of scales.
  • the target value of the second sensor is given from the mode (first servo control mode) that drives in the Z-axis direction and from the outside (control device), so that the measured value of the second sensor matches this target value.
  • the force S can be set to maintain the position of the first sensor in the Z-axis direction (first servo control mode).
  • the output of the measurement unit (second sensor) can be used as the output of the Z sensor
  • the second servo control mode the output of the second sensor can be used.
  • the position information of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the direction of 6 degrees of freedom is measured using the encoder. be able to.
  • a sensor of another detection method can be adopted as the Z sensor.
  • the configuration and combination of a plurality of interferometers that measure position information of wafer stage WST are not limited to the configurations and combinations described above.
  • the configuration and combination of interferometers are not particularly limited as long as the position information of wafer stage WST in the direction other than the measurement direction of the encoder system can be measured.
  • a measuring device regardless of whether it is an interferometer
  • the aforementioned Z sensor may be used as a measuring device.
  • the Z sensor is provided in addition to the multipoint AF system.
  • Z sensor is not always required if it can be detected!
  • this liquid examples include isopropanol having a refractive index of about 1.50, glycerol (glycerin) having a refractive index of about 1 ⁇ 61, a predetermined liquid having a C—H bond or an O—H bond, hexane, heptane, Specific liquids (organic solvents) such as decane, or decalin (Decalin: Decahydronaphthalene) with a refractive index of about 1 ⁇ 60.
  • any two or more of these predetermined liquids may be mixed, or the predetermined liquid may be added (mixed) to pure water.
  • a base or acid such as H + , Cs + , K +, Cl_, SO 2 _, PO 2 _ is added to pure water (
  • liquids can transmit ArF excimer laser light.
  • liquids include a projection optical system (tip optical member) that has a small light absorption coefficient and low temperature dependence, and / or a photosensitive material (or protective film (top coat) that is applied to the surface of the wafer. It is preferable that the film is stable with respect to a film) or an antireflection film. If the F laser is used as the light source, Fomblin oil may be selected.
  • the recovered liquid may be reused.
  • a filter for removing impurities from the recovered liquid is provided in the liquid recovery device, the recovery pipe, or the like. It is desirable to keep it.
  • the exposure apparatus is an immersion type exposure apparatus.
  • the exposure apparatus is not limited to this, and the wafer W is exposed without using liquid (water).
  • the present invention can also be suitably applied to a lie-type exposure apparatus.
  • the present invention is not limited to this, and is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper.
  • the present invention may be applied. Even in the case of a strobe, the position measurement error caused by air fluctuation can be made almost zero by measuring the position of the stage on which the object to be exposed is mounted with an encoder. In addition, even with a stepper, etc., the stage can be made highly accurate based on the measurement values of the encoder and the correction information described above. Positioning becomes possible, and as a result, a highly accurate reticle pattern can be transferred onto the object. Further, the present invention can also be applied to a step-and-switch type reduction projection exposure apparatus, a proximity type exposure apparatus, a mirror projection aligner, or the like that combines a shot area and a shot area.
  • the light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F laser (output wavelength 157 nm), Ar laser (output wavelength 126 nm), Kr laser ( It is also possible to use a pulsed laser light source with an output wavelength of 146 nm or an ultrahigh pressure mercury lamp that emits bright lines such as g-line (wavelength 436 nm) or i-line (wavelength 365 nm). A harmonic generator of a YAG laser can also be used.
  • WO 1999/46835 pamphlet corresponding to US Pat. No.
  • the infrared region or the visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is used as vacuum ultraviolet light.
  • the single-wavelength laser light may be amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and a harmonic converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
  • the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of lOOnm or more, and light having a wavelength of less than lOOnm may be used.
  • soft X While generating EUV (Extreme Ultraviolet) light in the linear region for example, 5 to 15 nm wavelength region
  • an all-reflection reduction optical system designed under the exposure wavelength for example, 13.5 nm
  • a reflective mask The EUV exposure system used is being developed.
  • a light transmission type mask in which a predetermined light shielding pattern (or a phase pattern “dimming pattern”) is formed on a light transmission substrate.
  • a predetermined light shielding pattern or a phase pattern “dimming pattern”
  • an electronic mask that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on the electronic data of the pattern to be exposed.
  • a variable shaping mask active mask, or image generator.
  • DMD Digital Micro-mirror Device
  • spatial light modulator spatial light modulator
  • the stage on which the wafer or glass plate is mounted moves relative to the variable molding mask, so the position of the stage is measured using an encoder system and By driving the stage based on the measurement value of the encoder and each correction information described above while performing the connecting operation between the plurality of encoders, it is possible to obtain the same effect as the above embodiment.
  • an exposure apparatus that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer.
  • the present invention can also be applied to a system.
  • JP-T-2004-519850 corresponding to US Pat. No. 6,611,316
  • two reticle patterns are transferred via a projection optical system.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that combines the above and double exposes one shot area on the wafer almost simultaneously by one scan exposure.
  • the apparatus for forming a pattern on an object is not limited to the exposure apparatus (lithography system) described above, and the present invention can also be applied to an apparatus for forming a pattern on an object by, for example, an inkjet method.
  • an object an object to be exposed to which an energy beam is irradiated
  • an object is not limited to a wafer, but a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask. Other objects such as blanks may be used.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing.
  • an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, and a thin film magnetic head
  • exposure devices for manufacturing image sensors (CCD, etc.), micromachines and DNA chips can also be widely applied to exposure devices for manufacturing image sensors (CCD, etc.), micromachines and DNA chips.
  • glass substrates, silicon wafers, etc. are used to manufacture reticles or masks used in light exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc. that can be used only with micro devices such as semiconductor devices.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • the moving body drive system, the moving body drive method, and the determination method according to the present invention are not limited to the exposure apparatus, but other substrate processing apparatuses (for example, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus) Others), or other devices that have a moving body such as a stage that moves in a two-dimensional plane, such as a sample positioning device or wire bonding device in a precision machine.
  • substrate processing apparatuses for example, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus
  • Others that have a moving body such as a stage that moves in a two-dimensional plane, such as a sample positioning device or wire bonding device in a precision machine.
  • the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment has various mechanical units, each of which includes the constituent elements recited in the claims of the present application, having predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy.
  • various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy
  • various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy
  • various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • the assembly process from various subsystems to the exposure equipment includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. After the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies for the entire exposure apparatus. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.
  • step 204 wafer processing step
  • step 204 wafer processing step
  • step 205 device assembly step
  • Step 205 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip sealing) as necessary.
  • step 206 inspection step
  • inspections such as an operation confirmation test and durability test of the device created in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
  • step 215 resist formation step
  • step 216 exposure step
  • step 217 developing step
  • step 218 etching step
  • step 219 resist removal step
  • the moving body driving system and the moving body driving method of the present invention are suitable for driving a moving body within a moving surface.
  • the pattern forming apparatus and pattern forming method of the present invention are suitable for forming a pattern on an object.
  • the exposure apparatus, the exposure method, and the device manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing a micro device.
  • the encoder calibration method of the present invention is suitable for calibration of the installation position of the encoder head.

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Description

明 細 書
移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装置 、露光方法及び装置、デバイス製造方法、並びにキャリブレーション方法
技術分野
[0001] 本発明は、移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及び装 置、露光方法及び装置、デバイス製造方法、並びにキャリブレーション方法に係り、さ らに詳しくは、移動体を移動面内で駆動する移動体駆動方法及び移動体駆動シス テム、前記移動体駆動方法を利用したパターン形成方法及び前記移動体駆動シス テムを備えるパターン形成装置、前記移動体駆動方法を利用した露光方法及び前 記移動体駆動システムを備える露光装置、前記パターン形成方法を利用したデバイ ス製造方法、並びに移動面内における移動体の位置情報を計測するエンコーダシス テムで用いられるキャリブレーション方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の製 造におけるリソグラフイエ程では、ステップ ·アンド'リピート方式の縮小投影露光装置 (V、わゆるステツパ）やステップ ·アンド'スキャン方式の縮小投影露光装置（レ、わゆる スキャニング .ステツパ（スキャナとも呼ばれる））などが比較的多く用いられている。
[0003] この種の露光装置では、ウェハ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、ウェハを保持するウェハステージは XY2次元方向に例 えばリニアモータ等により駆動される。特に、スキャニング'ステツバの場合、ウェハス テージのみならず、レチクルステージもリニアモータ等により走査方向に所定ストロー クで駆動される。レチクルステージや、ウェハステージの位置計測は、長期に渡って 計測値の安定性が良好で、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般 的である。
[0004] しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なス テージの位置制御が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム光路上の雰 囲気の温度揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大 きなウェイトを占めるようになつている。
[0005] 一方、ステージの位置計測に使用されるレーザ干渉計以外の計測装置として、ェ ンコーダがあるが、エンコーダは、スケールを使用するため、そのスケールの機械的 な長期安定性 (格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、熱膨張等）に欠け、このため レーザ干渉計に比べて、計測値のリニアリティに欠け、長期安定性に劣るという欠点 を有している。
[0006] 上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ（ 回折格子を用いる位置検出センサ）とを併用して、ステージの位置を計測する装置が 、種々提案されている（特許文献 1 , 2等参照)。
[0007] また、従来のエンコーダの計測分解能は、干渉計に比べて劣って!/、たが、最近で は、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが出現しており（例えば 、特許文献 3等参照）、上述のレーザ干渉計とエンコーダとを組み合わせる技術が、 注目されるようになってきた。
[0008] しかるに、例えばエンコーダを用いてウェハを保持して 2次元移動する露光装置の ウェハステージの移動面内の位置計測を行う場合に、そのウェハステージなどの必 要以上の大型化を避けるためには、複数のエンコーダを用い、ウェハステージの移 動中に制御に用いるエンコーダを切り換えながら、ウェハステージの移動を制御する ことが必要不可欠になる。すなわち、複数のヘッドを含むエンコーダシステムを用い てウェハステージの位置を管理することが必要になる。
[0009] 特許文献 1：特開 2002— 151405号公報
特許文献 2：特開 2004— 101362号公報
特許文献 3：特開 2005— 308592号公報 発明の開示
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は、第 1の観点からすると、実質的に所定の平面に沿って移動体を駆動す る移動体駆動方法であって、前記平面に平行な第 1方向を周期方向とするグレーテ イングに計測ビームを照射し、前記グレーティングからのビームを受光し、前記第 1方 向に交差する方向に配列された複数の第 1ヘッドを含むエンコーダシステムの少なく とも 1つの第 1ヘッドを用いて前記第 1方向に関する前記移動体の位置情報を計測し 、該位置情報の計測結果と該位置情報の計測に用いられた少なくとも 1つの第 1へッ ドから射出される計測ビームの前記平面に平行な面内における位置情報とに基づい て、前記平面に沿って前記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法である。
[0011] これによれば、エンコーダシステムの少なくとも 1つの第 1ヘッドを用いて第 1方向に 関する移動体の位置情報を計測し、該位置情報の計測結果と該位置情報の計測に 用いられた少なくとも 1つの第 1ヘッドから射出される計測ビームの所定の平面に平 行な面内における位置情報とに基づいて、所定の平面に沿って移動体を駆動する。 これにより、複数の第 1ヘッドを含むエンコーダシステムを用いて移動体の移動を精 度良く制御することが可能になる。
[0012] 本発明は、第 2の観点からすると、移動面内で移動可能な移動体上に物体を載置 する工程と；前記物体に対してパターンを形成するため、本発明の移動体駆動方法 により前記移動体を駆動する工程と；を含むパターン形成方法である。
[0013] これによれば、本発明の移動体駆動方法のいずれかを用いて駆動される移動体上 に載置された物体にパターンを形成することで、物体上に所望のパターンを形成す ることが可能になる。
[0014] 本発明は、第 3の観点からすると、パターン形成工程を含むデバイス製造方法であ つて、前記パターン形成工程では、本発明のパターン形成方法を用いて物体上にパ ターンを形成する第 1のデバイス製造方法である。
[0015] 本発明は、第 4の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターン を形成する露光方法であって、前記エネルギビームと前記物体との相対移動のため に、本発明の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を駆動する 第 1の露光方法である。
[0016] これによれば、物体に照射されるエネルギビームと前記物体との相対移動のために 、本発明の移動体駆動方法のいずれかを用いて、前記物体が載置される移動体が 精度良く駆動される。従って、走査露光により、物体上に所望のパターンを形成する ことが可能になる。
[0017] 本発明は、第 5の観点からすると、エネルギビームで物体を露光する露光方法であ つて、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能な移動体に前 記物体を載置し、前記物体が載置される前記移動体の一面に格子部とヘッドュニッ トとの一方が設けられ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに 、前記ヘッドユニットの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前 記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムの計測情 報と、前記計測で使用されているヘッドの検出点の前記所定平面に平行な面内での 位置情報とに基づ!/、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する第 2の g|光方法である。
[0018] これによれば、各ヘッドの検出点の位置に起因するエンコーダシステムの計測誤差 の影響を受けることなぐ複数のヘッドを含むエンコーダシステムを用いて所定平面 内における移動体の位置を精度良く制御することが可能になり、ひいては移動体上 の物体を高精度に露光することが可能となる。
[0019] 本発明は、第 6の観点からすると、エネルギビームで物体を露光する露光方法であ つて、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能な移動体に前 記物体を載置し、前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドュニッ トとの一方が設けられ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに 、前記ヘッドユニットの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前 記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムを用いて 前記移動体の位置情報計測し、前記計測で使用されてレ、るヘッドの検出点の位置 又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償するための補 正情報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前記所定平面内での 前記移動体の位置を制御する第 3の露光方法である。
[0020] これによれば、計測で使用されているヘッドの検出点の位置又は変位に起因して 生じる前記エンコーダシステムの計測誤差の影響を受けることなぐエンコーダシステ ムを用いて所定平面内における移動体の位置を精度良く制御することが可能になり 、ひいては移動体上の物体を高精度に露光することが可能となる。
[0021] 本発明は、第 7の観点からすると、リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法であつ て、前記リソグラフイエ程では、本発明の第 2、第 3の露光方法のいずれかを用いて、 前記移動体に載置された感応物体を露光し、該感応物体上にパターンを形成する 第 2のデバイス製造方法である。
[0022] 本発明は、第 8の観点からすると、実質的に所定の平面に沿って移動体を駆動す る移動体駆動システムであって、前記平面に平行な第 1方向を周期方向とするダレ 一ティングと；前記グレーティングに計?則ビームを照射して前記グレーティング力ゝらの ビームを受光する、前記第 1方向に交差する方向に配列された複数の第 1ヘッドを含 むエンコーダシステムと；前記複数の第 1ヘッドのうち少なくとも 1つの第 1ヘッドを用 いて前記第 1方向に関する前記移動体の位置情報を計測し、該位置情報の計測結 果と該位置情報の計測に用いられた少なくとも 1つの第 1ヘッドから射出される計測ビ ームの前記平面に平行な面内での位置情報とに基づいて、前記平面に沿って前記 移動体を駆動する制御装置と；を備える移動体駆動システムである。
[0023] これによれば、制御装置により、エンコーダシステムの少なくとも 1つの第 1ヘッドを 用いて第 1方向に関する移動体の位置情報が計測され、該位置情報の計測結果と 該位置情報の計測に用いられた少なくとも 1つの第 1ヘッドから射出される計測ビー ムの所定の平面に平行な面内での位置情報とに基づいて、所定平面に沿って移動 体が駆動される。これにより、複数の第 1ヘッドを含むエンコーダシステムを用いて、 移動体の移動を精度良く制御することが可能になる。
[0024] 本発明は、第 9の観点からすると、物体が載置され、該物体を保持して移動面内で 移動可能な移動体と；前記物体に対するパターン形成のため、前記移動体を駆動す る本発明の移動体駆動システムと；を備えるパターン形成装置である。
[0025] これによれば、本発明の移動体駆動システムにより駆動される移動体上の物体に ノ ターニング装置によりパターンを生成することで、物体上に所望のパターンを形成 することが可能になる。
[0026] 本発明は、第 10の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターン を形成する露光装置であって、前記物体に前記エネルギビームを照射するパター二 ング装置と；本発明の移動体駆動システムと；を備え、前記エネルギビームと前記物 体との相対移動のために、前記移動体駆動システムによる前記物体が載置される移 動体の駆動を行う第 1の露光装置である。 [0027] これによれば、パターユング装置から物体に照射されるエネルギビームと前記物体 との相対移動のために、本発明の移動体駆動システムにより前記物体が載置される 移動体が駆動される。従って、走査露光により、物体上に所望のパターンを形成する ことが可能になる。
[0028] 本発明は、第 11の観点からすると、エネルギビームで物体を露光する露光装置で あって、前記物体を保持し、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移 動可能な移動体と；前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドュニ ットとの一方が設けられ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるととも に、前記ヘッドユニットの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、 前記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記 エンコーダシステムの計測情報と、前記計測で使用されて!/、るヘッドの検出点の前 記所定平面に平行な面内での位置情報とに基づいて、前記所定平面内での前記移 動体の位置を制御する制御装置と；を備える第 2の露光装置である。
[0029] これによれば、各ヘッドの検出点の位置に起因するエンコーダシステムの計測誤差 の影響を受けることなぐ複数のヘッドを含むエンコーダシステムを用いて所定平面 内における移動体の位置を精度良く制御することが可能になり、ひいては移動体上 の物体を高精度に露光することが可能となる。
[0030] 本発明は、第 12の観点からすると、エネルギビームで物体を露光する露光装置で あって、前記物体を保持し、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移 動可能な移動体と；前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドュニ ットとの一方が設けられ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるととも に、前記ヘッドユニットの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、 前記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記 計測で使用されているヘッドの検出点の位置又は変位に起因して生じる前記ェンコ ーダシステムの計測誤差を補償するための補正情報と、前記エンコーダシステムの 計測情報とに基づ!/、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する制御装 置と、を備える第 3の露光装置である。
[0031] これによれば、計測で使用されているヘッドの検出点の位置又は変位に起因して 生じる前記エンコーダシステムの計測誤差の影響を受けることなぐエンコーダシステ ムを用いて所定平面内における移動体の位置を精度良く制御することが可能になり 、ひいては移動体上の物体を高精度に露光することが可能となる。
[0032] 本発明は、第 13の観点からすると、実質的に所定の平面に沿って移動する移動体 の前記平面に平行な面内の位置情報を計測するエンコーダシステムで用いられる、 キャリブレーション方法であって、前記移動体を前記平面に平行な面内で所定角度 回転させ、前記平面に平行な計測方向に関する前記移動体の位置情報を計測する 前記エンコーダシステムのヘッドの計測値と前記移動体の前記平面に平行な面内に おける回転角度を計測する計測装置の計測値とを取得する工程と；取得した前記へ ッドの計測値と前記計測装置で計測された回転角度とに基づいて、前記ヘッドから 射出される計測ビームの前記平面に平行な面内で前記計測方向に垂直な方向に関 する位置情報を算出する工程と；を含むキャリブレーション方法である。
[0033] これによれば、移動体を所定の平面に平行な面内で所定角度回転させ、所定の平 面に平行な計測方向に関する移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムの ヘッドの計測値と移動体の所定の平面に平行な面内における回転角度を計測する 計測装置の計測値とを取得し、取得したヘッドの計測値と計測装置で計測された回 転角度とに基づいて、ヘッドから射出される計測ビームの所定の平面に平行な面内 で計測方向に垂直な方向に関する位置情報を算出する。これにより、ヘッドの計測 方向に比べて設計値に対する誤差が大きくなる傾向にある計測方向に垂直な方向 に関するヘッドから射出される計測ビームの位置情報を精度良く較正することが可能 になる。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]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。
[図 2]図 1のステージ装置を示す平面図である。
[図 3]図 1の露光装置が備える各種計測装置 (エンコーダ、ァライメント系、多点 AF系 、 Zセンサなど）の配置を示す平面図である。
[図 4]図 4 (A)は、ウェハステージを示す平面図、図 4 (B)は、ウェハステージ WSTを 示す一部断面した概略側面図である。 園 5]図 5 (A)は、計測ステージを示す平面図、図 5 (B)は、計測ステージを示す一部 断面した概略側面図である。
園 6]—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。 園 7]図 7 (A)及び図 7 (B)は、アレイ状に配置された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ェハテーブルの XY平面内の位置計測及びヘッド間の計測 値の引き継ぎについて説明するための図である。
[図 8]図 8 (A)は、エンコーダの構成の一例を示す図、図 8 (B)は、この計測誤差の生 じるメカニズムについて説明するための図であって、エンコーダヘッド内のビームの 反射型回折格子に対する入射光、回折光の関係を説明するための図である。
[図 9]図 9 (A)は、エンコーダのヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が 生じた場合であっても計測値が変化しないケースを示す図、図 9 (B)は、エンコーダ のヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合に計測値が変化す るケースの一例を示す図である。
[図 10]図 10 (A)〜図 10 (D)は、ヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が 生じた場合において、エンコーダの計測値が変化する場合と計測値が変化しない場 合とを説明するための図である。
[図 11]図 1 1 (A)及び図 1 1 (B)は、非計測方向へのヘッドとスケールとの相対運動に 起因するエンコーダ (第 1番目のエンコーダ）の計測誤差を補正する補正情報を取得 するための動作を説明するための図である。
[図 12]ピッチング量 Θ x= aにおける Z位置の変化に対するエンコーダの計測誤差を 園 13]ヘッドとスケールとの非計測方向への相対運動に起因する別のエンコーダ（第 2番目のエンコーダ）の計測誤差を補正する補正情報を取得するための動作を説明 するための図である。
[図 14]ヘッド位置のキャリブレーション処理について説明するための図である。
園 15]複数のヘッドで同一のスケール上の複数の計測点を計測する場合に生じる不 都合を説明するための図である。
園 16]スケールの凹凸を測定する方法を説明するための図（その 1 )である。 [図 17]図 17 (A)〜図 17 (D)は、スケールの凹凸を測定する方法を説明するための 図（その 2)である。
園 18]スケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報の取得動作につ いて説明するための図である。
[図 19]図 19 (A)及び図 19 (B)は、補正済みのエンコーダの計測値をウェハステージ WSTの位置に変換する具体的方法を説明するための図である。
[図 20]ウェハステージの XY平面内の位置制御に用いられるエンコーダの切り換え処 理を説明するための図である。
[図 21]ウェハステージの位置制御、エンコーダの計測値の取り込み、及びエンコーダ 切り換えのタイミングを概念的に示す図である。
[図 22]ウェハステージ上のウェハに対するステップ'アンド '·スキャン方式の露光が行 われている状態のウェハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。
[図 23]露光終了後に、ウェハステージと計測ステージとが離間した状態から両ステ一 ジが接触する状態に移行した直後の両ステージの状態を示す図である。
[図 24]ウェハテーブルと計測テーブルとの Y軸方向の位置関係を保ちつつ、計測ス テージがー Y方向に移動し、ウェハステージがアンローデイングポジションに向けて 移動してレ、るときの両ステージの状態を示す図である。
[図 25]計測ステージが Sec-BCHK (インターノベル）を行う位置に到達したときのウェハ ステージと計測ステージとの状態を示す図である。
[図 26]Sec_BCHK (インターノベル）が行われるのと並行して、ウェハステージがアン口 ードポジションからローデイングポジションに移動したときのウェハステージと計測ステ ージとの状態を示す図である。
園 27]計測ステージが最適スクラム待機位置へ移動し、ウェハがウェハテーブル上 にロードされたときのウェハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
園 28]計測ステージが最適スクラム待機位置で待機中に、ウェハステージが Pri-BC HKの前半の処理を行う位置へ移動したときの両ステージの状態を示す図である。
[図 29]ァライメント系 AL1 , AL2 , AL2を用いて、 3つのファーストアライメントシヨット 領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。
[図 30]フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われているときのウェハステージ と計測ステージとの状態を示す図である。
[図 31]ァライメント系 AL1 , AL2〜AL2を用いて、 5つのセカンドァライメントシヨット
1 4
領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。
[図 32]Pri-BCHK後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の少なくと も一方が行われているときのウェハステージと計測ステージとの状態を示す図である
〇
[図 33]ァライメント系 AL1， AL2〜AL2を用いて、 5つのサードァライメントショット領
1 4
域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測ス テージとの状態を示す図である。
[図 34]ァライメント系 AL1 , AL2 , AL2を用いて、 3つのフォースァライメントシヨット
2 3
領域に付設されたァライメントマークを同時検出しているときのウェハステージと計測 ステージとの状態を示す図である。
[図 35]フォーカスマッピングが終了したときのウェハステージと計測ステージとの状態 を示す図である。
[図 36]デバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
[図 37]図 36のステップ 204の具体例を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0035] 以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 35に基づいて説明する。
[0036] 図 1には、一実施形態に係る露光装置 100の構成が概略的に示されている。この 露光装置 100は、ステップ ·アンド '·スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆ るスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系 PLが設けられており 、以下においては、この投影光学系 PLの光軸 AXと平行な方向を Z軸方向、これに 直交する面内でレチクルとウェ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 θ χ、 6 y、及び θ ζ方向として説明を行う。 [0037] 露光装置 100は、照明系 10、該照明系 10からの露光用照明光（以下、「照明光」 又は「露光光」と呼ぶ） ILにより照明されるレチクル Rを保持するレチクルステージ RS T、レチクル Rから射出された照明光 ILをウェハ W上に投射する投影光学系 PLを含 む投影ユニット PU、ウェハステージ WST及び計測ステージ MSTを有するステージ 装置 50、及びこれらの制御系等を含んでいる。ウェハステージ WST上には、ウェハ Wが載置されている。
[0038] 照明系 10は、例えば特開 2001 - 313250号公報（対応する米国特許出願公開第 2003/0025890号明細書）などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグ レータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（レ、ずれも不図示）を 有する照明光学系とを含んでいる。この照明系 10では、レチクルブラインド（マスキン グシステム）で規定されたレチクル R上で X軸方向に延びるスリット状の照明領域を照 明光（露光光) ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光 ILとしては、一例 として ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)が用いられている。また、オプティカルィ ンテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型イン テグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。
[0039] 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力 S、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 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、所定の走査方 向（図 1における紙面内左右方向である Y軸方向）に指定された走査速度で駆動可 能となっている。
[0040] レチクルステージ RSTの移動面内の位置情報（ Θ z方向の回転情報を含む）は、レ チタルレーザ干渉計（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. 5〜lnm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 6参照）に送られる。主制御装置 20は、レチクル干渉計 116の計測値に基づいて レチクルステージ RSTの X軸方向、 Y軸方向及び Θ z方向の位置を算出するとともに 、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系 11を制御することで、レチクルス テージ RSTの位置 (及び速度）を制御する。なお、移動鏡 15に代えて、レチクルステ ージ RSTの端面を鏡面加工して反射面 (移動鏡 15の反射面に相当 )を形成すること としても良い。また、レチクル干渉計 116は Z軸、 θ X及び Θ y方向の少なくとも 1つに 関するレチクルステージ RSTの位置情報も計測可能として良い。
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、該鏡筒 40内に所定の位置関係で保持された複数の 光学素子を有する投影光学系 PLとを含む。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レンズ (レンズエレメント）力も成る屈折 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 (投影ユニット PU)及び液体 Lq (図 1参照）を介してその照明領域 IAR 内のレチクル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、その第 2 面（像面)側に配置される、表面にレジスト (感光剤）が塗布されたウェハ 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とウェハステージ 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 (照明光 IL )に対してウェハ Wを走査方向（Y軸方向）に相対移動させることで、ウェハ 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、レチクル及び投影光学 系 PLによってウェハ W上にパターンが生成され、照明光 ILによるウェハ W上の感応 層（レジスト層）の露光によってウェハ W上にそのパターンが形成される。図示して!/ヽ ないが、投影ユニット PUは、防振機構を介して 3本の支柱で支持される鏡筒定盤に 搭載されるが、例えば国際公開第 2006/038952号パンフレットに開示されている ように、投影ユニット PUの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいは レチクルステージ RSTが配置されるベース部材などに対して投影ユニット PUを吊り 下げ支持しても良い。
[0042] また、本実施形態の露光装置 100では、液浸法を適用した露光を行うため、投影 光学系 PLを構成する最も像面側（ウェハ W側）の光学素子、ここではレンズ (以下、「 先端レンズ」ともいう） 191を保持する鏡筒 40の下端部周囲を取り囲むように、局所液 浸装置 8の一部を構成するノズルユニット 32が設けられている。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 ぼ面一に設定されている。また、ノズルユニット 32は、液体 Lqの供給口及び回収口と 、ウェハ 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 31 B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と液体回収管 31Bとは、図 3に示されるように、平面視（上方から見 て）で X軸方向及び Y軸方向に対して 45° 傾斜し、投影光学系 PLの光軸 AXを通る Y軸方向の直線 LVに関して対称な配置となっている。
[0043] 液体供給管 31Aには、その一端が液体供給装置 5 (図 1では不図示、図 6参照）に 接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管 31Bには、その一 端が液体回収装置 6 (図 1では不図示、図 6参照）に接続された不図示の回収管の他 端が接続されている。
[0044] 液体供給装置 5は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管 31 Aに対する液体の供給.停止を制御するためのバルブ等を含んで!/、る。バルブと しては、例えば液体の供給 ·停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量 制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、液体タンク内の液体の温度 を、露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整 する。なお、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブなど は、そのすベてを露光装置 100で備えている必要はなぐ少なくとも一部を露光装置 100が設置される工場などの設備で代替することもできる。
[0045] 液体回収装置 6は、液体のタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管 31Bを介し た液体の回収.停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体 供給装置 5のバルブに対応して流量制御弁を用いることが望ましい。なお、液体を回 収するためのタンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすベてを露光装置 100で備え ている必要はなぐ少なくとも一部を露光装置 100が設置される工場などの設備で代 替することあでさる。
[0046] 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。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウェハ上の フォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
[0047] ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率 nは、ほぼ 1. 44である。この水の中で は、照明光 ILの波長は、 193nm X l/n =約 134nmに短波長化される。
[0048] 液体供給装置 5及び液体回収装置 6は、それぞれコントローラを具備しており、それ ぞれのコントローラは、主制御装置 20によって制御される（図 6参照）。液体供給装置 5のコントローラは、主制御装置 20からの指示に応じ、液体供給管 31Aに接続された バルブを所定開度で開き、液体供給管 31A、供給流路、及び供給口を介して先端レ ンズ 191とウェハ Wとの間に水 Lq (図 1参照）を供給する。また、このとき、液体回収 装置 6のコントローラは、主制御装置 20からの指示に応じ、液体回収管 31Bに接続さ れたバルブを所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管 31Bを介して、 先端レンズ 191とウェハ Wとの間から液体回収装置 6 (液体のタンク）の内部に水 Lq を回収する。このとき、主制御装置 20は、先端レンズ 191とウェハ Wとの間に供給さ れる水 Lqの量と、回収される水 Lqの量とが常に等しくなるように、液体供給装置 5の コントローラ、液体回収装置 6のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レン ズ 191とウェハ Wとの間に、一定量の水 Lqが保持される（図 1参照）。この場合、先端 レンズ 191とウェハ Wとの間に保持された水 Lqは、常に入れ替わつている。
[0049] 上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット 32、液体供給装 置 5、液体回収装置 6、液体供給管 31A及び液体回収管 31B等を含み、局所液浸 装置 8が構成されている。局所液浸装置 8は、ノズルユニット 32によって、先端レンズ 191とウェハ Wとの間を液体 Lqで満たして、照明光 ILの光路空間を含む局所的な液 浸空間（液浸領域 14に相当）を形成する。従って、ノズルユニット 32は、液浸空間形 fikt^材ぁ ·0いは containment member (又は confinement member なとども呼はれる。 なお、局所液浸装置 8の一部、例えば少なくともノズルユニット 32は、投影ユニット P uを保持するメインフレーム（前述の鏡筒定盤を含む）に吊り下げ支持されても良いし
、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。あるいは、前述の如く投影ュ ニット PUが吊り下げ支持される場合は、投影ユニット PUと一体にノズルユニット 32を 吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニット PUとは独立に吊り下げ支 持される計測フレームにノズルユニット 32を設けている。この場合、投影ユニット PU を吊り下げ支持していなくても良い。
[0050] なお、投影ユニット PU下方に計測ステージ MSTが位置する場合にも、上記と同様 に後述する計測テーブルと先端レンズ 191との間に水 Lqを満たすことが可能である
[0051] なお、上記の説明では、一例として液体供給管（ノズル）と液体回収管（ノズル）とが それぞれ 1つずつ設けられているものとした力 これに限らず、周囲の部材との関係 を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第 99/49504号パンフレット に開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。また、ノズ ルユニット 32の下面を、先端レンズ 191の射出面よりも投影光学系 PLの像面（すな わちウエノ、）の近くに配置する、あるいは先端レンズ 191の像面側の光路に加えて、 先端レンズ 191の物体面側の光路も液体で満たす構成を採用しても良い。要は、少 なくとも投影光学系 PLを構成する最下端の光学部材 (先端レンズ） 191とウェハ Wと の間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても 良い。例えば、国際公開第 2004/053955号パンフレットに開示されている液浸機 構、あるいは欧州特許出願公開第 1420298号明細書に開示されている液浸機構な ども本実施形態の露光装置に適用することができる。
[0052] 図 1に戻り、前記ステージ装置 50は、ベース盤 12の上方に配置されたウェハステ ージ WST及び計測ステージ MST、これらのステージ WST, MSTの位置情報を計 測する Y干渉計 16, 18等を含む干渉計システム 118 (図 6参照）、及び露光の際など にウェハステージ WSTの位置情報を計測するのに用いられる後述するエンコーダシ ステム、並びにステージ WST, MSTを駆動するステージ駆動系 124 (図 6参照）など を備えている。
[0053] ウェハステージ WST,計測ステージ MSTそれぞれの底面には、不図示の非接触 軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、「エアパッド」と呼ぶ）が複数ケ所に設 けられている。これらのエアパッドからベース盤 12の上面に向けて噴出された加圧空 気の静圧により、ベース盤 12の上方にウェハステージ WST,計測ステージ MSTが 数〃 m程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、ステージ WST, MSTは、ステージ駆動系 124によって、所定平面（XY平面）内の Y軸方向（図 1に おける紙面内左右方向）及び X軸方向（図 1における紙面直交方向）に独立して 2次 元駆動可能である。
[0054] これをさらに詳述すると、床面上には、図 2の平面図に示されるように、ベース盤 12 を挟んで、 X軸方向の一側と他側に、 Y軸方向に延びる一対の Y軸固定子 86, 87が 、それぞれ配置されている。 Y軸固定子 86、 87は、例えば Y軸方向に沿って所定間 隔でかつ交互に配置された N極磁石と S極磁石の複数の組から成る永久磁石群を内 蔵する磁極ユニットによって構成されている。 Y軸固定子 86、 87には、各 2つの Y軸 可動子 82, 84及び 83, 85が、それぞれ非接触で係合した状態で設けられている。 すなわち、合計 4つの Y軸可動子 82、 84、 83、 85は、 XZ断面 U字状の Y軸固定子 8 6又は 87の内部空間に揷入された状態となっており、対応する Y軸固定子 86又は 8 7に対して不図示のエアパッドをそれぞれ介して例えば数 m程度のクリアランスを 介して非接触で支持されている。 Y軸可動子 82、 84、 83、 85のそれぞれは、例えば Y軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルを内蔵する電機子ユニットに よって構成されている。すなわち、本実施形態では、電機子ユニットから成る Y軸可 動子 82、 84と磁極ユニットから成る Y軸固定子 86とによって、ムービングコイル型の Y軸リニアモータがそれぞれ構成されている。同様に Y軸可動子 83、 85と Y軸固定 子 87とによって、ムービングコイル型の Y軸リニアモータがそれぞれ構成されている。 以下においては、上記 4つの Y軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子 82、 84、 83、 85と同一の符号を用いて、適宜、 Y軸リニアモータ 82、 Y軸リニアモータ 84 、 Y軸リニアモータ 83、及び Y軸リニアモータ 85と呼ぶものとする。
[0055] 上記 4つの Y軸リニアモータのうち、 2つの Y軸リニアモータ 82、 83の可動子 82, 8 3は、 X軸方向に延びる X軸固定子 80の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定され ている。また、残り 2つの Y軸リニアモータ 84、 85の可動子 84, 85は、 X軸方向に延 びる X軸固定子 81の一端と他端に固定されている。従って、 X軸固定子 80、 81は、 各一対の Y軸リニアモータ 82, 83、 84, 85によって、 Y軸に沿ってそれぞれ駆動さ れる。
[0056] X軸固定子 80, 81のそれぞれは、例えば X軸方向に沿って所定間隔で配置された 電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。
[0057] 一方の X軸固定子 81は、ウェハステージ WSTの一部を構成するステージ本体 91 ( 図 2では不図示、図 1参照）に形成された不図示の開口に揷入状態で設けられてい る。このステージ本体 91の上記開口の内部には、例えば X軸方向に沿って所定間隔 でかつ交互に配置された N極磁石と S極磁石の複数の組から成る永久磁石群を有す る磁極ユニットが設けられている。この磁極ユニットと X軸固定子 81とによって、ステ ージ本体 91を X軸方向に駆動するムービングマグネット型の X軸リニアモータが構成 されている。同様に、他方の X軸固定子 80は、計測ステージ MSTの一部を構成する ステージ本体 92 (図 2では不図示、図 1参照）に形成された開口に揷入状態で設けら れている。このステージ本体 92の上記開口の内部には、ウェハステージ WST側（ス テージ本体 91側）と同様の磁極ユニットが設けられている。この磁極ユニットと X軸固 定子 80とによって、計測ステージ MSTを X軸方向に駆動するムービングマグネット 型の X軸リニアモータが構成されて!/、る。
[0058] 本実施形態では、ステージ駆動系 124を構成する上記各リニアモータ力 図 6に示 される主制御装置 20によって制御される。なお、各リニアモータは、それぞれムービ ングマグネット型やムービングコイル型のどちらか一方に限定されるものではなぐ必 要に応じて適宜選択することができる。
[0059] なお、一対の Y軸リニアモータ 84, 85がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせ ることで、ウェハステージ WSTのョーイング量（ Θ z方向の回転量）の制御が可能であ る。また、一対の Y軸リニアモータ 82, 83がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせ ることで、計測ステージ MSTのョーイング量の制御が可能である。
[0060] ウェハステージ WSTは、前述したステージ本体 91と、該ステージ本体 91上に搭載 されたウェハテーブル WTBとを含む。このウェハテーブル WTB及びステージ本体 9 1は、不図示の Zレべリング機構（例えばボイスコイルモータ等を含む）によって、ベー ス盤 12及び X軸固定子 81に対して Z軸方向、 θ X方向、及び Θ y方向に相対的に微 小駆動される。すなわち、ウェハテーブル WTBは XY平面（又は投影光学系 PLの像 面）に対して Z軸方向に微動可能かつ傾斜（チルト）可能となっている。なお、図 6で は、上記各リニアモータと Zレべリング機構とを含んで、ステージ駆動系 124として示 されている。また、ウェハテープノレ WTBは X軸、 Y軸、及び Θ z方向の少なくとも 1つ につ!/、ても微動可能に構成しても良レ、。
ウェハテーブル WTB上には、ウェハ Wを真空吸着等によって保持するウェハホル ダ（不図示）が設けられて!/、る。ウェハホルダはウェハテーブル WTBと一体に形成し ても良いが、本実施形態ではウェハホルダとウェハテーブル WTBとを別々に構成し 、例えば真空吸着などによってウェハホルダをウェハテーブル WTBの凹部内に固 定している。また、ウェハテープノレ WTBの上面には、ウェハホルダ上に載置されるゥ ェハの表面とほぼ面一となる、液体 Lqに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有 し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウェハホルダ（ウェハの載置領域)よりも 一回り大きな円形の開口が形成されたプレート (撥液板） 28が設けられている。プレ ート 28は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（ショット社のゼロデュア (商品名）、 Al Oあるいは TiCなど）力も成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料
2 3
、ポリ四フッ化工チレン (テフロン (登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹 脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート 2 8は、図 4 (A)のウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の平面図に示されるよ うに、円形の開口を囲む、外形 (輪郭）が矩形の第 1撥液領域 28aと、第 1撥液領域 2 8aの周囲に配置される矩形枠状 (環状）の第 2撥液領域 28bとを有する。第 1撥液領 域 28aは、例えば露光動作時、ウェハの表面からはみ出す液浸領域 14の少なくとも 一部が形成され、第 2撥液領域 28bは、後述のエンコーダシステムのためのスケール (格子部）が形成される。なお、プレート 28はその表面の少なくとも一部がウェハの表 面と面一でなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート 28は単 一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第 1及び第 2撥液 領域 28a、 28bにそれぞれ対応する第 1及び第 2撥液板を組み合わせて構成する。 本実施形態では、前述の如く液体 Lqとして純水を用いるので、以下では第 1及び第 2撥液領域 28a、 28bをそれぞれ第 1及び第 2撥水板 28a、 28bとも呼ぶ。
[0062] この場合、内側の第 1撥水板 28aには、露光光 ILが照射されるのに対し、外側の第
2撥水板 28bには、露光光 ILが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態 では、第 1撥水版 28aの表面には、露光光 IL (この場合、真空紫外域の光）に対する 耐性が十分にある撥水コートが施された第 1撥水領域が形成され、第 2撥水板 28bに は、その表面に第 1撥水領域に比べて露光光 ILに対する耐性が劣る撥水コートが施 された第 2撥水領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光 IL (この場合、 真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように 第 1撥水板 28aとその周囲の第 2撥水板 28bとの 2つの部分に分離することは効果的 である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光 ILに対する耐性が異な る 2種類の撥水コートを施して、第 1撥水領域、第 2撥水領域を形成しても良い。また 、第 1及び第 2撥水領域で撥水コートの種類が同一でも良い。例えば、同一のプレー トに 1つの撥水領域を形成するだけでも良い。
[0063] また、図 4 (A)から明らかなように、第 1撥水板 28aの + Y側の端部には、その X軸 方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第 2撥水板 28bとで囲 まれる長方形の空間の内部（切り欠きの内部）に計測プレート 30が埋め込まれている 。この計測プレート 30の長手方向の中央（ウェハテーブル WTBのセンターライン LL 上）には、基準マーク FMが形成されるとともに、該基準マーク FMの X軸方向の一側 と他側に、基準マーク FMの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパ 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としては、一例として、 Y軸方向と X軸方向とに沿った辺を有する L字状のスリットパターンを用いることがで きる。
[0064] そして、上記各空間像計測スリットパターン SL下方のウェハステージ WST部分に は、図 4 (B)に示されるように、その内部に対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含 む光学系が収納された L字状の筐体 36が、ウェハテーブル WTBからステージ本体 91の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体 36は、図示は省略されている力 上記一対の空間像計測スリットパターン SLに対応 して一対設けられている。 [0065] 上記筐体 36内部の光学系は、空間像計測スリットパターン SLを上方から下方に透 過した照明光 ILを、 L字状の経路に沿って導き、—Y方向に向けて射出する。なお、 以下においては、便宜上、筐体 36内部の光学系を筐体 36と同一の符号を用いて送 光系 36と記述する。
[0066] さらに、第 2撥水板 28bの上面には、その 4辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多 数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第 2撥水板 28bの X軸 方向一側と他側（図 4 (A)における左右両側）の領域には、 Yスケール 39Y , 39Y
1 2 がそれぞれ形成されている。 Yスケール 39Y， 39Yはそれぞれ、例えば X軸方向を
1 2
長手方向とする格子線 38が所定ピッチで Y軸に平行な方向（Y軸方向）に沿って形 成される、 Y軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成 されている。
[0067] 同様に、第 2撥水板 28bの Y軸方向一側と他側（図 4 (A)における上下両側）の領 域には、 Xスケール 39X , 39Xがそれぞれ形成されている。 Xスケール 39X , 39X
1 2 1 2 はそれぞれ、例えば Y軸方向を長手方向とする格子線 37が所定ピッチで X軸に平行 な方向（X軸方向）に沿って形成される、 X軸方向を周期方向とする反射型の格子（ 例えば回折格子）によって構成されている。上記各スケールとしては、第 2撥水板 28 bの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子 RG (図 8)が作成されたもの が用いられている。この場合、各スケールには狭いスリットや溝等から成る格子が目 盛りとして所定間隔（ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種 類は限定されるものではなぐ機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、 感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは 、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば 138nm〜4 μ mの間の ピッチ、例えば 1 mピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液 膜 (撥水膜)で覆われている。なお、図 4 (A)では、図示の便宜上から、格子のピッチ は、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様で ある。
[0068] このように、本実施形態では、第 2撥水板 28bそのものがスケールを構成するので、 第 2撥水板 28bとして低熱膨張のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これ に限らず、格子が形成された低熱膨張のガラス板などから成るスケール部材を、局所 的な伸縮が生じないように、板ばね（又は真空吸着）等によりウェハテーブル WTBの 上面に固定しても良ぐこの場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板を プレート 28に代えて用いても良い。あるいは、ウェハテーブル WTBを低熱膨張材料 で形成することも可能であり、力、かる場合には、一対の Yスケールと Xスケールとは、 そのウェハテーブル WTBの上面に直接形成しても良い。
[0069] なお、回折格子を保護するために、撥液性をそなえた低熱膨張率のガラス板で力 バーすることも有効である。ここで、ガラス板はその厚さ力 例えば lmmであり、その 表面がウェハ面と同じ高さになるよう、ウェハテーブル WST上面に設置される。この ため、ウェハステージ WSTに保持される（載置される）ウェハ Wの表面（本実施形態 では、ウェハステージ WSTの上面とほぼ面一）とスケールの格子面との Z軸方向の 間隔は lmmとなる。
[0070] なお、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、位置出しパターンが設けられている。この位置出しパターンは反射 率の異なる格子線から構成され、このパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、ェ ンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号 の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、ェンコ ーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。
[0071] 本実施形態では、主制御装置 20は、干渉計システム 1 18 (図 6参照）の計測結果 から、全ストローク領域におけるウェハステージ WSTの 6自由度方向（Z、 X、 Υ、 θ ζ 、 θ χ、 θ γ方向）の変位を求めることができる。ここで、干渉計システム 1 18は、 X干渉 計 126〜； 128と、 Υ干渉計 16と、 Ζ干渉計 43Α, 43Βと、を含む。
[0072] ウェハテーブル WTBの Υ端面， X端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図
2に示される反射面 1 7a ,反射面 1 7bが形成されている。干渉計システム 1 18 (図 6参 照）の一部を構成する Y干渉計 16及び X干渉計 126、 127、 128 (図 1では、 X干渉 計 126〜128は不図示、図 2参照）は、これらの反射面 1 7a, 1 7bにそれぞれ干渉計 ビーム（測長ビーム）を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面 の基準位置（一般には投影ユニット PU側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とす る）からの変位、すなわちウェハステージ 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。本実施形態では、後述するように 、上記各干渉計としては、一部を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いら れている。
[0073] 一方、ステージ本体 91の— Y側の側面には、図 1及び図 4 (B)に示されるように、 X 軸方向を長手方向とする移動鏡 41が、不図示のキネマティック支持機構を介して取 り付けられている。
[0074] 移動鏡 41に対向して、該移動鏡 41に測長ビームを照射する、干渉計システム 118
(図 6参照）の一部を構成する一対の Z干渉計 43A, 43Bが設けられている（図 1及び 図 2参照）。これをさらに詳述すると、移動鏡 41は、図 2及び図 4 (B)を総合するとわ かるように、 X軸方向の長さがウェハテーブル WTBの反射面 17aよりも、少なくとも Z 干渉計 43A, 43Bの間隔分、長く設計されている。また、移動鏡 41は、長方形と等脚 台形とを一体化したような六角形の断面形状を有する部材から成る。移動鏡 41の Y側の面に鏡面加工が施され、 3つの反射面 41b、 41a、 41cが形成されている。
[0075] 反射面 41aは、移動鏡 41の Y側の端面を構成し、 XZ平面と平行に且つ X軸方 向に延びている。反射面 41bは、反射面 41aの + Z側に隣接する面を構成し、 XZ平 面に対して所定角度だけ図 4 (B)における時計回り方向に傾斜した面と平行に且つ X軸方向に延びている。反射面 41cは、反射面 41aの—Z側に隣接する面を構成し、 反射面 41aを挟んで反射面 41bと対称に設けられている。
[0076] Z干渉計 43A、 43Bは、図 1及び図 2を総合するとわかるように、 Y干渉計 16の X軸 方向の一側と他側にほぼ同一距離離れて、且つ Y干渉計 16より幾分低い位置にそ れぞれ配置されている。
[0077] Z干渉計 43A、 43Bそれぞれから、図 1に示されるように、 Y軸方向に沿う測長ビー ム B1が反射面 41bに向けて投射されるとともに、 Y軸方向に沿う測長ビーム B2が反 射面 41c (図 4 (B)参照）に向けて投射されるようになっている。本実施形態では、反 射面 41bで反射された測長ビーム B1と直交する反射面を有する固定鏡 47A、及び 反射面 41cで反射された測長ビーム B2と直交する反射面を有する固定鏡 47Bが、 移動鏡 41から Y方向に所定距離離れた位置に測長ビーム Bl , B2に干渉しない 状態で、それぞれ x軸方向に延設されている。
[0078] 固定鏡 47A、 47Bは、例えば投影ユニット PUを支持するフレーム（不図示）に設け られた同一の支持体（不図示）に支持されている。なお、固定鏡 47A、 47Bは前述の 計測フレームなどに設けても良い。また、本実施形態では、 3つの反射面 41b、 41a, 41cを有する移動鏡 41と、固定鏡 47A、 47Bとを設けるものとした力 これに限らず、 例えば 45度の斜面を有する移動鏡をステージ本体 91の側面に設け、ウェハステー ジ WSTの上方に固定鏡を配置する構成としても良い。この場合、固定鏡を前述の支 持体あるいは計測フレームなどに設ければ良レ、。
[0079] Y干渉計 16は、図 2に示されるように、投影光学系 PLの投影中心（光軸 AX、図 1 参照）を通る Y軸に平行な直線から同一距離 X側， +X側に離れた Y軸方向の測 長軸に沿って測長ビーム B4 , B4をウェハテーブル WTBの反射面 17aに投射し、
1 2
それぞれの反射光を受光することで、ウェハテーブル WTBの測長ビーム B4 , B4
1 2 の照射点における Y軸方向の位置 (Y位置）を検出している。なお、図 1では、測長ビ ーム B4 , B4が代表的に測長ビーム B4として示されている。
1 2
[0080] また、 Y干渉計 16は、測長ビーム B4 , B4との間に Z軸方向に所定間隔をあけて Y
1 2
軸方向の測長軸に沿って測長ビーム B3を反射面 41aに向けて投射し、反射面 41a で反射した測長ビーム B3を受光することにより、移動鏡 41の反射面 4 la (すなわちゥ ェハステージ WST)の Y位置を検出して!/、る。
[0081] 主制御装置 20は、 Y干渉計 16の測長ビーム B4 , B4に対応する測長軸の計測値
1 2
の平均直に基づいて反射面 17a、すなわちウェハテーブル WTB (ウェハステージ W ST)の Y位置はり正しくは、 Y軸方向の変位 ΔΥ)を算出する。また、主制御装置 20 は、測長ビーム B4 , B4に対応する測長軸の計測値の差より、ウェハテーブル WTB
1 2
の Z軸回りの回転方向（ Θ Z方向）の変位（ョーイング量） Δ θ z(Y)を算出する。また、 主制御装置 20は、反射面 17a及び反射面 41aにおける Υ位置 (Υ軸方向の変位 ΔΥ )に基づいて、ウェハステージ WSTの θ X方向の変位（ピッチング量） Δ θ Xを算出す
[0082] また、 X干渉計 126は、図 2に示されるように、投影光学系 PLの光軸を通る X軸方 向の直線 LHに関して同一距離離れた 2軸の測長軸に沿って測長ビーム B5 , B5を ウェハテーブル WTBに投射しており、主制御装置 20は、測長ビーム B5 , B5に対
1 2 応する測長軸の計測値に基づレ、て、ウェハテーブル WTBの X軸方向の位置（X位 置、より正しくは、 X軸方向の変位 Δ Χ)を算出する。また、主制御装置 20は、測長ビ ーム B5 , B5に対応する測長軸の計測値の差より、ウェハテーブル WTBの Θ z方向
1 2
の変位（ョーイング量） Δ Θ Z(x)を算出する。なお、 X干渉計 126から得られる Δ θ z(x) と Y干渉計 16から得られる Δ θ z(Y)は互いに等しぐウェハテーブル WTBの θ ζ方向 への変位（ョーイング量） Δ θ ζを代表する。
[0083] また、図 2に点線で示されるように、 X干渉計 128から X軸に平行な測長軸に沿って 測長ビーム Β7が射出される。この X干渉計 128は、実際には、後述するアンローディ ングポジション UPとローデイングポジション LP (図 3参照）とを結ぶ X軸に平行な測長 軸に沿って、アンローデイングポジション UPとローデイングポジション LPの近傍に位 置するウェハテーブル WTBの反射面 17bに測長ビーム B7を投射する。また、図 2に 示されるように、 X干渉計 127から測長ビーム B6が、ウェハテーブル WTBの反射面 17bに投射される。実際には、測長ビーム B6は、プライマリアライメント系 AL1の検出 中心を通る X軸に平行な測長軸に沿って、ウェハテーブル WTBの反射面 17bに投 射される。
[0084] 主制御装置 20は、 X干渉計 127の測長ビーム B6の計測値、及び X干渉計 128の 測長ビーム B7の計測値からも、ウェハテーブル WTBの X軸方向の変位 Δ Χを求め ること力 Sできる。ただし、 3つの X干渉計 126, 127, 128の配置が Y軸方向に関して 異なっており、 X干渉計 126は図 22に示される露光時に、 X干渉計 127は図 29等に 示されるウェハァライメント時に、 X干渉計 128は図 26及び図 27に示されるウェハの ロード時及び図 25に示されるアンロード時に使用される。
[0085] また、 Z干渉計 43A、 43Bそれぞれからは、 Y軸に沿う測長ビーム Bl、 B2力 S、移動 鏡 41に向けて投射される。これらの測長ビーム Bl、 B2は、移動鏡 41の反射面 41b , 41cのそれぞれに所定の入射角（ Θ /2とする）で入射する。そして、測長ビーム B1 、 B2は、反射面 41b、 41cでそれぞれ反射されて、固定鏡 47A、 47Bの反射面に垂 直に入射する。そして、固定鏡 47A、 47Bの反射面で反射された測長ビーム Bl、 B2 は、再度反射面 41b, 41cでそれぞれ反射されて (入射時の光路を逆向きに戻り） Z 干渉計 43A、 43Bで受光される。
[0086] ここで、ウェハステージ WST (すなわち移動鏡 41)の Y軸方向への変位を ΔΥο、 Ζ 軸方向への変位を ΔΖοとすると、 Ζ干渉計 43Α、 43Βで受光される測長ビーム B1の 光路長変化 AL1及び測長ビーム Β2の光路長変化 AL2は、それぞれ以下の式（1) 、 （2)で表される。
[0087] ALl= AYoX (l + cos e ) - AZoXsin 0
AL2= AYoX (1 + cos θ ) + ΔΖοΧβίη θ ·'· (2)
従って、式（1)、（2)から ΔΖο及び ΔΥοは次式（3)、（4)で求められる。
[0088] Δ Ζο = ( Δ L2 - Δ LI) /2sin θ … ）
Δ Υο= ( Δ LI + AL2)/{2 (1 + cos θ ) } …（4)
[0089] 上記の変位 ΔΖο、 ΔΥοは、 Ζ干渉計 43Α、 43Βのそれぞれで求められる。そこで 、 Ζ干渉計 43Αで求められる変位を AZoR、 AYoRとし、 Z干渉計 43Bで求められる 変位を AZoL、 AYoLとする。そして、 Z干渉計 43A、 43Bそれぞれが投射する測長 ビーム Bl、 B2が X軸方向に離間する距離を Dとする（図 2参照）。かかる前提の下で 、移動鏡 41 (すなわちウェハステージ WST)の Θ z方向への変位（ョーイング量） Δ θ z、及び移動鏡 41 (すなわちウェハステージ WST)の Θ y方向への変位（ローリン グ量） Δ 6 yは次式（5)、（6)で求められる。
[0090] Δ 6 z= (AYoR- AYoL)/D ·'· (5)
Δ Θ y= ( Δ ZoL- Δ ZoR) /Ό …（6)
従って、主制御装置 20は、上記式（3)〜式（6)を用いることで、 Ζ干渉計 43Α、 43 Βの計測結果に基づいて、ウェハステージ WSTの 4自由度の変位 ΔΖο、 ΔΥο、 Δ θ ζ、 Δ 6 yを算出することができる。
[0091] このように、主制御装置 20は、干渉計システム 118の計測結果から、 6自由度方向
(Ζ、Χ、Υ、 θ ζ、 θ χ、 θ γ方向）に関するウェハステージ WSTの変位を求めることが できる。なお、本実施形態では干渉計システム 118がウェハステージ WSTの 6自由 度方向の位置情報を計測可能であるものとしたが、計測方向は 6自由度方向に限ら れず 5自由度以下の方向でも良い。
[0092] なお、本実施形態では、ウェハステージ WST (91, WTB)が 6自由度で移動可能 な単一のステージである場合について説明したが、これに限らず、 XY平面内で自在 に移動可能なステージ本体 91と、該ステージ本体 91上に搭載され、ステージ本体 9 1に対して少なくとも Z軸方向、 θ X方向及び Θ y方向に相対的に微小駆動可能なゥ ェハテーブル WTBとを含んでウェハステージ WSTを構成しても良い。この場合、前 述の移動鏡 41はウェハテーブル WTBに設けられる。また、反射面 17a,反射面 17b の代わりに、ウェハテーブル WTBに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。
[0093] 但し、本実施形態では、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の XY平面内 の位置情報（ Θ z方向の回転情報を含む 3自由度方向の位置情報）は、主として、後 述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計 16, 126, 127の計測値は、そ のエンコーダシステム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の出力異常発生時のバックアツ プの場合などに補助的に用いられる。なお、本実施形態では、ウェハステージ WST の 6自由度方向の位置情報のうち、 X軸方向、 Y軸方向及び Θ z方向を含む 3自由度 方向の位置情報は後述のエンコーダシステムによって計測し、残りの 3自由度方向、 すなわち Z軸方向、 θ X方向及び Θ y方向の位置情報は、後述の複数の Zセンサを有 する計測システムによって計測される。ここで、残りの 3自由度方向の位置情報は、計 測システムと干渉計システム 118の両方によって計測しても良い。例えば、計測シス テムによって Z軸方向及び Θ y方向の位置情報を計測し、干渉計システム 118によつ て Θ X方向の位置情報を計測しても良い。
[0094] なお、干渉計システム 118はその少なくとも一部（例えば、光学系など）が、投影ュ ニット PUを保持するメインフレームに設けられる、あるいは前述の如く吊り下げ支持さ れる投影ユニット PUと一体に設けられても良いが、本実施形態では前述した計測フ レームに設けられるものとする。
[0095] 計測ステージ MSTは、前述したステージ本体 92と、該ステージ本体 92上に搭載さ れた計測テーブル MTBとを含んでいる。計測テーブル MTBは、不図示の Zレベリン グ機構を介してステージ本体 92上に搭載されている。し力もながら、これに限らず、 例えば、計測テーブル MTBを、ステージ本体 92に対して X軸方向、 Y軸方向及び θ ζ方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージ MSTを採用し ても良いし、あるいは、計測テーブル MTBをステージ本体 92に固定し、その計測テ 一ブル MTBとステージ本体 92とを含む計測ステージ MSTの全体を 6自由度方向に 駆動可能な構成にしても良い。
[0096] 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レ、 る。この計測用部材としては、例えば、図 2及び図 5 (A)に示されるように、投影光学 系 PLの像面上で照明光 ILを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセン サ 94、投影光学系 PLにより投影されるパターンの空間像 (投影像)を計測する空間 像計測器 96、及び例えば国際公開第 03/065428号パンフレットなどに開示されて いるシャツク—ハルトマン（Shack-Hartman)方式の波面収差計測器 98などが採用さ れている。波面収差計測器 98としては、例えば国際公開第 99/60361号パンフレ ット（対応欧州特許出願公開第 1079223号明細書）に開示されるものも用いることが できる。
[0097] 照度むらセンサ 94としては、例えば特開昭 57— 117238号公報（対応する米国特 許第 4, 465, 368号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものを用いること 力 Sできる。また、空間像計測器 96としては、例えば特開 2002— 14005号公報（対応 する米国特許出願公開第 2002/0041377号明細書）などに開示されるものと同様 の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では 3つの計測用部材（94、 9 6、 98)を計測ステージ MSTに設けるものとした力 S、計測用部材の種類、及び/又は 数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系 PLの透過率を計 測する透過率計測器、及び/又は、前述の局所液浸装置 8、例えばノズルユニット 3 2 (あるいは先端レンズ 191)などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計 測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット 32、先端レンズ 191などを清掃する清 掃部材などを計測ステージ MSTに搭載しても良い。
[0098] 本実施形態では、図 5 (A)からもわ力、るように、使用頻度の高いセンサ類、照度むら センサ 94や空間像計測器 96などは、計測ステージ MSTのセンターライン CL (中心 を通る Y軸）上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を用 いた計測を、計測ステージ MSTを X軸方向に移動させることなぐ Y軸方向にのみ移 動させて fiうこと力 Sでさる。 [0099] 上記各センサに加え、例えば特開平 11 16816号公報（対応する米国特許出願 公開第 2002/0061469号明細書）などに開示される、投影光学系 PLの像面上で 照明光 ILを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良ぐこの 照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。
[0100] なお、本実施形態では、投影光学系 PLと液体 (水) Lqとを介して露光光 (照明光) I Lによりウェハ Wを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光 ILを用いる計 測に使用される上記の照度むらセンサ 94 (及び照度モニタ）、空間像計測器 96、並 びに波面収差計測器 98では、投影光学系 PL及び水 Lqを介して照明光 ILを受光す ることとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブル MTB (及びステージ本体 92)に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブル MT B (及びステージ本体 92)に配置するようにしても良い。
[0101] 計測ステージ MSTのステージ本体 92には、図 5(B)に示されるように、その— Y側 の端面に、枠状の取付部材 42が固定されている。また、ステージ本体 92の—Y側の 端面には、取付部材 42の開口内部の X軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の 送光系 36に対向し得る配置で、一対の受光系 44が固定されている。各受光系 44は 、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなど と、これらを収納する筐体とによって構成されている。図 4 (B)及び図 5(B)、並びにこ れまでの説明から容易に想像されるように、本実施形態では、ウェハステージ 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）では、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が前述の各送光系 36で案内され、各受光系 44内部の各受光素子で受光される。 すなわち、計測プレート 30、送光系 36及び受光系 44によって、前述した特開 2002 14005号公報（対応する米国特許出願公開第 2002/0041377号明細書）など に開示されるものと同様の、空間像計測装置 45が構成される（図 6参照）。
[0102] 前記取付部材 42の上には、断面矩形の棒状部材から成る基準部材としてのコンフ イデンシャルバ一（以下、「CDバー」と略述する） 46が X軸方向に延設されている。こ の CD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。 [0103] CD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。この CDバー 46の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設 定されている。また、この CDバー 46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図 5 (A)に示されるように、 Y軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子） 52が それぞれ形成されている。この一対の基準格子 52は、相互に所定距離 (Lとする）を 隔てて CDバー 46の X軸方向の中心、すなわち前述のセンターライン CLに関して対 称な配置で形成されている。
[0104] また、この CDバー 46の上面には、図 5 (A)に示されるような配置で複数の基準マ ーク Mが形成されている。この複数の基準マーク Mは、同一ピッチで Y軸方向に関し て 3行の配列で形成され、各行の配列が X軸方向に関して互いに所定距離だけずれ て形成されている。各基準マーク Mとしては、後述するプライマリアライメント系、セカ ンダリアライメント系によって検出可能な寸法の 2次元マークが用いられている。基準 マーク Mはその形状 (構成）が前述の基準マーク FMと異なっても良いが、本実施形 態では基準マーク Mと基準マーク FMとは同一の構成であり、かつウェハ Wのァライ メントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態では CDバー 46の表面、 及び計測テーブル MTB (前述の計測用部材を含んでも良!/、）の表面もそれぞれ撥 液膜 (撥水膜)で覆われて!/、る。
[0105] 計測テーブル MTBの + Y端面、 X端面も前述したウェハテーブル WTBと同様 の反射面 19a、 19bが形成されている（図 2及び図 5 (A)参照）。干渉計システム 118 (図 6参照）の Y干渉計 18、 X干渉計 130 (図 1では、 X干渉計 130は不図示、図 2参 照）は、これらの反射面 19a、 19bに、図 2に示されるように、干渉計ビーム（測長ビー ム）を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置から の変位、すなわち計測ステージ MSTの位置情報 (例えば、少なくとも X軸及び Y軸方 向の位置情報と Θ z方向の回転情報とを含む）を計測し、この計測値が主制御装置 2 0に供給される。
[0106] 本実施形態の露光装置 100では、図 1では図面の錯綜を避ける観点から図示が省 略されているが、実際には、図 3に示されるように、投影ユニット PUの中心（投影光学 系 PLの光軸 AX、本実施形態では前述の露光領域 IAの中心とも一致）を通りかつ Y 軸と平行な直線 LV上で、その光軸から Υ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が配置されている。このプライマリアライメント系 A L1は、支持部材 54を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。この プライマリアライメント系 AL1を挟んで、 X軸方向の一側と他側には、その直泉 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ァライメント系 AL2 , AL2と、 A
1 2
L2， AL2と力 それぞれ設けられている。すなわち、 5つのァライメント系 ALl , AL
3 4
2〜AL2はその検出中心が X軸方向に関して異なる位置に配置されている、すな
1 4
わち X軸方向に沿って配置されている。
各セカンダリァライメント系 AL2 (n= l〜4)は、セカンダリァライメント系 AL2につ n 4 いて代表的に示されるように、回転中心 Oを中心として図 3における時計回り及び反 時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム 56 (n= l〜4)の先端（回動端）に固 n
定されている。本実施形態では、各セカンダリァライメント系 AL2はその一部（例え n
ば、ァライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する 光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム 56に固定され、残りの一部は n
投影ユニット PUを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリァライメント系 AL 2 , AL2 , AL2 , AL2はそれぞれ、回転中心 Oを中心として回動することで、 X位
1 2 3 4
置が調整される。すなわち、セカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2はそ
1 2 3 4 の検出領域 (又は検出中心）が独立に X軸方向に可動である。従って、プライマリアラ ィメント系 AL1及びセカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2は X軸方向に
1 2 3 4
関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、 アームの回動によりセカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2 , AL2の X位置が
1 2 3 4
調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリァライメント系 AL2 , AL2 , AL2
1 2 3
, AL2を X軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリァライ
4
メント系 AL2， AL2， AL2， AL2の少なくとも 1つを X軸方向だけでなく Y軸方向に
1 2 3 4
も可動として良い。なお、各セカンダリァライメント系 AL2はその一部がアーム 56に n n よって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどに よって、アーム 56に固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。この n センサは、セカンダリァライメント系 AL2の X軸方向の位置情報を計測するだけでも n
良いが、他の方向、例えば Y軸方向、及び/又は回転方向（ θ X及び Θ y方向の少 なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能として良い。
[0108] 各アーム 56の上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド 5
n
8 (n=；!〜 4)が設けられている。また、アーム 56は、モータ等を含む回転駆動機構 n n
60 (n= l〜4、図 3では不図示、図 6参照）によって、主制御装置 20の指示に応じて n
回動される。主制御装置 20は、アーム 56の回転調整後に、各バキュームパッド 58
n n を作動させて各アーム 56を不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各 n
アーム 56の回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系 AL1に対す n
る 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2の所望の位置関係が維持される。
1 4
[0109] なお、メインフレームのアーム 56に対向する部分が磁性体であるならば、バキュー n
ムパッド 58に代えて電磁石を採用しても良い。
[0110] 本実施形態では、プライマリアライメント系 AL1及び 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2のそれぞれとして、例えばウェハ上のレジストを感光させないブロード
1 4
バンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面 に結像された対象マークの像と不図示の指標（各ァライメント系内に設けられた指標 板上の指標パターン）の像とを撮像素子（CCD等）を用いて撮像し、それらの撮像信 号を出力する画像処理方式の FIA (Field Image Alignment)系のセンサが用いられて
° 1 J " 4 のそれぞれからの撮像信号は、図 6の主制御装置 20に供給される。
[0111] なお、上記各ァライメント系としては、 FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象 マークに照射し、その対象マーク力も発生する散乱光又は回折光を検出する、ある いはその対象マークから発生する 2つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは 同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するァ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。また、本実施形態では 5つのァラ ィメント系 AL1、 AL2〜AL2を設けるものとしている力 その数は 5つに限られるも
1 4
のでなぐ 2つ以上かつ 4つ以下、あるいは 6つ以上でも良いし、奇数ではなく偶数で も良い。さらに、本実施形態では、 5つのァライメント系 AL1、 AL2〜AL2は、支持 部材 54を介して投影ユニット PUを保持するメインフレームの下面に固定されるものと したが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。また、ァライメ ント系 AL1、 AL2〜AL2はウェハ Wのァライメントマーク、及び CDバー 46の基準
1 4
マークを検出するので、本実施形態では単にマーク検出系とも呼ばれる。
[0112] 本実施形態の露光装置 100では、図 3に示されるように、前述したノズルユニット 32 の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの 4つのヘッドユニット 62A〜62 Dが配置されている。これらのヘッドユニット 62A〜62Dは、図 3では図面の錯綜を避 ける観点から図示が省略されている力 実際には、支持部材を介して、前述した投影 ユニット PUを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッド ユニット 62A〜62Dは、例えば投影ユニット PUが吊り下げ支持される場合は投影ュ ニット PUと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設け ても良い。
[0113] ヘッドユニット 62A、 62Cは、投影ユニット PUの + X側、—X側にそれぞれ X軸方向 を長手方向として、かつ投影光学系 PLの光軸 AXに関して対称に光軸 AXからほぼ 同一距離隔てて配置されている。また、ヘッドユニット 62B、 62Dは、投影ユニット PU の +Y側、 Y側にそれぞれ Y軸方向を長手方向として、かつ投影光学系 PLの光軸 AXからほぼ同一距離隔てて配置されて!/、る。
[0114] ヘッドユニット 62A及び 62Cは、図 3に示されるように、 X軸方向に沿って投影光学 系 PLの光軸 AXを通りかつ X軸と平行な直線 LH上に所定間隔で配置された複数 (こ こでは 6個）の Yヘッド 64を備えている。ヘッドユニット 62Aは、前述の Yスケール 39 Yを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の Y軸方向の位置（Y位
1
置）を計測する多眼 (ここでは、 6眼）の Yリニアエンコーダ（以下、適宜「Yエンコーダ」 又は「エンコーダ」と略述する） 70Α (図 6参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット 62 Cは、前述の Υスケール 39Υを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB )の Υ位置を計測する多眼 (ここでは、 6眼）の Υエンコーダ 70C (図 6参照）を構成す る。ここで、ヘッドユニット 62Α, 62Cが備える隣接する Υヘッド 64 (すなわち、計測ビ ーム）の間隔は、前述の Υスケール 39Υ , 39Υの X軸方向の幅（より正確には、格子
1 2
線 38の長さ）よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット 62Α, 62Cがそれぞれ備 える複数の Yヘッド 64のうち、最も内側に位置する Υヘッド 64は、投影光学系 PLの 光軸になるべく近く配置するために、投影光学系 PLの鏡筒 40の下端部はり正確に は先端レンズ 191を取り囲むノズルユニット 32の横側）に固定されている。
[0115] ヘッドユニット 62Bは、図 3に示されるように、上記直線 LV上に Y軸方向に沿って所 定間隔で配置された複数、ここでは 7個の Xヘッド 66を備えている。また、ヘッドュニ ット 62Dは、上記直線 LV上に所定間隔で配置された複数、ここでは 1 1個（ただし、 図 3ではプライマリアライメント系 AL1と重なる 1 1個のうちの 3個は不図示）の Xヘッド 66を備えている。ヘッドユニット 62Bは、前述の Xスケール 39Xを用いて、ウェハステ
1
ージ WST (ウェハテーブル WTB)の X軸方向の位置 (X位置）を計測する、多眼（ここ では、 7眼）の Xリニアエンコーダ（以下、適宜「Xエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述 する） 70B (図 6参照）を構成する。また、ヘッドユニット 62Dは、前述の Xスケール 39 Xを用いて、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の X位置を計測する、多 眼 (ここでは、 1 1眼）の Xエンコーダ 70D (図 6参照）を構成する。また、本実施形態で は、例えば後述するァライメント時などにヘッドユニット 62Dが備える 1 1個の Xヘッド 6 6のうちの 2個の Xヘッド 66力 Xスケール 39X , Xスケール 39Xに同時にそれぞれ
1 2
対向する場合がある。この場合には、 Xスケール 39Xとこれに対向する Xヘッド 66と
1
によって、 Xリニアエンコーダ 70Bが構成され、 Xスケール 39Xとこれに対向する Xへ ッド 66とによって、 Xリユアエンコーダ 70Dが構成される。
[0116] ここで、 1 1個の Xヘッド 66のうちの一部、ここでは 3個の Xヘッドは、プライマリアライ メント系 AL1の支持部材 54の下面側に取り付けられている。また、ヘッドユニット 62B , 62Dがそれぞれ備える隣接する Xヘッド 66 (計測ビーム）相互の間隔は、前述の X スケール 39X , 39Xの Y軸方向の幅はり正確には、格子線 37の長さ）よりも狭く設
1 2
定されている。また、ヘッドユニット 62B, 62Dがそれぞれ備える複数の Xヘッド 66の うち、最も内側に位置する Xヘッド 66は、投影光学系 PLの光軸になるべく近く配置す るために、投影光学系 PLの鏡筒の下端部はり正確には先端レンズ 191を取り囲む ノズルユニット 32の横側）に固定されている。
[0117] さらに、セカンダリァライメント系 AL2の XfilJ、セカンダリァライメント系 AL2の +
1 4
X側に、プライマリアライメント系 AL1の検出中心を通る X軸に平行な直線上かつそ の検出中心に対してほぼ対称に検出点が配置される Yヘッド 64y , 64yがそれぞれ
1 2
設けられている。 Yヘッド 64y , 64yの間隔は、前述した距離 Lにほぼ等しく設定さ
1 2
れている。 Yヘッド 64y， 64yは、ウェハステージ WST上のウェハ Wの中心が上記
1 2
直線 LV上にある図 3に示される状態では、 Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向
2 1
するようになつている。後述するァライメント動作の際などでは、 Yヘッド 64y , 64yに
1 2 対向して Yスケール 39Y， 39Yがそれぞれ配置され、この Yヘッド 64y， 64y (すな
2 1 1 2 わち、これら Yヘッド 64y， 64yによって構成される Yエンコーダ 70C、 70A)によつ
1 2
てウェハステージ WSTの Y位置（及び Θ Z回転）が計測される。
[0118] また、本実施形態では、セカンダリァライメント系の後述するベースライン計測時な どに、 CDバー 46の一対の基準格子 52と Yヘッド 64y , 64yとがそれぞれ対向し、 Y
1 2
ヘッド 64y , 64yと対向する基準格子 52とによって、 CDバー 46の Y位置力 それぞ
1 2
れの基準格子 52の位置で計測される。以下では、基準格子 52にそれぞれ対向する γヘッド 64y , 64yによって構成されるエンコーダを Y軸リニアエンコーダ 70E, 70F
1 2
(図 6参照）と呼ぶ。
[0119] 上述した 6つのリニアエンコーダ 70A〜70Fは、例えば 0. lnm程度の分解能でゥ ェハステージ WSTのそれぞれの計測方向の位置情報を計測し、それらの計測値 ( 計測情報）は、主制御装置 20に供給される。主制御装置 20は、リニアエンコーダ 70 A〜70Dの計測値に基づいて、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置を制御す るとともに、リニアエンコーダ 70E, 70Fの計測値に基づいて、 CDバー 46の θ z方向 の回転を制御する。なお、リニアエンコーダの構成等については、さらに後述する。
[0120] 本実施形態の露光装置 100では、ウェハ Wの Z軸方向の位置情報を計測する位置 計測装置が設けられる。本実施形態では、この位置計測装置として、図 3に示される ように、照射系 90a及び受光系 90bから成る、例えば特開平 6— 283403号公報（対 応する米国特許第 5, 448, 332号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入 射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点 AF系」と略述する）が設けられている。 本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット 62C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、前述のヘッドユニット 62Aの + X端部の Y側に受光系 90bが配置されている。 [0121] この多点 AF系（90a, 90b)の複数の検出点は、図示は省略されている力 被検面 上で X軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば 1行 M列（ Mは検出点の総数)又は 2行 N列（Nは検出点の総数の 1/2)のマトリックス状に配 置される。図 3中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図 示せず、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として示している。この検出領域 AFは、 X軸方向の長さがウェハ Wの直 径と同程度に設定されているので、ウェハ Wを Y軸方向に 1回スキャンするだけで、ゥ ェハ 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。また、この検 出領域 AFは、 Y軸方向に関して、前述の液浸領域 14 (露光領域 IA)とァライメント系 (AL1、 AL2 , AL2 , AL2 , AL2 )の検出領域との間に配置されているので、多点
1 2 3 4
AF系とァライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点 AF系は、投影ユニット PUを保持するメインフレームなどに設けても良いが、本実施 形態では前述の計測フレームに設けるものとする。
[0122] なお、複数の検出点は 1行 M列又は 2行 N列で配置されるものとした力 行数及び /又は列数はこれに限られない。但し、行数が 2以上である場合は、異なる行の間で も検出点の X軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点は X 軸方向に沿って配置されるものとした力 これに限らず、複数の検出点の全部又は一 部を Y軸方向に関して異なる位置に配置しても良い。例えば、 X軸及び Y軸の両方と 交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は 少なくとも X軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数 の検出点に検出ビームを照射するものとしたが、例えば検出領域 AFの全域に検出 ビームを照射しても良い。さらに、検出領域 AFは X軸方向の長さがウェハ Wの直径と 同程度でなくても良い。
[0123] 本実施形態では、多点 AF系の複数の検出点のうちの、両端に位置する検出点の 近傍、すなわちビーム領域 AFの両端部近傍に、前述の直線 LVに関して対称な配 置で、各一対の Z位置計測用の面位置センサ（以下、「Zセンサ」と略述する） 72a, 7 2b、及び 72c, 72d力 S設けられている。これらの Zセンサ 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センサ 72a〜72dとしては、ウェハテーブル W TBに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるゥェ ハテーブル WTB表面の XY平面に直交する Z軸方向の位置情報を計測するセンサ 、一例として CDドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式 の変位センサ（光ピックアップ方式のセンサ）が用いられている。なお、 Zセンサ 72a 〜72dは前述した計測フレームなどに設けても良い。
[0124] さらに、前述したヘッドユニット 62Cは、複数の Yヘッド 64を結ぶ X軸方向の直線 L Hを挟んで一側と他側に位置する、直線 LHに平行な 2本の直線上にそれぞれ沿つ て且つ相互に対応して所定間隔で配置された複数 (ここでは各 6個、合計で 12個）の Zセンサ 74 (i= l , 2、 j = l , 2,…… , 6)を備えている。この場合、対を成す Zセンサ 74 、 74 は、上記直線 LHに関して対称に配置されている。さらに、複数対 (ここで l,j 2,j
は 6対）の Zセンサ 74 、 74 と複数の Yヘッド 64とは、 X軸方向に関して交互に配置
l,j 2,j
されている。各 Zセンサ 74 としては、前述の Zセンサ 72a〜72dと同様の光ピックアツ
i.j
プ方式のセンサが用いられて!/、る。
[0125] ここで、直線 LHに関して対称な位置にある各対の Zセンサ 74 , 74 の間隔は、前
l,j 2,j
述した Zセンサ 72a, 72bの間隔と同一間隔に設定されている。また、一対の Zセンサ 74 , 74 は、 Zセンサ 72a, 72bと同一の Y軸方向の直線上に位置している。
1,4 2,4
[0126] また、前述したヘッドユニット 62Aは、前述の直線 LVに関して、上述の複数の Zセ ンサ 74 と対称に配置された複数、ここでは 12個の Zセンサ 76 (p= l , 2、q= l , 2 i.j P.q
,…… , 6)を備えている。各 Ζセンサ 76 としては、前述の Ζセンサ 72a〜72dと同様
P.q
の光ピックアップ方式のセンサが用いられている。また、一対の Zセンサ 76 , 76 は
1,3 2,3
、 Zセンサ 72c, 72dと同一の Y軸方向の直線上に位置している。なお、 Zセンサ 74 、 76 は、例えば前述のメインフレームあるいは計測フレームに設けられる。また、本
P.q
実施形態では、 Zセンサ 72a〜72d、 74 、 76 を有する計測システムは、前述のス
i.j P.q
ケールと対向する 1つ又は複数の Zセンサによってウェハステージ WSTの Z軸方向 の位置情報を計測する。このため、露光動作では、ウェハステージ WSTの移動に応 じて、位置計測に用いる Zセンサ 74 、 76 が切り換えられる。さらに露光動作では、
i.j P.q
Yスケール 39Yと少なくとも 1つの Ζセンサ 76 が対向し、かつ Υスケール 39Υと少
1 ΡΛ 2 なくとも 1つの Zセンサ 74 が対向する。従って、計測システムはウェハステージ WST の Z軸方向の位置情報だけでなく Θ y方向の位置情報（ローリング)も計測可能である 。また、本実施形態では、計測システムの各 Zセンサがスケールの格子面（回折格子 の形成面）を検出するものとしているが、格子面と異なる面、例えば格子面を覆うカバ 一ガラスの一面を検出するものとしても良い。
[0127] なお、図 3では、計測ステージ MSTの図示が省略されるとともに、その計測ステー ジ MSTと先端レンズ 191との間に保持される水 Lqで形成される液浸領域が符号 14 で示されている。また、この図 3において、符号 78は、多点 AF系（90a, 90b)のビー ム路近傍に所定温度に温度調整されたドライエアーを、図 3中の白抜き矢印で示さ れるように例えばダウンフローにて送風する局所空調システムを示す。また、符号 UP は、ウェハテーブル WTB上のウェハのアンロードが行われるアンローデイングポジシ ヨンを示し、符号 LPはウェハテーブル WTB上へのウェハのロードが行われるローデ イングポジションを示す。本実施形態では、アンローデイングポジション UPと、ローデ イングポジション LPとは、直線 LVに関して対称に設定されている。なお、アンローデ
[0128] 図 6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。この主制御装置 20に接続された外部 記憶装置であるメモリ 34には、後述する補正情報が記憶されている。なお、図 6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 の計測ステージ MSTに設けられた各種センサ力 纏めてセンサ群 99として示されて いる。
[0129] 上述のようにして構成された本実施形態の露光装置 100では、前述したようなゥェ ハテーブル WTB上の Xスケール、 Yスケールの配置及び前述したような Xヘッド、 Y ヘッドの配置を採用したことから、図 7 (A)及び図 7 (B)などに例示されるように、ゥェ ハステージ WSTの有効ストローク範囲（すなわち、本実施形態では、ァライメント及び 露光動作のために移動する範囲）では、必ず、 Xスケール 39X , 39Xのうちの少なく
1 2
とも一方にヘッドユニット 62B、 62Dに属する合計 18個の Xヘッドのうちの少なくとも 1 箇所の Xヘッド 66が対向し、かつ Yスケール 39Y , 39Yにヘッドユニット 62A, 62C にそれぞれ属する少なくとも各 1つの Yッド 64、又は Υヘッド 64y , 64yがそれぞれ
1 2
対向するようになっている。すなわち、 4つのスケールのうちの少なくとも 3つに、対応 するヘッドが少なくとも各 1つ対向するようになっている。
[0130] なお、図 7 (A)及び図 7 (B)中では、対応する Xスケール又は Yスケールに対向した ヘッドが丸で囲んで示されて!/、る。
[0131] このため、主制御装置 20は、前述のウェハステージ WSTの有効ストローク範囲で は、エンコーダ 70A及び 70C、並びにエンコーダ 70B及び 70Dの少なくとも一方の 少なくとも合計 3個のエンコーダの計測値に基づいて、ステージ駆動系 124を構成す る各モータを制御することで、ウェハステージ WSTの XY平面内の位置情報（ Θ z方 向の回転情報を含む）を、高精度に制御することができる。エンコーダ 70A〜70Dの 計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計に比べては無視できるほど小さいので 、空気揺らぎに起因する計測値の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。
[0132] また、図 7 (A)中に白抜き矢印で示されるようにウェハステージ WSTを X軸方向に 駆動する際、そのウェハステージ WSTの Y軸方向の位置を計測する Yヘッド 64が、 同図中に矢印 e , eで示されるように、隣の Yヘッド 64に順次切り換わる。例えば実
1 2
線の丸で囲まれる Yヘッド 64 ， 64 力ら点線の丸で囲まれる Yヘッド 64 ， 64 へ
C3 A3 C4 A4 切り換わる。このため、その切り換わりの前後で、後述する計測値のつなぎ処理が行 なわれる。すなわち、本実施形態では、この Yヘッド 64の切り換え及び計測値のつな ぎ処理を円滑に行うために、前述の如ぐヘッドユニット 62A, 62Cが備える隣接する γヘッド 64の間隔を、 Yスケール 39Y , 39Yの X軸方向の幅よりも狭く設定したもの
1 2
である。
[0133] また、本実施形態では、前述の如ぐヘッドユニット 62B, 62Dが備える隣接する X ヘッド 66相互の間隔は、前述の Xスケール 39X , 39Xの Y軸方向の幅よりも狭く設
1 2
定されているので、上述と同様に、図 7 (B)中に白抜き矢印で示されるようにウェハス テージ WSTを Y軸方向に駆動する際、そのウェハステージ WSTの X軸方向の位置 を計測する Xヘッド 66が、順次隣の Xヘッド 66に切り換わり（例えば実線の丸で囲ま れる Xヘッド 66から点線の丸で囲まれる Xヘッド 66へ切り換わる）、その切り換わりの 前後で計測値のつなぎ処理が行なわれる。 [0134] 次に、エンコーダ 70A〜70Fの構成等について、図 8 (A)に拡大して示される、 Y エンコーダ 70Aを代表的に採り上げて説明する。この図 8 (A)には、 Yスケール 39Y
1 に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット 62Aの 1つの Yヘッド 64が示されて いる。
[0135] Yヘッド 64は、大別すると、照射系 64a、光学系 64b、及び受光系 64cの 3部分から 構成されている。
[0136] 照射系 64aは、レーザビーム LBを Y軸及び Z軸に対して 45° を成す方向に射出す る光源、例えば半導体レーザ LDと、該半導体レーザ LDから射出されるレーザビー ム LBの光路上に配置された収束レンズ L1とを含む。
[0137] 光学系 64bは、その分離面が XZ平面と平行である偏光ビームスプリッタ PBS、一 対の反射ミラー Rla, Rlb、レンズ L2a, L2b、四分の一波長板（以下、 λ /4板と記 述する） WPla, WPlb、及び反射ミラー R2a, R2b等を備えている。
[0138] 受光系 64cは、偏光子 (検光子)及び光検出器等を含む。
[0139] この Yエンコーダ 70Aにおいて、半導体レーザ LDから射出されたレーザビーム LB はレンズ L1を介して偏光ビームスプリッタ PBSに入射し、偏光分離されて 2つのビー ム LB、 LBとなる。偏光ビームスプリッタ PBSを透過したビーム LBは反射ミラー Rla
1 2 1
を介して Yスケール 39Yに形成された反射型回折格子 RGに到達し、偏光ビームス
1
プリッタ PBSで反射されたビーム LBは反射ミラー Ribを介して反射型回折格子 RG に到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームを P偏光成分と S偏光成分に 分離することを意味する。
[0140] ビーム LB、 LBの照射によって回折格子 RG力、ら発生する所定次数の回折ビーム
1 2
、例えば 1次回折ビームはそれぞれ、レンズ L2b、 L2aを介してえ /4板 WPlb、 WP laにより円偏光に変換された後、反射ミラー R2b、 R2aにより反射されて再度え /4 板 WPlb、 WPlaを通り、往路と同じ光路を逆方向に迪つて偏光ビームスプリッタ PB
Sに達する。
[0141] 偏光ビームスプリッタ PBSに達した 2つのビームは、各々その偏光方向が元の方向 に対して 90度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタ PBSを透過したビ ーム LBの 1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタ PBSで反射されて受光系 64cに 入射するとともに、先に偏光ビームスプリッタ PBSで反射されたビーム LB2の 1次回折 ビームは、偏光ビームスプリッタ PBSを透過して前記ビーム LBの 1次回折ビームと同
1
軸に合成されて受光系 64cに入射する。
[0142] そして、上記 2つの 1次回折ビームは、受光系 64cの内部で、検光子によって偏光 方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出 され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
[0143] 上記の説明力、らわかるように、 Yエンコーダ 70Aでは、干渉させる 2つのビーム（光 束）の光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる
。そして、 Yスケール 39Y (すなわちウェハステージ WST)が計測方向（この場合、 Y
1
軸方向）に移動すると、 2つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変 化する。この干渉光の強度の変化が、受光系 64cによって検出され、その強度変化 に応じた位置情報力 エンコーダ 70Aの計測値として出力される。その他のェンコ一 ダ 70B, 70C, 70D, 70E, 70Fも、エンコーダ 70Aと同様にして構成されている。
[0144] —方、ウェハステージ WSTが Y軸方向とは異なる方向に移動し、ヘッド 64と Yスケ ール 39Yとの間に計測したい方向以外の相対運動（非計測方向の相対運動）が生
1
じると、殆どの場合、それによつて Yエンコーダ 70Aに計測誤差が生じる。以下、この 計測誤差の生じるメカニズムについて、説明する。
[0145] まず、 2つの戻り光束 LB , LBから合成される干渉光の強度と、 Yスケール 39Y (
1 2 2 反射型回折格子 RG)の変位 (Yヘッド 64との相対変位）の関係を導出する。
[0146] 図 8 (B)において、反射鏡 Rlaで反射された光束 LBは、反射型回折格子 RGに角 度 Θ で入射し、 n次回折光が角度 Θ で発生するとする。そして、反射鏡 R2aによ aO a al
つて反射され復路を迪る戻り光束は、反射型回折格子 RGに角度 Θ で入射する。そ
al
して再度、回折光が発生する。ここで、角度 Θ で発生し、元の光路を迪つて反射鏡
aO
Rlaに向力、う回折光は、往路において発生した回折光と同一次数の n次回折光であ [0147] 一方、反射鏡 Ribで反射された光束 LBは角度 Θ で反射型回折格子 RGに入射
2 bO
し、 n次回折光が角度 Θ で発生される。この回折光が、反射鏡 R2bによって反射さ b bl
れ、同じ光路を迪つて反射鏡 Ribに戻るとする。 [0148] この場合、 2つの戻り光束 LB , LBから合成される干渉光の強度 Iは、光検出器の
1 2
受光位置における 2つの戻り光束 LB , LB間の位相の差 (位相差） φに、 1^1 + co
1 2
3 φと依存する。ただし、 2つの光束 LB , LBの強度は互いに等しいとした。
1 2
[0149] ここで、位相差 φは、詳しい導き方の詳細は省略する力 理論上、次式（7)で求め られる。
[0150] φ =KAL + 4TT (η—η ) ΔΥ/ρ
b a
+ 2KAZ(cos Θ +cos Θ -cos Θ -cos Θ )…（7)
bl bO al aO
ここで、 KALは、 2つの光束 LB , LBの光路差 Δ Lに起因する位相差、 ΔΥは、
1 2
反射型回折格子 RGの +Y方向の変位、 ΔΖは、反射型回折格子 RGの + Z方向の 変位、 pは回折格子のピッチ、 η , nは上述の各回折光の回折次数である。
b a
[0151] ここで、エンコーダは、光路差 AL = 0及び次式（8)で示される対称性を満たすよう に、構成されているとする。
[0152] θ = θ 、 θ = Θ --- (8)
aO bO al bl
その場合、式（7)の右辺第 3項の括弧内は零になり、同時に n =-n ( = n)を満た
b a
すので、次式（9)が得られる。
[0153] φ (ΔΥ)=2π ΔΥ/(ρ/4η) …（9)
sym
上式（9)より、位相差 φ は光の波長に依存しないことがわかる。
sym
[0154] ここで、簡単な例として図 9 (A)、図 9 (B)に示される 2つのケースを考えてみる。ま ず、図 9(A)のケースでは、ヘッド 64の光軸が Z軸方向に一致している（ヘッド 64が 傾いていない）。ここで、ウェハステージ WST力 軸方向に変位したとする（ΔΖ≠0、 ΔΥ=0)。この場合、光路差 ALに変化はないので、式（7)右辺第 1項に変化はない 。第 2項は、仮定 ΔΥ=0より、零となる。そして、第 3項は、式（8)の対称性を満たし ているので、零となる。従って、位相差 φに変化は生じず、また干渉光の強度変化も 生じない。結果として、エンコーダの計測値 (カウント値)も変化しない。
[0155] 一方、図 9(B)のケースでは、ヘッド 64の光軸が Ζ軸に対して傾いている（ヘッド 64 が傾いている）。この状態から、ウェハステージ WST力 軸方向に変位したとする（Δ Ζ≠0, ΔΥ=0)。この場合も、光路差 ALに変化は生じないので、式（7)右辺第 1項 に変化はない。そして第 2項は、仮定 ΔΥ=0より、零となる。しかし、ヘッドが傾いて いることにより式（8)の対称性が破れるので、第 3項は零にならず、 Z変位 Δ Ζに比例 して変化する。従って、位相差 φに変化が生じ、結果として、計測値が変化する。な お、ヘッド 64に倒れが生じていなくても、例えばヘッドの光学特性（テレセントリシティ など）などによっては、式（8)の対称性が崩れ、同様に計測値が変化する。すなわち 、エンコーダシステムの計測誤差の発生要因となるヘッドユニットの特性情報はヘッド の倒れだけでなくその光学特性なども含む。
[0156] また、図示は省略するが、計測方向（Y軸方向）と光軸方向（Z軸方向）とに垂直な 方向に変位する場合（Δ Χ≠0, ΔΥ=0, Δ Ζ = 0)、回折格子 RGの格子線の向く方 向（長手方向）が計測方向と直交している限り計測値は変化しないが、直交していな ければ角度に比例したゲインで感度が発生する。
[0157] 次に、例えば図 10 (A)〜図 10 (D)に示される 4つの場合について考えてみる。ま ず、図 10 (A)の場合、ヘッド 64の光軸が Z軸方向に一致している（ヘッド 64が傾いて いない）。この状態から、ウェハステージ WSTが + Z方向に移動して図 10 (B)の状態 になっても、先の図 9 (A)と同じケースなのでエンコーダの計測値は変化しない。
[0158] 次に、図 10 (B)の状態から、ウェハステージ WSTが X軸回りに回転して図 10 (C) に示される状態になるとする。この場合、ヘッドとスケールとが相対運動していない、 すなわち ΔΥ= Δ Ζ = 0であるにもかかわらず、ウェハステージ WSTの回転により光 路差 A Lに変化が生じるため、エンコーダの計測値が変化する。すなわち、ウェハス テージ WSTの傾斜（チルト）に起因してエンコーダシステムに計測誤差が生じる。
[0159] 次に、図 10 (C)の状態から、ウェハステージ WSTが下方に移動し、図 10 (D)のよ うな状態になるとする。この場合、ウェハステージ WSTは回転しないので、光路差 Δ Lに変化は生じない。しかし、式（8)の対称性が破れているため、式（7)の右辺第 3項 を通じて Ζ変位 Δ Ζによって位相差 φが変化する。それにより、エンコーダの計測値 が変化する。なお、図 10 (D)の場合のエンコーダの計測値は、図 10 (A)と同じ計測 値になる。
[0160] 発明者等が行ったシミュレーションの結果、エンコーダの計測値は、計測方向であ る Υ軸方向のスケールの位置変化のみならず、 Θ X方向（ピッチング方向）、 θ ζ方向（ ョーイング方向）の姿勢変化に対して感度を持つ上、前述した対称性が崩れている 場合などでは、 z軸方向の位置変化にも依存することが判明した。すなわち、上述の 理論的な説明とシミュレーションの結果とがー致した。
[0161] そこで、本実施形態では、上述した非計測方向へのヘッドとスケールとの相対運動 に起因する各エンコーダの計測誤差を補正する補正情報を次のようにして取得して いる。
[0162] a. まず、主制御装置 20は、干渉計システム 118の Y干渉計 16、 X干渉計 126及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値をモニタしつつ、ステージ駆動系 124を介してウェハス テージ WSTを駆動し、図 11 (A)及び図 11 (B)に示されるように、ヘッドユニット 62A の最も— X側の Yヘッド 64を、ウェハテーブル WTB上面の Yスケール 39Yの任意の
1 領域（図 11 (A)中に丸で囲んで示される領域) ARに対向させる。
[0163] b. そして、主制御装置 20は Y干渉計 16及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づ いて、ウェハテープノレ WTB (ウェハステージ WST)のローリング量 Θ y及びョーイン グ量 θ ζをともにゼロ、且つピッチング量 θ χが所望の値 α (ここでは、 a = 200 μ ΐΆ
0 0 dであるものとする。）となるように、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を駆 動し、その駆動後に上記ヘッド 64から Yスケール 39Yの領域 ARに検出光を照射し
1
、その反射光を受光したヘッド 64からの光電変換信号に応じた計測値を内部メモリ に記† する。
[0164] c 次に、主制御装置 20は、 Y干渉計 16及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づ V、てウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の姿勢（ピッチング量 θ χ= α 、ョ
0 一イング量 θ ζ = 0、ローリング量 Θ y=0)を維持しつつ、図 11 (B)中の矢印で示さ れるように、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を所定範囲内、例えば— 1 00 m〜+ 100 μ mの範囲内で Ζ軸方向に駆動し、その駆動中に上記ヘッド 64か ら Υスケール 39Υの領域 ARに検出光を照射しつつ、所定のサンプリング間隔で、そ
1
の反射光を受光したヘッド 64からの光電変換信号に応じた計測値を順次取り込み、 内部メモリに記憶する。
[0165] d. 次いで、主制御装置 20は、 Y干渉計 16の計測値に基づいてウェハテーブル W TB (ウェハステージ WST)のピッチング量を（ θ χ= α - Δ α )に変更する。
0
[0166] e. 次いで、その変更後の姿勢について、上記 c.と同様の動作を繰り返す。 [0167] f. その後、上記 d.と eとの動作を交互に繰り返して、ピッチング量 θ Xが例えば 2 OO ^ radく 6 < + 200 (1の範囲にっぃて、 Δ a (rad)、例えば 40 rad間隔で 上記 Z駆動範囲内のヘッド 64の計測値を取り込む。
[0168] g. 次に、上記 b. 〜e.の処理によって得られた内部メモリ内の各データを、横軸を Z位置、縦軸をエンコーダカウント値とする 2次元座標系上にプロットし、ピッチング量 が同じときのプロット点を順次結び、ピッチング量がゼロのライン（中央の横のライン） 1S 原点を通るように、縦軸方向に関して横軸をシフトすることで、図 12に示されるよ うな、グラフ（ウェハステージの Zレべリングに応じたエンコーダ（ヘッド）の計測 の変 化特性を示すグラフ）が得られる。
[0169] この図 12のグラフ上の各点の縦軸の値は、ピッチング量 θ χ= αにおける、各 位 置におけるエンコーダの計測誤差に他ならない。そこで、主制御装置 20では、この 図 12のグラフ上の各点のピッチング量 θ χ、 Ζ位置、エンコーダ計測誤差をテーブル データとし、そのテーブルデータをステージ位置起因誤差補正情報としてメモリ 34 ( 図 6参照）に記憶する。あるいは、主制御装置 20は、計測誤差を、 Ζ位置 ζ、ピッチン グ量 θ Xの関数とし、例えば最小二乗法により未定係数を算出することでその関数を 求め、その関数をステージ位置起因誤差補正情報としてメモリ 34に記憶する。
[0170] h. 次に、主制御装置 20は、干渉計システム 118の X干渉計 126の計測値をモニタ しつつ、ステージ駆動系 124を介してウェハステージ WSTを—X方向に所定量駆動 し、図 13に示されるように、ヘッドユニット 62Aの一 X側の端から 2番目の Yヘッド 64 ( 上でデータの取得が終了した Yヘッド 64の隣の Yヘッド）を、ウェハテーブル WTB上 面の Yスケール 39Yの前述の領域 AR (図 13中に丸で囲んで示される領域）に対向
1
させる。
[0171] i. そして、主制御装置 20は、その Yヘッド 64について、上述と同様の処理を行い、 そのヘッド 64と Yスケール 39Yとによって構成される Yエンコーダ 70Aの補正情報を
1
、メモリ 34に記憶する。
[0172] j . 以後同様にして、ヘッドユニット 62Aの残りの各 Yヘッド 64と Yスケール 39Yとに
1 よって構成される Yエンコーダ 70Aの補正情報、ヘッドユニット 62Bの各 Xヘッド 66と Xスケール 39Xとによって構成される Xエンコーダ 70Bの補正情報、ヘッドユニット 6 2Cの各 Xヘッド 64と Yスケール 39Yとによって構成される Υエンコーダ 70Cの補正 情報、及びヘッドユニット 62Dの各 Xヘッド 66と Xスケール 39Χとによって構成される Xエンコーダ 70Dの補正情報を、それぞれ求め、メモリ 34に記憶する。
[0173] ここで、ヘッドユニット 62Βの各 Xヘッド 66を用いた上述した計測に際しては、前述 と同様、 Xスケール 39Χ上の同一の領域を用い、ヘッドユニット 62Cの各 Υヘッド 64
1
を用いた上述した計測に際しては、 Υスケール 39Υ上の同一の領域を用い、ヘッド ユニット 62Dの各 Υヘッド 66を用いた上述した計測に際しては、 Xスケール 39Χ上の 同一の領域を用いることが重要である。その理由は、干渉計システム 118の各干渉 計の補正（反射面 17a, 17b及び反射面 41a, 41b, 41cの曲がり補正を含む）が終 了していれば、それらの干渉計の計測値に基づいてウェハステージ WSTの姿勢を 所望の姿勢にいつでも設定することができるし、各スケールの同一部位を用いること で、スケール面が傾斜して!/、てもその影響を受けて各ヘッド間で計測誤差が生じるこ とがないからである。
[0174] また、主制御装置 20は、 Yヘッド 64y , 64yについては、上述のヘッドユニット 62
1 2
C, 64Aの各 Yヘッド 64と同じ Yスケール 39Y , 39Y上の同一の領域をそれぞれ用
2 1
いて上述した計測を行い、 Yスケール 39Yに対向する Yヘッド 64yによって構成さ
2 1
れるエンコーダ 70Cの補正情報、及び Yスケール 39Yに対向する Yヘッド 64yによ
1 2 つて構成されるエンコーダ 70Aの補正情報を求め、メモリ 34に記憶する。
[0175] 次に、主制御装置 20は、上述のピッチング量を変化させた場合と同様の手順で、ゥ ェハステージ WSTのピッチング量及びローリング量をともにゼロに維持したまま、ゥ ェハステージ WSTのョーイング量 Θ zを一 200〃 (1< Θ 2< + 200〃 (1の範囲に ついて順次変化させ、各位置で、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)を所 定範囲内、例えば— 100 m〜+ 100 mの範囲内で Z軸方向に駆動し、その駆動 中に所定のサンプリング間隔で、ヘッドの計測値を、順次取り込み、内部メモリに記 憶する。このような計測を、全てのヘッド 64又は 66について行い、前述と同様の手順 で、内部メモリ内の各データを、横軸を Z位置、縦軸をエンコーダカウント値とする 2次 元座標上にプロットし、ョーイング量が同じときのプロット点を順次結び、ョーイング量 がゼロのライン（中央の横のライン）力 S、原点を通るように、横軸をシフトすることで、図 12と同様の、グラフを得る。そして、主制御装置 20は、得られたグラフ上の各点のョ 一イング量 θ z、 Z位置、計測誤差をテーブルデータとし、そのテーブルデータを補正 情報としてメモリ 34に記憶する。あるいは、主制御装置 20は、計測誤差を、 Z位置 z、 ョーイング量 Θ zの関数とし、例えば最小二乗法により未定係数を算出することでそ の関数を求め、その関数を補正情報としてメモリ 34に記憶する。
[0176] ここで、ウェハステージ WSTのピッチング量がゼロでなぐかつョーイング量がゼロ でない場合における、ウェハステージ WSTの Z位置 zのときの、各エンコーダの計測 誤差は、その Z位置 zのときの、上記のピッチング量に応じた計測誤差と、ョーイング 量に応じた計測誤差との単純な和（線形和）であると考えて差し支えなレ、。その理由 は、シミュレーションの結果、ョーイングを変化させる場合も、 Z位置の変化に応じて 計測誤差 (カウント値）が線形に変化することが確認されているからである。
[0177] 以下では、説明の簡略化のため、各 Yエンコーダの Yヘッドについて、次式（10)で 示されるような、計測誤差 Ayを表す、ウェハステージ WSTのピッチング量 θ x、ョー イング量 θ z、 Z位置 zの関数が求められ、メモリ 34内に記憶されているものとする。ま た、各 Xエンコーダの Xヘッドについて、次式（11)で示されるような、計測誤差 Δχを 表す、ウェハステージ WSTのローリング量 Θ y、ョーイング量 θ z、 Z位置 zの関数が 求められ、メモリ 34内に記憶されているものとする。
[0178] Ay=f(z, θ χ, θ ζ) = 0 x(z-a) + 0 z(z-b) …… (10)
Ax=g(z, θ γ, θ ζ) = 0 y(z-c) + θ ζ(ζ-ά) …… (11)
上式（10)において、 aは、図 12のグラフの、各直線が交わる点の Z座標であり、 bは 、 γエンコーダの補正情報の取得のためにョーイング量を変化させた場合の図 12と 同様のグラフの、各直線が交わる点の Z座標である。また、上式（11)において、 cは、 Xエンコーダの補正情報の取得のためにローリング量を変化させた場合の図 12と同 様のグラフの、各直線が交わる点の Z座標であり、 dは、 Xエンコーダの補正情報の取 得のためにョーイング量を変化させた場合の図 12と同様のグラフの、各直線が交わ る点の Z座標である。
[0179] なお、上記の Ayや Δχは、 Yエンコーダ又は Xエンコーダの非計測方向（例えば Θ X方向又は Θ y方向、 Θ z方向及び Z軸方向）に関するウェハステージ WSTの位置が 、 Yエンコーダ又は Xエンコーダの計測値に影響する度合!/、を示すものであるから、 本明細書では、ステージ位置起因誤差と呼び、このステージ位置起因誤差をそのま ま補正情報として用いることができるので、この補正情報をステージ位置起因誤差補 正情報と呼ぶ。
[0180] 次に、後述するエンコーダの計測値をウェハステージ WSTの ΧΥ平面内の位置情 報に変換する処理、及び複数のエンコーダ間でのつなぎ処理などの前提となる、各 ヘッドはり正しくは、各ヘッドから射出される計測ビーム）の ΧΥ平面内の位置座標、 特に非計測方向の位置座標を取得するヘッド位置（計測ビーム位置）のキヤリブレー シヨン処理について説明する。ここでは、一例としてヘッドユニット 62Α, 62Cをそれ ぞれ構成する Υヘッド 64から射出される計測ビームの計測方向に直交する非計測方 向（X軸方向）に関する位置座標のキャリブレーション処理について説明する。
[0181] まず、このキャリブレーション処理の開始に当たり、主制御装置 20は、ウェハステー ジ WSTを駆動して、 Υスケール 39Υ , 39Υを、それぞれヘッドユニット 62Α, 62Cの
1 2
下方に位置させる。例えば、図 14に示されるように、ヘッドユニット 62Αの左から 3番 目の Υヘッド 64 、ヘッドユニット 62Cの右から 2番目の Υヘッド 64 を、 Υスケール 3
A3 C5
9Υ , 39Υにそれぞれ対向させる。
1 2
[0182] 次に、主制御装置 20は、 Υ干渉計 16の測長ビーム Β4 , Β4それぞれの計測 又
1 2
は Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づいて、ウェハステージ WSTを図 14中に矢印 RVで示されるように、所定角度（ Θとする）だけ投影光学系 PLの光軸 AXを中心とし て XY平面内で回転させ、この回転中に得られる Yヘッド 64 , 64 (エンコーダ 70A
A3 C5
, 70C)の計測値を取得する。図 14中には、このウェハステージ WSTの回転中に、 γヘッド 64 , 64 で計測される計測値に対応するベクトル MA, MBがそれぞれ示
A3 C5
されている。
[0183] この場合、 Θは微小角であるから、 MA=b - Θ及び MB = a ' Θが成立し、ベクトル MA, MBの大きさの比 MA/MBは、回転中心力、ら Yヘッド 64 , 64 それぞれから
A3 C5
射出される各計測ビームの照射点（エンコーダ又はヘッドの検出点とも呼ぶ）までの 距離 a, bの比 a/bに等しい。
[0184] そこで、主制御装置 20は、上記エンコーダ 70A, 70Cの計測値と、 Y干渉計 16の 測長ビーム B4 , B4それぞれの計測値から得られる前記所定角度 Θとに基づいて、
1 2
距離 b, aすなわち、 Yヘッド 64 , 64 のそれぞれから射出される計測ビームの照射
A3 C5
点の X座標値を算出する、あるいはその算出された X座標値に基づいてさらに計算を 行い、 Yヘッド 64 , 64 それぞれから射出される計測ビームの照射点の設計上の
A3 C5
位置に対する X軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置ずれ量の補正情報 )を算出する。
[0185] また、図 14に示される位置にウェハステージ WSTがある場合には、実際には、 Xス ケール 39X , 39Xにヘッドユニット 62B, 62Dがそれぞれ対向する。従って、主制
1 2
御装置 20は、上記のウェハステージ WSTの回転の際に、 Xスケール 39X , 39Xに
1 2 それぞれ対向するヘッドユニット 62B, 62Dの各 1つの Xヘッド 66 (エンコーダ 70B, 70D)の計測値を同時に取得している。そして、上記と同様にして、 Xスケール 39X
1
, 39Xにそれぞれ対向する各 1つの Xヘッド 66それぞれから射出される計測ビーム の照射点の Y座標値を算出する、あるいはその算出結果に基づいてさらに計算を行 い、それらの Xヘッドそれぞれから射出される計測ビームの照射点の設計上の位置 に対する Y軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置ずれ量の補正情報）を 算出する。
[0186] 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを X軸方向に所定ピッチで移動し、 各位置決め位置で、上述と同様の手順の処理を行うことで、ヘッドユニット 62A, 62 Cの残りの Yヘッドについても、それぞれから射出される計測ビームの照射点の X座 標値、あるいは設計上の位置に対する X軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、そ の位置ずれ量の補正情報）を求めることができる。
[0187] また、主制御装置 20は、図 14の位置から、 Y軸方向に所定ピッチで移動し、各位 置決め位置で、上述と同様の手順の処理を行うことで、ヘッドユニット 62B, 62Dの残 りの Xヘッドについても、それぞれから射出される計測ビームの照射点の Y座標値、 あるいは設計上の位置に対する Y軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置 ずれ量の補正情報）を求めることができる。
[0188] また、主制御装置 20は、 Yヘッド 64y , yについても、上述した Yヘッド 64と同様の
1 2
手法で、それぞれから射出される計測ビームの照射点の X座標値あるいは設計上の 位置に対する X軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置ずれ量の補正情報
)を取得する。
[0189] このようにして、主制御装置 20は、全ての Yヘッド 64、 64y、 64y、について、それ
1 2
ぞれから射出される計測ビームの照射点の X座標値あるいは設計上の位置に対する X軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置ずれ量の補正情報）、及び全て の Xヘッド 66について、それぞれから射出される計測ビームの照射点の Y座標値あ るいは設計上の位置に対する Y軸方向に関する位置ずれ量 (すなわち、その位置ず れ量の補正情報）を取得できるので、それらの取得した情報を、記憶装置、例えばメ モリ 34に、記憶する。このメモリ 34内に記憶された各ヘッドの計測ビームの照射点の X座標値又は Y座標値、あるいは設計上の位置に対する X軸方向又は Y軸方向に関 する位置ずれ量が、後述するエンコーダの計測値をウェハステージ WSTの XY平面 内の位置情報に変換する際などに用いられることとなる。なお、後述するエンコーダ の計測値をウェハステージ WSTの XY平面内の位置情報に変換する際などには、 各 Yヘッドの計測ビームの照射点の Y座標値、各 Xヘッドの計測ビームの照射点の X 座標値としては設計値が用いられる。これは、これらの各ヘッドの計測方向に関する 位置座標が、ウェハステージ WSTの位置の制御精度に与える影響は非常に弱い（ 制御精度への効きが非常に鈍レ、）ので設計値を用いても十分だからである。
[0190] ところで、エンコーダのヘッドの光軸が Z軸にほぼ一致しており、かつウェハステー ジ WSTのピッチング量、ローリング量及びョーイング量力 全てゼロの場合には、上 記式（10)、式（11)力、らも明らかなように、ウェハテーブル WTBの姿勢に起因する上 述したエンコーダの計測誤差は生じない箬である力 S、実際には、このような場合であ つてもエンコーダの計測誤差はゼロとはならいない。これは、 Yスケール 39Y , 39Y
1 2
、 Xスケール 39X , 39Xの面（第 2撥水板 28bの面）が理想的な平面ではなぐ多少
1 2
の凹凸が存在するからである。スケールの面（正確には、回折格子表面、及び回折 格子がカバーガラスで覆われている場合には、そのカバーガラスの面を含む）に凹凸 があると、ウェハステージ WSTが XY平面に平行な面に沿って動いた場合でも、ェン コーダのヘッドに対しスケール面は z軸方向に変位したり（上下動したり）傾斜したり することになる。これは、結果的にヘッドとスケールとに非計測方向に関する相対運 動が生じることに他ならず、このような相対運動は、計測誤差の要因となることは、前 述したとおりである。
[0191] また、図 15に示されるように、例えば複数のヘッド 66A, 66Bで同一のスケール 39 X上の複数の計測点 P , Pを計測する場合において、その複数のヘッド 66A, 66B
1 2
の光軸の傾きが異なっており、かつスケール 39Xの表面に凹凸（傾斜を含む）がある と、図 15において Δ Χ≠ Δ Χであることから明らかなように、その傾きの相違により
A B
凹凸が計測値に与える影響がヘッド毎に異なることとなる。従って、この影響の相違 を排除するためには、スケール 39Xの表面の凹凸を求めておく必要がある。このスケ ール 39Xの表面の凹凸を、例えば前述した Zセンサなどのエンコーダ以外の計測装 置を用いて計測しても良いが、このようにした場合には、その計測装置の計測分解能 によって凹凸の計測精度が規定されるため、凹凸を高精度に計測するためには、 Z センサとして本来の目的に必要なセンサより高精度かつ高価なセンサを用いなけれ ばならなくなる可能性がある。
[0192] そこで、本実施形態では、エンコーダシステムそのものを用いて、スケールの面の 凹凸を計測する手法を採用している。以下、これについて説明する。
[0193] 前述したウェハステージ WSTの Zレべリングに応じたエンコーダ（ヘッド）の計測ィ直 の変化特性を示す図 12のグラフ（誤差特性曲線）に示されるように、各エンコーダへ ッドについて、ウェハステージ WSTのチルト動作に対して感度を持たない点、すなわ ちウェハステージ WSTの XY平面に対する傾斜角度によらず、エンコーダの計測誤 差がゼロになる特異点が Z軸方向に 1点だけ存在する。ウェハステージ WSTを、前 述のステージ位置起因誤差補正情報の取得の際と同様に動力、してこの点を見つけ れば、その点（Z位置）はそのエンコーダヘッドに対する特異点と位置づけることがで きる。この特異点を見つける動作を、スケール上の複数の計測点について行えば、そ のスケールの面の形状（凹凸）を求めることができる。
[0194] (a) そこで、主制御装置 20は、まず、干渉計システム 118の Y干渉計 16、 X干渉計
126及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値をモニタしつつ、ステージ駆動系 124を介し てウェハステージ WSTを駆動し、図 16に示されるように、ヘッドユニット 62Aの任意 の Yヘッド、例えば同図 16中の Yヘッド 64 を、 Yスケール 39Yの +Y側の端部近 傍に対向させる。そして、主制御装置 20は、前述と同様に、その位置で、ウェハステ ージ WSTのピッチング量（ θ X回転量)を少なくとも 2段階で変更し、変更時毎に、そ のときのウェハステージ WSTの姿勢を維持した状態で、 Yヘッド 64 力も Yスケール
A2
39Yの対象とする計測点に検出光を照射しつつ、ウェハステージ WSTを所定スト口
1
ーク範囲で Z軸方向にスキャンし（移動させ）、そのスキャン（移動）中に Yスケール 39 Yに対向する Yヘッド 64 (エンコーダ 70A)の計測結果をサンプリングする。なお、
1 A2
上記のサンプリングは、ウェハステージ WSTのョーイング量（及びローリング量）をゼ 口に維持したまま行われる。
[0195] そして、主制御装置 20は、そのサンプリング結果に基づいて、所定の演算を行うこ とで、ウェハステージ WSTの Z位置に応じた上記エンコーダ 70Aの前記対象とする 計測点における誤差特性曲線（図 12参照）を複数の姿勢のそれぞれについて求め、 その複数の誤差特性曲線の交点、すなわちウェハステージ WSTの XY平面に対す る傾斜角度によらず、上記エンコーダ 70Aの計測誤差がゼロになる点を、対象とする 計測点における特異点とし、この特異点の Z位置情報 z (図 17 (A)参照）を求める。
1
[0196] (b) 次に、主制御装置 20は、干渉計システム 118の Y干渉計 16、 X干渉計 126及 び Z干渉計 43A, 43Bの計測値をモニタしつつ、ウェハステージ WSTのピッチング 量、及びローリング量をゼロに維持したまま、ステージ駆動系 124を介してウェハステ ージ WSTを + Y方向に所定量ステップ移動させる。この移動は、干渉計の空気揺ら ぎによる計測誤差が無視できる程度の低速で行われる。
[0197] (c) そして、そのステップ移動後の位置で、上記 (a)と同様にして、その位置における 上記エンコーダ 70Aの特異点の Z位置情報 z (ここでは、 p = 2)を求める。
P
[0198] その後、主制御装置 20は、上記 (b)及び (c)と同様の動作を繰り返し行うことで、スケ ール 39Y上の Y軸方向に所定間隔で設定された複数 (例えば n— 1個）の計測点に
1
おける Z位置情報 z (p = 2, 3…… , i,…… k,…… n)を求める。
P
[0199] 図 17 (B)には、上述のようにして求められた第 i番目の計測点における特異点の z 位置情報 zが示され、図 17 (C)には、第 k番目の計測点における特異点の z位置情 報 zが示されている。
k
[0200] (d) そして、主制御装置 20は、上記複数の計測点のそれぞれについて求めた特異 点の Z位置情報 z , z ,…… ζに基づいて、スケール 39Υの面の凹凸を求める。図 1
1 2 η 1
7 (D)に示されるように、スケール 39Υ上の各計測点における特異点の Ζ位置 ζを示
1
す両矢印の一端を、所定の基準線に一致させれば、各両矢印の他端を結ぶ曲線が 、スケール 39Υの面形状（凹凸）を表す。従って、主制御装置 20では、この凹凸を表
1
す関数 z = f (y)を、各両矢印の他端の点をカーブフィット（最小二乗近似）して求め
1
、メモリ 34に記憶する。なお、 yは、 Y干渉計 16で計測されるウェハステージ WSTの Y座標である。
[0201] (e) 主制御装置 20は、上記と同様にして、 Yスケール 39Yの凹凸を表す関数 z = f
(y)、 Xスケール 39Xの凹凸を表す関数 z = g (x)、及び Xスケール 39Xの凹凸を表
1 1 2 す関数 z = g (X)を、それぞれ求め、メモリ 34に記憶する。なお、 Xは、 X干渉計 126 で計測されるウェハステージ WSTの X座標である。
[0202] ここで、各スケール上の各計測点において、上述した誤差特性曲線（図 12参照）を 求める際に、 Zの変化にもかかわらず、計測誤差が常にゼロとなる誤差特性曲線を求 めると、その誤差特性曲線を得たときのウェハステージ WSTのピッチング量（又は口 一リング量）がスケール面のその計測点における傾斜量に対応する。従って、上記の 方法では、スケール面の高さ情報に加えて、各計測点での傾斜の情報も得ることとし ても良い。このようにすると、上述したカーブフィットに際して、より精度の高いフイツテ イングが可能となる。
[0203] ところで、エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張その他により回 折格子が変形したり、回折格子のピッチが部分的は又は全体的に変化したりする等 、機械的な長期安定性に欠ける。このため、その計測値に含まれる誤差が使用時間 の経過と共に大きくなるので、これを補正する必要がある。以下、本実施形態の露光 装置 100で行われるスケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報の 取得動作について、図 18に基づいて説明する。
[0204] この図 18において、測長ビーム B4 , B4は、前述の直線 LVに関して対称に配置
1 2
され、 Y干渉計 16の実質的な測長軸は、投影光学系 PLの光軸を通る、 Y軸方向と 平行な直線 LVに一致する。このため、 Y干渉計 16によれば、アッベ誤差なくウェハ テーブル WTBの Y位置を計測することができる。同様に、測長ビーム B5 , B5は、 前述の直線 LHに関して対称に配置され、 X干渉計 126の実質的な測長軸は、投影 光学系 PLの光軸を通る、 X軸方向と平行な直線 LHに一致する。このため、 X干渉計 126によれば、アッベ誤差なくウェハテーブル WTBの X位置を計測することができる
〇
[0205] まず、 Xスケールの格子線の変形（格子線の曲がり）の補正情報と、 Yスケールの格 子ピッチの補正情報との取得動作について説明する。ここでは、説明を簡単にする ために、反射面 17bは、理想的な平面であるものとする。また、この取得動作に先立 つて、上述した各スケールの表面の凹凸情報の計測が行われ、 Yスケール 39Yの凹
1 凸を表す関数 z = f (y)、 Yスケール 39Yの凹凸を表す関数 z = f (y)、 Xスケール 39 Xの凹凸を表す関数 z = g (x)、及び Xスケール 39Xの凹凸を表す関数 z = g (X)が
1 1 2 2
、メモリ 34内に記憶されているものとする。
[0206] 主制御装置 20は、まず、メモリ 34内に記憶されている関数 z = f (y)、関数 z = f (y
1 2
)、関数 z = g (x)及び関数 z = g (x)を、内部メモリに読み込む。
1 2
[0207] 次に、主制御装置 20は、 Y干渉計 16の計測値の短期変動が無視できる程度の低 速で、且つ X干渉計 126の計測値を所定値に固定した状態で、ウェハステージ WS Tを Y干渉計 16及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づいて、ピッチング量、ローリ ング量及びョーイング量を全てゼロに維持した状態で、図 18中に矢印 F、 F'で示さ れるように、例えば前述の有効ストローク範囲で +Y方向及び Y方向の少なくとも 一方の方向に移動させる。この移動中に、主制御装置 20は、上述の関数 z = f (y) ,
1 関数 z = f (y)をそれぞれ用いて Yリニアエンコーダ 70A, 70Cの計測値（出力）を補 正しながら、その補正後の計測値と Υ干渉計 16の計測値 (より正確には測長ビーム Β 4 , Β4の計測値）とを、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ各計測
1 2
値に基づいて Υリニアエンコーダ 70Α, 70Cの計測値（エンコーダ 70Αの出力一関 数 f (y)に対応する計測値、エンコーダ 70Cの出力-関数 f (y)に対応する計測値）
1 2
と Y干渉計 16の計測値との関係を求める。すなわち、このようにして、主制御装置 20 は、ウェハステージ WSTの移動に伴ってヘッドユニット 62A及び 62Cに順次対向配 置される Yスケール 39Y及び 39Yの格子ピッチ（隣接する格子線の間隔)及び該格
1 2
子ピッチの補正情報を求める。この格子ピッチの補正情報としては、例えば、横軸が 干渉計の計測値、縦軸がエンコーダの計測値 (スケール面の凹凸に起因する誤差が 補正された計測値)とした場合の両者の関係を曲線で示す補正マップなどを求めるこ とができる。この場合の Y干渉計 16の計測値は、前述した極低速でウェハステージ WSTをスキャンしたときに得られるものであるから、長期的な変動誤差は勿論、空気 揺らぎに起因する短期的な変動誤差も殆ど含まれず、誤差が無視できる正確な値と 考えて差し支えない。
[0208] また、主制御装置 20は、上記のウェハステージ WSTの移動中に、その移動に伴つ て前記 Xスケール 39X , 39Xに順次対向配置されるヘッドユニット 62B及び 62Dの
1 2
複数の Xヘッド 66から得られる計測値 (Xリニアエンコーダ 70B及び 70Dの計測値） を統計的に処理、例えば平均する（又は重み付け平均する）ことで、その複数の Xへ ッド 66に順次対向した格子線 37の変形（曲がり）の補正情報をも求めている。これは 、反射面 17bが理想的な平面である場合には、ウェハステージ WSTを + Y方向又は Y方向に送っていく過程で、繰り返し同じぶれパターンが出現する箬であるから、 複数の Xヘッド 66で取得した計測データを平均化等すれば、その複数の Xヘッド 66 に順次対向した格子線 37の変形（曲がり）の補正情報を正確に求めることができるか らである。
[0209] なお、反射面 17bが理想的な平面でない通常の場合には、予めその反射面の凹 凸（曲がり）を計測してその曲がりの補正データを求めておき、上述のウェハステージ WSTの + Y方向又は Y方向への移動の際に、 X干渉計 126の計測値を所定値に 固定する代わりにその補正データに基づいて、ウェハステージ WSTの X位置を制御 しつつウェハステージ WSTの + Y方向又は Y方向への移動を行うことで、ウェハ ステージ WSTを正確に Y軸方向に移動させることとすれば良い。このようにすれば、 上記と全く同様の、 Yスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 37の変形（曲が り）の補正情報を得ることができる。なお、上述した複数の Xヘッド 66で取得した計測 データは、反射面 17bの異なる部位基準での複数のデータであり、いずれの Xヘッド 66も同一の格子線 37の変形（曲がり）を計測しているのであるから、上記の平均化等 によって、反射面の曲がり補正残差が平均化され真の値に近づく（換言すれば複数 の Xヘッドで取得した計測データ（格子線 37の曲がり情報）を平均化することで、曲 力 Sり残差の影響を薄めることができる）とレ、う付随的な効果もある。
[0210] 次に、 Yスケールの格子線の変形（格子線の曲がり）の補正情報、及び Xスケール の格子ピッチの補正情報の取得動作について説明する。ここでは、説明を簡単にす るために、反射面 17aは、理想的な平面であるものとする。この場合、上述の補正の 場合と、 X軸方向と Y軸方向とを入れ替えた処理を行えば良!、。
[0211] すなわち、主制御装置 20は、 X干渉計 126の計測値の短期変動が無視できる程度 の低速で、且つ Y干渉計 16の計測値を所定値に固定した状態で、ウェハステージ W STを X干渉計 126、 Y干渉計 16及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づいて、ピッ チング量、ローリング量及びョーイング量を全てゼロに維持した状態で、例えば前述 の有効ストローク範囲で + X方向及び X方向の少なくとも一方の方向に移動させる 。この移動中に、主制御装置 20は、上述の関数 z = g (X) ,関数 z = g (X)をそれぞ
1 2
れ用いて Xリニアエンコーダ 70B, 70Dの計測値を補正しながら、その補正後の計測 値と X干渉計 126の計測値とを、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込ん だ各計測値に基づいて Xリニアエンコーダ 70B, 70Dの計測値（エンコーダ 70Bの出 カー関数 g (X)に対応する計測値、エンコーダ 70Dの出力一関数 g (X)に対応する
1 2
計測値）と X干渉計 126の計測値との関係を求めることとすれば良い。すなわち、この ようにして、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの移動に伴ってヘッドユニット 62 B及び 62Dに順次対向配置される Xスケール 39X及び 39Xの格子ピッチ（隣接す
1 2
る格子線の間隔)及び該格子ピッチの補正情報を求める。この格子ピッチの補正情 報としては、例えば、横軸が干渉計の計測値、縦軸がエンコーダの計測値 (スケール 面の凹凸に起因する誤差が補正された計測値)とした場合の両者の関係を曲線で示 すマップなどを求めることができる。この場合の X干渉計 126の計測値は、前述した 極低速でウェハステージ WSTをスキャンしたときに得られるものであるから、長期的 な変動誤差は勿論、空気揺らぎに起因する短期的な変動誤差も殆ど含まれず、誤差 が無視できる正確な値と考えて差し支えなレ、。
[0212] また、主制御装置 20は、上記のウェハステージ WSTの移動中に、その移動に伴つ て前記 Yスケール 39Y , 39Yに順次対向配置されるヘッドユニット 62A及び 62Cの
1 2
複数の Yヘッド 64から得られる計測値 (Yリニアエンコーダ 70A及び 70Cの計測値） を統計的に処理、例えば平均する（又は重み付け平均する）ことで、その複数の Yへ ッド 64に順次対向した格子線 38の変形（曲がり）の補正情報をも求めている。これは 、反射面 17aが理想的な平面である場合には、ウェハステージ WSTを + X方向又は X方向に送っていく過程で、繰り返し同じぶれパターンが出現する箬であるから、 複数の Yヘッド 64で取得した計測データを平均化等すれば、その複数の Yヘッド 64 に順次対向した格子線 38の変形（曲がり）の補正情報を正確に求めることができるか らである。
[0213] なお、反射面 17aが理想的な平面でない通常の場合には、予めその反射面の凹凸
(曲がり）を計測してその曲がりの補正データを求めておき、上述のウェハステージ W STの + X方向又は X方向への移動の際に、 Y干渉計 16の計測値を所定値に固 定する代わりにその補正データに基づいて、ウェハステージ WSTの Y位置を制御し つつウェハステージ WSTの + X方向又は X方向への移動を行うことで、ウェハス テージ WSTを正確に X軸方向に移動させることとすれば良い。このようにすれば、上 記と全く同様の、 Xスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 38の変形（曲がり） の補正情報を得ることができる。
[0214] このようにして、主制御装置 20は、所定のタイミング毎、例えばロット先頭毎などに、 Yスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 37の変形（曲がり）の補正情報、並 びに Xスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線 38の変形（曲がり）の補正情報 を得る。
[0215] そして、ロットの処理中などには、主制御装置 20は、ヘッドユニット 62A, 62C力、ら 得られる計測値 (すなわち、エンコーダ 70A, 70Cの計測値)を前記格子ピッチの補 正情報及び上述の格子線 38の変形（曲がり）の補正情報、並びに干渉計システム 1 18によって計測されるウェハステージ WSTの Z位置 z、ピッチング量 θ X及びョーイン グ量 Θ zに応じたステージ位置起因誤差補正情報に基づいて補正しながら、ウェハ ステージ WSTの Y軸方向への移動制御を、 Yスケール 39Y , 39Yとヘッドユニット 6
1 2
2A, 62Cとを用いて、すなわち Yリニアエンコーダ 70A, 70Cを用いて行う。これによ り、 Yスケールの格子ピッチの経時的な変化及び Yスケールを構成する各格子（線） の曲がりの影響を受けることなぐかつ、ウェハステージ WSTの非計測方向に関する 位置の変化（ヘッドとスケールの非計測方向に関する相対運動）に影響を受けること なぐ Yリニアエンコーダ 70A, 70Cを用いて、ウェハステージ WSTの Y軸方向の移 動制御を精度良く行なうことが可能となる。
[0216] また、ロットの処理中などには、主制御装置 20は、ヘッドユニット 62B, 62Dから得 られる計測値 (すなわち、エンコーダ 70B, 70Dの計測値）を前記格子ピッチの補正 情報及び上述の格子線 37の変形（曲がり）の補正情報、並びに干渉計システム 118 によって計測されるウェハステージ WSTの Z位置 z、ローリング量 Θ y及びョーイング 量 Θ zに応じたステージ位置起因誤差補正情報に基づいて補正しながら、ウェハス テージ WSTの X軸方向への移動制御を、 Xスケール 39X , 39Xとヘッドユニット 62
1 2
B, 62Dとを用いて、すなわち Xリニアエンコーダ 70B, 70Dを用いて行う。これにより 、 Xスケールの格子ピッチの経時的な変化及び Xスケールを構成する各格子（線）の 曲がりの影響を受けることなぐかつウェハステージ WSTの非計測方向に関する位 置の変化 (ヘッドとスケールの非計測方向に関する相対運動）に影響を受けることな く、 Xリニアエンコーダ 70B, 70Dを用いて、ウェハステージ WSTの X軸方向の移動 制御を精度良く行なうことが可能となる。
[0217] なお、上述の説明では、 Yスケール、 Xスケールのいずれについても、格子ピッチ、 格子線曲がりの補正情報の取得を行うものとした力 これに限らず、 Yスケール及び Xスケールのいずれかについてのみ、格子ピッチ及び格子線曲がりの補正情報の取 得を行っても良いし、 Yスケール及び Xスケールの両者について、格子ピッチ、格子 線曲がりのいずれかについての補正情報のみを取得しても良い。例えば Xスケール の格子線 37の曲がりの補正情報の取得のみを行う場合には、必ずしも Y干渉計 16 を用いることなく、 Yリニアエンコーダ 70A, 70Cの計測値に基づいてウェハステージ WSTを Y軸方向に移動させても良い。同様に、例えば Yスケールの格子線 38の曲 力 Sりの補正情報の取得のみを行う場合には、必ずしも X干渉計 126を用いることなぐ Xリニアエンコーダ 70B, 70Dの計測ィ直に基づ!/、てウェハステージ WSTを X軸方向 に移動させても良い。また、前述のステージ位置起因誤差と、スケール (例えば、格 子面の平面度（平坦性）、及び/又は格子の形成誤差 (ピッチ誤差、格子線曲がりな どを含む）など）に起因して生じるエンコーダの計測誤差 (以下、スケール起因誤差と も呼ぶ）との!/、ずれか一方を補償するだけでも良レ、。
[0218] 次に、上述したステージ位置起因誤差補正情報の取得、前述の各ヘッドの位置情 報の取得、スケールの表面の凹凸計測、並びにスケールの格子ピッチの補正情報及 び格子変形の補正情報の取得などの処理が予め行われた後に、実際のロットの処理 中などに実行される、ウェハステージ WSTの XY平面内の位置制御に用いられるェ ンコーダの切り換え処理、すなわち複数のエンコーダ間でのつなぎ処理につ!/、て説 明する。
[0219] ここで、まず、複数のエンコーダ間でのつなぎ処理の説明に先立って、その前提と なる、補正済みのエンコーダの計測値をウェハステージ WSTの位置に変換する具 体的方法について図 19(A)及び図 19(B)を用いて説明する。ここでは、説明を簡単 にするために、ウェハステージ WSTの自由度が 3自由度（X, Υ, θ ζ)であるものとす
[0220] 図 19(A)には、ウェハステージ WSTが座標原点（X, Υ、 θ ζ) = (0, 0, 0)にある 基準状態が示されている。この基準状態から、エンコーダ (Υヘッド） Encl, Enc2及 びエンコーダ（Xヘッド） Enc3のいずれも力 それぞれ対向するスケール 39Y , 39Y
1 及び 39Xの走査領域から外れない範囲で、ウェハステージ WSTが駆動される。こ
2 1
のようにして、ウェハステージ WSTが位置（X, Υ, θ ζ) = (X, Υ, θ ζ)に移動した状 態が、図 19(B)に示されている。
[0221] ここで、 ΧΥ座標系における、エンコーダ Encl、 Enc2、 Enc3の計測点の位置座標
(X, Y)をそれぞれ（p , q )、（p , q )、（p , q )とする。エンコーダ Encl、 Enc2の X
1 1 2 2 3 3
座標値 P , P及びエンコーダ Enc3の Y座標値 qとしては、前述のヘッド位置のキヤリ
1 2 3
ブレーシヨンの際に取得した計測ビームの照射点の位置情報力 エンコーダ Encl、 Enc2の Y座標値 q , q及びエンコーダ Enc3の X座標値 pとしては、計測ビームの照
1 2 3
射点の設計上の位置情報力、メモリ 34内からそれぞれ読み出されて用いられる。
[0222] Xヘッドと Yヘッドは、それぞれ、ウェハステージ WSTの中心軸 LLと LWからの相対 距離を計測する。従って、 Xヘッドと Yヘッドの計測値 C , C は、それぞれ、次式（12
X Y
a)、（12b)で表すことができる。
[0223] C =r' -ex' --- (12a) C =r' -ey' •••(12b)
Y
ここで、 ex， , ey'は、ウェハステージ WSTにのつた相対座標系（Χ，， Υ，， θ ζ，）に おける X' , Y'単位ベクトルで、基準座標系（X, Υ, θ ζ)における X, Υ単位ベクトル e X, eyと、次式（13)の関係がある。
[0224] [数 1] sin θζ V εχΛ
…（
Figure imgf000061_0002
sm θζ
Figure imgf000061_0001
[0225] また、 r'は相対座標系におけるエンコーダの位置ベクトルで、基準座標系における 位置ベクトル r=(p, q)を用いて、 r' =r— (Ο'— O)と与えられる。従って、式（12a) , (12b)は、次式（14a), (14b)のように書き換えられる。
[0226] C = (p-X)cos Θ z+ (q-Y)sine z …… (14a)
x
C = - (p-X)sin θ ζ+ (q-Y)cos θ ζ …… (14b)
γ
[0227] 従って、図 19(B)に示されるように、ウェハステージ WSTが座標（X, Υ, θ ζ)に位 置する場合、 3つのエンコーダの計測値は、理論上、次の式（15a)〜（； 15c) (ァフィ ン変換の関係とも呼ぶ）で表すことができる。
[0228] C = -(p -X)sin0 z+ (q -Y)cos 0 z …… (15a)
1 1 1
C = -(p -X)sin0 z+ (q -Y)cos 0 z …… (15b)
C = (p -X)cos 0 z+ (q -Y)sin0 z …… (15c)
3 3 3
[0229] なお、図 19 (A)の基準状態では、連立方程式（15a)〜（； 15c)より、 C =q , C =q
1 1 2 ：
, C =ρとなる。従って、基準状態において、 3つのエンコーダ Encl、 Enc2、 Enc3 の計測値を、それぞれ q , q , pと初期設定すれば、以降ウェハステージ WSTの変
1 2 3
位（X, Υ, θ ζ)に対して、 3つのエンコーダは式（15a)〜（； 15c)で与えられる理論値 を提示することになる。
[0230] 連立方程式（15a)〜（； 15c)では、変数が 3つ（X, Υ, θ z)に対して 3つの式が与え られている。従って、逆に、連立方程式（15a)〜（； 15c)における従属変数 C , C , C
1 2 3 が与えられれば、変数 X, Υ, Θ zを求めることができる。ここで、近似 sin θ ζ= Θ zを 適用すると、あるいはより高次の近似を適用しても、容易に方程式を解くことができる 。従って、エンコーダの計測値 C , C , Cよりウェハステージ WSTの位置（X, Υ, Θ z )を算出すること力 Sでさる。
[0231] 次に、本実施形態におけるウェハステージ WSTの XY平面内の位置制御に用いら れるエンコーダヘッドの切り換え時におけるつなぎ処理、すなわち計測値の初期設 定について、主制御装置 20の動作を中心として説明する。
[0232] 本実施形態では、前述のごとぐウェハステージ WSTの有効ストローク範囲では常 に 3つのエンコーダ（Xヘッド及び Yヘッド）がウェハステージ WSTを観測しており、ェ ンコーダの切り換え処理を行う際には、図 20に示されるように、 4つのエンコーダがゥ ェハステージ WSTを観測して!/、ることとなる。
[0233] ウェハステージ WSTの XY平面内の位置制御に用いられるエンコーダの切り換え 処理（つなぎ）を行おうとする瞬間において、図 20に示されるように、エンコーダ Encl 、 Enc2、 Enc3及び Enc4力 それぞれスケーノレ 39Y、 39Y、 39X、 39Xの上に位
1 2 1 2 置している。この図 20を一見すると、エンコーダ Enclからエンコーダ Enc4に切り換 えようとしているように見える力 エンコーダ Enclとエンコーダ Enc4とでは、計測方 向が異なることからも明らかなように、つなぎを行おうとするタイミングにおいてェンコ ーダ Enclの計測値（カウント値）をそのままエンコーダ Enc4の計測値の初期値とし て与えても何の意味もない。
[0234] そこで、本実施形態では、主制御装置 20が、 3つのエンコーダ Encl、 Enc2及び E nc3による計測'サーボから、 3つのエンコーダ Enc2、 Enc3及び Enc4による計測. サーボに切り換えるようになつている。すなわち、図 20から分かる通り、この方式は通 常のエンコーダつなぎの概念とは異なり、あるヘッドから別のヘッドにつなぐというの ではなく、 3つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせから別の 3つのヘッド（エンコーダ） の組み合わせにつなぐものである。なお、 3つのヘッドと別の 3つのヘッドとで異なる ヘッドは 1つに限られない。また、図 20ではエンコーダ Enc3をエンコーダ Enc4に切 り換えるものとした力 エンコーダ Enc4の代わりに、例えばエンコーダ Enc3に隣接 するエンコーダに切り換えるものとしても良い。
[0235] 主制御装置 20は、まず、エンコーダ Encl、 Enc2及び Enc3の計測値 C , C , C
1 2 3 に基づいて、上記の連立方程式（15a)〜（； 15c)を解き、ウェハステージ WSTの XY 平面内の位置情報 (X, Υ, θ ζ)を算出する。 [0236] 次に、主制御装置 20は、次式（16)のァフィン変換の式に、上で算出した X, θ zを 代入して、エンコーダ (Xヘッド） Enc4の計測値の初期値を決定する。
[0237] C = (p -X)cos 0 z+ (q -Y)sin 0 z …… (16)
4 4 4
上式（16)において、 p、 qは、エンコーダ Enc4の計測点（検出点）の X座標値、 Y
4 4
座標値である。エンコーダ Enc4の Y座標値 qとして前述のヘッド位置のキヤリブレー
4
シヨンの際に取得した計測ビームの照射点の位置情報力 S、エンコーダ Enc4の X座標 値 pとしては、計測ビームの照射点の設計上の位置情報力 メモリ 34内からそれぞ
4
れ読み出されて用いられる。
[0238] 上記初期値 Cをエンコーダ Enc4の初期値として与えることで、ウェハステージ WS
4
Tの 3自由度方向の位置 (X, Υ, Θ z)を維持したまま、矛盾なくつなぎが完了するこ とになる。それ以後は、切り換え後に使用するエンコーダ Enc2、 Enc3、及び Enc4 の計測値 C , C , Cを用いて、次の連立方程式（15b)〜（； 15d)を解いて、ウェハス
2 3 4
テージ WSTの位置座標 (X, Υ, θ ζ)を算出する。
[0239] C = - (p -X)sin 0 z+ (q -Y)cos 0 z ••• (15b)
C = (p -X)cos 0 z+ (q -Y)sin 0 z --- (15c)
3 3 3
C = (p -X)cos 0 z+ (q -Y)sin 0 z --- (15(1)
4 4 4
なお、 4つめのエンコーダが Yヘッドの場合には、理論式（15d)の代わりに次の理 論式（15e)を用いた連立方程式（15b) (15c) (15e)を用いれば良い。
[0240] C = - (p -X)sin 0 z+ (q -Y)cos 0 z --- (15e)
4 4 4
[0241] ただし、上で算出された計測値 Cは、前述した各種のエンコーダの計測誤差が補
4
正された補正済みのエンコーダの計測値であるから、主制御装置 20は、前述したス テージ位置起因誤差補正情報、及びスケール起因誤差補正情報 (例えば、格子面 の平面度（平坦性）、及び/又はスケールの格子ピッチの補正情報 (及び格子変形 の補正情報)など)などを用いて、計測値 Cを逆補正し、補正前の生値 C 'を算出し、
4 4 その生値 C 'をエンコーダ Enc4の計測値の初期値として決定する。
4
[0242] ここで、逆補正とは、何ら補正を行わないエンコーダの計測値 C，を、前述のステー
4
ジ位置起因誤差補正情報、及び上記スケール起因誤差補正情報などを用いて補正 した補正後のエンコーダの計測値が Cであるとの仮定の下、計測値 Cに基づいて計 測値 c 'を算出する処理を意味する。
4
[0243] ところで、ウェハステージ WSTの位置制御の間隔（制御サンプリング間隔）は、一例 として 96〔 sec]であるが、干渉計やエンコーダの計測間隔（計測サンプリング間隔 )は、これよりはるかに高速で行う必要がある。干渉計やエンコーダのサンプリングが 制御サンプリングより高速な理由は、干渉計もエンコーダも干渉光の強度変化（フリン ジ）を数えているものであり、サンプリングが荒くなると、計測が困難になるためである
[0244] しかるに、ウェハステージ WSTの位置サーボ制御系では、 96〔 μ sec]の制御サン プリング間隔毎にウェハステージ WSTの現在位置を更新し、 目標位置に位置決め するための演算をし、推力指令値などを出力している。従って、ウェハステージの位 置情報を必要とするのは 96〔 ,1 sec]の制御サンプリング間隔毎であり、その間の位 置情報はウェハステージ WSTの位置制御には必要な!/、。干渉計やエンコーダはフ リンジを見失わな!/ヽために高速でサンプリングして!/、るに過ぎなレ、。
[0245] そこで、本実施形態では、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTが前述した有効 ストローク範囲にいる間は常に、エンコーダシステムの各エンコーダ（ヘッド）力、らスケ ールを見ているか否かに拘わらず計測値 (カウント値）を垂れ流しで受け取り続ける。 そして、主制御装置 20は、上述したエンコーダの切り換え動作 (複数エンコーダ間の つなぎ動作）を、 96〔 sec]毎に行われるウェハステージの位置制御のタイミングと 同期して行っている。このようにすることで、電気的に高速なエンコーダの切り換え動 作が不要となり、そのような高速な切り換え動作を実現するための高価な ドゥエ ァを必ずしも設けなくても良いことになる。図 21には、本実施形態において行われる 、ウェハステージ WSTの位置制御、エンコーダのカウント値の取り込み及び、ェンコ ーダ切り換えのタイミングが概念的に示されている。この図 21において、符号 CSCK は、ウェハステージ WSTの位置制御のサンプリングクロックの発生タイミングを示し、 符号 MSCKは、エンコーダ (及び干渉計）の計測サンプリングクロックの発生タイミン グを示す。また、符号 CHは、エンコーダの切り換え（つなぎ）を模式的に示す。
[0246] ところで、上記の説明では、どのヘッド（エンコーダ）の組み合わせからどのヘッド（ エンコーダ）の組み合わせに切り換えられる力、、どのタイミングで切り換えられる力、が、 わかって!/、るものとして!/、るが、実際のシーケンスでもこのようになって!/、なければな らなレ、。つなぎを実行するタイミングにつ!/、ても事前にスケジューリングしておくことが 好ましい。
[0247] そこで、本実施形態では、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの移動ルート（ 目標軌道）に基づいて、 XY平面内の 3自由度 (X, Υ, θ ζ)方向に関するウェハステ ージ WSTの位置情報を計測するために使用する 3つのエンコーダ (ヘッド）の切り換 え（3つのヘッドの糸且み合わせ（例えば、エンコーダ Encl、 Enc2及び Enc3)力、ら、別 の 3つのヘッドの組み合わせ（例えば、 Enc4、 Enc2及び Enc3)への切り換え、及び その切り換えのタイミング）を、予めスケジューリングし、そのスケジューリング結果をメ モリ 34などの記憶装置に記憶している。
[0248] ここで、リトライ（やり直し）を考えなければ、ショットマップ（露光マップ）毎に一定のス ケジュール内容となる力 S、実際にはリトライを考慮しなければならないので、主制御装 置 20は、露光動作を行いながら少し先のスケジュールを常に更新していくことが望ま しい。
[0249] なお、上では、本実施形態におけるウェハステージ WSTの位置制御に用いるェン コーダの切り換え方法に関する、原理的な説明を行う関係から、エンコーダ (ヘッド） Encl , Enc2, Enc3, Enc4などとしている力 ヘッド Encl , Enc2は、ヘッドユニット 62A, 62Cの Yヘッド 64及び一対の Yヘッド 64y , 64yのいずれかを代表的に示し
1 2
、ヘッド Enc3, Enc4は、ヘッドユニット 62B, 62Dの Xヘッド 66を代表的に示すもの であることは、言うまでもない。また、同様の理由から、図 19 (A)、図 19 (B)、及び図 20では、エンコーダ（ヘッド） Encl , Enc2, Enc3等の配置も、実際の配置（図 3等） とは異なって示されている。
[0250] 《切り換え及びつなぎ原理の一般論》
本実施形態では、ウェハステージ WSTの 3自由度 (X, Υ, Θ z)方向の位置座標を 計測するために、常時、エンコーダシステム 70A〜70Dを構成する Xエンコーダ（へ ッド）及び Yエンコーダ（ヘッド）の内、少なくとも 1つの Xヘッドと少なくとも 2つの Yへッ ドを含む少なくとも 3つのヘッドを使用している。そのため、ウェハステージ WSTの移 動に伴って使用するヘッドを切り換える際には、切り換えの前後でステージ位置の計 測結果を連続につなぐために、 3つのヘッドの組み合わせから別の 3つのヘッドの組 み合わせへと切り換える方式を採用している。この方式を、第 1方式と呼ぶことにする
[0251] しかし、切り換え及びつなぎ処理の基本原理を異なる観点から考えると、使用して いる 3つのヘッドのうちの 1つのヘッドを別の 1つのヘッドに切り換える方式として捉え ることも可能である。この方式を、第 2方式と呼ぶ。そこで、図 7 (A)中に矢印 eで示さ
1 れる、 Yヘッド 64 から 64 への切り換え及びつなぎ処理を例として、第 2方式を説明
C3 C4
する。
[0252] 切り換え処理の基本手順は、後に停止される第 1ヘッド 64 と新たに使用される第
C3
2ヘッド 64 との両方が対応するスケール 39Yに対向している間に、第 2ヘッド 64
C4 2 C4 の復帰と計測値の設定 (つなぎ処理）、及び計測値を監視するヘッドの切り換え（及 び第 1ヘッド 64 の停止）が、主制御装置 20によって実行される。
C3
[0253] 計測値の設定 (つなぎ処理）に際し、主制御装置 20は、第 2ヘッド 64 の計測値 C
C4 Y を、第 1ヘッド 64 の計測値 C を用いて予測する。ここで、理論式（14b)より、 Yへ
4 C3 Y3
ッド 64 , 64 の計測値 C , C は、次式（17a) (17b)に従う。
C3 C4 Y3 Y4
[0254] C = - (p -X) sin 0 z+ (q -Y) cos 0 z …… (17a)
Υ3 3 3
C = - (ρ -X) sin 0 z+ (q -Y) cos 0 z …… (17b)
Υ4 4 4
ここで、 （ρ , q ) , (ρ , q )は丫ヘッド 64 , 64 の X, Υ設置位置（より正確には計
3 3 4 4 C3 C4
測点（検出点）の X, Υ位置）である。簡単のため、 Υヘッド 64 , 64 の Υ設置位置は
C3 C4
等しい（q =q )と仮定する。この仮定の下、上式（17a) (17b)より、次式（18)が得ら
3
れる c
[0255] C =C + (p -p ) sin θ z …… (18)
Υ4 Y3 3 4
従って、後に停止される第 1ヘッド 64 の計測値を上式（18)の右辺の C に代入し
C3 Υ3 て、左辺の C を求めることにより、新たに使用する第 2ヘッド 64 の計測値を予測す
Υ4 C4 ること力 sでさる。
[0256] 得られた予測値 C を、然るべきタイミングで、第 2ヘッド 64 の計測値の初期値とし
Υ4 C4
て設定する。設定後、第 1ヘッド 64 をスケール 39Υ力も外れる際に停止して、切り
C3
換え及びつなぎ処理が完了する。 [0257] なお、上式（18)を用いて第 2ヘッド 64 の計測値を予測する際、変数 θ zには、作
C4
動中の別のヘッドの計測結果から得られる回転角 Θ zの値を代入すれば良い。ここで
、作動中の別のヘッドとは、切り換えの対象となっている第 1ヘッド 64 に限らず、回
C3
転角 Θ zを求めるのに必要な計測結果を提供するヘッド全てを含む。ここで、第 1へッ ド 64 はヘッドユニット 62Cの 1つのヘッドであるので、第 1ヘッド 64 と、例えば切り
C3 C3 換え時に Yスケール 39Yと対向するヘッドユニット 62Aの 1つのヘッドとを用いて回 転角 Θ zを求めても良い。あるいは、変数 Θ zには、干渉計システム 118の X干渉計 1 26、 Y干渉計 16、あるいは Z干渉計 43A, 43Bなどの計測結果から得られる回転角 Θ zの値を代入することも可能である。
[0258] なお、ここでは Yヘッド同士の切り換え及びつなぎ処理を例に説明した力 S、 Xヘッド 同士の切り換え及びつなぎ処理についても、また Xヘッドと Yヘッドの間のように異な るヘッドユニットに属する 2つのヘッドの間の切り換え及びつなぎ処理についても、同 様に、第 2方式として説明することができる。
[0259] そこで、つなぎ処理の原理を一般化すると、ウェハステージ WSTの位置計測の結 果が切り換え前後で連続につながるように、新たに使用される別のヘッドの計測値を 予測し、その予測値を第 2ヘッドの計測値の初期値として設定する。ここで、別のへッ ドの計測値を予測するために、理論式（14a) (14b)と、後に停止される切り換え対象 のヘッドを含め作動中のヘッドの計測値を必要数、使用する、こととなる。ただし、つ なぎの際に必要なウェハステージ WSTの Θ z方向の回転角は、干渉計システム 118 の計測結果から得られる値を用いても良レ、。
[0260] 上述したように、先の第 1方式と同様に、ウェハスエージ WSTの 3自由度（X, Υ, Θ z)方向の位置を計測するために、常時、少なくとも 3つのヘッドを使用することを前提 としても、新たに使用される別のヘッドの計測値を予測する具体的手順には触れず、 切り換え及びつなぎ処理の直接の対象である 2つのヘッドにのみ注目すれば、使用 している 3つのヘッドのうちの 1つのヘッドを別の 1つのヘッドに切り換える第 2方式の 着眼が成立する。
[0261] なお、これまでは、ウェハスエージ WSTの 3自由度（X, Υ, Θ z)方向の位置を、少 なくとも 3つのヘッドを用いて計測することを前提に説明した。しかし、 2つ以上の m個 の自由度方向（自由度の選択は任意）の位置を、少なくとも m個のヘッドを用いて計 測する場合においても、使用している m個のヘッドのうちの 1つのヘッドを別の 1つの ヘッドに切り換える第 2方式の着眼が、上述と同様に、成立することは明らかである。
[0262] 次に、特殊な条件の下では、 2つのヘッドの組み合わせから別の 2つのヘッドの組 み合わせへ切り換える方式 (第 3方式と呼ぶ）の着眼が、首尾一貫して成立することを 説明する。
[0263] 上述の例では、 Yヘッド 64 , 64 のそれぞれが対応する Yスケール 39Yに対向
C3 C4 2 している間に、両ヘッド 64 , 64 間の切り換え及びつなぎ処理が実行される。この 時、本実施形態の露光装置 100で採用するスケールとヘッドの配置によると、 ユニット 62Aの 1つの Yヘッドの中の 1つの Yヘッド（64とする）が Yスケール 39Yに
A 1 対向し、 Yスケール 39Yの Y軸方向の相対変位を計測している。そこで、第 1の組み 合わせの Yヘッド 64 , 64から第 2の組み合わせの Yヘッド 64 , 64への切り換え
C3 A C4 A
及びつなぎ処理を考えてみる。
[0264] γヘッド 64の計測値 C は、理論式（14b)より、次式（17c)に従う。
A YA
[0265] C = - (p -X) sin 0 z+ (q -Y) cos 0 z …… (17c)
YA A A
ここで、 （p , q ) ttYヘッド 64の X, Y設置位置（より正確には計測点の X, Υ位置)
A A A
である。簡単のため、 Yヘッド 64の Y設置位置 q は、 Yヘッド 64 ， 64 の Y設置位
A A C3 C4
置 q , qと等しい (q =q =q )と仮定する。
3 4 A 3 4
第 1の組み合わせの Yヘッド 64 , 64の計測値 C , C が従う理論式（17a) (17
C3 A Y3 YA
c)を、新たに使用する Yヘッド 64 の計測値 C が従う理論式（17b)に代入すると、 次式（19)が導かれる。
[0267] C = (l -c) C -c - C …… (19)
Y4 Y3 YA
ただし、定数 c = (p -p ) / (q -q )と置いた。従って、 Yヘッド 64 , 64の計測
3 4 A 3 C3 A 値のそれぞれを上式（19)の右辺の C ， C に代入して左辺の C を求めることによ
Y3 YA Y4
り、新たに使用する Yヘッド 64 の計測値を予測することができる。
C4
[0268] 得られた予測値 C を、然るべきタイミングで、 Yヘッド 64 の計測値として設定する
Y4 C4
。設定後、 Yヘッド 64 を Yスケール 39Y力 外れる際に停止して、切り換え及びつ
C3
なぎ処理が完了する。 [0269] なお、本実施形態の露光装置 100において採用されたスケールとヘッドの配置に よると、少なくとも 1つの Xヘッド 66が Xスケール 39X又は 39Xに対向しており、その
1 2
X軸方向への相対変位を計測している。そして、 1つの Xヘッド 66と 2つの Yヘッド 64 , 64の 3つのヘッドの計測結果より、ウェハステージ WSTの 3自由度（X, Υ, Θ z)
C3 A
方向の位置を算出している。し力、し、上述の切り換え及びつなぎ処理の例では、 Xへ ッド 66はスぺクテータの役割を演じているだけで、 2つの Yヘッド 64 , 64 の組み合
C3 A わせから別の 2つの Yヘッド 64 , 64の組み合わせへ切り換える第 3方式の着眼が
C4 A
、首尾一貫して成立している。
[0270] 従って、ウェハスエージ WSTの 3自由度（X, Υ, Θ z)方向の位置を計測するため には 3つのヘッドの使用が不可欠であるという前提の下で、本実施形態の露光装置 1 00において採用されたスケールとヘッドの配置に関わらず、あらゆるケースにおいて 適用可能な切り換え及びつなぎ処理の一般的方式として、第 1方式が提案されたも のである。そして、本実施形態の露光装置 100において採用されたスケールとヘッド の具体的な配置、そしてつなぎ処理の具体的手順を踏まえると、特別な条件の下で 、第 3方式の着眼が成立することもある。
[0271] なお、第 1方式に加え、上述の第 2及び第 3方式によるエンコーダヘッドの切り換え 及びつなぎ処理では、切り換え前後で監視するウェハステージ WSTの位置座標が 連続につながるように、新たに使用する別のヘッドの計測値を予測し、この予測値を 別のヘッドの計測値の初期値として設定することとした。その代わりに、切り換え及び つなぎ処理によって発生する計測誤差も含め、別のヘッドの計測誤差を算出し、その 補正データを作成する。そして、別のヘッドの使用中は、作成した補正データを用い て、ウェハステージ WSTをサーボ駆動制御することとしても良い。この場合、補正デ ータに基づいて、別のヘッドによって計測されるウェハステージ WSTの位置情報を 補正しても良いし、サーボ制御のためのウェハステージ WSTの目標位置を補正して も良い。さらに、露光動作では、ウェハステージ WSTの動きに追従して、レチクルス テージをサーボ駆動制御している。そこで、補正データに基づいて、ウェハステージ WSTのサーボ制御を修正する代わりに、レチクルステージの追従サーボ制御を修正 することとしても良い。また、これらの制御方式によれば、別のヘッドの初期値として切 り換え前のヘッドの計測値をそのまま設定しても良い。なお、補正データを作成する 際、エンコーダシステムに限らず、干渉計システムなど、本実施形態における露光装 置に備わって!/、る計測システムを適宜使用すると良!/、。
[0272] 次に、本実施形態の露光装置 100における、ウェハステージ WSTと計測ステージ MSTとを用いた並行処理動作について、図 22〜図 35に基づいて説明する。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 力、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力 S、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。
[0273] 図 22には、ウェハステージ WST上のウェハ W (ここでは、一例として、あるロット（1 ロットは 25枚又は 50枚）の中間のウェハとする）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。このとき、計測ステージ MSTは、ゥェ ハステージ WSTとの衝突が回避される退避位置に待機していても良いが、本実施形 態ではウェハステージ WSTと所定の距離を保って追従して移動している。このため、 露光終了後に、ウェハステージ WSTとの接触状態（又は近接状態）へ移行する際の 、計測ステージ MSTの移動距離は、上記の所定の距離と同一の距離で足りることに なる。
[0274] この露光中、主制御装置 20により、 Xスケール 39X , 39Xにそれぞれ対向する図
1 2
22中に丸で囲んで示されている 2つの Xヘッド 66 (Xエンコーダ 70B, 70D)と、 Yス ケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向する図 22中に丸で囲んで示されている 2つの Y
1 2
ヘッド 64 (Yエンコーダ 70A, 70C)とのうち、少なくとも 3つのエンコーダの計測値、 及び干渉計システム 118によって計測されるウェハステージ WSTのピッチング量又 はローリング量及びョーイング量、並びに Z位置に応じた各エンコーダのステージ位 置起因誤差補正情報 (前述した式（10)又は式（11)で求められる補正情報）、並び に各スケールについての格子ピッチの補正情報及び格子線の曲カ^の補正情報に 基づいて、ウェハテーブル WTB (ウェハステージ WST)の XY平面内の位置（ Θ z回 転を含む）が制御されている。また、主制御装置 20により、ウェハテーブル WTBの Z 軸方向の位置と Θ y回転（ローリング)及び θ X回転（ピッチング）とは、ウェハテープ ノレ WTB表面の X軸方向一側と他側の端部（本実施形態では Yスケール 39Y , 39Y
1 2
)にそれぞれ対向する各一対の Zセンサ 74 , 74 、 76 , 76 の計測値に基づいて
l'j 2,j l'q 2,q
制御されている。なお、ウェハテーブル WTBの Z軸方向の位置と 6 y回転（ローリン グ）とを Zセンサ 74 , 74 , 76 , 76 の計測値に基づいて制御し、 θ x回転（ピッチ
l'j 2,j l'q 2,q
ング）は Y干渉計 16の計測値に基づいて制御しても良い。いずれにしても、この露光 中のウェハテーブル WTBの Ζ軸方向の位置， Θ y回転及び θ X回転の制御（ウェハ Wのフォーカス.レべリング制御）は、前述の多点 AF系によって事前に行われたフォ 一カスマッピングの結果に基づレ、て行われる。
[0275] 上記の露光動作は、主制御装置 20により、事前に行われたウェハァライメント (例 えば、ェンハンスド 'グロ一ノ^いァライメント（EGA) )の結果及びァライメント系 AL1 , AL2〜AL2の最新のベースライン等に基づいて、ウェハ W上の各ショット領域の
1 4
露光のための走査開始位置 (加速開始位置）へウェハステージ WSTが移動されるシ ヨット間移動動作と、各ショット領域に対しレチクル Rに形成されたパターンを走査露 光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、行われる。なお、上記の露 光動作は、先端レンズ 191とウェハ Wとの間に水を保持した状態で行われる。また、 図 22における 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 で露光が行われる。なお、 EGA方式は、例えば米国特許第 4,780,617号明細書な どに開示されている。
[0276] そして、主制御装置 20は、ウェハ W上の最終のショット領域が露光される前に、 X 干渉計 130の計測値を一定値に維持しつつ Y干渉計 18の計測値に基づいてステー ジ駆動系 124を制御して、計測ステージ MST (計測テーブル MTB)を図 23に示さ れる位置まで移動させる。このとき、 CDバー 46 (計測テーブル MTB)の Y側の端 面とウェハテーブル WTBの + Y側の端面とは接触している。なお、例えば各テープ ルの Y軸方向位置を計測する干渉計又はエンコーダの計測値をモニタして計測テー ブル MTBとウェハテーブル WTBとを Y軸方向に例えば 300 μ m程度離間させて、 非接触の状態（近接状態）を保っても良レ、。ウェハステージ WSTと計測ステージ MS Tとは、ウェハ Wの露光中に図 23に示す位置関係に設定された後、この位置関係が 維持されるように移動される。
[0277] 次いで、図 24に示されるように、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTBと計測テ 一ブル MTBとの Y軸方向の位置関係を保ちつつ、計測ステージ MSTを Y方向に 駆動する動作を開始するとともに、ウェハステージ WSTをアンローデイングポジション UPに向けて駆動する動作を開始する。この動作が開始されると、本実施形態では計 測ステージ MSTがー Y方向のみに移動され、ウェハステージ WSTがー Y方向及び X方向に移動される。
[0278] このようにして、主制御装置 20により、ウェハステージ WST、計測ステージ MSTが 同時に駆動されると、投影ユニット PUの先端レンズ 191とウェハ Wとの間に保持され ていた水（図 24中に示される液浸領域 14の水）が、ウェハステージ WST及び計測ス テージ MSTの—Y側への移動に伴って、ウェハ W→プレート 28→CDバー 46→計 測テーブル MTB上を順次移動する。なお、上記の移動の間、ウェハテーブル WTB 、計測テーブル MTBは前述の接触状態（又は近接状態）を保っている。なお、図 24 には、液浸領域 14の水がプレート 28から CDバー 46に渡される直前の状態が示され ている。また、この図 24に示される状態では、主制御装置 20により、 3つのェンコ一 ダ 70A, 70B, 70Dの計測値（及び干渉計システム 118によって計測されるウェハス テージ WSTのピッチング量、ローリング量、ョーイング量、及び Z位置に応じたメモリ 3 4内に記憶されたエンコーダ 70A, 70B又は 70Dのステージ位置起因誤差補正情 報、並びにスケールの格子ピッチの補正情報及び格子線の補正情報）に基づいて、 ウェハテープノレ WTB (ウェハステージ WST)の XY平面内の位置（ Θ z回転を含む） が制御されている。
[0279] 図 24の状態から、更にウェハステージ WST,計測ステージ MSTがそれぞれ上記 の方向へ同時に僅かに駆動されると、 Yエンコーダ 70A (及び 70C)によるウェハス テージ WST (ウェハテーブル WTB)の位置計測ができなくなるので、この直前に、主 制御装置 20は、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の Y位置及び Θ z回転 の制御を、 Yエンコーダ 70A, 70Cの計測値に基づく制御から、 Y干渉計 16及び Z 干渉計 43A, 43Bの計測値に基づく制御に切り換える。そして、所定時間後、図 25 に示されるように、計測ステージ MST力 所定のインターバル (ここではウェハ交換 毎）で行われるセカンダリァライメント系のベースライン計測（以下、適宜 Sec_BCHK ( インターバル）とも呼ぶ）を行う位置に到達する。そして、主制御装置 20は、その位置 で計測ステージ MSTを停止させるとともに、 Xスケール 39Xに対向する図 25中に丸
1
で囲んで示される Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70B)によりウェハステージ WSTの X位置を計測しかつ Y軸方向及び Θ z回転等は Y干渉計 16及び Z干渉計 43A, 43B により計測しつつ、ウェハステージ WSTをさらにアンローデイングポジション UPに向 かって駆動し、アンローデイングポジション UPで停止させる。なお、図 25の状態では 、計測テーブル MTBと先端レンズ 191との間に水が保持されて!/、る。
[0280] 次いで、主制御装置 20は、図 25及び図 26に示されるように、計測ステージ MST に支持された CDバー 46上の一対の基準格子 52にそれぞれ対向する図 26中に丸 で囲んで示される Yヘッド 64y , 64yによって構成される前述の Y軸リニアェンコ
1 2 一 ダ 70Ε, 70Fの計測値に基づいて、 CDバー 46の θ z回転を調整するとともに、計測 テーブル MTBのセンターライン CL上又はその近傍に位置する基準マーク Mを検出 するプライマリアライメント系 AL1の計測値に基づいて CDバー 46の XY位置を調整 する。そして、この状態で、主制御装置 20は、 4つのセカンダリァライメント系 AL2
1〜
AL2を用いて、それぞれのセカンダリァライメント系の視野内にある CDバー 46上の
4
基準マーク Mを同時に計測することで、 4つのセカンダリァライメント系 AL2〜AL2
1 4 の相対位置）をそれぞれ求める Sec-BCHK (インターノ ル）を行う。この Sec-BCHK (ィ ンターバル）と並行して、主制御装置 20は、アンロードポジション UPに停止している ウェハステージ WST上のウェハ Wを、不図示のアンロードアームの駆動系に指令を 与えてアンロードさせるとともに、そのアンロードの際に上昇駆動した上下動ピン CT ( 図 25では不図示、図 26参照）を所定量上昇させたまま、ウェハステージ WSTを + X 方向に駆動してローデイングポジション LPに移動させる。
[0281] 次に、主制御装置 20は、図 27に示されるように、計測ステージ MSTを、ウェハステ ージ WSTから離れた状態からウェハステージ WSTとの前述の接触状態（又は近接 状態）への移行させるための最適な待機位置（以下、「最適スクラム待機位置」と呼ぶ
)へ移動させる。これと並行して、主制御装置 20は、不図示のロードアームの駆動系 に指令を与えて、ウェハテーブル WTB上に新たなウェハ Wをロードさせる。この場合 、上下動ピン CTが所定量上昇した状態を維持しているので、上下動ピン CTが下降 駆動されウェハホルダの内部に収納されている場合に比べてウェハロードを短時間 で fiうこと力できる。なお、図 27には、ウェハ Wがウェハテープノレ WTB上にロードさ れた状態が示されている。
[0282] 本実施形態において、上述の計測ステージ MSTの最適スクラム待機位置は、ゥェ ハ上のァライメントシヨット領域に付設されたァライメントマークの Y座標に応じて適切 に設定される。また、本実施形態では、ウェハステージ WSTがウェハァライメントのた めに停止する位置で、接触状態（又は近接状態）への移行できるように、最適スクラム 待機位置が定められる。
[0283] 次に、主制御装置 20は、図 28に示されるように、ウェハステージ WSTをローデイン グポジション LP力、ら、計測プレート 30上の基準マーク FMがプライマリアライメント系 AL1の視野 (検出領域）内に位置決めされる位置 (すなわち、プライマリアライメント 系のベースライン計測（Pri-BCHK)の前半の処理を行う位置）へ移動させる。この移 動の途中で、主制御装置 20は、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置の制御を 前述の X軸方向についてはエンコーダ 70B, Y軸方向及び Θ z回転については Y干 渉計 16及び Z干渉計 43A, 43Bの計測値に基づく制御から、 Xスケール 39X , 39X
1 に対向する図 28中に丸で囲んで示される 2つの Xヘッド 66 (エンコーダ 70B, 70D) の少なくとも一方と、 Yスケール 39Y , 39Yに対向する図 28中に丸で囲んで示され
1 2
る 2つの Yヘッド 64y , 64y (エンコーダ 70A, 70C)との少なくとも 3つのエンコーダ
2 1
の計測ィ直、及び干渉計システム 118によって計測されるウェハステージ WSTのピッ チング量又はローリング量、ョーイング量、及び Z位置に応じた各エンコーダのステー ジ位置起因誤差補正情報 (前述した式（10)、式（11)で求められる補正情報）、並び に各スケールの格子ピッチの補正情報及び格子線の補正情報に基づく XY平面内 の位置の制御に切り換える。 [0284] そして、主制御装置 20は、基準マーク FMをプライマリアライメント系 AL1を用いて 検出する、 Pri-BCHKの前半の処理を行う。このとき、計測ステージ MSTは、前述の 最適スクラム待機位置で待機中である。
[0285] 次に、主制御装置 20は、上述の少なくとも 3つのエンコーダの計測値と上記各補正 情報とに基づいて、ウェハステージ WSTの位置を管理しつつ、 3つのファーストアラ ィメントシヨット領域に付設されたァライメントマークを検出する位置へ向けてウェハス テージ WSTの + Y方向への移動を開始する。
[0286] そして、ウェハステージ WSTが図 29に示される位置に到達すると、主制御装置 20 は、ウェハステージ WSTを停止させる。これに先立って、主制御装置 20は、 Zセンサ 72a〜72dがウェハテーブル WTB上に掛かった時点又はその前の時点で、それら Z センサ 72a〜72dを作動させ（オンにし）、ウェハテーブル WTBの Z位置及び傾斜（ Θ y回転及び θ X回転）を計測して!/、る。
[0287] 上記のウェハステージ WSTの停止後、主制御装置 20は、プライマリアライメント系 AL1 ,セカンダリァライメント系 AL2 , AL2を用いて、 3つのファーストアライメントシ
2 3
ヨット領域に付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図 29中の 星マーク参照）、上記 3つのァライメント系 ALl , AL2 , AL2の検出結果とその検出
2 3
時の上記少なくとも 3つのエンコーダの計測値 (上記各補正情報による補正後の計測 値）とを関連付けて内部メモリに記憶する。
[0288] 上述のように本実施形態では、ファーストアライメントシヨット領域のァライメントマ一 クの検出を行う位置で、計測ステージ MSTとウェハステージ WSTとの接触状態（又 は近接状態）への移行が完了し、その位置から、主制御装置 20によって、その接触 状態（又は近接状態）での両ステージ WST, MSTの + Y方向への移動（5つのセカ ンドアライメントシヨット領域に付設されたァライメントマークを検出する位置に向かつ てのステップ移動）が開始される。この両ステージ WST, MSTの + Y方向への移動 開始に先立って、主制御装置 20は、図 29に示されるように、多点 AF系（90a, 90b) の照射系 90aから検出ビームをウェハテーブル WTBに向けて照射を開始している。 これにより、ウェハテーブル WTB上に多点 AF系の検出領域が形成される。
[0289] そして、上記の両ステージ WST, MSTの + Y方向への移動中に、図 30に示される 位置に両ステージ WST, MSTが到達すると、主制御装置 20は、フォーカスキヤリブ レーシヨンの前半の処理を行い、前述の直線 LVにウェハテーブル WTBの中心（ゥ ェハ Wの中心にほぼ一致）を通る Y軸方向の直線 (センターライン）がー致した状態 における Zセンサ 72a, 72b、 72c, 72dの計測値（ウェハテーブル WTBの X軸方向 の一側と他側の端部における面位置情報）と、多点 AF系（90a, 90b)の計測プレー ト 30表面の検出点 (複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点）にお ける検出結果（面位置情報）との関係を求める。このとき、液浸領域 14は、 CDバー 4 6とウェハテーブル WTBとの境界付近に位置している。すなわち、液浸領域 14が C Dバー 46からウェハテープノレ WTBに渡される直前の状態となっている。
[0290] そして、両ステージ WST, MSTが接触状態（又は近接状態）を保ったまま + Y方向 へ更に移動し、図 31に示される位置に到達すると、 5つのァライメント系 AL1 , AL2
1
〜AL2を用いて、 5つのセカンドァライメントシヨット領域に付設されたァライメントマ
4
ークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図 31中の星マーク参照）、上記 5つのァライメ ント系 AL1 , AL2〜AL2の検出結果とその検出時の 3つのエンコーダ 70A, 70C,
1 4
70Dの計測値 (補正情報による補正後の計測値)とを関連付けて内部メモリに記憶 する。このとき、 Xスケール 39Xに対向し、かつ投影光学系 PLの光軸を通る Y軸方
1
向の直線 LV上に位置する Xヘッドが存在しないので、主制御装置 20は、 Xスケール 39Xに対向する Xヘッド 66 (Xリニアエンコーダ 70D)及び Yリニアエンコーダ 70A, 70Cの計測値に基づいて、ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置を制御してい
[0291] 上述したように、本実施形態では、セカンドァライメントシヨット領域のァライメントマ ークの検出が終了した時点で、合計 8点のァライメントマークの位置情報（2次元位置 情報）が検出できる。そこで、この段階で、主制御装置 20は、これらの位置情報を用 いて例えば特開昭 61— 44429号公報（対応する米国特許第 4, 780, 617号明細 書）などに開示される統計演算を行って、ウェハ Wのスケーリング (ショット倍率）を求 め、その算出したショット倍率に基づいて、調整装置 68 (図 6参照）を制御して、投影 光学系 PLの光学特性、例えば投影倍率を調整しても良い。調整装置 68は、例えば 、投影光学系 PLを構成する特定の可動レンズを駆動する、あるいは投影光学系 PL を構成する特定レンズ間に形成された気密室内部の気体の圧力を変更するなどして
、投影光学系 PLの光学特性を調整する。
[0292] また、主制御装置 20は、上記の 5つのセカンドァライメントシヨット領域に付設された ァライメントマークの同時検出の終了後、接触状態（又は近接状態）での両ステージ WST, MSTの + Y方向への移動を再び開始すると同時に、図 31に示されるように、 Zセンサ 72a〜72dと多点 AF系（90a, 90b)とを同時に用いたフォーカスマッピング を開始する。
[0293] そして、両ステージ WST, MSTが、図 32に示される計測プレート 30が投影光学系 PLの直下に配置される位置に到達すると、主制御装置 20は、 Pri-BCHK後半の処 理及びフォーカスキャリブレーションの後半の処理を行う。ここで、 Pri-BCHK後半の 処理とは、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、空間像計測スリットパターン SLが計測プレート 30に形成される前 述した空間像計測装置 45を用いて計測し、その計測結果（ウェハテーブル WTBの XY位置に応じた空間像強度）を内部メモリに記憶する処理を指す。この処理では、 前述の米国特許出願公開第 2002/0041377号明細書などに開示される方法と同 様に、一対の空間像計測スリットパターン SLを用いたスリットスキャン方式の空間像 計測動作にて一対の計測マークの投影像が計測される。また、フォーカスキヤリブレ ーシヨンの後半の処理とは、主制御装置 20が、図 32に示されるように、 Zセンサ 72a , 72b、 72c, 72dによって計測されるウェハテープノレ WTB (ウェハステージ WST) の面位置情報に基づ!/、て、計測プレート 30 (ウェハテーブル WTB)の投影光学系 P Lの光軸方向に関する位置 (Z位置）を制御しつつ、空間像計測装置 45を用いて、レ チクル R又はレチクルステージ RST上の不図示のマーク板に形成された計測マーク の空間像を計測し、その計測結果に基づいて投影光学系 PLのべストフォーカス位 置を計測する処理を指す。この計測マークの投影像の計測動作は、例えば国際公 開第 2005/124834号パンフレットなどに開示されている。主制御装置 20は、計測 プレート 30を Z軸方向に移動しつつ、空間像計測装置 45からの出力信号の取り込 みと同期して、 Zセンサ 74 , 74 、 76 、 76 の計測値を取り込む。そして、投影光
1,4 2,4 1,3 2,3
学系 PLのべストフォーカス位置に対応する Zセンサ 74 ， 74 、 76 、 76 の値を 不図示のメモリに記憶する。なお、フォーカスキャリブレーションの後半の処理で、 Z センサ 72a, 72b、 72c, 72dによって計測される面位置情報を用いて、計測プレート 30 (ウェハステージ WST)の投影光学系 PLの光軸方向に関する位置 (Z位置）を制 御するのは、このフォーカスキャリブレーションの後半の処理は、前述したフォーカス マッピングの途中で行なわれるからである。
[0294] この場合、液浸領域 14が投影光学系 PLと計測プレート 30 (ウェハテーブル WTB) との間に形成されているので、上記の空間像の計測は、投影光学系 PL及び水 Lqを 介して行われる。また、計測プレート 30などはウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)に搭載され、受光素子などは計測ステージ MSTに搭載されているので、上記 の空間像の計測は、図 32に示されるように、ウェハステージ WSTと計測ステージ M STと力 接触状態（又は近接状態）を保ったままで行われる。上記の計測により、投 影光学系 PLのべストフォーカス位置に対応する、前述の直線 LVにウェハテーブル WTBの中心を通る Y軸方向の直線（センターライン）がー致した状態における Zセン サ 74 , 74 、 76 、 76 の計測値（すなわち、ウェハテーブル WTBの面位置情報
1,4 2,4 1,3 2,3
)カ求まる。
[0295] そして、主制御装置 20は、上述の Pri-BCHKの前半の処理の結果と Pri-BCHKの 後半の処理の結果とに基づいて、プライマリアライメント系 AL1のベースラインを算出 する。これとともに、主制御装置 20は、前述のフォーカスキャリブレーション前半の処 理で得られた Zセンサ 72a, 72b、 72c, 72dの計測値（ウェハテーブル WTBの面位 置情報）と、多点 AF系（90a, 90b)の計測プレート 30表面の検出点における検出結 果（面位置情報）との関係と、前述のフォーカスキャリブレーションの後半の処理で得 られた投影光学系 PLのべストフォーカス位置に対応する Zセンサ 74 , 74 、 76 、
1,4 2,4 1,3
76 の計測値 (すなわち、ウェハテーブル WTBの面位置情報）とに基づいて、投影
2,3
光学系 PLのべストフォーカス位置に対する多点 AF系（90a, 90b)の代表的な検出 点（この場合、複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点）におけるォ フセットを求め、そのオフセットが零になるように例えば光学的手法により多点 AF系 の検出原点を調整する。
[0296] この場合において、スループットを向上させる観点から、上述の Pri-BCHKの後半の 処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の一方の処理のみを行っても良い し、両方の処理を行うことなぐ次の処理に移行しても良い。勿論、 Pri-BCHKの後半 の処理を行わない場合には、前述の Pri-BCHKの前半の処理を行う必要もなぐこの 場合には、主制御装置 20は、前述のローデイングポジション LPからファーストアライメ ントショット領域に付設されたァライメントマークを検出する位置に、ウェハステージ W STを移動させれば良い。なお、 Pri-BCHK処理を行わない場合、露光対象のウェハ Wよりも前のウェハの露光直前に同様の動作にて計測されたベースラインが用いら れる。また、フォーカスキャリブレーションの後半の処理を行わない場合、ベースライ ンと同様に前のウェハの露光直前に計測された投影光学系 PLのべストフォーカス位 置が用いられる。
[0297] なお、この図 32の状態では、前述のフォーカスキャリブレーションは続行されている
〇
[0298] 上記の接触状態（又は近接状態）での両ステージ WST, MSTの + Y方向への移 動により、所定時間後、ウェハステージ WST力 図 33に示される位置に達すると、主 制御装置 20は、ウェハステージ WSTをその位置で停止させるとともに、計測ステー ジ MSTについては、そのまま + Y方向への移動を続行させる。そして、主制御装置 2 0は、 5つのァライメント系 AL1 , AL2
1〜AL2を用いて、 5つのサードァライメントショ 4
ット領域に付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図 33中の 星マーク参照）、上記 5つのァライメント系 AL1 , AL2
1〜AL2の検出結果とその検 4
出時の上記 4つのエンコーダのうち、少なくとも 3つのエンコーダの計測値（前記各補 正情報による補正後の計測値）とを関連付けて内部メモリに記憶する。このとき、フォ 一カスマッピングは続 fiされて!/、る。
[0299] 一方、上記のウェハステージ WSTの停止から所定時間後に、計測ステージ MST とウェハステージ WSTとは、接触（又は近接状態)から離間状態に移行する。この離 間状態に移行後、主制御装置 20は、計測ステージ MSTが、露光開始まで待機する 露光開始待機位置に達すると、その位置で停止させる。
[0300] 次に、主制御装置 20は、 3つのフォースァライメントシヨット領域に付設されたァライ メントマークを検出する位置へ向けてのウェハステージ WSTの + Y方向への移動を 開始する。このとき、フォーカスマッピングは続行されている。一方、計測ステージ WS Tは、上記露光開始待機位置で待機して!/、る。
[0301] そして、ウェハステージ WSTが図 34に示される位置に到達すると、主制御装置 20 は、直ちにウェハステージ WSTを停止させ、プライマリアライメント系 AL1 ,セカンダ リアライメント系 AL2 , AL2を用いて、ウェハ W上の 3つのフォースァライメントショッ
2 3
ト領域に付設されたァライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図 34中の星 マーク参照）、上記 3つのァライメント系 AL1 , AL2 , AL2の検出結果とその検出時
2 3
の上記 4つのエンコーダのうち、少なくとも 3つのエンコーダの計測値（補正情報によ る補正後の計測値）とを関連付けて内部メモリに記憶する。この時点でも、フォーカス マッピングは続行され、計測ステージ MSTは、上記露光開始待機位置で待機したま まである。そして、主制御装置 20は、このようにして得た合計 16個のァライメントマ一 クの検出結果と対応するエンコーダの計測値 (前記各補正情報による補正後の計測 値）とを用いて、例えば米国特許第 4,780,617号明細書などに開示される EGA方 式によって、上記 4つのエンコーダの計測軸で規定される座標系（例えばウェハテー ブル WTBの中心を原点とする XY座標系）上におけるウェハ W上の全てのショット領 域の配列情報 (座標値)を算出する。
[0302] 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを再度 + Y方向へ移動させながら、 フォーカスマッピングを続行する。そして、多点 AF系（90a, 90b)からの検出ビーム 力 Sウェハ w表面から外れると、図 35に示されるように、フォーカスマッピングを終了す る。その後、主制御装置 20は、事前に行われた前述のウェハァライメント (EGA)の 結果及び最新の 5つのァライメント系 AL1 , AL2
1〜AL2のベースライン等に基づい 4
て、ステップ ·アンド 'スキャン方式の露光を、液浸露光にて行い、ウェハ W上の複数 のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、ロット内の残りのウェハを 露光するために、同様の動作が繰り返し行われる。
[0303] 以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置 100によると、例えばロット 処理中、主制御装置 20により、エンコーダシステムの Xヘッド（Xエンコーダ）と Yへッ ド (γエンコーダ）とを少なくとも各 1つ含む 3つのヘッド（エンコーダ）により XY平面に 平行な面 (移動面）内におけるウェハステージ WSTの位置情報（ Θ z回転を含む）が 計測される。そして、主制御装置 20により、その位置情報の計測結果と該位置情報 の計測に用いられた 3つのヘッド (から射出される計測ビーム）の照射点の移動面内 における位置情報（（X, Y)座標値）とに基づいて、 XY平面内でウェハステージ WS Tが駆動される。この場合、主制御装置 20は、ァフィン変換の関係を利用して XY平 面内におけるウェハステージ WSTの位置情報を算出しながら XY平面内でウェハス テージ WSTを駆動する。これにより、複数の Yヘッド 64又は複数の Xヘッド 66をそれ ぞれ有するヘッドユニット 62A〜62Dを含むエンコーダシステムを用いてウェハステ ージ WSTの移動中に制御に用いるヘッド（エンコーダ）を切り換えながら、ウェハステ ージ WSTの移動を精度良く制御することが可能になる。
[0304] また、本実施形態に係る露光装置 100によると、ウェハステージ WSTの駆動が行 われるロット処理の開始に先立って、例えば装置の立ち上げ時などに、 XY平面内に おけるウェハステージ WSTの位置情報を計測するエンコーダシステムの一連のキヤ リブレーシヨンの 1つとして、前述したヘッド位置のキャリブレーション処理力 S、各ヘッド について行われる。すなわち、主制御装置 20は、エンコーダシステムのヘッド毎に、 ウェハステージ WSTを XY平面内で所定角度 Θ回転させたときのヘッドの計測値（ゥ ェハステージ WSTの X位置又は Y位置）と干渉計システム 118によるウェハステージ WSTの XY平面内における回転角度の計測値とを取得し、取得した各ヘッドの計測 値と回転角度（ Θ )とに基づいて、ヘッドから射出される計測ビームの計測方向に直 交する方向に関する位置情報を算出する。すなわち、主制御装置 20は、エンコーダ システムの複数の Yヘッド（64、 64 、 64 )のそれぞれについて、計測ビームの照射
yl y2
点の X位置情報、及び複数の Xヘッド 66のそれぞれについて、計測ビームの照射点 の Y位置情報を、それぞれ算出する。そして、主制御装置 20は、その算出した情報 を、各ヘッドの計測ビームの照射点の計測方向に関する設計上の位置情報とともに 、メモリ 34内に記憶する。
[0305] そして、主制御装置 20は、上述したウェハステージ WSTの駆動に際しては、メモリ 34内に記憶されている前記各ヘッドの計測ビームの照射点の計測方向に直交する 方向に関する位置情報と、各ヘッドの計測ビームの照射点の計測方向に関する設計 上の位置情報とを用いて、前述したァフィン変換の関係を利用して XY平面内におけ るウェハステージ WSTの位置情報を算出しながら XY平面内でウェハステージ WST を駆動する。
[0306] また、主制御装置 20により、 XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置が切り 換えの前後で維持されるように、 XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置情 報の計測に用いるエンコーダ（ヘッド）が、前記 3つのエンコーダのうちのいずれかの エンコーダから別のエンコーダに切り換えられる。このため、ウェハステージ WSTの 位置の制御に用いるエンコーダの切り換えが行われているにもかかわらず、切り換え の前後でウェハステージ WSTの XY平面内の位置が維持され、正確なつなぎが可 能になる。これにより、複数のエンコーダ間でつなぎを行いながら、所定の経路に沿 つて正確にウェハステージ WSTを 2次元移動させることが可能になる。
[0307] また、本実施形態の露光装置 100によると、ウェハァライメント時や露光時などに、 ウェハステージ WSTを所定方向、例えば Y軸方向に移動する場合、エンコーダシス テムの計測情報と、ウェハステージ WSTの Y軸方向と異なる方向の位置情報 (傾斜 情報を含み、例えば Θ X方向の回転情報など）と、スケールの特性情報（例えば、格 子面の平面度、及び/又は格子形成誤差など）とに基づいて、ウェハステージ WST 力 軸方向に駆動される。すなわち、 Y軸方向と異なる方向へのウェハステージ WS τの変位 (傾斜を含む）とスケールとに起因して生じるエンコーダシステム（エンコーダ 70A, 70C)の計測誤差を補償するようにウェハステージ WSTが駆動される。本実 施形態では、主制御装置 20により、所定方向、例えば Y軸方向に関するウェハステ ージ WSTの位置情報を計測するエンコーダ 70A、 70Cの計測値と、その計測時の Y軸方向とは異なる方向（非計測方向）に関するウェハステージ WSTの位置情報、 例えば干渉計システム 118の Y干渉計 16、 Z干渉計 43A, 43Bで計測されるウェハ ステージ WSTの θ X方向、 Θ z方向及び Z軸方向の位置情報に応じたステージ位置 起因誤差補正情報 (前述した式（10)で算出される補正情報）と、 Yスケールの格子 ピッチの補正情報 (これは Yスケールの凹凸（平面度）が考慮された補正情報である） と、 Yスケールの格子線 38の曲がりの補正情報とに基づいて、ウェハステージ WST が Y軸方向に駆動される。このようにして、スケール 39Y、 39Yと Yヘッド 64との非
1 2
計測方向への相対変位、並びに Yスケール 39Y 39Yの格子ピッチ及び格子線 38 の曲力 Sりに起因するエンコーダ 70A、 70Cの計測誤差が、それぞれの補正情報によ り補正されたエンコーダ 70A、 70Cの計測値に基づいて、ステージ駆動系 124が制 御され、ウェハステージ WSTが Y軸方向に駆動される。この場合、エンコーダ 70A、 70Cのカウント値は、理想的な格子（回折格子）を理想的なエンコーダ (ヘッド）で計 測しているのとほぼ同じ結果になっている。ここで、理想的な格子（回折格子）とは、 その格子の面がステージの移動面（XY平面に平行な面）に平行でかつ完全な平面 であり、格子のピッチ方向が干渉計のビームに平行で格子線の間隔が完全に等間 隔になっているという物である。理想的なエンコーダ (ヘッド）とは、光軸がステージの 移動面（及び XY平面）に垂直で、かつ Z変位、レべリング、ョーイングなどによって力 ゥント値が変化しな!/、ものである。
また、ウェハステージ WSTを X軸方向に移動させる場合、エンコーダシステムの計 測情報と、ウェハステージ WSTの X軸方向と異なる方向の位置情報 (傾斜情報を含 み、例えば Θ y方向の回転情報など）と、スケールの特性情報（例えば、格子面の平 面度、及び/又は格子形成誤差など）とに基づいて、ウェハステージ WST力 軸方 向に駆動される。すなわち、 X軸方向と異なる方向へのウェハステージ WSTの変位（ 傾斜を含む）に起因して生じるエンコーダシステム（エンコーダ 70B, 70D)の計測誤 差を補償するようにウェハステージ WSTが駆動される。本実施形態では、主制御装 置 20により、 X軸方向に関するウェハステージ WSTの位置情報を計測するェンコ一 ダ 70B、 70Dの計測値と、その計測時のウェハステージ WSTの X軸方向とは異なる 方向（非計測方向）の位置情報、例えば干渉計システム 118の Z干渉計 43A, 43B で計測されるウェハステージ WSTの Θ y方向、 Θ z方向及び Z軸方向の位置情報に 応じたステージ位置起因誤差補正情報 (前述した式（11)で算出される補正情報）と 、 Xスケールの格子ピッチの補正情報 (これはスケールの凹凸（平面度）が考慮された 補正情報である）と、 Xスケールの格子線 37の曲がりの補正情報とに基づいて、ゥェ ハステージ WSTが X軸方向に駆動される。このようにして、 Xスケール 39X、 39Xと
1 2
Xヘッド 66との非計測方向への相対変位、 Xスケール 39X 39Xの格子ピッチ及び
1、 2
格子線 37の曲力 Sりに起因するエンコーダ 70B、 70Dの計測誤差が、それぞれの補 正情報により補正されたエンコーダ 70B、 70Dの計測値に基づいて、ステージ駆動 系 124が制御され、ウェハステージ WSTが X軸方向に駆動される。この場合、ェンコ ーダ 70B、 70Dのカウント値は、理想的な格子（回折格子）を理想的なエンコーダ (へ ッド）で計測しているのとほぼ同じ結果になっている。
[0309] 従って、ヘッドとスケールの間の計測した!/、方向（計測方向）以外の相対運動に影 響を受けることなぐスケールの凹凸の影響を受けることなぐかつスケールの格子ピ ツチ及び格子曲がりの影響を受けることなぐエンコーダを用いてウェハステージ WS τを所望の方向へ精度良く駆動することが可能になる。
[0310] また、本実施形態の露光装置 100によると、照明系 10からレチクル R、投影光学系 PL及び水 Lqを介してウェハ Wに照射される照明光 ILとウェハ Wとの相対移動のた めに、主制御装置 20により、上述の各エンコーダの計測値、その計測時におけるゥ ェハステージの非計測方向の位置情報に応じた各エンコーダのステージ位置起因 誤差補正情報、並びに各スケールの格子ピッチの補正情報及び格子線の補正情報 に基づいてウェハ Wを載置するウェハステージ WSTが精度良く駆動される。
[0311] 従って、走査露光且つ液浸露光により、ウェハ上の各ショット領域に精度良くレチク ル Rの所望のパターンを形成することが可能になる。
[0312] また、本実施形態では、先に図 28及び図 29に基づいて説明したように、主制御装 置 20力 ァライメント系 AL1 , AL2、 AL2によるウェハ W上の 3つのファーストアライ メントシヨット領域に付設されたァライメントマークの計測（EGAァライメント計測）に先 立って、ウェハステージ WSTの位置制御に用いる計測装置を、干渉計システム 118 からエンコーダシステムに切り換える（ウェハテーブル WTBの XY平面内の位置の制 御を前述した変則制御からエンコーダ 70B, 70Dとエンコーダ 70A, 70Cとのうち、 少なくとも 3つのエンコーダの計測値に基づく制御に切り換える）。これにより、切り換 え直後のエンコーダシステムによるウェハステージ WSTの X位置及び Y位置の計測 値に多少の誤差が存在しても、後の EGAによってその誤差が結果的にキャンセルさ れるという利点がある。
[0313] また、本実施形態によると、主制御装置 20は、前述のエンコーダの計測値のステー ジ位置起因誤差補正情報の取得に際し、ウェハステージ WSTを異なる複数の姿勢 に変化させ、各姿勢について、干渉計システム 1 18の計測結果に基づいてウェハス テージ WSTの姿勢を維持した状態で、エンコーダのヘッド 64又は 66力、らスケール 3 9Y , 39Y , 39X又は 39Xの特定領域に検出光を照射しつつ、ウェハステージ W
1 2 1 2
STを Z軸方向に所定ストローク範囲で移動させ、その移動中にエンコーダの計測結 果をサンプリングする。これにより、各姿勢についての、ウェハステージ WSTの移動 面に直交する方向（Z軸方向）の位置に応じたエンコーダの計測値の変化情報 (例え ば図 12のグラフに示されるような誤差特性曲線）が得られる。
[0314] そして、主制御装置 20は、このサンプリング結果、すなわち各姿勢についての、ゥ ェハステージ WSTの Z軸方向の位置に応じたエンコーダの計測値の変化情報に基 づいて、所定の演算を行うことで、ウェハステージ WSTの非計測方向の位置情報に 応じたエンコーダの計測値の補正情報を求める。従って、簡単な方法で、非計測方 向に関するヘッドとスケールの相対変化に起因するエンコーダの計測誤差を補正す るステージ位置起因誤差補正情報を決定することができる。
[0315] また、本実施形態では、同一のヘッドユニットを構成する複数のヘッド、例えばへッ ドユニット 62Aを構成する複数の Yヘッド 64について、上記の補正情報を決定する 場合に、対応する Yスケール 39Yの同一の特定領域に各 Yヘッド 64から検出光を
1
照射して、上述したエンコーダの計測結果のサンプリングを行い、そのサンプリング 結果に基づいて、各 Yヘッド 64と Yスケール 39Yと力、ら構成される各エンコーダの補
1
正情報を決定しているので、結果的に、この補正情報を用いることで、ヘッドの倒れ で生じる、幾何学的な誤差も補正される。換言すれば、主制御装置 20は、同一のス ケールに対応する複数のエンコーダを対象として、前記補正情報を求めるに際し、ゥ ェハステージ WSTを Z軸方向へ移動させた際に対象とするエンコーダのヘッドの倒 れで生じる、幾何学的な誤差を考慮して前記対象とするエンコーダの補正情報を求 めている。従って、本実施形態では、複数のヘッドの倒れ角が異なることに起因する コサイン誤差も生じること力ない。また、 Yヘッド 64に倒れが生じていなくても、例えば ヘッドの光学特性 (テレセントリシティなど）などに起因してエンコーダに計測誤差が 生じる場合、同様に前記補正情報を求めることで、計測誤差の発生、ひいてはゥェ ハステージ WSTの位置制御精度の低下を防止することができる。すなわち本実施形 態では、ヘッドユニットに起因して生じるエンコーダシステムの計測誤差 (以下、ヘッド 起因誤差とも呼ぶ）を補償するようにウェハステージ WSTが駆動される。なお、ヘッド ユニットの特性情報 (例えば、ヘッドの倒れ、及び/又は光学特性などを含む）に基 づいて、例えばエンコーダシステムの計測値の補正情報を算出するようにしても良い
[0316] なお、上記実施形態では、主制御装置 20により、エンコーダシステムの 3つのへッ ド（エンコーダ）により XY平面に平行な面（移動面）内におけるウェハステージ WST の位置情報（ Θ z回転を含む）が計測され、その位置情報の計測結果と該位置情報 の計測に用いられた 3つのヘッド（計測ビームの照射点）の移動面内における位置情 報（（X, Y)座標値）とに基づいて、 XY平面内でウェハステージ WSTの位置が制御 される場合について説明した力 本発明がこれに限定されるものではない。例えば、 移動体が移動面内で回転が許容されていない場合には、その移動体は移動面内で は 2自由度 (X, Y)しか自由度を持たないが、力、かる場合であっても本発明は適用が 可能である。すなわち、力、かる場合であっても、エンコーダを用いて移動体の移動面 (XY平面に平行な面）内の位置を制御する場合、各ヘッドの移動面内の位置情報と して正確な位置情報を用いることで、高精度な位置制御が可能になる。
[0317] なお、上記実施形態では、ヘッドの検出点の位置又はその位置ずれに起因した計 測誤差を補償するように、前述の補正情報に基づレ、てエンコーダシステムの計測値 を補正するものとした力 S、これに限らず、例えばエンコーダシステムの計測値に基づ いてウェハステージ WSTを駆動しつつ、前述の補正情報に基づいてウェハステー ジ WSTを位置決めする目標位置を補正することとしても良い。あるいは、特に露光動 作では、例えばエンコーダシステムの計測値に基づ!/、てウェハステージ WSTを駆動 しつつ、前述の補正情報に基づいてレチクルステージ RSTの位置を補正しても良い
[0318] また、上記実施形態では、ヘッドの検出点の位置情報として、非計測方向の位置、 あるいは設計値からの位置ずれ量を求めるものとしている力 2回目以降の計測では 、今回計測された検出点の位置の、前回計測された検出点の位置からの変化量 (す なわち、前回の計測値力もの位置ずれ量)を求めても良い。また、上記実施形態では 、前述のヘッドの切り換え及びつなぎ処理などを行なう際に、ヘッドの検出点の位置 情報として、非計測方向にっレ、ては実測値を用い、計測方向にっレ、ては設計値を用 いるものとしたが、これに限らず、計測方向についてもヘッド位置を実測しても良ぐ その場合はその実測した位置情報を前述の設計値に代えて用いても良!/、。ヘッドの 検出点の実測した位置情報は、つなぎ処理以外の処理、例えばエンコーダ計測値 の補正などに用いても良い。
[0319] なお、上記実施形態では、ウェハステージを X軸方向に移動すると、上記実施形態 では、例えばヘッドユニット 62Aとヘッドユニット 62Cとでヘッドの切り換え及びつなぎ 処理が同時に、あるいは一部が並行して行われる力 ヘッドユニット 62A、 62Cでそ の処理を異なるタイミングで行うようにしても良い。この場合、例えばヘッドユニット 62 A、 62Cで、隣接するヘッドの間隔は同一とし、その X軸方向の位置をずらして配置 しても良い。
[0320] なお、上記実施形態では、同一の露光装置により、エンコーダのヘッドの切り換え 及び計測値のつなぎに関する発明、エンコーダシステムの各種計測誤差 (例えば、 ヘッド位置起因誤差、ステージ位置起因誤差、ヘッド起因誤差、スケール起因誤差 など）の補正に関する発明、エンコーダシステムを用いたウェハステージの位置制御 をウェハ交換毎に改めて開始する発明（エンコーダシステムのリセットに関する発明）
、エンコーダ（ヘッド）の切り換え動作を、ウェハステージの位置制御のタイミングに同 期して実行する、切り換えタイミングに関する発明、及びウェハステージの移動ルート に基づいてその切り換えタイミングをスケジューリングする発明など力 実施されるも のとした。しかし、これらの発明は、それぞれ単独で、あるいは任意に組み合わせて、 実施しても良い。
[0321] また、前述したステージ位置起因誤差、ヘッド起因誤差 (ヘッド位置とは別のヘッド の倒れや光学特性（テレセントリシティなど）のヘッドユニットに起因して生じるェンコ ーダシステムの計測誤差）、及びスケール起因誤差の 1つ又は 2つ以上の組み合わ せを、ヘッド位置起因誤差の補正と組み合わせて実施しても良い。
[0322] なお、上記各実施形態では、説明を簡略化するために、主制御装置 20が、ステー ジ系など、露光装置の構成各部の制御を行うものとした力 これに限らず、上記の主 制御装置 20が行う制御の少なくとも一部を、複数の制御装置で分担して行っても良 いことは勿論である。例えば、エンコーダシステム、 Zセンサ及び干渉計システムの計 測値に基づ!/、てウェハステージ WST等の制御を行うステージ制御装置を、主制御 装置 20の配下に設けても良い。また、上記主制御装置 20が行う制御は必ずしもノ、 一ドウエアによって実現する必要はなぐ主制御装置 20、又は前述のように分担して 制御を行ういくつかの制御装置それぞれの動作を規定するコンピュータ 'プログラム によりソフトウェア的に実現しても良い。
[0323] なお、上記実施形態におけるエンコーダシステム、干渉計システム、多点 AF系及 び Zセンサなどの構成や配置は、一例であって、本発明がこれに限定されないことは 勿論である。例えば、上記実施形態では、 Y軸方向位置の計測に用いられる一対の Yスケール 39Y , 39Yと、 X軸方向位置の計測に用いられる一対の Xスケール 39X
1 2 1
, 39Xと力 ウェハテーブル WTB上に設けられ、これに対応して、一対のヘッドュニ ット 62A, 62Cが投影光学系 PLの X軸方向の一側と他側に配置され、一対のヘッド ユニット 62B、 62Dが投影光学系 PLの Y軸方向の一側と他側に配置される場合につ いて例示した。し力、しながら、これに限らず、 Y軸方向位置の計測用の Yスケール 39 Υ , 39Y及び X軸方向位置計測用の Xスケール 39X , 39Xのうち、少なくとも一方
1 2 1 2
がー対でなく 1つのみ、ウェハテーブル WTB上に設けられていても良いし、あるいは 、一対のヘッドユニット 62A, 62C及び一対のヘッドユニット 62B、 62Dのうち、少なく とも一方が、 1つのみ設けられていても良い。また、スケールの延設方向及びヘッドュ ニットの延設方向は、上記実施形態の X軸方向、 Y軸方向のような直交方向に限らず 、相互に交差する方向であれば良い。また、回折格子の周期方向が各スケールの長 手方向と直交する（又は交差する）方向であっても良ぐこの場合には、回折格子の 周期方向と直交する方向に、対応するヘッドユニットの複数のヘッドが配置されてい れば良い。また、各ヘッドユニットが上記の回折格子の周期方向と直交する方向に隙 間なく配置された複数のヘッドを有して!/、ても良レ、。
[0324] また、上記実施形態では、ウェハステージ WSTの XY平面に平行な面、具体的に は上面に、格子部 (Xスケール， Yスケール）が配置された場合について説明した力 これに限らず、ウェハステージ WSTの下面は勿論、側面にグレーティングを配置して も良いし、あるいはウェハステージなどの移動体側にヘッドを設け、移動体の外部に グレーティング（2次元格子、又は 2次元配置された 1次元の格子部）を配置しても良 い。この場合、移動体上面に Zセンサをも配置する場合には、その外部に配置される グレーティングを、 Zセンサからの計測ビームを反射する反射面として兼用しても良い
〇
[0325] なお、上記実施形態では、ウェハステージ WSTの θ X方向の回転情報（ピッチング 量）を干渉計システム 118にて計測するものとした力 S、例えば 1対の Zセンサ 74i，j又は 76p，qの計測値からピッチング量を求めても良い。あるいは、ヘッドユニット 62A、 62 Cと同様に、例えばヘッドユニット 62B、 62Dの各ヘッドに近接して 1つ又は一対の Z センサを設け、 Xスケール 39X1、 39X2とそれぞれ対向する Zセンサの計測値からピ ツチング量を求めても良い。これにより、干渉計システム 118を用いることなぐ前述の エンコーダと Zセンサとを用いてウェハステージ WSTの 6自由度の方向、すなわち X 軸、 Y軸、 Z軸、 θ χ、 Θ y、及び Θ z方向の位置情報を計測することが可能となる。前 述のエンコーダと Zセンサによるウェハステージ WSTの 6自由度の方向の位置情報 の計測は、露光動作だけでなく前述のァライメント動作及び/又はフォーカスマツピ ング動作でも行って良い。
[0326] また、上記実施形態では、例えば露光の際などにウェハステージ WSTのみ力 ェ ンコーダシステムの計測値に基づいて駆動されるものとした力 例えばレチクルステ ージ RSTの位置を計測するエンコーダシステムを追加し、該エンコーダシステムの計 測値とレチクル干渉計 116によって計測されるレチクルステージの非計測方向の位 置情報に応じた補正情報とに基づいて、レチクルステージ RSTを駆動することとして も良い。
[0327] また、上記実施形態では、 1つの固定のプライマリアライメント系と 4つの可動のセカ ンダリアライメント系とを備え、これら 5つのァライメント系に応じたシーケンスでウェハ 上の 16個のァライメントシヨット領域に付設されたァライメントマークを検出する場合に ついて説明した。し力、しながら、セカンダリァライメント系は可動でなくとも良ぐまた、 セカンダリァライメント系の数は問わない。要は、ウェハ上のァライメントマークを検出 可能な少なくとも 1つのァライメント系があれば良い。
[0328] なお、上記実施形態では、例えば国際公開第 2005/074014号パンフレットなど に開示されている露光装置と同様に、ウェハステージ WSTとは別に計測ステージ M STを備えている露光装置について説明した力 これに限らず、例えば特開平 10— 2 14783号公報及び対応する米国特許第 6,341,007号明細書、並びに国際公開第 98/40791号パンフレット及び対応する米国特許第 6,262,796号明細書などに開 示されているように、 2つのウェハステージを用いて露光動作と計測動作 (例えば、ァ ライメント系によるマーク検出など）とをほぼ並行して実行可能なツインウェハステー ジ方式の露光装置でも、前述のエンコーダシステム（図 3等参照）を用いて各ウェハ ステージの位置制御を行うことが可能である。ここで、露光動作時だけでなく計測動 作時でも、各ヘッドユニットの配置、長さなどを適切に設定することで、前述のェンコ ーダシステムをそのまま用いて各ウェハステージの位置制御を行うことが可能である 1S 前述したヘッドユニット（62A〜62D)とは別に、その計測動作中に使用可能な ヘッドユニットを設けても良い。例えば、 1つ又は 2つのァライメント系を中心として十 字状に配置される 4つのヘッドユニットを設け、上記計測動作時にはこれらヘッドュニ ットと対応するスケールとによって各ウェハステージ WSTの位置情報を計測するよう にしても良い。ツインウェハステージ方式の露光装置では、 2つのウェハステージに それぞれ少なくとも各 2つのスケールが設けられるとともに、一方のウェハステージに 載置されたウェハの露光動作が終了すると、その一方のウェハステージとの交換で、 計測位置にてマーク検出などが行われた次のウェハを載置する他方のウェハステー ジが露光位置に配置される。また、露光動作と並行して行われる計測動作は、ァライ メント系によるウェハなどのマーク検出に限られるものでなぐその代わりに、あるいは それと組み合わせて、ウェハの面情報 (段差情報など）の検出を行っても良い。
なお、上記実施形態では、ウェハステージ WST側で各ウェハの交換を行っている 間に、計測ステージ MST側では CDバー 46を用いて、 Sec-BCHK (インターノ ル）を 行う場合について説明したが、これに限らず、計測ステージ MSTの計測器 (計測用 部材)を用いて、照度むら計測 (及び照度計測）、空間像計測、波面収差計測などの 少なくとも一つを行い、その計測結果をその後に行われるウェハの露光に反映させる こととしても良い。具体的には、例えば、計測結果に基づいて調整装置 68により投影 光学系 PLの調整を行うこととすることができる。 [0330] また、上記実施形態では、計測ステージ MSTにもスケールを配置し、前述のェンコ ーダシステム（ヘッドユニット）を用いて計測ステージの位置制御を行うようにしても良 い。すなわち、エンコーダシステムによる位置情報の計測を行う移動体はウェハステ ージに限られるものではなレ、。
[0331] なお、ウェハステージ WSTの小型化や軽量化などを考慮すると、ウェハステージ WST上でウェハ Wになるべく近づけてスケールを配置することが好ましいが、ウェハ ステージを大きくすることが許容されるときは、ウェハステージを大きくし、対向して配 置される一対スケールの間隔を広げることで、少なくともウェハの露光動作中は常に X軸及び Y軸方向に関してそれぞれ 2つずつ、計 4つの位置情報を計測可能としても 良い。また、ウェハステージを大きくする代わりに、例えばスケールをその一部がゥェ ハステージからはみ出るように設ける、あるいは少なくとも 1つのスケールが設けられ る補助プレートを用いてウェハステージ本体よりも外側にスケールを配置することで、 同様に対向して配置される一対のスケールの間隔を広げるようにしても良い。
[0332] また、上記実施形態において、 Yスケール 39Y , 39Y、 Xスケール 39X , 39Xへ
1 2 1 2 の異物の付着、汚れなどによる計測精度の低下を防止するために、例えば少なくとも 回折格子を覆うように表面にコーティングを施す、あるいはカバーガラスを設けても良 い。この場合、特に液浸型の露光装置では、撥液性の保護膜をスケール (格子面）に コーティングしても良いし、カバーガラスの表面（上面）に撥液膜を形成しても良い。さ らに、各スケールはその長手方向のほぼ全域に渡って回折格子が連続的に形成さ れるものとしたが、例えば回折格子を複数の領域に分けて断続的に形成しても良い し、あるいは各スケールを複数のスケールで構成しても良い。また、上記実施形態で は、エンコーダとして、回折干渉方式のエンコーダを用いる場合について例示したが
、これに限らず、いわゆるピックアップ方式、磁気方式などの方式も用いることができ
、例えば米国特許第 6, 639, 686号明細書などに開示されるいわゆるスキャンェン コーダなども用いることができる。
[0333] また、上記実施形態では、 Zセンサとして、前述の光ピックアップ方式のセンサに代 えて、例えばプローブビームを計測対象面に投射し、その反射光を受光することで計 測対象面の Z軸方向の変位を光学的に読み取る第 1センサ（光ピックアップ方式のセ ンセでも良いし、その他の光学式の変位センサであっても良い）と、該第 1センサを z 軸方向に駆動する駆動部と、第 1センサの Z軸方向の変位を計測する第 2センサ (例 えばエンコーダなど）とを備えた構成のセンサを用いても良い。かかる構成の Zセンサ では、計測対象面、例えばスケールの面と第 1センサとの Z軸方向の距離が常に一 定になるように、第 1センサの出力に基づいて駆動部が第 1センサを Z軸方向に駆動 するモード（第 1のサーボ制御モード）と、外部（制御装置)から、第 2センサの目標値 を与え、この目標値に第 2センサの計測値が一致するように駆動部力 S、第 1センサの Z軸方向の位置を維持する（第 1のサーボ制御モード）とを設定すること力 Sできる。第 1 のサーボ制御モードの場合、 Zセンサの出力としては、計測部（第 2センサ）の出力を 用いることができ、第 2のサーボ制御モードの場合、第 2センサの出力を用いることが できる。また、このような Zセンサを用いる場合で、第 2センサとしてエンコーダを採用 する場合、結果的に、ウェハステージ WST (ウェハテーブル WTB)の 6自由度方向 の位置情報を、エンコーダを用いて計測することができる。また、上記実施形態では 、 Zセンサとして、その他の検出方式のセンサを採用することもできる。
[0334] また、上記実施形態において、ウェハステージ WSTの位置情報を計測する複数の 干渉計の構成や組み合わせは、前述した構成及び組み合わせに限定されるもので はない。要は、エンコーダシステムの計測方向を除く方向のウェハステージ WSTの 位置情報を計測することができるのであれば、干渉計の構成及び組み合わせは特に 問わない。要は、上述のエンコーダシステム以外に、エンコーダシステムの計測方向 を除く方向のウェハステージ WSTの位置情報を計測することができる計測装置 (干 渉計であるかどうかも問わない）があれば良い。例えば、前述の Zセンサを計測装置と して用いても良い。
[0335] また、上記実施形態では、多点 AF系の他に、 Zセンサが設けられるものとしたが、 例えば多点 AF系で露光の際にウェハ Wの露光対象ショット領域における面位置情 報を検出できるのであれば、 Zセンサは必ずしも設ける必要はな!/、。
[0336] なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとした力 S、本発明がこ れに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光 ILの透 過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系 不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーェム社の商品名）が使用できる 。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明 光 ILに対する屈折率が、純水（屈折率は 1. 44程度）よりも高い、例えば 1. 5以上の 液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約 1. 50のイソプロパノー ノレ、屈折率が約 1 · 61のグリセロール（グリセリン）といった C— H結合あるいは O— H 結合を持つ所定液体、へキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、又は 屈折率が約 1 · 60のデカリン (Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あ るいは、これら所定液体のうち任意の 2種類以上の液体が混合されたものであっても 良いし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液 体としては、純水に、 H+、 Cs +、 K+、 Cl_、 SO 2_、 PO 2_等の塩基又は酸を添加（
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混合）したものであっても良い。更には、純水に A1酸化物等の微粒子を添加（混合） したものであっても良い。これら液体は、 ArFエキシマレーザ光を透過可能である。ま た、液体としては、光の吸収係数が小さぐ温度依存性が少なぐ投影光学系（先端 の光学部材）、及び/又はウェハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トツ プコート膜)あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また 、 Fレーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。
[0337] また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良ぐこの場合は 回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設 けておくことが望ましい。
[0338] なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説 明したが、これに限られるものではなぐ液体（水）を介さずにウェハ Wの露光を行うド ライタイプの露光装置にも本発明は好適に適用することができる。
[0339] また、上記実施形態では、ステップ ·アンド ' ·スキャン方式等の走査型露光装置に本 発明が適用された場合について説明したカ、これに限らず、ステツパなどの静止型露 光装置に本発明を適用しても良い。ステツバなどであっても、露光対象の物体が搭載 されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、同様に、空気揺らぎに起 因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができる。さらに、ステツパなどであつ ても、エンコーダの計測値と前述の各補正情報とに基づいて、ステージを高精度に 位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への 転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ ·アンド'ステ イ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 ジェクシヨン'ァライナーなどにも本発明は適用することができる。
[0340] また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず 等倍およ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!/、ずれでも良!、し、その投影像は倒立像及び正立像の!/、ずれ でも良い。さらに、投影光学系 PLを介して照明光 ILが照射される露光領域は、投影 光学系 PLの視野内で光軸 AXを含むオンァクシス領域であるが、例えば国際公開第 2004/107011号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間 像を少なくとも 1回形成する光学系（反射系又は反射屈折系）がその一部に設けられ 、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光 領域は光軸 AXを含まないオファクシス領域でも良い。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。
[0341] 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ェ キシマレーザ（出力波長 248nm)、 Fレーザ（出力波長 157nm)、 Arレーザ（出力 波長 126nm)、 Krレーザ（出力波長 146nm)などのパルスレーザ光源や、 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、例えば国際公開第 1999/46835号パンフレット（対応米国特許 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アイ 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 ビゥム（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。
[0342] 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 lOOnm以上の光に 限らず、波長 lOOnm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、 70nm以下のパターンを露光するために、 SOR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)光を発生させると ともに、その露光波長（例えば 13. 5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学系 、及び反射型マスクを用いた EUV露光装置の開発が行われている。この装置にお いては、円弧照明を用いてマスクとウェハを同期走査してスキャン露光する構成が考 えられるので、力、かる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、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、本発明は適用できる。
[0343] 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)を用いた力 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!/ヽ 。力、かる可変成形マスクを用いる場合には、ウェ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相対移動するので、そのステージの位置をェ ンコーダシステムを用いて計測し、前述の複数のエンコーダ間でのつなぎ動作を行 いつつ、エンコーダの計測値と前述した各補正情報とに基づいて、そのステージを 駆動することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
[0344] また、例えば国際公開第 2001/035168号パンフレットに開示されているように、 干渉縞をウェハ上に形成することによって、ウェハ上にライン'アンド 'スペースパター ンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
[0345] さらに、例えば特表 2004— 519850号公報（対応米国特許第 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ゥェ ハ上で合成し、 1回のスキャン露光によってウェハ上の 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。
[0346] また、物体上にパターンを形成する装置は前述の露光装置（リソグラフィシステム） に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本 発明を適用することができる。 [0347] なお、上記実施形態及び変形例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）はウェハに限られるものでなぐガラスプレート、セラミツ 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。
[0348] 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ぐ例えば、 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 イスだけでなぐ光露光装置、 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ゥェ 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。
[0349] なお、本発明の移動体駆動システム、移動体駆動方法、ある!/、は決定方法は、露 光装置に限らず、その他の基板の処理装置 (例えば、レーザリペア装置、基板検査 装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤー ボンディング装置等の 2次元面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも 広く適用できる。
[0350] また、上記実施形態の露光装置 (パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げら れた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学 的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するため に、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するため の調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系に ついては電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光 装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配 線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置へ の組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでも ない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行 われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度 およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
[0351] なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開パン フレット、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細 書の記載の一部とする。
[0352] 次に上述した露光装置 (パターン形成装置）をリソグラフイエ程で使用するデバイス の製造方法の実施形態について説明する。
[0353] 図 36には、デバイス（ICや LSI等の半導体チップ、液晶パネル、 CCD、薄膜磁気 ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図 36に示され るように、まず、ステップ 201 (設計ステップ）において、デバイスの機能 '性能設計 (例 えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン 設計を行う。引き続き、ステップ 202 (マスク製作ステップ）において、設計した回路パ ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ 203 (ウェハ製造ステップ）におい て、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
[0354] 次に、ステップ 204 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ 201〜ステップ 203で 用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ 205 (デバイス組立てステップ）に おいて、ステップ 204で処理されたウェハを用いてデバイス組立てを行う。このステツ プ 205には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封 入）等の工程が必要に応じて含まれる。
[0355] 最後に、ステップ 206 (検査ステップ）において、ステップ 205で作成されたデバイス の動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完 成し、これが出荷される。
[0356] 図 37には、半導体デバイスにおける、上記ステップ 204の詳細なフロー例が示され てレ、る。図 37にお!/、て、ステップ 211 (酸化ステップ）にお!/、てはウェハの表面を酸 化させる。ステップ 212 (CVDステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する 。ステップ 213 (電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成 する。ステップ 214 (イオン打ち込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む 。以上のステップ 211〜ステップ 214それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工 程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
[0357] ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のように して後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ 215 (レジスト形 成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ 216 (露光ス テツプ）において、上で説明した露光装置 (パターン形成装置)及びその露光方法（ パターン形成方法）によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステツ プ 217 (現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップ 218 (エツチン グステップ）において、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。そして、ステップ 219 (レジスト除去ステップ）において、エツチン グが済んで不要となったレジストを取り除く。
[0358] これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に 回路パターンが形成される。
[0359] 以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程 (ステップ 21 6)にお!/、て上記実施形態の露光装置 (パターン形成装置)及びその露光方法 (バタ ーン形成方法）が用いられるので、重ね合せ精度を高く維持しつつ、高スループット な露光を行うことができる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデ バイスの生産性を向上させることができる。
産業上の利用可能性
[0360] 以上説明したように、本発明の移動体駆動システム及び移動体駆動方法は、移動 面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明のパターン形成装置及びパ ターン形成方法は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明の露 光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適し ている。また、本発明のエンコーダのキャリブレーション方法は、エンコーダのヘッド の設置位置のキャリブレーションに適して!/、る。

Claims

請求の範囲
[1] 実質的に所定の平面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
前記平面に平行な第 1方向を周期方向とするグレーティングに計測ビームを照射し 、前記グレーティングからのビームを受光し、前記第 1方向に交差する方向に配列さ れた複数の第 1ヘッドを含むエンコーダシステムの少なくとも 1つの第 1ヘッドを用い て前記第 1方向に関する前記移動体の位置情報を計測し、該位置情報の計測結果 と該位置情報の計測に用いられた少なくとも 1つの第 1ヘッドから射出される計測ビー ムの前記平面に平行な面内における位置情報とに基づいて、前記平面に沿って前 記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法。
[2] 請求項 1に記載の移動体駆動方法にお!/ヽて、
前記グレーティングは、前記平面に実質的に平行な前記移動体の一面に配置され ている移動体駆動方法。
[3] 請求項 2に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体の前記一面には、前記平面に平行で前記第 1方向に交差する第 2方 向を周期方向とするグレーティングがさらに配置され、
前記エンコーダシステムは、前記第 2方向を周期方向とするグレーティングに計測 ビームを照射し、該グレーティングからのビームを受光し、前記移動体の前記第 2方 向の位置情報を計測する複数の第 2ヘッドをさらに含み、
前記移動体を駆動する工程では、前記少なくとも 1つの第 1ヘッドと少なくとも 1つの 第 2ヘッドとを用いて前記移動体の前記平面に平行な面内の位置情報を計測し、そ れらの計測結果と前記少なくとも 1つの第 1ヘッド及び前記少なくとも 1つの第 2ヘッド 力、ら射出される各計測ビームの前記平面に平行な面内における位置情報とに基づ V、て、前記平面に沿って前記移動体を駆動する移動体駆動方法。
[4] 請求項 1〜3のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体を駆動する工程では、前記エンコーダシステムの少なくとも 2つのヘッド の計測値と、これらのヘッドから射出される各計測ビームの前記平面に平行な面内に おける位置情報とに基づいて、ァフィン変換の関係を利用して前記平面に平行な面 内における前記移動体の位置情報を算出しながら前記平面に沿って前記移動体を 駆動する移動体駆動方法。
[5] 請求項 1〜4のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記駆動する工程に先立って、前記移動体の前記平面に平行な面内における回 転角度を計測する計測装置の計測値に基づ!/、て、前記移動体を前記平面に平行な 面内で所定角度回転させ、その回転後の前記各ヘッドの計測値と前記計測装置で 計測される前記所定角度の情報とに基づ!/、て前記移動体の位置制御に用いられる 前記各ヘッドから射出される計測ビームの計測方向に直交する方向に関する位置情 報を算出する工程をさらに含む移動体駆動方法。
[6] 請求項 4に記載の移動体駆動方法にお!/ヽて、
前記計測装置として、複数の測長軸を有する干渉計を用いる移動体駆動方法。
[7] 請求項 5又は 6に記載の移動体駆動方法において、
前記駆動する工程では、前記各ヘッドから射出される計測ビームの、計測方向に 直交する方向に関する位置情報として前記算出工程で算出された位置情報が用い られ、計測方向の位置情報として設計上の位置情報が用いられる移動体駆動方法。
[8] 移動面内で移動可能な移動体上に物体を載置する工程と；
前記物体に対してパターンを形成するため、請求項;!〜 7のいずれか一項に記載 の移動体駆動方法により前記移動体を駆動する工程と；を含むパターン形成方法。
[9] ノ ターン形成工程を含むデバイス製造方法であって、
前記パターン形成工程では、請求項 8に記載のパターン形成方法を用いて物体上 にパターンを形成するデバイス製造方法。
[10] エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光方法であって、 前記エネルギビームと前記物体との相対移動のために、請求項；!〜 7のいずれか 一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を駆動する g|光方法。
[11] エネルギビームで物体を露光する露光方法であって、
少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能な移動体に前記物 体を載置し、
前記物体が載置される前記移動体の一面に格子部とヘッドユニットとの一方が設け られ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに、前記ヘッドュニッ トの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前記所定平面内での 前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムの計測情報と、前記計測で使 用されているヘッドの検出点の前記所定平面に平行な面内での位置情報とに基づ V、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する露光方法。
[12] 請求項 11に記載の露光方法において、
前記検出点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差 を補償するように前記移動体の位置を制御する露光方法。
[13] 請求項 11又は 12に記載の露光方法において、
前記検出点の位置情報は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向と 直交する方向に関する位置情報を含む露光方法。
[14] 請求項 13に記載の露光方法において、
前記複数のヘッドは、前記計測方向と直交する方向に関して離れて配置され、前 記エンコーダシステムでは、前記計測方向と直交する方向に関する前記移動体の位 置に応じて前記計測に用いるヘッドが切り換わる露光方法。
[15] 請求項 11〜； 14の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記検出点の位置情報に基づ!/、て、前記エンコーダシステムの計測情報又は前 記移動体を位置決めする目標位置を補正する露光方法。
[16] 請求項 11〜； 15の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記物体はマスクを介して前記エネルギビームで露光され、前記露光時、前記ェン コーダシステムの計測情報に基づ!/、て前記移動体を駆動しつつ、前記ヘッドの検出 点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する ように、前記検出点の位置情報に基づいて前記マスクの位置を制御する露光方法。
[17] エネルギビームで物体を露光する露光方法であって、
少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能な移動体に前記物 体を載置し、
前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドユニットとの一方が設け られ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに、前記ヘッドュニッ トの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前記所定平面内での 前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムを用いて前記移動体の位置 情報計測し、
前記計測で使用されているヘッドの検出点の位置又は変位に起因して生じる前記 エンコーダシステムの計測誤差を補償するための補正情報と、前記エンコーダシステ ムの計測情報とに基づレ、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する露 光方法。
[18] 請求項 17に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向と直交する 方向に関する前記検出点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステム の計測誤差を補償する露光方法。
[19] 請求項 18に記載の露光方法において、
前記複数のヘッドは、前記計測方向と直交する方向に関して離れて配置され、前 記エンコーダシステムでは、前記計測方向と直交する方向に関する前記移動体の位 置に応じて前記計測に用いるヘッドが切り換わる露光方法。
[20] 請求項 17〜； 19のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記ヘッドの検出点の位置情報を検出装置を用いて検出し、
前記検出した位置情報に基づいて前記補正情報を決定する露光方法。
[21] 請求項 20に記載の露光方法において、
前記検出装置は、前記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測する、前記 エンコーダシステムと異なる計測装置を含み、前記エンコーダシステム及び前記計測 装置の計測情報を用いて前記検出点の位置情報を求める露光方法。
[22] 請求項 17〜21の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記補正情報は、前記ヘッドユニットと前記格子部との少なくとも一方に起因して生 じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光方法。
[23] 請求項 22に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記ヘッドユニットの少なくとも光学特性に起因して生じる前記 エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光方法。 [24] 請求項 22又は 23に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記格子部の平坦性と形成誤差との少なくとも一方に起因して 生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光方法。
[25] 請求項 17〜24のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記計測時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する前記 移動体の変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光 方法。
[26] 請求項 25に記載の露光方法において、
前記異なる方向は、前記所定平面と直交する方向、前記所定平面と直交する軸の 回りの回転方向、及び前記所定平面と平行な軸の回りの回転方向の少なくとも 1つを 含む露光方法。
[27] 請求項 17〜26のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記所定平面に対する前記移動体の傾斜に起因して生じる前 記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光方法。
[28] 請求項 17〜27のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エンコーダシステムでは、前記移動体の移動によって前記計測に用いるヘッド が切り換わり、
前記補正情報は、前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する 前記移動体の変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する g|光方法。
[29] 請求項 17〜27のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エンコーダシステムでは、前記移動体の移動によって前記計測に用いるヘッド が切り換わり、
前記切り換え前のヘッドによって計測される位置情報と、前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する前記移動体の位置情報とに基づいて、前記切 り換え後のヘッドによって計測されるべき位置情報を決定する露光方法。
[30] 請求項 29に記載の露光方法において、
前記切り換えの前後で前記移動体の位置が維持されるように前記切り換え後のへ ッドによって計測されるべき位置情報が決定され、前記切り換えの前後で前記移動 体の位置情報が連続的につながるように、前記切り換え後のヘッドによって計測され る位置情報の初期値として前記決定された位置情報が設定される露光方法。
[31] 請求項 28〜30のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向は、前記所定平面内の回転 方向を含む露光方法。
[32] 請求項 17〜27のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記複数のヘッドのうち前記格子部と対向する少なくとも 3つヘッドによって、前記 第 1方向、前記第 2方向、及び前記所定平面内の回転方向に関する前記移動体の 位置情報が計測されるとともに、前記移動体の移動によって、前記計測に用いる 3つ のヘッド力 その 3つのヘッドと異なる少なくとも 1つのヘッドを含む 3つのヘッドに切り 換わり、
前記切り換え時、前記切り換え前の 3つのヘッドによって計測される位置情報に基 づレ、て、前記切り換え後の 3つのヘッドのうち前記切り換え前の 3つのヘッドと異なる 少なくとも 1つのヘッドによって計測されるべき位置情報を決定する露光方法。
[33] 請求項 32に記載の露光方法において、
前記切り換えの前後で前記移動体の位置が維持されるように、前記切り換え後の 少なくとも 1つヘッドによって計測されるべき位置情報が決定され、前記切り換えの前 後で前記移動体の位置情報が連続的につながるように、前記切り換え後の少なくとも 1つのヘッドによって計測される位置情報の初期値として前記決定された位置情報が 設定される露光方法。
[34] 請求項 32又は 33に記載の露光方法において、
前記切り換え前後の各ヘッドの検出点の前記所定平面に平行な面内の位置情報 を用いて、前記切り換え後の少なくとも 1つのヘッドによって計測されるべき位置情報 を決定する露光方法。
[35] 請求項 28〜34の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記切り換えは、前記切り換え前のヘッド及び前記切り換え後のヘッドの両方が前 記格子部と対向している状態で行われる露光方法。 [36] 請求項 17〜35のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正情報に基づレ、て、前記エンコーダシステムの計測情報又は前記移動体を 位置決めする目標位置を補正する露光方法。
[37] 請求項 17〜36のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記物体はマスクを介して前記エネルギビームで露光され、前記露光時、前記ェン コーダシステムの計測情報に基づ!/、て前記移動体を駆動しつつ、前記計測誤差を 補償するように前記補正情報に基づいて前記マスクの位置を制御する露光方法。
[38] 請求項;！;!〜 37の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記格子部は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向を長手方向とし て設けられ、前記ヘッドユニットは、前記計測方向と直交する方向に関して前記複数 のヘッドが離れて配置される露光方法。
[39] 請求項;！;!〜 38の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記格子部は、前記第 1方向を長手方向としかつ前記第 2方向に離れて配置され る一対の第 1格子部と、前記第 2方向を長手方向としかつ前記第 1方向に離れて配 置される一対の第 2格子部とを有し、前記ヘッドユニットは、前記第 2方向に関して複 数の第 1ヘッドが離れて配置されかつ前記露光時に前記第 1ヘッドが前記一対の第 1格子部と対向する一対の第 1ヘッドユニットと、前記 1方向に関して複数の第 2ヘッド が離れて配置されかつ前記露光時に前記第 2ヘッドが前記一対の第 2格子部と対向 する一対の第 2ヘッドユニットとを有する露光方法。
[40] 請求項;！;!〜 39の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記格子部は、前記移動体の一面に設けられ、前記ヘッドユニットは、前記移動体 の一面と対向して設けられる露光方法。
[41] 請求項;！;!〜 40の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記ヘッドユニットと同じ側に配置される複数のセンサのうち前記格子部と対向する センサによって、前記所定平面と直交する第 3方向に関する前記移動体の位置情報 を計測する計測システムをさらに用いられ、前記計測システムの計測情報に基づレ、 て、前記移動体の第 3方向の位置を制御する露光方法。
[42] 請求項 41に記載の露光方法において、 前記計測システムは、前記格子部と対向する複数のセンサによって前記移動体の 第 3方向の位置情報、及び傾斜情報を計測する露光方法。
[43] 請求項 41又は 42に記載の露光方法において、
前記移動体の 6自由度の方向の位置情報のうち、前記第 1方向、前記第 2方向、及 び前記所定平面内の回転方向を含む 3自由度の方向の位置情報が前記エンコーダ システムで計測され、残りの 3自由度の方向の位置情報が前記計測システムで計測 される露光方法。
[44] 請求項 43に記載の露光方法において、
前記計測される 6自由度の方向の位置情報に基づいて、少なくとも露光動作にお ける前記移動体の位置を制御する露光方法。
[45] 請求項 4；!〜 44のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記物体の面位置情報の計測動作では、前記エンコーダシステム及び前記計測 システムに加え、前記物体の前記第 3方向の位置情報を計測する位置計測装置が 用いられる露光方法。
[46] 請求項 4；!〜 45のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記物体のマークを検出するマーク検出系をさらに備え、前記マークの検出動作 では前記エンコーダシステムと前記マーク検出系とが用いられる露光方法。
[47] 請求項 4；!〜 46のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記移動体を駆動するために、露光動作で前記エンコーダシステムの計測情報が 用いられ、前記露光動作と異なる動作で前記移動体の少なくとも前記第 1及び第 2方 向の位置情報を計測する干渉計システムの計測情報が用いられる露光方法。
[48] 請求項 47に記載の露光方法において、
前記物体のマーク及び/又は面位置情報の検出動作では前記エンコーダシステ ムの計測情報が用いられる露光方法。
[49] 請求項 47又は 48に記載の露光方法において、
前記干渉計システムの計測情報の少なくとも一部は前記露光動作で用いられる露 光方法。
[50] リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法であって、 前記リソグラフイエ程では、請求項;！;!〜 49のいずれか一項に記載の露光方法を用 いて、前記移動体に載置された感応物体を露光し、該感応物体上にパターンを形成 するデバイス製造方法。
実質的に所定の平面に沿って移動体を駆動する移動体駆動システムであって、 前記平面に平行な第 1方向を周期方向とするグレーティングと；
前記グレーティングに計彻」ビームを照射して前記グレーティング力ゝらのビームを受 光する、前記第 1方向に交差する方向に配列された複数の第 1ヘッドを含むェンコ一 前記複数の第 1ヘッドのうち少なくとも 1つの第 1ヘッドを用いて前記第 1方向に関 する前記移動体の位置情報を計測し、該位置情報の計測結果と該位置情報の計測 に用いられた少なくとも 1つの第 1ヘッドから射出される計測ビームの前記平面に平 行な面内での位置情報とに基づ!/、て、前記平面に沿って前記移動体を駆動する制 御装置と；を備える移動体駆動システム。
[52] 請求項 51に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記グレーティングは、前記平面に実質的に平行な前記移動体の一面に配置され てレ、る移動体駆動システム。
[53] 請求項 52に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体の前記一面には、前記平面に平行で前記第 1方向に交差する第 2方 向を周期方向とするグレーティングがさらに配置され、
前記エンコーダシステムは、前記第 2方向を周期方向とするグレーティングに計測 ビームを照射し、該グレーティングからのビームを受光し、前記移動体の前記第 2方 向の位置情報を計測する、前記平面に平行な面内で前記第 2方向に交差する方向 に関して位置が異なる複数の第 2ヘッドをさらに含み、
前記制御装置は、前記少なくとも 1つの第 1ヘッドと少なくとも 1つの第 2ヘッドとを用 V、て前記移動体の前記平面に平行な面内の位置情報を計測し、それらの計測結果 と前記少なくとも 1つの第 1ヘッド及び前記少なくとも 1つの第 2ヘッドから射出される 各計測ビームの前記平面に平行な面内における位置情報とに基づいて、前記平面 に沿って前記移動体を駆動する移動体駆動システム。 [54] 請求項 52に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記複数の第 2ヘッドからそれぞれ射出される複数の計測ビームは、前記平面に 平行な面内で前記第 2方向に交差する方向に配列されている移動体駆動システム。
[55] 請求項 5；!〜 54のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、前記エンコーダシステムの少なくとも 2つのヘッドの計測値と、こ れらのヘッドからそれぞれ射出される各計測ビームの前記平面に平行な面内におけ る位置情報とに基づいて、ァフィン変換の関係を利用して前記平面に平行な面内に おける前記移動体の位置情報を算出しながら前記平面に沿って前記移動体を駆動 する移動体駆動システム。
[56] 請求項 5；!〜 55のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体の前記移動面内における回転角度を計測する計測装置と； 前記計測装置の計測値に基づ!/、て、前記移動体を前記平面に平行な面内で所定 角度回転させ、その回転後の前記各ヘッドの計測値と前記計測装置で計測される前 記所定角度の情報とに基づいて前記移動体の位置制御に用いられる前記各ヘッド 力、ら射出される計測ビームの計測方向に直交する方向に関する位置情報を算出す る処理装置と；をさらに備える移動体駆動システム。
[57] 請求項 56に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記計測装置は、複数の測長軸を有する干渉計である移動体駆動システム。
[58] 請求項 56又は 57に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記処理装置により算出された前記各ヘッドから射出される計測ビームの計測方 向に直交する方向に関する位置情報、及び前記各ヘッドから射出される計測ビーム の計測方向に関する設計上の位置情報が記憶される記憶装置をさらに備える移動 体駆動システム。
[59] 物体が載置され、該物体を保持して移動面内で移動可能な移動体と；
前記物体に対するパターン形成のため、前記移動体を駆動する請求項 5；!〜 58の V、ずれか一項に記載の移動体駆動システムと；を備えるパターン形成装置。
[60] エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、 前記物体に前記エネルギビームを照射するパターユング装置と； 請求項 5；!〜 58のいずれか一項に記載の移動体駆動システムと；を備え、 前記エネルギビームと前記物体との相対移動のために、前記移動体駆動システム による前記物体が載置される移動体の駆動を行う露光装置。
[61] エネルギビームで物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持し、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能 な移動体と；
前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドユニットとの一方が設け られ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに、前記ヘッドュニッ トの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前記所定平面内での 前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記エンコーダシステムの計測情報と、前記計測で使用されて!/、るヘッドの検出点 の前記所定平面に平行な面内での位置情報とに基づいて、前記所定平面内での前 記移動体の位置を制御する制御装置と；を備える露光装置。
[62] 請求項 61に記載の露光装置において、
前記検出点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差 を補償するように前記移動体の位置を制御する露光装置。
[63] 請求項 61又は 62に記載の露光装置において、
前記検出点の位置情報は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向と 直交する方向に関する位置情報を含む露光装置。
[64] 請求項 63に記載の露光装置において、
前記複数のヘッドは、前記計測方向と直交する方向に関して離れて配置され、前 記エンコーダシステムでは、前記計測方向と直交する方向に関する前記移動体の位 置に応じて前記計測に用いるヘッドが切り換わる露光装置。
[65] 請求項 6；!〜 64のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記検出点の位置情報に基づ!/、て、前記エンコーダシステムの計測情報又は前 記移動体を位置決めする目標位置を補正する露光装置。
[66] 請求項 6；!〜 65のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記物体はマスクを介して前記エネルギビームで露光され、前記露光時、前記ェン コーダシステムの計測情報に基づ!/、て前記移動体を駆動しつつ、前記ヘッドの検出 点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する ように、前記検出点の位置情報に基づいて前記マスクの位置を制御する露光装置。
[67] エネルギビームで物体を露光する露光装置であって、
前記物体を保持し、少なくとも所定平面内で直交する第 1及び第 2方向に移動可能 な移動体と；
前記物体が保持される前記移動体の一面に格子部とヘッドユニットとの一方が設け られ、かつ他方が前記移動体の一面と対向して設けられるとともに、前記ヘッドュニッ トの複数のヘッドのうち前記格子部と対向するヘッドによって、前記所定平面内での 前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記計測で使用されているヘッドの検出点の位置又は変位に起因して生じる前記 エンコーダシステムの計測誤差を補償するための補正情報と、前記エンコーダシステ ムの計測情報とに基づレ、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する制 御装置と、を備える露光装置。
[68] 請求項 67に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向と直交する 方向に関する前記検出点の位置又は変位に起因して生じる前記エンコーダシステム の計測誤差を補償する露光装置。
[69] 請求項 68に記載の露光装置において、
前記複数のヘッドは、前記計測方向と直交する方向に関して離れて配置され、前 記エンコーダシステムでは、前記計測方向と直交する方向に関する前記移動体の位 置に応じて前記計測に用いるヘッドが切り換わる露光装置。
[70] 請求項 67〜69のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記ヘッドの検出点の位置情報を検出する検出装置をさらに備え、前記検出した 位置情報に基づいて前記補正情報を決定する露光装置。
[71] 請求項 70に記載の露光装置において、
前記検出装置は、前記所定平面内での前記移動体の位置情報を計測する、前記 エンコーダシステムと異なる計測装置を含み、前記エンコーダシステム及び前記計測 装置の計測情報を用いて前記検出点の位置情報を求める露光装置。
[72] 請求項 67〜71のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記ヘッドユニットと前記格子部との少なくとも一方に起因して生 じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光装置。
[73] 請求項 72に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記ヘッドユニットの少なくとも光学特性に起因して生じる前記 エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光装置。
[74] 請求項 72又は 73に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記格子部の平坦性と形成誤差との少なくとも一方に起因して 生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光装置。
[75] 請求項 67〜74のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記計測時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する前記 移動体の変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光 装置。
[76] 請求項 75に記載の露光装置において、
前記異なる方向は、前記所定平面と直交する方向、前記所定平面と直交する軸の 回りの回転方向、及び前記所定平面と平行な軸の回りの回転方向の少なくとも 1つを 含む露光装置。
[77] 請求項 67〜76のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記所定平面に対する前記移動体の傾斜に起因して生じる前 記エンコーダシステムの計測誤差を補償する露光装置。
[78] 請求項 67〜77のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エンコーダシステムでは、前記移動体の移動によって前記計測に用いるヘッド が切り換わり、
前記補正情報は、前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する 前記移動体の変位に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償する g|光装置。
[79] 請求項 67〜77のいずれか一項に記載の露光装置において、 前記エンコーダシステムでは、前記移動体の移動によって前記計測に用いるヘッド が切り換わり、
前記切り換え前のヘッドによって計測される位置情報と、前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向に関する前記移動体の位置情報とに基づいて、前記切 り換え後のヘッドによって計測されるべき位置情報を決定する露光装置。
[80] 請求項 79に記載の露光装置において、
前記切り換えの前後で前記移動体の位置が維持されるように前記切り換え後のへ ッドによって計測されるべき位置情報が決定され、前記切り換えの前後で前記移動 体の位置情報が連続的につながるように、前記切り換え後のヘッドによって計測され る位置情報の初期値として前記決定された位置情報が設定される露光装置。
[81] 請求項 78〜80のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記切り換え時の前記第 1及び第 2方向と異なる方向は、前記所定平面内の回転 方向を含む露光装置。
[82] 請求項 67〜77のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記複数のヘッドのうち前記格子部と対向する少なくとも 3つヘッドによって、前記 第 1方向、前記第 2方向、及び前記所定平面内の回転方向に関する前記移動体の 位置情報が計測されるとともに、前記移動体の移動によって、前記計測に用いる 3つ のヘッド力 その 3つのヘッドと異なる少なくとも 1つのヘッドを含む 3つのヘッドに切り 換わり、
前記切り換え時、前記切り換え前の 3つのヘッドによって計測される位置情報に基 づレ、て、前記切り換え後の 3つのヘッドのうち前記切り換え前の 3つのヘッドと異なる 少なくとも 1つのヘッドによって計測されるべき位置情報を決定する露光装置。
[83] 請求項 82に記載の露光装置において、
前記切り換えの前後で前記移動体の位置が維持されるように、前記切り換え後の 少なくとも 1つヘッドによって計測されるべき位置情報が決定され、前記切り換えの前 後で前記移動体の位置情報が連続的につながるように、前記切り換え後の少なくとも 1つのヘッドによって計測される位置情報の初期値として前記決定された位置情報が 設定される露光装置。 [84] 請求項 82又は 83に記載の露光装置において、
前記切り換え前後の各ヘッドの検出点の前記所定平面に平行な面内の位置情報 を用いて、前記切り換え後の少なくとも 1つのヘッドによって計測されるべき位置情報 を決定する露光装置。
[85] 請求項 78〜84の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記切り換えは、前記切り換え前のヘッド及び前記切り換え後のヘッドの両方が前 記格子部と対向している状態で行われる露光装置。
[86] 請求項 67〜85のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報に基づレ、て、前記エンコーダシステムの計測情報又は前記移動体を 位置決めする目標位置を補正する露光装置。
[87] 請求項 67〜86のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記物体はマスクを介して前記エネルギビームで露光され、前記露光時、前記ェン コーダシステムの計測情報に基づ!/、て前記移動体を駆動しつつ、前記計測誤差を 補償するように前記補正情報に基づいて前記マスクの位置を制御する露光装置。
[88] 請求項 6；!〜 87のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記格子部は、前記ヘッドでの前記移動体の位置情報の計測方向を長手方向とし て設けられ、前記ヘッドユニットは、前記計測方向と直交する方向に関して前記複数 のヘッドが離れて配置される露光装置。
[89] 請求項 6；!〜 88のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記格子部は、前記第 1方向を長手方向としかつ前記第 2方向に離れて配置され る一対の第 1格子部と、前記第 2方向を長手方向としかつ前記第 1方向に離れて配 置される一対の第 2格子部とを有し、前記ヘッドユニットは、前記第 2方向に関して複 数の第 1ヘッドが離れて配置されかつ前記露光時に前記第 1ヘッドが前記一対の第 1格子部と対向する一対の第 1ヘッドユニットと、前記 1方向に関して複数の第 2ヘッド が離れて配置されかつ前記露光時に前記第 2ヘッドが前記一対の第 2格子部と対向 する一対の第 2ヘッドユニットとを有する露光装置。
[90] 請求項 6；!〜 89のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記格子部は、前記移動体の一面に設けられ、前記ヘッドユニットは、前記移動体 の一面と対向して設けられる露光装置。
[91] 請求項 6；!〜 90のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記ヘッドユニットと同じ側に配置される複数のセンサのうち前記格子部と対向する センサによって、前記所定平面と直交する第 3方向に関する前記移動体の位置情報 を計測する計測システムをさらに備え、前記計測システムの計測情報に基づレ、て、前 記移動体の第 3方向の位置を制御する露光装置。
[92] 請求項 91に記載の露光装置において、
前記計測システムは、前記格子部と対向する複数のセンサによって前記移動体の 第 3方向の位置情報、及び傾斜情報を計測する露光装置。
[93] 請求項 91又は 92に記載の露光装置において、
前記移動体の 6自由度の方向の位置情報のうち、前記第 1方向、前記第 2方向、及 び前記所定平面内の回転方向を含む 3自由度の方向の位置情報が前記エンコーダ システムで計測され、残りの 3自由度の方向の位置情報が前記計測システムで計測 される露光装置。
[94] 請求項 93に記載の露光装置において、
前記計測される 6自由度の方向の位置情報に基づいて、少なくとも露光動作にお ける前記移動体の位置を制御する露光装置。
[95] 請求項 9；!〜 94の!/ヽずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記物体の前記第 3方向の位置情報を計測する位置計測装置をさらに備え、前記 物体の面位置情報の計測動作では前記エンコーダシステム、前記計測システム、及 び前記位置計測装置が用いられる露光装置。
[96] 請求項 9；!〜 95の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記物体のマークを検出するマーク検出系をさらに備え、前記マークの検出動作 では前記エンコーダシステムと前記マーク検出系とが用いられる露光装置。
[97] 請求項 9；!〜 96の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記移動体の少なくとも前記第 1及び第 2方向の位置情報を計測する干渉計シス テムをさらに備え、前記移動体を駆動するために、露光動作で前記エンコーダシステ ムの計測情報が用いられ、前記露光動作と異なる動作で前記干渉計システムの計測 情報が用いられる露光装置。
[98] 請求項 97に記載の露光装置において、
前記物体のマーク及び/又は面位置情報の検出動作では前記エンコーダシステ ムの計測情報が用いられる露光装置。
[99] 請求項 97又は 98に記載の露光装置において、
前記干渉計システムの計測情報の少なくとも一部は前記露光動作で用いられる露 光装置。
[100] 実質的に所定の平面に沿って移動する移動体の前記平面に平行な面内の位置情 報を計測するエンコーダシステムで用いられる、キャリブレーション方法であって、 前記移動体を前記平面に平行な面内で所定角度回転させ、前記平面に平行な計 測方向に関する前記移動体の位置情報を計測する前記エンコーダシステムのヘッド の計測値と前記移動体の前記平面に平行な面内における回転角度を計測する計測 装置の計測値とを取得する工程と；
取得した前記ヘッドの計測値と前記計測装置で計測された回転角度とに基づいて 、前記ヘッドから射出される計測ビームの前記平面に平行な面内で前記計測方向に 垂直な方向に関する位置情報を算出する工程と；を含むキャリブレーション方法。
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