移動体装置、露光装置、及びデバイス製造方法
【課題】複数の光ファイバを接続した光ファイバケーブルを介してエンコーダヘッドから検出器へ出力ビームを接続損失なく送る。
【解決手段】エンコーダから出力ビームを検出器へ送る一系統の受光用ファイバとして、エンコーダ側に位置する光ファイバＦ１のコアＣＲ１の端面（射出端面）と該射出端面より大きな検出器側に位置する光ファイバＦ２のコアＣＲ２の端面（受光端面）とを対向して継がれた光ファイバケーブルを用いる。これにより、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じることがなく、エンコーダの高い計測精度を確保することが可能となる。
【解決手段】エンコーダから出力ビームを検出器へ送る一系統の受光用ファイバとして、エンコーダ側に位置する光ファイバＦ１のコアＣＲ１の端面（射出端面）と該射出端面より大きな検出器側に位置する光ファイバＦ２のコアＣＲ２の端面（受光端面）とを対向して継がれた光ファイバケーブルを用いる。これにより、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じることがなく、エンコーダの高い計測精度を確保することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置、露光装置、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定平面内を移動する移動体を備える移動体装置、該移動体装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により駆動される。ここで、ウエハステージの位置は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により重ね合わせ精度の要求が厳しくなり、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになった。
【０００４】
かかる不都合を改善するために、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有し、一般的に干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくいエンコーダが、ウエハステージの位置計測装置として採用されるようになった。例えば、特許文献１に開示される露光装置では、複数のエンコーダを用いてウエハステージの上面に設けられた回折格子に計測ビームを照射し、それにより発生する回折光を受光して、各計測ビームの投射点における回折格子の周期方向に関するウエハステージの変位を検出することによって、ウエハステージの位置を計測するエンコーダシステムが構築されている。
【０００５】
上述のようなエンコーダシステムを採用する場合、熱の問題、あるいは設置スペースの問題などから、光源及び／又は検出器（ディテクタ）を、ヘッド（光学系）から離し、光ファイバケーブルを介して光源及び／又は検出器とヘッド（光学系）とを接続することがある。このような場合に、通常、複数の光ファイバを接続して一体化した光ファイバケーブルが用いられる。しかるに、光ファイバ同士の接続部からの光の漏れ（接続損失）は、エンコーダの位置計測精度の低下の要因となる。エンコーダに限らず、干渉計その他の計測系においても、光ファイバケーブルを同様の目的で用いる場合には、同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、所定平面内を移動する移動体を含む移動体装置であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた光源、ヘッド及び検出器を有し、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた計測面に前記光源からの光を前記ヘッドから計測光として照射し、前記計測面からの光を前記ヘッドを介して前記検出器で受光し、受光結果に基づいて前記移動体の位置を計測する位置計測系と；前記位置計測系の計測情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備え、前記光源及び前記検出器の少なくとも一方と前記ヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続され、前記光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している移動体装置が、提供される。
【０００８】
ここで、光ファイバとは、接続部（継ぎ部）のない１つの光ファイバを意味し、光ファイバケーブルとは、複数の光ファイバを接続して（継いで）製作した１本（１系統）のケーブルを意味する。本明細書では、かかる意味で光ファイバ、光ファイバケーブルという用語が用いられている。
【０００９】
これによれば、位置計測系の光源及び検出器の少なくとも一方とヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続されている。また、光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している。従って、光ファイバケーブルを構成する互いに接続された２つの光ファイバでは上流側に位置する光ファイバから射出される光の全てが下流側に位置する光ファイバ内に入射し、接続面において外部への光の漏れが生じない。３つ以上の光ファイバを接続して光ファイバケーブルが製作されている場合も、互いに接続された２つの光ファイバ同士の関係は同様になっている。この結果、光ファイバケーブルにより光を外部に漏らすことなく光源からヘッドへ、及び/又はヘッドから検出器へ送ることができ、結果的に位置計測系による移動体の位置の高精度な計測を実現することが可能となり、ひいては駆動系による移動体の高精度な駆動を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、物体が前記移動体に載置される本発明の移動体装置と；前記物体に前記エネルギビームを照射する照射システムと；を備える露光装置が、提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の露光装置により物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。
【図５】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。
【図６】Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。
【図７】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）の構成の一例を示す図である。
【図８】エンコーダヘッドと照明系・受光系との間の光ファイバ接続を模式的に示す図である。
【図９】パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）上の光ファイバの接続部（光コネクタ）を、模式的に示す一部切り欠いた正面図である。
【図１０】図９中の楕円Ｃの内部を拡大して示す断面図である。
【図１１】光ファイバＦ１，Ｆ２の接続前の状態の接続部（光コネクタ）を示す図である。
【図１２】光コネクタを構成する可動係止部材を取り出して示す斜視図である。
【図１３】Ｚヘッドの構成の一例を概略的に示す図である。
【図１４】Ｚヘッドの構成の一例を、信号処理選択装置とともに示すブロック図である。
【図１５】一実施形態の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。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）はエンコーダの計測結果の解析方法を説明するための図、図１６（Ｃ）は光漏れにともなう計測誤差の発生原理を説明するための図である。
【図１７】変形例における光コネクタ内部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１６（Ｃ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられている。以下においては、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ＲとウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
【００１６】
照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図１５参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１５参照）に送られる。
【００１９】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。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によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００２０】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図１５参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１５参照）等を備えている。計測システム２００は、図１５に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。
【００２１】
ウエハステージＷＳＴは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２の上方に支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図１５参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動可能である。
【００２２】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。このウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、リニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
【００２３】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬＰが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬＰに対応して、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、光学系及び受光素子などが配置されている。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ上には、空間像計測スリットパターンＳＬＰを含む一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図１５参照）が設けられている。
【００２４】
また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、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。
【００２５】
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、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軸方向に配列された、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。
【００２６】
なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２及びその他の図においては、図示の便宜のため、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
【００２７】
また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
【００２８】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
【００２９】
また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述する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。
【００３０】
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図１５参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００３１】
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
【００３２】
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００３３】
干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。
【００３４】
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。
【００３５】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図１５参照）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３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
【００３６】
本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
【００３７】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００３８】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1〜６５5、Ｙヘッド６４1〜６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1〜６５5及びＹヘッド６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも表記する。
【００３９】
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図１５参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４０】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも表記する。
【００４１】
ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1,３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図１５参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４２】
ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。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（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ１又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。
【００４３】
なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
【００４４】
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1〜６７4を備えている。
【００４５】
ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1〜６８4を備えている。Ｙヘッド６８1〜６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4〜６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７4〜６７1及びＹヘッド６８1〜６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。
【００４６】
アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。このＹヘッド６７，６８（すなわち、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
【００４７】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2（図１５参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
【００４８】
各エンコーダヘッド（Ｙヘッド、Ｘヘッド）として、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されている干渉型のエンコーダヘッドが用いられる。
【００４９】
図７には、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆを代表して、エンコーダ７０Ｃの構成が示されている。図７では、エンコーダ７０Ｃを構成するヘッドユニット６２Ｃの１つのＹヘッド６４からＹスケール３９Ｙ2に対し計測ビームが照射されている。
【００５０】
Ｙヘッド６４には、５本の光ファイバ８４０〜８４４のそれぞれの一端が接続されている。光ファイバ８４０は送光用ファイバであり、本実施形態では、送光用光ファイバケーブル８００（図８参照）の射出側の端部を構成する。送光用光ファイバケーブル８００の他端（入射端）は、図８に示されるように、例えば半導体レーザ等の光源を含む照明系６４ａに光学的に接続されている。ここで、照明系６４ａは、例えば、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆを吊り下げ支持するメインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。
【００５１】
光ファイバ８４１、８４２、８４３、８４４は受光用ファイバであり、本実施形態では、それぞれ、受光用光ファイバケーブル８０１、８０２、８０３、８０４（図８参照）の入射側の端部を構成する。受光用光ファイバケーブル８０１、８０２、８０３、８０４のそれぞれの他端は、例えばフォトマルチプライヤ・チューブ等の光検出器を含む受光系６４ｃに光学的に接続されている。ここで、受光系６４ｃも、照明系６４ａと同様に、メインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。すなわち、照明系６４ａと受光系６４ｃとは、Ｙヘッド６４本体（後述する光学系６４ｂ）と独立に設置されている。
【００５２】
送光用光ファイバケーブル８００は、図８に示されるように、Ｙヘッド６４（後述する光学系６４ｂ）に一端（射出端）が接続された光ファイバ８４０と、照明系６４ａにその入射端が接続された光ファイバ８２０と、光ファイバ８４０と光ファイバ８２０とを接続する中継用の光ファイバ８３０とを有している。光ファイバ８３０は、一端が光ファイバ８４０の入射端に接続され、他端が光ファイバ８２０の射出端に接続されている。光ファイバ８４０と光ファイバ８３０とは、Ｙヘッド６４（ヘッドユニット６２Ｃ）を収容する筐体（不図示）に設けられたパネルＰ１にその一部が設けられた後述する光コネクタを介して接続されている。また、光ファイバ８３０と光ファイバ８２０とは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。パネルＰ２は、例えば照明系６４ａ（及び受光系６４ｃ、並びにその他のヘッドに対応する照明系及び受光系（ともに不図示））を収容する筐体（不図示）に設けられている。
【００５３】
受光用光ファイバケーブル８０ｋ（ｋ＝１，２，３，４）は、図８に示されるように、Ｙヘッド６４に一端（入射端）が接続された光ファイバ８４ｋと、受光系６４ｃに射出端が接続された光ファイバ８２ｋと、光ファイバ８４ｋと光ファイバ８２ｋとを接続する中継用の光ファイバ８３ｋとを有している。光ファイバ８３ｋは、一端が光ファイバ８４ｋの射出端に接続され、他端が光ファイバ８２０の入射端に接続されている。光ファイバ８４ｋと光ファイバ８３ｋとは、パネルＰ１にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。また、光ファイバ８３ｋと光ファイバ８２ｋとは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。光コネクタを用いての光ファイバ同士の接続については、後で詳述する。
【００５４】
図７に戻り、Ｙヘッド６４の内部には、ＸＺ平面と平行な分離面を有する偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及びビームスプリッタＢＳ等を含む光学系６４ｂが収容されている。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳの入射面に対向して光ファイバ８４０の一端面（射出面）が配置され、ビームスプリッタＢＳの４つの射出面に対向して光ファイバ８４１〜８４４の一端面（入射面）がそれぞれ配置されている。
【００５５】
Ｙヘッド６４において、照明系６４ａ（図８参照）内に設けられた光源（不図示）からレーザビームＬＢ０が射出され、送光用光ファイバケーブル８００（光ファイバ８２０，８３０，８４０）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つの計測ビームＬＢ1，ＬＢ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ1は反射ミラーＲ１ａを介してＹスケール３９Ｙ２に形成された反射型の回折格子ＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2は反射ミラーＲ１ｂを介して２次元回折格子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。
【００５６】
ビームＬＢ1，ＬＢ2の照射によって回折格子ＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームは、それぞれレンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。
【００５７】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つのビームは、各々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ＬＢ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、ビームＬＢ1，ＬＢ2の両１次回折ビームは同軸上に合成され、合成ビームＬＢ３として、ビームスプリッタＢＳに入射する。
【００５８】
合成ビームＬＢ３は、ビームスプリッタＢＳを構成する不図示の複数の分割光学素子（ハーフミラー等）により、互いに強度の等しい４つのビームＬＢ３１〜ＬＢ３４に分割（又は分離）される。これら４つのビーム（出力ビームと呼ぶ）ＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれ、光ファイバ８４１〜８４４がそれぞれ一部を構成する受光用光ファイバケーブル８０１〜８０４を介して、受光系６４ｃに送光される。
【００５９】
出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４は、受光系６４ｃ内に設けられた４つの光検出器によって個別に受光される。出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４のそれぞれに含まれる２つの回折ビーム（正確には、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2にそれぞれ由来するＳ，Ｐ偏光成分）は、光検出器の内部において検光子によって偏光方向が揃えられて干渉ビームとなる。さらに、干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれの位相が相対的に０，π／２，π，３π／２シフトされた後、光検出器（の内部ディテクタ）によって受光されて、それぞれの強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が測定される。
【００６０】
干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の測定結果は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力として、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力から、Ｙヘッド６４とスケール３９Ｙ2とのＹ軸方向に関する相対変位ΔＹ（ウエハステージＷＳＴの変位（より正確には計測ビームが投射されるスケールの変位）を求める。なお、相対変位ΔＹの算出方法については後述する。
【００６１】
上述のエンコーダシステム１５０では、ウエハステージＷＳＴ上のスケールに照射される計測ビームは、エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）から離間して配置された照明系６４ａから、光ファイバケーブル８００を介して、Ｘヘッド、Ｙヘッドのそれぞれに供給される（図８参照）。また、エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）については、スケールにて発生する回折光（出力ビーム）が、光ファイバケーブル８０１〜８０４のそれぞれを介して、Ｘヘッド、Ｙヘッド（及びＺヘッド）から離間して配置された受光系（検出器）により検出される（図８参照）。ここで、光ファイバケーブル８００〜８０４は、前述の通り、複数の光ファイバを継いで１本（１系統）の光ファイバケーブルとしてエンコーダヘッドのそれぞれと照明系あるいは受光系との間に延接されている。このため、仮に、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じた場合には、後に詳述するように、エンコーダシステム１５０の計測誤差が生じる、すなわち計測精度が低下する。
【００６２】
ここで、本実施形態では、図８に示されるように、照明系６４ａから供給される計測ビームは、光ファイバ８２０，８３０，８４０を順次通って、Ｙヘッド６４に送られる。また、Ｙヘッド６４から出力される出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれ、光ファイバ８４１〜８４４，８３１〜８３４，８２１〜８２４を順次通って、受光系６４ｃに送られる。従って、本実施形態のエンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０では、各光ファイバケーブルでは一方向のみに光を送る構成となっている。
【００６３】
かかる点に着目して、本実施形態では、各光ファイバケーブルを、以下のようにして、複数の光ファイバを光コネクタを介して接続することで作製し、これによって光ファイバの継ぎ部からの光の漏れ（接続損失の発生）を防止している。
【００６４】
図９には、パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）上の光ファイバの接続部（光コネクタ）が一部切り欠いた正面図にて模式的に示されている。この例では、パネルＰ（Ｐ１又はＰ２に相当）上で、光コネクタＯＰを介して、２つの光ファイバＦ１，Ｆ２が接続されている。図１０には、図９中の楕円Ｃの内部が拡大して断面図にて示されている。ここで、光は、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２（図１０中の黒塗り矢印の方向）へ、送られるものとする。また、図１１には、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続前の状態が示されている。
【００６５】
光コネクタＯＰは、一対の光プラグＰＧ１，ＰＧ２と、その外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介してパネルＰに固定されたアダプタＡＤと、を含む。一対の光プラグＰＧ１，ＰＧ２は、互いに同じ構造を有する。
【００６６】
光プラグＰＧ１，ＰＧ２のそれぞれは、例えばジルコニアセラミックスから成るフェルールＦＬ１，ＦＬ２と、例えばステンレス鋼などからなるフェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２とで構成されている。光ファイバＦ１，Ｆ２はフェルールＦＬ１，ＦＬ２とフェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２とを貫通しており、フェルールＦＬ１，ＦＬ２に接着により固定されている。フェルールＦＬ１，ＦＬ２の先端面はそれぞれ光ファイバＦ１，Ｆ２と一体的に凸球面に研磨されている。フェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２の胴体部には後述するフック９５を係合させるための係止溝９２が形成されている。
【００６７】
アダプタＡＤは、筒状のアダプタケース９３と、アダプタケース９３内に軸方向摺動自在に装着された互いに対向する２つの可動係止部材９４と、圧縮コイルばね９８と、整列用スリーブＳＬとを有している。
【００６８】
アダプタケース９３は例えば樹脂などで形成されており、例えば２つ割りの半体を中央で超音波融着することにより形成することができる。アダプタケース９３は図１２に示される形状の可動係止部材９４を受け入れるべく、ほぼ四角形の内側断面輪郭を有する。ただし、アダプタケース９３は任意の外形を有し、例えば、角柱形又は円柱形にすることができる。
【００６９】
図１２から良く分かるように、各可動係止部材９４は同一構造を有し、例えばステンレス鋼板のプレス加工により製造されている。図１２に示されるように、各可動係止部材９４は、直径方向に対向する一対のフック９５と、光コネクタＯＰの軸線ＬＬに垂直な基部９６と、フック９５と基部９６とを連結する細長い２つの連結部材９７を有する。基部９６は、また、圧縮コイルばね９８のばね受けとしての機能を有する。基部９６には、フェルールＦＬ１，ＦＬ２の外径よりも大きく、整列用スリーブＳＬの外径よりも小さい穴９９が形成されており、フェルールＦＬ１，ＦＬ２を挿通できるようになっている。
【００７０】
各可動係止部材９４の連結部材９７は、光コネクタＯＰの軸線ＬＬを通る中央面ＣＰに関して側方にオフセットしてあり、基部９６の幅の半分以下の幅とされている。従って、２つの可動係止部材９４を軸線ＬＬに沿って整列させた時には図１２に示されるように２つの可動係止部材９４は互いに差し違いになり、アダプタケース９３内にコンパクトに納まる。可動係止部材９４の基部９６には一対の突起１０１が形成されている。アダプタケース９３の内側面にはこれらの突起１０１が係合可能な長手方向案内溝１０２が形成されている。案内溝１０２に沿って突起１０１が摺動することにより、可動係止部材９４が軸方向に移動する際に可動係止部材９４が位置決めされる。
【００７１】
差し違い状態に組み合わせた可動係止部材９４の内側に圧縮コイルばね９８が入れられ、更にその内側に整列用スリーブＳＬが挿入されている。整列用スリーブＳＬは軸方向スリ割りを有し、圧縮コイルばね９８の内側に浮動状態で収容されている。圧縮コイルばね９８は一方の可動係止部材９４の基部９６の内側面と他方の可動係止部材９４の基部９６の内側面との間に圧縮状態で配置してある。
【００７２】
光プラグＰＧ１，ＰＧ２のいずれも挿入しない状態では、図１１に示されるように、それぞれの可動係止部材９４の基部９６の突起１０１が案内溝１０２の終端部に突き当たるまで２つの対向する可動係止部材９４は圧縮コイルばね９８によって押し広げられている。このときのフック９５相互間の距離は、フェルールＦＬ１，ＦＬ２を相互に突き合わせたときの係止溝間の距離よりも長く設定されている。
【００７３】
光ファイバＦ１と光ファイバＦ２との接続は、以下のようにして行われる。光プラグＰＧ１のフェルールＦＬ１を可動係止部材９４の穴を通って整列用スリーブＳＬに挿入すると、大径のフェルールホルダＣＦ１が可動係止部材９４のフック９５を押し広げる。光プラグＰＧ１を更に押し込むと、フェルールホルダＣＦ１が可動係止部材９４の基部９６に当たって止まる。同様にして反対側から光プラグＰＧ２を挿入すると、この光プラグＰＧ２のフェルールＦＬ２は先に挿入した光プラグＰＧ１のフェルールＦＬ１の端面に当たる。この時、可動係止部材９４のフック９５間の距離は両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝間の距離よりも長いので、可動係止部材９４のフック９５は後から挿入した光プラグＰＧ２の係止溝に嵌合しない。
【００７４】
しかし、後から挿入した光プラグＰＧ２を更に押し込むと、先に挿入した光プラグＰＧ１はアダプタＡＤの外側に押されて移動する。これにより可動係止部材９４のフック９５間の距離が大きくなり、両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝間の距離よりも大きくなったときに、フック９５が係止溝に嵌合する。光プラグＰＧ２を更に押し込むと、可動係止部材９４の基部９６が整列用スリーブＳＬに当たり、それ以上挿入できなくなる。この状態で光プラグＰＧ２の挿入を停止すると、光コネクタＯＰは図９に示される状態となる。このときには差し違い状態にある２つの可動係止部材９４の基部９６は圧縮コイルばね９８の作用により外側に押されるので、可動係止部材９４のフック９５はアダプタＡＤに向かって引きつけられる。これにより、フェルールＦＬ１，ＦＬ２相互の接合面に接触圧が発生し（先端が押し付け合い）、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ１と光ファイバＦ２とを安定した接続状態に維持することができる。なお、光プラグＰＧ１と光プラグＰＧ２との挿入順は、上記と逆でも勿論良い。光プラグＰＧ１，ＰＧ２をアダプタＡＤから外すときは、適当な治具（図示せず）により可動係止部材９４のフック９５を広げ、光プラグＰＧ１，ＰＧ２を引き抜く。
【００７５】
図１０より明らかなように、光の進行方向に関して下流側に位置する光ファイバＦ２のコアＣＲ２の直径ｄ２０は、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバＦ１のコアＣＲ１の直径ｄ１０よりも幾分大きい（ｄ２０＞ｄ１０）。すなわち、光が入る光ファイバＦ２のコアＣＲ２の端面は、光を出す光ファイバＦ１のコアＣＲ１の端面より大きい。すなわち、光ファイバＦ１のコアＣＲ１の射出端面は、光ファイバＦ２のコアＣＲ２の入射端面の一部に当接（圧接）している。ただし、両光ファイバＦ２，Ｆ１のクラッドＣＬ２，ＣＬ１の直径ｄ２，ｄ１は互いに等しい（ｄ２＝ｄ１）。さらに、光ファイバＦ２，Ｆ１のそれぞれを固定するフェルールＦＬ２，ＦＬ１を、整列用スリープＳＬを用いて固定することにより、光ファイバＦ２，Ｆ１の中心軸がほぼ同軸上に位置決めされている。これらにより、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２へ、光は、外部に漏れることなく送られる。
【００７６】
なお、フェルールＦＬ１，ＦＬ２と光ファイバＦ１，Ｆ２との偏心、整列用スリープＳＬの歪み等により、光ファイバＦ１，Ｆ２の中心軸の位置決め誤差Δｄが生じ得る。そこで、少なくとも位置決め誤差Δｄの分、光ファイバＦ２のコアＣＲ２の直径ｄ２０を光ファイバＦ１のコアＣＲ１の直径ｄ１０より大きく設計することとする（ｄ２０≧ｄ１０＋Δｄ）。
【００７７】
上述の光コネクタＯＰを用いて、パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）にて光ファイバを接続する。ただし、図８の例において、照明系６４ａからＹヘッド６４へ計測ビームを送る光ファイバ８２０，８３０，８４０のコアの直径（順にｄ８２０，ｄ８３０，ｄ８４０と表す）は、ｄ８２０＜ｄ８３０＜ｄ８４０と設計する。一方、Ｙヘッド６４から受光系６４ｃへ４つの出力ビームを送る受光用ファイバ８４１〜８３４，８３１〜８３４，８２１〜８２４のコアの直径（順にｄ８４，ｄ８３，ｄ８２と表す）は、ｄ８４＜ｄ８３＜ｄ８２と設計する。
【００７８】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図４及び図６に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式を採用している。本実施形態では、一例として、ヘッドユニット６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、ヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。
【００７９】
図４及び図６では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。
【００８０】
図６に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置計測システム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測用のヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。
【００８１】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図６に示されるように、それぞれが備える５つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６j，７４iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。
【００８２】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5は、図１５に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。
【００８３】
次に、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5の構成等について、図１３に示されるＺヘッド７２ａを代表的に採り上げて、さらに詳述する。図１３では、Ｚヘッド７２ａからＹスケール３９Ｙ2に検出光（計測ビーム）ＬＢＺが照射されている。
【００８４】
図１３に示されるように、Ｚヘッド７２ａは、フォーカスセンサＦＳ、フォーカスセンサＦＳを収納したセンサ本体ＺＨ、及びセンサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する駆動部ＤＰ（図１３では不図示、図１４参照）、並びにセンサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を計測する計測部ＺＥ等を備えている。Ｚヘッド７２ａの詳細な構成等は、例えば米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されている。
【００８５】
フォーカスセンサＦＳとして、計測ビームＬＢＺを計測面（Ｙスケール３９Ｙ２）に投射し、その反射ビームを受光することにより、計測面の変位を光学的に読み取るピックアップ方式のフォーカスセンサが用いられている。
【００８６】
フォーカスセンサＦＳ（Ｚヘッド７２ａ）には、図１３に示されるように、光ファイバ８４５の一端が接続されている。光ファイバ８４５は送光用ファイバであり、本実施形態では、送光用光ファイバケーブル８０５（図８参照）の射出側の端部を構成する。送光用光ファイバケーブル８０５の他端（入射端）は、図８に示されるように、例えば半導体レーザ等の光源を含む照明系６４ｄに光学的に接続されている。ここで、照明系６４ｄは、前述のエンコーダヘッド（Ｙヘッド６４）に対応する照明系６４ａ等とともに、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆを吊り下げ支持するメインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。
【００８７】
送光用光ファイバケーブル８０５は、図８に示されるように、Ｚヘッド７２ａに一端（射出端）が接続された光ファイバ８４５と、照明系６４ｄにその入射端が接続された光ファイバ８２５と、光ファイバ８４５と光ファイバ８２５とを接続する中継用の光ファイバ８３５とを有している。光ファイバ８３５は、一端が光ファイバ８４５の入射端に接続され、他端が光ファイバ８２５の射出端に接続されている。光ファイバ８４５と光ファイバ８３５とは、パネルＰ１にその一部が設けられた前述した光コネクタ（図９〜図１２参照）を用いて接続されている。また、光ファイバ８３５と光ファイバ８２５とは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。
【００８８】
この場合、照明系６４ｄから供給される計測ビームは、光ファイバ８２５，８３５，８４５を順次通って、Ｚヘッド７２ａに送られる。従って、前述と同様に、光ファイバの接続部からの光の外部への漏れを防止するため、照明系６４ｄからＺヘッド７２ａへ計測ビームを送る送光用ファイバ８２５，８３５，８４５のコアの直径（順にｄ８２５，ｄ８３５，ｄ８４５と表す）は、ｄ８２５＜ｄ８３５＜ｄ８４５と設計されている。
【００８９】
フォーカスセンサＦＳの出力は、第１演算回路ＣＣ１（図１３では不図示、図１４参照）に送られ、該第１演算回路ＣＣ１で後述するようにして算出されるフォーカスエラーＩ（出力信号）が駆動部ＤＰに送られる。ここで、フォーカスセンサＦＳとしては、例えば上述の米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されているように、計測面からの反射ビームを受光系の一部を構成する４分割受光素子で受光するセンサが用いられている。四分割受光素子の検出面は、例えば全体として正方形で、その２本の対角線を分離線として、４つの検出領域（ａ，ｂ，ｃ，ｄとする）に等分割されているものとする。この場合、理想フォーカス状態（ピントの合った状態、デフォーカス量ΔＬ＝０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、４分割受光素子の検出面の中心を中心とする円形となり、いわゆる後ピン状態（ΔＬ＜０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、同心の横長の長円形となり、いわゆる前ピン状態（ΔＬ＞０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、同心の縦長の長円形となる。
【００９０】
フォーカスセンサＦＳの検出部（四分割受光素子）に接続された第１演算回路ＣＣ１（図１４参照）では、４つの検出領域ａ，ｂ，ｃ，ｄで受光する光の強度（それぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄと表記する）から、次式（１）によって定義されるフォーカスエラーＩを算出し、駆動部（図１４参照）ＤＰに出力する。
【００９１】
Ｉ＝（Ｉａ＋Ｉｃ）−（Ｉｂ＋Ｉｄ） …（１）
従って、横軸をデフォーカス量ΔＬ、縦軸にフォーカスエラーＩとする直交座標系上にフォーカスエラーＩ（出力信号）の変化を描画するといわゆるＳカーブ信号が得られることになる。
【００９２】
駆動部ＤＰは、アクチュエータ、例えばボイスコイルモータを含み、ボイスコイルモータの可動子及び固定子の一方は、センサ本体ＺＨに、他方はセンサ本体ＺＨ及び計測部ＺＥ等を収容する不図示の筐体の一部に、それぞれ固定されている。駆動部ＤＰは、第１演算回路ＣＣ１からの出力信号に従って、センサ本体ＺＨと計測面との距離を一定に保つように（より正確には、計測面をフォーカスセンサＦＳの受光光学系のベストフォーカス位置に保つように）、センサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する。これにより、センサ本体ＺＨは計測面のＺ軸方向の変位に追従し、フォーカスロック状態が保たれる。
【００９３】
フォーカスロック状態において、センサ本体ＺＨのＺ位置が計測部ＺＥによって計測され、Ｚヘッド７２ａの計測値（計測結果）Ｚａとして出力される。
【００９４】
計測部ＺＥとしては、一例として、前述のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆと同様の回折干渉方式のエンコーダが用いられている。計測部ＺＥは、センサ本体ＺＨの上面に固定されたＺ軸方向に延びる支持部材ＳＭの側面に設けられたＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＥＧと、回折格子ＥＧに対向して不図示の筐体に取付けられたエンコーダヘッドＥＨとを含む。エンコーダヘッドＥＨは、計測ビームＥＬを回折格子ＥＧに投射し、回折格子ＥＧからの反射・回折光を受光して計測ビームＥＬの投射点の変位を読み取ることで、センサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位、すなわち計測面のＺ軸方向の変位を計測する。このエンコーダヘッドＥＨの計測値が、Ｚヘッド７２ａの計測値Ｚａとして前述の信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に供給される。
【００９５】
なお、計測部ＺＥ内のエンコーダに対しても、前述のＹヘッド６４と同様に、送光用ファイバを介して照明系から計測ビームを計測部ＺＥに送光し、受光用ファイバを介して計測部ＺＥからの出力ビームを受光系に送光することができる。
【００９６】
その他のＺヘッド７２ｂ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5も、上述のＺヘッド７２ａと同様に構成され機能する。
【００９７】
図１５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。
【００９８】
次に、本実施形態における相対変位ΔＹの算出方法について、その原理を含め説明する。簡単のため、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の強度は互いに等しいとする。エンコーダの出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、次のように表される。
【００９９】
Ｉ１＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ）） …（２ａ）
Ｉ２＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π／２）） …（２ｂ）
Ｉ３＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π）） …（２ｃ）
Ｉ４＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋３π／２）） …（２ｄ）
ここで、φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2（それらに由来する合成ビームＬＢ３のＳ，Ｐ偏光成分）の間の位相差である。
【０１００】
まず、主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を用いて、次式（３ａ）、（３ｂ）で表される差Ｉ１３，Ｉ４２を求める。
【０１０１】
Ｉ１３＝Ｉ１−Ｉ３＝２Ａｃｏｓ（φ） …（３ａ）
Ｉ４２＝Ｉ４−Ｉ２＝２Ａｓｉｎ（φ） …（３ｂ）
【０１０２】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）には、横軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ１３、縦軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ４２、となる点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道が示されている。ここで、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）はベクトルρを用いて表され、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相がφと表記されている。ベクトルρの長さ、すなわち点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の原点Ｏからの距離は２Ａである。
【０１０３】
点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の動きを考える。理想状態では、合成ビームＬＢ３の強度は常に一定である。従って、出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，ＩＲの振幅Ａも常に一定である。そのため、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の変化とともに、原点からの距離（半径）が２Ａの円周上を移動する。
【０１０４】
また、干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（回折格子の周期方向、すなわちＹ軸方向）に変位することにより、それぞれ式（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２ｄ）のように、正弦的に変化する。従って、位相差φは、図１６（Ａ）における点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相φと等価である。位相差φは、相対変位ΔＹに対し、次のように変化する。
【０１０５】
φ（ΔＹ）＝２πΔＹ／（ｐ／４ｎ）＋φ０ …（４）
ここで、ｐはスケール３９Ｙ2が有する回折格子のピッチ、ｎは回折次数（例えばｎ＝１）、φ０は境界条件（例えば変位ΔＹの基準位置の定義など）より定まる定位相項である。
【０１０６】
式（４）より、位相φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の波長λに依存しないことがわかる。また、位相φは、変位ΔＹが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ）ｐ／４ｎ増加（減少）すると２π増加（減少）することがわかる。従って、干渉光ＬＢ４の強度Ｉ及び出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、変位ΔＹが計測単位増加又は減少する毎に、振動することがわかる。
【０１０７】
式（４）によって表わされる位相φと変位ΔＹとの関係及び式（２ａ）〜（２ｄ）によって表される出力Ｉ１〜Ｉ４と位相φとの関係（すなわち差Ｉ１３，Ｉ４２と変位ΔＹとの関係）より、変位ΔＹの増加に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、半径２Ａの円周上を、例えば図１６（Ｂ）に示されるように点ａから点ｂへと、左回りに回転する。逆に、変位ΔＹの減少に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、上記円周上を右回りに回転する。そして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、変位ΔＹが計測単位増加（減少）する毎に、円周上を一周する。
【０１０８】
そこで、主制御装置２０は、予め定められた基準位相（例えば定位相φ０）を基準にして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の周回数を数える。この周回数は、干渉光ＬＢ４の強度Ｉの振動回数に等しい。その計数値（カウント値）をｃΔＹと表記する。さらに、主制御装置２０は、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の基準位相に対する位相の変位φ’＝φ−φ０を求める。これらのカウント値ｃΔＹと位相変位φ’から、変位ΔＹの計測値ＣΔＹが、次のように求められる。
【０１０９】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×（ｃΔＹ＋φ’／２π） …（５）
ここで、定位相φ０を位相オフセット（ただし、０≦φ０＜２πと定義する）とし、変位ΔＹの基準位置での位相φ（ΔＹ＝０）を保持することとする。
【０１１０】
ヘッドユニット６２Ｃ内のその他のヘッド、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆがそれぞれ備えるヘッド６５，６６，６７，６８も、ヘッド６４（エンコーダ７０Ｃ）と同様に構成されている。
【０１１１】
また、本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッドの配置を採用したことにより、常時、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に少なくとも１つのＸヘッド６６が、Ｙスケール３９Ｙ1に少なくとも１つのＹヘッド６５（又は６８）が、Ｙスケール３９Ｙ2に少なくとも１つのＹヘッド６４（又は６７）が、それぞれ対向する。スケールに対向しているエンコーダヘッドからは、上述の干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の測定結果が、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、供給された測定結果Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４から、それぞれのヘッドの計測方向についてのウエハステージＷＳＴの変位（より正確には計測ビームが投射されるスケールの変位）を求める。求められた結果は、上述のエンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ（又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1及び７０Ｂ又は７０Ｄ）の計測値として扱われる。
【０１１２】
主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００９／００２７６４０号明細書などに開示されるようにして、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出し、この算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）する。
【０１１３】
また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
【０１１４】
また、主制御装置２０は、前述の面位置計測システム１８０（図１５参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。かかる位置座標の計測（演算を含む）の詳細については、以下の露光時、及びフォーカスキャリブレーション、フォーカスマッピング時を含み、例えば前述の米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されている。
【０１１５】
主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）の計測値に従って、テーブル面上の基準点（テーブル面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ０とローリングθｙを算出する。
【０１１６】
主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には、４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）を用いて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙを、算出する。
【０１１７】
説明は前後するが、ここで、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じた場合に生じる、エンコーダシステム１５０（及び面位置計測システム１８０）の計測誤差の発生（計測精度が低下する）について説明する。
【０１１８】
一例として、エンコーダヘッドから出力される４つの出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４（図７参照）のうちの出力ビームＬＢ３４が、光ファイバ８４４，８３４，８２４の継ぎ部（パネルＰ１又はＰ２）において光漏れが生じ、その強度がＩ４から次式で表されるＩ４’に減少した場合を考えてみる。
【０１１９】
Ｉ４’＝Ａ’（１＋ｃｏｓ（φ＋３π／２）） …（２ｄ’）
ただし、振幅Ａ’＜Ａである。この場合、差Ｉ４２’は、次のように求まる。
【０１２０】
Ｉ４２’＝Ｉ４’−Ｉ２＝（Ａ＋Ａ’）ｓｉｎ（φ）＋（Ａ’−Ａ） …（３ｂ’）
【０１２１】
図１６（Ｃ）には、横軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ１３、縦軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ４２’、となる点ρ’（Ｉ１３，Ｉ４２’）の軌道が実線を用いて示されている。また、理想状態（光漏れのない状態）における点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道が破線を用いて示されている。図１６（Ｃ）より明らかなように、点ρ’（Ｉ１３，Ｉ４２’）の軌道が点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道からずれ、例えば点ｃから点ｃ’にずれることにより、位相誤差Δφが発生する。従って、式（４）を通じて位相誤差Δφに対応する変位ΔＹの計測誤差が発生することがわかる。このように、特に、エンコーダ（Ｘヘッド、Ｙヘッド（、及びＺヘッド内の計測部））から受光系（検出器）へ送られる出力ビームの漏れは深刻な計測精度の低下をもたらす。
【０１２２】
また、照明系からエンコーダ（Ｘヘッド、Ｙヘッド）又はＺヘッドへ送られる計測ビームの漏れは、それぞれ、出力ビームの強度Ｉ１〜Ｉ４の低下（式（２ａ）〜式（２ｄ）内の定数Ａの減少及び図１６（Ａ）における点ρの軌道半径２Ａの減少）、又は式（１）で表されるフォーカスエラーＩの低下（Ｓカーブ信号の振幅の減少）をもたらす。これらにより、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測精度が低下し得る。
【０１２３】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を計測し、その結果に従ってウエハステージＷＳＴを駆動制御する。また、主制御装置２０は、面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴの（Ｚ、θｙ）位置を計測し、その結果に従ってウエハステージＷＳＴをフォーカスレベリング制御する。主制御装置２０は、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージＷＳＴを用いた通常のシーケンスの処理を実行する。
【０１２４】
なお、シーケンスの処理の詳細は省略するが、所定の準備作業の後、エンコーダシステム１５０及びＺヘッド７２ａ〜７２ｄを用いてウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置を計測しつつ、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域のアライメントマークを検出するアライメント計測が実行され、これと並行して多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）を用いてフォーカスマッピング（Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値を基準とする、ウエハＷの面位置（Ｚ位置）情報の計測）が行われる。
【０１２５】
そして、アライメント計測及びフォーカスマッピングが終了すると、アライメント計測の結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域が露光され、レチクルのパターンが転写される。露光動作中、フォーカスマッピングにより得られた情報に基づいて、ウエハＷのフォーカスレベリング制御が行われる。なお、露光中のウエハのＺ、θｙは、Ｚヘッド７４，７６の計測値に基づいて制御されるが、θｘは、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて制御される。
【０１２６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００では、エンコーダシステム１５０の受光系（検出器）６４ｃとエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバからそれぞれ構成される光ファイバケーブル８０１〜８０４を介して接続されている。また、光ファイバケーブル８０１〜８０４のそれぞれを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している。従って、光ファイバケーブル８０１〜８０４を構成する互いに接続された２つの光ファイバでは上流側に位置する光ファイバから射出される光の全てが下流側に位置する光ファイバ内に入射し、接続面において外部への光の漏れが生じない（接続損失が発生しない）。この結果、光ファイバケーブル８０１〜８０４により光を外部に漏らすことなくエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）から受光系（検出器）６４ｃへ送ることができ、結果的にエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴの位置の高精度な計測を実現することが可能となる。
また、エンコーダシステム１５０では、照明系（光源）６４ａから光ファイバケーブル８００を介してエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）に接続損失なく光を送ることができ、この点においてもエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴの位置の高精度な計測を実現している。
【０１２７】
また、本実施形態では、面位置計測システム１８０においても、照明系（光源）６４ａから光ファイバケーブル８０５を介してＺヘッドに外部に漏らすことなく（接続損失なく）光を送ることができるので、高精度なウエハテーブルＷＴＢの位置計測が可能となる
。
【０１２８】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０が、エンコーダシステム１５０、及び面位置計測システム１８０の計測値に基づいて、ウエハアライメント時、フォーカスマッピング時及び露光時に、ウエハテーブルＷＴＢ（及びウエハステージＷＳＴ）を高精度な駆動を行うことができる。従って、高精度なウエハＷ上へのレチクルＲのパターンの転写が可能になる。
【０１２９】
なお、上述した光コネクタは、一例であって、本発明がこれに限られないことは勿論である。例えば、可動係止部材９４の連結部材９７を中心から半分以上の長さにして、可動係止部材９４同士を対向して９０度回転させて組み合わせることも可能である。あるいは、次の変形例のようにしても良い。
【０１３０】
《変形例》
図１７には、変形例に係る光コネクタの図１０に対応する部分、すなわち整列スリーブＳＬ内部の部分が一部断面して示されている。この図１７の変形例では、光ガイドＬＧを介して２つの光ファイバＦ１，Ｆ２が接続されている。ここで、光ガイドＬＧは、光ファイバＦ１のコアの径ｄ１０よりも幾分大きい径（ｄ０１＞ｄ１０）を有する受光面と光ファイバＦ２のコアの径ｄ２０よりも幾分小さい径（ｄ０２＜ｄ２０）を有する射光面とを有する透光部材である。光ガイドＬＧは、一例として、長さの非常に短い光ファイバ（コアのみを有する）の一種であるとも言える。この場合、光は、光ファイバＦ１から光ガイドＬＧを介して光ファイバＦ２（図中の黒塗り矢印の方向）へ、送られるとする。なお、光ガイドとして、例えばコアの直径ｄ０１の光ファイバとコアの直径ｄ０２（ｄ０２＜ｄ０１）の光ファイバとを接続する際に光通信の分野などで用いられるコア拡大ファイバ(ＴＥＣファイバ)を、本来の使用法とは逆向きで用いても良い。
【０１３１】
光ガイドＬＧは、例えばフェルールＦＬ１，ＦＬ２と同様にジルコニアセラミックスから構成される固定部材ＦＬ０により固定されている。固定部材ＦＬ０の外径は、フェルールＦＬ１，ＦＬ２の外径に等しい。また、光ガイドＬＧの端面は、固定部材ＦＬ０の端面と一体的に研磨され、一定の曲率を有する凸形状に鏡面加工されている。
【０１３２】
予めアダプタＡＤの貫通孔（整列用スリープＳＬ）の中央に光ガイドＬＧが挿入され、その上で、前述と同様の手順により、光プラグＰＧ１、ＰＧ２をアダプタＡＤに対して挿入することにより、光ガイドＬＧと光ファイバＦ１，Ｆ２とが同軸上に位置決めされる。また、両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝９２に、２つのフック９５がそれぞれ嵌合し、圧縮コイルばね９８の作用により差し違い状態にある２つの可動係止部材９４のフック９５はアダプタＡＤに向かって引きつけられ、アダプタＡＤを介して、プラグＰＧ１，ＰＧ２が固定される。ここで、圧縮コイルばね９８によりフェルールＦＬ１の先端が光ガイドＬＧの受光面に押し付けられ、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ１の先端面と光ガイドＬＧの受光面とが接触する。同様に、圧縮コイルばね９８によりフェルールＦＬ２の先端が光ガイドＬＧの射光面に押し付けられ、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ２の先端面と光ガイドＬＧの射光面とが接触する。これにより、光ガイドＬＧを介して、光ファイバＦ１，Ｆ２が光学的に接続され、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２へ、光は、漏れることなく送られる。
【０１３３】
なお、フェルールＦＬ１，ＦＬ２と光ファイバＦ１，Ｆ２との偏心、固定部材ＦＬ０と光ガイドＬＧとの偏心、整列用スリープＳＬの歪み等により、光ファイバＦ１，Ｆ２の中心軸の位置決め誤差Δｄが生じ得る。そこで、少なくとも位置決め誤差Δｄの分、光ガイドＬＧの受光面の径ｄ０１を光ファイバＦ１のコアの径ｄ１０より大きく（ｄ０１≧ｄ１０＋Δｄ）、光ガイドＬＧの射光面の径ｄ０２を光ファイバＦ２のコアの径ｄ２０より小さく（ｄ０２≦ｄ２０−Δｄ）設計することとする。
【０１３４】
この変形例の光ファイバの接続方法を用いて複数の光ファイバを接続した光ファイバケーブルを、前述の光ファイバケーブル８００〜８０５のいずれかに代えて用いても、前述した実施形態と同様にファイバの接続部（継ぎ部）において光の漏れが生じることがなく、エンコーダシステム及び／又は面位置計測システムの高い計測精度を実現できる他、互いに接続される光ファイバＦ１，Ｆ２のコアの径ｄ１０，ｄ２０を統一することができる（ｄ１０＝ｄ２０）。
【０１３５】
なお、干渉計システム１１８及びレチクル干渉計１１６についても、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０と同様に、移動鏡に測長ビームを照射して反射ビームを受光するヘッド部と、計測ビームを発生する照明系及び反射ビームを検出する受光系とを離間して設置し、上記実施形態と同様の光ファイバケーブルを用いて照明系からヘッド部へ計測ビームを送光し、ヘッド部から受光系へ反射ビームを送光するように構成することも可能である。
【０１３６】
また、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、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、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された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。この場合も、上記実施形態と同様の光ファイバケーブルにより、光源及び検出器の少なくとも一方とヘッドとを、接続することができ、同様の効果が得られる。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
【０１３７】
また、上記実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて用いても良い。
【０１３８】
また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【０１３９】
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が、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置を上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。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・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
【０１４０】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０１４１】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１４２】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、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エ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、か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。
【０１４３】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【０１４４】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【０１４５】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１４６】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０１４７】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１４８】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明の移動体装置は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１５０】
１０…照明系、２０…主制御装置、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、５０…ステージ装置、６２Ａ〜６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、８００〜８０５…光ファイバケーブル、８２０〜８２５，８３０〜８３５，８４０〜８４５…光ファイバ、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、１８０…面位置計測システム、ＬＧ…光ガイド、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット，ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体装置、露光装置、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定平面内を移動する移動体を備える移動体装置、該移動体装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により駆動される。ここで、ウエハステージの位置は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により重ね合わせ精度の要求が厳しくなり、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになった。
【０００４】
かかる不都合を改善するために、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有し、一般的に干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくいエンコーダが、ウエハステージの位置計測装置として採用されるようになった。例えば、特許文献１に開示される露光装置では、複数のエンコーダを用いてウエハステージの上面に設けられた回折格子に計測ビームを照射し、それにより発生する回折光を受光して、各計測ビームの投射点における回折格子の周期方向に関するウエハステージの変位を検出することによって、ウエハステージの位置を計測するエンコーダシステムが構築されている。
【０００５】
上述のようなエンコーダシステムを採用する場合、熱の問題、あるいは設置スペースの問題などから、光源及び／又は検出器（ディテクタ）を、ヘッド（光学系）から離し、光ファイバケーブルを介して光源及び／又は検出器とヘッド（光学系）とを接続することがある。このような場合に、通常、複数の光ファイバを接続して一体化した光ファイバケーブルが用いられる。しかるに、光ファイバ同士の接続部からの光の漏れ（接続損失）は、エンコーダの位置計測精度の低下の要因となる。エンコーダに限らず、干渉計その他の計測系においても、光ファイバケーブルを同様の目的で用いる場合には、同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、所定平面内を移動する移動体を含む移動体装置であって、前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた光源、ヘッド及び検出器を有し、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた計測面に前記光源からの光を前記ヘッドから計測光として照射し、前記計測面からの光を前記ヘッドを介して前記検出器で受光し、受光結果に基づいて前記移動体の位置を計測する位置計測系と；前記位置計測系の計測情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備え、前記光源及び前記検出器の少なくとも一方と前記ヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続され、前記光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している移動体装置が、提供される。
【０００８】
ここで、光ファイバとは、接続部（継ぎ部）のない１つの光ファイバを意味し、光ファイバケーブルとは、複数の光ファイバを接続して（継いで）製作した１本（１系統）のケーブルを意味する。本明細書では、かかる意味で光ファイバ、光ファイバケーブルという用語が用いられている。
【０００９】
これによれば、位置計測系の光源及び検出器の少なくとも一方とヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続されている。また、光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している。従って、光ファイバケーブルを構成する互いに接続された２つの光ファイバでは上流側に位置する光ファイバから射出される光の全てが下流側に位置する光ファイバ内に入射し、接続面において外部への光の漏れが生じない。３つ以上の光ファイバを接続して光ファイバケーブルが製作されている場合も、互いに接続された２つの光ファイバ同士の関係は同様になっている。この結果、光ファイバケーブルにより光を外部に漏らすことなく光源からヘッドへ、及び/又はヘッドから検出器へ送ることができ、結果的に位置計測系による移動体の位置の高精度な計測を実現することが可能となり、ひいては駆動系による移動体の高精度な駆動を行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、物体が前記移動体に載置される本発明の移動体装置と；前記物体に前記エネルギビームを照射する照射システムと；を備える露光装置が、提供される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、本発明の露光装置により物体を露光することと；露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。
【図５】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。
【図６】Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。
【図７】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）の構成の一例を示す図である。
【図８】エンコーダヘッドと照明系・受光系との間の光ファイバ接続を模式的に示す図である。
【図９】パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）上の光ファイバの接続部（光コネクタ）を、模式的に示す一部切り欠いた正面図である。
【図１０】図９中の楕円Ｃの内部を拡大して示す断面図である。
【図１１】光ファイバＦ１，Ｆ２の接続前の状態の接続部（光コネクタ）を示す図である。
【図１２】光コネクタを構成する可動係止部材を取り出して示す斜視図である。
【図１３】Ｚヘッドの構成の一例を概略的に示す図である。
【図１４】Ｚヘッドの構成の一例を、信号処理選択装置とともに示すブロック図である。
【図１５】一実施形態の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。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）はエンコーダの計測結果の解析方法を説明するための図、図１６（Ｃ）は光漏れにともなう計測誤差の発生原理を説明するための図である。
【図１７】変形例における光コネクタ内部の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１６（Ｃ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられている。以下においては、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ＲとウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
【００１６】
照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図１５参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１５参照）に送られる。
【００１９】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。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によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００２０】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図１５参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図１５参照）等を備えている。計測システム２００は、図１５に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。
【００２１】
ウエハステージＷＳＴは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度のクリアランスを介して、ベース盤１２の上方に支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図１５参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動可能である。
【００２２】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。このウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、リニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
【００２３】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬＰが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンＳＬＰに対応して、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、光学系及び受光素子などが配置されている。すなわち、ウエハテーブルＷＴＢ上には、空間像計測スリットパターンＳＬＰを含む一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図１５参照）が設けられている。
【００２４】
また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、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。
【００２５】
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、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軸方向に配列された、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。
【００２６】
なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２及びその他の図においては、図示の便宜のため、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
【００２７】
また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
【００２８】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
【００２９】
また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述する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。
【００３０】
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図１５参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００３１】
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
【００３２】
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００３３】
干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も算出することができる。
【００３４】
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。
【００３５】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図１５参照）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３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
【００３６】
本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
【００３７】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００３８】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1〜６５5、Ｙヘッド６４1〜６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1〜６５5及びＹヘッド６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも表記する。
【００３９】
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図１５参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４０】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも表記する。
【００４１】
ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1,３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図１５参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４２】
ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。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（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ１又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。
【００４３】
なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
【００４４】
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1〜６７4を備えている。
【００４５】
ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1〜６８4を備えている。Ｙヘッド６８1〜６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4〜６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７4〜６７1及びＹヘッド６８1〜６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。
【００４６】
アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。このＹヘッド６７，６８（すなわち、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
【００４７】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2（図１５参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
【００４８】
各エンコーダヘッド（Ｙヘッド、Ｘヘッド）として、例えば、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されている干渉型のエンコーダヘッドが用いられる。
【００４９】
図７には、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆを代表して、エンコーダ７０Ｃの構成が示されている。図７では、エンコーダ７０Ｃを構成するヘッドユニット６２Ｃの１つのＹヘッド６４からＹスケール３９Ｙ2に対し計測ビームが照射されている。
【００５０】
Ｙヘッド６４には、５本の光ファイバ８４０〜８４４のそれぞれの一端が接続されている。光ファイバ８４０は送光用ファイバであり、本実施形態では、送光用光ファイバケーブル８００（図８参照）の射出側の端部を構成する。送光用光ファイバケーブル８００の他端（入射端）は、図８に示されるように、例えば半導体レーザ等の光源を含む照明系６４ａに光学的に接続されている。ここで、照明系６４ａは、例えば、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆを吊り下げ支持するメインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。
【００５１】
光ファイバ８４１、８４２、８４３、８４４は受光用ファイバであり、本実施形態では、それぞれ、受光用光ファイバケーブル８０１、８０２、８０３、８０４（図８参照）の入射側の端部を構成する。受光用光ファイバケーブル８０１、８０２、８０３、８０４のそれぞれの他端は、例えばフォトマルチプライヤ・チューブ等の光検出器を含む受光系６４ｃに光学的に接続されている。ここで、受光系６４ｃも、照明系６４ａと同様に、メインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。すなわち、照明系６４ａと受光系６４ｃとは、Ｙヘッド６４本体（後述する光学系６４ｂ）と独立に設置されている。
【００５２】
送光用光ファイバケーブル８００は、図８に示されるように、Ｙヘッド６４（後述する光学系６４ｂ）に一端（射出端）が接続された光ファイバ８４０と、照明系６４ａにその入射端が接続された光ファイバ８２０と、光ファイバ８４０と光ファイバ８２０とを接続する中継用の光ファイバ８３０とを有している。光ファイバ８３０は、一端が光ファイバ８４０の入射端に接続され、他端が光ファイバ８２０の射出端に接続されている。光ファイバ８４０と光ファイバ８３０とは、Ｙヘッド６４（ヘッドユニット６２Ｃ）を収容する筐体（不図示）に設けられたパネルＰ１にその一部が設けられた後述する光コネクタを介して接続されている。また、光ファイバ８３０と光ファイバ８２０とは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。パネルＰ２は、例えば照明系６４ａ（及び受光系６４ｃ、並びにその他のヘッドに対応する照明系及び受光系（ともに不図示））を収容する筐体（不図示）に設けられている。
【００５３】
受光用光ファイバケーブル８０ｋ（ｋ＝１，２，３，４）は、図８に示されるように、Ｙヘッド６４に一端（入射端）が接続された光ファイバ８４ｋと、受光系６４ｃに射出端が接続された光ファイバ８２ｋと、光ファイバ８４ｋと光ファイバ８２ｋとを接続する中継用の光ファイバ８３ｋとを有している。光ファイバ８３ｋは、一端が光ファイバ８４ｋの射出端に接続され、他端が光ファイバ８２０の入射端に接続されている。光ファイバ８４ｋと光ファイバ８３ｋとは、パネルＰ１にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。また、光ファイバ８３ｋと光ファイバ８２ｋとは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。光コネクタを用いての光ファイバ同士の接続については、後で詳述する。
【００５４】
図７に戻り、Ｙヘッド６４の内部には、ＸＺ平面と平行な分離面を有する偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と表記する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ、及びビームスプリッタＢＳ等を含む光学系６４ｂが収容されている。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳの入射面に対向して光ファイバ８４０の一端面（射出面）が配置され、ビームスプリッタＢＳの４つの射出面に対向して光ファイバ８４１〜８４４の一端面（入射面）がそれぞれ配置されている。
【００５５】
Ｙヘッド６４において、照明系６４ａ（図８参照）内に設けられた光源（不図示）からレーザビームＬＢ０が射出され、送光用光ファイバケーブル８００（光ファイバ８２０，８３０，８４０）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つの計測ビームＬＢ1，ＬＢ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ1は反射ミラーＲ１ａを介してＹスケール３９Ｙ２に形成された反射型の回折格子ＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2は反射ミラーＲ１ｂを介して２次元回折格子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。
【００５６】
ビームＬＢ1，ＬＢ2の照射によって回折格子ＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームは、それぞれレンズＬ２ａ，Ｌ２ｂを介して、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。
【００５７】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つのビームは、各々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ＬＢ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、ビームＬＢ1，ＬＢ2の両１次回折ビームは同軸上に合成され、合成ビームＬＢ３として、ビームスプリッタＢＳに入射する。
【００５８】
合成ビームＬＢ３は、ビームスプリッタＢＳを構成する不図示の複数の分割光学素子（ハーフミラー等）により、互いに強度の等しい４つのビームＬＢ３１〜ＬＢ３４に分割（又は分離）される。これら４つのビーム（出力ビームと呼ぶ）ＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれ、光ファイバ８４１〜８４４がそれぞれ一部を構成する受光用光ファイバケーブル８０１〜８０４を介して、受光系６４ｃに送光される。
【００５９】
出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４は、受光系６４ｃ内に設けられた４つの光検出器によって個別に受光される。出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４のそれぞれに含まれる２つの回折ビーム（正確には、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2にそれぞれ由来するＳ，Ｐ偏光成分）は、光検出器の内部において検光子によって偏光方向が揃えられて干渉ビームとなる。さらに、干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれの位相が相対的に０，π／２，π，３π／２シフトされた後、光検出器（の内部ディテクタ）によって受光されて、それぞれの強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が測定される。
【００６０】
干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の測定結果は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力として、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力から、Ｙヘッド６４とスケール３９Ｙ2とのＹ軸方向に関する相対変位ΔＹ（ウエハステージＷＳＴの変位（より正確には計測ビームが投射されるスケールの変位）を求める。なお、相対変位ΔＹの算出方法については後述する。
【００６１】
上述のエンコーダシステム１５０では、ウエハステージＷＳＴ上のスケールに照射される計測ビームは、エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）から離間して配置された照明系６４ａから、光ファイバケーブル８００を介して、Ｘヘッド、Ｙヘッドのそれぞれに供給される（図８参照）。また、エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）については、スケールにて発生する回折光（出力ビーム）が、光ファイバケーブル８０１〜８０４のそれぞれを介して、Ｘヘッド、Ｙヘッド（及びＺヘッド）から離間して配置された受光系（検出器）により検出される（図８参照）。ここで、光ファイバケーブル８００〜８０４は、前述の通り、複数の光ファイバを継いで１本（１系統）の光ファイバケーブルとしてエンコーダヘッドのそれぞれと照明系あるいは受光系との間に延接されている。このため、仮に、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じた場合には、後に詳述するように、エンコーダシステム１５０の計測誤差が生じる、すなわち計測精度が低下する。
【００６２】
ここで、本実施形態では、図８に示されるように、照明系６４ａから供給される計測ビームは、光ファイバ８２０，８３０，８４０を順次通って、Ｙヘッド６４に送られる。また、Ｙヘッド６４から出力される出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４は、それぞれ、光ファイバ８４１〜８４４，８３１〜８３４，８２１〜８２４を順次通って、受光系６４ｃに送られる。従って、本実施形態のエンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０では、各光ファイバケーブルでは一方向のみに光を送る構成となっている。
【００６３】
かかる点に着目して、本実施形態では、各光ファイバケーブルを、以下のようにして、複数の光ファイバを光コネクタを介して接続することで作製し、これによって光ファイバの継ぎ部からの光の漏れ（接続損失の発生）を防止している。
【００６４】
図９には、パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）上の光ファイバの接続部（光コネクタ）が一部切り欠いた正面図にて模式的に示されている。この例では、パネルＰ（Ｐ１又はＰ２に相当）上で、光コネクタＯＰを介して、２つの光ファイバＦ１，Ｆ２が接続されている。図１０には、図９中の楕円Ｃの内部が拡大して断面図にて示されている。ここで、光は、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２（図１０中の黒塗り矢印の方向）へ、送られるものとする。また、図１１には、光ファイバＦ１，Ｆ２の接続前の状態が示されている。
【００６５】
光コネクタＯＰは、一対の光プラグＰＧ１，ＰＧ２と、その外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介してパネルＰに固定されたアダプタＡＤと、を含む。一対の光プラグＰＧ１，ＰＧ２は、互いに同じ構造を有する。
【００６６】
光プラグＰＧ１，ＰＧ２のそれぞれは、例えばジルコニアセラミックスから成るフェルールＦＬ１，ＦＬ２と、例えばステンレス鋼などからなるフェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２とで構成されている。光ファイバＦ１，Ｆ２はフェルールＦＬ１，ＦＬ２とフェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２とを貫通しており、フェルールＦＬ１，ＦＬ２に接着により固定されている。フェルールＦＬ１，ＦＬ２の先端面はそれぞれ光ファイバＦ１，Ｆ２と一体的に凸球面に研磨されている。フェルールホルダＣＦ１，ＣＦ２の胴体部には後述するフック９５を係合させるための係止溝９２が形成されている。
【００６７】
アダプタＡＤは、筒状のアダプタケース９３と、アダプタケース９３内に軸方向摺動自在に装着された互いに対向する２つの可動係止部材９４と、圧縮コイルばね９８と、整列用スリーブＳＬとを有している。
【００６８】
アダプタケース９３は例えば樹脂などで形成されており、例えば２つ割りの半体を中央で超音波融着することにより形成することができる。アダプタケース９３は図１２に示される形状の可動係止部材９４を受け入れるべく、ほぼ四角形の内側断面輪郭を有する。ただし、アダプタケース９３は任意の外形を有し、例えば、角柱形又は円柱形にすることができる。
【００６９】
図１２から良く分かるように、各可動係止部材９４は同一構造を有し、例えばステンレス鋼板のプレス加工により製造されている。図１２に示されるように、各可動係止部材９４は、直径方向に対向する一対のフック９５と、光コネクタＯＰの軸線ＬＬに垂直な基部９６と、フック９５と基部９６とを連結する細長い２つの連結部材９７を有する。基部９６は、また、圧縮コイルばね９８のばね受けとしての機能を有する。基部９６には、フェルールＦＬ１，ＦＬ２の外径よりも大きく、整列用スリーブＳＬの外径よりも小さい穴９９が形成されており、フェルールＦＬ１，ＦＬ２を挿通できるようになっている。
【００７０】
各可動係止部材９４の連結部材９７は、光コネクタＯＰの軸線ＬＬを通る中央面ＣＰに関して側方にオフセットしてあり、基部９６の幅の半分以下の幅とされている。従って、２つの可動係止部材９４を軸線ＬＬに沿って整列させた時には図１２に示されるように２つの可動係止部材９４は互いに差し違いになり、アダプタケース９３内にコンパクトに納まる。可動係止部材９４の基部９６には一対の突起１０１が形成されている。アダプタケース９３の内側面にはこれらの突起１０１が係合可能な長手方向案内溝１０２が形成されている。案内溝１０２に沿って突起１０１が摺動することにより、可動係止部材９４が軸方向に移動する際に可動係止部材９４が位置決めされる。
【００７１】
差し違い状態に組み合わせた可動係止部材９４の内側に圧縮コイルばね９８が入れられ、更にその内側に整列用スリーブＳＬが挿入されている。整列用スリーブＳＬは軸方向スリ割りを有し、圧縮コイルばね９８の内側に浮動状態で収容されている。圧縮コイルばね９８は一方の可動係止部材９４の基部９６の内側面と他方の可動係止部材９４の基部９６の内側面との間に圧縮状態で配置してある。
【００７２】
光プラグＰＧ１，ＰＧ２のいずれも挿入しない状態では、図１１に示されるように、それぞれの可動係止部材９４の基部９６の突起１０１が案内溝１０２の終端部に突き当たるまで２つの対向する可動係止部材９４は圧縮コイルばね９８によって押し広げられている。このときのフック９５相互間の距離は、フェルールＦＬ１，ＦＬ２を相互に突き合わせたときの係止溝間の距離よりも長く設定されている。
【００７３】
光ファイバＦ１と光ファイバＦ２との接続は、以下のようにして行われる。光プラグＰＧ１のフェルールＦＬ１を可動係止部材９４の穴を通って整列用スリーブＳＬに挿入すると、大径のフェルールホルダＣＦ１が可動係止部材９４のフック９５を押し広げる。光プラグＰＧ１を更に押し込むと、フェルールホルダＣＦ１が可動係止部材９４の基部９６に当たって止まる。同様にして反対側から光プラグＰＧ２を挿入すると、この光プラグＰＧ２のフェルールＦＬ２は先に挿入した光プラグＰＧ１のフェルールＦＬ１の端面に当たる。この時、可動係止部材９４のフック９５間の距離は両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝間の距離よりも長いので、可動係止部材９４のフック９５は後から挿入した光プラグＰＧ２の係止溝に嵌合しない。
【００７４】
しかし、後から挿入した光プラグＰＧ２を更に押し込むと、先に挿入した光プラグＰＧ１はアダプタＡＤの外側に押されて移動する。これにより可動係止部材９４のフック９５間の距離が大きくなり、両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝間の距離よりも大きくなったときに、フック９５が係止溝に嵌合する。光プラグＰＧ２を更に押し込むと、可動係止部材９４の基部９６が整列用スリーブＳＬに当たり、それ以上挿入できなくなる。この状態で光プラグＰＧ２の挿入を停止すると、光コネクタＯＰは図９に示される状態となる。このときには差し違い状態にある２つの可動係止部材９４の基部９６は圧縮コイルばね９８の作用により外側に押されるので、可動係止部材９４のフック９５はアダプタＡＤに向かって引きつけられる。これにより、フェルールＦＬ１，ＦＬ２相互の接合面に接触圧が発生し（先端が押し付け合い）、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ１と光ファイバＦ２とを安定した接続状態に維持することができる。なお、光プラグＰＧ１と光プラグＰＧ２との挿入順は、上記と逆でも勿論良い。光プラグＰＧ１，ＰＧ２をアダプタＡＤから外すときは、適当な治具（図示せず）により可動係止部材９４のフック９５を広げ、光プラグＰＧ１，ＰＧ２を引き抜く。
【００７５】
図１０より明らかなように、光の進行方向に関して下流側に位置する光ファイバＦ２のコアＣＲ２の直径ｄ２０は、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバＦ１のコアＣＲ１の直径ｄ１０よりも幾分大きい（ｄ２０＞ｄ１０）。すなわち、光が入る光ファイバＦ２のコアＣＲ２の端面は、光を出す光ファイバＦ１のコアＣＲ１の端面より大きい。すなわち、光ファイバＦ１のコアＣＲ１の射出端面は、光ファイバＦ２のコアＣＲ２の入射端面の一部に当接（圧接）している。ただし、両光ファイバＦ２，Ｆ１のクラッドＣＬ２，ＣＬ１の直径ｄ２，ｄ１は互いに等しい（ｄ２＝ｄ１）。さらに、光ファイバＦ２，Ｆ１のそれぞれを固定するフェルールＦＬ２，ＦＬ１を、整列用スリープＳＬを用いて固定することにより、光ファイバＦ２，Ｆ１の中心軸がほぼ同軸上に位置決めされている。これらにより、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２へ、光は、外部に漏れることなく送られる。
【００７６】
なお、フェルールＦＬ１，ＦＬ２と光ファイバＦ１，Ｆ２との偏心、整列用スリープＳＬの歪み等により、光ファイバＦ１，Ｆ２の中心軸の位置決め誤差Δｄが生じ得る。そこで、少なくとも位置決め誤差Δｄの分、光ファイバＦ２のコアＣＲ２の直径ｄ２０を光ファイバＦ１のコアＣＲ１の直径ｄ１０より大きく設計することとする（ｄ２０≧ｄ１０＋Δｄ）。
【００７７】
上述の光コネクタＯＰを用いて、パネルＰ１，Ｐ２（図８参照）にて光ファイバを接続する。ただし、図８の例において、照明系６４ａからＹヘッド６４へ計測ビームを送る光ファイバ８２０，８３０，８４０のコアの直径（順にｄ８２０，ｄ８３０，ｄ８４０と表す）は、ｄ８２０＜ｄ８３０＜ｄ８４０と設計する。一方、Ｙヘッド６４から受光系６４ｃへ４つの出力ビームを送る受光用ファイバ８４１〜８３４，８３１〜８３４，８２１〜８２４のコアの直径（順にｄ８４，ｄ８３，ｄ８２と表す）は、ｄ８４＜ｄ８３＜ｄ８２と設計する。
【００７８】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図４及び図６に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式を採用している。本実施形態では、一例として、ヘッドユニット６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、ヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されている。
【００７９】
図４及び図６では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域（ビーム領域）ＡＦとして示されている。検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。
【００８０】
図６に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置計測システム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測用のヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。
【００８１】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図６に示されるように、それぞれが備える５つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６j，７４iは、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。
【００８２】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5は、図１５に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。
【００８３】
次に、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5の構成等について、図１３に示されるＺヘッド７２ａを代表的に採り上げて、さらに詳述する。図１３では、Ｚヘッド７２ａからＹスケール３９Ｙ2に検出光（計測ビーム）ＬＢＺが照射されている。
【００８４】
図１３に示されるように、Ｚヘッド７２ａは、フォーカスセンサＦＳ、フォーカスセンサＦＳを収納したセンサ本体ＺＨ、及びセンサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する駆動部ＤＰ（図１３では不図示、図１４参照）、並びにセンサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を計測する計測部ＺＥ等を備えている。Ｚヘッド７２ａの詳細な構成等は、例えば米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されている。
【００８５】
フォーカスセンサＦＳとして、計測ビームＬＢＺを計測面（Ｙスケール３９Ｙ２）に投射し、その反射ビームを受光することにより、計測面の変位を光学的に読み取るピックアップ方式のフォーカスセンサが用いられている。
【００８６】
フォーカスセンサＦＳ（Ｚヘッド７２ａ）には、図１３に示されるように、光ファイバ８４５の一端が接続されている。光ファイバ８４５は送光用ファイバであり、本実施形態では、送光用光ファイバケーブル８０５（図８参照）の射出側の端部を構成する。送光用光ファイバケーブル８０５の他端（入射端）は、図８に示されるように、例えば半導体レーザ等の光源を含む照明系６４ｄに光学的に接続されている。ここで、照明系６４ｄは、前述のエンコーダヘッド（Ｙヘッド６４）に対応する照明系６４ａ等とともに、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆを吊り下げ支持するメインフレーム（不図示）又はこれとは別の固定の支持部材上に設置されている。
【００８７】
送光用光ファイバケーブル８０５は、図８に示されるように、Ｚヘッド７２ａに一端（射出端）が接続された光ファイバ８４５と、照明系６４ｄにその入射端が接続された光ファイバ８２５と、光ファイバ８４５と光ファイバ８２５とを接続する中継用の光ファイバ８３５とを有している。光ファイバ８３５は、一端が光ファイバ８４５の入射端に接続され、他端が光ファイバ８２５の射出端に接続されている。光ファイバ８４５と光ファイバ８３５とは、パネルＰ１にその一部が設けられた前述した光コネクタ（図９〜図１２参照）を用いて接続されている。また、光ファイバ８３５と光ファイバ８２５とは、パネルＰ２にその一部が設けられた光コネクタを介して接続されている。
【００８８】
この場合、照明系６４ｄから供給される計測ビームは、光ファイバ８２５，８３５，８４５を順次通って、Ｚヘッド７２ａに送られる。従って、前述と同様に、光ファイバの接続部からの光の外部への漏れを防止するため、照明系６４ｄからＺヘッド７２ａへ計測ビームを送る送光用ファイバ８２５，８３５，８４５のコアの直径（順にｄ８２５，ｄ８３５，ｄ８４５と表す）は、ｄ８２５＜ｄ８３５＜ｄ８４５と設計されている。
【００８９】
フォーカスセンサＦＳの出力は、第１演算回路ＣＣ１（図１３では不図示、図１４参照）に送られ、該第１演算回路ＣＣ１で後述するようにして算出されるフォーカスエラーＩ（出力信号）が駆動部ＤＰに送られる。ここで、フォーカスセンサＦＳとしては、例えば上述の米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されているように、計測面からの反射ビームを受光系の一部を構成する４分割受光素子で受光するセンサが用いられている。四分割受光素子の検出面は、例えば全体として正方形で、その２本の対角線を分離線として、４つの検出領域（ａ，ｂ，ｃ，ｄとする）に等分割されているものとする。この場合、理想フォーカス状態（ピントの合った状態、デフォーカス量ΔＬ＝０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、４分割受光素子の検出面の中心を中心とする円形となり、いわゆる後ピン状態（ΔＬ＜０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、同心の横長の長円形となり、いわゆる前ピン状態（ΔＬ＞０）では、反射ビームの検出面上での断面形状は、同心の縦長の長円形となる。
【００９０】
フォーカスセンサＦＳの検出部（四分割受光素子）に接続された第１演算回路ＣＣ１（図１４参照）では、４つの検出領域ａ，ｂ，ｃ，ｄで受光する光の強度（それぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄと表記する）から、次式（１）によって定義されるフォーカスエラーＩを算出し、駆動部（図１４参照）ＤＰに出力する。
【００９１】
Ｉ＝（Ｉａ＋Ｉｃ）−（Ｉｂ＋Ｉｄ） …（１）
従って、横軸をデフォーカス量ΔＬ、縦軸にフォーカスエラーＩとする直交座標系上にフォーカスエラーＩ（出力信号）の変化を描画するといわゆるＳカーブ信号が得られることになる。
【００９２】
駆動部ＤＰは、アクチュエータ、例えばボイスコイルモータを含み、ボイスコイルモータの可動子及び固定子の一方は、センサ本体ＺＨに、他方はセンサ本体ＺＨ及び計測部ＺＥ等を収容する不図示の筐体の一部に、それぞれ固定されている。駆動部ＤＰは、第１演算回路ＣＣ１からの出力信号に従って、センサ本体ＺＨと計測面との距離を一定に保つように（より正確には、計測面をフォーカスセンサＦＳの受光光学系のベストフォーカス位置に保つように）、センサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する。これにより、センサ本体ＺＨは計測面のＺ軸方向の変位に追従し、フォーカスロック状態が保たれる。
【００９３】
フォーカスロック状態において、センサ本体ＺＨのＺ位置が計測部ＺＥによって計測され、Ｚヘッド７２ａの計測値（計測結果）Ｚａとして出力される。
【００９４】
計測部ＺＥとしては、一例として、前述のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆと同様の回折干渉方式のエンコーダが用いられている。計測部ＺＥは、センサ本体ＺＨの上面に固定されたＺ軸方向に延びる支持部材ＳＭの側面に設けられたＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＥＧと、回折格子ＥＧに対向して不図示の筐体に取付けられたエンコーダヘッドＥＨとを含む。エンコーダヘッドＥＨは、計測ビームＥＬを回折格子ＥＧに投射し、回折格子ＥＧからの反射・回折光を受光して計測ビームＥＬの投射点の変位を読み取ることで、センサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位、すなわち計測面のＺ軸方向の変位を計測する。このエンコーダヘッドＥＨの計測値が、Ｚヘッド７２ａの計測値Ｚａとして前述の信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に供給される。
【００９５】
なお、計測部ＺＥ内のエンコーダに対しても、前述のＹヘッド６４と同様に、送光用ファイバを介して照明系から計測ビームを計測部ＺＥに送光し、受光用ファイバを介して計測部ＺＥからの出力ビームを受光系に送光することができる。
【００９６】
その他のＺヘッド７２ｂ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5も、上述のＺヘッド７２ａと同様に構成され機能する。
【００９７】
図１５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。
【００９８】
次に、本実施形態における相対変位ΔＹの算出方法について、その原理を含め説明する。簡単のため、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の強度は互いに等しいとする。エンコーダの出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、次のように表される。
【００９９】
Ｉ１＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ）） …（２ａ）
Ｉ２＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π／２）） …（２ｂ）
Ｉ３＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π）） …（２ｃ）
Ｉ４＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋３π／２）） …（２ｄ）
ここで、φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2（それらに由来する合成ビームＬＢ３のＳ，Ｐ偏光成分）の間の位相差である。
【０１００】
まず、主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４を用いて、次式（３ａ）、（３ｂ）で表される差Ｉ１３，Ｉ４２を求める。
【０１０１】
Ｉ１３＝Ｉ１−Ｉ３＝２Ａｃｏｓ（φ） …（３ａ）
Ｉ４２＝Ｉ４−Ｉ２＝２Ａｓｉｎ（φ） …（３ｂ）
【０１０２】
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）には、横軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ１３、縦軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ４２、となる点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道が示されている。ここで、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）はベクトルρを用いて表され、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相がφと表記されている。ベクトルρの長さ、すなわち点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の原点Ｏからの距離は２Ａである。
【０１０３】
点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の動きを考える。理想状態では、合成ビームＬＢ３の強度は常に一定である。従って、出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，ＩＲの振幅Ａも常に一定である。そのため、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の変化とともに、原点からの距離（半径）が２Ａの円周上を移動する。
【０１０４】
また、干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（回折格子の周期方向、すなわちＹ軸方向）に変位することにより、それぞれ式（２ａ），（２ｂ），（２ｃ），（２ｄ）のように、正弦的に変化する。従って、位相差φは、図１６（Ａ）における点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相φと等価である。位相差φは、相対変位ΔＹに対し、次のように変化する。
【０１０５】
φ（ΔＹ）＝２πΔＹ／（ｐ／４ｎ）＋φ０ …（４）
ここで、ｐはスケール３９Ｙ2が有する回折格子のピッチ、ｎは回折次数（例えばｎ＝１）、φ０は境界条件（例えば変位ΔＹの基準位置の定義など）より定まる定位相項である。
【０１０６】
式（４）より、位相φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の波長λに依存しないことがわかる。また、位相φは、変位ΔＹが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ）ｐ／４ｎ増加（減少）すると２π増加（減少）することがわかる。従って、干渉光ＬＢ４の強度Ｉ及び出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、変位ΔＹが計測単位増加又は減少する毎に、振動することがわかる。
【０１０７】
式（４）によって表わされる位相φと変位ΔＹとの関係及び式（２ａ）〜（２ｄ）によって表される出力Ｉ１〜Ｉ４と位相φとの関係（すなわち差Ｉ１３，Ｉ４２と変位ΔＹとの関係）より、変位ΔＹの増加に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、半径２Ａの円周上を、例えば図１６（Ｂ）に示されるように点ａから点ｂへと、左回りに回転する。逆に、変位ΔＹの減少に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、上記円周上を右回りに回転する。そして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、変位ΔＹが計測単位増加（減少）する毎に、円周上を一周する。
【０１０８】
そこで、主制御装置２０は、予め定められた基準位相（例えば定位相φ０）を基準にして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の周回数を数える。この周回数は、干渉光ＬＢ４の強度Ｉの振動回数に等しい。その計数値（カウント値）をｃΔＹと表記する。さらに、主制御装置２０は、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の基準位相に対する位相の変位φ’＝φ−φ０を求める。これらのカウント値ｃΔＹと位相変位φ’から、変位ΔＹの計測値ＣΔＹが、次のように求められる。
【０１０９】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×（ｃΔＹ＋φ’／２π） …（５）
ここで、定位相φ０を位相オフセット（ただし、０≦φ０＜２πと定義する）とし、変位ΔＹの基準位置での位相φ（ΔＹ＝０）を保持することとする。
【０１１０】
ヘッドユニット６２Ｃ内のその他のヘッド、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆがそれぞれ備えるヘッド６５，６６，６７，６８も、ヘッド６４（エンコーダ７０Ｃ）と同様に構成されている。
【０１１１】
また、本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッドの配置を採用したことにより、常時、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に少なくとも１つのＸヘッド６６が、Ｙスケール３９Ｙ1に少なくとも１つのＹヘッド６５（又は６８）が、Ｙスケール３９Ｙ2に少なくとも１つのＹヘッド６４（又は６７）が、それぞれ対向する。スケールに対向しているエンコーダヘッドからは、上述の干渉ビーム（出力ビーム）ＬＢ３１〜ＬＢ３４の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の測定結果が、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、供給された測定結果Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４から、それぞれのヘッドの計測方向についてのウエハステージＷＳＴの変位（より正確には計測ビームが投射されるスケールの変位）を求める。求められた結果は、上述のエンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ（又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1及び７０Ｂ又は７０Ｄ）の計測値として扱われる。
【０１１２】
主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、例えば米国特許出願公開第２００９／００２７６４０号明細書などに開示されるようにして、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出し、この算出結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）する。
【０１１３】
また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
【０１１４】
また、主制御装置２０は、前述の面位置計測システム１８０（図１５参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。かかる位置座標の計測（演算を含む）の詳細については、以下の露光時、及びフォーカスキャリブレーション、フォーカスマッピング時を含み、例えば前述の米国特許出願公開第２００９／００５１８９５号明細書などに開示されている。
【０１１５】
主制御装置２０は、露光時には、少なくとも各１つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）の計測値に従って、テーブル面上の基準点（テーブル面と光軸ＡＸとの交点）における、ウエハステージＷＳＴの高さＺ０とローリングθｙを算出する。
【０１１６】
主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には、４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値（それぞれＺａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄと表記する）を用いて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の中心におけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙを、算出する。
【０１１７】
説明は前後するが、ここで、光ファイバの継ぎ部において光の漏れが生じた場合に生じる、エンコーダシステム１５０（及び面位置計測システム１８０）の計測誤差の発生（計測精度が低下する）について説明する。
【０１１８】
一例として、エンコーダヘッドから出力される４つの出力ビームＬＢ３１〜ＬＢ３４（図７参照）のうちの出力ビームＬＢ３４が、光ファイバ８４４，８３４，８２４の継ぎ部（パネルＰ１又はＰ２）において光漏れが生じ、その強度がＩ４から次式で表されるＩ４’に減少した場合を考えてみる。
【０１１９】
Ｉ４’＝Ａ’（１＋ｃｏｓ（φ＋３π／２）） …（２ｄ’）
ただし、振幅Ａ’＜Ａである。この場合、差Ｉ４２’は、次のように求まる。
【０１２０】
Ｉ４２’＝Ｉ４’−Ｉ２＝（Ａ＋Ａ’）ｓｉｎ（φ）＋（Ａ’−Ａ） …（３ｂ’）
【０１２１】
図１６（Ｃ）には、横軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ１３、縦軸に関して原点Ｏからの距離が差Ｉ４２’、となる点ρ’（Ｉ１３，Ｉ４２’）の軌道が実線を用いて示されている。また、理想状態（光漏れのない状態）における点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道が破線を用いて示されている。図１６（Ｃ）より明らかなように、点ρ’（Ｉ１３，Ｉ４２’）の軌道が点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の軌道からずれ、例えば点ｃから点ｃ’にずれることにより、位相誤差Δφが発生する。従って、式（４）を通じて位相誤差Δφに対応する変位ΔＹの計測誤差が発生することがわかる。このように、特に、エンコーダ（Ｘヘッド、Ｙヘッド（、及びＺヘッド内の計測部））から受光系（検出器）へ送られる出力ビームの漏れは深刻な計測精度の低下をもたらす。
【０１２２】
また、照明系からエンコーダ（Ｘヘッド、Ｙヘッド）又はＺヘッドへ送られる計測ビームの漏れは、それぞれ、出力ビームの強度Ｉ１〜Ｉ４の低下（式（２ａ）〜式（２ｄ）内の定数Ａの減少及び図１６（Ａ）における点ρの軌道半径２Ａの減少）、又は式（１）で表されるフォーカスエラーＩの低下（Ｓカーブ信号の振幅の減少）をもたらす。これらにより、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測精度が低下し得る。
【０１２３】
本実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの（Ｘ，Ｙ，θｚ）位置を計測し、その結果に従ってウエハステージＷＳＴを駆動制御する。また、主制御装置２０は、面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴの（Ｚ、θｙ）位置を計測し、その結果に従ってウエハステージＷＳＴをフォーカスレベリング制御する。主制御装置２０は、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージＷＳＴを用いた通常のシーケンスの処理を実行する。
【０１２４】
なお、シーケンスの処理の詳細は省略するが、所定の準備作業の後、エンコーダシステム１５０及びＺヘッド７２ａ〜７２ｄを用いてウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置を計測しつつ、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域のアライメントマークを検出するアライメント計測が実行され、これと並行して多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）を用いてフォーカスマッピング（Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄの計測値を基準とする、ウエハＷの面位置（Ｚ位置）情報の計測）が行われる。
【０１２５】
そして、アライメント計測及びフォーカスマッピングが終了すると、アライメント計測の結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域が露光され、レチクルのパターンが転写される。露光動作中、フォーカスマッピングにより得られた情報に基づいて、ウエハＷのフォーカスレベリング制御が行われる。なお、露光中のウエハのＺ、θｙは、Ｚヘッド７４，７６の計測値に基づいて制御されるが、θｘは、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて制御される。
【０１２６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００では、エンコーダシステム１５０の受光系（検出器）６４ｃとエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバからそれぞれ構成される光ファイバケーブル８０１〜８０４を介して接続されている。また、光ファイバケーブル８０１〜８０４のそれぞれを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している。従って、光ファイバケーブル８０１〜８０４を構成する互いに接続された２つの光ファイバでは上流側に位置する光ファイバから射出される光の全てが下流側に位置する光ファイバ内に入射し、接続面において外部への光の漏れが生じない（接続損失が発生しない）。この結果、光ファイバケーブル８０１〜８０４により光を外部に漏らすことなくエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）から受光系（検出器）６４ｃへ送ることができ、結果的にエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴの位置の高精度な計測を実現することが可能となる。
また、エンコーダシステム１５０では、照明系（光源）６４ａから光ファイバケーブル８００を介してエンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）に接続損失なく光を送ることができ、この点においてもエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴの位置の高精度な計測を実現している。
【０１２７】
また、本実施形態では、面位置計測システム１８０においても、照明系（光源）６４ａから光ファイバケーブル８０５を介してＺヘッドに外部に漏らすことなく（接続損失なく）光を送ることができるので、高精度なウエハテーブルＷＴＢの位置計測が可能となる
。
【０１２８】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０が、エンコーダシステム１５０、及び面位置計測システム１８０の計測値に基づいて、ウエハアライメント時、フォーカスマッピング時及び露光時に、ウエハテーブルＷＴＢ（及びウエハステージＷＳＴ）を高精度な駆動を行うことができる。従って、高精度なウエハＷ上へのレチクルＲのパターンの転写が可能になる。
【０１２９】
なお、上述した光コネクタは、一例であって、本発明がこれに限られないことは勿論である。例えば、可動係止部材９４の連結部材９７を中心から半分以上の長さにして、可動係止部材９４同士を対向して９０度回転させて組み合わせることも可能である。あるいは、次の変形例のようにしても良い。
【０１３０】
《変形例》
図１７には、変形例に係る光コネクタの図１０に対応する部分、すなわち整列スリーブＳＬ内部の部分が一部断面して示されている。この図１７の変形例では、光ガイドＬＧを介して２つの光ファイバＦ１，Ｆ２が接続されている。ここで、光ガイドＬＧは、光ファイバＦ１のコアの径ｄ１０よりも幾分大きい径（ｄ０１＞ｄ１０）を有する受光面と光ファイバＦ２のコアの径ｄ２０よりも幾分小さい径（ｄ０２＜ｄ２０）を有する射光面とを有する透光部材である。光ガイドＬＧは、一例として、長さの非常に短い光ファイバ（コアのみを有する）の一種であるとも言える。この場合、光は、光ファイバＦ１から光ガイドＬＧを介して光ファイバＦ２（図中の黒塗り矢印の方向）へ、送られるとする。なお、光ガイドとして、例えばコアの直径ｄ０１の光ファイバとコアの直径ｄ０２（ｄ０２＜ｄ０１）の光ファイバとを接続する際に光通信の分野などで用いられるコア拡大ファイバ(ＴＥＣファイバ)を、本来の使用法とは逆向きで用いても良い。
【０１３１】
光ガイドＬＧは、例えばフェルールＦＬ１，ＦＬ２と同様にジルコニアセラミックスから構成される固定部材ＦＬ０により固定されている。固定部材ＦＬ０の外径は、フェルールＦＬ１，ＦＬ２の外径に等しい。また、光ガイドＬＧの端面は、固定部材ＦＬ０の端面と一体的に研磨され、一定の曲率を有する凸形状に鏡面加工されている。
【０１３２】
予めアダプタＡＤの貫通孔（整列用スリープＳＬ）の中央に光ガイドＬＧが挿入され、その上で、前述と同様の手順により、光プラグＰＧ１、ＰＧ２をアダプタＡＤに対して挿入することにより、光ガイドＬＧと光ファイバＦ１，Ｆ２とが同軸上に位置決めされる。また、両光プラグＰＧ１，ＰＧ２の係止溝９２に、２つのフック９５がそれぞれ嵌合し、圧縮コイルばね９８の作用により差し違い状態にある２つの可動係止部材９４のフック９５はアダプタＡＤに向かって引きつけられ、アダプタＡＤを介して、プラグＰＧ１，ＰＧ２が固定される。ここで、圧縮コイルばね９８によりフェルールＦＬ１の先端が光ガイドＬＧの受光面に押し付けられ、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ１の先端面と光ガイドＬＧの受光面とが接触する。同様に、圧縮コイルばね９８によりフェルールＦＬ２の先端が光ガイドＬＧの射光面に押し付けられ、それらの端面が微小に潰れて光ファイバＦ２の先端面と光ガイドＬＧの射光面とが接触する。これにより、光ガイドＬＧを介して、光ファイバＦ１，Ｆ２が光学的に接続され、光ファイバＦ１から光ファイバＦ２へ、光は、漏れることなく送られる。
【０１３３】
なお、フェルールＦＬ１，ＦＬ２と光ファイバＦ１，Ｆ２との偏心、固定部材ＦＬ０と光ガイドＬＧとの偏心、整列用スリープＳＬの歪み等により、光ファイバＦ１，Ｆ２の中心軸の位置決め誤差Δｄが生じ得る。そこで、少なくとも位置決め誤差Δｄの分、光ガイドＬＧの受光面の径ｄ０１を光ファイバＦ１のコアの径ｄ１０より大きく（ｄ０１≧ｄ１０＋Δｄ）、光ガイドＬＧの射光面の径ｄ０２を光ファイバＦ２のコアの径ｄ２０より小さく（ｄ０２≦ｄ２０−Δｄ）設計することとする。
【０１３４】
この変形例の光ファイバの接続方法を用いて複数の光ファイバを接続した光ファイバケーブルを、前述の光ファイバケーブル８００〜８０５のいずれかに代えて用いても、前述した実施形態と同様にファイバの接続部（継ぎ部）において光の漏れが生じることがなく、エンコーダシステム及び／又は面位置計測システムの高い計測精度を実現できる他、互いに接続される光ファイバＦ１，Ｆ２のコアの径ｄ１０，ｄ２０を統一することができる（ｄ１０＝ｄ２０）。
【０１３５】
なお、干渉計システム１１８及びレチクル干渉計１１６についても、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０と同様に、移動鏡に測長ビームを照射して反射ビームを受光するヘッド部と、計測ビームを発生する照明系及び反射ビームを検出する受光系とを離間して設置し、上記実施形態と同様の光ファイバケーブルを用いて照明系からヘッド部へ計測ビームを送光し、ヘッド部から受光系へ反射ビームを送光するように構成することも可能である。
【０１３６】
また、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、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、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された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。この場合も、上記実施形態と同様の光ファイバケーブルにより、光源及び検出器の少なくとも一方とヘッドとを、接続することができ、同様の効果が得られる。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
【０１３７】
また、上記実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて用いても良い。
【０１３８】
また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
【０１３９】
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が、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置を上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。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・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
【０１４０】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０１４１】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１４２】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、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エ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、か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。
【０１４３】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【０１４４】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【０１４５】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１４６】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０１４７】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１４８】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４９】
本発明の移動体装置は、所定平面内で移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１５０】
１０…照明系、２０…主制御装置、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、５０…ステージ装置、６２Ａ〜６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、８００〜８０５…光ファイバケーブル、８２０〜８２５，８３０〜８３５，８４０〜８４５…光ファイバ、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、１８０…面位置計測システム、ＬＧ…光ガイド、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット，ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定平面内を移動する移動体を含む移動体装置であって、
前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた光源、ヘッド及び検出器を有し、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた計測面に前記光源からの光を前記ヘッドから計測光として照射し、前記計測面からの光を前記ヘッドを介して前記検出器で受光し、受光結果に基づいて前記移動体の位置を計測する位置計測系と；
前記位置計測系の計測情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備え、
前記光源及び前記検出器の少なくとも一方と前記ヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続され、前記光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している移動体装置。
【請求項２】
前記互いに接続された光ファイバ同士は、接続部材により接続され、
前記下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面は、前記上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面より少なくとも前記接続部材による軸合わせずれの分大きい請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記光ファイバケーブルを構成する複数の光ファイバのそれぞれは一様断面のコアを有し、前記上流側に位置する光ファイバから下流側に位置する光ファイバの順にコアの断面の直径が順次大きくなっている請求項１又は２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記光ファイバケーブルを構成する複数の光ファイバのうち、少なくとも１つの光ファイバは、両側に位置する同一直径の一様断面のコアを有する２本の光ファイバ同士を連結するコアの入射端面と射出端面との直径が異なる中継用光ファイバである請求項１又は２に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記光源とが、前記光ファイバケーブルを介して接続されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記位置計測系は、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記計測面は、前記所定平面内の少なくとも一軸方向を周期方向とするグレーティングを有し、
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記検出器とが、前記光ファイバケーブルを介して互いに接続され、前記周期方向を計測方向とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記検出器との間が、複数本の光ファイバケーブルを介して接続されている請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
物体が前記移動体に載置される請求項１〜８のいずれか一項に記載の移動体装置と；
前記物体に前記エネルギビームを照射する照射システムと；を備える露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置により物体を露光することと；
露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
所定平面内を移動する移動体を含む移動体装置であって、
前記移動体と該移動体の外部との一方に設けられた光源、ヘッド及び検出器を有し、前記移動体と該移動体の外部との他方に設けられた計測面に前記光源からの光を前記ヘッドから計測光として照射し、前記計測面からの光を前記ヘッドを介して前記検出器で受光し、受光結果に基づいて前記移動体の位置を計測する位置計測系と；
前記位置計測系の計測情報に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と；を備え、
前記光源及び前記検出器の少なくとも一方と前記ヘッドとは、互いに対向する端面同士が当接した状態で接続された複数本の光ファイバから成る光ファイバケーブルを介して接続され、前記光ファイバケーブルを構成する互いに接続された光ファイバ同士の接続面では、光の進行方向に関して上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面の全面は、下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面の一部と当接している移動体装置。
【請求項２】
前記互いに接続された光ファイバ同士は、接続部材により接続され、
前記下流側に位置する光ファイバのコアの入射端面は、前記上流側に位置する光ファイバのコアの射出端面より少なくとも前記接続部材による軸合わせずれの分大きい請求項１に記載の移動体装置。
【請求項３】
前記光ファイバケーブルを構成する複数の光ファイバのそれぞれは一様断面のコアを有し、前記上流側に位置する光ファイバから下流側に位置する光ファイバの順にコアの断面の直径が順次大きくなっている請求項１又は２に記載の移動体装置。
【請求項４】
前記光ファイバケーブルを構成する複数の光ファイバのうち、少なくとも１つの光ファイバは、両側に位置する同一直径の一様断面のコアを有する２本の光ファイバ同士を連結するコアの入射端面と射出端面との直径が異なる中継用光ファイバである請求項１又は２に記載の移動体装置。
【請求項５】
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記光源とが、前記光ファイバケーブルを介して接続されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項６】
前記位置計測系は、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項７】
前記計測面は、前記所定平面内の少なくとも一軸方向を周期方向とするグレーティングを有し、
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記検出器とが、前記光ファイバケーブルを介して互いに接続され、前記周期方向を計測方向とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項８】
前記位置計測系は、その一部を構成する前記ヘッドと前記検出器との間が、複数本の光ファイバケーブルを介して接続されている請求項７に記載の移動体装置。
【請求項９】
エネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
物体が前記移動体に載置される請求項１〜８のいずれか一項に記載の移動体装置と；
前記物体に前記エネルギビームを照射する照射システムと；を備える露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置により物体を露光することと；
露光された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１６５９１９（Ｐ２０１１−１６５９１９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３７４（Ｐ２０１０−２７３７４）
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１０日（２０１０．２．１０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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