WO2008026742A1 - Procédé d'entraînement de corps mobile et système d'entraînement de corps mobile, procédé et appareil de mise en forme de motif, procédé et appareil d'exposition et procédé de fabrication de dispositif - Google Patents

Procédé d'entraînement de corps mobile et système d'entraînement de corps mobile, procédé et appareil de mise en forme de motif, procédé et appareil d'exposition et procédé de fabrication de dispositif Download PDF

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moving
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    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Definitions

  • MOBILE BODY DRIVING METHOD MOBILE BODY DRIVING SYSTEM, PATTERN FORMING METHOD AND APPARATUS, EXPOSURE METHOD AND APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD
  • the present invention relates to a moving body driving method and a moving body driving system, a pattern forming method and apparatus, an exposure method and apparatus, and a device manufacturing method, and more specifically, a movement for driving a moving body in a moving plane.
  • step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses V, so-called stepper
  • step- Reducing projection exposure apparatuses of “and” scan type L, so-called scanning steppers (also called scanners)
  • 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.
  • the accumulated error that occurs during joining may increase the position error of the wafer stage over time, and as a result, exposure accuracy (overlay accuracy) may deteriorate. is there.
  • the propagation speed of the detection signal of the encoder head that is, the electrical signal such as the photoelectric conversion signal of the light receiving element in the electric wire is finite, and the length of the electric wire through which the detection signal of the encoder propagates is generally several m. From 10m to 10m, it often exceeds 10m. like this Considering that a signal propagates through a length of wire at the speed of light, the effect of the delay time associated with this propagation cannot be ignored!
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-151405
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-101362
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-308592
  • the present invention has been made under the above circumstances, and from a first viewpoint, a moving body driving method for driving a moving body in a moving plane including a first axis and a second axis orthogonal to each other.
  • the moving body in the moving plane is formed by using at least two encoders of an encoder system including a plurality of encoders having a head that irradiates the grating with detection light and receives detection light from the grating.
  • the position information of the moving body in the moving surface is measured using at least two encoders of the encoder system, and the moving body in the moving surface is measured.
  • the encoder used for the position control of the moving body is switched from one encoder force of the at least two encoders to another encoder so that the position is maintained before and after switching. For this reason, the position of the moving body in the moving surface is maintained before and after the switching even though the encoder used for controlling the position of the moving body is switched, and accurate connection is possible. As a result, it is possible to accurately move the moving body two-dimensionally along a predetermined route while linking multiple encoders.
  • a moving body driving method for driving a moving body within a moving surface, wherein the moving body is driven when the moving body is driven in a predetermined direction within the moving surface.
  • Encoder system including a plurality of heads for measuring positional information of the moving body in a plane Capturing measurement data corresponding to the detection signal of at least one head at a predetermined control sampling interval; the latest measurement data acquired last and past measurement data including at least one previous data The measurement error of the head due to the measurement delay due to the propagation of the detection signal is corrected based on the plurality of data included and the information on the delay time associated with the propagation in the propagation path of the detection signal. And a second driving method for driving the moving body.
  • a pattern is formed on an object placed on a moving body that is driven using either the first or second moving body driving method of the present invention, so that the pattern is formed on the object. It becomes possible to form a desired pattern.
  • the present invention is a device manufacturing method including a pattern forming step, wherein in the pattern forming step, a pattern is formed on a substrate using the pattern forming method of the present invention.
  • 1 is a device manufacturing method.
  • the present invention is an exposure method for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam, wherein the first of the present invention is used for relative movement between the energy beam and the object.
  • the object is placed using any one of the second moving body driving methods.
  • 1 is a first exposure method for driving a movable body.
  • the object is mounted using either the first or second moving body driving method of the present invention.
  • the moving body to be placed is driven with high accuracy. Therefore, a desired pattern can be formed on the object by scanning exposure.
  • the objects on the moving body moving in the moving plane are sequentially replaced, and the objects after the replacement are sequentially exposed to form a pattern on each object.
  • a method of measuring at least an encoder system that measures positional information of the moving body in the moving surface within a predetermined effective area including an exposure position every time an object is exchanged on the moving body.
  • position control of the moving body in the moving surface using three encoders is started again.
  • At least three encoders of the encoder system for measuring the position information in the moving area of the moving body within the effective area each time the object is exchanged on the moving body are used.
  • the position control of the moving body in the moving plane is started again. For this reason, each time an object is exchanged, the position error of the moving body is canceled, and the position error of the moving body does not increase with time. Therefore, the position information in the moving plane of the moving body can be accurately measured over a long period by the encoder system within a predetermined effective area including the exposure position, thereby improving the exposure accuracy over a long period. It is possible to maintain it.
  • a moving body driving method for driving a moving body within a moving surface, wherein the head irradiates the grating with detection light and receives the detection light from the grating.
  • Each of the encoder systems of the encoder system including a plurality of encoders that measure the position information of the moving body in the moving plane, and is separately taken from the encoder used for position control of the moving body.
  • the present invention is a moving body driving method for driving a moving body in a moving plane including a first axis and a second axis that are orthogonal to each other, and irradiates a grating with detection light.
  • the combination and switching of the encoders to be switched to switch the encoder used for position control of the moving body from an arbitrary encoder of the encoder system to another encoder The timing of is scheduled. Then, during the movement of the moving body, position information in the moving surface of the moving body is measured using at least one encoder of the encoder system, and based on the above-mentioned scheduled contents, an arbitrary encoder and another encoder are measured. Switching to is performed. As a result, it is possible to switch the encoder without difficulty according to the target trajectory of the moving body.
  • the present invention is a moving body drive system that drives a moving body within a moving plane that includes a first axis and a second axis that are orthogonal to each other, and irradiates the grating with detection light.
  • An encoder system including at least two second encoders for measuring body position information, and a total of three or more each; In order to maintain the position of the moving body before and after switching, the encoder used for measuring the position information of the moving body in the moving surface is at least one each of the first encoder and the second encoder. And a control device that switches from any one of at least two encoders to another encoder.
  • the position information of the moving body in the moving surface is obtained by at least two encoders each including at least one of the first encoder and the second encoder of the encoder system.
  • the encoder used for measuring the position information of the moving body in the moving surface is measured and controlled by the control device so that the position of the moving body in the moving surface is maintained before and after switching. You can switch from one of these encoders to another. For this reason, the position of the moving body in the moving surface is maintained before and after the switching even though the encoder used for controlling the position of the moving body is switched, and accurate connection is possible. As a result, it is possible to accurately move the moving body two-dimensionally along a predetermined route while linking multiple encoders.
  • the present invention is a moving body drive system that drives a moving body within a moving surface, and a plurality of heads that measure position information of the moving body within the moving surface.
  • An encoder system including an encoder; and when driving the moving body in a predetermined direction within the moving surface, measurement data corresponding to a detection signal of at least one head of the encoder system is transmitted at a predetermined control sampling interval. And a plurality of data including the latest measurement data acquired last and past measurement data including at least one previous data, and information on delay time associated with propagation in the propagation path of the detection signal. And a control device for driving the moving body so that the measurement error of the head due to the measurement delay caused by the propagation of the detection signal is corrected. Is Temu.
  • the moving body when the moving body is driven by the control device in a predetermined direction within the moving surface, the measurement data force according to the detection signal of at least one head of the encoder system, the predetermined control sampling interval And multiple data including the latest measurement data acquired at the end and past measurement data including at least one previous data, and detection
  • the moving body is driven so that the measurement error of the head due to the measurement delay due to the propagation of the detection signal is corrected based on the delay time information accompanying the propagation in the signal propagation path.
  • the present invention provides a moving body drive system that drives a moving body within a moving surface, and includes a plurality of heads that measure positional information of the moving body within the moving surface.
  • An interferometer system that measures positional information of the moving body in the moving plane; and a plurality of heads of the encoder system that drive the moving body in a predetermined direction during the driving.
  • the detection signal of each head and the detection signal of the interferometer system are simultaneously acquired at a predetermined sampling timing, and information on the delay time associated with propagation in the propagation path of the detection signal of each of the plurality of heads is obtained based on both detection signals.
  • a processing unit that executes a delay time acquisition process for acquiring information on the basis of a detection signal of the interferometer system; and a plurality of heads of the encoder system;
  • a control device for driving the mobile body based on measurement data corresponding to the detection signal and information on the delay time for each of the plurality of heads! This is a mobile drive system.
  • the processing device drives the moving body in a predetermined direction, and during the driving, the plurality of heads of the encoder system are connected to the detection signals of the heads and the detection signals of the interferometer system. Is obtained at the same time at a predetermined sampling timing, and delay time information is acquired based on the detection signals of the interferometer system based on the detection signals of the plurality of heads based on both detection signals. Acquisition processing is executed. As a result, the processing apparatus itself can acquire information on the delay time for each of the plurality of heads based on the detection signal of the interferometer system.
  • the moving device is driven by the control device based on the measurement data corresponding to the detection signals of each of the plurality of heads of the encoder system and the acquired information on the delay time for each of the plurality of heads.
  • the delay time is different for each head, a moving body that is not affected by the difference in delay time between the plurality of heads can be encoded. It becomes possible to drive with high accuracy using each encoder of the stem.
  • a moving body on which an object is placed and which can move in a moving plane while holding the object; and the moving body is driven to form a pattern on the object.
  • One of the first to third moving body drive systems of the present invention is a first pattern forming apparatus.
  • a desired pattern is generated on the object by generating a pattern on the object on the moving object driven by any one of the first to third moving object driving systems of the present invention by the patterning device.
  • a pattern can be formed.
  • the present invention is an exposure apparatus that forms a pattern on an object by irradiation with an energy beam, and a patterning apparatus that irradiates the object with the energy beam; Any of the first to third movable body drive systems, and for the relative movement of the energy beam and the object, the movable body drive system drives the movable body on which the object is placed. Exposure apparatus.
  • the object is moved by any one of the first to third moving body drive systems of the present invention.
  • the moving body to be mounted is driven. Therefore, a desired pattern can be formed on the object by scanning exposure.
  • the object on the moving body moving in the moving plane is sequentially replaced, and the replaced object is sequentially exposed to form a pattern on each object.
  • An encoder system including at least three encoders for measuring position information of the moving body in the moving surface within a predetermined effective area including an exposure position; and exchanging an object on the moving body.
  • a control device that starts again position control of the moving body in the moving surface using at least three encoders of the encoder system.
  • At least three encoders of the encoder system that measures the position information in the moving surface of the moving body within the effective area each time the object is exchanged on the moving body by the control device.
  • the position control of the moving body in the moving plane using is started again. For this reason, every time an object is exchanged, the position error of the moving object is canceled, The position error of the moving body does not increase with time. Therefore, it becomes possible to accurately measure the position information in the moving surface of the moving body over a long period of time by the encoder system within a predetermined effective area including the exposure position, thereby improving the exposure accuracy over a long period of time. Can be maintained.
  • the present invention is a moving body drive system that drives a moving body within a moving surface, and irradiates the grating with detection light and receives the detection light from the grating.
  • An encoder system that includes a plurality of encoders that measure position information of the moving body within the moving surface; and constantly takes output of each encoder of the encoder system and uses it for position control of the moving body
  • a control device that executes an operation for switching the encoder used for position control of the moving body from the encoder to another encoder in synchronization with the timing of position control of the moving body. It is a drive system.
  • the present invention is a moving body drive system that drives a moving body in a moving plane that includes a first axis and a second axis that are orthogonal to each other, and irradiates the grating with detection light.
  • An encoder system having a head for receiving detection light from the grating and including a plurality of encoders for measuring positional information of the moving body in the moving surface; and based on a moving route of the moving body!
  • a controller that schedules the combination of encoders to be switched and the switching timing thereof, for switching an encoder used for position control of the moving body from an arbitrary encoder of the encoder system to another encoder. This is the fifth moving body drive system.
  • the encoder used for position control of the moving body is changed from the arbitrary encoder of the encoder system to another encoder based on the moving route of the moving body by the control device.
  • the combination of encoders to be switched and the switching timing are scheduled.
  • the position information of the moving body in the moving surface is measured using at least one encoder of the encoder system, and based on the scheduling content described above, an arbitrary encoder to another encoder is measured. Switching takes place. This makes it possible to switch encoders without difficulty according to the target trajectory of the moving object.
  • One of the fourth and fifth moving body drive systems of the present invention is a second pattern forming apparatus.
  • the patterning device by generating a pattern on the object on the moving body that is smoothly driven by any one of the fourth and fifth moving body drive systems of the present invention by the patterning device,
  • the pattern can be formed with high accuracy.
  • an exposure apparatus that forms a pattern on an object by irradiation with an energy beam, the patterning apparatus that irradiates the object with the energy beam; And a fifth moving body drive system for driving the mobile body on which the object is placed by the mobile body drive system for relative movement between the energy beam and the object.
  • a fifth moving body drive system for driving the mobile body on which the object is placed by the mobile body drive system for relative movement between the energy beam and the object.
  • the object is moved by any of the fourth and fifth moving body drive systems of the present invention.
  • the moving body to be mounted is driven with high accuracy. Therefore, it is possible to form a pattern on the object with high accuracy by scanning exposure.
  • the present invention is an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam, and holds the object, and is movable in first and second directions orthogonal to each other at least within a predetermined plane.
  • An encoder system that measures positional information of the movable body in the predetermined plane by a head that faces the lattice unit among a plurality of heads of the unit; Based on the positional information measured by the head before the switching when the head used for the measurement accompanying the movement of the moving body and the positional information of the moving body in a direction different from the first and second directions, And a control device that determines position information to be measured by the head after switching.
  • the position of the moving body is maintained before and after switching of the head used for position measurement of the moving body accompanying the movement of the moving body, and smooth head switching is possible.
  • it is possible to accurately move the moving body two-dimensionally at least within a predetermined plane while switching between a plurality of heads, and thus, it is possible to accurately expose an object on the moving body. .
  • the present invention is an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam, and can hold the object and move in at least first and second directions orthogonal to each other in a predetermined plane.
  • An encoder system that measures positional information of the moving body within the predetermined plane by a head that faces the lattice unit among a plurality of heads of the unit; and a head that is used for the measurement while the moving body is moving; Switch to the head and continue the measurement, and the measurement information of the encoder system measured by the other head and the direction different from the first and second directions at the time of the switching ! Is a fifth exposure apparatus comprising; based / on the position information of the movable body related, Te, wherein said control equipment for controlling the position of the movable body in a predetermined plane.
  • the present invention is an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam, and holds the object, and is movable in first and second directions orthogonal to each other at least within a predetermined plane.
  • At least three of the plurality of heads of the unit facing the lattice unit An encoder system that measures positional information of the moving body with respect to the first direction, the second direction, and the rotation direction within the predetermined plane by a head; and three heads used for the measurement while the moving body is moving Is switched to at least one of three different heads to continue the measurement, and at the time of the switching, based on the positional information measured by the three heads before the switching, And a different control device for determining position information to be measured by at least one of the three heads after the switching.
  • the position within the predetermined plane (including the rotation within the predetermined plane) of the moving body is maintained before and after the switching of the head used for the position measurement of the moving body accompanying the movement of the moving body. Smooth head switching becomes possible.
  • the present invention is an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam, and holds the object, and is movable in first and second directions orthogonal to each other at least within a predetermined plane.
  • An encoder system that measures position information of the movable body in the predetermined plane by a head that faces the lattice unit among a plurality of heads of the unit; and parallel to the predetermined plane of the head used for measurement of the position information And a control device that controls the position of the movable body in the predetermined plane based on the position information in a predetermined plane and the measurement information of the encoder system.
  • the measurement error of the encoder system due to the positional deviation (for example, deviation from the design position) in the plane parallel to the predetermined plane of the head used for measuring the positional information is affected. It is possible to accurately move the moving body in a two-dimensional manner at least within a predetermined plane without receiving the light, and thus it is possible to accurately expose the object on the moving body.
  • the present invention is an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam, holds the object, and moves in at least first and second directions orthogonal to each other in a predetermined plane.
  • a movable body that is movable; one side of the lattice unit and the head unit is provided on one surface of the movable body on which the object is held, and the other side is provided to face the one surface of the movable body;
  • An encoder system that measures positional information of the movable body in the predetermined plane by a head that faces the lattice unit among the plurality of heads of the head unit; and parallel to the predetermined plane of the plurality of heads of the head unit
  • a control device that measures position information in a plane and controls the position of the moving body in the predetermined plane based on the measured position information and the measurement information of the encoder system. 8 exposure equipment.
  • an exposure method for exposing an object with an energy beam wherein the object is placed on a movable body that is movable in first and second directions orthogonal at least within a predetermined plane.
  • One of the lattice unit and the head unit is provided on one surface of the moving body on which the object is placed, and the other is provided facing the one surface of the moving body, and the head
  • the position information of the moving body is measured using an encoder system that measures the position information of the moving body within the predetermined plane by a head that faces the grid portion among the plurality of heads of the unit, Based on the positional information measured by the head before switching at the time of switching of the head used for the measurement accompanying movement and the positional information of the moving body in a direction different from the first and second directions.
  • the position of the moving body is maintained before and after the switching of the head used for the position measurement of the moving body accompanying the movement of the moving body, and the head can be smoothly switched.
  • the head can be smoothly switched.
  • it is possible to accurately move the moving body two-dimensionally at least within a predetermined plane while switching between a plurality of heads, and thus, it is possible to accurately expose an object on the moving body. .
  • the present invention provides an exposure method for exposing an object with an energy beam, wherein the object is placed on a movable body that is movable in first and second directions orthogonal at least within a predetermined plane.
  • the position information of the moving body is measured using an encoder system that measures the position information of the moving body, and the head used for the measurement is switched to another head while the moving body is moving, and the measurement is continued.
  • an exposure method for exposing an object with an energy beam wherein the object is placed on a movable body that is movable in first and second directions orthogonal to each other at least within a predetermined plane.
  • One of the lattice unit and the head unit is provided on one surface of the moving body on which the object is placed, and the other is provided facing the one surface of the moving body, and the head
  • An encoder system that measures position information of the moving body in the first direction, the second direction, and the rotation direction within the predetermined plane by at least three heads facing the lattice unit among the plurality of heads of the unit.
  • the position information of the moving body is measured by using, and during the movement of the moving body, the three heads used for the measurement are switched to at least three different heads and the measurement is continued. Furthermore, at the time of the switching, at least one of the three heads after the switching, which is different from the three heads before the switching, based on position information measured by the three heads before the switching! This is a fifth exposure method for determining position information to be measured by one.
  • the position within the predetermined plane (including rotation within the predetermined plane) of the moving body is maintained before and after the switching of the head used for the position measurement of the moving body accompanying the movement of the moving body. Smooth head switching becomes possible.
  • an exposure method for exposing an object with an energy beam wherein the object is placed on a movable body that is movable in first and second directions orthogonal at least within a predetermined plane.
  • One of the lattice unit and the head unit is provided on one surface of the moving body that is placed and the object is held, and the other is provided facing the one surface of the moving body, and the head unit Measurement information of an encoder system that measures position information of the movable body in the predetermined plane by a head that faces the grid portion among the plurality of heads, and the predetermined plane of the head used for measurement of the position information And the position information of the movable body in the predetermined plane based on the position information in a plane parallel to the sixth g
  • the measurement error of the encoder system due to the positional deviation (for example, deviation from the design position) in the plane parallel to the predetermined plane of the head used for measuring the positional information is affected. It is possible to accurately move the moving body in a two-dimensional manner at least within a predetermined plane without receiving the light, and thus it is possible to accurately expose the object on the moving body.
  • the present invention is an exposure method for exposing an object with an energy beam, wherein the object is placed on a movable body that is movable in first and second directions orthogonal at least within a predetermined plane.
  • One of the lattice unit and the head unit is provided on one surface of the moving body on which the object is placed, and the other is provided facing the one surface of the moving body, and the head In a plane parallel to the predetermined plane of the plurality of heads of the head unit of the encoder system that measures positional information of the moving body in the predetermined plane by a head that faces the grid portion among the plurality of heads of the unit And measuring the position of the moving body in the predetermined plane based on the measured position information and the measurement information of the encoder system.
  • the present invention relates to a device manufacturing method including a lithographic process, and in the lithographic process, any one of the third to seventh exposure methods of the present invention is used.
  • the sensitive object placed on the moving object is exposed, and a pattern is formed on the sensitive object.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the stage apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a plan view showing the arrangement of various measuring devices (encoder, alignment system, multipoint AF system, Z sensor, etc.) provided in the exposure apparatus of FIG.
  • FIG. 4 (A) is a plan view showing a wafer stage
  • FIG. 4 (B) is a partially sectional schematic side view showing wafer stage WST.
  • FIG. 5 (A) is a plan view showing the measurement stage
  • FIG. 5 (B) is a schematic sectional side view showing a part of the measurement stage.
  • FIG. 6] is a block diagram showing the main configuration of the control system of the exposure apparatus according to the embodiment. 7]
  • FIG. 7 (A) shows an example of the configuration of the encoder
  • FIG. 7 (B) shows a case where a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG is used as detection light.
  • FIG. 7 (A) shows an example of the configuration of the encoder
  • FIG. 7 (B) shows a case where a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG is used as detection light.
  • FIG. 7 (A) shows an example of the configuration of the encoder
  • FIG. 7 (B) shows a case where a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG is used as detection light.
  • FIG. 8 shows the Doppler effect received by the light scattered by the moving surface
  • FIG. 8 (B) shows the incident light and diffracted light on the reflective diffraction grating of the beam in the encoder head. It is a figure for demonstrating a relationship.
  • Fig. 9 shows a case where the measured value does not change even when relative movement in the non-measurement direction occurs between the encoder head and the scale
  • Fig. 9 (B) shows FIG. 6 is a diagram showing an example of a case where a measured value changes when relative movement in a non-measurement direction occurs between the encoder head and the scale.
  • Fig. 10 Fig. 10 (A) to Fig. 10 (D) show that when the relative movement in the non-measurement direction occurs between the head and the scale, the measured value of the encoder does not change and the measured value does not change It is a figure for demonstrating the case.
  • Fig. 11 Fig. 1 1 (A) and Fig. 1 1 (B) are correction information for correcting the measurement error of the encoder (first encoder) due to the relative movement of the head and scale in the non-measurement direction. It is a figure for demonstrating the operation
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a calibration process of a head position.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a calibration process for obtaining an Abbe removal amount.
  • Fig. 17 This is a diagram (No. 1) for explaining the method of measuring the unevenness of the scale.
  • FIGS. 18 (A) to 18 (D) are diagrams (part 2) for explaining a method of measuring the unevenness of the scale.
  • FIG. 19 A diagram for explaining the operation of acquiring the correction information of the lattice pitch of the scale and the correction information of the lattice deformation.
  • FIG. 21 A diagram for explaining an example of a method for correcting the measurement error of the encoder caused by the measurement delay caused by the propagation of the detection signal of each head in the electric wire.
  • Fig.22 shows the corrected encoder measurement values on the wafer stage.
  • Fig. 23 (A) and Fig. 23 (B) show the position measurement in the XY plane of the wafer table by a plurality of encoders each including a plurality of heads arranged in an array and the bow of the measurement values between the heads. It is a figure for demonstrating.
  • FIG. 24 (A) to FIG. 24 (E) are diagrams for explaining the procedure for switching the encoder.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining an encoder switching process used for position control of the wafer stage in the XY plane.
  • FIG. 27 is a diagram showing the state of the wafer stage and the measurement stage in a state where the exposure on the wafer on the wafer stage is performed by the step “and” scan method.
  • FIG. 28 is a diagram showing the state of both stages immediately after the exposure is completed, and after the wafer stage and the measurement stage are separated from the stage where they are in contact with each other.
  • FIG. 30 is a diagram showing a state of the wafer stage and the measurement stage when the measurement stage reaches a position where Sec-BCHK (internovel) is performed.
  • FIG. 31 is a diagram showing the state of the wafer stage and the measurement stage when the wafer stage is moved from the unloaded position to the loading position in parallel with Sec_BCHK (internovel) being performed.
  • FIG. 32 A diagram showing a state of the wafer stage and the measurement stage when the measurement stage moves to the optimum scram standby position and the wafer is loaded on the wafer table.
  • FIG. 33 is a diagram showing the state of both stages when the wafer stage is moved to the position where the first half of the Pri-BC HK is processed while the measurement stage is waiting at the optimum scrum standby position.
  • FIG. 35 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.
  • FIG. 37 is a diagram showing the state of the wafer stage and the measurement stage when at least one of the second half of the Pri-BCHK and the second half of the focus calibration is performed.
  • Figure 38 Five third-order alignment yachts using alignments AL1 and AL2 to AL2
  • FIG. 6 is a diagram showing a state of a wafer stage and a measurement stage when simultaneously detecting alignment marks attached to the area.
  • FIG. 40 is a diagram showing a state of the wafer stage and the measurement stage when the focus mapping is completed.
  • FIG. 41 is a flowchart for explaining an embodiment of a device manufacturing method.
  • FIG. 42 is a flowchart showing a specific example of step 204 in FIG. 41.
  • FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment.
  • the exposure apparatus 100 is a step-and-scan scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanner.
  • the projection optical system PL is provided.
  • the direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction
  • the reticle is in a plane perpendicular to the Z-axis direction.
  • 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, a reticle stage RS that holds a reticle R that is illuminated by exposure illumination light (hereinafter referred to as “illumination light” or “exposure light”) from the illumination system 10.
  • illumination light hereinafter referred to as “illumination light” or “exposure light”
  • ⁇ including projection unit PU including projection optical system PL for projecting illumination light IL emitted from reticle R onto wafer W, stage device 50 having wafer stage WST and measurement stage MST, and a control system thereof. It is out.
  • Wafer W is mounted on wafer stage WST.
  • the illumination system 10 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding to US Patent Application Publication No.
  • a light source an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, etc., and a reticle blind (not shown).
  • an illumination optical system 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).
  • Position information in the moving plane of the reticle stage RST (including rotation information in the ⁇ z direction) is transferred by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116 to a moving mirror 15 (in practice, Always with a resolution of about 0.5 to lnm, for example, via a Y-moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the Y-axis direction and an X-moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the X-axis direction. Is done.
  • the measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6).
  • Main controller 20 calculates the position of reticle stage RST in the X-axis direction, Y-axis direction, and ⁇ z-direction based on the measurement value of reticle interferometer 116, and based on the calculation result, it controls reticle stage drive system 11. By controlling, the position (and speed) of reticle stage RST is controlled. Instead of moving mirror 15, the end surface of reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of moving mirror 15). In addition, reticle interferometer 116 may measure position information of reticle stage RST in at least one of the Z-axis, ⁇ X, and ⁇ y directions.
  • the projection unit PU is arranged below the 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 refraction also including a plurality of lens (lens element) forces arranged along the optical axis AX parallel to the Z-axis direction.
  • An optical system 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.
  • the reticle stage RST and wafer stage WST are driven synchronously to move the reticle relative to the illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and to the exposure area (illumination light IL).
  • the wafer W By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and the reticle pattern is transferred to the shot area.
  • a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. It is formed.
  • the projection unit PU is mounted on a lens barrel surface supported by three columns via an anti-vibration mechanism.
  • the projection unit PU may be suspended and supported on a main frame member (not shown) disposed above the projection unit PU or a base member on which the reticle stage RST is disposed.
  • an optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL here a lens (hereinafter, “tip”
  • a nozzle unit 32 that constitutes a part of the local immersion apparatus 8 is provided so as to surround the periphery of the lower end portion of the lens barrel 40 that holds 191.
  • the nozzle unit 32 has a lower end surface that is set substantially flush with the lower end surface of the front lens 191.
  • the nozzle unit 32 is connected to the supply port and the recovery port of the liquid Lq, the lower surface on which the wafer W is arranged and provided with the recovery port, and the liquid supply tube 31A and the liquid recovery tube 31B, respectively.
  • a supply channel and a recovery channel are provided.
  • the liquid supply pipe 31A and the liquid recovery pipe 31B are inclined by 45 ° with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction in plan view (viewed from above), and the light of the projection optical system PL It is symmetric with respect to the straight line LV in the Y-axis direction that passes through the axis AX.
  • the liquid supply device 5 includes a liquid tank, a pressure pump, a temperature control device, and a liquid supply pipe.
  • the temperature control device adjusts the temperature of the liquid in the liquid tank to the same temperature as the temperature in the chamber (not shown) in which the exposure apparatus is accommodated. It should be noted that tanks, pressure pumps, temperature control devices, valves, etc. for supplying liquid do not need to be all equipped with exposure apparatus 100, but at least a part of the factory where exposure apparatus 100 is installed. It can also be replaced with the equipment.
  • the liquid recovery apparatus 6 includes a liquid tank and a suction pump, and a valve for controlling the recovery and stop of the liquid via the liquid recovery pipe 31B.
  • a valve for controlling the recovery and stop of the liquid via the liquid recovery pipe 31B.
  • the valve it is desirable to use a flow control valve corresponding to the valve of the liquid supply device 5.
  • the tank, suction pump, valve, etc. for collecting the liquid need not all be equipped with the exposure apparatus 100, but at least a part thereof is replaced by equipment such as a factory where the exposure apparatus 100 is installed. It ’s time to change.
  • 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) (hereinafter simply referred to as “water” unless otherwise required) is used as the liquid.
  • 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.
  • the refractive index n of water for ArF excimer laser light is approximately 1.44.
  • Each of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 includes a controller. Each controller is controlled by the main controller 20 (see FIG. 6). In response to an instruction from the main controller 20, 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 controller of the liquid recovery apparatus 6 opens the valve connected to the liquid recovery pipe 31B at a predetermined opening in response to an instruction from the main controller 20, and sets the recovery port, the recovery flow path, and the liquid recovery Water Lq is recovered from between the front lens 191 and the wafer W into the liquid recovery apparatus 6 (liquid tank) via the tube 31B.
  • the main controller 20 controls the controller of the liquid supply device 5 so that the amount of water Lq supplied between the front lens 191 and the wafer W is always equal to the amount of recovered water Lq. Commands are given to the controller of the liquid recovery device 6. Therefore, a certain amount of water Lq is held between the tip lens 191 and the wafer W (see FIG. 1). In this case, the water Lq held between the front lens 191 and the wafer W is constantly changing.
  • 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).
  • the projection unit PU may be supported by being suspended from a main frame (including the above-described lens barrel surface plate), or may be provided on a frame member different from the main frame, or as described above.
  • the nozzle unit 32 may be suspended and supported integrally with the projection unit PU, but in this embodiment, the nozzle is mounted on the measurement frame that is suspended and supported independently of the projection unit PU.
  • Unit 32 is provided, in which case the projection unit PU need not be suspended and supported.
  • the lower surface of the nozzle unit 32 is disposed closer to the image plane of the projection optical system PL (that is, Ueno) than the exit surface of the tip lens 191, or added to the optical path on the image plane side of the tip lens 191.
  • a configuration in which the optical path on the object plane side of the tip lens 191 is also filled with liquid may be employed.
  • any configuration is possible. good.
  • the immersion mechanism disclosed in the pamphlet of International Publication No. 2004/053955 or the immersion mechanism disclosed in European Patent Application Publication No. 1420298 may be applied to the exposure apparatus of this embodiment. Can do.
  • the stage apparatus 50 includes a wafer stage WST and a measurement stage MST arranged above the base board 12, and a Y interferometer 16 that measures positional information of these stages WST and MST.
  • Interferometer system 118 including 18 etc. (see Fig. 6), encoder system (described later) used to measure position information of wafer stage WST during exposure, etc., and stage drive system for driving stages WST and MST 124 (see Fig. 6).
  • Non-contact bearings for example, vacuum preload type hydrostatic bearings (hereinafter referred to as "air pads") are provided at a plurality of locations on the bottom surfaces of wafer stage WST and measurement stage MST. Wafer stage WST and measurement stage MST are supported in a non-contact manner above the base board 12 with a clearance of several millimeters by 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 floor surface extends on one side and the other side of the X axis direction on the floor surface in the Y axis direction as shown in the plan view of FIG.
  • a pair of Y-axis stators 86, 87 are arranged.
  • the Y-axis stators 86 and 87 are constituted by a magnetic pole unit containing a permanent magnet group consisting of a plurality of pairs of N-pole magnets and S-pole magnets arranged alternately at predetermined intervals along the Y-axis direction, for example. Has been.
  • the Y-axis stators 86 and 87 are provided with two Y-axis movers 82 and 84 and 83 and 85 in a non-contact state, respectively.
  • a total of four Y-axis movers 82, 84, 83, and 85 are inserted into the internal space of the Y-axis stator 86 or 87 having a U-shaped XZ cross section.
  • the stator 86 or 87 is supported in a non-contact manner through a not-shown air pad, for example, with a clearance of about several meters.
  • Each of the Y-axis movers 82, 84, 83, and 85 is configured by, for example, an armature unit that incorporates armature coils arranged at predetermined intervals along the Y-axis direction. That is, in the present embodiment, the moving-coil Y-axis linear motor is configured by the Y-axis movers 82 and 84 each including an armature unit and the Y-axis stator 86 including a magnetic pole unit. Similarly, the Y-axis movers 83 and 85 and the Y-axis stator 87 constitute moving coil type Y-axis linear motors.
  • each of the above four Y-axis linear motors is appropriately designated by using the same reference numerals as the respective movers 82, 84, 83, 85, and the Y-axis linear motor 82, Y-axis linear motor 84, Y-axis. They shall be called linear motor 83 and Y-axis linear motor 85.
  • the movers 82 and 83 of the two Y-axis linear motors 82 and 83 are provided at one end and the other end of the X-axis stator 80 extending in the X-axis direction. Each is fixed. Further, the movers 84 and 85 of the remaining two Y-axis linear motors 84 and 85 are fixed to one end and the other end of an X-axis stator 81 extending in the X-axis direction. Accordingly, the X-axis stators 80 and 81 are driven along the Y-axis by the pair of Y-axis linear motors 82, 83, 84, and 85, respectively.
  • Each of the X-axis stators 80 and 81 is configured by an armature unit that incorporates, for example, armature coils arranged at predetermined intervals along the X-axis direction.
  • One X-axis stator 81 is provided in a not-shown state in an opening (not shown in FIG. 2, see FIG. 1) formed in a stage main body 91 (not shown in FIG. 2, see FIG. 1) constituting a part of wafer stage WST. ing. Inside the opening of the stage body 91, for example, there is a permanent magnet group composed of a plurality of pairs of N-pole magnets and S-pole magnets arranged alternately at predetermined intervals along the X-axis direction. A magnetic pole unit is provided. The magnetic pole unit and the X-axis stator 81 constitute a moving magnet type X-axis linear motor that drives the stage body 91 in the X-axis direction.
  • the other X-axis stator 80 is inserted in an opening formed in a stage main body 92 (not shown in FIG. 2, refer to FIG. 1) constituting a part of the measurement stage MST. .
  • a magnetic pole unit similar to the wafer stage WST side (stage main body 91 side) is provided inside the opening of the stage main body 92.
  • the magnetic pole unit and the X-axis stator 80 constitute a moving magnet type X-axis linear motor that drives the measurement stage MST in the X-axis direction!
  • each linear motor force constituting the stage drive system 124 is controlled by the main controller 20 shown in FIG.
  • Each linear motor is not limited to either a moving magnet type or a moving coil type, and can be appropriately selected according to necessity.
  • Wafer stage WST includes stage body 91 described above and wafer table WTB mounted on stage body 91.
  • the wafer table WTB and the stage main body 91 are arranged in a Z-axis direction and a ⁇ -X direction with respect to the base 12 and the X-axis stator 81 by a Z leveling mechanism (not including a voice coil motor or the like) (not shown). And it is driven relatively slightly in the ⁇ y direction. That is, the wafer table WTB can be finely moved and tilted (tilted) in the Z-axis direction with respect to the XY plane (or the image plane of the projection optical system PL).
  • a Z leveling mechanism not including a voice coil motor or the like
  • a stage drive system 124 is shown including the above linear motors, Z leveling mechanism, and measurement stage MST drive system. Further, the wafer table WTB may be configured to be finely movable in at least one of the X axis, the Y axis, and the ⁇ z direction.
  • a wafer holder (not shown) for holding the wafer W by vacuum suction or the like is provided.
  • the wafer holder may be formed integrally with the wafer table WTB, but in this embodiment, the wafer holder and the wafer table WTB are configured separately.
  • the wafer holder is fixed in the recess of the wafer table WTB by vacuum suction, for example.
  • the upper surface of wafer table WTB has a surface (liquid repellent surface) that has been subjected to a liquid repellency treatment with respect to liquid Lq and is substantially flush with the surface of the wafer placed on the wafer holder.
  • a plate (liquid repellent plate) 28 having a rectangular outline and a circular opening that is slightly larger than the wafer holder (wafer mounting region) is provided at the center thereof.
  • Plate 28 is also made of a material having a low coefficient of thermal expansion, such as glass or ceramics (such as Shoto's Zerodur (trade name), Al 2 O 3 or TiC).
  • the liquid repellent film is formed of a fluorine resin material such as polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)), an acrylic resin material, or a silicon resin material.
  • Teflon polytetrafluoroethylene
  • the plate 28 has a first liquid repellent region 28a having a rectangular outer shape (contour) surrounding a circular opening, And a rectangular frame-shaped (annular) second liquid repellent area 28b disposed around the first liquid repellent area 28a.
  • the first liquid repellent area 28a is formed with, for example, at least a part of the liquid immersion area 14 protruding from the wafer surface during the exposure operation, and the second liquid repellent area 28b is a scale (lattice portion) for an encoder system described later. ) Is formed. It should be noted that at least a part of the surface of the plate 28 may not be flush with the surface of the wafer, that is, it may have a different height. Further, the plate 28 may be a single plate, but in the present embodiment, a plurality of plates, for example, first and second liquid repellent plates corresponding to the first and second liquid repellent areas 28a and 28b, respectively, are combined. . In the present embodiment, pure water is used as the liquid Lq as described above. Therefore, hereinafter, the first and second liquid repellent regions 28a and 28b are also referred to as first and second water repellent plates 28a and 28b, respectively.
  • the inner first water repellent plate 28a is irradiated with the exposure light IL
  • the outer second 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
  • 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.
  • the first water repellent region and the second water repellent region may be formed by applying two types of water repellent coatings having different resistances to the exposure light IL on the upper surface of the same plate. Further, the same type of water repellent coating may be used in the first and second water repellent areas. For example, only one water repellent region may be formed on the same plate.
  • a rectangular notch is formed at 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 reference mark FM is formed, and on one side and the other side of the reference 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.
  • 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.
  • each aerial image measurement slit pattern SL As shown in FIG. 4B, an optical system including an objective lens, a mirror, a relay lens, and the like is included therein.
  • the housed L-shaped housing 36 is attached in a partially embedded state in a state of penetrating a part of the inside of the stage main body 91 from the wafer table WTB.
  • the casing 36 is provided with a pair of forces corresponding to the above-described pair of aerial image measurement slit patterns SL.
  • the optical system inside the casing 36 guides the illumination light IL that has passed through the aerial image measurement slit pattern SL from above to below along the L-shaped path and emits it in the -Y direction. .
  • the optical system inside the housing 36 is described as a light transmission system 36 using the same reference numerals as the housing 36.
  • the Y scale 39Y, 39Y is located in the region of the second water repellent plate 28b on one side in the X-axis direction and the other side (left and right sides in FIG. 4 (A)).
  • Longitudinal grid lines 38 are formed at a predetermined pitch along a direction parallel to the Y axis (Y axis direction), and a reflection type grating (for example, a diffraction grating) with the Y axis direction as a periodic direction.
  • a reflection type grating for example, a diffraction grating
  • X scales 39X and 39X are formed in areas of the second water repellent plate 28b on one side in the Y-axis direction and on the other side (upper and lower sides in Fig. 4A), respectively.
  • 1 2 1 2 is, for example, a grid line 37 whose longitudinal direction is the Y-axis direction is formed along a direction parallel to the X-axis (X-axis direction) at a predetermined pitch, and a reflection whose periodic direction is the X-axis direction It is constituted by a type grating (for example, a diffraction grating).
  • each of the scales a scale in which a reflection type diffraction grating RG (see Fig. 7) is formed on the surface of the second water repellent plate 28b by using, for example, a hologram or the like is used.
  • each scale is engraved with a grid of narrow! /, Slits, grooves, etc. at a predetermined interval (pitch).
  • the types of diffraction gratings used for each scale are not limited to those that are not mechanically formed with grooves or the like, but may be, for example, those produced by printing interference fringes on a photosensitive resin. .
  • each scale is created by, for example, ticking the diffraction grating on a thin glass plate at a pitch between 138 nm and 4 ⁇ m, for example, 1 ⁇ m pitch.
  • These scales are covered with the liquid repellent film (water repellent film) described above.
  • the pitch of the lattice is shown much wider than the actual pitch. The same applies to the other drawings.
  • the second water repellent plate 28b itself constitutes a scale
  • a low thermal expansion glass plate is used as the second water repellent plate 28b.
  • the present invention is not limited to this, and a scale member made of a low thermal expansion glass plate with a lattice is fixed to the upper surface of the wafer table WTB by a leaf spring (or vacuum suction) to prevent local expansion and contraction.
  • a water-repellent plate having the same water-repellent coating on the entire surface may be used in place of the plate 28.
  • the wafer table WTB can be formed of a low thermal expansion material. When force is applied, the pair of Y scale and X scale may be formed directly on the upper surface of the wafer table WTB.
  • the thickness of the glass plate is, for example, lmm, and the glass plate is placed on the upper surface of the wafer table WST so that the surface thereof is the same height as the wafer surface. Therefore, Z between the surface of wafer W held on wafer stage WST and the lattice plane of the scale.
  • the axial spacing is lmm.
  • a positioning pattern for determining the relative position between the encoder head and the scale which will be described later, is provided near the end of the scale.
  • This positioning pattern is composed of grid lines having different reflectivities, and when the encoder head scans this pattern, the intensity of the output signal of the encoder changes. Therefore, a threshold is set in advance, and a position where the intensity of the output signal exceeds the threshold is detected. The relative position between the encoder head and the scale is set based on the detected position.
  • main controller 20 determines, based on the measurement result of interferometer system 1 18 (see FIG. 6), the six-degree-of-freedom direction (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 the X end surface of the wafer table WTB are mirror-finished to form the reflecting surface 17a and the reflecting surface 17b shown in FIG. Y interferometer 16 and X interferometers 126, 127, 128 (in Fig. 1, X-interferometers 126 to 128 are not shown, see Fig. 2) that form part of interferometer system 1 18 (see Fig.
  • each of the interferometers By projecting an interferometer beam (measurement beam) to each of these reflecting surfaces 17a and 17b and receiving each reflected light, the reference position of each reflecting surface (generally fixed to the projection unit PU side) Displacement of force (using a mirror as a reference plane), that is, position information in the XY plane of wafer stage WST is measured, and this measured position information is supplied to main controller 20.
  • the interferometers a multi-axis interferometer having a plurality of measurement axes is used except for a part thereof.
  • a movable mirror 41 having a longitudinal direction in the X-axis direction is provided with a kinematic support (not shown). It is attached via a mechanism.
  • the movable mirror 41 is made of a member having a hexagonal cross-sectional shape in which a rectangle and an isosceles trapezoid are integrated.
  • the surface of the movable mirror 41 on the Y side is mirror-finished to form three reflecting surfaces 41b, 41a, 41c.
  • the reflecting surface 41a constitutes the -Y side end surface of the movable mirror 41, and extends in parallel with the XZ plane and in the X-axis direction.
  • the reflecting surface 41b constitutes a surface adjacent to the + Z side of the reflecting surface 41a and is parallel to the surface inclined in the clockwise direction in FIG. 4B by a predetermined angle with respect to the XZ plane and in the X-axis direction. It extends.
  • the reflection surface 41c constitutes a surface adjacent to the ⁇ Z side of the reflection surface 41a, and is provided symmetrically with the reflection surface 41b with the reflection surface 41a interposed therebetween.
  • the Z interferometers 43A and 43B are substantially the same distance away from one side and the other side in the X-axis direction of the Y interferometer 16 as shown in FIG. 1 and FIG. Each is located at a somewhat lower position.
  • a measurement beam B1 along the Y-axis direction is projected toward the reflecting surface 41b and a measurement beam along the Y-axis direction.
  • B2 is projected toward the reflecting surface 41c (see Fig. 4 (B)).
  • Force and moving mirror 41 are extended in the X-axis direction at a position one distance away from the movable mirror 41 in the Y-direction without interfering with the measuring beams Bl and B2.
  • the fixed mirrors 47A and 47B are supported by, for example, the same support (not shown) provided on a frame (not shown) that supports the projection unit PU.
  • the fixed mirrors 47A and 47B may be provided on the above-described measurement frame or the like.
  • a force that provides the movable mirror 41 having the three reflecting surfaces 41b, 41a, and 41c and the fixed mirrors 47A and 47B is not limited to this.
  • a movable mirror having a 45-degree inclined surface is used.
  • a configuration may be adopted in which a fixed mirror is provided on the side surface of stage main body 91 and above wafer stage WST. In this case, a fixed mirror should be provided on the aforementioned support or measurement frame.
  • the Y interferometer 16 is the same distance from the straight line parallel to the Y axis that passes through the projection center of the projection optical system PL (optical axis AX, see Fig. 1). Projecting the measurement beams B4 and B4 along the measurement axis in the Y-axis direction away from the By receiving each reflected light, the measurement beams B4 and B4 of the wafer table WTB
  • the position in the Y-axis direction (Y position) at the irradiation point 2 is detected.
  • the measurement beams B4 and B4 are typically shown as measurement beams B4.
  • the Y interferometer 16 has a predetermined interval in the Z-axis direction between the measuring beams B4 and B4.
  • the length measuring beam B3 is projected along the length measuring axis in the axial direction toward the reflecting surface 41a, and the length measuring beam B3 reflected by the reflecting surface 41a is received. Detect the Y position of Yeha Stage WST)!
  • the main controller 20 measures the measurement values of the measurement axes corresponding to the measurement beams B4 and B4 of the Y interferometer 16.
  • the main controller 20 Based on the average length, the Y position of the reflecting surface 17a, that is, the wafer table WTB (wafer stage WST) is calculated correctly. The displacement ⁇ ) in the Y-axis direction is calculated. The main controller 20 also determines the wafer stage WST based on the difference between the measurement values of the measurement axes corresponding to the measurement beams B4 and B4.
  • main controller 20 calculates displacement (pitching amount) ⁇ X of wafer stage WST in the ⁇ X direction based on the position of the reflecting surface 17a and reflecting surface 41a (the displacement ⁇ in the axial direction).
  • the X interferometer 126 projects the measurement beams B5 and B5 onto the wafer table WTB along the two measurement axes separated by the same distance with respect to the straight line LH. do it
  • the main controller 20 is based on the measurement values of the measurement axes corresponding to the measurement beams B5 and B5.
  • the main controller 20 has a measuring axis corresponding to the measuring beams B5 and B5.
  • the displacement of the wafer stage WST in the ⁇ z direction (showing amount) ⁇ z (x) is calculated. Note that ⁇ z (x) obtained from X interferometer 126 and ⁇ ⁇ z ( Y ) obtained from Y interferometer 16 are equal to each other. Displacement of wafer stage WST in the ⁇ ⁇ direction (chowing amount) ⁇ ⁇ Represents ⁇ .
  • a measurement beam ⁇ 7 is emitted from the X interferometer 128 along the measurement axis parallel to the X axis.
  • This X interferometer 128 actually has an unloading position UP and a loading along a length measurement axis parallel to the X axis that connects an unloading position UP and a loading position LP (see Fig. 3) described later.
  • a length measurement beam B7 is projected onto the reflecting surface 17b of the wafer table WTB located near the position LP.
  • the measurement beam B6 is projected from the X interferometer 127 onto the reflecting surface 17b of the wafer table WTB.
  • the measurement beam B6 is projected onto the reflecting surface 17b of the wafer table WTB along the measurement axis parallel to the X axis passing through the detection center of the primary alignment system AL1.
  • the main controller 20 calculates the displacement ⁇ ⁇ in the X-axis direction of the wafer table WTB from the measurement value of the measurement beam B6 of the X interferometer 127 and the measurement value of the measurement beam B7 of the X interferometer 128.
  • the power to seek is S.
  • the arrangement of the three X interferometers 126, 127, and 128 is different with respect to the Y-axis direction.
  • the X interferometer 126 is used for the exposure shown in FIG. 27 and the X interferometer 127 is used for the wafer alignment shown in FIG. Sometimes the X interferometer 128 is used during wafer loading as shown in FIG. 32 and during unloading as shown in FIG.
  • the light is projected from each of the Z interferometers 43A and 43B toward the measuring beam Bl, the B2 force S and the moving mirror 41 along the Y axis.
  • These length measuring beams Bl and B2 are incident on the reflecting surfaces 41b and 41c of the movable mirror 41 at a predetermined incident angle (assuming ⁇ / 2).
  • the measurement beams B1 and B2 are reflected by the reflecting surfaces 41b and 41c, respectively, and enter the reflecting surfaces of the fixed mirrors 47A and 47B vertically.
  • the measurement beams Bl and B2 reflected by the reflecting surfaces of the fixed mirrors 47A and 47B are reflected again by the reflecting surfaces 41b and 41c (returning the light path at the time of incidence in the reverse direction) Z interferometers 43A and 43B Is received.
  • a L1 ⁇ ⁇ (1 + cos ⁇ )- ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • a L2 ⁇ ⁇ (1 + cos ⁇ ) + ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ... (2)
  • ⁇ ⁇ and ⁇ can be obtained from the following equations (3) and (4) from the equations (1) and (2).
  • the displacements ⁇ ⁇ and ⁇ are obtained by the ⁇ interferometers 43 ⁇ and 43 ⁇ , respectively. Therefore, the displacement required by ⁇ interferometer 43 ⁇ is A ZoR and AYoR, and obtained by Z interferometer 43B. The displacement is AZoL and AYoL.
  • the distance that the length measuring beams Bl and B2 projected by the Z interferometers 43A and 43B are separated in the X-axis direction is D (see Fig. 2).
  • (Amount) ⁇ 6y is obtained by the following equations (5) and (6).
  • ⁇ ⁇ y ( ⁇ ZoL- ⁇ ZoR) / ⁇ ... (6)
  • the main controller 20 uses the above formulas (3) to (6), and based on the measurement results of the interferometers 43 ⁇ and 43 ⁇ , the four-degree-of-freedom displacement ⁇ , ⁇ , ⁇ and ⁇ 6y can be calculated.
  • main controller 20 determines the direction of 6 degrees of freedom from the measurement result of interferometer system 118.
  • the displacement of wafer stage WST with respect to ( ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ directions) can be obtained.
  • the interferometer system 118 can measure the position information of the wafer stage WST in the 6-degree-of-freedom direction.
  • the measurement direction is not limited to the 6-degree-of-freedom direction, and may be a direction of 5 degrees of freedom or less. .
  • the main error factor of the interferometer is the effect of air fluctuations caused by the temperature change and temperature gradient of the atmosphere on the beam optical path.
  • the optical path length is set to be long, the interferometer is inferior in short-term stability due to the effect of air fluctuations occurring in a short time. In such cases, it is desirable to use an encoder.
  • wafer stage WST (91, WTB) is a single stage that can move with six degrees of freedom.
  • a stage body 91 capable of being driven on the stage body 91 and capable of being driven minutely relative to the stage body 91 at least in the radial direction, the ⁇ X direction, and the ⁇ y direction.
  • the wafer stage WST may be configured to include the wafer table WTB.
  • the movable mirror 41 is provided on the wafer table WTB.
  • a movable mirror made of a plane mirror may be provided on the wafer table WTB.
  • position information in the XY plane of wafer stage WST (wafer table WTB) (position information in the direction of three degrees of freedom including rotation information in ⁇ z direction) is mainly used in the encoder described later.
  • the interferometer 16, 126, 127 is measured by the system and the correction of the encoder system's long-term variability (eg due to deformation of the scale over time), It is used as an auxiliary when backing up when output is abnormal.
  • the position information in the 3 degrees of freedom direction including the X axis direction, the Y axis direction, and the ⁇ z direction is measured by an encoder system described later.
  • the remaining three-degree-of-freedom direction that is, the Z-axis direction, ⁇ X-direction, and ⁇ y-direction position information is measured by a measurement system having a plurality of Z sensors described later.
  • the remaining position information in the three-degree-of-freedom direction may be measured by both the measurement system and the interferometer system 118.
  • position information in the Z-axis direction and ⁇ y direction may be measured by a measurement system
  • position information in the ⁇ X direction may be measured by an interferometer system 118.
  • the interferometer system 118 (for example, an optical system or the like) is integrated with the projection unit PU that is provided on the main frame that holds the projection unit PU or is suspended and supported as described above. However, in the present embodiment, it is provided in the measurement frame described above.
  • the measurement stage MST includes the stage main body 92 described above and the measurement table MTB mounted on the stage main body 92.
  • the measurement table MTB is mounted on the stage main body 92 via a Z leveling mechanism (not shown).
  • a measurement stage MST having a so-called coarse / fine movement structure in which the measurement table MTB can be finely moved in the X axis direction, the Y axis direction, and the ⁇ ⁇ direction with respect to the stage main body 92 is employed.
  • the measurement table ⁇ may be fixed to the stage main body 92, and the entire measurement stage MST including the measurement table ⁇ and the stage main body 92 may be driven in the direction of six degrees of freedom. .
  • the measurement table MTB (and the stage main body 92) is provided with various measurement members.
  • this measuring member for example, as shown in FIGS. 2 and 5A, an illuminance unevenness sensor having a pinhole-shaped light receiving portion that receives illumination light IL on the image plane of the projection optical system PL.
  • Method wavefront aberration measuring instrument 98 is adopted.
  • the wavefront aberration measuring instrument 98 for example, the one disclosed in International Publication No. 99/60361 pamphlet (corresponding to European Patent Application Publication No. 1079223) can be used.
  • 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.
  • a measurement member for example, a transmittance measuring instrument for measuring the transmittance of the projection optical system PL and / or a measurement for observing the above-mentioned local liquid immersion device 8, for example, the nozzle unit 3 2 (or the tip lens 191).
  • a vessel or the like may be used.
  • a member different from the measurement member for example, a cleaning member for cleaning the nozzle unit 32, the tip lens 191 and the like may be mounted on the measurement stage MST.
  • the frequently used sensors, the illuminance unevenness sensor 94, the aerial image measuring instrument 96, and the like are arranged on the center line CL ( (Y-axis passing through the center). For this reason, in this embodiment, the measurement using these sensors is performed only by moving the measurement stage MST only in the Y-axis direction without moving the measurement stage MST in the X-axis direction.
  • illumination light IL is projected on the image plane of the projection optical system PL disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 16816 (corresponding US Patent Application Publication No. 2002/0061469).
  • illumination is performed in response to the immersion exposure in which the wafer W is exposed with exposure light (illumination light) IL via the projection optical system PL and the liquid (water) Lq.
  • illumination light IL passes through projection optical system PL and water Lq. Will be received.
  • each sensor may be mounted on the measurement table MTB (and the stage main body 92), for example, only part of the optical system, or the entire sensor may be arranged on the measurement table MT B (and the stage main body 92).
  • a frame-shaped attachment member 42 is fixed to the Y-side end surface of the stage body 92 of the measurement stage MST. Further, the end surface on the ⁇ Y side of the stage main body 92 is disposed in the vicinity of the center position in the X-axis direction inside the opening of the mounting member 42 so as to face the pair of light transmission systems 36 described above. Is fixed.
  • Each light receiving system 44 includes an optical system such as a relay lens, a light receiving element such as a photomultiplier tube, and a housing for housing these. As can be easily imagined from FIGS.
  • the wafer stage WST and the measurement stage MST are within a predetermined distance in the Y-axis direction.
  • the illumination light IL transmitted through each aerial image measurement slit pattern SL of the measurement plate 30 is guided by each light transmission system 36 described above, and is received by each light receiving element inside each light reception system 44. Received light. That is, a space similar to that disclosed in the aforementioned Japanese Patent Laid-Open No. 2002 14005 (corresponding US Patent Application Publication No. 2002/0041377) or the like is provided by the measurement plate 30, the light transmission system 36, and the light reception system 44.
  • An image measuring device 45 is configured (see FIG. 6).
  • CD bar 46 a confidential bar 46 as a reference member made of a rod-shaped member having a rectangular cross section is extended in the X-axis direction.
  • This CD bar 46 is kinematically supported on the measurement stage MST by a full kinematic mount structure.
  • the CD bar 46 is a prototype (measurement standard), low-thermal-expansion optical glass ceramics, for example, Schott's Zerodur (trade name), etc. are used as the material.
  • the upper surface (front surface) of this CD bar 46 is set to have the same flatness as a standard flat plate. Has been.
  • a reference grating (for example, a diffraction grating) 52 having a periodic direction in the Y-axis direction as shown in FIG. 5 (A) is provided near one end and the other end of the CD bar 46 in the longitudinal direction. Each is formed.
  • the pair of reference gratings 52 is formed in a symmetrical arrangement with respect to the center of the CD bar 46 in the X-axis direction, that is, the center line CL described above, with a predetermined distance (L) from each other.
  • the distance L is, for example, a distance of 400 mm or more.
  • a plurality of reference marks M are formed in the arrangement as shown in FIG.
  • the plurality of reference marks M are formed in an array of three rows in the Y-axis direction at the same pitch, and the arrays in the rows are formed with a predetermined distance from each other in the X-axis direction.
  • a two-dimensional mark having a size detectable by a primary alignment system and a secondary alignment system described later is used.
  • the shape (configuration) of the fiducial mark M may be different from the fiducial mark FM described above, but in this embodiment, the fiducial mark M and the fiducial mark FM have the same configuration, and the alignment mark on the wafer W is also the same. It has the same configuration.
  • the surface of the CD bar 46 and the surface of the measurement table MTB (which may include the aforementioned measurement member! /) Are also covered with a liquid repellent film (water repellent film)! .
  • Reflective surfaces 19a and 19b similar to the above-described wafer table WTB are also formed on the + Y end surface and the X end surface of the measurement table MTB (see FIGS. 2 and 5A).
  • Interferometer system 118 see Fig. 6
  • Y interferometer 18, X interferometer 130 (Fig. 1, X interferometer 130 is not shown, see Fig. 2) is connected to these reflecting surfaces 19a, 19b with Fig. 2 As shown in Fig.
  • 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
  • the center of the projection unit PU projection
  • the detection center is located at a predetermined distance from the optical axis to the Y side on a straight line LV that passes through the optical axis AX of the optical system PL (in this embodiment, also coincides with the center of the exposure area IA described above) and parallel to the Y axis.
  • a primary alignment system AL1 having is provided. This primary alignment system A The LI is fixed to the lower surface of the main frame (not shown) via the support member 54.
  • Secondary alignment systems AL2 and AL2 in which detection centers are arranged almost symmetrically with respect to the straight spring LV on one side and the other side of the X-axis direction across this primary alignment system AL1
  • Fixed to the tip (rotating end) of the arm 56 (n l to 4) that can rotate in the angle range.
  • each secondary alignment system AL2 is a part (for example, n
  • the secondary alignment system AL 2, AL2, AL2, AL2 is rotated about the rotation center O, and the X position
  • the position is adjusted. That is, the secondary alignment type AL2, AL2, AL2, AL2
  • the primary alignment system AL1 and secondary alignment system AL2, AL2, AL2, AL2 are in the X-axis direction.
  • the relative position of the detection area can be adjusted.
  • the X position of the secondary alignment system AL2, AL2, AL2, AL2 is changed by the rotation of the arm.
  • a drive mechanism that reciprocates AL2 in the X-axis direction may be provided.
  • each secondary alignment system AL2 is moved to the arm 56 by nn, position information of the part fixed to the arm 56 by a sensor (not shown) such as an interferometer or an encoder. Can be measured. This n
  • the sensor can measure the position information of the secondary alignment system AL2 in the X-axis direction.
  • each arm 56 On the upper surface of each arm 56 is a vacuum pad 5 n consisting of a differential exhaust type air bearing.
  • the arm 56 is a rotary drive mechanism n n including a motor or the like.
  • main controller 20 operates each vacuum pad 58 n n to adsorb and fix each arm 56 to a main frame (not shown). This allows each
  • An electromagnet may be used instead of the mupad 58.
  • each of the primary alignment system AL1 and the four secondary alignment systems AL2 to AL2 is, for example, a broadband that does not expose the resist on the wafer.
  • 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)
  • the image processing method FIA (Field Image Alignment) system is used to capture the image of the above image using an image sensor (CCD, etc.) and output the image signals.
  • FIA Field Image Alignment
  • the imaging signal from this is supplied to the main controller 20 in FIG.
  • the alignment system is not limited to the FIA system, and the target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light that also generates the target mark force.
  • the target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light that also generates the target mark force.
  • five force systems AL1, AL2 to AL2 are provided. The number is limited to five.
  • the five alignment systems AL1, AL2 to AL2 are supported.
  • the alignment series AL1, AL2 to AL2 are the wafer W alignment mark and the CD bar 46 standard. Since marks are detected, this embodiment is also simply referred to as a mark detection system.
  • the four head units 62A to 62D of the encoder system are arranged so as to surround the nozzle unit 32 from four directions. .
  • These head units 62A to 62D are forces not shown in FIG. 3 from the viewpoint of avoiding complication of the drawings.
  • the head units 62A to 62D are suspended from the main frame holding the projection unit PU described above via a support member. It is fixed in the state.
  • the head units 62A to 62D may be suspended and supported integrally with the projection unit PU, for example, when the projection unit PU is supported by suspension, or may be provided on the measurement frame described above.
  • the head units 62A and 62C have the X-axis direction as the longitudinal direction on the + X side and -X side of the projection unit PU, respectively, and symmetrically about the optical axis AX of the projection optical system PL. They are spaced apart.
  • the head units 62B and 62D are arranged on the + Y side and the Y side of the projection unit PU with the Y axis direction as the longitudinal direction and at substantially the same distance from the optical axis AX of the projection optical system PL! /, The
  • the head units 62A and 62C are arranged at predetermined intervals on a straight line LH that passes through the optical axis AX of the projection optical system PL along the X-axis direction and is parallel to the X-axis.
  • the head unit 62A uses the Y scale 39 Y described above to position the wafer stage WST (wafer table WTB) in the Y-axis direction (Y position).
  • head unit 62 C uses multi-lens (here 6 eyes) ⁇ ⁇ encoder 70C (see Fig. 6) that measures the heel position of wafer stage WST (wafer table WTB) using ⁇ scale 39 ⁇ .
  • the distance between the adjacent heads 64 that is, measurement beams
  • the head units 62 mm and 62 C is the width in the X-axis direction of the color scales 39 mm and 39 mm (more precisely, the lattice
  • the head 64 located on the innermost side is positioned as close as possible to the optical axis of the projection optical system PL.
  • the bottom end of the tube 40 is fixed to the exact side (the side of the nozzle unit 32 surrounding the tip lens 191).
  • the head unit 62B includes a plurality of, in this case, seven X heads 66 arranged at predetermined intervals along the Y-axis direction on the straight line LV.
  • head unit 62D there are a plurality of head units 62D arranged on the straight line LV at predetermined intervals, here 11 (however, 3 of 11 that overlap with the primary alignment system AL1 are not shown in FIG. 3).
  • X head 66 is equipped.
  • Head unit 62B uses the above-mentioned X scale 39X to
  • X linear encoder (hereinafter referred to as “X encoder” or “encoder” as appropriate) that measures the position (X position) of the WST (wafer table WTB) in the X axis direction Configure 70B (see Fig. 6).
  • the head unit 62D measures the X position of the wafer stage WST (wafer table WTB) using the X scale 39 X described above, and is a multi-lens (here, 11 eyes) X encoder 70D (see Fig. 6). ).
  • the head unit 62D is equipped with two X heads 66 of the X head 66 6 at the time of alignment described later, for example, the X force 66 force X scale 39X and the X scale 39X simultaneously.
  • 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 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 X head 66 located on the innermost side is disposed as close as possible to the optical axis of the projection optical system PL.
  • the bottom end of the tube is fixed to the right side of the nozzle unit 32, which precisely surrounds the tip lens 191.
  • detection points are arranged on a straight line passing through the detection center of the primary alignment system AL1 and parallel to the X axis, and almost symmetrically with respect to the detection center.
  • the distance between Y heads 64y and 64y is set to be approximately equal to the distance L described above.
  • Y head 64y, 64y, the center of wafer W on wafer stage WST is above In the state shown in Fig. 3 on the straight line LV, it faces the Y scale 39Y and 39mm respectively.
  • the Y scales 39Y and 39Y are arranged opposite to each other.
  • Y encoders 70C and 70A composed of Y heads 64y and 64y
  • the pair of reference grids 52 of the CD bar 46 and the Y heads 64y, 64y face each other during the baseline measurement of the secondary alignment system, which will be described later.
  • encoders composed of ⁇ heads 64y and 64y facing the reference grid 52 are respectively Y-axis linear encoders 70E and 70F.
  • the six linear encoders 70A to 70F described above measure position information in each measurement direction of the wafer stage WST with a resolution of, for example, about 0.1 nm, and the measurement values (measurement information) are stored in the main controller. Supplied to 20.
  • the main controller 20 controls the position of the wafer table WTB in the XY plane based on the measurement values of the linear encoders 70A to 70D, and based on the measurement values of the linear encoders 70E and 70F, Controls the rotation in the ⁇ z direction.
  • the configuration of the linear encoder will be described later.
  • a position measurement apparatus that measures position information of wafer W in the Z-axis direction.
  • this position measuring device as shown in FIG. 3, for example, it is composed of an irradiation system 90a and a light receiving system 90b, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 (corresponding US Pat. No. 5,448,332).
  • An oblique incidence type multi-point focal position detection system (hereinafter abbreviated as “multi-point AF system”) having the same configuration as that disclosed in the specification) is provided.
  • the irradiation system 90a is disposed on the Y side of the X end of the head unit 62C described above, and light is received on the Y side of the + X end of the head unit 62A while facing this.
  • System 90b is located.
  • the plurality of detection points of the multi-point AF system (90a, 90b) are not shown in the figure and are arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on the test surface. In this embodiment, for example, it is arranged in a matrix of 1 row and M columns (M is the total number of detection points) or 2 rows and N columns (N is a half of the total number of detection points). Placed.
  • a plurality of detection points irradiated with detection beams are not shown individually, but are shown as elongated detection areas (beam areas) AF extending in the X-axis direction between the irradiation system 90a and the light receiving system 90b. ing.
  • This detection area AF has a length in the X-axis direction that is set to be approximately the same as the diameter of the wafer W, so just scanning the wafer W once in the Y-axis direction makes it almost the entire surface of the wafer W. Position information (plane position information) in the Z-axis direction can be measured.
  • the detection area AF is arranged between the liquid immersion area 14 (exposure area IA) and the alignment area (AL1, AL2, AL2, AL2, AL2) in the Y-axis direction. So many points
  • the AF system and alignment system can perform the detection operation in parallel.
  • the multi-point AF system may be provided on the main frame or the like that holds the projection unit PU, but in the present embodiment, it is provided on the measurement frame described above.
  • the number of power runs and / or the number of columns in which the plurality of detection points are arranged in 1 row M columns or 2 rows N columns is not limited thereto. However, when the number of rows is 2 or more, it is preferable to change the position of the detection point in the X-axis direction between different rows. Further, the force that the plurality of detection points are arranged along the X-axis direction is not limited to this, and all or a part of the plurality of detection points may be arranged at different positions in the Y-axis direction. For example, a plurality of detection points may be arranged along the direction intersecting both the X axis and the Y axis.
  • the plurality of detection points only need to be at least different in the X-axis direction.
  • the detection beam is irradiated to a plurality of detection points.
  • the detection beam may be irradiated to the entire detection area AF.
  • the detection area AF may not have a length in the X-axis direction that is approximately the same as the diameter of the wafer W.
  • Z sensors 72a, 72b and 72c, 72d forces S are provided. These Z sensors 72a to 72d are fixed to the lower surface of the main frame (not shown).
  • the Z sensors 72a to 72d irradiate the wafer table WTB with light from above, receive the reflected light, and in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane of the wafer table WTB surface at the light irradiation point.
  • Sensor that measures position information for example, an optical type configured like an optical pickup used in CD drive devices Displacement sensors (optical pickup type sensors) are used.
  • the Z sensors 72a to 72d may be provided in the above-described measurement frame or the like.
  • the above-described head unit 62C is arranged on two straight lines parallel to the straight line LH, which are positioned on one side and the other side across the straight line LH in the X-axis direction connecting the plurality of Y heads 64, respectively.
  • the paired Z sensors 74 and 74 are arranged symmetrically with respect to the straight line LH.
  • multiple pairs where l, j 2, j
  • Z sensors 74 and 74 and multiple Y heads 64 are alternately arranged in the X-axis direction.
  • Each Z sensor 74 includes the same optical pick-up as the Z sensors 72a to 72d described above.
  • the sensor is used!
  • 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.
  • Each ⁇ sensor 76 is the same as the ⁇ sensors 72a to 72d described above.
  • An optical pickup type sensor is used.
  • the Z sensors 72c and 72d are on the same straight line in the Y-axis direction.
  • the Z sensors 74 and 76 are provided, for example, in the main frame or the measurement frame described above. Also book
  • the measurement system having the Z sensors 72a to 72d, 74, and 76 includes the above-described scan sensor.
  • 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,
  • Y scale 39Y and at least one ⁇ sensor 76 are facing each other and ⁇ scale 39 ⁇ is small.
  • At least one Z sensor 74 is facing. Therefore, the measurement system can measure not only the position information of the wafer stage WST in the Z-axis direction but also the position information (rolling) in the ⁇ y direction.
  • each Z sensor in the measurement system detects a scale grating surface (formation surface of a diffraction grating).
  • a cover that covers a surface different from the grating surface, for example, the grating surface is used. It is good also as what detects one side of one glass.
  • reference numeral 78 denotes dry air whose temperature is adjusted to a predetermined temperature in the vicinity of the beam path of the multipoint AF system (90a, 90b), as indicated by the white arrow in FIG.
  • the local air-conditioning system which ventilates by a down flow is shown.
  • Reference symbol UP indicates an unloading position where the wafer is unloaded on the wafer table WTB
  • reference symbol LP indicates a loading position where the wafer is loaded on the wafer table WTB.
  • the unloading position UP and the loading position LP are set symmetrically with respect to the straight line LV.
  • FIG. 6 shows the main configuration of the control system of exposure apparatus 100.
  • This control system is mainly composed of a main control device 20 composed of a microcomputer (or workstation) that controls the entire device in an integrated manner.
  • the memory 34 which is an external storage device connected to the main controller 20, stores correction information described later.
  • various sensor forces provided on the measurement stage MST such as the illuminance unevenness sensor 94, the aerial image measuring device 96, and the wavefront aberration measuring device 98 are collectively shown as a sensor group 99.
  • main controller 20 uses encoder systems 70A to 70F (see FIG. 6) to enable wafer stage WST to perform an effective stroke area of wafer stage WST, that is, for alignment and exposure operations. In the moving area, it is possible to measure the position coordinates in the direction of three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ ⁇ ).
  • FIG 1 shows one Y head 64 of the head unit 62A that emits the detection light (measurement beam).
  • the Y head 64 is roughly composed of three parts: an irradiation system 64a, an optical system 64b, and a light receiving system 64c.
  • the irradiation system 64a includes a light source that emits the laser beam LB in a direction that forms 45 ° with respect to the Y-axis and the Z-axis, for example, a semiconductor laser LD, and light of the laser beam LB emitted from the semiconductor laser LD. And a converging lens L1 disposed on the road.
  • the optical system 64b includes a polarizing beam splitter PBS whose separation plane is parallel to the XZ plane, a pair of reflecting mirrors Rla, Rlb, lenses L2a, L2b, a quarter-wave plate (hereinafter referred to as a ⁇ / 4 plate). WPla, WPlb, reflection mirrors R2a, R2b, etc.
  • 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 via 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 beam LB reflected by the splitter PBS reaches the reflection diffraction grating RG via the reflection mirror Rib.
  • polarization separation means that the incident beam is separated into a P-polarized component and an S-polarized component.
  • the first-order diffracted beams are converted into circularly polarized light by lenses / 4b WPlb and WPla through lenses L2b and L2a, respectively, and then reflected again by reflecting mirrors R2b and R2a to be / 4 plates WPlb and WPla again. Passing the same optical path as the forward path in the opposite direction, the polarizing beam splitter PB
  • Polarization Beam Splitter Each of the two beams that have reached PBS has its polarization direction rotated 90 degrees with respect to the original direction. For this reason, the first-order diffracted beam of beam LB that has previously passed through the polarizing beam splitter PBS is reflected by the polarizing beam splitter PBS and enters the light receiving system 64c.
  • the first-order diffracted beam of the beam LB that has been incident and previously reflected by the polarizing beam splitter PBS passes through the polarizing beam splitter PBS and is the same as the first-order diffracted beam of the beam LB.
  • the two first-order diffracted beams are aligned in the polarization direction by the analyzer inside the light receiving system 64c and interfere with each other to become interference light, and this interference light is detected by the photodetector, It is converted into an electrical signal corresponding to the intensity of the interference light.
  • the Y scale 39Y ie, the wafer stage WST
  • Y is in the measurement direction (in this case, Y
  • the phase of each of the two beams changes, and the intensity of the interference light changes.
  • the change in the intensity of the interference light is detected by the light receiving system 64c, and is output as a measurement value of the position information force encoder 70A according to the intensity change.
  • the other encoders 70B, 70C, 70D, 70E, and 70F are configured in the same manner as the encoder 70A.
  • each encoder uses a resolution of, for example, about 0.1 nm.
  • a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG may be used as the detection light.
  • the beam LB is exaggerated and enlarged compared to the grating RG.
  • the encoder head includes only the optical system 64b, and the irradiation system 64a and the light receiving system 64c are physically separated from the optical system 64b.
  • the three parts are optically connected via an optical fiber.
  • Figure 8 (A) shows the scattering of light by the moving reflective surface DS. However, the vectors k and k in the figure are on the YZ plane.
  • Parallel and reflective surface DS is parallel to the axis and perpendicular to the axis.
  • ) in the + Y direction and a velocity Vz ( I vz I) in the + Z direction.
  • Light with wave number vector k is incident on this reflecting surface at angle ⁇ , and light with wave vector k is scattered at angle ⁇ .
  • ⁇ is the wavelength of light
  • ⁇ is the pitch of the diffraction grating
  • ⁇ is the diffraction order. Note that the diffraction order ⁇ is scattered in the + ⁇ ⁇ ⁇ direction with respect to the zero-order diffracted light with a scattering angle (diffraction angle) ⁇ .
  • the phase shift received by the diffracted light has the same shape as the right side of equation (11). Then, the return light beam reflected by the reflecting mirror R2a and traveling along the return path enters the reflective diffraction grating RG at an angle ⁇ . Then, diffracted light is generated again. Here, it occurs at an angle ⁇ and reflects off the original optical path
  • the diffracted light toward the mirror Rla is n-order diffracted light of the same order as the diffracted light generated in the forward path. Therefore, the phase shift experienced by the light beam LB on the return path is equal to the phase shift experienced on the forward path. Therefore, the total phase shift that the light beam LB suffers is obtained as shown in the following equation (12).
  • the light beam LB is incident on the reflection type diffraction grating RG at an angle ⁇ , and the n-th order diffracted light is angle ⁇ .
  • the intensity of the interference light I synthesized from the two return beams LB and LB is the light receiving position of the photodetector.
  • the intensities of the two light beams LB and LB are assumed to be equal to each other.
  • the phase difference ⁇ is 2
  • ⁇ KAL + 4 (n -n) ⁇ / ⁇
  • the intensity I of light repeats increasing and decreasing each time the displacement ⁇ ⁇ ⁇ increases or decreases by the measurement unit (also called measurement pitch) p / 4n. Therefore, the number of times the intensity of the interference light with the displacement ⁇ from the predetermined reference position is measured. Then, by using the counted value (count value) c, the measured value C force of the displacement ⁇ is calculated from the following equation (20).
  • the measured value C of ⁇ Y is calculated by the following equation (21).
  • the constant phase term ⁇ is defined as a phase offset (where 0 ⁇ ⁇ ⁇ 2 ⁇
  • the displacement ⁇ can be measured with a measurement resolution of a measurement unit (p / 4n) or less by using the internal fixture together.
  • the discretization unit of displacement ⁇ is, for example, a thousandth of the measurement unit (p / 4n), which is about 0.1 nm, which is sufficiently small. I reckon.
  • wafer stage WST moves in a direction different from the Y-axis direction, and relative movement (relative movement in the non-measurement direction) other than the direction to be measured occurs between head 64 and Y scale 39Y.
  • the head unit characteristic information 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. Change. That is, a measurement error occurs in the encoder system due to the tilt of the wafer stage WST.
  • the measured values of the encoder are not only the displacement of the scale in the Y-axis direction, which is the measurement direction, but also the ⁇ X direction (pitching direction), ⁇ z direction (showing direction)
  • the symmetry described above is broken, it also depends on the position change in the Z-axis direction.
  • the above theoretical explanation and the result of simulation matched.
  • correction information for correcting the measurement error of each encoder due to the relative movement of the head and the scale in the non-measurement direction described above is acquired as follows.
  • the main controller 20 monitors the measurement values of the Y interferometer 16, the X interferometer 126, and the Z interferometers 43A and 43B of the interferometer system 118, and passes the wafer through the stage drive system 124.
  • the Y head 64 on the most X side of the head unit 62A is connected to any Y scale 39Y on the top surface of the wafer table WTB.
  • 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.
  • the wafer table WTB (wafer stage WST) is driven in the axial direction within a predetermined range, for example, within a range of ⁇ 100 m to +100 ⁇ m, and during the driving, the above-mentioned head 64 is used to adjust the scale 39 While irradiating the detection area AR with detection light, at a predetermined sampling interval
  • the measurement values corresponding to the photoelectric conversion signals from the head 64 that received the reflected light are sequentially taken and stored in the internal memory.
  • To e. Above is plotted on a two-dimensional coordinate system in which the horizontal axis is the Z position and the vertical axis is the encoder count value.
  • the plot points when the pitching amount is the same are connected in sequence, and the line with zero pitching (center horizontal line) is shown in Figure 12 by shifting the horizontal axis with respect to the vertical axis so that it passes through the 1S origin.
  • a graph (a graph showing the change characteristics of the encoder (head) measurement according to the Z leveling of the wafer stage) is obtained.
  • 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 was completed above) is placed on the wafer table WTB.
  • main controller 20 performs the same processing as described above for Y head 64, and provides correction information of Y encoder 70A constituted by head 64 and Y scale 39Y.
  • each X head 66 of the head unit 62B the same area on the X scale 39X is used as described above, and each Y head 64 of the head unit 62C is used.
  • the main control device 20 uses the head unit 62 described above for the Y heads 64y and 64y.
  • the Y scale 39Y is configured by the Y head 64y facing the Y.
  • main controller 20 performs a procedure similar to that when the pitching amount is changed as described above, while maintaining both the pitching amount and rolling amount of wafer stage WST at zero.
  • the wafer stage WST's chaining amount ⁇ z is set to 1 200 mm ⁇ (1 ⁇ 2 ⁇ +200 mm (in order to change the range of 1), and the wafer table WTB (wafer stage WST) is set within a predetermined range at each position, for example, — Drives in the Z-axis direction within the range of 100 m to + 100 m, and sequentially captures the head measurement values at a predetermined sampling interval during the drive and stores them in the internal memory.
  • 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 not 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.
  • a is the Z coordinate of the point where each straight line intersects in the graph of FIG. 12, and b is These are the coordinates of the points where the straight lines intersect in the same graph as in Fig. 12 when the amount of bowing is changed to obtain correction information for the ⁇ encoder.
  • c is the ⁇ coordinate of the point where the straight lines intersect in the same graph as in Fig. 12 when the rolling amount is changed to obtain correction information of the X encoder.
  • d is the Z coordinate of the point where the straight lines intersect in the same graph as in Fig. 12 when the amount of bowing is changed to obtain correction information for the X encoder.
  • stage position-induced error the position of the wafer stage WST with respect to the non-measurement direction of the encoder or X encoder (for example, the ⁇ X direction or the ⁇ y direction, the ⁇ z direction, and the Z axis direction). This indicates the degree of influence on the measurement value of the encoder or X encoder. Therefore, in this specification, it is called a stage position-induced error, and this stage position-induced error can be used as it is as correction information. This correction information is referred to as stage position-induced error correction information.
  • main controller 20 drives wafer stage WST to connect Y scales 39Y and 39Y to head units 62A and 62C, respectively.
  • the third Y head 64 from the left of the head unit 62A and the second Y head 64 from the right of the head unit 62C are connected to the Y scale 3
  • the main controller 20 measures each of the measurement beams B4 and B4 of the Y interferometer 16 or
  • Y heads 64 and 64 are used during rotation of wafer stage WST.
  • A3 C5 Vectors MA and MB corresponding to the measured values to be measured are shown! /, Respectively.
  • main controller 20 is based on the measured values of encoders 70A and 70C and the predetermined angle ⁇ obtained from the measured values of interferometer beams B4 and B4 of Y interferometer 16.
  • control device 20 When the wafer stage WST is rotated as described above, the control device 20 is connected to the X scale 39X and 39X.
  • 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, the X-coordinate value 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) can be obtained.
  • main controller 20 moves at a predetermined pitch in the Y-axis direction from the position shown in Fig. 14, and performs the same procedure as described above at each positioning position, so that head units 62B, 62D For the remaining X heads, the Y coordinate value or Y axis direction relative to the design position Misregistration amount (that is, correction information of the misregistration amount).
  • the main controller 20 also has the same Y heads 64y and y as the Y head 64 described above.
  • This method obtains the amount of displacement in the X-axis direction (that is, correction information for the amount of displacement) with respect to the X coordinate value or design position.
  • the main controller 20 controls the X seats for all the Y heads 64, 64y, 64y.
  • the measured value of the encoder described later is the XY of the wafer stage WST. It is used when converting to position information in a plane.
  • the design values are used as the Y coordinate values for each Y head and the X coordinate values for each X head. It is done. This is because the position coordinates of each head in the measurement direction have a very weak influence on the control accuracy of the position of the wafer stage WST (the effect on the control accuracy is very slow). That is why.
  • the reference plane is a plane that serves as a reference for the displacement ⁇ in the Z-axis direction of wafer stage WST measured by interferometer system 118.
  • the reference plane is defined on the image plane of projection optical system PL. Assume that they match.
  • main controller 20 drives wafer stage WST to connect Y scales 39Y and 39Y to head units 62A and 62C, respectively.
  • the Y head 64 is opposed to a specific area AR on the Y scale 39Y.
  • the fourth Y head 64 force from the left of the head unit 62C.
  • the Y head 64 force from the left of the head unit 62C.
  • main controller 20 includes Y interferometers using interferometer beams B4, B4 and B3 described above.
  • the pitching is performed based on the measurement result of the Y interferometer 16 of the interferometer system 118.
  • Wafer stage WST is tilted around an axis parallel to the X axis that passes through the center of exposure so that the quantity ⁇ ⁇ X is zero.
  • pitching control of wafer stage WST is possible.
  • Encoder 70A, 70C composed of 39Y and opposing Y heads 64, 64
  • main controller 20 measures Y interferometer 16 using interferometer beams B4, B4, and B3.
  • the wafer stage WST is inclined about an axis parallel to the X axis passing through the exposure center by an angle ⁇ .
  • Encoders 70A and 70C composed of Y and opposing Y heads 64 and 64, respectively
  • the main controller 20 then measures the measurement values of the encoders 70A and 70C obtained above, y and
  • main controller 20 adjusts the pitching amount of wafer stage WST so that pitching amount ⁇ X becomes zero, and then drives wafer stage WST in the X-axis direction as necessary.
  • a predetermined X of the head unit 62 ⁇ , 62D is placed in a specific area on the X scale 39 ⁇ , 39 ⁇ with each X head 66 facing each other.
  • main controller 20 performs the calculation of equation (6) described above using the outputs of ⁇ interferometers 43 ⁇ and 43 ⁇ described above, and the displacement in 6 y direction relative to the ⁇ plane of wafer stage WST (rolling When ⁇ is not zero, the wafer stage WST is tilted about an axis parallel to the vertical axis passing through the exposure center so that the rolling amount ⁇ is zero. Then, after adjusting the rolling amount of the WST like this, the X scales 39 ⁇ and 39 ⁇ face each other.
  • main controller 20 tilts wafer stage WS T by an angle ⁇ around the axis parallel to the Y axis based on the outputs of Z interferometers 43A and 43B, and X scale 39X, Three
  • the measurement values X 1 and X of the encoders 70B and 70D each composed of 9X and the opposing X heads 66 are obtained.
  • the main controller 20 determines the measured values X 1 and X of the encoders 70B and 70D acquired above.
  • the pitching amount of the wafer stage WST is ⁇ ⁇
  • the Abbe errors ⁇ and ⁇ ⁇ of Y encoders 70A and 70C accompanying the pitching of wafer stage WST can be expressed by the following equations (28) and (29).
  • the main controller 20 calculates h ⁇ ! ! Or, formula (28) to formula (31) are stored in memory 3
  • the main controller 20 controls the Abbe error included in the position information of the wafer stage WST in the XY plane (moving plane) measured by the encoder system when controlling the position of the actual wafer stage WST such as during lot processing.
  • the measurement error of the X encoder 70B, 70D according to the rolling amount of the wafer stage WST caused by the amount of Abbe removal of the surface (grating surface) with respect to the aforementioned reference surface it can be adjusted in any direction within the XY plane.
  • the wafer stage WST can be driven (position control) with high accuracy.
  • the surface of the X scale 39X, 39X (the surface of the second water repellent plate 28b) is not an ideal plane, and there are some irregularities. If the surface of the scale (exactly, the diffraction grating surface and the diffraction grating is covered with a cover glass!), The surface of the scale is uneven, and the wafer stage WST becomes XY. When moving along a plane parallel to the plane However, the scale surface is displaced in the z-axis direction (moves up and down) or tilts with respect to the encoder head. This is nothing but a relative movement in the non-measurement direction between the head and the scale as a result, and as described above, such a relative movement causes a measurement error.
  • the plurality of heads 66A and 66B when measuring a plurality of measurement points P 1 and P on the same scale 39 X with a plurality of heads 66A and 66B, the plurality of heads 66A and 66B
  • the influence of the unevenness on the measurement value differs for each head. Therefore, in order to eliminate this difference in influence, it is necessary to find the unevenness of the surface of the scale 39X.
  • the unevenness of the surface of this scale 39X may be measured using a measuring device other than the encoder such as the Z sensor described above, but in this case, the unevenness depends on the measurement resolution of the measuring device. Therefore, in order to measure irregularities with high accuracy, it may be necessary to use a sensor that is more accurate and expensive than the sensor required for the original purpose.
  • main controller 20 first monitors stage measurement system 124 while monitoring the measured values of Y interferometer 16, X interferometer 126 and Z interferometers 43A and 43B of interferometer system 118.
  • the wafer stage WST is driven, and as shown in FIG. 17, an arbitrary Y head of the head unit 62A, for example, the Y head 64 in FIG.
  • main controller 20 changes the wafer stage WST pitching amount ( ⁇ X rotation amount) in at least two stages at that position, and at each change, wafer stage WST at that time is changed.
  • Y head 64 force is Y scale while maintaining the posture of
  • the above sampling is performed with the wafer stage WST winging amount (and rolling amount) maintained at the opening.
  • main controller 20 performs a predetermined calculation based on the sampling result, whereby an error characteristic curve at the target measurement point of encoder 70A according to the Z position of wafer stage WST is obtained. (See Fig. 12) for each of multiple postures, where the measurement error of the encoder 70A is zero regardless of the intersection of the multiple error characteristic curves, that is, the tilt angle with respect to the XY plane of the wafer stage WST Is the singular point at the target measurement point, and the Z position information z (see Fig. 18 (A)) of this singular point is obtained.
  • main controller 20 monitors the measured values of Y interferometer 16, X interferometer 126 and Z interferometers 43A and 43B of interferometer system 118, and pitches wafer stage WST. While maintaining the amount and the rolling amount at zero, the wafer stage WST is moved by a predetermined amount in the + Y direction via the stage drive system 124. This movement is performed at such a low speed that measurement errors due to air fluctuations in the interferometer can be ignored.
  • the main controller 20 repeatedly performs the same operations as in (b) and (c) above, so that a plurality of (for example, n ⁇ ) set at predetermined intervals in the Y-axis direction on the scale 39Y. 1) measuring point
  • Fig. 18 (B) shows the z position information z of the singular point at the i-th measurement point obtained as described above
  • Fig. 18 (C) shows the k-th measurement. Z-position of a singular point at a point Information z is shown.
  • main controller 20 obtains the unevenness of scale 39Y based on the Z position information z 1, z 2,... Z of singular points obtained for each of the plurality of measurement points.
  • Fig. 18 (D) Then, main controller 20 obtains the unevenness of scale 39Y based on the Z position information z 1, z 2,... Z of singular points obtained for each of the plurality of measurement points.
  • the main controller 20 represents this unevenness.
  • the function z f (y) is obtained by curve fitting (the least squares approximation) at the other end of each arrow.
  • Y is the Y coordinate of wafer stage WST measured by Y interferometer 16.
  • the encoder scale is mechanically stable for a long time, such as the diffraction grating deforms due to thermal expansion or the like over time, or the pitch of the diffraction grating changes partially or entirely. Lack of sex. For this reason, the error included in the measured value increases with the passage of time of use, and it is necessary to correct this.
  • the operation of acquiring the scale lattice pitch correction information and the lattice deformation correction information performed by the exposure apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the measuring beams B4 and B4 are arranged symmetrically with respect to the aforementioned Naozumi LV.
  • the actual measurement axis of the Y interferometer 16 passes through the optical axis of the projection optical system PL, and the Y-axis direction Matches parallel straight line LV. Therefore, the Y interferometer 16 can measure the Y position of the wafer table WTB without Abbe error. Similarly, measuring beams B5 and B5 are
  • the substantial measurement axis of the X interferometer 126 coincides with the straight line LH passing through the optical axis of the projection optical system PL and parallel to the X-axis direction. Therefore, according to the X interferometer 126, the X position of the wafer table WTB can be measured without Abbe error.
  • main controller 20 operates at the wafer stage in such a state that the short-term fluctuation of the measured value of Y interferometer 16 is negligible and the measured value of X interferometer 126 is fixed to a predetermined value.
  • Correction information of the lattice pitch is obtained.
  • the horizontal axis is the measured value of the interferometer
  • the vertical axis is the measured value of the encoder (measured value in which the error due to the unevenness of the scale surface is corrected). It is possible to obtain a correction map that shows the relationship as a curve.
  • the measurement value of the interferometer 16 is obtained when the wafer stage WST is scanned at the above-mentioned extremely low speed, so that not only long-term fluctuation error but also short-term fluctuation due to air fluctuation. It can be considered as an accurate value that includes almost no errors and can be ignored.
  • the main controller 20 moves the wafer units WST 62D and 62D, which are arranged to sequentially face the X scales 39 ⁇ and 39 ⁇ along with the movement of the wafer stage WST.
  • Measured values (measured values of X linear encoders 70X and 70D) obtained from multiple X heads 66 are statistically processed, for example, averaged (or weighted averaged), so that the multiple X heads 66 are sequentially opposed.
  • the correction information of the deformation (bending) of the lattice line 37 is also obtained. This is because when the reflecting surface 17b is an ideal plane, the same blur pattern should repeatedly appear in the process of sending the wafer stage WST in the + Y direction or the Y direction. This is because, if the measurement data acquired at 66 is averaged, correction information for deformation (bending) of the grid lines 37 that sequentially face the plurality of X heads 66 can be obtained accurately.
  • the concave / convex (bending) of the reflecting surface is measured in advance to obtain correction data for the bending, and the wafer stage WST described above is obtained.
  • the X position of the wafer stage WST is controlled based on the correction data.
  • the wafer stage WST may be moved in the Y axis direction accurately. In this way, it is possible to obtain correction information on the Y-scale lattice pitch and deformation information (bending) on the lattice line 37 exactly as described above.
  • 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 above averaging etc.
  • the curvature correction residuals on the reflecting surface and approaching the true value in other words, by averaging the measurement data obtained by multiple X heads (bending information on the grid line 37), the curvature S
  • the effect of the residual can be diminished), and there is also an accompanying effect.
  • Measured value of X linear encoder 70B, 70D (Measured value corresponding to output function g (X) of encoder 70B, corresponding to output function g (X) of encoder 70D)
  • 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.
  • Grid line spacing and the correction information of the grid pitch.
  • the correction information of the lattice pitch for example, when the horizontal axis is the measured value of the interferometer and the vertical axis is the measured value of the encoder (measured value in which the error due to the unevenness of the scale surface is corrected), A map showing the relationship with a curve can be obtained.
  • the measurement value of the X interferometer 126 is obtained when the wafer stage WST is scanned at the extremely low speed described above. Therefore, not only long-term fluctuation error but also short-term fluctuation error due to air fluctuation. Can be considered as an accurate value that can be ignored.
  • main controller 20 moves along with the movement of wafer stage WST described above.
  • head units 62 62 and 62C which are sequentially arranged opposite to the Y scale 39Y, 39 ⁇ .
  • Measured values obtained from multiple heads 64 are statistically processed, for example, averaged (or weighted averaged), so that the multiple heads 64 are sequentially opposed.
  • the correction information of the deformation (bending) of the lattice line 38 is also obtained. This is because when the reflecting surface 17a is an ideal plane, the same blur pattern should repeatedly appear in the process of sending the wafer stage WST in the + X direction or the X direction. This is because, if the measurement data acquired at 64 is averaged, 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.
  • the main controller 20 determines the correction information for the Y-scale grid pitch and the correction information for the deformation (bending) of the grid line 37 at each predetermined timing, for example, at the start of each lot, and X
  • the correction information of the grid pitch of the scale and the correction information of the deformation (bending) of the grid line 38 are obtained.
  • the main controller 20 uses the head unit 62A, 62C force and the obtained measurement value (that is, the measurement value of the encoder 70A, 70C) as correction information for the lattice pitch. And the correction information of the deformation (bending) of the lattice line 38 described above, the Z position of the wafer stage WST measured by the interferometer system 118, the pitching amount ⁇ , and the stage position-induced error according to the keying amount ⁇ . Correction information and ⁇ scale 39 ⁇ , 39 ⁇ table
  • Wafer stage WST in the negative axis direction while correcting based on Abbe error correction information corresponding to the pitching amount ⁇ X of wafer stage WST caused by Abbe removal amount on 2 side Movement control is performed using Y scale 39Y, 39Y and head units 62A, 62C.
  • Y Y linear encoder 70A, 70C is used.
  • the position of the wafer stage WST in the non-measurement direction is affected by changes in the Y-scale grating pitch over time and the bending of each grating (line) that composes the Y scale.
  • Y linear encoder 70A, 70C which is not affected by relative motion (direction relative motion) and not affected by Abbe error, can be used to accurately control the movement of wafer stage WST in the Y-axis direction. .
  • the main controller 20 uses the measurement values obtained from the head units 62B and 62D (that is, the measurement values of the encoders 70B and 70D) as the lattice pitch correction information and the above-described information.
  • Wafer stage WST's rolling amount ⁇ y caused by the amount of slippage is corrected based on the Abbe error correction information according to ⁇ y, and the movement control of wafer stage WST in the X-axis direction is controlled using X scale 39X, 39X And head units 62B and 62D, that is,
  • Encoder 70B, 70D is used. As a result, the position of the wafer stage WST in the non-measurement direction (the head and scale changes) without being affected by changes in the X-scale grating pitch over time and the bending of each grating (line) constituting the X scale.
  • X linear encoder 70B, 70D can be used to accurately control the movement of wafer stage WST in the X-axis without being affected by relative motion in the non-measurement direction and without being affected by Abbe error. It becomes possible.
  • the force that is used to acquire correction information for the grid pitch and the grid line bending is not limited to this, and either the Y scale or the X scale. You may acquire correction information for grid pitch and grid line bending only for either Y scale or X scale, or you may only acquire correction information for either grid pitch or grid line bending. good.
  • the wafer stage is not necessarily used based on the measurement values of the Y linear encoders 70A and 70C, without using the Y interferometer 16. WST may be moved in the Y-axis direction.
  • the X interferometer 126 when only obtaining correction information for the curvature S of the grid line 38 of the ⁇ scale, the X interferometer 126 is not necessarily used. / The wafer stage WST may be moved in the X-axis direction. Also, due to the aforementioned stage position error and scale (for example, the flatness (flatness) of the lattice plane, and / or the formation error of the grid (including pitch error, grid line bending, etc.), etc.) Encoder measurement error (hereinafter also referred to as scale-induced error)! /, Or just compensate for the deviation.
  • stage position error and scale for example, the flatness (flatness) of the lattice plane, and / or the formation error of the grid (including pitch error, grid line bending, etc.), etc.
  • Encoder measurement error hereinafter also referred to as scale-induced error
  • the main controller 20 uses a pair of negative heads 64 (encoders) facing the negative scales 39 and 39, respectively.
  • the stage drive system 124 is driven based on the measured value.
  • the wafer stage WST in the negative axis direction via the wafer stage drive system 124 based on the measurement value of the pair of vertical heads 64 (encoders)
  • the main control device 20 has an X scale of 39 mm, A pair of X heads 66 (X
  • exposure apparatus 100 of the present embodiment can measure position information of wafer stage WST in the XY plane by interferometer system 118 in addition to the encoder system. That is, in the exposure apparatus 100, simultaneous measurement of positional information in the Y-axis direction of the wafer stage WST by each Y head of the encoder system and the Y interferometer 16 and each X head of the encoder system and the X interferometer 126 Enables simultaneous measurement of position information about the X-axis direction of wafer stage WST.
  • the main controller 20 performs the following procedure for all the Y heads of the encoder system.
  • Information on the delay time associated with the propagation of the photoelectric conversion signal) in the wire is acquired, for example, when the device is started up.
  • the main controller 20 has a head unit 62A for each of the Y scales 39Y and 39Y.
  • main controller 20 controls X position of wafer stage WST based on correction data for curvature S of Y interferometer 16 and X interferometer 126 and reflecting surface 17b, and Based on the measured values of Y interferometer 16 and Z interferometers 43A and 43B, the wafer stage WST is moved at a predetermined speed in the + Y direction or the Y direction with the pitching amount, rolling amount, and waving amount all maintained at zero. For example, it is driven at the same speed as during scanning exposure. During this drive, the main controller 20 moves the two Y heads facing the Y scales 39Y and 39Y, respectively.
  • the detection signal from the node 64 and the output signal of the Y interferometer 16 are simultaneously loaded into a storage device such as the memory 34 at a predetermined sampling interval.
  • FIG. 20 shows both signals after normalizing at least one of the signals so that the peak value and bottom value force of both signals Cl and C2 are the same.
  • the main controller 20 has a straight line parallel to the vertical axis shown in Fig. 20 and both signals Cl, C2 Find the intersection points Ql and Q2 with each other, find the distance (intensity difference) ⁇ ⁇ between points Ql and Q2, multiply the intensity difference ⁇ ⁇ by a predetermined coefficient ⁇ , and use signal C1 as a reference.
  • the coefficient ⁇ is a coefficient for converting the intensity difference ⁇ ⁇ ⁇ obtained in advance through experiments or the like into the delay time ⁇ .
  • main controller 20 obtains delay time ⁇ for each of the two heel heads 64 facing each of heel scales 39 and 39.
  • main controller 20 moves wafer stage WST in the X direction (or + ⁇ direction) by the distance between adjacent ⁇ heads, and performs the same procedure as above to ⁇ scale 39 ⁇ , 39 ⁇ Determine the delay time ⁇ for each of the two heel heads 64 facing each other. After that, the main controller 20 repeats the same procedure to make all the heads 64 and heads 64y, 6
  • the delay time ⁇ is obtained at one time with two ⁇ heads as one set.
  • the present invention is not limited to this, and the delay time ⁇ is determined for each ⁇ head in the same procedure as described above. You may ask for.
  • the main controller 20 when obtaining information on the delay time associated with the propagation of the detection signal (photoelectric conversion signal by the light receiving element) in the electric wire for each X head 66 of the encoder system, the main controller 20 must perform the above correction. In the case of, the process of swapping the X axis direction and the X axis direction is performed. Details of this process are omitted.
  • main controller 20 performs information on the delay time associated with propagation of the detection signal of each head of the encoder system based on the measurement value of interferometer 16 in the wire, X Information on the delay time associated with the propagation of the detection signal of each X head of the encoder system based on the measurement value of the interferometer 126 in the electric wire is obtained and stored in the memory 34.
  • the wafer stage is decelerated at a predetermined speed, force, and a predetermined acceleration (deceleration) a.
  • Wafer station This is a curve showing the change in position of the WST in the Y-axis direction (a curve obtained by approximating the measured value of the interferometer 16 obtained at a predetermined measurement sampling interval by least squares).
  • the point S2 is the Y encoder (which is acquired by the main controller 20) at a time (t ⁇ t) one control sampling interval ⁇ t ( ⁇ t is, for example, 96 s) before the current time t!
  • the correction error is 0 ⁇ lnm, and this amount is not a problem for the time being. That is, if the delay time ⁇ is accurately obtained for each Y head, the encoder measurement error caused by the measurement delay (delay time) can be corrected in software by the above-described method.
  • the measurement error due to the measurement delay associated with the propagation of the Y head detection signal in the wire can be corrected, and the influence of the measurement delay on each ⁇ head of the encoder system can be corrected.
  • main controller 20 can also correct the influence of the measurement delay (delay time ⁇ ) for each X head 66 of the encoder system in the same manner as described above.
  • phase difference ⁇ between the two return beams LB and LB depends on the optical path difference AL between the two beams from the first term on the right side of Equation (16).
  • the wavelength of light changes to ⁇ + ⁇ due to air fluctuation.
  • the optical path length of the two light beams that interfere with each other is extremely short, so the wavelength change ⁇ due to air fluctuation is very small. Furthermore, the optical path difference A L is designed to be almost zero in an ideal state where the optical axis is orthogonal to the reflecting surface. Therefore, measurement errors due to air fluctuations can be almost ignored. Compared to an interferometer, it is much smaller and has excellent short-term stability.
  • the main controller 2 0 is the series of calibration processes described above, that is, A. Stage position-induced error correction information acquisition process, B. Head position calibration process, C. Calibration process for obtaining Abbe removal amount, D. Scale
  • A. Stage position-induced error correction information acquisition process B. Head position calibration process
  • C. Calibration process for obtaining Abbe removal amount D. Scale
  • the process of obtaining the shape (unevenness) of the surface, the acquisition process of the correction information of the lattice pitch and the deformation of the scale, and the acquisition process of the correction information of the measurement error due to the measurement delay are performed several times. It may be repeated in the order described above or in a different order. When this is repeated, various calibration processes may be performed for the second and subsequent times using various information measured up to the previous time.
  • the WST must be rotated by ⁇ X (or ⁇ y), assuming that Y scale 39Y, 39Y (or X scale 39X, 39
  • stage position-induced error correction information acquisition scale surface unevenness measurement
  • scale lattice pitch correction information scale lattice deformation correction information acquisition
  • scale surface Abbe removal amount The process of switching the encoder used for position control in the XY plane of the wafer stage WST, which is executed during the processing of the actual lot after processing such as acquisition is performed in advance, that is, connecting between multiple encoders About processing I will explain.
  • the wafer stage WST is driven within the range of Y and 39X scanning area force.
  • the X head and Y head measure the relative distance from the central axes LL and LW of the wafer stage WST, respectively. Therefore, the measured values C and C of the X head and Y head are respectively expressed by the following equations (35
  • ey are X ', Y' unit vectors in the relative coordinate system ( ⁇ ,, ⁇ ,, ⁇ ⁇ ,) connected to wafer stage WST, and reference coordinate system (X, ⁇ , ⁇ ).
  • X, ⁇ unit vector e X, ey in ⁇ There is a relationship of X, ⁇ unit vector e X, ey in ⁇ ) and the following equation (36).
  • the wafer stage WST changes.
  • Fig. 23 (A) and Fig. 23 (B), etc. In the effective stroke range of the wafer stage WST (that is, the range of movement for alignment and exposure operations in this embodiment), it is always the smallest of the X scale 39X and 39X.
  • At least one X head 66 out of a total of 18 X heads belonging to head units 62B and 62D faces at least one side, and head units 62A,
  • FIGS. 23A and 23B the head facing the corresponding X scale or Y scale is shown in circles!
  • the main controller 20 has measured values of at least three of the encoders 70A and 70C and at least one of the encoders 70B and 70D within the effective stroke range of the wafer stage WST described above. Based on the above, by controlling each motor constituting the stage drive system 124, position information (including rotation in the ⁇ z direction) of the wafer stage WST in the XY plane can be controlled with high accuracy.
  • position information including rotation in the ⁇ z direction
  • the effect of air fluctuations on the measured values of encoders 70A to 70D is negligibly small compared to interferometers, so the short-term stability of measurements affected by air fluctuations is much better than that of interferometers.
  • the Y head 64 that measures the position of the wafer stage WST in the Y-axis direction As indicated by arrows e and e in the figure, the Y head 64 is sequentially switched to the adjacent one.
  • the X head 66 that measures the position of the wafer stage WST in the X-axis direction Sequentially switches to the adjacent X head 66. For example, the X head 66 surrounded by a solid circle is switched to the X head 66 surrounded by a dotted circle. For this reason, the process of connecting measured values is performed before and after the switching.
  • FIG. 24 (A) shows a state before switching. In this state, Y scale 39Y
  • the head is indicated by a black circle, and the stopped head is indicated by a white circle.
  • the main controller 20 monitors the measured value of the Y head 64 in operation. Here, the measured value is monitored
  • the head is represented by a double rectangular frame.
  • wafer stage WST moves in the + X direction.
  • Y heads 64 and 64 are
  • the main controller 20 is connected to the active Y head 64.
  • the main controller 20 measures the encoder head in operation, including the Y head 64.
  • the reference position of the returned Y head 64 is calculated from the value.
  • the initial value setting will be described in detail later.
  • main controller 20 switches the encoder head that monitors the measured value to Y head 64 force and 64. After switching is completed, the main controller 20
  • the Y head 64 is stopped before leaving the scanning area.
  • the interval between adjacent Y heads 64 provided in the head units 62A and 62C is, for example, 70 mm (with the exception of-part), and the scanning areas of the Y scales 39Y and 39Y
  • the distance between adjacent X heads 66 provided in the head units 62B and 62D is, for example, 70 mm ( The effective width in the Y-axis direction of the X scale 39X and 39X scanning area (for example, with some exceptions)
  • the moving distance of wafer stage WST from the range where both adjacent heads face the scale that is, from the state shown in FIG. 24 (B) to the state shown in FIG. 24 (D). For example, there is 6mm.
  • the head for monitoring the measurement value is switched. This switching operation is performed until the head to be stopped moves out of the scanning area, that is, the wafer stage WST moves from the state shown in FIG. 24 (C) to the state shown in FIG. To complete. For example, when the stage moving speed is lm / sec, the head switching operation is completed within 3 msec.
  • 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. 25, four encoders will observe the wafer stage WST! /.
  • Encoder Encl, Enc2, Enc3, and Enc4 forces, respectively, as shown in Fig. 25, 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 switches from the measurement by the three encoders Encl, Enc2, and Enc3 'servo to the measurement by the three encoders Enc2, Enc3, and Enc4. . That is, as can be seen from Figure 25, this method is Unlike the usual concept of connecting encoders, it does not connect from one head to another, but from a combination of three heads (encoders) to another three heads (encoders). Note that the number of heads that differ between three heads and another three heads is not limited to one. Also, in FIG. 25, the encoder encoder 1.3 is replaced with the encoder encoder 1. Instead of the encoder Enc4, for example, the encoder may be switched to an encoder adjacent to the encoder Enc3.
  • Main controller 20 first measures measured values C 1, C 2, C 3 of encoders Encl, Enc2 and Enc3.
  • main controller 20 substitutes X and ⁇ ⁇ calculated above in the affine transformation equation of the following equation (39) to obtain the initial value of the measured value of encoder (X head) Enc4. decide.
  • p and q are the X coordinate value and Y coordinate value of the measurement point of encoder Enc4.
  • the position information force obtained at the time of the encoder Enc4's X coordinate value p is the design position information.
  • connection is completed without contradiction while maintaining the position (X, ⁇ , ⁇ z) of T in the three-degree-of-freedom direction.
  • simultaneous equations (38b) to (38d) are solved using the measured values C, C, C of the encoders Enc2, Enc3, and Enc4 used after switching, and the wafers
  • the measurement value C calculated above compensates for the measurement errors of the various encoders described above. Since it is a corrected measurement value of the corrected encoder, the main controller 20 determines the above-described stage position-induced error correction information, scale lattice pitch correction information (and lattice deformation correction information), Abbe removal amount ( Abbe error correction information), etc.
  • reverse correction means that no correction is performed! /, And the measured value C ′ of the encoder
  • the position control interval (control sampling interval) of wafer stage WST is 96 [sec] as an example, but the interferometer and encoder measurement interval (measurement sampling interval) is much faster than this. There is a need to do. Interferometer and encoder sampling is faster than control sampling because both the interferometer and encoder count changes in the intensity of interference light (fringe), and if sampling becomes rough, measurement becomes difficult.
  • the current position of wafer stage WST is updated at every 96 [ ⁇ sec] control sampling interval, and calculation is performed to position it at the target position. The value is output. Therefore, the position information of the wafer stage is required every control sampling interval of 96 [, 1 sec], and the position information during that time is necessary for the position control of the wafer stage WST! /. Interferometers and encoders do not lose sight of the fringes! / Sampling at high speeds!
  • main controller 20 always checks each encoder (head) force and the 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]. In this way, the electrical high-speed encoder switching operation This eliminates the need for an operation, and it is not always necessary to provide an expensive hard disk for realizing such a high-speed switching operation.
  • FIG. 26 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 timing of generation of the measurement sampling clock of the encoder (and interferometer).
  • the symbol CH schematically indicates encoder switching (connection).
  • main controller 20 determines the measurement error caused by delay time ⁇ for each head at every generation timing of the sampling clock for wafer stage position control. Perform correction. As a result, the position (X, ⁇ , ⁇ ⁇ ) of wafer stage WST is controlled based on the measurement values of the three encoders in which measurement errors due to measurement delays are corrected!
  • main controller 20 determines the wafer stage in the direction of three degrees of freedom (X, ⁇ , ⁇ ⁇ ) in the ⁇ 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 the principle of the switching method of the encoder used for position control of the wafer stage WST in this embodiment is described.
  • 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 switching the head to be used in accordance with the movement of the wafer stage WST, in order to continuously connect the measurement results of the stage position before and after the switching, the combination of three heads is combined with another three heads. A method of switching to matching is adopted. This method is called the first method.
  • the main controller 20 uses the measurement value C of the second head 64. Is estimated using the measured value C of the first head 64. From the theoretical formula (37b),
  • the measured values C 1 and C 4 of 64 and 64 follow the following formulas (39a) and (39b).
  • the measurement value of the new second head 64 to be used can be predicted.
  • the obtained predicted value C is set as the initial value of the measured value of the second head 64 at an appropriate timing.
  • the value of the rotation angle ⁇ ⁇ 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 to be switched, but the rotation.
  • the first head 64 is one head of the head unit 62C, for example, the first head 64 is switched to the first head 64.
  • the rotation angle ⁇ ⁇ may be obtained using one head of the head unit 62 ⁇ facing the ⁇ scale 39 ⁇ ⁇ .
  • the value of the rotation angle ⁇ ⁇ obtained from the measurement results of the X interferometer 126 of the interferometer system 118, the interferometer 16, or the interferometers 43 ⁇ and 43 ⁇ can be substituted for the variable ⁇ ⁇ . is there.
  • At least three heads should always be used to measure the position of the three-degree-of-freedom (X, ⁇ , ⁇ z) directions of the wafer swage WST, as in the first method above.
  • each of the Y heads 64 and 64 respectively.
  • one Y head (64) of the head unit 62A is the Y scale.
  • the Y scale 39Y measures the relative displacement in the Y-axis direction. Therefore, the first combination Y head 64, 64 to the second combination Y head 64, 64
  • ⁇ ⁇ Installation position q of Y head 64 is Y installation position of Y heads 64 and 64
  • Equation (41) is derived.

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、並びにデバイス製造方法
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、並びにデバイス製造方法に係り、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、並びに前記パターン形成方法を利用したデバイス製造方法に関する
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ること、すなわち複数のエンコーダ間でつ なぎを行うことが必要不可欠になる。し力、しながら、例えばウェハステージにグレーテ イングを配置した場合を考えると、容易に想像されるように、ウェハステージの移動中 、特に所定の経路に沿って正確にウェハステージを 2次元移動させつつ、複数のェ ンコーダ間でつなぎをネ亍うことは、そんなに簡単ではない。
[0009] また、つなぎ動作を繰り返すことで、つなぎの際に生じる誤差の累積により、時間の 経過とともにウェハステージの位置誤差が大きくなり、結果的に露光精度（重ね合わ せ精度）が悪化するおそれもある。
[0010] この一方、ウェハステージの移動可能な範囲の全域で、エンコーダシステムを用い てウェハステージの位置を計測する必要は必ずしもないものと考えられる。
[0011] ところで、エンコーダのヘッドの検出信号、すなわち受光素子の光電変換信号など の電気信号の電線中の伝播速度は有限であり、エンコーダの検出信号が伝播する 電線の長さは、一般に数 mから 10mであり、 10mを超える場合も少なくない。このよう な長さの電線中を光の速度で信号が伝播することを考えると、この伝播に伴う遅延時 間の影響は無視できな!/、レベルである。
[0012] 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
[0013] 本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第 1の観点からすると、互いに直交 する第 1軸及び第 2軸を含む移動面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であつ て、グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光する ヘッドを有する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムの少なくとも 2つのェンコ ーダを用いて、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する工程と；前 記移動面内における前記移動体の位置が切り換えの前後で維持されるように、前記 移動体の位置制御に用いるエンコーダを、前記少なくとも 2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る工程と；を含む第 1の移動体 駆動方法である。
[0014] これによれば、移動体の駆動中に、エンコーダシステムの少なくとも 2つのェンコ一 ダを用いて、移動面内における移動体の位置情報が計測され、前記移動面内にお ける移動体の位置が切り換えの前後で維持されるように、移動体の位置制御に用い られるエンコーダが、前記少なくとも 2つのエンコーダのうちのいずれかのエンコーダ 力、ら別のエンコーダに切り換えられる。このため、移動体の位置の制御に用いられる エンコーダの切り換えが行われているにもかかわらず、切り換えの前後で移動面内に おける移動体の位置が維持され、正確なつなぎが可能になる。これにより、複数のェ ンコーダ間でつなぎを行いながら、所定の経路に沿って正確に移動体を 2次元移動 させることが可能になる。
[0015] 本発明は、第 2の観点からすると、移動面内で移動体を駆動する移動体駆動方法 であって、前記移動体を前記移動面内の所定方向に駆動する際に、前記移動面内 における前記移動体の位置情報を計測する複数のヘッドを含むエンコーダシステム の少なくとも 1つのヘッドの検出信号に応じた計測データを、所定の制御サンプリング 間隔で取り込む工程と；最後に取り込んだ最新の計測データと少なくとも 1つ前のデ ータを含む過去の計測データとを含む複数のデータと、前記検出信号の伝播経路 中の伝播に伴う遅延時間の情報とに基づいて、前記検出信号の伝播に伴う計測遅 延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるように、前記移動体を駆動するェ 程と；を含む第 2の移動体駆動方法である。
[0016] これによれば、移動体を移動面内の所定方向に駆動する際に、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の少なくとも 1つのヘッドの検出信 号に応じた計測データを、所定の制御サンプリング間隔で取り込み、最後に取り込ん だ最新の計測データと少なくとも 1つ前（1制御サンプリング間隔前）のデータを含む 過去の計測データとを含む複数のデータと、検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅 延時間の情報とに基づいて、検出信号の伝播に伴う計測遅延に起因する前記ヘッド の計測誤差が補正されるように、移動体を駆動する。従って、エンコーダのヘッドの 検出信号の伝播経路中の伝播に伴う計測遅延に影響を受けることなぐ移動体を高 精度に所望の方向に駆動することが可能になる。
[0017] 本発明は、第 3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、本発明の第 1、第 2の移動 体駆動方法のレ、ずれか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。
[0018] これによれば、本発明の第 1、第 2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。
[0019] 本発明は、第 4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基板上にパ ターンを形成する第 1のデバイス製造方法である。
[0020] 本発明は、第 5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、本発明の第 1、第 2の移動体駆動方法のいずれかを用いて、前記物体を載置す る移動体を駆動する第 1の露光方法である。
[0021] 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 、本発明の第 1、第 2の移動体駆動方法のいずれかを用いて、前記物体を載置する 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。
[0022] 本発明は、第 6の観点からすると、移動面内で移動する移動体上の物体を順次交 換し、交換後の物体を順次露光して各物体上にパターンをそれぞれ形成する露光 方法であって、前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記移動体の前記移 動面内における位置情報を露光位置を含む所定の有効領域内で計測するェンコ一 ダシステムの少なくとも 3つのエンコーダを用いた前記移動面内における前記移動体 の位置制御を改めて開始する第 2の露光方法である。
[0023] これによれば、移動体上で物体の交換が行われる度に、移動体の移動面内におけ る位置情報を有効領域内で計測するエンコーダシステムの少なくとも 3つのェンコ一 ダを用いた前記移動面内における移動体の位置制御が改めて開始される。このため 、物体交換が行われる度に、移動体の位置誤差がキャンセルされ、時間の経過ととも に移動体の位置誤差が大きくなることがない。従って、移動体の移動面内における位 置情報を、露光位置を含む所定の有効領域内で、エンコーダシステムによって精度 良く長期に渡って計測することが可能となり、これにより露光精度を長期に渡って維 持することが可能となる。
[0024] 本発明は、第 7の観点からすると、移動面内で移動体を駆動する移動体駆動方法 であって、グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受 光するヘッドをそれぞれ有し、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測 する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムの各エンコーダの出力を常時取り 込むとともに、前記移動体の位置制御に用いていたエンコーダから別のエンコーダ へ前記移動体の位置制御に用いるエンコーダを切り換える動作を、前記移動体の位 置制御のタイミングに同期して実行する工程;を含む第 3の移動体駆動方法である。
[0025] これによれば、移動体の駆動中、エンコーダシステムの各エンコーダの出力が常時 取り込まれるとともに、移動体の位置制御に用いられていたエンコーダから別のェン コーダへ前記移動体の位置制御に用いられるエンコーダを切り換える動作が、移動 体の位置制御のタイミングに同期して実行される。このため、エンコーダの切り換えを 高速に行う必要がなくなり、その切り換えのための高精度なハードウェアが不要となり 、コストの低減を図ることが可能となる。
[0026] 本発明は、第 8の観点からすると、互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面 内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、グレーティングに検出光を照射し 、前記グレーティングからの検出光を受光するヘッドをそれぞれ有する複数のェンコ ーダを含むエンコーダシステムの少なくとも 1つのエンコーダを用いて、前記移動面 内における前記移動体の位置情報を計測する工程と；前記移動体の移動ルートに基 づいて、前記移動体の位置制御に用いるエンコーダを任意のエンコーダから別のェ ンコーダへ切り換える切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えの タイミングをスケジューリングする工程と；前記スケジューリングされた内容に基づいて 、前記任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える工程と；を含む第 4の移動 体駆動方法である。
[0027] これによれば、移動体の移動ルートに基づいて、前記移動体の位置制御に用いる エンコーダをエンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換え る切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えのタイミングがスケジュ 一リングされる。そして、移動体の移動中、移動体の移動面内の位置情報がェンコ一 ダシステムの少なくとも 1つのエンコーダを用いて計測され、上記のスケジューリング された内容に基づいて、任意のエンコーダから別のエンコーダへの切り換えが行わ れる。これにより、移動体の目標軌道に応じた無理の無いエンコーダの切り換えが可 能になる。
[0028] 本発明は、第 9の観点からすると、互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面 内で移動体を駆動する移動体駆動システムであって、グレーティングに検出光を照 射し、前記グレーティングからの検出光を受光するヘッドをそれぞれ有し、前記第 1 軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第 1エンコーダと前記 第 2軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報を計測する第 2エンコーダとを 少なくとも各 1つ合計で 3つ以上含むエンコーダシステムと；前記移動面内における 前記移動体の位置が切り換えの前後で維持されるように、前記移動面内における前 記移動体の位置情報の計測に用いるエンコーダを、前記第 1エンコーダと前記第 2 エンコーダとを少なくとも各 1つ含む少なくとも 2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る制御装置と；を備える第 1の移動体駆動 システムである。
[0029] これによれば、移動体の駆動中に、エンコーダシステムの第 1エンコーダと前記第 2 エンコーダとを少なくとも各 1つ含む少なくとも 2つのエンコーダにより移動面内にお ける移動体の位置情報が計測され、制御装置により、移動面内における移動体の位 置が切り換えの前後で維持されるように、移動面内における移動体の位置情報の計 測に用いるエンコーダが、前記少なくとも 2つのエンコーダのうちのいずれかのェンコ ーダから別のエンコーダに切り換えられる。このため、移動体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、切り換えの前後で移動面内に おける移動体の位置が維持され、正確なつなぎが可能になる。これにより、複数のェ ンコーダ間でつなぎを行いながら、所定の経路に沿って正確に移動体を 2次元移動 させることが可能になる。
[0030] 本発明は、第 10の観点からすると、移動面内で移動体を駆動する移動体駆動シス テムであって、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数のへッ ドを含むエンコーダシステムと；前記移動体を前記移動面内の所定方向に駆動する 際に、前記エンコーダシステムの少なくとも 1つのヘッドの検出信号に応じた計測デ ータを、所定の制御サンプリング間隔で取り込むとともに、最後に取り込んだ最新の 計測データと少なくとも 1つ前のデータを含む過去の計測データとを含む複数のデー タと、前記検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間の情報とに基づいて、前記 検出信号の伝播に伴う計測遅延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるよう に、前記移動体を駆動する制御装置と；を備える第 2の移動体駆動システムである。
[0031] これによれば、制御装置により、移動体を移動面内の所定方向に駆動する際に、ェ ンコーダシステムの少なくとも 1つのヘッドの検出信号に応じた計測データ力、所定の 制御サンプリング間隔で取り込まれるとともに、最後に取り込んだ最新の計測データ と少なくとも 1つ前のデータを含む過去の計測データとを含む複数のデータと、検出 信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間の情報とに基づいて、検出信号の伝播に 伴う計測遅延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるように、移動体が駆動さ れる。これにより、エンコーダのヘッドの検出信号の伝播経路中の伝播に伴う計測遅 延に影響を受けることなぐ移動体を高精度に所望の方向に駆動することが可能にな
[0032] 本発明は、第 11の観点からすると、移動面内で移動体を駆動する移動体駆動シス テムであって、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数のへッ ドを含むエンコーダシステムと；前記移動面内における前記移動体の位置情報を計 測する干渉計システムと；前記移動体を所定方向に駆動し、その駆動中に前記ェン コーダシステムの複数のヘッドについて、各ヘッドの検出信号と前記干渉計システム の検出信号とを所定サンプリングタイミングで同時に取り込み、両検出信号に基づい て前記複数のヘッドそれぞれの検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間の情 報を前記干渉計システムの検出信号を基準として取得する遅延時間取得処理を実 行する処理装置と；前記エンコーダシステムの前記複数のヘッドそれぞれの検出信 号に対応する計測データと、前記複数のヘッドそれぞれにつ!/、ての前記遅延時間の 情報とに基づ!/、て、前記移動体を駆動する制御装置と；を備える第 3の移動体駆動 システムである。
[0033] これによれば、処理装置により、移動体を所定方向に駆動し、その駆動中にェンコ ーダシステムの複数のヘッドにつ!/、て、各ヘッドの検出信号と干渉計システムの検出 信号とを所定サンプリングタイミングで同時に取り込み、両検出信号に基づいて前記 複数のヘッドそれぞれの検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間の情報を干 渉計システムの検出信号を基準として取得する遅延時間取得処理が実行される。こ れにより、処理装置自らが、複数のヘッドそれぞれについての遅延時間の情報を干 渉計システムの検出信号を基準として取得することが可能となる。そして、制御装置 により、エンコーダシステムの複数のヘッドそれぞれの検出信号に対応する計測デー タと、取得された複数のヘッドそれぞれについての前記遅延時間の情報とに基づい て、移動体が駆動される。これにより、ヘッド毎に前記遅延時間が異なっていても、こ の複数のヘッド間の遅延時間の相違の影響を受けることなぐ移動体をエンコーダシ ステムの各エンコーダを用いて精度良く駆動することが可能になる。
[0034] 本発明は、第 12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 する本発明の第 1〜第 3の移動体駆動システムのいずれかと；を備える第 1のパター ン形成装置である。
[0035] これによれば、本発明の第 1〜第 3の移動体駆動システムのいずれかにより駆動さ れる移動体上の物体にパターユ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。
[0036] 本発明は、第 13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；本発明の第 1〜第 3の移動体駆動システムのいずれかと；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 前記物体を載置する移動体の駆動を行う第 1の露光装置である。
[0037] 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、本発明の第 1〜第 3の移動体駆動システムのいずれかにより 前記物体を載置す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。
[0038] 本発明は、第 14の観点からすると、移動面内で移動する移動体上の物体を順次交 換し、交換後の物体を順次露光して各物体上にパターンをそれぞれ形成する露光 装置であって、前記移動体の前記移動面内における位置情報を露光位置を含む所 定の有効領域内で計測する少なくとも 3つのエンコーダを含むエンコーダシステムと； 前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記エンコーダシステムの少なくとも 3 つのエンコーダを用いた前記移動面内における前記移動体の位置制御を改めて開 始する制御装置と；を備える第 2の露光装置である。
[0039] これによれば、制御装置により、移動体上で物体の交換が行われる度に、移動体の 移動面内における位置情報を有効領域内で計測するエンコーダシステムの少なくと も 3つのエンコーダを用いた前記移動面内における移動体の位置制御が改めて開始 される。このため、物体交換が行われる度に、移動体の位置誤差がキャンセルされ、 時間の経過とともに移動体の位置誤差が大きくなることがない。従って、移動体の移 動面内における位置情報を、露光位置を含む所定の有効領域内で、エンコーダシス テムによって精度良く長期に渡って計測することが可能となり、これにより露光精度を 長期に渡って維持することが可能となる。
[0040] 本発明は、第 15の観点からすると、移動面内で移動体を駆動する移動体駆動シス テムであって、グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を 受光するヘッドをそれぞれ有し、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計 測する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムと；前記エンコーダシステムの各 エンコーダの出力を常時取り込むとともに、前記移動体の位置制御に用いていたェ ンコーダから別のエンコーダへ前記移動体の位置制御に用いるエンコーダを切り換 える動作を、前記移動体の位置制御のタイミングに同期して実行する制御装置と；を 備える第 4の移動体駆動システムである。
[0041] これによれば、移動体の駆動中、制御装置により、エンコーダシステムの各ェンコ ーダの出力が常時取り込まれるとともに、移動体の位置制御に用いていたエンコーダ 力、ら別のエンコーダへ移動体の位置制御に用レ、るエンコーダを切り換える動作が、 移動体の位置制御のタイミングに同期して実行される。このため、エンコーダの切り換 えを高速に行う必要がなくなり、その切り換えのための高精度なハードウェアが不要と なり、コストの低減を図ることが可能となる。
[0042] 本発明は、第 16の観点からすると、互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動 面内で移動体を駆動する移動体駆動システムであって、グレーティングに検出光を 照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するヘッドを有し、前記移動面内に おける前記移動体の位置情報を計測する複数のエンコーダを含むエンコーダシステ ムと；前記移動体の移動ルートに基づ!/、て、前記移動体の位置制御に用いるェンコ ーダを前記エンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える 切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジユーリ ングする制御装置と；を備える第 5の移動体駆動システムである。
[0043] これによれば、制御装置により、移動体の移動ルートに基づいて、移動体の位置制 御に用いるエンコーダをエンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダ へ切り換える切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えのタイミン グがスケジューリングされる。そして、移動体の移動中、移動面内における移動体の 位置情報がエンコーダシステムの少なくとも 1つのエンコーダを用いて計測され、上 記のスケジューリングの内容に基づいて、任意のエンコーダから別のエンコーダへの 切り換えが行われる。これにより、移動体の目標軌道に応じた無理の無いエンコーダ の切り換えが可能になる。
[0044] 本発明は、第 17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 する本発明の第 4、第 5の移動体駆動システムのいずれかと；を備える第 2のパターン 形成装置である。
[0045] これによれば、本発明の第 4、第 5の移動体駆動システムのいずれかにより円滑に 駆動される移動体上の物体にパターユング装置によりパターンを生成することで、物 体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
[0046] 本発明は、第 18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；本発明の第 4、第 5の移動体駆動システムのいずれかと；を備え、前記ェ 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 記物体を載置する移動体の駆動を行う第 3の露光装置である。
[0047] 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、本発明の第 4、第 5の移動体駆動システムのいずれかにより 前記物体を載置す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 に精度良くパターンを形成することが可能になる。
[0048] 本発明は、第 19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 移動体の移動に伴う前記計測に用いるヘッドの切り換え時、その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 情報を決定する制御装置と；を備える第 4の露光装置である。
[0049] これによれば、移動体の移動に伴う移動体の位置計測に用いられるヘッドの切り換 えの前後で移動体の位置が維持され、円滑なヘッドの切り換えが可能になる。これに より、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、少なくとも所定平面内で正確に移動体 を 2次元移動させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光する ことが可能になる。
[0050] 本発明は、第 20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 移動体の移動中、前記計測に用いるヘッドを別のヘッドに切り換えて、前記計測を継 続するとともに、前記別のヘッドによって計測される前記エンコーダシステムの計測情 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!/、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 5の露光装置である。
[0051] これによれば、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、少なくとも所定平面内で正 確に移動体を 2次元移動させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度 良く露光することが可能になる。
[0052] 本発明は、第 21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少なくとも 3つの 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を計測するエンコーダシステムと；前記移動体の移動 中、前記計測に用いる 3つのヘッドを、少なくとも 1つが異なる 3つのヘッドに切り換え て、前記計測を継続するとともに、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いて、前記切り換え前の 3つのヘッドと異なる、前 記切り換え後の 3つのヘッドの少なくとも 1つによって計測されるべき位置情報を決定 する制御装置と；を備える第 6の露光装置である。
[0053] これによれば、移動体の移動に伴う移動体の位置計測に用いられるヘッドの切り換 えの前後で移動体の所定面内の位置 (所定面内の回転を含む）が維持され、円滑な ヘッドの切り換えが可能になる。これにより、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、 少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動させることが可能になり、ひいて は移動体上の物体を精度良く露光することが可能になる。
[0054] 本発明は、第 22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 位置情報の計測に用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報と、 前記エンコーダシステムの計測情報とに基づレ、て、前記移動体の前記所定平面内 での位置を制御する制御装置と；を備える第 7の露光装置である。
[0055] これによれば、位置情報の計測に用いられるヘッドの所定平面と平行な面内での 位置のずれ (例えば設計上の位置からのずれ）に起因するエンコーダシステムの計 測誤差に影響を受けることなぐ少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動 させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光することが可能に なる。
[0056] 本発明は、第 23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 ヘッドユニットの複数のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計測し、 計測された位置情報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前記移 動体の前記所定平面内での位置を制御する制御装置と；を備える第 8の露光装置で ある。
[0057] これによれば、少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動させることが可 能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光することが可能になる。
[0058] 本発明は、第 24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を計測し、前記移動体の移動に伴う前記計測に用いるヘッド の切り換え時、その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第 3の露光方法である。
[0059] これによれば、移動体の移動に伴う移動体の位置計測に用いられるヘッドの切り換 えの前後で移動体の位置が維持され、円滑なヘッドの切り換えが可能になる。これに より、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、少なくとも所定平面内で正確に移動体 を 2次元移動させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光する ことが可能になる。
[0060] 本発明は、第 25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を計測し、前記移動体の移動中、前記計測に用いるヘッド を別のヘッドに切り換えて、前記計測を継続するとともに、前記別のヘッドによって計 測される前記エンコーダシステムの計測情報と、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、前記所定平面内 での前記移動体の位置を制御する第 4の露光方法である。
[0061] これによれば、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、少なくとも所定平面内で正 確に移動体を 2次元移動させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度 良く露光することが可能になる。
[0062] 本発明は、第 26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少なくとも 3つの 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 の位置情報を計測し、前記移動体の移動中、前記計測に用いる 3つのヘッドを、少 なくとも 1つが異なる 3つのヘッドに切り換えて、前記計測を継続するとともに、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!/、て、 前記切り換え前の 3つのヘッドと異なる、前記切り換え後の 3つのヘッドの少なくとも 1 つによって計測されるべき位置情報を決定する第 5の露光方法である。
[0063] これによれば、移動体の移動に伴う移動体の位置計測に用いられるヘッドの切り換 えの前後で移動体の所定面内の位置 (所定面内の回転を含む）が維持され、円滑な ヘッドの切り換えが可能になる。これにより、複数のヘッド間で切り換えを行いながら、 少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動させることが可能になり、ひいて は移動体上の物体を精度良く露光することが可能になる。 [0064] 本発明は、第 27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、前記位置情報の計測に用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での 位置情報とに基づ!/、て、前記移動体の前記所定平面内での位置を制御する第 6の g|光方法である。
[0065] これによれば、位置情報の計測に用いられるヘッドの所定平面と平行な面内での 位置のずれ (例えば設計上の位置からのずれ）に起因するエンコーダシステムの計 測誤差に影響を受けることなぐ少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動 させることが可能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光することが可能に なる。
[0066] 本発明は、第 28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前記 ヘッドユニットの複数のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計測し、 計測された位置情報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前記移 動体の前記所定平面内での位置を制御する第 7の露光方法である。
[0067] これによれば、少なくとも所定平面内で正確に移動体を 2次元移動させることが可 能になり、ひいては移動体上の物体を精度良く露光することが可能になる。
[0068] 本発明は、第 29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 3ないし第 7の露光方法のいずれかを 用いて、前記移動体上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。
図面の簡単な説明
[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)は、エンコーダの構成の一例を示す図、図 7 (B)は、検出光として格子 RGの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビーム LBが用いられた場合を示す 図である。
[図 8]図 8 (A)は、移動面によって散乱される光が受けるドップラー効果を示す図、図 8 (B)は、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。
[図 15]アッベ外し量を求めるため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 16]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 17]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 18]図 18 (A)〜図 18 (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 19]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。
園 20]各 Yヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う遅延時間を求める方法を説明す るための図である。
園 21]各ヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う計測遅延に起因するエンコーダの 計測誤差の補正方法の一例について説明するための図である。
[図 22]図 22 (A)及び図 22 (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。
園 23]図 23 (A)及び図 23 (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 計測値の弓 Iき継ぎにつ!/、て説明するための図である。
[図 24]図 24 (A)〜図 24 (E)は、エンコーダ切り換えの手順を説明するための図であ
[図 25]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 26]ウェハステージの位置制御、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を概念的に示す図である。
[図 27]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 28]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 29]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 30]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 31]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 32]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 33]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 34]ァライメント系 ALl , AL2 , AL2を用いて、 3つのファーストア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 36]ァライメント系 ALl , 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 37]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 [図 38]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ヨット領
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 39]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 40]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 41]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 42]図 41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
[0070] 以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 40に基づいて説明する。
[0071] 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。
[0072] 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 Τ、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。
[0073] 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。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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。
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。
[0078] 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。
[0079] 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。
[0080] 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。
[0081] 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。
[0082] 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、 193nmX l/n =約 134nmに短波長化される。
[0083] 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。
[0084] 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。
[0085] 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 [0086] 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。
[0087] 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。
[0088] 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。
[0089] 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。
[0090] 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。
[0091] 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。
[0092] 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。
[0093] 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。
[0094] 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。
[0095] 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及び Zレべリング機構、並びに計測ステージ MSTの駆動系 を含んで、ステージ駆動系 124として示されている。また、ウェハテーブル WTBは X 軸、 Y軸、及び Θ z方向の少なくとも 1つについても微動可能に構成しても良い。
[0096] 前記ウェハテーブル 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）が設けられている。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、ウェハテーブル WTBの上面には、ウェハホルダ上に載置される ウ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。
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。
[0098] 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 。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。
[0099] 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。
[0100] 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。
[0101] 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。
[0102] 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。
[0103] 上記各スケールとしては、第 2撥水板 28b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 7参照）が作成されたものが用いられている。この場合、各スケ 一ルには狭!/、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 μ 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。
[0104] 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。
[0105] 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に保持されるウェハ Wの表面とスケールの格子面との Z 軸方向の間隔は lmmとなる。
[0106] 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。
[0107] 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。
[0108] 前記ウェハテーブル 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）力もの変位、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。
[0109] 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。
[01 10] 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 1 1 8
(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 1 7a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。
[0111] 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。
[0112] 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。
[0113] 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。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力、移動鏡 41から一 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。
[0114] 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、。
[0115] 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、 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
[0116] 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。
[0117] 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、ウェハステージ WST
1 2
の 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の 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を算出する。
[0118] また、 X干渉計 126は、図 2に示されるように、前述の直線 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
1 2
おり、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に基づい
1 2
て、ウェハステージ WST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
1 2
の計測値の差より、ウェハステージ WSTの Θ z方向の変位（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ステージ WSTの θ ζ方向への変位（ョーイング量） Δ θ ζを 代表する。
[0119] 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。
[0120] 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 27に示される露光時に、 X干渉計 127は図 34など に示されるウェハァライメント時に、 X干渉計 128は図 32に示されるウェハのロード時 及び図 30に示されるアンロード時に使用される。
[0121] 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。
[0122] 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 Δ Ζοとすると、 Ζ干渉計 43Α、 43Βで受光される測長ビーム Blの 光路長変化 A L1及び測長ビーム B2の光路長変化 A L2は、それぞれ以下の式（1) 、 （2)で表される。
[0123] A L1 = ΔΥο Χ (1 + cos θ ) - Δ Ζο Χ βίη θ
A L2= ΔΥο Χ (1 + cos θ ) + Δ Ζο Χ βίη θ …（2)
従って、式（1)、（2)から Δ Ζο及び ΔΥοは次式（3)、（4)で求められる。
[0124] Δ Ζο = ( Δ L2 - Δ LI) /2sin θ … ）
Δ Υο= ( Δ LI + A L2) /{ 2 (1 + cos θ ) } …（4)
[0125] 上記の変位 Δ Ζο、 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 A ZoR、 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 6yは次式（5)、 （6)で求められる。
[0126] Δ 6z=(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 θζ、 Δ 6yを算出することができる。
[0127] 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、 θζ、 θχ、 θγ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。
[0128] なお、干渉計の主要な誤差要因として、ビーム光路上の雰囲気の温度変化と温度 勾配とにより発生する空気揺らぎの効果がある。空気揺らぎによって、光の波長えが λ + Α λに変化したとする。この波長の微小変化 Δ λによる位相差 KALの変化は 、波数 Κ = 2π/λなので、 2π ALA λ/λ2と求められる。ここで、仮に、光の波長 λ 微小変化 Δ λ =lnmとすると、光路差 Δ L= 100mmに対して、位相変 化は 2 π X 100となる。この位相変化は、計測単位の 100倍の変位に対応する。この 様に、光路長が長く設定される場合には、干渉計は、短時間に起こる空気揺らぎの 影響が大きぐ短期安定性に劣る。その様な場合には、エンコーダを使用するのが望 ましい。
[0129] 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、 ΧΥ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 Ζ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。
[0130] 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、エンコーダシステムの出力異常時のバックアップ場 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によって Θ X方向の位置情報を計測しても良い。
[0131] 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。
[0132] 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 ΜΤΒをステージ本体 92に固定し、その計測テ 一ブル ΜΤΒ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。 [0133] 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。
[0134] 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。
[0135] 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。
[0136] 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。
[0137] 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。
[0138] 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）。
[0139] 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。
[0140] CDバー 46は、原器 (計測基準）となるため、低熱膨張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 C D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。なお、距離 Lは例えば 400mm以上の距離である。
[0141] 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。
[0142] 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。
[0143] 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 Y側に所定距離隔てた位置に検出中心を 有するプライマリアライメント系 AL1が配置されている。このプライマリアライメント系 A LI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。 [0145] 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
[0146] 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。
[0147] 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)系が用いられている。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
1 4
れからの撮像信号は、図 6の主制御装置 20に供給される。
[0148] 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
1 4
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 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。
[0149] 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。
[0150] 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。
[0151] 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 Υ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。 [0152] 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。
[0153] 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。
[0154] 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 直線 LV上にある図 3に示される状態では、 Yスケール 39Y , 39Υ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、 Υ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。
[0155] 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。
[0156] 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。
[0157] 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。
[0158] この多点 AF系（90a, 90b)の複数の検出点は、図示は省略されて!/、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。
[0159] 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。
[0160] 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。
[0161] 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。
[0162] 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
[0163] 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。
[0164] 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
[0165] 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。
[0166] 本実施形態では、主制御装置 20は、エンコーダシステム 70A〜70F (図 6参照）を 用いることにより、ウェハステージ WSTの有効ストローク領域、すなわちァライメント及 び露光動作のためにウェハステージ WSTが移動する領域において、その 3自由度（ X, Υ, θ ζ)方向の位置座標を計測することができる。
[0167] ここで、エンコーダ 70A〜70Fの構成等について、図 7 (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 7 (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。
[0168] 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。 [0169] 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。
[0170] 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。
[0171] 受光系 64cは、偏光子 (検光子)及び光検出器等を含む。
[0172] 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。
[0173] ビーム LB、 LBの照射によって回折格子 RG力 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。
[0174] 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
1
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 LB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。
[0175] 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。 [0176] 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。
[0177] 上記の説明力、らわかるように、エンコーダ 70A〜70Fでは、干渉させる 2つの光束 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。な お、各エンコーダとしては、分解能力 例えば 0. lnm程度のものが用いられている。
[0178] なお、本実施形態のエンコーダでは、図 7 (B)に示されるように、検出光として格子 RGの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビーム LBを用いても良い。図 7 (B) では、格子 RGと比較してビーム LBが誇張して大きく図示されている。
[0179] なお、別形態として、エンコーダヘッドには光学系 64bのみが含まれ、照射系 64aと 受光系 64cが光学系 64bから物理的に分離しているタイプもある。このタイプの場合 、これら 3部分間は、光ファイバを介して光学的に接続される。
[0180] 次に、エンコーダの計測原理を、図 7 (A)に示される Yエンコーダ 70Aを例にして、 詳細に説明する。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
1 2
スケール 39Yの変位 (Yヘッド 64との相対変位）の関係を導出する。
[0181] 2つの光束（ビーム） LB , LBは、移動する反射型回折格子 RGに散乱されると、ド
1 2
ップラー効果による周波数のシフト、すなわちドップラーシフトを受ける。図 8 (A)に、 移動する反射面 DSによる光の散乱を示す。ただし、図中のベクトル k , kは YZ面に
0 1 対し平行、反射面 DSは Υ軸に対し平行で Ζ軸に対し垂直とする。
[0182] 反射面 DSは速度ベクトル v=vy+vz、すなわち + Y方向に速度 Vy (= | vy | )か つ + Z方向に速度 Vz (= I vz I )で移動しているとする。この反射面に対し、波数べ タトル kの光が角度 Θ で入射し、波数ベクトル kの光が角度 Θ で散乱される。ただ
0 0 1 1
し、 I k I = I k I =κとする。入射光 kが受けるドップラーシフト (散乱光 kと入射
0 1 0 1 光 kの周波数の差) f は、次式（7)で与えられる。
0 D
[0183] 2 π ί = (k -k ) ·ν
D 1 0
= 2KVycos [ ( 0 - Θ ) /2]cos 0 + 2KVzcos[( Θ - Θ )/2]sin0 …（7)
1 0
ここで、 θ = π/2— ( Θ + θ )/2なので、上式を変形して、次式（8)を得る。
1 0
2πί =KVv(sin0 +sin0 )+KVz(cos0 +cos θ )···(8)
D 1 0 1 0
[0184] 反射面 DSは、時間 Atの間に、変位ベクトル vAt、すなわち +Y方向に距離 ΔΥ =VyAt、 +Z方向に距離 AZ=VzAt変位する。それに伴って散乱光 kの位相は φ =2πί Atシフトする。式（8)を代入すると、位相シフト φは、次式（9)より求めら
D
れる。
[0185] =KAY(sin0 +sin0 )+KAZ(cos0 +cos θ )···(9)
1 0 1 0
ここで、入射角 θ と散乱角 Θ には次式の関係（回折条件）が成立する。
1
[0186] sine ·'·(10)
ただし、 λは光の波長、 ρは回折格子のピッチ、 ηは回折次数である。なお、回折次 数 ηは、散乱角（回折角） Θ の零次回折光を基準にして、 +Υ方向に散乱 (発生）
0
される回折光に対して正、 Υ方向に発生される回折光に対し負となる。式（9)に式 ( 10)を代入すると、位相シフト φは、次式（11)のように書き換えられる。
[0187] φ )
上式（11)より明らかなように、反射面 DSが停止していれば、すなわち ΔΥ=ΔΖ = 0ならば、位相シフト φも零となる。
[0188] 式（11)を用いて、 2つの光束 LB , LBの位相シフトを求める。まず、光束 LBの位
1 2 1 相シフトを考える。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。この時
aO a al
、回折光が受ける位相シフトは式（11)の右辺と同じ形となる。そして、反射鏡 R2aに よっ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
aO
鏡 Rlaに向かう回折光は、往路において発生した回折光と同一次数の n次回折光 である。従って、光束 LBが復路で被る位相シフトは、往路で被る位相シフトに等しい 。従って、光束 LBが被る全位相シフトは、次式（12)のように求められる。
[0189] φ =4πη AY/p + 2KAZ(cos Θ +cos θ ) ---(12)
l a al aO
ただし、回折条件を、次式（13)で与えた。 [0190] sin Θ +sin θ =n λ ρ -—(13)
al aO a
一方、光束 LBは角度 Θ で反射型回折格子 RGに入射し、 n次回折光が角度 Θ
2 bO b b で発生される。この回折光が、反射鏡 R2bによって反射され、同じ光路を迪つて反 射鏡 Ribに戻るとする。光束 LBが被る全位相シフトは、式（12)と同様に、次式（14
2
)のように求められる。
[0191] φ =4πη AY/p + 2KAZ(cos Θ +cos0 ) ·'·(14)
2 b bl bO
ただし、回折条件を、次式（15)で与えた。
[0192] sin Θ +sin θ =η λ/ρ ··· (1ο;
bl bO b
[0193] 2つの戻り光束 LB , LBから合成される干渉光の強度 Iは、光検出器の受光位置
1 2
における 2つの戻り光束 LB， LB間の位相の差 φに、 I^l + cos(i)と依存する。た
1 2
だし、 2つの光束 LB， LBの強度は互いに等しいとした。ここで、位相差 φは、 2つ
1 2
の光束 LB , LBのそれぞれの反射型回折格子 RGの Υ, Z変位に起因する位相シフ
1 2
トの差 (すなわち Φ — φ )と、 2つの光束 LB , LBの光路差 ALに起因する位相差
2 1 1 2
(KAL)との和として、式（12)と式（14)とを用いて、次式（16)のように求められる。
[0194] φ =KAL + 4 (n -n ) ΔΥ/ρ
b a
+ 2ΚΔΖί(θ , θ , θ , θ )+ ·'·(16)
a0 al bO bl 0
ここで、反射鏡 Rla， Rib, R2a， R2bの配置と回折条件（13)、（15)とから定まる 幾何学的因子を、次式（17)のように表記した。
[0195] ί(θ , θ , θ , Θ )
a0 al bO bl
= cos Θ +cos Θ —cos Θ —cos Θ … (17)
bl bO al aO
また、上式（16)において、その他の要因（例えば、変位 AL, ΔΥ, ΔΖの基準位 置の定義など）より定まる定位相項を φ と表記した。
0
[0196] ここで、エンコーダは、光路差 AL = 0及び次式（18)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。
[0197] θ = θ , θ = Θ ---(18)
a0 bO al bl
その場合、式（16)の右辺第 3項の括弧内は零になり、同時に n =-n ( = n)を満
b a
たすので、次式（19)が得られる。
[0198] φ (ΔΥ)=2π ΔΥ/(ρ/4η)+ φ ---(19) 上式（19)より、位相差 φ は光の波長えに依存しないことがわかる。そして、干渉 sym
光の強度 Iは、変位 ΔΥが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ） p/4n増加あるいは減少 する毎に、強弱を繰り返すことがわかる。そこで、予め定められた基準位置からの変 位 ΔΥに伴う干渉光の強度の強弱の回数を計測する。そして、その計数値 (カウント 値) c を用いることにより、変位 ΔΥの計測値 C 力 次式（20)より算出される。
ΔΥ ΔΥ
[0199] C = (p/4n) X c · ' · (20)
ΔΥ ΔΥ
[0200] さらに、内揷器 (インターポレータ）を用いて干渉光の正弦的な強度変化を分割す ることにより、その位相 φ ' (= φ %2 π )を計測すること力 Sできる。その場合、変位 sym
Δ Yの計測値 C は、次式（21)により算出される。
ΔΥ
[0201] C = (p/4n) X [c + ( φ ,— φ ) /2 π ] · ' · (21)
0
上式（21)において、定位相項 φ を位相オフセット（ただし、 0≤ φ < 2 πと定義す
0 0
る）とし、変位 ΔΥの基準位置での位相 φ ( ΔΥ=0)を保持することとする。
sym
[0202] 以上の説明よりわかるように、内揷器を併用することにより、変位 ΔΥを、計測単位（ p/4n)以下の計測分解能で計測することができる。ここで、計測分解能は、位相 φ ' の分割単位力 定まる離散化誤差 (量子化誤差とも呼ぶ）、変位 ΔΥによる干渉光の 強度変化 I ( ΔΥ) =Ι ( ( Δ Υ) )の理想的な正弦波形からのずれに起因する内揷 sym
誤差等、力 決まる。なお、変位 ΔΥの離散化単位は、例えば計測単位 (p/4n)の 数 1000分の 1で、約 0. lnmと十分小さいので、特に断らない限り、エンコーダの計 測値 C を連続量とみなす。
Δ Υ
[0203] 一方、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、上述 のエンコーダの計測原理に基づいて、計測誤差の発生のメカニズムを考えてみる。
[0204] ここで、簡単な例として、図 9 (A)及び図 9 (B)に示される 2つのケースにおいて、上 式（16)で示される位相差 φの変化を考えてみる。まず、図 9 (A)のケースでは、へッ 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（Δ Ζ≠0, ΔΥ=0)。この場合、光路差 Δ Lに変化はないので、式（16)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（18)の対称性を満たしているので、零となる。従つ 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、ェン コーダの計測ィ直も変化しなレ、。
[0205] 一方、図 9 (B)のケースでは、ヘッド 64の光軸が Z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, Δ Υ= 0)。この場合も、光路差 A Lに変化は生じないので、式（16)右辺第 1 項に変化はない。そして第 2項は、仮定 Δ Υ= 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（18)の対称性が破れるので、第 3項は零にならず、 Ζ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（18)の対称性が崩れ、同様にカウント値が変化する。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。
[0206] また、図示は省略するが、計測方向（Υ軸方向）と光軸方向（Ζ軸方向）とに垂直な 方向にウェハステージ WSTが変位する場合（Δ Χ≠0, Δ Υ= 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。
[0207] 次に、図 10 (A)〜図 10 (D)を用いて、ウェハステージ WSTの回転 (傾斜が変化） するケースを考えてみる。まず、図 10 (A)の場合、ヘッド 64の光軸が Ζ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 + Ζ方向 に変位して図 10 (B)の状態になっても、先の図 9 (A)と同じケースなので、ェンコ一 ダの計測 は変化しない。
[0208] 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、ヘッドとスケールが相対運動していない、す なわち Δ Υ= 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。
[0209] 次に、図 10 (C)の状態から、ウェハステージ WSTが下方に移動して図 10 (D)の状 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 A Lに変 化は生じない。しかし、式（18)の対称性が破れているため、式（16)の右辺第 3項を 通じて Z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カウント値は、図 10 (A)と同じカウ ン M直になる。
[0210] 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 Y軸方向のスケールの変位のみならず、 Θ X方向（ピッチング方向）、 Θ z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。
[0211] 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。
[0212] 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。
[0213] 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。
[0214] 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。
[0215] 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 θ χを（α = α - Δ α )に変更する。
0
[0216] 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。
[0217] 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。
[0218] 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。
[0219] 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。
[0220] h. 次に、主制御装置 20は、干渉計システム 1 18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。
[0221] 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。
[0222] 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
1
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 Y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 39X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。
[0223] ここで、ヘッドユニット 62B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 39X上の同一の領域を用い、ヘッドユニット 62Cの各 Yヘッド 64
1
を用いた上述した計測に際しては、 Yスケール 39Y上の同一の領域を用い、ヘッド ユニット 62Dの各 Yヘッド 66を用いた上述した計測に際しては、 Xスケール 39X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。
[0224] 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。
[0225] 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 z、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。
[0226] 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。
[0227] 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（22)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（23)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。
[0228] Ay=f(z, θ χ, θ ζ) = Θ x(z-a) + θ z (z-b) ……（22)
Ax=g(z, θ γ, θ ζ) = 0 y(z-c) + θ ζ(ζ-ά) …… (23)
上式（22)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 Ζ座標である。また、上式（23)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 Ζ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。
[0229] なお、上記の A yや Δ χは、 Υ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 正情報と呼ぶものとしてレ、る。
[0230] 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 XY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 ヘッドの XY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 のキャリブレーショ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 62A , 62Cをそれぞれ構成する Yヘッド 64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。
[0231] 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、 Yスケール 39Y , 39Yを、それぞれヘッドユニット 62A, 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 62Aの左から 3番 目の Yヘッド 64 、ヘッドユニット 62Cの右から 2番目の Yヘッド 64 を、 Yスケール 3
A3 C5
9Y , 39Yにそれぞれ対向させる。
1 2
[0232] 次に、主制御装置 20は、 Y干渉計 16の測長ビーム B4 , B4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 と対向する Yスケ
A3 C5
ール 39Y , 39Yとによってそれぞれ構成されるエンコーダ 70A, 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、 Yヘッド 64 , 64 で計
A3 C5 測される計測値に対応するベクトル MA, MBがそれぞれ示されて!/、る。
[0233] 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 までの距離 a
A3 C5
, bの比 a/bに等しい。
[0234] 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 干渉計ビーム 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
1 2
て、距離 b, aすなわち、 Yヘッド 64 , 64 の X座標値を算出する、あるいはその算出
A3 C5
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 の設計上の位置に
A3 C5
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。
[0235] 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と
1 2
、 Xスケール 39X , 39Xにそれぞれ対向するヘッドユニット 62B, 62Dの各 1つの X
1 2
ヘッド 66とによって構成されるエンコーダ 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 , 39Xにそれぞれ対向する各 1つの X
1 2
ヘッド 66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。
[0236] 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、 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
〇
[0237] 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、 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。
[0238] 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、 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。
[0239] このようにして、主制御装置 20は、全ての Yヘッド 64、 64y、 64y、についての X座
1 2
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 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力 後述するェンコ 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ヘッドについての Y座標値、各 X ヘッドについての 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い）ので設計値を用いても十分だか らである。
[0240] ところで、ウェハテーブル WTB上の各スケール表面（グレーティング表面）の高さ（ Z位置）と、露光中心（前述の露光領域 IAの中心で、本実施形態では投影光学系 PL の光軸 AXと一致)を含む基準面の高さとに誤差 (又はギャップ）があると、ウェハステ ージ WSTの XY平面と平行な軸（X軸又は Y軸）回りの回転（ピッチング又はローリン グ）の際にエンコーダの計測値にいわゆるアッベ誤差が生じるので、この誤差を補正 することが必要である。ここで、基準面とは、干渉計システム 118で計測されるウェハ ステージ WSTの Z軸方向の変位 Δ Ζοの基準となる面であって、本実施形態では、投 影光学系 PLの像面に一致しているものとする。
[0241] 上記の誤差の補正のためには、ウェハステージ WSTの基準面に対する各スケー ル表面（グレーティング表面）の高さの差（いわゆるアッベ外し量）を正確に求めてお く必要がある。これは、上記のアッベ外し量に起因するアッベ誤差を補正することが、 エンコーダシステムを用レ、てウェハステージ WSTの XY平面内の位置を正確に制御 するためには必要だからである。かかる点を考慮して、本実施形態では、主制御装置
20力 S、次のような手順で上記アッベ外し量を求めるためのキャリブレーションを行って いる。
[0242] 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、 Yスケール 39Y , 39Yを、それぞれヘッドユニット 62A, 62Cの
1 2
下方に位置させる。このとき、例えば、図 15に示されるように、ヘッドユニット 62Aの左 力、ら 3番目の Yヘッド 64 力 S、前述したステージ位置起因誤差補正情報の取得の際
A3
に、その Yヘッド 64 を対向させた Yスケール 39Y上の特定の領域 ARに対向してい
A3 1
る。また、このとき、図 15に示されるように、ヘッドユニット 62Cの左から 4番目の Yへッ ド 64 力 前述したステージ位置起因誤差補正情報の取得の際に、その Yヘッド 64
C4 C を対向させた Yスケール 39Y上の特定の領域に対向している。
4 2
[0243] 次に、主制御装置 20は、前述した干渉計ビーム B4、 B4及び B3用いた Y干渉計
1 2
16の計測結果に基づき、ウェハステージ WSTの XY平面に対する θ X方向の変位（ ピッチング量） Δ θ Xが零でない場合には、干渉計システム 118の Y干渉計 16の計測 結果に基づき、そのピッチング量 Δ θ Xが零となるようにウェハステージ WSTを、露 光中心を通る、 X軸に平行な軸回りに傾斜させる。このとき、干渉計システム 118の各 干渉計は、全ての補正が完了しているので、このようなウェハステージ WSTのピッチ ング制御は可能である。
[0244] そして、このようなウェハステージ WSTのピッチング量の調整後、 Yスケール 39Y ,
1
39Yと、対向する Yヘッド 64 , 64 とでそれぞれ構成されるエンコーダ 70A, 70C
2 A3 C4
の計測値 y , y を取得する。
AO CO
[0245] 次に、主制御装置 20は、干渉計ビーム B4、 B4及び B3用いた Y干渉計 16の計測
1 2
結果に基づき、図 15中に矢印 RXで示されるように、ウェハステージ WSTを角度 φ だけ露光中心を通る X軸に平行な軸回りに傾斜させる。そして、 Yスケール 39Y , 39
1
Yと、対向する Yヘッド 64 ， 64 とでそれぞれ構成されるエンコーダ 70A， 70Cの
2 A3 C4
計測値 y , y を取得する。 [0246] そして、主制御装置 20は、上で取得したエンコーダ 70A, 70Cの計測ィ直 ， y 及
AO CO
び v ， y 、並びに上記角度 φに基づいて、 Yスケール 39Y， 39Yのいわゆるアツ
Al C1 1 2
ベ外し量 h , hを算出する。この場合、 φは微小角であるから、 sin φ = φ、 cos φ =
A C
1力成立する。
[0247] h = (y -y ) / φ ……（24)
A Al AO
= (y -y ) / φ …… (25)
C CI CO
[0248] 次に、主制御装置 20は、そのピッチング量 Δ θ Xが零となるようにウェハステージ W STのピッチング量を調整後、必要に応じてウェハステージ WSTを X軸方向に駆動し て、前述したステージ位置起因誤差補正情報の取得の際に、各 Xヘッド 66を対向さ せた Xスケーノレ 39Χ , 39Χ上の特定領域に、ヘッドユニット 62Β, 62Dの所定の X
1 2
ヘッド 66を対向させる。
[0249] 次に、主制御装置 20は、前述した Ζ干渉計 43Α, 43Βの出力を用いて前述の式（6 )の計算を行い、ウェハステージ WSTの ΧΥ平面に対する 6 y方向の変位（ローリン グ量） Δ θ γが零でない場合には、そのローリング量 Δ θ γが零となるようにウェハス テージ WSTを、露光中心を通る、 Υ軸に平行な軸回りに傾斜させる。そして、このよう ージ WSTのローリング量の調整後、 Xスケール 39Χ , 39Χと、対向す
1 2
構成されるエンコーダ 70Β, 70Dの計測値 X , X を取
Β0 D0 得する。
[0250] 次に、主制御装置 20は、 Z干渉計 43A, 43Bの出力に基づき、ウェハステージ WS Tを角度 φだけ露光中心を通る Y軸に平行な軸回りに傾斜させ、 Xスケール 39X , 3
1
9Xと、対向する各 Xヘッド 66とでそれぞれ構成されるエンコーダ 70B, 70Dの計測 値 X , X を取得する。
Bl D1
[0251] そして、主制御装置 20は、上で取得したエンコーダ 70B, 70Dの計測値 X , X
B0 D0 及び X ， X 、並びに上記角度 φに基づいて、 Xスケール 39X， 39Xのいわゆるァ
Bl D1 1 2 ッべ外し量 h , hを算出する。この場合、 φは微小角である。
B D
[0252] h = (x -x ) / φ …… (26)
B Bl B0
= (x -x ) / φ · · · · · · (27)
D Dl DO
上式（24)、（25)からわかるように、ウェハステージ WSTのピッチング量を φ χとす ると、ウェハステージ WSTのピッチングに伴う、 Yエンコーダ 70A, 70Cのアッベ誤差 ΔΑ、 ΔΑは、次式（28)、 （29)で表せる。
[0253] ΔΑ =h - χ …… (28)
ΔΑ =h
c c · χ …… (29)
上式（26)、 （27)力、らわかるように、ウェハステージ WSTのローリング量を とする と、ウェハステージ WSTのローリングに伴う、 Xエンコーダ 70B, 70Dのアッベ誤差 Δ A、 ΔΑは、次式（30)、 （31)で表せる。
[0254] ΔΑ =h - φ γ …… (30)
ΔΑ =h · φ ν …… (31)
[0255] 主制御装置 20は、上述のようにして求めた h〜！！又は式（28)〜式（31)をメモリ 3
4に記憶する。これにより、主制御装置 20は、ロット処理中などの実際のウェハステー ジ WSTの位置制御に際して、エンコーダシステムによって計測された XY平面（移動 面）内におけるウェハステージ WSTの位置情報に含まれるアッベ誤差、すなわち Y スケール 39Y , 39Y表面（グレーティング表面）の前述の基準面に対するアッベ外 し量に起因する、ウェハステージ WSTのピッチング量に応じた Yエンコーダ 70A, 7 0Cの計測誤差、又は Xスケール 39X , 39X表面（グレーティング表面）の前述の基 準面に対するアッベ外し量に起因する、ウェハステージ WSTのローリング量に応じ た Xエンコーダ 70B, 70Dの計測誤差、を補正しつつ、 XY平面内の任意の方向に 関してウェハステージ WSTを高精度に駆動 (位置制御）することが可能になる。
[0256] 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（22)、式（23)か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
、 Xスケール 39X , 39Xの表面（第 2撥水板 28bの表面）が理想的な平面ではなぐ 多少の凹凸が存在するからである。スケールの表面（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!/、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、エ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。
[0257] また、図 16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 16において Δ Χ 半 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。
[0258] 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、スケールの表面 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。
[0259] 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。
[0260] (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 17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 17中の Yヘッド 64 を、 Yスケール 39Yの + Y側の端部近
A2 1
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。
[0261] 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 18 (A)参照）を求める。
1
[0262] (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。
[0263] (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
[0264] 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
[0265] 図 18 (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 18 (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
[0266] (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 ,…… zに基づいて、スケール 39Yの凹凸を求める。図 18 (D
1 2 n 1
)に示されるように、スケール 39Y上の各計測点における特異点の Z位置 zを示す両
1
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 39Yの表面形状（凹凸）を表す。従って、主制御装置 20では、この凹凸を表す
1
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、メ
1
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。
[0267] (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。
[0268] 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。
[0269] 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 19に基づいて説明する。
[0270] この図 19において、測長ビーム B4 , B4は、前述の直泉 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、
1 2 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
[0271] 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。
[0272] 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
[0273] 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 19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 (より正確には干渉計ビー ム Β4 , 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
1 2
計測値に基づいて 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の出力一関数 f (y)に対応する計
1 2 測値）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 39Υの格子ピッチ（隣接する格子線の間隔）及び
1 2
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補正マップなどを求 めること力 Sできる。この場合の Υ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。
[0274] 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 39Χ , 39Χに順次対向配置されるヘッドユニット 62Β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 70Β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。
[0275] 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。
[0276] 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!、。
[0277] 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、。
[0278] 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 , 39Υに順次対向配置されるヘッドユニット 62Α及び 62Cの
1 2
複数の Υヘッド 64から得られる計測値 (Υリニアエンコーダ 70Α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 Υ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。
[0279] 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。
[0280] 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。
[0281] 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、干渉計システム 118によ つて計測されるウェハステージ WSTの Z位置、ピッチング量 Δ θ χ及びョーイング量 Δ θ ζに応じたステージ位置起因誤差補正情報、並びに Υスケール 39Υ , 39Υ表
1 2 面のアッベ外し量に起因するウェハステージ WSTのピッチング量 Δ θ Xに応じたアツ ベ誤差の補正情報に基づいて補正しながら、ウェハステージ WSTの Υ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 62A, 62Cとを用いて、すなわ
1 2
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かつアッベ誤差の影響を受け 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。
[0282] 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、干渉計システム 118によつ 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、並びに Xスケール 39X , 39X表面のァ
1 2
ッべ外し量に起因するウェハステージ WSTのローリング量 Δ Θ yに応じたアッベ誤差 の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 62B, 62Dとを用いて、すなわち Xリニ
1 2
ァエンコーダ 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ゥェ 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かつアッベ誤差の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。
[0283] 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 Υ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 70Β, 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、。
ところで、実際の露光時などには、干渉計のビームの光路上の空気揺らぎに起因 する計測値の短期的な変動が無視できな!/、速度で、ウェハステージ WSTが主制御 装置 20によりステージ駆動系 124を介して駆動される。従って、エンコーダシステム の計測値に基づレ、てウェハステージ WSTの位置制御を行うことが重要となる。例え ば、ウェハステージ WSTを露光中に Υ軸方向にスキャンさせる際には、主制御装置 20は、 Υスケール 39Υ、 39Υにそれぞれ対向する一対の Υヘッド 64 (Υエンコーダ）
1 2
の計測値に基づいてステージ駆動系 124を駆動する。この際、一対の Υヘッド 64 (Υ エンコーダ）の計測値に基づいてウェハステージ駆動系 124を介してウェハステージ WSTを正確に Υ軸方向に移動させるためには、その一対の Υヘッド 64それぞれの 検出信号 (受光素子による光電変換信号)の電線中の伝播に伴う計測遅延による計 測誤差がウェハステージ WSTの位置制御に影響を与えないようにする必要がある。 また、例えばウェハ W上の 1つのショット領域の露光と隣接するショット領域の露光と の間で行われる、ウェハステージ WSTのショット間ステッピング動作時などに、主制 御装置 20は、 Xスケール 39Χ、 39Χにそれぞれ対向する一対の Xヘッド 66 (Xェン
1 2
コーダ）の計測値に基づ!/、てウェハステージ WSTの X軸方向の位置を制御する必要 もある。この場合には、その一対の Xヘッド 66それぞれの検出信号 (受光素子による 光電変換信号)の電線中の伝播に伴う計測遅延による計測誤差がウェハステージ W STの位置制御に影響を与えないようにする必要がある。また、ウェハ W上の全ての ショット領域を露光するためには、後述する複数のエンコーダ間のつなぎ動作が必須 である。従って、エンコーダシステムの全ての Υヘッド 64及び Xヘッド 66、並びに一 対の Υヘッド 64y , 64yの検出信号 (受光素子による光電変換信号）の電線中の伝 播に伴う遅延時間の情報を予め求めておく必要がある。
[0285] この一方、本実施形態の露光装置 100は、エンコーダシステムに加え、干渉計シス テム 118によってもウェハステージ WSTの XY平面内における位置情報を計測可能 である。すなわち、露光装置 100では、エンコーダシステムの各 Yヘッドと Y干渉計 1 6とによる、ウェハステージ WSTの Y軸方向に関する位置情報の同時計測、及びェ ンコーダシステムの各 Xヘッドと X干渉計 126とによる、ウェハステージ WSTの X軸方 向に関する位置情報の同時計測が可能である。
[0286] そこで、主制御装置 20は、次のような手順で、エンコーダシステムの全ての Yヘッド
64及び Xヘッド 66、並びに一対の Yヘッド 64y , 64vの検出信号（受光素子による
1 2
光電変換信号)の電線中の伝播に伴う遅延時間の情報を、例えば装置の立ち上げ 時などに取得する。
[0287] まず、主制御装置 20は、 Yスケール 39Y , 39Yのそれぞれに、ヘッドユニット 62A
1 2
， 62Cそれぞれの 1つの Yヘッド 64が対向する位置にウェハステージ WSTを移動さ せる。
[0288] 次に、主制御装置 20は、 Y干渉計 16及び X干渉計 126、並びに反射面 17bの曲 力 Sり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、かつ 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、ウェハステージ WSTを + Y方向 又は Y方向へ所定の速度、例えば走査露光時と同様の速度で駆動する。この駆 動中に、主制御装置 20は、 Yスケール 39Y , 39Yそれぞれに対向する 2つの Yへッ
1 2
ド 64からの検出信号と、 Y干渉計 16の出力信号とを同時にかつ所定のサンプリング 間隔で例えばメモリ 34などの記憶装置に取り込む。
[0289] この結果、例えば図 20に示されるように、ともにサインカーブで表される Y干渉計 1 6の出力信号 C1と、各 Yヘッド 64の検出信号 C2とが得られる。図 20において、横軸 は時間 tを示し、縦軸は信号強度 Iを示す。なお、この図 20には、両信号 Cl、 C2のピ ーク値とボトム値力 ともに同一の値となるように、少なくとも一方の信号を正規化した 後の両信号が示されている。
[0290] そして、主制御装置 20は、図 20中に示される縦軸に平行な直線と両信号 Cl、 C2 それぞれとの交点、 Ql、 Q2を求め、点 Ql、 Q2の距離（強度の差） Δ Ιを求め、該強 度差 Δ Ιに所定の係数 γを乗じて、信号 C1を基準とする、信号 C2の電線中の伝播 に伴う各 γヘッド 64についての遅延時間 δを求める。ここで、係数 γは、予め実験等 で求めた強度の差 Δ Ιを前記遅延時間 δに変換するための係数である。
[0291] ここで、主制御装置 20は、 Υスケール 39Υ , 39Υそれぞれに対向する 2つの Υへ ッド 64のそれぞれについて遅延時間 δを求めることは勿論である。
[0292] 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTを、隣接する Υヘッドの間隔だけ X 方向（又は + Χ方向）に移動して、上記と同様の手順で、 Υスケール 39Υ , 39Υそれ ぞれに対向する 2つの Υヘッド 64のそれぞれについて遅延時間 δを求める。以後、 主制御装置 20は、同様の手順を繰り返して、全ての Υヘッド 64及び Υヘッド 64y , 6
4yについて、遅延時間 δを求める。なお、上記の説明では、 2つの Υヘッドを 1組と して一度に遅延時間 δを求めるものとしたが、これに限らず、 Υヘッド毎に、上記と同 様の手順で、遅延時間 δを求めても良い。
[0293] また、エンコーダシステムの各 Xヘッド 66について検出信号 (受光素子による光電 変換信号）の電線中の伝播に伴う遅延時間の情報を求める場合には、主制御装置 2 0は、上述の補正の場合と、 X軸方向と Υ軸方向とを入れ替えた処理を行う。なお、こ の処理の詳細については省略する。
[0294] 主制御装置 20は、上述のようにして、 Υ干渉計 16の計測値を基準とするェンコ一 ダシステムの各 Υヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う遅延時間の情報、 X干渉 計 126の計測値を基準とするエンコーダシステムの各 Xヘッドの検出信号の電線中 の伝播に伴う遅延時間の情報を、それぞれ求め、メモリ 34に記憶する。
[0295] 次に、上述した各ヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う計測遅延に起因するェ ンコーダの計測誤差の補正方法の一例について、図 21に基づいて説明する。この 図 21には、所定の速度 力 所定の加速度（減速度） aで減速中のウェハステージ
WSTの Y軸方向に関する位置の時間変化の一例を示す時間変化曲線 y=y(t)と、 前記計測誤差を補正するために用いられる近似直線 y=y (t)とが示されている。こ こで、時間変化曲線 y=y (t)は、前述の各 Yヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴 う遅延時間 δの基準となる計測装置、ここでは Υ干渉計 16で計測されるウェハステ ージ WSTの Y軸方向に関する位置の変化を示す曲線 (所定の計測サンプリング間 隔で得られる Υ干渉計 16の計測値を最小二乗近似した曲線)である。近似直線 y=y (t)は、時間変化曲線 y=y (t)上の点 SIと点 S2とを結んだ直線である。点 S1は、 現在時刻を tとして、現在時刻 tにおいて主制御装置 20が取得する最新の Yェンコ一 ダ (Yヘッド）の計測値に対応する、前記遅延時間 δだけ前の時刻（t δ )における 時間変化曲線 y=y(t)上の点である。また、点 S2は、現在時刻 tより 1制御サンプリン グ間隔 Δ t ( Δ tは、例えば 96 s)前の時刻（t Δ t)にお!/、て主制御装置 20が取得 した Yエンコーダ（Yヘッド）の計測値、すなわち 1つ前の Yエンコーダ（Yヘッド）の計 測値に対応する、時刻（t— A t- δ )における時間変化曲線 y=y(t)上の点である。 従って、主制御装置 20は、現在時刻 tにおいて主制御装置 20が取得する最新の Y エンコーダ（Yヘッド）の計測値と、 1つ前の Yエンコーダ (Yヘッド）の計測値とに基づ いて、近似直泉 y=y (t)を算出すること力 Sできる。
[0296] この場合、近似直線 y=y (t)は、次式（32)で表すことができる。
[0297] [数 1] y(t - 5)- y(t - 5 - At)
y = ycai(t) = y(t - s)+ δ…… (32)
Δί
[0298] また、時間変化曲線 y=y (t)は、所定の速度 vから所定の加速度（減速度） aで減 速中のウェハステージ WSTの Y軸方向に関する位置変化の一例を示す曲線である から、一例として次式（33)で表すことができる。
[0299] y=y(t) =v t- l/2at2…… (33)
[0300] 従って、図 21中に示される補正誤差、すなわち現在時刻 tにおける y=y(t)と y=y
(t)との差 (y (t)— y (t) )は、次式 (34)で表すことができる。
[0301] [数 2]
[0302] 減速度（加速度） a = 20 [m/s2]、遅延時間 δ = 100 [ns]、 1制御サンプリング間 隔厶1= 96〔 の場合、補正誤差は 0· lnmになり、この量であれば当面の間は 問題にならないと言える。すなわち、各 Yヘッドについて遅延時間 δが正確に求めら れていれば、上述の手法により、計測遅延（遅延時間）に起因するエンコーダの計測 誤差をソフト的に補正することができる。
[0303] すなわち、主制御装置 20は、エンコーダシステムの各 Υヘッドの計測値と、 1制御 サンプリング間隔前の計測値とに基づいて、時刻 t、時刻（t A t)における時間変化 曲泉 y=y(t)上の点 Sl、 S2を見つけ、それらの点 SI , S2を通る近似直泉 y=y (t
)を算出し、時刻 tにおける近似直線 y=y (t)上の点の y座標値を求めることで、各
Yヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う計測遅延による計測誤差を補正すること ができ、エンコーダシステムの各 γヘッドについての計測遅延の影響を補正すること ができる。
[0304] また、主制御装置 20は、エンコーダシステムの各 Xヘッド 66についての計測遅延（ 遅延時間 δ )の影響も、上述と同様にして補正することができる。
[0305] その他の計測誤差の発生要因として、ビーム光路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気 揺らぎ）が考えられる。 2つの戻り光束 LB , LB間の位相差 φは、式（16)右辺第 1 項より、 2つの光束の光路差 A Lに依存する。ここで、空気揺らぎによって、光の波長 えが λ + Δ λに変化したとする。この波長の微小変化 Δ λによって、位相差は微小 量 Δ φ = 2 π Δ Δ λ / λ 2変化する。ここで、仮に、光の波長 λ = 1 m、微小変化 Δ λ = lnmとすると、光路差 A L= lmmに対して、位相変化 Δ φ = 2 πとなる。この 位相変化は、エンコーダのカウント値に換算すると 1に相当する。また、変位に換算 すると、 ρ/2 (η—η )に相当する。従って、 η = -η = 1とすれば、 ρ = 1 mの場合
、 0. 25 mの計測誤差が生ずることになる。
[0306] 実際のエンコーダでは、干渉させる 2つの光束の光路長が極短いため、空気揺らぎ による波長変化 Δ λは非常に小さい。さらに、光路差 A Lは、光軸が反射面に対して 直交する理想状態において、ほぼ零になるよう設計されている。そのため、空気揺ら ぎに起因する計測誤差はほぼ無視できる。干渉計と比較しても格段に小さぐ短期安 定性に優れている。
[0307] 本実施形態の露光装置 100では、例えば装置の立ち上げ時などに、主制御装置 2 0は、前述の一連のキャリブレーション処理、すなわち A.ステージ位置起因誤差補 正情報の取得処理、 B.ヘッド位置キャリブレーション処理、 C.アッベ外し量を求める ためのキャリブレーション処理、 D.スケールの面の形状（凹凸）を求める処理、 Ε·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処理、及び F.計 測遅延による計測誤差の補正情報の取得処理を、複数回、前述した順序あるいは異 なる順序で繰り返しても良い。この繰り返しに際し、前回までに計測した各種情報を 用いて、 2回目以降の各種キャリブレーション処理を行うこととしても良い。
[0308] 例えば、上述のステージ位置起因誤差補正情報の取得処理に際しては、例えばゥ ェハテープノレ WTB (ウェハステージ WST)のピッチング（又はローリング）の調整は、 Z位置 z = 0の点を中心としてウェハステージ WSTを θ X回転（又は Θ y回転）させな ければならず、その前提としては、 Yスケール 39Y , 39Y (又は Xスケール 39X , 39
1 2 1
X )の前述のアッベ外し量が既知であることが必要である。そこで、第 1回目のステー ジ位置起因誤差補正情報の取得処理では、 Yスケール 39Y , 39Y (又は Xスケー
1 2
ノレ 39X， 39X )のアッベ外し量として設計値を用いて、前述の手順で A.ステージ位
1 2
置起因誤差補正情報の取得処理を行い、その後 B.ヘッド位置キャリブレーション処 理及び C.アッベ外し量を求めるためのキャリブレーション処理を行った後、 D.スケ ールの面の形状（凹凸）を求める処理、並びに E.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処理を、行い、その後に、第 2回目の A.ステージ 位置起因誤差補正情報の取得処理を行う際に、上で実際に求めたアッベ外し量に 基づいて、 Z位置 z = 0の点を中心としてウェハステージ WSTを θ X回転（又は Θ y回 転)させて、前述の手順でステージ位置起因誤差補正情報を取得しても良い。このよ うにすることで、 2回目の計測でアッベ外し量の設計値に対する誤差の影響を受けな い、ステージ位置起因誤差補正情報を取得することが可能となる。
[0309] 次に、上述したステージ位置起因誤差補正情報の取得、スケールの表面の凹凸計 測、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、並びにス ケール表面のアッベ外し量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 るエ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い て説明する。
[0310] 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 22(A)及び図 22(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
[0311] 図 22(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 それぞれが対向するスケール 39Y , 39
1
Y及び 39Xの走査領域力、ら外れない範囲内で、ウェハステージ WSTを駆動する。
2 1
このようにして、ウェハステージ WSTが位置 (X, Υ, θ z)に移動した状態が、図 22( B)に示されている。
[0312] ここで、 XY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位置情報力 S、エンコーダ Encl、 Enc2の Y座標値 q , q
1 2 及びエンコーダ Enc3の X座標値 pとしては、設計上の位置情報が、メモリ 34内から
3
それぞれ読み出されて用いられる。
[0313] 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（35
X Y
a)、（35b)で表すことができる。
[0314] C =r' -ex' --- (35a)
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（36)の関係がある。
[0315] [数 3] cosfe sinfe
ー（36)
-sinfe cosfe J
[0316] 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（35a) , (35b)は、次式（37a), (37b)のように書き換えられる。
[0317] C = (p-X)cos Θ z+ (q-Y)sine z …… (37a)
x
C = - (p-X)sin θ ζ+ (q-Y)cos θ ζ …… (37b)
γ
[0318] 従って、図 22(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（38a)〜（38c) (ァフィ ン変換の関係とも呼ぶ）で表すことができる。
[0319] C = -(p -X)sin0 z+ (q -Y)cos 0 z …… (38a)
1 1 1
C =— (p — X) sinS z+ (q—Y) cos S z …… (38b)
C = (p -X)cos 0 z+ (q -Y)sin0 z …… (38c)
3 3 3
[0320] なお、図 22 (A)の基準状態では、連立方程式（38a)〜（38c)より、 C =q , C =q
1 1 2 2
， C =p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
3 3
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（38a)〜（38c)で与えられる理論値 を提示することになる。
[0321] 連立方程式（38a)〜（38c)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（38a)〜（38c)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
1 2 3
)を算出すること力 Sでさる。
[0322] 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 23(A)及び図 23(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
1 2
なく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,
1 2
62Cにそれぞれ属する少なくとも各 1つの Yッド 64、又は Yヘッド 64y , 64yがそれ
1 2 ぞれ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。
[0323] なお、図 23 (A)及び図 23 (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。
[0324] 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と、エンコーダ 70B及び 70Dの少なくとも一方との少な 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 らぎの影響を受ける計測の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。
[0325] また、図 23 (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から点線の丸で囲まれる Yヘッド 64へ切り換わる。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われる。
[0326] また、図 23 (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に切り換わる。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。このため、その切り換わりの前後で計測値の つなぎ処理が行われる。
[0327] ここで、図 23 (A)中に矢印 eで示される Yヘッド 64力、ら 64への切り換えを例に、
1 3 4
エンコーダヘッドの切り換え手順を、図 24 (A)〜図 24 (E)に基づいて説明する。 [0328] 図 24 (A)には、切り換え前の状態が示されている。この状態では、 Yスケール 39Y
2 上の走査領域（回折格子が設けられている領域）に対向している Yヘッド 64が作動
3 していて、走查領域から外れている Yヘッド 64は停止している。ここで、作動している
4
ヘッドを黒抜き丸、停止しているヘッドを白抜き丸で表した。そして、主制御装置 20 は、作動中の Yヘッド 64の計測値を監視している。ここで、計測値が監視されている
3
ヘッドを、 2重の矩形枠で表した。
[0329] ここで、ウェハステージ WSTが + X方向に移動する。それにより、 Yスケール 39Y
2 が右方向に変位する。ここで、本実施形態では、前述の如ぐ隣接する 2つの Yヘッド の間隔は、 Yスケール 39Yの X軸方向の有効幅（走査領域の幅）よりも狭く設定され ている。そのため、図 24 (B)に示されるように、 Yヘッド 64 , 64が Yスケール 39Yの
3 4 2 走査領域に対向する状態がある。そこで、主制御装置 20は、作動中の Yヘッド 64と
3 ともに、停止中の Yヘッド 64が走查領域に対向したのを確認して、 Yヘッド 64を復
4 4 帰させる。ただし、主制御装置 20は、この時点では、まだ、計測値の監視を開始しな い。
[0330] 次に、図 24 (C)に示されるように、後に停止される Yヘッド 64が走査領域に対向し
3
ている間に、主制御装置 20は、 Yヘッド 64を含む作動中のエンコーダヘッドの計測
3
値より、復帰した Yヘッド 64の基準位置を算出する。そして、主制御装置 20は、その
4
基準位置を、 Yヘッド 64の計測値の初期値として設定する。なお、基準位置の算出
4
と初期値の設定に関しては、後で詳細に説明する。
[0331] 主制御装置 20は、上記の初期値の設定と同時に、計測値を監視するエンコーダへ ッドを、 Yヘッド 64力、ら 64へ切り換える。切り換え終了後、主制御装置 20は、図 24 (
3 4
D)に示されるように、 Yヘッド 64を、走査領域から外れる前に停止する。以上により
3
、エンコーダヘッドの切り換えの全作業が終了し、以降、図 24 (E)に示されるように、 γヘッド 64の計測値が主制御装置 20により監視される。
4
[0332] 本実施形態では、ヘッドユニット 62A, 62Cがそれぞれ備える隣接する Yヘッド 64 の間隔は、例えば 70mm (—部例外あり）であり、 Yスケール 39Y , 39Yの走査領域
1 2
の X軸方向の有効幅（例えば 76mm)よりも狭く設定されている。また、同様に、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の間隔は、例えば 70mm ( 一部例外あり）であり、 Xスケール 39X , 39Xの走査領域の Y軸方向の有効幅（例え
1 2
ば 76mm)よりも狭く設定されている。これにより、上述のように、 Yヘッド 64及び Xへ ッド 66の切り換えを円滑に実行することができる。
[0333] なお、本実施形態では、隣接する両ヘッドがスケールに対向する範囲、すなわち、 図 24 (B)に示される状態から図 24 (D)に示される状態までのウェハステージ WST の移動距離が例えば 6mmある。その中央、すなわち、図 24 (C)に示されるウェハス テージ WSTの位置で、計測値を監視するヘッドが切り換えられる。この切り換え作業 は、停止されるヘッドが走査領域から外れるまでに、すなわち、ウェハステージ WST が図 24 (C)に示される状態から図 24 (D)に示される状態までで距離 3mmの領域を 移動する間に、完了する。例えば、ステージの移動速度 lm/secの場合、 3msecの 時間内に、ヘッドの切り換え作業が完了することになる。
[0334] 次に、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。
[0335] 本実施形態では、前述の如ぐウェハステージ 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 25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。
[0336] 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 25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 25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。
[0337] 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 25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 25ではェンコーダ£1。3をェンコーダ£1。4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。
[0338] 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（38a)〜（38c)を解き、ウェハステージ WSTの XY 平面内の位置情報 (X, Υ, θζ)を算出する。
[0339] 次に、主制御装置 20は、次式（39)のァフィン変換の式に、上で算出した X, θ ζ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。
[0340] C = (p -X)cos0z+(q -Y)sin0z …… (39)
4 4 4
上式（39)において、 p , qは、エンコーダ Enc4の計測点の X座標値、 Y座標値で
4 4
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ャリブレーションの
4
際に取得した位置情報力 エンコーダ Enc4の X座標値 pとしては、設計上の位置情
4
報力 S、メモリ 34内からそれぞれ読み出されて用いられる。
[0341] 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。それ以降は、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（38b)〜（38d)を解いて、ウェハス
2 3 4
テージ WSTの位置座標 (X, Υ, θζ)を算出する。
[0342] C = -(p -X)sin0z+(q -Y)cos0z …（38b)
C = (p -X)cos0z+(q -Y)sin0z …（38c)
3 3 3
C = (p -X)cos0z+(q -Y)sin0z …（38d)
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（38d)の代わりに次の理 論式（38e)を用いた連立方程式（38b) (38c) (38e)を用いれば良い。
[0343] C = -(p -X)sin0z+(q -Y)cos0z …（38e)
4 4 4
[0344] 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 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、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）、アッベ外し量 (アッベ誤差補正情報)などを用いて、計測値 Cを逆補
4 正し、補正前の生値 C 'を算出し、その生値 C 'をエンコーダ Enc4の計測値の初期
4 4
値として決定する。
[0345] ここで、逆補正とは、何ら補正を行わな!/、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、スケール起因誤差補正情報 (例えば、スケールの格子ピ ツチの補正情報 (及び格子変形の補正情報）など）、及びアッベ外し量 (アッベ誤差 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
4
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 4
[0346] 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
[0347] 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、。
[0348] 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ハードゥエ ァを必ずしも設けなくても良いことになる。図 26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 26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。
[0349] なお、エンコーダの切り換えを行うか否かにかかわらず、主制御装置 20は、ウェハ ステージの位置制御のサンプリングクロックの発生タイミング毎に、各ヘッドについて の遅延時間 δに起因する計測誤差の補正を実行する。これにより、計測遅延による 計測誤差が補正された 3つのエンコーダの計測値に基づ!/、て、ウェハステージ WST の位置 (X, Υ, θ ζ)が制御されることとなる。
[0350] 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。
[0351] 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、 ΧΥ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。
[0352] 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。 [0353] 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 22 (A)、図 22 (B)、及び図 25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。
[0354] 《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
〇
[0355] 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 24 (A)〜図 24 (E)に示 されている Yヘッド 64力、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
3 4
説明する。
[0356] 切り換え処理の基本手順は、先述の手順と同様で、図 24 (A)〜図 24 (E)に示され るように、後に停止される第 1ヘッド 64と新たに使用される第 2ヘッド 64との両方が
3 4
対応するスケール 39Yに対向している間に、第 2ヘッド 64の復帰と計測値の設定（
2 4
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）
3
、主制御装置 20によって実行される。
[0357] 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 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（37b)より、 Yへッ
3 Y3
ド 64 , 64の計測値 C , C は、次式（39a) (39b)に従う。
3 4 Y3 Y4
[0358] C = - (p -X) sin 0 z+ (q -Y) cos 0 z …… (39a)
Υ3 3 3
C = - (ρ -X) sin 0 z+ (q -Y) cos 0 z …… (39b)
Υ4 4 4
ここで、（ρ , q ) , (ρ , q ) ttYヘッド 64 , 64の X, Υ設置位置（より正確には計測点
3 3 4 4 3 4
の X, Υ位置）である。簡単のため、 Υヘッド 64 , 64の Υ設置位置は等しい（q =q )
3 4 3 4 と仮定する。この仮定の下、上式（39a) (39b)より、次式 (40)が得られる。
[0359] C =C + (p -p ) sin 0 z ……（40)
Υ4 Υ3 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 (40)の右辺の C に代入して
3 Υ3
、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の計測値を予測するこ
Υ4 4
と力 sできる。
[0360] 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 4
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
3 2
換え及びつなぎ処理が完了する。
[0361] なお、上式 (40)を用いて第 2ヘッド 64の計測値を予測する際、変数 θ ζには、作
4
動中の別のヘッドの計測結果から得られる回転角 θ ζ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
3
転角 θ ζ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、例えば切り換
3 3
え時に Υスケール 39Υと対向するヘッドユニット 62Αの 1つのヘッドとを用いて回転 角 θ ζを求めても良い。あるいは、変数 θ ζには、干渉計システム 118の X干渉計 126 、 Υ干渉計 16、あるいは Ζ干渉計 43Α, 43Βなどの計測結果から得られる回転角 θ ζ の値を代入することも可能である。
[0362] なお、ここでは Υ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。
[0363] 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（37a) (37b)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、。
[0364] 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。
[0365] 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。
[0366] 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。
[0367] 上述の例では、図 24 (A)〜図 24 (E)に示されるように、 Yヘッド 64 , 64のそれぞ
3 4 れが対応する Yスケール 39Yに対向している間に、両ヘッド 64 , 64間の切り換え
2 3 4
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、ヘッドユニット 62Aの 1つの Yヘッド（64 とする）が Yス
A
ケール 39Yに対向し、 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
3 A 4 A への切り換え及びつなぎ処理を考えてみる。
[0368] Yヘッド 64 の計測値 C は、理論式（37b)より、次式（39c)に従う。 [0369] C =— (p -X)sin 0 z + (q -Y)cos θ z …… (39c)
YA
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 Υ設置位置 q は、 Yヘッド 64， 64の Y設置位
A A 3 4
置 q , qと等しい (q =q =q )と仮定する。
3 4 A 3 4
[0370] 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（39a) (39c
3 A Y3 YA
)を、新たに使用する Yヘッド 64の計測値 C が従う理論式（39b)に代入すると、次
4 Y3
式 (41)が導かれる。
[0371] C = (l-c)C -c-C …… (41)
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 3 A
値のそれぞれを上式（41)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。
4
[0372] 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 4
。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
3 2
なぎ処理が完了する。
[0373] 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)
3 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
3 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方式の着眼力
4 A
首尾一貫して成立している。
[0374] 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。
[0375] 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!/、。
[0376] 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 27〜図 40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。
[0377] 図 27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。
[0378] 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
27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 27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 (22)又は式 (23)で求められる補正情報）、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力 Sりの補正情報、並びにアツ ベ外し量（アッベ誤差補正情報）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 2 0により、ウェハテープノレ 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、ウェハテーブル 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 )にそれぞれ対向する各一対の Zセンサ 74 , 74
1 2 l,j
、 76 , 76 の計測値に基づいて制御されている。なお、ウェハテーブル WTBの Z
2,j l,q 2,q
軸方向の位置と 回転（ローリング）とを Zセンサ 74 , 74 , 76 , 76 の計測値に
l'j 2,j l'q 2,q
基づ!/、て制御し、 θ X回転 (ピッチング）は Y干渉計 16の計測値に基づ!/、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 Z軸方向の位置， 6 y 回転及び θ X回転の制御（ウェハ Wのフォーカス 'レベリング制御）は、前述の多点 A F系によって事前に行われたフォーカスマッピングの結果に基づいて行われる。
[0379] 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 ·グローバル ·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露
1 4
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が移動されるショ 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 27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。
[0380] 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 28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 28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。
[0381] 次いで、図 29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。また、この移動開始の段階では、主制御装置 20により、 3つ のエンコーダの計測ィ直に基づいて、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。
[0382] 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 29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 29 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 29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など）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。
[0383] 図 29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 30 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 30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 30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。
[0384] 次いで、主制御装置 20は、図 30及び図 31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 31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
1〜AL2 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 30では不図示、図 31参照）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。
[0385] 次に、主制御装置 20は、図 32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うことカできる。なお、図 32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。
[0386] 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。
[0387] 次に、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTをローデイングポジション LPから、図
33に示される、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。このとき、主制御 装置 20は、 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の計測値に基づく変則制御により、ウェハテー ブル WTB (ウェハステージ WST)の XY平面内の位置を制御する。そして、図 33に 示される Pri-BCHKの前半の処理を行う位置にウェハステージ WSTが到達すると、 主制御装置 20は、次のような手順で、主制御装置 20は、ウェハステージ WSTの XY 平面内の位置制御を、上述の変則制御から、 3つのエンコーダ（ヘッド）を用いた位 置制御に切り換える。
[0388] ウェハステージ WSTが図 33に示される Pri-BCHKの前半の処理を行う位置に移動 した状態では、 Xスケール 39X , 39Xにヘッドユニット 62Dの 2つの Xヘッド 66 (その
1 2
うち、 Xスケール 39Xに対向するヘッド 66が丸で囲んで示されている）がそれぞれ対 向し、 Yスケール 39Y . 39Yには図 33中に丸で囲んで示される 2つの Yヘッド 64y , 64yがそれぞれ対向している。この状態で、主制御装置 20は、 2つの Yヘッド 64y
1 2
， 64yと、 Xスケーノレ 39Xに対向している Xヘッド 66とを選択し（この選択された 3つ
1 2
のヘッドを以下では原点ヘッドと呼ぶ）、各原点ヘッドの絶対位相が各原点ヘッドに ついて予め定めた初期値となるように、ウェハステージ WSTを XY平面内で微動する 。ここで、各原点ヘッドの絶対位相の初期値は、ウェハステージ WSTの Θ z回転誤差 が可能な限り零に近い値になるように、予めウェハステージ WSTの Θ z回転を調整し 、その調整後に得た Yヘッド 64y , 64yの絶対位相の計測値と、これと同時に計測し
2 1
た残りの原点ヘッド 66の絶対位相の計測値力 S、定められている。なお、上記の微動 が開始される時点では、各原点ヘッドの計測値が予め定めた値に対して干渉縞の 1 フリンジの範囲内に収まるように、ウェハステージ WSTの XY平面内の位置が追い込 まれている。
[0389] そして、主制御装置 20は、 3つの原点ヘッド 66, 64y , 64yの絶対位相がそれぞ れの初期値となった時点で、 Yスケール 39Y , 39Yにそれぞれ対向する原点ヘッド
1 2
(Yヘッド） 64y , 64y (エンコーダ 70A, 70C)、及び Xスケール 39Xに対向する原 点ヘッド（Xヘッド） 66 (エンコーダ 70D)を用いた XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置制御を改めて開始する。すなわち、このようにして、主制御装置 20では 、 Pri-BCHKの前半の処理を行う位置でウェハステージ WSTの XY平面内における 位置制御を前述の変則制御から、 3つの原点ヘッド 66, 64y、及び 64yに対応する
2 1 エンコーダ 70A、 70C、及び 70Dの計測値に基づく位置制御に切り換える。このェン コーダ 70A、 70C、及び 70Dの計測値に基づく位置制御は、エンコーダ 70A、 70C 、及び 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のピッチング量又はローリング量、ョーイング量、及び Z位置に応じた各ェンコ ーダのステージ位置起因誤差補正情報（前述した式（22)、式（23)で求められる補 正情報）、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、並びにアツ ベ外し量（アッベ誤差補正情報）に基づいて、ウェハステージ WSTの XY平面内の 位置を制御することで行われる。
[0390] 次いで、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。
[0391] 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。
[0392] 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、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。
[0393] 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 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 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
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。
[0394] 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 34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。
[0395] そして、上記の両ステージ WST, MSTの + Y方向への移動中に、図 35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。
[0396] 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 36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 35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, 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
[0397] 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。
[0398] 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 36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。
[0399] そして、両ステージ WST, MSTが、図 37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、 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をそれぞれ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 37に示されるように、 Zセンサ 72 a, 72b、 72c, 72dによって計測されるウェハテーブル 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 05/124834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、投影光学
1,4 2,4 1,3 2,3
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
1,4 2,4 1,3 2,3 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ツピ ングの途中で行なわれるからである。
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 37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 )カ求まる。
[0401] 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 、 7
1,4 2,4 1,3
6 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、投影光
2,3
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）におけるオフ 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。
[0402] 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。
[0403] なお、この図 37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
[0404] 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 38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〜AL2を用いて、 5つのサードァライメントショ
1 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 38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
1 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。
[0405] 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。
[0406] 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。
[0407] そして、ウェハステージ WSTが図 39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 39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。
[0408] 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 40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。
[0409] 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、ウェハステ ージ WSTの,駆動中に、エンコーダシステムの Xエンコーダと Yエンコーダとを少なくと も各 1つ含む 3つのエンコーダにより XY平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、 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）力 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。また、主制御装置 20は、このェンコ一 ダの切り換えに際しても、前述した計測遅延に起因するヘッド (エンコーダ）の計測誤 差を補正した各エンコーダの計測値を用いる。従って、複数のエンコーダ間でつなぎ を行いながら、所定の経路に沿っ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。
[0410] また、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 2 0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ヘッド（Y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 (移動面）内におけるゥェ 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 6 6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ゥ 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、ゥ 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。
[0411] また、本実施形態の露光装置 100によると、ウェハステージ WSTの駆動中、主制 御装置 20により、エンコーダシステムの各エンコーダ (ヘッド）の出力が常時 (所定の 計測サンプリング間隔で）取り込まれるとともに、ウェハステージ WSTの位置制御に 用いて!/、たエンコーダ（ヘッド）から別のエンコーダ（ヘッド）へウェハステージ WSTの 位置制御に用いるエンコーダを切り換える動作力 ウェハステージ WSTの位置制御 のタイミングに同期して実行される。このため、エンコーダの切り換えを、干渉計ゃェ ンコーダの出力の取り込みが行われる計測サンプリングと同期して高速に行う必要が なくなり、その切り換えのための高精度なハードウェアが不要となり、コストの低減を図 ること力 S可倉 となる。
[0412] また、本実施形態の露光装置 100によると、主制御装置 20により、ウェハステージ WSTの移動ルートに基づいて、ウェハステージ WSTの位置制御に用いるェンコ一 ダをエンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える切り換 えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えのタイミングが予めスケジユー リングされる。そして、ウェハステージ WSTの移動中、主制御装置 20により、ウェハ ステージ WSTの XY平面内の位置情報がエンコーダシステムの 3つエンコーダを用 いて計測され、上記のスケジューリングされた内容に基づいて、任意のエンコーダか ら別のエンコーダへの切り換えが行われる。これにより、ウェハステージ WSTの目標 軌道に応じた無理の無いエンコーダの切り換えが可能になる。
[0413] 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、スケールのアッベ外し量に起因 するアッベ誤差の補正情報、に基づいて、ウェハステージ WSTが Y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 WST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 (22)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の曲力 Sりの補正情報と、 Yスケールのアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補 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との非計測方向への相対変位、 Yスケール 39Y
1 2 1
39Yの格子ピッチ及び格子線 38の曲がりに起因するエンコーダ 70A、 70Cの計測 誤差、並びに Yスケールのアッベ外し量に起因するアッベ誤差力 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 1 24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、ェンコ一 ダ 70A、 70Cの計測値 (カウント値）は、理想的な格子（回折格子）を理想的なェンコ ーダ (ヘッド）で計測しているのと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計測値が変化しな いものである。 [0414] 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、スケールのアッベ外し量に起因するアッベ 誤差の補正情報とに基づいて、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ゥ 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エンコーダ 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 (23)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、 Xスケール 39X、 39Xのアッベ外し量
1 2
に起因するアッベ誤差の補正情報とに基づいて、ウェハステージ WST力 軸方向に 駆動される。このようにして、 Xスケール 39X、 39Xと Xヘッド 66との非計測方向への
1 2
相対変位、 Xスケール 39X 39Xの格子ピッチ及び格子線 37の曲力 Sりに起因するェ
1、 2
ンコーダ 70B、 70Dの計測誤差、並びに Xスケール 39X、 39Xのアッベ外し量に起
1 2
因するアッベ誤差が、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力 軸 方向に駆動される。この場合、エンコーダ 70B、 70Dの計測値は、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!/、るのと同じ結果になって!/、る。
[0415] 従って、ヘッドとスケールの間の計測したい方向（計測方向）以外の相対運動に影 響を受けることなぐアッベ誤差の影響を受けることなぐスケールの凹凸の影響を受 けることなく、かつスケールの格子ピッチ及び格子曲がりの影響を受けることなぐェ ンコーダを用いてウェハステージ WSTを所望の方向へ精度良く駆動することが可能 になる。 [0416] また、本実施形態の露光装置 100によると、ウェハ上の各ショット領域にレチクル R のパターンを形成するに際し、ステップ'アンド '·スキャン方式の露光が行われる力 こ のステップ.アンド 'スキャン方式の露光動作中に、主制御装置 20は、複数のェンコ ーダ間でのつなぎ動作を、予め設定されたスケジュールに従うエンコーダ間（ェンコ ーダの組み合わせ間）で、前記スケジュールに従うタイミングで、ウェハステージ WS Tの位置制御のタイミングに同期して行う。
[0417] また、本実施形態に係る露光装置 100によると、主制御装置 20により、ウェハステ ージ WSTを XY平面内の所定方向に駆動する際に、エンコーダシステムの少なくとも 1つ、例えば Xヘッドと Yヘッドとを含んで合計で 3つのヘッドの検出信号に応じた計 測データが、所定の制御サンプリング間隔 (例えば 96〔 a sec] )でそれぞれ取り込ま れるとともに、各ヘッドについて、最後に取り込んだ最新の計測データ及び 1つ前（1 制御サンプリング間隔前）のデータと、検出信号の電線 (伝播経路）中の伝播に伴う 遅延時間 δの情報とに基づいて、検出信号の電線 (伝播経路）中の伝播に伴う計測 遅延に起因するヘッド（エンコーダ）の計測誤差が補正されるように、ウェハステージ WSTが駆動される。これにより、エンコーダのヘッドの検出信号の電線 (伝播経路） 中の伝播に伴う計測遅延に影響を受けることなぐウェハステージ WSTを高精度に 所望の方向に駆動することが可能になる。
[0418] 例えば、本実施形態の露光装置 100では、ウェハステージ WSTを Υ軸方に駆動す る場合、 Υスケール 39Υ , 39Υにそれぞれ対向する一対の Υヘッド 64をそれぞれ有
1 2
するエンコーダ 70Α, 70Cを含む合計 3つのヘッド（エンコーダ）を用いてウェハステ ージ WSTの位置情報が計測される。このとき、 Υスケール 39Υ , 39Υにそれぞれ対
1 2
向する一対の Υヘッド 64相互間の上記遅延時間 δが異なっていたとしても、主制御 装置 20により、遅延時間 δに起因するヘッド（エンコーダ）の計測誤差が補正される ように、ウェハステージ WSTが駆動されるので、結果的に一対の Υヘッド 64相互間 の上記遅延時間 δの相違によってウェハステージ WSTに Θ z回転誤差が生じるよう なおそれがない。
[0419] また、本実施形態では、上記のウェハステージ WSTの駆動に先立って、例えば装 置の立ち上げ時などに、主制御装置 20により、ウェハステージ WSTを XY平面内の 所定方向（例えば Y軸方向（又は X軸方向））に駆動し、その駆動中にエンコーダシス テムの複数、例えば一対の Υヘッド 64 (又は Xヘッド 66)のそれぞれについて該各へ ッドの検出信号と干渉計システム 118の Υ干渉計 16 (又は X干渉計 126)の検出信号 とを所定サンプリングタイミングで同時にメモリ 34などに取り込み、両検出信号に基づ V、て各ヘッドにつ!/、ての遅延時間の情報を対応する干渉計の検出信号を基準として 取得する遅延時間取得処理が実行される。このようにして、露光装置 100 (主制御装 置 20)自らが、複数のヘッドそれぞれの検出信号の遅延時間の情報を干渉計システ ム 118の対応する干渉計の検出信号を基準として取得することが可能となる。
[0420] そして、その取得された取得したエンコーダシステムの複数のヘッドそれぞれにつ いての遅延時間の情報と、複数のヘッドそれぞれの検出信号に対応する計測データ とに基づいて、主制御装置 20により、ウェハステージ WSTが上述のようにして駆動さ れる。これにより、ヘッド毎に遅延時間が異なっていても、この複数のヘッド間の遅延 時間の相違の影響を受けることなぐウェハステージ WSTをエンコーダシステムの各 エンコーダを用いて精度良く駆動することが可能になる。
[0421] また、本実施形態の露光装置 100によると、主制御装置 20により、ウェハステージ WST上のウェハ Wに対する露光が終了すると、ウェハステージ WSTがアンローディ ングポジション UP、ローデイングポジション LPに順次移動され、露光済みのウェハ W のウェハステージ WST上からのアンロード、及びウェハステージ WST上への新たな ウェハ wのロード、すなわち、ウェハステージ WST上でのウェハ Wの交換が行われ る。このウェハ Wの交換の終了の度に、主制御装置 20により、ウェハステージ WST が前述の Pri-BCHKの前半の処理を行う位置に位置決めされ、エンコーダシステムの 3つのエンコーダを用いた XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置制御が、 前述の手順に従って、改めて開始される。このため、前述した複数のエンコーダ間で のつなぎ処理（ウェハステージ WSTの XY平面内の位置制御に用レ、られるェンコ一 ダの切り換え処理）などを繰り返し行っても、ウェハ Wの交換が行われる度に、そのつ なぎ処理に伴うウェハステージ WSTの位置誤差 (つなぎ処理の度に累積した累積誤 差）がキャンセルされ、ウェハステージ WSTの位置誤差が許容レベルを超えるまで 累積することがない。従って、エンコーダシステムによってウェハステージ WSTの XY 平面内における位置情報を露光位置を含む前述の有効領域内で精度良く長期に渡 つて計測することが可能となり、これにより露光精度を長期に渡って維持することが可 能となる。
[0422] また、本実施形態では、主制御装置 20により、相互に距離 L (≥ 400mm)離れた 一対の原点ヘッド 64y , 64yの絶対位相が、予め定めた初期値になる位置にウェハ
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ステージ WSTのョーイングが調整された状態で、エンコーダシステムの 3つのェンコ ーダを用いた XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置制御が改めて開始さ れる。このため、 3つの原点ヘッドの計測値に基づぐウェハステージ WSTの XY平 面内位置の制御開始時点におけるウェハステージ WSTのョーイング誤差をほぼ零 に設定することができ、結果的にそのウェハステージ WSTのョーイング誤差に伴う、 プライマリァライメント系のベースラインの X軸方向に関するずれ、及びチップローテ ーシヨン（ウェハ W上のショット領域の回転誤差）、並びに該チップローテーションに 伴う重ね合わせ誤差の発生を効果的に抑制することができる。
[0423] また、本実施形態では、主制御装置 20により、ウェハステージ WST上でウェハ W の交換が行われる度に、 EGAァライメント計測の開始に先立って、具体的にはァライ 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
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域に付設されたァライメントマークの計測に先立って、 3つのエンコーダを用いた XY 平面内におけるウェハステージ WSTの位置制御が改めて開始される。このため、上 記の 3つのエンコーダを用いた XY平面内におけるウェハステージ WSTの位置制御 が改めて開始された時点で、エンコーダによって計測されるウェハステージ 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。
[0424] また、本実施形態では、図 30、図 31及び図 32に示されるように、主制御装置 20に より、エンコーダシステムの Xエンコーダ 70B (Xスケール 39Xに対向するヘッドュニ ット 62Dの 1つの Xヘッド 66)を用いて、ウェハステージ WST上でウェハ Wの交換が 行われている間も、その Xエンコーダ 70Bの計測方向である X軸方向に関するウェハ ステージ WSTの位置情報の計測が継続されている。このため、アンローデイングポジ シヨン UP及びローデイングポジション LP近傍におけるウェハステージ WSTの X位置 を計測する X干渉計 128は、必ずしも設ける必要がない。ただし、本実施形態では、 そのエンコーダの異常時などのバックアップの目的などで、 X干渉計 128を設けてい
[0425] 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、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、並び に各ケールのアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補正情報とに基づいてウェハ W を載置するウェハステージ WSTが精度良く駆動される。
[0426] 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。
[0427] また、本実施形態では、先に図 33及び図 34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
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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。
[0428] 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 118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
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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。
[0429] 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!/、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。
[0430] 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
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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ス
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テージ位置起因誤差補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、ウェハステージ WSTを Z軸方向へ移動させた際に対象とするェ 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ェンコ 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がない。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）などに起因してェン 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、 、てはウェハステージ 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。
[0431] なお、上記実施形態では、ウェハステージ WSTの位置制御に用いるエンコーダの 切り換えに際し、 XY平面 (移動面）内の 3自由度方向に関するウェハステージ WST の位置 (X, Υ, Θ z)が切り換えの前後で維持されるように、移動面内の 3自由度方向 に関するウェハステージ WSTの位置情報を計測する 3つのエンコーダ（ヘッド）のう ちのいずれかのエンコーダ（ヘッド）から別のエンコーダ（ヘッド）に切り換える場合に ついて説明したが、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、この場合、移動面内の第 1軸に平行な方向に関する移動体の位置情報を 計測する第 1エンコーダと前記移動面内において前記第 1軸に直交する第 2軸に平 行な方向に関する移動体の位置情報を計測する第 2エンコーダとを少なくとも各 1つ 合計で 3つ以上含むエンコーダシステムを用い、制御装置が、移動面内における移 動体の位置が切り換えの前後で維持されるように、移動面内における移動体の位置 情報の計測に用いるエンコーダを、第 1エンコーダと第 2エンコーダとを少なくとも各 1 つ含む少なくとも 2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ェンコ一 ダに切り換えることとすれば良い。このようにした場合には、移動体の位置の制御に 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、切り換えの前後で移動 体の移動面内の位置が維持され、正確なつなぎが可能になり、これにより、複数のェ ンコーダ間でつなぎを行いながら、所定の経路に沿って正確に移動体を 2次元移動 させること力 S可能になる。また、制御装置は、上記実施形態と同様に、移動体の移動 ルートに基づいて、前記切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換え タイミングをスケジューリングすることとすることができるとともに、エンコーダシステムの 各エンコーダの計測値を常時取り込むとともに、移動体の位置制御に用いていた少 なくとも 2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移動体 の制御に用いるエンコーダを切り換える動作を、移動体の位置制御のタイミングに同 期して実 fiすることとすること力 Sでさる。
[0432] また、前述の切り換えに際し、制御装置は、切り換え前に移動体の位置制御に用い ていた少なくとも 2つのエンコーダの計測値に基づいてァフィン変換の関係を利用し た演算式により移動体の移動面内の位置情報を算出し、該算出結果を満足するよう に、前記別のエンコーダの計測値の初期値を決定することとすることができる。
[0433] なお、上記実施形態では、 2次元面内で移動するウェハステージの位置情報を計 測する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムを備え、主制御装置 20が、ェン コーダシステムの各エンコーダの出力を常時取り込むとともに、移動体の位置制御に 用いて!/、たエンコーダから別のエンコーダへ移動体の位置制御に用レ、るエンコーダ を切り換える動作を、移動体の位置制御のタイミングに同期して実行する移動体駆動 システムについて例示したが、これに限らず、例えば一次元方向にのみ移動する移 動体の位置情報を計測する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムを備えた移 動体駆動システムにおいて、制御装置が、エンコーダシステムの各エンコーダの出 力を常時取り込むとともに、移動体の位置制御に用いていたエンコーダから別のェン コーダへ移動体の位置制御に用いるエンコーダを切り換える動作を、移動体の位置 制御のタイミングに同期して実行することとしても良い。力、かる場合であっても、ェンコ ーダの切り換えを高速に行う必要がなくなり、その切り換えのための高精度なハード ウェアが不要となり、コストの低減を図ることが可能となる。
[0434] また、上記実施形態では、主制御装置 20が、ウェハステージ WSTの移動ルートに 基づいて、移動面（XY平面）内の 3自由度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システムの 3つのエンコーダのうちの任意のエンコーダ 力、ら別のエンコーダへ切り換える切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び 切り換えタイミングをスケジューリングする場合について説明した力 S、本発明がこれに 限定されるものではない。例えば、移動面内における 2自由度方向又は 1自由度方 向のみの移動しか許容されていない移動体もある力 S、力、かる移動体を移動面内で駆 動する移動体駆動システムであっても、移動面内における移動体の位置情報を計測 する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムを備えて!/、れば、上記実施形態と 同様に、制御装置が移動体の移動ルートに基づいて、移動体の位置制御に用いる エンコーダを前記エンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り 換える切り換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジ ユーリングすることが望ましい。これにより、移動体の目標軌道に応じた無理の無いェ ンコーダの切り換えが可能になる。また、この場合も、制御装置は、エンコーダシステ ムの各エンコーダの出力を常時取り込むとともに、移動体の位置制御に用いていた 任意のエンコーダから別のエンコーダへの切り換え動作を、前記移動体の位置制御 のタイミングに同期して実行することとすることができる。
[0435] ウェハステージ WSTを X軸方向に移動すると、上記実施形態では、例えばヘッドュ 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 62A、 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。
[0436] 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、 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、及びアッベ誤差など） 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ゥェ 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）、ェン 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、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、及び検出信号の伝播に伴う計 測遅延に起因するエンコーダヘッドの計測誤差の補正に関連する発明などが、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。
[0437] また、前述のヘッドの切り換え ·つなぎ処理と組み合わせて、前述したステージ位置 起因誤差、ヘッド起因誤差、スケール起因誤差、及びアッベ誤差の 1つ又は 2つ以上 の組み合わせの補正を実施しても良!/、。
[0438] なお、上記実施形態では、主制御装置 20が、現在時刻 tにおいて取得した各ェン コーダ (ヘッド）の最新の計測値と、 1つ前（1制御サンプリング間隔）の計測値とに基 づいて、ウェハステージ WSTの位置の時間変化（例えば図 10に示される時間変化 曲線 y=y(t)参照）に対する近似直線 (例えば図 10に示される直線 y=y (t)参照） を算出し、該近似直線を用いて、エンコーダシステムの各ヘッドの検出信号の伝播経 路中の伝播に伴う計測遅延に起因する計測誤差が補正されるように、ウェハステー ジ WSTを駆動するものとした力 本発明がこれに限定されることはない。すなわち、 本発明においては、制御装置は、最新の計測データ及び 1つ前（1制御サンプリング 間隔)前の計測データに加え、 2つ前（2制御サンプリング間隔)前の計測データをも 用いて、移動体の位置の時間変化曲線の 2次の近似曲線を算出し、該近似曲線に 基づいてエンコーダシステムの各ヘッドの検出信号の伝播経路中の伝播に伴う計測 遅延による計測誤差が補正されるように、ウェハステージ WSTを駆動することとして も良い。要は、制御装置は、エンコーダシステムのヘッドにおける最新の計測データ と少なくとも 1つ前のデータを含む過去の計測データとを含む複数のデータと、前記 ヘッドの検出信号の電線中の伝播に伴う遅延時間の情報とに基づいて、前記ヘッド の計測遅延による計測誤差が補正されるように、移動体を駆動すれば良い。
[0439] また、上記実施形態では、主制御装置 20が、エンコーダシステムの各 Yヘッド（又 は各 Xヘッド）の検出信号と Y干渉計 16 (又は X干渉計 126)の検出信号とに基づい て各 Yヘッド（又は各 Xヘッド）の前記遅延時間の情報を Y干渉計 16 (又は X干渉計 1 26)の検出信号を基準として取得する遅延時間取得処理を実行するものとしたが、こ れに限らず、いずれか一つの Xヘッド（又は Yヘッド）の検出信号の電線中の伝播に 伴う遅延時間と他の Xヘッド（又は Yヘッド）の検出信号の検出信号の電線中の伝播 に伴う遅延時間との差を求めることで、一つの Xヘッド（又は Yヘッド）の検出信号を 基準として他の Xヘッド（又は Yヘッド）につ!/、ての前記遅延時間の情報を取得しても 良い。
[0440] また、上記実施形態では、主制御装置 20が、エンコーダシステムの全てのヘッドに ついて、前記遅延時間取得処理を実行するものとしたが、これに限らず、一部のへッ ドにつ!/、て遅延時間取得処理を実行することとしても良!/、。
[0441] また、上記実施形態では、図 20を用いて説明したように、主制御装置 20が、上記 遅延時間取得処理に際して、各ヘッド、例えば Yヘッド 64の検出信号 C2と対応する 干渉計、例えば Y干渉計 16の出力信号 C1との強度の差 Δ Ιに基づいて、その Yへッ ド 64についての前記遅延時間 δの情報を算出するものとした力 これに限らず、両 信号の時間軸方向のずれから、遅延時間の情報を直接求めても良い。
[0442] なお、上記実施形態では、アンローデイングポジション及びローデイングポジション で、ヘッドユニット 62Dの 1つのヘッド 66以外の残りの全てのヘッドがスケールに対向 しなくなり、エンコーダシステムによるウェハステージの XY平面内の位置計測が物理 的にできなくな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ない。 すなわち、エンコーダシステムによるウェハステージの XY平面内の位置計測力 ァ ンローデイングポジション及びローデイングポジションでも継続して可能な場合であつ ても、上記実施形態と同様に、ウェハステージ WSTがウェハ交換位置からァライメン ト領域に復帰するまでの間のいずれかの時点で、 3つのエンコーダを用いたウェハス テージ WSTの位置計測及び位置制御を改めて開始することが望ましい。このように することで、複数のエンコーダ間のつなぎ処理を繰り返すことに伴うウェハステージ位 置の累積誤差を定期的にキャンセルすることができる。
[0443] なお、上記実施形態では、説明を簡略化するために、主制御装置 20が、ステージ 系、干渉計システム、エンコーダシステムなど、露光装置の構成各部の制御を行うも のとしたが、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 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ハードウェ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。
[0444] 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
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, 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
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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、。
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、 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。 あるいはウェハステージにヘッドを設け、移動体の外部に 2次元格子（又は 2次元配 置された 1次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。 この場合、ウェハステージ上面に Zセンサをも配置する場合には、その 2次元格子（ 又は 2次元配置された 1次元の格子部）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。
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 例えば 1対の Zセンサ 74 又は 76 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、 62C
P.q
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 39X、 39Xとそれぞれ対向する Zセンサの計測値からピッチ
1 2
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ェ 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。
また、上記実施形態では、ウェハステージ WSTを駆動する所定方向と異なる方向 へのウェハステージ WSTの変位（ヘッドとスケールとの相対変位）に起因して生じる エンコーダシステムの計測誤差を補償するように、前述の補正情報に基づいてェンコ ーダシステムの計測値を補正するものとした力 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レチクルステージ RSTの 位置を補正しても良い。
[0446] 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。
[0447] 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。
[0448] 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。
[0449] 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。
[0450] 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、。 [0451] 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。
[0452] 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。
[0453] 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。
[0454] 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。
[0455] 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!/、。
[0456] 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 Ο— Η 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。
[0457] 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。
[0458] 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。
[0459] 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。また、ステツバなどであって も、前述と同様に、そのステージの位置制御に用いられるエンコーダの切り換えを行 うことができ、その切り換えの対象となるエンコーダ（ヘッド）の組み合わせ及び切り換 えタイミングのスケジューリングを行うことができる。また、切り換え動作のタイミングは 、ステージの位置制御のタイミングと同期しておこなうこととすることができる。さらに、 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 'スティツチ 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 'ァライナ一などにも本発明は適用することができる。
[0460] 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。
[0461] 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、あるいは 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 7,02 3,610号明細書）に開示されているように、真空紫外光として DFB半導体レーザ又 はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例 えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーァ 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。
[0462] 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。
[0463] 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、そのステージの移動面内 の位置をエ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。
[0464] 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。
[0465] 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。
[0466] 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。
[0467] 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。
[0468] 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。
[0469] 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。
[0470] 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。 [0471] 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。
[0472] 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。
[0473] 図 41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 41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。
[0474] 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。
[0475] 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。
[0476] 図 42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 ている。図 42において、ステップ 211 (酸化ステップ）におい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。 [0477] 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。
[0478] 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。
[0479] 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することができる。
産業上の利用可能性
[0480] 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。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面内で移動体を駆動する移動体駆 動方法であって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドを有する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムの少なくとも 1つのェンコ一 ダを用いて、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する工程と； 前記移動面内における前記移動体の位置が切り換えの前後で維持されるように、 前記移動体の位置制御に用いるエンコーダの少なくとも 1つを、別のエンコーダに切 り換える工程と；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、
前記切り換える工程では、前記移動体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、新たに使用されるエンコーダの計測値を予測し、その予測値を前記 新たに使用されるエンコーダの計測値の初期値として設定する移動体駆動方法。
[3] 請求項 2に記載の移動体駆動方法において、
前記新たに使用されるエンコーダの計測値を予測するために、前記移動体の前記 移動面内の回転角をパラメータとして含む所定の理論式と、後に停止されるェンコ一 ダを含め作動中のエンコーダの計測値を必要数、使用する移動体駆動方法。
[4] 請求項 3に記載の移動体駆動方法において、
前記新たに使用されるエンコーダの計測値を予測する際に、前記移動体の前記移 動面内の回転角は、前記エンコーダシステムとは異なる計測装置の計測結果から得 られる値を用いる移動体駆動方法。
[5] 請求項 1に記載の移動体駆動方法にお!/ヽて、
前記計測する工程では、前記エンコーダシステムの少なくとも 2つのエンコーダを用 いて、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測し、
前記切り換える工程では、前記移動体の位置制御に用いるエンコーダを、前記少 なくとも 2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 える移動体駆動方法。
[6] 請求項 5に記載の移動体駆動方法において、 前記計測する工程では、 3つのエンコーダを用いて、前記移動面内の 3自由度方 向に関する前記移動体の位置情報を計測し、
前記切り換える工程では、前記 3自由度方向に関する前記移動体の位置が切り換 えの前後で維持されるように、前記移動体の位置制御に用いるエンコーダを、前記 少なくとも 2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 換える移動体駆動方法。
[7] 請求項 1〜6のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体には、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする第 1グレーティング及 び前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする第 2グレーティングが少なくとも各 1つ 配置され、
前記各エンコーダのヘッドは、前記移動体の外部に配置されている移動体駆動方 法。
[8] 請求項 7に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体には、前記第 1軸に平行な方向を長手方向とする前記第 1グレーティン グが一対、前記第 2軸方向に所定距離隔てて配置されている移動体駆動方法。
[9] 請求項 1〜8のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記各エンコーダとして、反射型の光学式エンコーダが用いられる移動体駆動方 法。
[10] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記切り換える工程では、切り換えに際し、切り換え前に前記移動体の位置制御に 用いていた少なくとも 2つのエンコーダの計測値に基づいてァフィン変換の関係を利 用した演算式により前記移動体の前記移動面内の位置情報を算出し、該算出結果 を満足するように、前記別のエンコーダの計測値の初期値を決定する移動体駆動方 法。
[11] 請求項 10に記載の移動体駆動方法において、
前記切り換える工程では、対応するグレーティングに対する前記別のエンコーダの ヘッドの非計測方向に関する相対運動に応じた前記別のエンコーダの計測値の補 正情報及び前記対応するグレーティングのピッチの補正情報の少なくとも一方を考 慮して前記初期値を決定する移動体駆動方法。
[12] 請求項 1〜； 11のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記切り換えに先立って、前記移動体の移動ルートに基づいて、前記切り換え対 象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジューリングする工程 をさらに含む移動体駆動方法。
[13] 請求項 1〜； 12のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記切り換える工程では、前記エンコーダシステムの各エンコーダの出力を常時取 り込むとともに、前記少なくとも 2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る動作を、前記移動体の位置制御のタイミングに同期して 実行する移動体駆動方法。
[14] 移動面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
前記移動体を前記移動面内の所定方向に駆動する際に、前記移動面内における 前記移動体の位置情報を計測する複数のヘッドを含むエンコーダシステムの少なく とも 1つのヘッドの検出信号に応じた計測データを、所定の制御サンプリング間隔で 取り込む工程と；
最後に取り込んだ最新の計測データと少なくとも 1つ前のデータを含む過去の計測 データとを含む複数のデータと、前記検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間 の情報とに基づいて、前記検出信号の伝播に伴う計測遅延に起因する前記ヘッドの 計測誤差が補正されるように、前記移動体を駆動する工程と；を含む移動体駆動方 法。
[15] 請求項 14に記載の移動体駆動方法において、
前記取り込む工程では、前記エンコーダシステムの複数のヘッドを用いて前記移動 体の位置情報を計測するとともに、各ヘッドの検出信号に応じた計測データを、前記 制御サンプリング間隔で取り込み、
前記駆動する工程では、前記複数のヘッドそれぞれにつ!/、ての前記複数のデータ と前記遅延時間の情報とに基づいて、前記計測遅延に起因する前記複数のヘッドそ れぞれの計測誤差が補正されるように、前記移動体を駆動する移動体駆動方法。
[16] 請求項 14に記載の移動体駆動方法において、 前記取り込む工程では、前記エンコーダシステムの前記所定方向に関して離れて 配置された複数のヘッドを順次用いて前記移動体の位置情報を計測し、各ヘッドの 検出信号に応じた計測データを、前記制御サンプリング間隔で取り込む移動体駆動 方法。
[17] 請求項 14〜； 16のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記駆動する工程では、前記ヘッドについての前記複数のデータを用いて、前記 移動体の位置の時間変化を示す近似直線及び近似曲線の!/、ずれかを求め、該近 似直線及び近似曲線の!/、ずれかと前記ヘッドにつ!/、ての前記遅延時間の情報とに 基づいて、前記計測遅延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるように、前 記移動体を駆動する移動体駆動方法。
[18] 請求項 14〜； 17のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体の前記移動面内における位置情報は、干渉計システムによってさらに 計測されており、
前記移動体を所定方向に駆動し、その駆動中に前記エンコーダシステムの少なくと も 1つのヘッドについて、該ヘッドの検出信号と前記干渉計システムの検出信号とを 所定サンプリングタイミングで同時に取り込み、両検出信号に基づいて前記少なくと も 1つのヘッドの前記遅延時間の情報を前記干渉計システムの検出信号を基準とし て取得する遅延時間取得処理を実行する遅延時間取得工程をさらに含む移動体駆 動方法。
[19] 請求項 18に記載の移動体駆動方法において、
前記遅延時間取得工程では、前記エンコーダシステムの全てのヘッドについて、前 記遅延時間取得処理を実行する移動体駆動方法。
[20] 請求項 18又は 19に記載の移動体駆動方法において、
前記遅延時間取得工程では、前記遅延時間取得処理に際して前記ヘッドの検出 信号と前記干渉計システムの検出信号との強度の差に基づレ、て、前記ヘッドにつ!/、 ての遅延時間の情報を算出する移動体駆動方法。
[21] 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;!〜 20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。
[22] 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 21に記載のパターン形成方法を用いて基板 上にパターンを形成するデバイス製造方法。
[23] 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 1〜20のいずれか 一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体を載置する移動体を駆動する露 光方法。
[24] 移動面内で移動する移動体上の物体を順次交換し、交換後の物体を順次露光し て各物体上にパターンをそれぞれ形成する露光方法であって、
前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記移動体の前記移動面内におけ る位置情報を露光位置を含む所定の有効領域内で計測するエンコーダシステムの 少なくとも 3つのエンコーダを用レ、た前記移動面内における前記移動体の位置制御 を改めて開始する露光方法。
[25] 請求項 24に記載の露光方法において、
前記エンコーダシステムの各エンコーダとしては、前記移動体の前記移動面に平 行な面に配置されたグレーティングに検出光を照射し、該各グレーティングからの光 を受光することで、計測方向に関する前記移動体の位置情報を計測するエンコーダ が用いられている露光方法。
[26] 請求項 24又は 25に記載の露光方法において、
前記移動体上で物体の交換が行われて!/、る間も、前記エンコーダシステムの特定 の 1つのエンコーダを用いてその計測方向に関する前記移動体の位置情報の計測 を継続する露光方法。
[27] 請求項 24〜26の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記移動体の前記移動面内における位置情報は干渉計システムによっても計測さ れており、
前記有効領域の内部から前記有効領域の外部に前記移動体が移動するときに、 前記移動面内における前記移動体の位置制御を前記エンコーダシステムを用いた 位置制御から前記干渉計システムを用いた位置制御に切り換え、前記有効領域の 外部から前記有効領域の内部に前記移動体が移動したときに、前記移動面内にお ける前記移動体の位置制御を前記干渉計システムを用いた位置制御から前記ェン コーダシステムを用いた位置制御に切り換える露光方法。
[28] 請求項 27に記載の露光方法において、
前記干渉計システムの計測値に基づ!/、て、前記移動体を予め定めた位置近傍に 一旦移動した後、前記移動体を微動して前記少なくとも 3つのエンコーダそれぞれの 絶対位相がそれぞれについて予め定めた値となった時点で、前記少なくとも 3つのェ ンコーダを用いた前記移動面内における前記移動体の位置制御を改めて開始する g|光方法。
[29] 請求項 23〜28の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記物体上に形成されたマークの マーク検出系を用いた検出を開始するのに先立って、前記少なくとも 3つのェンコ一 ダを用いた前記移動面内における前記移動体の位置制御を改めて開始する露光方 法。
[30] 請求項 29に記載の露光方法を用いて、複数の物体上にパターンを順次形成する ノ ターン形成工程を含むデバイス製造方法。
[31] 移動面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドをそれぞれ有し、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数 のエンコーダを含むエンコーダシステムの各エンコーダの出力を常時取り込むととも に、前記移動体の位置制御に用いていたエンコーダから別のエンコーダへ前記移動 体の位置制御に用いるエンコーダを切り換える動作を、前記移動体の位置制御のタ イミングに同期して実行する工程;を含む移動体駆動方法。
[32] 互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面内で移動体を駆動する移動体駆 動方法であって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドをそれぞれ有する複数のエンコーダを含むエンコーダシステムの少なくとも 1つの エンコーダを用いて、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測するェ 程と；
前記移動体の移動ルートに基づいて、前記移動体の位置制御に用いるエンコーダ を任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える切り換えの対象となるェンコ一 ダの組み合わせ及び切り換えのタイミングをスケジューリングする工程と；
前記スケジューリングされた内容に基づいて、前記任意のエンコーダから別のェン コーダへ切り換える工程と；を含む移動体駆動方法。
[33] 請求項 32に記載の移動体駆動方法において、
前記計測する工程では、 3つのエンコーダを用いて、前記移動面内の 3自由度方 向に関する前記移動体の位置情報を計測し、
前記スケジューリングする工程では、前記移動体の移動ルートに基づいて、前記 3 つのエンコーダのうちの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える切り換え の対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えのタイミングをスケジューリングす る移動体駆動方法。
[34] 請求項 32又は 33に記載の移動体駆動方法において、
前記切り換える工程では、前記エンコーダシステムの各エンコーダの出力を常時取 り込むとともに、前記任意のエンコーダ力、ら別のエンコーダへの切り換え動作は、前 記移動体の位置制御のタイミングに同期して実行する移動体駆動方法。
[35] 互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面内で移動体を駆動する移動体駆 動システムであって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドをそれぞれ有し、前記第 1軸に平行な方向に関する前記移動体の位置情報の計 測に用いられる第 1エンコーダを含む複数のエンコーダを有するエンコーダシステム と；
前記エンコーダシステムの少なくとも 1つのエンコーダを用いて、前記移動面内に おける前記移動体の位置情報を計測するとともに、前記移動面内における前記移動 体の位置が切り換えの前後で維持されるように、前記移動面内における前記移動体 の位置情報の計測に用いるエンコーダの少なくとも 1つを、別のエンコーダに切り換 える制御装置と；を備える移動体駆動システム。
[36] 請求項 35に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、前記移動体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、新たに使用されるエンコーダの計測値を予測し、その予測値を前記新たに 使用されるエンコーダの計測値の初期値として設定する移動体駆動システム。
[37] 請求項 36に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、前記新たに使用されるエンコーダの計測値を予測するために、 前記移動体の前記移動面内の回転角をパラメータとして含む所定の理論式と、後に 停止されるエンコーダを含め作動中のエンコーダの計測値を必要数、使用する移動 体駆動システム。
[38] 請求項 37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の回転方向の位置情報を計測する計測装置をさらに 備え、
前記制御装置は、前記新たに使用されるエンコーダの計測値を予測する際に、前 記移動体の前記移動面内の回転角は、前記計測装置の計測結果から得られる値を 用いる移動体駆動システム。
[39] 請求項 35に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記エンコーダシステムは、前記第 1エンコーダと、前記第 2軸に平行な方向に関 する前記移動体の位置情報の計測に用いられる第 2エンコーダとを少なくとも各 1つ 含む、合計で 3つ以上のエンコーダを有し、
前記制御装置は、前記第 1エンコーダと前記第 2エンコーダとを少なくとも各 1つ含 む少なくとも 2つのエンコーダを用いて、前記移動面内における前記移動体の位置 情報を計測するとともに、前記移動体の位置情報の計測に用いるエンコーダを、前 記少なくとも 2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 り換える移動体駆動システム。
[40] 請求項 39に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、前記移動面内の 3自由度方向に関する前記移動体の位置が切 り換えの前後で維持されるように、前記移動面内の 3自由度方向に関する前記移動 体の位置情報を計測する 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る移動体駆動システム。
[41] 請求項 35〜40のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体には、前記第 1軸に平行な方向を周期方向とする第 1グレーティング及 び前記第 2軸に平行な方向を周期方向とする第 2グレーティングが少なくとも各 1つ 配置され、
前記エンコーダシステムは、前記移動体の外部に配置された第 1ヘッドユニットと第 2ヘッドユニットとを少なくとも各 1つ含み、前記第 1ヘッドユニットは前記第 1グレーテ イングに交差する方向に所定間隔で配置された複数のヘッドを有し、前記第 2ヘッド ユニットは、前記第 2グレーティングに交差する方向に所定間隔で配置された複数の ヘッドを有する移動体駆動システム。
[42] 請求項 41に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体には、前記第 1軸に平行な方向を長手方向とする前記第 1グレーティン グが一対前記第 2軸方向に所定距離隔てて配置され、
前記エンコーダシステムは、前記一対の第 1グレーティングのそれぞれに対応する 一対の前記第 1ヘッドユニットを含む移動体駆動システム。
[43] 請求項 35〜41のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記各エンコーダは、反射型の光学式エンコーダである移動体駆動システム。
[44] 請求項 35〜43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、前記切り換えに際し、切り換え前に前記移動体の位置制御に用 いていた少なくとも 2つのエンコーダの計測値に基づいてァフィン変換の関係を利用 した演算式により前記移動面内における前記移動体の位置情報を算出し、該算出結 果を満足するように、前記別のエンコーダの計測値の初期値を決定する移動体駆動 システム。
[45] 請求項 44に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、対応するグレーティングに対する前記別のエンコーダのヘッドの 非計測方向に関する相対運動に応じた前記別のエンコーダの計測値の補正情報及 び前記対応するグレーティングのピッチの補正情報の少なくとも一方を考慮して前記 初期値を決定する移動体駆動システム。
[46] 請求項 35〜45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、前記移動体の移動ルートに基づいて、前記切り換えの対象とな るエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジューリングする移動体駆 動システム。
[47] 請求項 35〜46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各エンコーダの計測 を常時取り込 むとともに、前記移動体の位置制御に用いていた少なくとも 2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前記移動体の制御に用いるエンコーダ を切り換える動作を、前記移動体の位置制御のタイミングに同期して実行する移動体 ,駆動システム。
[48] 移動面内で移動体を駆動する移動体駆動システムであって、
前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数のヘッドを含むェ 前記移動体を前記移動面内の所定方向に駆動する際に、前記エンコーダシステム の少なくとも 1つのヘッドの検出信号に応じた計測データを、所定の制御サンプリング 間隔で取り込むとともに、最後に取り込んだ最新の計測データと少なくとも 1つ前のデ ータを含む過去の計測データとを含む複数のデータと、前記検出信号の伝播経路 中の伝播に伴う遅延時間の情報とに基づいて、前記検出信号の伝播に伴う計測遅 延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるように、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。
[49] 請求項 48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複数のヘッドを用いて前記移動体の 位置情報を計測するとともに、各ヘッドの検出信号に応じた計測データを、前記制御 サンプリング間隔で取り込み、前記複数のヘッドそれぞれにつ!/、ての前記複数のデ ータと前記遅延時間の情報とに基づいて、前記計測遅延に起因する前記複数のへ ッドそれぞれの計測誤差が補正されるように、前記移動体を駆動する移動体駆動シ ステム。
[50] 請求項 48に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記エンコーダシステムの複数のヘッドは、前記所定方向に関して離れて配置され た複数のヘッドを含み、
前記制御装置は、前記エンコーダシステムの前記所定方向に関して離れて配置さ れた複数のヘッドを順次用いて前記移動体の位置情報を計測し、各ヘッドの検出信 号に応じた計測データを、前記制御サンプリング間隔で取り込む移動体駆動システ ム。
[51] 請求項 48〜50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、前記ヘッドについての前記複数のデータを用いて、前記移動体 の位置の時間変化を示す近似直線及び近似曲線の!/、ずれかを求め、該近似直線 及び近似曲線のレ、ずれかと前記ヘッドにつ!/、ての前記遅延時間の情報とに基づレヽ て、前記計測遅延に起因する前記ヘッドの計測誤差が補正されるように、前記移動 体を駆動する移動体駆動システム。
[52] 請求項 48〜51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、
前記移動体を所定方向に駆動し、その駆動中に前記エンコーダシステムの少なくと も 1つのヘッドについて、該ヘッドの検出信号と前記干渉計システムの検出信号とを 所定サンプリングタイミングで同時に取り込み、両検出信号に基づいて前記少なくと も 1つのヘッドの前記遅延時間の情報を前記干渉計システムの検出信号を基準とし て取得する遅延時間取得処理を実行する処理装置を更に備え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、
前記処理装置は、前記エンコーダシステムの全てのヘッドについて、前記遅延時 間取得処理を実行する移動体駆動システム。
[54] 請求項 52又は 53に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記処理装置は、前記遅延時間取得処理に際して前記ヘッドの検出信号と前記 干渉計システムの検出信号との強度の差に基づいて、前記ヘッドについての遅延時 間の情報を算出する移動体駆動システム。
[55] 移動面内で移動体を駆動する移動体駆動システムであって、
前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数のヘッドを含むェ 前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと； 前記移動体を所定方向に駆動し、その駆動中に前記エンコーダシステムの複数の ヘッドにつ!/、て、各ヘッドの検出信号と前記干渉計システムの検出信号とを所定サン プリングタイミングで同時に取り込み、両検出信号に基づいて前記複数のヘッドそれ ぞれの検出信号の伝播経路中の伝播に伴う遅延時間の情報を前記干渉計システム の検出信号を基準として取得する遅延時間取得処理を実行する処理装置と； 前記エンコーダシステムの前記複数のヘッドそれぞれの検出信号に対応する計測 データと、前記複数のヘッドそれぞれについての前記遅延時間の情報とに基づいて 、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。
[56] 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 35〜55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。
[57] 請求項 56に記載のパターン形成装置において、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記物体を保持する前記移動体上に存在するマークを検出するマーク検出系と； 前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの計測に先立って、前記移動 体の位置制御に用いる計測装置を、前記干渉計システムから前記エンコーダシステ ムに切り換える切り換え装置と；をさらに備えるパターン形成装置。
[58] 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 35〜54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 による前記物体を載置する移動体の駆動を行う露光装置。
[59] 移動面内で移動する移動体上の物体を順次交換し、交換後の物体を順次露光し て各物体上にパターンをそれぞれ形成する露光装置であって、
前記移動体の前記移動面内における位置情報を露光位置を含む所定の有効領域 内で計測する少なくとも 3つのエンコーダを含むエンコーダシステムと；
前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記エンコーダシステムの少なくとも
3つのエンコーダを用いた前記移動面内における前記移動体の位置制御を改めて 開始する制御装置と；を備える露光装置。
[60] 請求項 59に記載の露光装置において、
前記移動体の前記移動面に平行な面には、第 1軸方向を長手方向とする第 1ダレ 一ティングと、前記移動面に平行な面内で前記第 1軸方向に交差する第 2軸方向を 長手方向とする第 2グレーティングとを、少なくとも各 1つ含む複数のグレーティングが 配置され、
前記エンコーダシステムは、前記各グレーティングに検出光を照射し、該各グレー ティングからの光を個別に受光するヘッドをそれぞれ含む、少なくとも 3つのェンコ一 ダを有する露光装置。
[61] 請求項 59又は 60に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記移動体上で物体の交換が行われている間も、前記ェンコ一 ダシステムの特定の 1つのエンコーダを用いて、その計測方向に関する前記移動体 の位置情報の計測を継続する露光装置。
[62] 請求項 59〜61のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムをさらに 備え、
前記制御装置は、前記有効領域の内部から前記有効領域の外部に前記移動体が 移動するときに、前記移動面内における前記移動体の位置制御を前記エンコーダシ ステムを用いた位置制御から前記干渉計システムを用いた位置制御に切り換え、前 記有効領域の外部から前記有効領域の内部に前記移動体が移動したときに、前記 移動面内における前記移動体の位置制御を前記干渉計システムを用いた位置制御 力 前記エンコーダシステムを用いた位置制御に切り換える露光装置。
[63] 請求項 62に記載の露光装置において、 前記制御装置は、前記干渉計システムの計測値に基づいて、前記移動体を予め 定めた位置近傍に一旦移動した後、前記移動体を微動して前記少なくとも 3つのェ ンコーダそれぞれの絶対位相がそれぞれについて予め定めた値となった時点で、前 記少なくとも 3つのエンコーダを用レ、た前記移動面内における前記移動体の位置制 御を改めて開始する露光装置。
[64] 請求項 59〜63の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記物体上に形成されたマークを検出するマーク検出系をさらに備え、 前記制御装置は、前記移動体上で物体の交換が行われる度に、前記物体上に形 成されたマークの前記マーク検出系による検出開始に先立って、前記少なくとも 3つ のエンコーダを用いた前記移動面内における前記移動体の位置制御を改めて開始 する露光装置。
[65] 移動面内で移動体を駆動する移動体駆動システムであって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドをそれぞれ有し、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数 のエンコーダを含むエンコーダシステムと；
前記エンコーダシステムの各エンコーダの出力を常時取り込むとともに、前記移動 体の位置制御に用いて!/、たエンコーダから別のエンコーダへ前記移動体の位置制 御に用いるエンコーダを切り換える動作を、前記移動体の位置制御のタイミングに同 期して実行する制御装置と；を備える移動体駆動システム。
[66] 互いに直交する第 1軸及び第 2軸を含む移動面内で移動体を駆動する移動体駆 動システムであって、
グレーティングに検出光を照射し、前記グレーティングからの検出光を受光するへ ッドを有し、前記移動面内における前記移動体の位置情報を計測する複数のェンコ ーダを含むエンコーダシステムと；
前記移動体の移動ルートに基づいて、前記移動体の位置制御に用いるエンコーダ を前記エンコーダシステムの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える切り 換えの対象となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジューリング する制御装置と；を備える移動体駆動システム。
[67] 請求項 66に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記制御装置は、前記移動体の移動ルートに基づいて、前記移動面内の 3自由度 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 3つのェ ンコーダのうちの任意のエンコーダから別のエンコーダへ切り換える切り換えの対象 となるエンコーダの組み合わせ及び切り換えタイミングをスケジューリングする移動体 ,駆動システム。
[68] 請求項 66又は 67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各エンコーダの出力を常時取り込むと ともに、前記移動体の位置制御に用いていた任意のエンコーダから別のエンコーダ への切り換え動作を、前記移動体の位置制御のタイミングに同期して実行する移動 体駆動システム。
[69] 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 65〜68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。
[70] 請求項 69に記載のパターン形成装置において、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記物体を保持する前記移動体上に存在するマークを検出するマーク検出系と； 前記マーク検出系による前記物体上の複数のマークの計測に先立って、前記移動 体の位置制御に用いる計測装置を、前記干渉計システムから前記エンコーダシステ ムに切り換える切り換え装置と；をさらに備えるパターン形成装置。
[71] 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 65〜68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 による前記物体を載置する移動体の駆動を行う露光装置。
[72] 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；
前記移動体の移動に伴う前記計測に用いるヘッドの切り換え時、その切り換え前の 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制御装置と；を備える露光装置。
[73] 請求項 72に記載の露光装置において、
前記切り換えの前後で前記所定平面内での前記移動体の位置が維持されるように 前記切り換え後のヘッドによって計測されるべき位置情報が決定される露光装置。
[74] 請求項 72又は 73に記載の露光装置において、
前記移動体の移動中、前記計測に用いるヘッドを別のヘッドに切り換えて、前記計 測を継続するとともに、前記決定された位置情報を用いて前記別のヘッドによる前記 移動体の位置情報の計測を行う露光装置。
[75] 請求項 72〜74のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記異なる方向に関する前記移動体の位置情報に基づいて、前記切り換え前の ヘッドによって計測される位置情報を補正し、その補正された位置情報を前記切り換 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設定する露光装置。
[76] 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；
前記移動体の移動中、前記計測に用いるヘッドを別のヘッドに切り換えて、前記計 測を継続するとともに、前記別のヘッドによって計測される前記エンコーダシステムの 計測情報と、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!/、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。
[77] 請求項 76に記載の露光装置において、
前記移動体の前記異なる方向の位置情報に基づいて、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。
[78] 請求項 76又は 77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、前記切り換え時の 前記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ように、前記移動体の異なる方向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。
[79] 請求項 76〜78のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記切り換え前のヘッドによって計測される位置情報を、前記別のヘッドによって 計測される位置情報の初期値として設定する露光装置。
[80] 請求項 72〜79のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記異なる方向は、前記所定平面内の回転方向を含む露光装置。
[81] 請求項 80に記載の露光装置において、
前記異なる方向に関する前記移動体の位置情報は、前記エンコーダシステムの計 測情報から得られる露光装置。
[82] 請求項 72〜81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て設けられ、前記ヘッドユニットは、前 記第 2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。
[83] 請求項 72〜82の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、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装置。
[84] 請求項 83に記載の露光装置において、
前記一対の第 1ヘッドユニット及び前記一対の第 2ヘッドユニットの少なくとも 3つに よって前記移動体の前記第 1及び第 2方向の位置情報が計測される露光装置。
[85] 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少なくとも 3つのヘッドによって、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 位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記移動体の移動中、前記計測に用いる 3つのヘッドを、少なくとも 1つが異なる 3 つのヘッドに切り換えて、前記計測を継続するとともに、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!/、て、前記切り換え前の 3つ のヘッドと異なる、前記切り換え後の 3つのヘッドの少なくとも 1つによって計測される べき位置情報を決定する制御装置と；を備える露光装置。
[86] 請求項 85に記載の露光装置において、
前記切り換えの前後で前記所定平面内での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つのヘッドによって計測されるべき位置情報が決定さ れる露光装置。
[87] 請求項 85又は 86に記載の露光装置において、
前記計測される前記移動体の位置情報が前記切り換えの前後で連続的につなが るように、前記決定された位置情報を、前記切り換え後の少なくとも 1つヘッドによつ て計測される位置情報の初期値として設定する露光装置。
[88] 請求項 85〜87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し、前記一対の第 1ヘッドユニット及び前記一対 の第 2ヘッドユニットの少なくとも 3つによって前記移動体の位置情報を計測する露光 装置。
[89] 請求項 72〜88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。
[90] 請求項 72〜89の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、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装置。
[91] 請求項 72〜90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前記格子部との少なくとも一方に起因して生じる前記ェンコ一 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露光装置
〇
[92] 請求項 91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。
[93] 請求項 91又は 92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。
[94] 請求項 72〜93の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
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装置。
[95] 請求項 94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。
[96] 請求項 72〜95の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
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。
[98] 請求項 9；!〜 97の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、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。
[99] 請求項 72〜98の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、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備え、
前記計測システムの計測情報に基づ!/、て、前記移動体の第 3方向の位置を制御す Ο露光装 。
[100] 請求項 99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。
[101] 請求項 99又は 100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。
[102] 請求項 101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。
[103] 請求項 99〜； 102のいずれか一項に記載の露光装置において、
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。
[104] 請求項 99〜； 103のいずれか一項に記載の露光装置において、
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 れる露光装置。
[105] 請求項 72〜； 104のいずれか一項に記載の露光装置において、
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 Ο露光装 。
[106] 請求項 105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。
[107] 請求項 105又は 106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。
[108] 請求項 72〜； 107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の複数のヘッドのうち、前記移動体の位置情報の計測に 用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報と、前記エンコーダシ ステムの計測情報とに基づ!/、て、前記移動体の前記所定平面内での位置を制御す
Ο露光装 。
[109] 請求項 72〜； 108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の複数のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計 測する露光装置。
[110] 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；
前記位置情報の計測に用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情 報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前記移動体の前記所定平 面内での位置を制御する制御装置と；を備える露光装置。
[111] 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；
前記ヘッドユニットの複数のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計 測し、計測された位置情報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前 記移動体の前記所定平面内での位置を制御する制御装置と；を備える露光装置。
[112] 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を用いて前記移動体の位置情 報を計測し、
前記移動体の移動に伴う前記計測に用いるヘッドの切り換え時、その切り換え前の 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。
[113] 請求項 112に記載の露光方法におレ、て、
前記切り換えの前後で前記所定平面内での前記移動体の位置が維持されるように 前記切り換え後のヘッドによって計測されるべき位置情報が決定される露光方法。
[114] 請求項 112又は 113に記載の露光方法にお!/、て、
前記移動体の移動中、前記計測に用いるヘッドを別のヘッドに切り換えて、前記計 測を継続するとともに、前記決定された位置情報を用いて前記別のヘッドによる前記 移動体の位置情報の計測を行う露光方法。
[115] 請求項 112〜； 114の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記異なる方向に関する前記移動体の位置情報に基づいて、前記切り換え前の ヘッドによって計測される位置情報を補正し、その補正された位置情報を前記切り換 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設定する露光方法。
[116] 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を用いて前記移動体の位置 情報を計測し、
前記移動体の移動中、前記計測に用いるヘッドを別のヘッドに切り換えて、前記計 測を継続するとともに、前記別のヘッドによって計測される前記エンコーダシステムの 計測情報と、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!/、て、前記所定平面内での前記移動体の位置を制御する g|光方法。
[117] 請求項 116に記載の露光方法において、
前記移動体の前記異なる方向の位置情報に基づいて、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。
[118] 請求項 116又は 117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、前記切り換え時の 前記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ように、前記移動体の異なる方向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。
[119] 請求項 116〜； 118の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記切り換え前のヘッドによって計測される位置情報を、前記別のヘッドによって 計測される位置情報の初期値として設定する露光方法。
[120] 請求項 112〜； 119の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記異なる方向は、前記所定平面内の回転方向を含む露光方法。
[121] 請求項 120に記載の露光方法において、
前記異なる方向に関する前記移動体の位置情報は、前記エンコーダシステムの計 測情報から得られる露光方法。
[122] 請求項 112〜121のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記格子部は、前記第 1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 記第 2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。
[123] 請求項 112〜； 122のいずれか一項に記載の露光方法において、 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方法。
[124] 請求項 123に記載の露光方法において、
前記一対の第 1ヘッドユニット及び前記一対の第 2ヘッドユニットの少なくとも 3つに よって前記移動体の前記第 1及び第 2方向の位置情報が計測される露光方法。
[125] 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少なくとも 3つのヘッドによって、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を計測し、 前記移動体の移動中、前記計測に用いる 3つのヘッドを、少なくとも 1つが異なる 3 つのヘッドに切り換えて、前記計測を継続するとともに、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!/、て、前記切り換え前の 3つ のヘッドと異なる、前記切り換え後の 3つのヘッドの少なくとも 1つによって計測される べき位置情報を決定する露光方法。
[126] 請求項 125に記載の露光方法において、
前記切り換えの前後で前記所定平面内での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つのヘッドによって計測されるべき位置情報が決定さ れる露光方法。
[127] 請求項 125又は 126に記載の露光方法において、 前記計測される前記移動体の位置情報が前記切り換えの前後で連続的につなが るように、前記決定された位置情報を、前記切り換え後の少なくとも 1つヘッドによつ て計測される位置情報の初期値として設定する露光方法。
[128] 請求項 125〜127のいずれか一項に記載の露光方法において、
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し、前記一対の第 1ヘッドユニット及び前記一対 の第 2ヘッドユニットの少なくとも 3つによって前記移動体の位置情報を計測する露光 方法。
[129] 請求項 112〜； 128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。
[130] 請求項 112〜； 129のいずれか一項に記載の露光方法において、
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方法。
[131] 請求項 112〜； 130のいずれか一項に記載の露光方法において、
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ェンコ一 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露光方法
〇
[132] 請求項 131に記載の露光方法にぉレ、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。
[133] 請求項 131又は 132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。
[134] 請求項 112〜； 133のいずれか一項に記載の露光方法において、
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。
[135] 請求項 134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。
[136] 請求項 112〜； 135のいずれか一項に記載の露光方法において、
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露光方法。
[137] 請求項 131〜； 136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。
[138] 請求項 131〜； 137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。
[139] 請求項 112〜； 138のいずれか一項に記載の露光方法において、
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用いるとともに、
前記計測システムの計測情報に基づ!/、て、前記移動体の第 3方向の位置を制御す Ο露光方 fe。
[140] 請求項 139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。
[141] 請求項 139又は 140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。
[142] 請求項 141に記載の露光方法にぉレ、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。
[143] 請求項 139〜； 142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さ らに用いられる露光方法。
[144] 請求項 139〜； 143のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記マークの検出動作では、前記エンコーダシステムと、前記物体のマークを検出 するマーク検出系とが用いられる露光方法。
[145] 請求項 112〜； 144の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、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。
[146] 請求項 145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。
[147] 請求項 145又は 146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。
[148] 請求項 112〜； 147の!/、ずれか一項に記載の露光方法にお!/、て、
前記エンコーダシステムの複数のヘッドのうち、前記移動体の位置情報の計測に 用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報と、前記エンコーダシ ステムの計測情報とに基づ!/、て、前記移動体の前記所定平面内での位置を制御す
Ο露光方 fe。
[149] 請求項 112〜； 148の!/、ずれか一項に記載の露光装置にお!/、て、
前記ヘッドユニットの複数のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計 測する露光方法。
[150] 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の計測情報と、前記位置情報 の計測に用いられるヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報とに基づいて 、前記移動体の前記所定平面内での位置を制御する露光方法。
[151] 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前記ヘッドユニットの複数 のヘッドの前記所定平面と平行な面内での位置情報を計測し、
計測された位置情報と、前記エンコーダシステムの計測情報とに基づいて、前記移 動体の前記所定平面内での位置を制御する露光方法。
[152] 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 108〜； 151のいずれか一項に記載の露光方法 を用いて、前記移動体上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。
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