エンコーダ装置、光学装置、露光装置、露光方法およびデバイス製造方法
【課題】小型であり、且つ回折格子で反射回折された回折光の光量の利用効率が従来よりも高いエンコーダ装置を提供する。
【解決手段】エンコーダヘッド２０は、光源部から照明光がスケール５（回折格子）に照射されてスケール５で反射回折された＋１次回折光を反射させて当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール５に入射させる第１コーナーキューブ２１と、スケール５で反射回折された−１次回折光を反射させて当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール５に入射させる第２コーナーキューブ２３とを有して構成される。
【解決手段】エンコーダヘッド２０は、光源部から照明光がスケール５（回折格子）に照射されてスケール５で反射回折された＋１次回折光を反射させて当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール５に入射させる第１コーナーキューブ２１と、スケール５で反射回折された−１次回折光を反射させて当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール５に入射させる第２コーナーキューブ２３とを有して構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回折格子が形成されたスケールを用いて測定対象物の移動量を高精度に計測するエンコーダ装置が種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この種のエンコーダ装置では、半導体レーザ等からなる光源からの光をレンズでコリメートまたは集光し、偏光ビームスプリッターに入射させて二つの直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分割し、そのＰ偏光およびＳ偏光をそれぞれ二つのミラーを用いてスケール（回折格子）に互いに等しい入射角で入射させるように構成されているものがある。このとき、Ｐ偏光の−１次回折光とＳ偏光の＋１次回折光とが検出器に入射して干渉するように、全体の配置構成がなされている。ここで、スケールの位置が変わるとＰ偏光とＳ偏光の回折光の位相差が変化し、この位相差の変化により検出器で得られた干渉光の位相が変化するため、この干渉光の位相変化を観察することでスケールの位置の変化を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５‐３０８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなエンコーダ装置では、光源からの照明光を二つの直線偏光に分割する光分割手段や、分割された直線偏光をそれぞれ回折格子に入射させる手段など、光源からの照明光を回折格子に照射するために複数の光学部材を有しているため、エンコーダ装置が大型化するという問題があった。また、光源から照明光が照射されて回折格子で回折された回折光のうち、所定次数の片側の回折光（例えば、＋１次回折光）だけが測定に利用されていたため、測定光の光量が不足するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、小型であり、且つ回折格子で反射回折された回折光の光量の利用効率が従来よりも高いエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するため、本発明の第１の態様は、ベース部材に対して所定方向に直線移動する測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置であって、前記ベース部材および前記測定対象物のいずれか一方に設けられ、前記所定方向に所定間隔で配列された格子パターンを有する反射型の回折格子と、前記格子パターンに向けて照明光を射出する光源部と、前記ベース部材および前記測定対象物の他方に設けられ、前記光源部から射出された前記照明光が前記格子パターンに照射されて前記格子パターンで反射回折された±ｎ次回折光（ｎは整数）を再び前記格子パターンに入射させるとともに、当該格子パターンで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ干渉光として射出するエンコーダヘッドと、前記エンコーダヘッドから射出された前記干渉光を受けて、前記干渉光の強度の変化を光電変換して出力する光検出部と、前記光検出部から出力された光強度信号から前記干渉光の位相値を算出し、算出した前記位相値に基づいて前記測定対象物の移動量を測定する移動量測定部とを備えて構成される。その上で、前記エンコーダヘッドは、前記格子パターンで反射回折された前記＋ｎ次回折光を反射させて前記＋ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第１反射部と、前記格子パターンで反射回折された前記−ｎ次回折光を反射させて前記−ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第２反射部とを有して構成される。
【０００７】
本発明の第２の態様は、検査装置、測定装置等の光学装置であって、上記エンコーダ装置を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様は、被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行う露光装置であって、前記被露光体を支持するとともに所定方向に直線移動可能なステージと、前記所定方向への前記ステージの移動量を測定する上記エンコーダ装置と、前記ステージに支持された前記被露光体を前記露光位置に移動させるように、前記エンコーダ装置により測定された前記移動量に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御するステージ移動制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の態様は、露光方法であって、被露光体を支持するステージの所定方向への直線移動量を測定する上記エンコーダ装置の測定結果に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御して、前記ステージに支持された前記被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の様態は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、上記露光装置を用いてレチクルに形成された所定のパターンを被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型であり、且つ回折格子で反射回折された回折光の光量の利用効率が従来よりも高いエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る露光装置の構成図である。
【図２】上記露光装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るエンコーダ装置の構成図である。
【図４】上記エンコーダ装置を構成するエンコーダヘッドを示す構成図である。
【図５】第２実施形態に係るエンコーダ装置を構成するエンコーダヘッドを示す構成図である。
【図６】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドにおいて、Ｚ軸方向の位置測定について説明するための図である。
【図７】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドの変形例を示す構成図である。
【図８】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドの変形例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１には、本実施形態に係るエンコーダ装置１を備えた露光装置１００の構成を概略的に示している。露光装置１００は、照明系１１０、レチクルステージ１２０、投影ユニット１３０、局所液浸装置１４０、ステージ装置１５０、および主制御装置２００（図２を参照）を有して構成される。なお、以下においては、図１に記載した矢印Ｘ，Ｙ，Ｚの方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。
【００１４】
照明系１１０は、光源、オプティカルインテグレータ等を備える照度均一化光学系、およびレチクルブラインド等を備える照明光学系（いずれも図示せず）を有し、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）により略均一な照度で照明するように構成されている。照明光としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００１５】
レチクルステージ１２０上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定保持されている。レチクルステージ１２０は、例えばリニアモータ等を備えるレチクルステージ駆動装置１２１（図２を参照）によってＸＹ平面内で移動可能であるとともに、走査方向（ここではＹ軸方向とする）に所定の走査速度で移動可能に構成されている。
【００１６】
レチクルステージ１２０のＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転方向の回転情報を含む）は、レチクルステージ１２０に設けられたＹ軸に直交する反射面を有する第１反射鏡１２３およびＸ軸に直交する反射面を有する第２反射鏡（図示せず）を介して、レチクル干渉計１２５によって検出される。レチクル干渉計１２５により検出された当該位置情報は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてレチクルステージ駆動装置１２１を介してレチクルステージ１２０の位置（および移動速度）を制御する。
【００１７】
投影ユニット１３０は、レチクルステージ１２０の下方に配置され、鏡筒１３１、および鏡筒１３１内に保持された投影光学系１３５を有して構成される。投影光学系１３５は、照明光の光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）を有し、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倍または１／８倍など）を有するように構成されている。このため、照明系１１０から射出された照明光によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介してその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハＷ上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハＷを保持するステージ装置１５０との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させることで、ウェハＷ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００１８】
露光装置１００には、液浸方式の露光を行うために局所液浸装置１４０が設けられている。局所液浸装置１４０は、図１および図２に示すように、液体供給装置１４１、液体回収装置１４２、液体供給管（図示せず）、液体回収管（図示せず）、およびノズルユニット１４５を有して構成される。ノズルユニット１４５は、投影光学系１３５を構成する最も像面側（ウェハ側）の光学素子、ここでは先端レンズ１３６を保持する鏡筒１３１の下端部周囲を取り囲むように、投影ユニット１３０を保持する不図示のフレーム部材（露光装置１００を構成するフレーム部材）に支持されている。本実施形態では、ノズルユニット１４５は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１３６の下端面と略同一面に設定されている。
【００１９】
液体供給装置１４１は、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、および液体の流量を制御するためのバルブを有して構成され、液体供給管（図示せず）を介してノズルユニット１４５に接続されている。液体回収装置１４２は、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、および液体の流量を制御するためのバルブを有して構成され、液体回収管（図示せず）を介してノズルユニット１４５に接続されている。
【００２０】
主制御装置２００は、液体供給装置１４１を制御して液体供給管を介して先端レンズ１３６とウェハＷとの間に液体（例えば、純水）を供給するとともに、液体回収装置１４２を制御して液体回収管を介して先端レンズ１３６とウェハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２００は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置１４１および液体回収装置１４２を制御する。したがって、先端レンズ１３６とウェハＷとの間には、一定量の液体が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域（液浸空間）が形成される。露光装置１００では、照明光を、液浸領域を形成する液体を介してウェハＷに照射することによって、ウェハＷに対する露光が行われる。
【００２１】
ステージ装置１５０は、投影ユニット１３０の下方に配置されたウェハステージ１５１、ウェハステージ１５１を駆動するステージ駆動装置１５５を有して構成される。ウェハステージ１５１は、不図示のエアスライダにより数μｍ程度のクリアランスを有してベース部材１０５の上方に浮上支持され、ウェハステージ１５１の上面においてウェハＷを真空吸着によって保持するように構成されている。そして、ウェハステージ１５１は、ステージ駆動装置１５５を構成するモータにより、ベース部材１０５の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能になっている。
【００２２】
ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報は後述するエンコーダ装置１によって検出される。エンコーダ装置１により検出された当該位置情報は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてステージ駆動装置１５５を介してウェハステージ１５１の位置（および移動速度）を制御する。
【００２３】
このように構成された露光装置１００では、照明系１１０から射出された照明光によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５および局所液浸装置１４０により形成される液浸領域の液体を介してその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、ウェハステージ１５１上に支持されて投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハＷ上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハＷを支持するウェハステージ１５１との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（例えばＹ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハＷを走査方向（例えばＹ軸方向）に移動させることで、ウェハＷ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００２４】
次に、ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報を検出するためのエンコーダ装置１について説明する。なお、エンコーダ装置１では、ウェハステージ１５１のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動量をそれぞれ測定することが可能であるが、以下では、最初にＹ軸方向の測定について説明する。
【００２５】
エンコーダ装置１は、図１および図３に示すように、ウェハステージ１５１の上面に設けられたスケール５と、投影ユニット１３０の下部にスケール５（ウェハステージ１５１）と対向するように設けられたエンコーダヘッド２０と、エンコーダヘッド２０に向けて照明光を射出する光源部１０と、エンコーダヘッド２０により照明光が照射されたスケール５からの反射光（回折光）を検出する光検出部５０と、光検出部５０からの検出信号に基づいてウェハステージ１５１のＹ軸方向の移動量を求める演算処理部２１０とを有して構成される。
【００２６】
スケール５は、エンコーダヘッド２０に対向してウェハステージ１５１の移動方向（Ｙ軸方向）に延びるスケール面５ａを有し、このスケール面５ａに格子線がＹ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ所定のピッチ（間隔）で配列された反射型の２次元回折格子が形成されている。なお、スケール面５ａに形成される回折格子の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、溝（凹凸）等により光路差を生じさせるタイプや、屈折率の違いにより光路差を生じさせるタイプの回折格子が用いられる。また、スケール面５ａに形成された回折格子のデューティ（Ｄｕｔｙ）比は１：１になっている。
【００２７】
光源部１０は、照明光として直線偏光を射出する光源１１と、光源１１から射出された照明光を平行光に変換するコリメータレンズ１２とを有して構成される。光源１１は、互いに直交する直線偏光成分を持ち、且つ互いに周波数の異なる二つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）を照明光として射出するようになっている。なお、光源部１０は、図１に示されるように、投影ユニット１３０もしくは露光装置１００を構成するフレーム部材（図示せず）に支持されている。光源１１から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）は、コリメータレンズ１２を透過して平行光となり、エンコーダヘッド２０を透過してスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射する。
【００２８】
エンコーダヘッド２０は、光源部１０から射出された照明光がスケール５のスケール面５ａで反射回折した±１次回折光を再びスケール面５ａに入射させるとともに、そこで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ光検出部５０に向けて射出する光学系である。具体的には、エンコーダヘッド２０は、図３および図４に示すように、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられた第１コーナーキューブ（第１レトロ反射手段）２１と、第１コーナーキューブ２１で反射した＋１次回折光が入射する位置に設けられた偏光板２２と、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられた第２コーナーキューブ（第２レトロ反射手段）２３と、第２コーナーキューブ２３で反射した−１次回折光が入射する位置に設けられた１/２波長板２４と、偏光板２２を透過した＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光および１/２波長板２４を透過した−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられた偏光ビームスプリッター２５とを有して構成される。
【００２９】
第１コーナーキューブ２１は、互いに直交する三つの反射面を用いて入射した光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる光学部材であり、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光を反射させて、当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置である。
【００３０】
偏光板２２は、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられており、当該＋１次回折光におけるＳ偏光成分のみを透過させるように構成されている。
【００３１】
第２コーナーキューブ２３は、上記第１コーナーキューブ２１と同様に、互いに直交する三つの反射面を用いて入射した光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる光学部材であり、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光を反射させて、当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、−１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置であり、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置と同一位置である。
【００３２】
偏光ビームスプリッター２５は、第１コーナーキューブ２１で反射されて偏光板２２を透過した＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光、および第２コーナーキューブ２３で反射されて１/２波長板２４を透過した−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した各回折光におけるＰ編光成分を透過させ、Ｓ編光成分を反射させる光学部材である。
【００３３】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１コーナーキューブ２１に入射して、第１コーナーキューブ２１で入射光軸に対して平行に反射され、偏光板２２を透過してＰ偏光成分がカットされて、再びスケール面５ａに入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの＋１次回折光（以下、第１測定光という）が偏光ビームスプリッター２５に入射する。この第１測定光は、偏光板２２によってＰ偏光成分がカットされているためＳ編光であり、偏光ビームスプリッター２５で反射されて光検出部５０に入射する。
【００３４】
一方、光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち−１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第２コーナーキューブ２３に入射して、第２コーナーキューブ２３で入射光軸に対して平行に反射され、１/２波長板２４を透過してＰ偏光，Ｓ偏光がそれぞれＳ編光，Ｐ編光となり、再びスケール面５ａに入射する。そして、スケール面５ａに再入射された−１次回折光（Ｓ編光，Ｐ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光（以下、第２測定光という）が偏光ビームスプリッター２５に入射する。この第２測定光はＳ編光およびＰ編光の両偏光成分を含んでいるが、第２測定光のＰ偏光成分は偏光ビームスプリッター２５を透過し、第２測定光のＳ偏光成分だけが偏光ビームスプリッター２５で反射されて光検出部５０に入射する。
【００３５】
光検出部５０は、図３に示すように、エンコーダヘッド２０から射出された第１および第２測定光が重なり合って干渉した光（以下、干渉光という）の強度を光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力するフォトディテクタ５１を有して構成される。ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、フォトディテクタ５１の受光面５１ａに受光した干渉光の強度は常に変化している。そのため、フォトディテクタ５１は、その干渉光の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を演算処理部２１０に出力している。
【００３６】
演算処理部２１０は、フォトディテクタ５１から出力された光強度信号の変化から干渉光の位相値を算出する（ヘテロダイン位相解析法）。そして、演算処理部２１０は、算出した干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求める。なお、演算処理部２１０は、上記主制御装置２００の一部として設けられている（図２を参照）。
【００３７】
干渉光の位相値からスケール５とエンコーダヘッド２０の相対位置を測定する原理については従来から良く知られているため、ここでは詳細な説明は書略するが、エンコーダヘッド２０に対してスケール５が移動すると、スケール５のスケール面５ａで反射回折した±１次回折光の位相差が変化するので、演算処理部２１０において算出される干渉光の位相値が変化する。そのため、この干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求めることができる。
【００３８】
なお、図３および図４では図示を省略しているが、エンコーダヘッド２０には、第１コーナーキューブ２１、偏光板２２、第２コーナーキューブ２３、１/２波長板２４および偏光ビームスプリッター２５がＸ軸方向にも配設され、さらに光検出部５０にはＸ軸方向測定用のフォトディテクタ５１が設けられており、エンコーダ装置１では、光源部１０から射出された照明光がスケール面５ａでＸ軸方向に反射回折した±１次回折光を利用して、ウェハステージ１５１のＸ軸方向の位置情報も求めることができるようになっている。
【００３９】
ところで、エンコーダ装置１では、スケール面５ａに形成された回折格子のデューティ比が１：１であるため、２次回折光がほとんど生じない一方、他の次数の回折光（例えば、０次回折光）が測定精度を低下させるノイズ光になることが考えられるが、エンコーダ装置１は、このノイズ光を抑えることが可能な構成となっている。以下、その構成について説明する。
【００４０】
まず、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１コーナーキューブ２１および偏光板２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの＋１次回折光（第１測定光）は偏光ビームスプリッター２５で反射されて測定に使用されるが、当該回折光のうちの０次回折光はノイズ光として１/２波長板２４に入射することになる。この０次回折光（Ｓ偏光）は、１/２波長板２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、第２コーナーキューブ２３で反射されて、再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、この０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が第１コーナーキューブ２１に入射するが、この０次回折光はＰ偏光であるため第１コーナーキューブ２１で反射された後に偏光板２２を透過せずに偏光板２２でカットされる。
【００４１】
次に、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、第２コーナーキューブ２３および１/２波長板２４を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの−１次回折光（第２測定光）は偏光ビームスプリッター２５で反射されて測定に使用されるが、当該回折光のうちの０次回折光はノイズ光として偏光板２２に入射することになる。この０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）は、偏光板２２を透過してＰ偏光成分がカットされ、第１コーナーキューブ２１で反射されて再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置に）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｓ偏光）はスケール面５ａで再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が第２コーナーキューブ２３に入射して、第２コーナーキューブ２３で反射された後に１/２波長板２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、再びスケール面５ａに入射する。そして、この０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光が偏光ビームスプリッター２５に入射するが、この回折光はＰ偏光であるため偏光ビームスプリッター２５を透過して光検出部５０では検出されない。
【００４２】
このようにエンコーダ装置１では、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１コーナーキューブ２１および偏光板２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光）については、１/２波長板２４によってＳ偏光からＰ偏光に変化させた後に、偏光板２２によってカットするため、当該０次回折光は光検出部５０では検出されない。また、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、第２コーナーキューブ２３および１/２波長板２４を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、まず偏光板２２によってＰ偏光をカットし、残りのＳ偏光を１/２波長板２４によってＰ偏光に変化させて偏光ビームスプリッター２５を透過させるため、当該０次回折光も光検出部５０では検出されない。したがって、エンコーダ装置１では、このような０次回折光（ノイズ光）が測定に影響を与えることがないので、測定精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態において、偏光板２２は、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられているが、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が第１コーナーキューブ２１に入射するまでの光路上に設けられてもよい。また、偏光板２２は、当該＋１次回折光におけるＳ偏光成分のみを透過させるように構成されているが、Ｓ偏光成分ではなく、Ｐ偏光成分のみを透過させるように構成してもよい。なおその場合には、偏光ビームスプリッター２５に代えて、Ｐ偏光成分のみを光検出部５０に向けて導く光学部材（例えば、偏光プリズム）を配設すればよい。
【００４４】
また、上述の実施形態において、１/２波長板２４は、第２コーナーキューブ２３で反射された−１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられているが、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が第２コーナーキューブ２３に入射するまでの光路上に設けられてもよい。また、１/２波長板２４を、二つの１/４波長板によって構成してもよい。
【００４５】
次に、第２実施形態に係るエンコーダ装置１′について説明する。このエンコーダ装置１′では、エンコーダヘッドの構成が上述の実施形態と異なり、それ以外の構成については上述の実施形態と同一構成である。そのため、上述の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは上述の実施形態と異なるエンコーダヘッドの構成について説明する。
【００４６】
エンコーダ装置１′は、図１に示すように、スケール５と、投影ユニット１３０の下部にスケール５（ウェハステージ１５１）と対向するように設けられたエンコーダヘッド２２０と、エンコーダヘッド２２０に向けて照明光を射出する光源部１０と、エンコーダヘッド２２０により照明光が照射されたスケール５からの反射光（回折光）を検出する光検出部５０と、演算処理部２１０（図２を参照）とを有して構成される。
【００４７】
エンコーダヘッド２２０は、図５に示すように、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられた第１偏光ビームスプリッター２２１と、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射した＋１次回折光が入射する位置に設けられ、当該＋１次回折光を第１偏光ビームスプリッター２２１に向けて反射させる第１コーナーキューブ２２２と、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられた反射ミラー２２３と、反射ミラー２２３で反射した−１次回折光が入射する位置に設けられた１/２波長板２２４と、１/２波長板２２４を透過した−１次回折光が入射する位置に設けられ、当該−１次回折光を反射ミラー２２３に向けて反射させる第２コーナーキューブ２２５と、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２で反射された＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光並びに反射ミラー２２３および第２コーナーキューブ２２５で反射された−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられた第２偏光ビームスプリッター２２６とを有して構成される。
【００４８】
第１偏光ビームスプリッター２２１は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した＋１次回折光におけるＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を第１コーナーキューブ２２２に向けて反射させる。そして、第１偏光ビームスプリッター２２１は、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射されて戻ってきた＋１次回折光（Ｓ偏光）を再び反射させて、当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置である。
【００４９】
反射ミラー２２３は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した−１次回折光を第２コーナーキューブ２２５に向けて反射させる。そして、反射ミラー２２３は、第２コーナーキューブ２２５で入射光軸に対して平行に反射されて戻ってきた−１次回折光を再び反射させて、当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、−１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置であり、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置と同一位置である。
【００５０】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１偏光ビームスプリッター２２１に入射する。第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光（Ｓ偏光）は、第１コーナーキューブ２２２に入射して、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射され、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの＋１次回折光（以下、第１測定光という）が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射する。この第１測定光は、Ｓ編光であるため、第２偏光ビームスプリッター２２６で反射されて光検出部５０に入射する。
【００５１】
一方、光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち−１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、反射ミラー２２３に入射する。反射ミラー２２３で反射された−１次回折光は、１/２波長板２２４を透過してＰ偏光，Ｓ偏光がそれぞれＳ編光，Ｐ編光となり、第２コーナーキューブ２２５で入射光軸に対して平行に反射され、再び反射ミラー２２３で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された−１次回折光（Ｓ編光，Ｐ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光（以下、第２測定光という）が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射する。この第２測定光はＳ編光およびＰ編光の両偏光成分を含んでいるが、第２測定光のＰ偏光成分は第２偏光ビームスプリッター２２６を透過し、第２測定光のＳ偏光成分だけが第２偏光ビームスプリッター２２６で反射されて光検出部５０に入射する。
【００５２】
ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、光検出部５０のフォトディテクタ５１では、エンコーダヘッド２２０から射出された第１および第２測定光が重なり合って干渉した光（以下、干渉光という）の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力している。そして、演算処理部２１０は、フォトディテクタ５１から出力された光強度信号の変化から干渉光の位相値を算出（ヘテロダイン位相解析法）し、算出した干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求める。
【００５３】
なお、図５では図示を省略しているが、エンコーダヘッド２２０には、第１偏光ビームスプリッター２２１、第１コーナーキューブ２２２、反射ミラー２２３、１/２波長板２４、第２コーナーキューブ２２５および第２偏光ビームスプリッター２２６がＸ軸方向にも配設され、さらに光検出部５０にはＸ軸方向測定用のフォトディテクタ５１が設けられており、エンコーダ装置１′では、光源部１０から射出された照明光がスケール面５ａでＸ軸方向に反射回折した±１次回折光を利用して、ウェハステージ１５１のＸ軸方向の位置情報も求めることができるようになっている。
【００５４】
また、エンコーダ装置１′では、第１偏光ビームスプリッター２２１を透過した光を利用して、ウェハステージ１５１のＺ軸方向の移動量（位置情報）も測定することができるようになっており、その測定について以下に説明する。
【００５５】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１偏光ビームスプリッター２２１に入射する。そして、図６に示すように、第１偏光ビームスプリッター２２１を透過した＋１次回折光のＰ偏光成分（以下、第３測定光という）が光検出部５０に入射するようになっている。
【００５６】
一方、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光（Ｓ偏光）は、第１コーナーキューブ２２２に入射して、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射され、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が反射ミラー２２３に入射する。反射ミラー２２３で反射された０次回折光（Ｓ偏光）は、第２コーナーキューブ２２５で反射され、１/２波長板２２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、反射ミラー２２３で反射されて再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｐ偏光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光（以下、第４測定光という）が第１偏光ビームスプリッター２２１を透過して光検出部５０に入射するようになっている。
【００５７】
光検出部５０には、エンコーダヘッド２２０から射出された第３および第４測定光が重なり合って干渉した光（以下、第２干渉光という）の強度を光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力するＺ軸方向測定用のフォトディテクタ５２が設けられている。ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、フォトディテクタ５２では、その第２干渉光の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を演算処理部２１０に出力している。そして、演算処理部２１０は、フォトディテクタ５２から出力された光強度信号の変化から第２干渉光の位相値を算出（ヘテロダイン位相解析法）し、算出した第２干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＺ軸方向の位置情報を求める。
【００５８】
このようにエンコーダ装置１′では、スケール面５ａにおいて一回反射回折された回折光（第３測定光）と、スケール面５ａにおいて三回反射回折された回折光（第４測定光）とを重ね合わせて干渉した干渉光（第２干渉光）の位相分布から、スケール５とエンコーダヘッド２０とのＺ軸方向の相対位置の変化を測定することができる。
【００５９】
ここで、エンコーダ装置１′におけるノイズ光（０次回折光）を抑える構成について説明すると、まず、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａにおいて再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光）については、上述のようにＺ軸方向の測定に用いられる。
【００６０】
次に、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４および第２コーナーキューブ２２５を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、ノイズ光として第１偏光ビームスプリッター２２１に入射することになる。この０次回折光（ノイズ光）のうちＰ偏光成分は第１偏光ビームスプリッター２２１を透過し、Ｓ偏光成分だけが第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて第１コーナーキューブ２２２に入射する。第１コーナーキューブ２２２で反射された０次回折光（Ｓ偏光）は、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射され、再びスケール面５ａ（照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｓ偏光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が反射ミラー２２３に入射し、反射ミラー２２３で反射された後に１/２波長板２２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、再びスケール面５ａに入射する。その０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａで再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射するが、この回折光はＰ偏光であるため第２偏光ビームスプリッター２２６を透過して光検出部５０では検出されない。
【００６１】
このようにエンコーダ装置１′では、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光については、Ｚ軸方向の測定に用いられる。また、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４および第２コーナーキューブ２２５を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、第１偏光ビームスプリッター２２１によってＰ偏光をカットし、残りのＳ偏光を１/２波長板２２４によってＰ偏光に変化させて第２偏光ビームスプリッター２２６を透過させるため、当該０次回折光は光検出部５０では検出されない。したがって、エンコーダ装置１′では、このような０次回折光（ノイズ光）が測定に影響を与えることがないので、測定精度を向上させることができる。
【００６２】
なお、上述の第２実施形態において、図７に示すように、複数の第１偏光ビームスプリッター２２１および反射ミラー２２３を用いて構成してもよい。このように構成することで、図８に示すように、第１偏光ビームスプリッター２２１、第１コーナーキューブ２２２、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４、第２コーナーキューブ２２５および第２偏光ビームスプリッター２２６を一体に形成することができ、これによりエンコーダヘッド２２０を小型化することができる。
【００６３】
また、上述の第２実施形態において、１/２波長板２２４は、反射ミラー２２３で反射された−１次回折光が第２コーナーキューブ２２５に入射するまでの光路上に設けられているが、照明光がスケール面５ａで反射回折された−１次回折光が反射ミラー２２３に入射するまでの光路上、第２コーナーキューブ２２５で反射された−１次回折光が反射ミラー２２３に再入射するまでの光路上、および反射ミラー２２３で反射された−１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上のいずれに設けられてもよい。また、１/２波長板２２４を、二つの１/４波長板によって構成してもよい。
【００６４】
以上のようなエンコーダ装置１，１′によれば、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａで反射回折された＋１次回折光および−１次回折光の二つの回折光を利用して、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０との相対位置の変化を測定するように構成されている。従来のエンコーダ装置では、照明光が照射されて回折格子で回折された回折光のうち、所定次数の片側の回折光（例えば、＋１次回折光）だけが測定に利用されているのに対し、エンコーダ装置１，１′では、二つの回折光（±１次回折光）を利用するため、従来のエンコーダ装置よりも回折光の光量の利用効率が高くなる。また、エンコーダ装置１，１′では、エンコーダヘッド２０，２２０において、照明光を二つの光に分割する光分割手段など、照明光をスケール面５ａに照射するための光学部材を備えていないため、エンコーダヘッド２０，２２０を小型化することができる。また、エンコーダ装置１，１′では、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａの同じ位置で反射回折された±１次回折光をそれぞれ、異なる光路を介してスケール面５ａの同じ位置（但し、照明光が入射する位置とは異なる位置）に再入射させる構成であるため、スケール５がエンコーダヘッド２０，２２０に対して傾いたり、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０の間隔が変化しても、測定に影響しない。
【００６５】
本発明の一様態であるデバイス製造方法では、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、シリコン材料からウェハを形成する工程、露光装置１００によりレチクルＲを介してウェハＷを露光する工程を含むリソグラフィ工程、エッチング等の回路パターンを形成する工程、デバイス組立工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、および検査工程等を経て製造される。
【００６６】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれらの構成形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態において、エンコーダ装置１，１′では、照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａで反射回折された±１次回折光を利用して、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０との相対位置の変化を測定するように構成されているが、例えば±２次回折光や±３次回折光など、他の次数の回折光を利用して測定するように構成してもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態において、光源部１０は、互いに周波数の異なる二つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）を射出するように構成されているが、同一周波数の二つの直線偏光を射出するように構成されてもよい。なおその場合には、光検出部５０は、１/４波長板と、１/４波長板を透過した測定光を少なくとも三つの測定光に分割する光分割手段と、それら三つの測定光をそれぞれ偏光板を介して検出する三つのフォトディテクタとを備え、初期位相の異なる少なくとも三つの干渉光を検出するように構成すればよい。
【００６８】
また、上述の実施形態では、スケール５がウェハステージ１５１上に設けられ、エンコーダヘッド２０，２２０が投影ユニット１３０側に設けれているが、これとは逆に、エンコーダヘッドをウェハステージ上に設け、スケール（回折格子）を投影ユニット側に設ける構成でもよい。また、本実施形態では、エンコーダ装置１，１′を、半導体デバイス製造用の露光装置１００に設けた場合について説明したが、本発明に係るエンコーダ装置は、他の種々のデバイスを製造するための露光装置や、露光装置以外の検査装置、測定装置等の光学装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，１′ エンコーダ装置
５ スケール（回折格子）
１０ 光源部
２０ エンコーダヘッド（第１実施形態）
２１ 第１コーナーキューブ（第１反射部、レトロ反射光学系）
２２ 偏光板（第１偏光選択部）
２３ 第２コーナーキューブ（第２反射部、レトロ反射光学系）
２４ １/２波長板（波長変換部）
２５ 偏光ビームスプリッター（第２偏光選択部）
５０ 光検出部
２１０ 演算処理部（移動量測定部）
２２０ エンコーダヘッド（第２実施形態）
２２１ 第１偏光ビームスプリッター
２２２ 第１コーナーキューブ（第１レトロ反射光学系）
２２３ 反射ミラー
２２４ １/２波長板（波長板）
２２５ 第２コーナーキューブ（第２レトロ反射光学系）
２２６ 第２偏光ビームスプリッター（偏光選択部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回折格子が形成されたスケールを用いて測定対象物の移動量を高精度に計測するエンコーダ装置が種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この種のエンコーダ装置では、半導体レーザ等からなる光源からの光をレンズでコリメートまたは集光し、偏光ビームスプリッターに入射させて二つの直線偏光（Ｐ偏光、Ｓ偏光）に分割し、そのＰ偏光およびＳ偏光をそれぞれ二つのミラーを用いてスケール（回折格子）に互いに等しい入射角で入射させるように構成されているものがある。このとき、Ｐ偏光の−１次回折光とＳ偏光の＋１次回折光とが検出器に入射して干渉するように、全体の配置構成がなされている。ここで、スケールの位置が変わるとＰ偏光とＳ偏光の回折光の位相差が変化し、この位相差の変化により検出器で得られた干渉光の位相が変化するため、この干渉光の位相変化を観察することでスケールの位置の変化を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５‐３０８５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなエンコーダ装置では、光源からの照明光を二つの直線偏光に分割する光分割手段や、分割された直線偏光をそれぞれ回折格子に入射させる手段など、光源からの照明光を回折格子に照射するために複数の光学部材を有しているため、エンコーダ装置が大型化するという問題があった。また、光源から照明光が照射されて回折格子で回折された回折光のうち、所定次数の片側の回折光（例えば、＋１次回折光）だけが測定に利用されていたため、測定光の光量が不足するという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、小型であり、且つ回折格子で反射回折された回折光の光量の利用効率が従来よりも高いエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するため、本発明の第１の態様は、ベース部材に対して所定方向に直線移動する測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置であって、前記ベース部材および前記測定対象物のいずれか一方に設けられ、前記所定方向に所定間隔で配列された格子パターンを有する反射型の回折格子と、前記格子パターンに向けて照明光を射出する光源部と、前記ベース部材および前記測定対象物の他方に設けられ、前記光源部から射出された前記照明光が前記格子パターンに照射されて前記格子パターンで反射回折された±ｎ次回折光（ｎは整数）を再び前記格子パターンに入射させるとともに、当該格子パターンで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ干渉光として射出するエンコーダヘッドと、前記エンコーダヘッドから射出された前記干渉光を受けて、前記干渉光の強度の変化を光電変換して出力する光検出部と、前記光検出部から出力された光強度信号から前記干渉光の位相値を算出し、算出した前記位相値に基づいて前記測定対象物の移動量を測定する移動量測定部とを備えて構成される。その上で、前記エンコーダヘッドは、前記格子パターンで反射回折された前記＋ｎ次回折光を反射させて前記＋ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第１反射部と、前記格子パターンで反射回折された前記−ｎ次回折光を反射させて前記−ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第２反射部とを有して構成される。
【０００７】
本発明の第２の態様は、検査装置、測定装置等の光学装置であって、上記エンコーダ装置を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第３の態様は、被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行う露光装置であって、前記被露光体を支持するとともに所定方向に直線移動可能なステージと、前記所定方向への前記ステージの移動量を測定する上記エンコーダ装置と、前記ステージに支持された前記被露光体を前記露光位置に移動させるように、前記エンコーダ装置により測定された前記移動量に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御するステージ移動制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第４の態様は、露光方法であって、被露光体を支持するステージの所定方向への直線移動量を測定する上記エンコーダ装置の測定結果に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御して、前記ステージに支持された前記被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第５の様態は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、上記露光装置を用いてレチクルに形成された所定のパターンを被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、小型であり、且つ回折格子で反射回折された回折光の光量の利用効率が従来よりも高いエンコーダ装置、このエンコーダ装置を備えた光学装置および露光装置、並びにこの露光装置を用いた露光方法およびデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る露光装置の構成図である。
【図２】上記露光装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態に係るエンコーダ装置の構成図である。
【図４】上記エンコーダ装置を構成するエンコーダヘッドを示す構成図である。
【図５】第２実施形態に係るエンコーダ装置を構成するエンコーダヘッドを示す構成図である。
【図６】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドにおいて、Ｚ軸方向の位置測定について説明するための図である。
【図７】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドの変形例を示す構成図である。
【図８】上記第２実施形態に係るエンコーダヘッドの変形例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１には、本実施形態に係るエンコーダ装置１を備えた露光装置１００の構成を概略的に示している。露光装置１００は、照明系１１０、レチクルステージ１２０、投影ユニット１３０、局所液浸装置１４０、ステージ装置１５０、および主制御装置２００（図２を参照）を有して構成される。なお、以下においては、図１に記載した矢印Ｘ，Ｙ，Ｚの方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。
【００１４】
照明系１１０は、光源、オプティカルインテグレータ等を備える照度均一化光学系、およびレチクルブラインド等を備える照明光学系（いずれも図示せず）を有し、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）により略均一な照度で照明するように構成されている。照明光としては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００１５】
レチクルステージ１２０上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定保持されている。レチクルステージ１２０は、例えばリニアモータ等を備えるレチクルステージ駆動装置１２１（図２を参照）によってＸＹ平面内で移動可能であるとともに、走査方向（ここではＹ軸方向とする）に所定の走査速度で移動可能に構成されている。
【００１６】
レチクルステージ１２０のＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転方向の回転情報を含む）は、レチクルステージ１２０に設けられたＹ軸に直交する反射面を有する第１反射鏡１２３およびＸ軸に直交する反射面を有する第２反射鏡（図示せず）を介して、レチクル干渉計１２５によって検出される。レチクル干渉計１２５により検出された当該位置情報は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてレチクルステージ駆動装置１２１を介してレチクルステージ１２０の位置（および移動速度）を制御する。
【００１７】
投影ユニット１３０は、レチクルステージ１２０の下方に配置され、鏡筒１３１、および鏡筒１３１内に保持された投影光学系１３５を有して構成される。投影光学系１３５は、照明光の光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）を有し、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倍または１／８倍など）を有するように構成されている。このため、照明系１１０から射出された照明光によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５を介してその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハＷ上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハＷを保持するステージ装置１５０との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に移動させることで、ウェハＷ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００１８】
露光装置１００には、液浸方式の露光を行うために局所液浸装置１４０が設けられている。局所液浸装置１４０は、図１および図２に示すように、液体供給装置１４１、液体回収装置１４２、液体供給管（図示せず）、液体回収管（図示せず）、およびノズルユニット１４５を有して構成される。ノズルユニット１４５は、投影光学系１３５を構成する最も像面側（ウェハ側）の光学素子、ここでは先端レンズ１３６を保持する鏡筒１３１の下端部周囲を取り囲むように、投影ユニット１３０を保持する不図示のフレーム部材（露光装置１００を構成するフレーム部材）に支持されている。本実施形態では、ノズルユニット１４５は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１３６の下端面と略同一面に設定されている。
【００１９】
液体供給装置１４１は、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、および液体の流量を制御するためのバルブを有して構成され、液体供給管（図示せず）を介してノズルユニット１４５に接続されている。液体回収装置１４２は、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、および液体の流量を制御するためのバルブを有して構成され、液体回収管（図示せず）を介してノズルユニット１４５に接続されている。
【００２０】
主制御装置２００は、液体供給装置１４１を制御して液体供給管を介して先端レンズ１３６とウェハＷとの間に液体（例えば、純水）を供給するとともに、液体回収装置１４２を制御して液体回収管を介して先端レンズ１３６とウェハＷとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置２００は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置１４１および液体回収装置１４２を制御する。したがって、先端レンズ１３６とウェハＷとの間には、一定量の液体が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域（液浸空間）が形成される。露光装置１００では、照明光を、液浸領域を形成する液体を介してウェハＷに照射することによって、ウェハＷに対する露光が行われる。
【００２１】
ステージ装置１５０は、投影ユニット１３０の下方に配置されたウェハステージ１５１、ウェハステージ１５１を駆動するステージ駆動装置１５５を有して構成される。ウェハステージ１５１は、不図示のエアスライダにより数μｍ程度のクリアランスを有してベース部材１０５の上方に浮上支持され、ウェハステージ１５１の上面においてウェハＷを真空吸着によって保持するように構成されている。そして、ウェハステージ１５１は、ステージ駆動装置１５５を構成するモータにより、ベース部材１０５の上面に沿ってＸＹ平面内で移動可能になっている。
【００２２】
ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報は後述するエンコーダ装置１によって検出される。エンコーダ装置１により検出された当該位置情報は主制御装置２００に送られ、主制御装置２００は、その位置情報に基づいてステージ駆動装置１５５を介してウェハステージ１５１の位置（および移動速度）を制御する。
【００２３】
このように構成された露光装置１００では、照明系１１０から射出された照明光によってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、投影光学系１３５の物体面とパターン面が略一致して配置されるレチクルＲを透過した照明光により、投影光学系１３５および局所液浸装置１４０により形成される液浸領域の液体を介してその照明領域内のレチクルＲのパターンの縮小像が、ウェハステージ１５１上に支持されて投影光学系１３５の像面側に配置されたウェハＷ上の露光領域（レチクルＲ上の照明領域に共役な領域）に形成される。そして、レチクルステージ１２０とウェハＷを支持するウェハステージ１５１との同期駆動によって、照明領域に対してレチクルＲを走査方向（例えばＹ軸方向）に移動させるとともに、露光領域に対してウェハＷを走査方向（例えばＹ軸方向）に移動させることで、ウェハＷ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００２４】
次に、ウェハステージ１５１のＸＹ平面内の位置情報を検出するためのエンコーダ装置１について説明する。なお、エンコーダ装置１では、ウェハステージ１５１のＸ軸方向およびＹ軸方向の移動量をそれぞれ測定することが可能であるが、以下では、最初にＹ軸方向の測定について説明する。
【００２５】
エンコーダ装置１は、図１および図３に示すように、ウェハステージ１５１の上面に設けられたスケール５と、投影ユニット１３０の下部にスケール５（ウェハステージ１５１）と対向するように設けられたエンコーダヘッド２０と、エンコーダヘッド２０に向けて照明光を射出する光源部１０と、エンコーダヘッド２０により照明光が照射されたスケール５からの反射光（回折光）を検出する光検出部５０と、光検出部５０からの検出信号に基づいてウェハステージ１５１のＹ軸方向の移動量を求める演算処理部２１０とを有して構成される。
【００２６】
スケール５は、エンコーダヘッド２０に対向してウェハステージ１５１の移動方向（Ｙ軸方向）に延びるスケール面５ａを有し、このスケール面５ａに格子線がＹ軸方向およびＸ軸方向にそれぞれ所定のピッチ（間隔）で配列された反射型の２次元回折格子が形成されている。なお、スケール面５ａに形成される回折格子の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、溝（凹凸）等により光路差を生じさせるタイプや、屈折率の違いにより光路差を生じさせるタイプの回折格子が用いられる。また、スケール面５ａに形成された回折格子のデューティ（Ｄｕｔｙ）比は１：１になっている。
【００２７】
光源部１０は、照明光として直線偏光を射出する光源１１と、光源１１から射出された照明光を平行光に変換するコリメータレンズ１２とを有して構成される。光源１１は、互いに直交する直線偏光成分を持ち、且つ互いに周波数の異なる二つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）を照明光として射出するようになっている。なお、光源部１０は、図１に示されるように、投影ユニット１３０もしくは露光装置１００を構成するフレーム部材（図示せず）に支持されている。光源１１から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）は、コリメータレンズ１２を透過して平行光となり、エンコーダヘッド２０を透過してスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射する。
【００２８】
エンコーダヘッド２０は、光源部１０から射出された照明光がスケール５のスケール面５ａで反射回折した±１次回折光を再びスケール面５ａに入射させるとともに、そこで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ光検出部５０に向けて射出する光学系である。具体的には、エンコーダヘッド２０は、図３および図４に示すように、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられた第１コーナーキューブ（第１レトロ反射手段）２１と、第１コーナーキューブ２１で反射した＋１次回折光が入射する位置に設けられた偏光板２２と、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられた第２コーナーキューブ（第２レトロ反射手段）２３と、第２コーナーキューブ２３で反射した−１次回折光が入射する位置に設けられた１/２波長板２４と、偏光板２２を透過した＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光および１/２波長板２４を透過した−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられた偏光ビームスプリッター２５とを有して構成される。
【００２９】
第１コーナーキューブ２１は、互いに直交する三つの反射面を用いて入射した光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる光学部材であり、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光を反射させて、当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置である。
【００３０】
偏光板２２は、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられており、当該＋１次回折光におけるＳ偏光成分のみを透過させるように構成されている。
【００３１】
第２コーナーキューブ２３は、上記第１コーナーキューブ２１と同様に、互いに直交する三つの反射面を用いて入射した光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる光学部材であり、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光を反射させて、当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、−１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置であり、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置と同一位置である。
【００３２】
偏光ビームスプリッター２５は、第１コーナーキューブ２１で反射されて偏光板２２を透過した＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光、および第２コーナーキューブ２３で反射されて１/２波長板２４を透過した−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した各回折光におけるＰ編光成分を透過させ、Ｓ編光成分を反射させる光学部材である。
【００３３】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１コーナーキューブ２１に入射して、第１コーナーキューブ２１で入射光軸に対して平行に反射され、偏光板２２を透過してＰ偏光成分がカットされて、再びスケール面５ａに入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの＋１次回折光（以下、第１測定光という）が偏光ビームスプリッター２５に入射する。この第１測定光は、偏光板２２によってＰ偏光成分がカットされているためＳ編光であり、偏光ビームスプリッター２５で反射されて光検出部５０に入射する。
【００３４】
一方、光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち−１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第２コーナーキューブ２３に入射して、第２コーナーキューブ２３で入射光軸に対して平行に反射され、１/２波長板２４を透過してＰ偏光，Ｓ偏光がそれぞれＳ編光，Ｐ編光となり、再びスケール面５ａに入射する。そして、スケール面５ａに再入射された−１次回折光（Ｓ編光，Ｐ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光（以下、第２測定光という）が偏光ビームスプリッター２５に入射する。この第２測定光はＳ編光およびＰ編光の両偏光成分を含んでいるが、第２測定光のＰ偏光成分は偏光ビームスプリッター２５を透過し、第２測定光のＳ偏光成分だけが偏光ビームスプリッター２５で反射されて光検出部５０に入射する。
【００３５】
光検出部５０は、図３に示すように、エンコーダヘッド２０から射出された第１および第２測定光が重なり合って干渉した光（以下、干渉光という）の強度を光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力するフォトディテクタ５１を有して構成される。ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、フォトディテクタ５１の受光面５１ａに受光した干渉光の強度は常に変化している。そのため、フォトディテクタ５１は、その干渉光の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を演算処理部２１０に出力している。
【００３６】
演算処理部２１０は、フォトディテクタ５１から出力された光強度信号の変化から干渉光の位相値を算出する（ヘテロダイン位相解析法）。そして、演算処理部２１０は、算出した干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求める。なお、演算処理部２１０は、上記主制御装置２００の一部として設けられている（図２を参照）。
【００３７】
干渉光の位相値からスケール５とエンコーダヘッド２０の相対位置を測定する原理については従来から良く知られているため、ここでは詳細な説明は書略するが、エンコーダヘッド２０に対してスケール５が移動すると、スケール５のスケール面５ａで反射回折した±１次回折光の位相差が変化するので、演算処理部２１０において算出される干渉光の位相値が変化する。そのため、この干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求めることができる。
【００３８】
なお、図３および図４では図示を省略しているが、エンコーダヘッド２０には、第１コーナーキューブ２１、偏光板２２、第２コーナーキューブ２３、１/２波長板２４および偏光ビームスプリッター２５がＸ軸方向にも配設され、さらに光検出部５０にはＸ軸方向測定用のフォトディテクタ５１が設けられており、エンコーダ装置１では、光源部１０から射出された照明光がスケール面５ａでＸ軸方向に反射回折した±１次回折光を利用して、ウェハステージ１５１のＸ軸方向の位置情報も求めることができるようになっている。
【００３９】
ところで、エンコーダ装置１では、スケール面５ａに形成された回折格子のデューティ比が１：１であるため、２次回折光がほとんど生じない一方、他の次数の回折光（例えば、０次回折光）が測定精度を低下させるノイズ光になることが考えられるが、エンコーダ装置１は、このノイズ光を抑えることが可能な構成となっている。以下、その構成について説明する。
【００４０】
まず、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１コーナーキューブ２１および偏光板２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの＋１次回折光（第１測定光）は偏光ビームスプリッター２５で反射されて測定に使用されるが、当該回折光のうちの０次回折光はノイズ光として１/２波長板２４に入射することになる。この０次回折光（Ｓ偏光）は、１/２波長板２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、第２コーナーキューブ２３で反射されて、再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、この０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が第１コーナーキューブ２１に入射するが、この０次回折光はＰ偏光であるため第１コーナーキューブ２１で反射された後に偏光板２２を透過せずに偏光板２２でカットされる。
【００４１】
次に、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、第２コーナーキューブ２３および１/２波長板２４を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの−１次回折光（第２測定光）は偏光ビームスプリッター２５で反射されて測定に使用されるが、当該回折光のうちの０次回折光はノイズ光として偏光板２２に入射することになる。この０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）は、偏光板２２を透過してＰ偏光成分がカットされ、第１コーナーキューブ２１で反射されて再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置に）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｓ偏光）はスケール面５ａで再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が第２コーナーキューブ２３に入射して、第２コーナーキューブ２３で反射された後に１/２波長板２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、再びスケール面５ａに入射する。そして、この０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光が偏光ビームスプリッター２５に入射するが、この回折光はＰ偏光であるため偏光ビームスプリッター２５を透過して光検出部５０では検出されない。
【００４２】
このようにエンコーダ装置１では、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１コーナーキューブ２１および偏光板２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光）については、１/２波長板２４によってＳ偏光からＰ偏光に変化させた後に、偏光板２２によってカットするため、当該０次回折光は光検出部５０では検出されない。また、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、第２コーナーキューブ２３および１/２波長板２４を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、まず偏光板２２によってＰ偏光をカットし、残りのＳ偏光を１/２波長板２４によってＰ偏光に変化させて偏光ビームスプリッター２５を透過させるため、当該０次回折光も光検出部５０では検出されない。したがって、エンコーダ装置１では、このような０次回折光（ノイズ光）が測定に影響を与えることがないので、測定精度を向上させることができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態において、偏光板２２は、第１コーナーキューブ２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられているが、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が第１コーナーキューブ２１に入射するまでの光路上に設けられてもよい。また、偏光板２２は、当該＋１次回折光におけるＳ偏光成分のみを透過させるように構成されているが、Ｓ偏光成分ではなく、Ｐ偏光成分のみを透過させるように構成してもよい。なおその場合には、偏光ビームスプリッター２５に代えて、Ｐ偏光成分のみを光検出部５０に向けて導く光学部材（例えば、偏光プリズム）を配設すればよい。
【００４４】
また、上述の実施形態において、１/２波長板２４は、第２コーナーキューブ２３で反射された−１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上に設けられているが、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が第２コーナーキューブ２３に入射するまでの光路上に設けられてもよい。また、１/２波長板２４を、二つの１/４波長板によって構成してもよい。
【００４５】
次に、第２実施形態に係るエンコーダ装置１′について説明する。このエンコーダ装置１′では、エンコーダヘッドの構成が上述の実施形態と異なり、それ以外の構成については上述の実施形態と同一構成である。そのため、上述の実施形態と共通する構成については同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは上述の実施形態と異なるエンコーダヘッドの構成について説明する。
【００４６】
エンコーダ装置１′は、図１に示すように、スケール５と、投影ユニット１３０の下部にスケール５（ウェハステージ１５１）と対向するように設けられたエンコーダヘッド２２０と、エンコーダヘッド２２０に向けて照明光を射出する光源部１０と、エンコーダヘッド２２０により照明光が照射されたスケール５からの反射光（回折光）を検出する光検出部５０と、演算処理部２１０（図２を参照）とを有して構成される。
【００４７】
エンコーダヘッド２２０は、図５に示すように、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられた第１偏光ビームスプリッター２２１と、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射した＋１次回折光が入射する位置に設けられ、当該＋１次回折光を第１偏光ビームスプリッター２２１に向けて反射させる第１コーナーキューブ２２２と、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられた反射ミラー２２３と、反射ミラー２２３で反射した−１次回折光が入射する位置に設けられた１/２波長板２２４と、１/２波長板２２４を透過した−１次回折光が入射する位置に設けられ、当該−１次回折光を反射ミラー２２３に向けて反射させる第２コーナーキューブ２２５と、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２で反射された＋１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの＋１次回折光並びに反射ミラー２２３および第２コーナーキューブ２２５で反射された−１次回折光が再びスケール面５ａで反射回折した回折光のうちの−１次回折光が入射する位置に設けられた第２偏光ビームスプリッター２２６とを有して構成される。
【００４８】
第１偏光ビームスプリッター２２１は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した＋１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した＋１次回折光におけるＰ偏光成分を透過させ、Ｓ偏光成分を第１コーナーキューブ２２２に向けて反射させる。そして、第１偏光ビームスプリッター２２１は、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射されて戻ってきた＋１次回折光（Ｓ偏光）を再び反射させて、当該＋１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置である。
【００４９】
反射ミラー２２３は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａで反射回折した−１次回折光が入射する位置に設けられており、入射した−１次回折光を第２コーナーキューブ２２５に向けて反射させる。そして、反射ミラー２２３は、第２コーナーキューブ２２５で入射光軸に対して平行に反射されて戻ってきた−１次回折光を再び反射させて、当該−１次回折光の回折角と等しい角度で再びスケール面５ａに入射させるように構成されている。なおこのとき、−１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置は、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに入射する位置と異なる位置であり、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光がスケール面５ａに再度入射する位置と同一位置である。
【００５０】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１偏光ビームスプリッター２２１に入射する。第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光（Ｓ偏光）は、第１コーナーキューブ２２２に入射して、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射され、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの＋１次回折光（以下、第１測定光という）が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射する。この第１測定光は、Ｓ編光であるため、第２偏光ビームスプリッター２２６で反射されて光検出部５０に入射する。
【００５１】
一方、光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち−１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、反射ミラー２２３に入射する。反射ミラー２２３で反射された−１次回折光は、１/２波長板２２４を透過してＰ偏光，Ｓ偏光がそれぞれＳ編光，Ｐ編光となり、第２コーナーキューブ２２５で入射光軸に対して平行に反射され、再び反射ミラー２２３で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された−１次回折光（Ｓ編光，Ｐ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光（以下、第２測定光という）が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射する。この第２測定光はＳ編光およびＰ編光の両偏光成分を含んでいるが、第２測定光のＰ偏光成分は第２偏光ビームスプリッター２２６を透過し、第２測定光のＳ偏光成分だけが第２偏光ビームスプリッター２２６で反射されて光検出部５０に入射する。
【００５２】
ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、光検出部５０のフォトディテクタ５１では、エンコーダヘッド２２０から射出された第１および第２測定光が重なり合って干渉した光（以下、干渉光という）の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力している。そして、演算処理部２１０は、フォトディテクタ５１から出力された光強度信号の変化から干渉光の位相値を算出（ヘテロダイン位相解析法）し、算出した干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＹ軸方向の位置情報を求める。
【００５３】
なお、図５では図示を省略しているが、エンコーダヘッド２２０には、第１偏光ビームスプリッター２２１、第１コーナーキューブ２２２、反射ミラー２２３、１/２波長板２４、第２コーナーキューブ２２５および第２偏光ビームスプリッター２２６がＸ軸方向にも配設され、さらに光検出部５０にはＸ軸方向測定用のフォトディテクタ５１が設けられており、エンコーダ装置１′では、光源部１０から射出された照明光がスケール面５ａでＸ軸方向に反射回折した±１次回折光を利用して、ウェハステージ１５１のＸ軸方向の位置情報も求めることができるようになっている。
【００５４】
また、エンコーダ装置１′では、第１偏光ビームスプリッター２２１を透過した光を利用して、ウェハステージ１５１のＺ軸方向の移動量（位置情報）も測定することができるようになっており、その測定について以下に説明する。
【００５５】
光源部１０から射出された照明光（互いに周波数の異なるＰ偏光，Ｓ偏光）がスケール５のスケール面５ａに略垂直に入射し、スケール面５ａにおいて反射回折された回折光のうち＋１次回折光（Ｐ偏光，Ｓ編光）は、第１偏光ビームスプリッター２２１に入射する。そして、図６に示すように、第１偏光ビームスプリッター２２１を透過した＋１次回折光のＰ偏光成分（以下、第３測定光という）が光検出部５０に入射するようになっている。
【００５６】
一方、第１偏光ビームスプリッター２２１で反射された＋１次回折光（Ｓ偏光）は、第１コーナーキューブ２２２に入射して、第１コーナーキューブ２２２で入射光軸に対して平行に反射され、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて、スケール面５ａに再入射する。そして、スケール面５ａに再入射された＋１次回折光（Ｓ編光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が反射ミラー２２３に入射する。反射ミラー２２３で反射された０次回折光（Ｓ偏光）は、第２コーナーキューブ２２５で反射され、１/２波長板２２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、反射ミラー２２３で反射されて再びスケール面５ａ（光源部１０からの照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｐ偏光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光（以下、第４測定光という）が第１偏光ビームスプリッター２２１を透過して光検出部５０に入射するようになっている。
【００５７】
光検出部５０には、エンコーダヘッド２２０から射出された第３および第４測定光が重なり合って干渉した光（以下、第２干渉光という）の強度を光電変換して光強度信号を生成し、その光強度信号を演算処理部２１０に出力するＺ軸方向測定用のフォトディテクタ５２が設けられている。ここで、光源部１０から射出される照明光は互いに周波数の異なる二つの直線偏光であるため、フォトディテクタ５２では、その第２干渉光の強度変化をそれぞれ光電変換して光強度信号を演算処理部２１０に出力している。そして、演算処理部２１０は、フォトディテクタ５２から出力された光強度信号の変化から第２干渉光の位相値を算出（ヘテロダイン位相解析法）し、算出した第２干渉光の位相値に基づいてスケール５とエンコーダヘッド２０との相対位置の変化（エンコーダヘッド２０に対するスケール５の移動量）を測定し、これによりウェハステージ１５１のＺ軸方向の位置情報を求める。
【００５８】
このようにエンコーダ装置１′では、スケール面５ａにおいて一回反射回折された回折光（第３測定光）と、スケール面５ａにおいて三回反射回折された回折光（第４測定光）とを重ね合わせて干渉した干渉光（第２干渉光）の位相分布から、スケール５とエンコーダヘッド２０とのＺ軸方向の相対位置の変化を測定することができる。
【００５９】
ここで、エンコーダ装置１′におけるノイズ光（０次回折光）を抑える構成について説明すると、まず、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａにおいて再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光）については、上述のようにＺ軸方向の測定に用いられる。
【００６０】
次に、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４および第２コーナーキューブ２２５を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、ノイズ光として第１偏光ビームスプリッター２２１に入射することになる。この０次回折光（ノイズ光）のうちＰ偏光成分は第１偏光ビームスプリッター２２１を透過し、Ｓ偏光成分だけが第１偏光ビームスプリッター２２１で反射されて第１コーナーキューブ２２２に入射する。第１コーナーキューブ２２２で反射された０次回折光（Ｓ偏光）は、再び第１偏光ビームスプリッター２２１で反射され、再びスケール面５ａ（照明光が入射する位置と同一位置）に入射する。そして、スケール面５ａに再入射された０次回折光（Ｓ偏光）は、スケール面５ａにおいて再び反射回折され、その回折光のうちの０次回折光が反射ミラー２２３に入射し、反射ミラー２２３で反射された後に１/２波長板２２４を透過してＳ偏光からＰ偏光となり、再びスケール面５ａに入射する。その０次回折光（Ｐ偏光）はスケール面５ａで再び反射回折され、その回折光のうちの−１次回折光が第２偏光ビームスプリッター２２６に入射するが、この回折光はＰ偏光であるため第２偏光ビームスプリッター２２６を透過して光検出部５０では検出されない。
【００６１】
このようにエンコーダ装置１′では、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち＋１次回折光が、第１偏光ビームスプリッター２２１および第１コーナーキューブ２２２を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光については、Ｚ軸方向の測定に用いられる。また、照明光がスケール面５ａで反射回折された回折光のうち−１次回折光が、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４および第２コーナーキューブ２２５を介して再びスケール面５ａに入射し、スケール面５ａで再び反射回折された回折光のうちの０次回折光（Ｓ偏光，Ｐ偏光）については、第１偏光ビームスプリッター２２１によってＰ偏光をカットし、残りのＳ偏光を１/２波長板２２４によってＰ偏光に変化させて第２偏光ビームスプリッター２２６を透過させるため、当該０次回折光は光検出部５０では検出されない。したがって、エンコーダ装置１′では、このような０次回折光（ノイズ光）が測定に影響を与えることがないので、測定精度を向上させることができる。
【００６２】
なお、上述の第２実施形態において、図７に示すように、複数の第１偏光ビームスプリッター２２１および反射ミラー２２３を用いて構成してもよい。このように構成することで、図８に示すように、第１偏光ビームスプリッター２２１、第１コーナーキューブ２２２、反射ミラー２２３、１/２波長板２２４、第２コーナーキューブ２２５および第２偏光ビームスプリッター２２６を一体に形成することができ、これによりエンコーダヘッド２２０を小型化することができる。
【００６３】
また、上述の第２実施形態において、１/２波長板２２４は、反射ミラー２２３で反射された−１次回折光が第２コーナーキューブ２２５に入射するまでの光路上に設けられているが、照明光がスケール面５ａで反射回折された−１次回折光が反射ミラー２２３に入射するまでの光路上、第２コーナーキューブ２２５で反射された−１次回折光が反射ミラー２２３に再入射するまでの光路上、および反射ミラー２２３で反射された−１次回折光がスケール面５ａに再入射するまでの光路上のいずれに設けられてもよい。また、１/２波長板２２４を、二つの１/４波長板によって構成してもよい。
【００６４】
以上のようなエンコーダ装置１，１′によれば、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａで反射回折された＋１次回折光および−１次回折光の二つの回折光を利用して、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０との相対位置の変化を測定するように構成されている。従来のエンコーダ装置では、照明光が照射されて回折格子で回折された回折光のうち、所定次数の片側の回折光（例えば、＋１次回折光）だけが測定に利用されているのに対し、エンコーダ装置１，１′では、二つの回折光（±１次回折光）を利用するため、従来のエンコーダ装置よりも回折光の光量の利用効率が高くなる。また、エンコーダ装置１，１′では、エンコーダヘッド２０，２２０において、照明光を二つの光に分割する光分割手段など、照明光をスケール面５ａに照射するための光学部材を備えていないため、エンコーダヘッド２０，２２０を小型化することができる。また、エンコーダ装置１，１′では、光源部１０からの照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａの同じ位置で反射回折された±１次回折光をそれぞれ、異なる光路を介してスケール面５ａの同じ位置（但し、照明光が入射する位置とは異なる位置）に再入射させる構成であるため、スケール５がエンコーダヘッド２０，２２０に対して傾いたり、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０の間隔が変化しても、測定に影響しない。
【００６５】
本発明の一様態であるデバイス製造方法では、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、シリコン材料からウェハを形成する工程、露光装置１００によりレチクルＲを介してウェハＷを露光する工程を含むリソグラフィ工程、エッチング等の回路パターンを形成する工程、デバイス組立工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、および検査工程等を経て製造される。
【００６６】
以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれらの構成形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態において、エンコーダ装置１，１′では、照明光がスケール面５ａに照射されてスケール面５ａで反射回折された±１次回折光を利用して、スケール５とエンコーダヘッド２０，２２０との相対位置の変化を測定するように構成されているが、例えば±２次回折光や±３次回折光など、他の次数の回折光を利用して測定するように構成してもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態において、光源部１０は、互いに周波数の異なる二つの直線偏光（Ｐ偏光，Ｓ偏光）を射出するように構成されているが、同一周波数の二つの直線偏光を射出するように構成されてもよい。なおその場合には、光検出部５０は、１/４波長板と、１/４波長板を透過した測定光を少なくとも三つの測定光に分割する光分割手段と、それら三つの測定光をそれぞれ偏光板を介して検出する三つのフォトディテクタとを備え、初期位相の異なる少なくとも三つの干渉光を検出するように構成すればよい。
【００６８】
また、上述の実施形態では、スケール５がウェハステージ１５１上に設けられ、エンコーダヘッド２０，２２０が投影ユニット１３０側に設けれているが、これとは逆に、エンコーダヘッドをウェハステージ上に設け、スケール（回折格子）を投影ユニット側に設ける構成でもよい。また、本実施形態では、エンコーダ装置１，１′を、半導体デバイス製造用の露光装置１００に設けた場合について説明したが、本発明に係るエンコーダ装置は、他の種々のデバイスを製造するための露光装置や、露光装置以外の検査装置、測定装置等の光学装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，１′ エンコーダ装置
５ スケール（回折格子）
１０ 光源部
２０ エンコーダヘッド（第１実施形態）
２１ 第１コーナーキューブ（第１反射部、レトロ反射光学系）
２２ 偏光板（第１偏光選択部）
２３ 第２コーナーキューブ（第２反射部、レトロ反射光学系）
２４ １/２波長板（波長変換部）
２５ 偏光ビームスプリッター（第２偏光選択部）
５０ 光検出部
２１０ 演算処理部（移動量測定部）
２２０ エンコーダヘッド（第２実施形態）
２２１ 第１偏光ビームスプリッター
２２２ 第１コーナーキューブ（第１レトロ反射光学系）
２２３ 反射ミラー
２２４ １/２波長板（波長板）
２２５ 第２コーナーキューブ（第２レトロ反射光学系）
２２６ 第２偏光ビームスプリッター（偏光選択部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材に対して所定方向に直線移動する測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置であって、
前記ベース部材および前記測定対象物のいずれか一方に設けられ、前記所定方向に所定間隔で配列された格子パターンを有する反射型の回折格子と、
前記格子パターンに向けて照明光を射出する光源部と、
前記ベース部材および前記測定対象物の他方に設けられ、前記光源部から射出された前記照明光が前記格子パターンに照射されて前記格子パターンで反射回折された±ｎ次回折光（ｎは整数）を再び前記格子パターンに入射させるとともに、当該格子パターンで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ干渉光として射出するエンコーダヘッドと、
前記エンコーダヘッドから射出された前記干渉光を受けて、前記干渉光の強度の変化を光電変換して出力する光検出部と、
前記光検出部から出力された光強度信号から前記干渉光の位相値を算出し、算出した前記位相値に基づいて前記測定対象物の移動量を測定する移動量測定部とを備え、
前記エンコーダヘッドは、前記格子パターンで反射回折された前記＋ｎ次回折光を反射させて前記＋ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第１反射部と、前記格子パターンで反射回折された前記−ｎ次回折光を反射させて前記−ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第２反射部とを有して構成されること特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記光源部は、互いに直交する偏光成分を有する二つの直線偏光を前記照明光として射出するように構成され、
前記エンコーダヘッドは、
前記＋ｎ次回折光が前記第１反射部により反射されて前記格子パターンに再入射するまでの＋ｎ次回折光路、および前記−ｎ次回折光が前記第２反射部により反射されて前記格子パターンに再入射するまでの−ｎ次回折光路のいずれか一方に設けられ、前記二つの直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる第１偏光選択部と、
前記＋ｎ次回折光路および前記−ｎ次回折光路の他方に設けられ、前記二つの直線偏光の偏光成分をそれぞれ９０度変化させる波長変換部と、
前記第１反射部により反射された前記＋ｎ次回折光および前記第２反射部により反射された前記−ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された前記二つの回折光の光路に設けられ、前記第１偏光選択部において透過可能な直線偏光と同じ偏光成分を有する直線偏光のみを前記光検出部に向けて射出する第２偏光選択部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
前記第１反射部および前記第２反射部はそれぞれ、入射光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させるレトロ反射光学系により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】
前記光源部は、互いに直交する偏光成分を有する二つの直線偏光を前記照明光として射出するように構成され、
前記第１反射部は、前記＋ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、前記二つの直線偏光のうち一方の直線偏光を反射させるとともに他方の直線偏光を透過させる第１偏光ビームスプリッターと、前記第１偏光ビームスプリッターで反射された前記＋ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、入射された前記＋ｎ次回折光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる第１レトロ反射光学系とを有し、前記第１レトロ反射光学系で反射されて前記第１偏光ビームスプリッターに戻ってきた前記＋ｎ次回折光を前記第１偏光ビームスプリッターで反射させて前記格子パターンに再入射させるように構成され、
前記第２反射部は、前記−ｎ次回折光が入射する位置に設けられた反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された前記−ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、入射された前記−ｎ次回折光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる第２レトロ反射光学系と、前記−ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射するまでの光路に設けられ、前記二つの直線偏光の偏光成分をそれぞれ９０度変化させる波長板とを有し、前記第２レトロ反射光学系で反射されて前記反射ミラーに戻ってきた前記−ｎ次回折光を前記反射ミラーで反射させて前記格子パターンに再入射させるように構成され、
前記エンコーダヘッドは、前記第１反射部および前記第２反射部により前記±ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された前記二つの回折光の光路に設けられ、前記第１反射部の前記第１偏光ビームスプリッターにおいて反射される直線偏光と同じ偏光成分を有する直線偏光のみを前記光検出部に向けて射出する偏光選択部を有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記エンコーダヘッドは、前記照明光が前記格子パターンで反射回折されて前記第１反射部の前記第１偏光ビームスプリッターを透過した前記＋ｎ次回折光と、前記第１反射部により前記＋ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された回折光のうちの前記第２反射部に入射した回折光が前記第２反射部を介して再び前記格子パターンに入射されて当該格子パターンで反射回折され前記第１反射部に入射して前記第１偏光ビームスプリッターを透過した回折光とを重ね合わせて干渉させ第２干渉光として射出するように構成され、
前記光検出部は前記第２干渉光の強度変化を光電変換して前記移動量測定に出力し、前記移動量測定部は前記第２干渉光の位相値に基づいて前記格子パターンに垂直な方向の前記測定対象物の移動量を測定することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行う露光装置であって、
前記被露光体を支持するとともに所定方向に直線移動可能なステージと、
前記所定方向への前記ステージの移動量を測定する請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置と、
前記ステージに支持された前記被露光体を前記露光位置に移動させるように、前記エンコーダ装置により測定された前記移動量に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御するステージ移動制御部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
被露光体を支持するステージの所定方向への直線移動量を測定する請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置の測定結果に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御して、前記ステージに支持された前記被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項９】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項７に記載の露光装置を用いてレチクルに形成された所定のパターンを被露光体に投影して露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１】
ベース部材に対して所定方向に直線移動する測定対象物の移動量を測定するエンコーダ装置であって、
前記ベース部材および前記測定対象物のいずれか一方に設けられ、前記所定方向に所定間隔で配列された格子パターンを有する反射型の回折格子と、
前記格子パターンに向けて照明光を射出する光源部と、
前記ベース部材および前記測定対象物の他方に設けられ、前記光源部から射出された前記照明光が前記格子パターンに照射されて前記格子パターンで反射回折された±ｎ次回折光（ｎは整数）を再び前記格子パターンに入射させるとともに、当該格子パターンで反射回折された二つの回折光を重ね合わせて干渉させ干渉光として射出するエンコーダヘッドと、
前記エンコーダヘッドから射出された前記干渉光を受けて、前記干渉光の強度の変化を光電変換して出力する光検出部と、
前記光検出部から出力された光強度信号から前記干渉光の位相値を算出し、算出した前記位相値に基づいて前記測定対象物の移動量を測定する移動量測定部とを備え、
前記エンコーダヘッドは、前記格子パターンで反射回折された前記＋ｎ次回折光を反射させて前記＋ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第１反射部と、前記格子パターンで反射回折された前記−ｎ次回折光を反射させて前記−ｎ次回折光の回折角と等しい角度で再び前記格子パターンに入射させる第２反射部とを有して構成されること特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記光源部は、互いに直交する偏光成分を有する二つの直線偏光を前記照明光として射出するように構成され、
前記エンコーダヘッドは、
前記＋ｎ次回折光が前記第１反射部により反射されて前記格子パターンに再入射するまでの＋ｎ次回折光路、および前記−ｎ次回折光が前記第２反射部により反射されて前記格子パターンに再入射するまでの−ｎ次回折光路のいずれか一方に設けられ、前記二つの直線偏光のうち一方の直線偏光のみを透過させる第１偏光選択部と、
前記＋ｎ次回折光路および前記−ｎ次回折光路の他方に設けられ、前記二つの直線偏光の偏光成分をそれぞれ９０度変化させる波長変換部と、
前記第１反射部により反射された前記＋ｎ次回折光および前記第２反射部により反射された前記−ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された前記二つの回折光の光路に設けられ、前記第１偏光選択部において透過可能な直線偏光と同じ偏光成分を有する直線偏光のみを前記光検出部に向けて射出する第２偏光選択部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
前記第１反射部および前記第２反射部はそれぞれ、入射光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させるレトロ反射光学系により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】
前記光源部は、互いに直交する偏光成分を有する二つの直線偏光を前記照明光として射出するように構成され、
前記第１反射部は、前記＋ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、前記二つの直線偏光のうち一方の直線偏光を反射させるとともに他方の直線偏光を透過させる第１偏光ビームスプリッターと、前記第１偏光ビームスプリッターで反射された前記＋ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、入射された前記＋ｎ次回折光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる第１レトロ反射光学系とを有し、前記第１レトロ反射光学系で反射されて前記第１偏光ビームスプリッターに戻ってきた前記＋ｎ次回折光を前記第１偏光ビームスプリッターで反射させて前記格子パターンに再入射させるように構成され、
前記第２反射部は、前記−ｎ次回折光が入射する位置に設けられた反射ミラーと、前記反射ミラーで反射された前記−ｎ次回折光が入射する位置に設けられ、入射された前記−ｎ次回折光を１８０度回転させて入射光軸に対して平行に反射させる第２レトロ反射光学系と、前記−ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射するまでの光路に設けられ、前記二つの直線偏光の偏光成分をそれぞれ９０度変化させる波長板とを有し、前記第２レトロ反射光学系で反射されて前記反射ミラーに戻ってきた前記−ｎ次回折光を前記反射ミラーで反射させて前記格子パターンに再入射させるように構成され、
前記エンコーダヘッドは、前記第１反射部および前記第２反射部により前記±ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された前記二つの回折光の光路に設けられ、前記第１反射部の前記第１偏光ビームスプリッターにおいて反射される直線偏光と同じ偏光成分を有する直線偏光のみを前記光検出部に向けて射出する偏光選択部を有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記エンコーダヘッドは、前記照明光が前記格子パターンで反射回折されて前記第１反射部の前記第１偏光ビームスプリッターを透過した前記＋ｎ次回折光と、前記第１反射部により前記＋ｎ次回折光が前記格子パターンに再入射されて当該格子パターンで反射回折された回折光のうちの前記第２反射部に入射した回折光が前記第２反射部を介して再び前記格子パターンに入射されて当該格子パターンで反射回折され前記第１反射部に入射して前記第１偏光ビームスプリッターを透過した回折光とを重ね合わせて干渉させ第２干渉光として射出するように構成され、
前記光検出部は前記第２干渉光の強度変化を光電変換して前記移動量測定に出力し、前記移動量測定部は前記第２干渉光の位相値に基づいて前記格子パターンに垂直な方向の前記測定対象物の移動量を測定することを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行う露光装置であって、
前記被露光体を支持するとともに所定方向に直線移動可能なステージと、
前記所定方向への前記ステージの移動量を測定する請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置と、
前記ステージに支持された前記被露光体を前記露光位置に移動させるように、前記エンコーダ装置により測定された前記移動量に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御するステージ移動制御部とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
被露光体を支持するステージの所定方向への直線移動量を測定する請求項１〜５のいずれかに記載のエンコーダ装置の測定結果に基づいて前記ステージの前記所定方向への移動を制御して、前記ステージに支持された前記被露光体を所定の露光領域に対応する露光位置に移動させながら、レチクルに形成された所定のパターンを前記被露光体に投影して露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項９】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項７に記載の露光装置を用いてレチクルに形成された所定のパターンを被露光体に投影して露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−４９２８４（Ｐ２０１２−４９２８４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９１９２（Ｐ２０１０−１８９１９２）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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