移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法
【課題】干渉計システムとエンコーダシステムを併用するハイブリッド方式のサーボ制御により、移動体を安定且つ高精度に２次元駆動する
【解決手段】干渉計システム、例えばＸ干渉計１２６とＹ干渉計１６とを用いてステージＷＳＴの第１の位置情報を計測する。同時に、エンコーダシステム、例えば１つのＸヘッド６６とＹヘッド６５，６４とを用いてステージの第２の位置情報を計測する。第１の位置情報と第２の位置情報の差分を所定の計測時間にわたって移動平均して座標オフセットを設定し、該座標オフセットを用いてエンコーダシステムの出力信号の信頼性を検証する。正常が確認された場合に、第１の位置情報と座標オフセットとの和を使用してステージをサーボ制御する。このハイブリッド方式のサーボ制御により、干渉計の安定性とエンコーダの精密さを兼ね備えたステージの駆動制御が可能になる。
【解決手段】干渉計システム、例えばＸ干渉計１２６とＹ干渉計１６とを用いてステージＷＳＴの第１の位置情報を計測する。同時に、エンコーダシステム、例えば１つのＸヘッド６６とＹヘッド６５，６４とを用いてステージの第２の位置情報を計測する。第１の位置情報と第２の位置情報の差分を所定の計測時間にわたって移動平均して座標オフセットを設定し、該座標オフセットを用いてエンコーダシステムの出力信号の信頼性を検証する。正常が確認された場合に、第１の位置情報と座標オフセットとの和を使用してステージをサーボ制御する。このハイブリッド方式のサーボ制御により、干渉計の安定性とエンコーダの精密さを兼ね備えたステージの駆動制御が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、移動体を所定面に沿って駆動する移動体駆動方法及び移動体駆動システム、前記移動体駆動方法を利用したパターン形成方法及び前記移動体駆動システムを備えるパターン形成装置、並びに前記パターン形成方法を利用したデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の製造におけるリソグラフィ工程では、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）、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））などが比較的多く用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレートなどの基板（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は２次元方向に例えばリニアモータ等により駆動される。ウエハステージ等の位置計測は、長期に渡って計測値の安定性が良好で、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。
【０００４】
しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御性能が要求されるようになり、今や、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ている。
【０００５】
一方、ステージの位置計測に使用されるレーザ干渉計以外の計測装置として、エンコーダがあるが、エンコーダは、スケールを使用するため、そのスケールの機械的な長期安定性（格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、熱膨張等）に欠け、このためレーザ干渉計に比べて、計測値のリニアリティに欠け、長期安定性に劣るという欠点を有している。
【０００６】
上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ（回折格子を用いる位置検出センサ）とを併用して、ステージの位置を計測する装置が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来のエンコーダの計測分解能は、干渉計に比べて劣っていた。しかし、最近では、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが出現しており（例えば、特許文献２参照）、上述のレーザ干渉計とエンコーダとを組み合わせる技術が、注目されるようになってきた。
【０００８】
例えば露光装置で、エンコーダを用いてスケール（グレーティング）が設けられたウエハステージの移動面内の位置計測を行う場合には、広範囲なウエハステージの移動範囲をカバーするため、複数のヘッドを所定間隔で２次元面内に配置することが考えられる。しかるに、このような配置の複数ヘッドを用いる場合、ウエハステージ上面にスケールが配置される関係から、例えばそのスケールの表面にパーティクルなどの異物が付着し易く、この異物が付着した場合、エンコーダによるウエハステージの位置計測精度が低下する、あるいは位置計測が困難になる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０４１３８０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／２３６５５８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動工程を含む移動体駆動方法が提供される。
【００１０】
これによれば、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いて、干渉計システムの計測誤差が補償されるように移動体が駆動される。この結果、移動体を、長期に渡って高精度に駆動することが可能になる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記物体に対するパターン形成のために、本発明の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動する第１のパターン形成方法が提供される。これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成方法であって、前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ、前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いる、駆動工程と；前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう較正工程と；を含む第２のパターン形成方法が提供される。
【００１３】
これによれば、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いてパターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理が行なわれる。この結果、移動体に保持された物体上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【００１４】
本発明の第４の態様によれば、第１移動体に保持されたマスクに形成されたパターンを第２移動体に保持された物体上に転写するパターン形成方法であって、前記第１移動体と前記第２移動体との一方の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記第１移動体と前記第２移動体との他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する第３のパターン形成方法が提供される。
【００１５】
これによれば、一方の移動体を干渉計システムの計測情報より算出される位置情報に基づいて長期に渡って安定して駆動することができる。また、他方の移動体を、該他方の移動体の位置情報を計測する位置計測装置、及び干渉計システムに比べて高精度な（計測の短期安定性に優れる）エンコーダシステムの計測情報を用いて駆動するので、他方の移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、パターン形成工程を含むデバイス製造方法において、前記パターン形成工程では、本発明の第１〜第３のパターン形成方法のいずれかを用いて基板上にパターンを形成するデバイス製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の第６の態様によれば、所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動システムであって、前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える移動体駆動システムが提供される。
【００１８】
これによれば、駆動装置により、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、かつ干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いて干渉計システムの計測誤差が補償されるように移動体が駆動される。この結果、移動体を、長期に渡って高精度に駆動することが可能になる。
【００１９】
本発明の第７の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体に対するパターン形成のために、本発明の移動体駆動システムを用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動する第１のパターン形成装置が提供される。これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。
【００２０】
本発明の第８の態様によれば、所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成装置であって、前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記移動体の位置情報を前記干渉計システムと前記エンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いるとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記移動体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう処理装置と；を備える第２のパターン形成装置が提供される。
【００２１】
これによれば、処理装置により、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いてパターンと物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理が行なわれる。この結果、移動体に保持された物体上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【００２２】
本発明の第９の態様によれば、マスクに形成されたパターンを物体上に転写するパターン形成装置であって、前記マスクを保持する第１移動体と；前記物体を保持する第２移動体と；前記第１移動体及び第２移動体の一方の位置情報を計測する干渉計システム及びエンコーダシステムと；前記第１移動体及び第２移動体の他方の位置情報を計測する位置計測装置と；前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する駆動装置と；を備える第３のパターン形成装置が提供される。
【００２３】
これによれば、一方の移動体を干渉計システムの計測情報より算出される位置情報に基づいて長期に渡って安定して駆動することができる。また、他方の移動体を、該他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び干渉計システムに比べて高精度な（計測の短期安定性に優れる）エンコーダシステムの計測情報を用いて駆動するので、他方の移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４に基づいて説明する。
【００２５】
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、すなわちいわゆるスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００２６】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光、又は露光光と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
【００２７】
照明系１０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るように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。この照明系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。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。
【００２８】
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲ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６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面（移動面）内の位置情報（θｚ方向の位置（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（実際には、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ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６参照）に送られる。主制御装置２０は、レチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、移動鏡１５に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成することとしても良い。また、レチクル干渉計１１６はＺ軸、θｘ及びθｙ方向の少なくとも１つに関するレチクルステージＲＳＴの位置情報も計測可能としても良い。
【００３０】
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内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）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Ｒのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に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。
【００３１】
なお、不図示ではあるが、投影ユニットＰＵは、防振機構を介して３本の支柱で支持される鏡筒定盤に搭載されている。ただし、これに限らず、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルステージＲＳＴが配置されるベース部材などに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
【００３２】
なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われるため、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。そこで、ペッツヴァルの条件を満足させ、かつ投影光学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を投影光学系として採用しても良い。また、ウエハＷには感応層（レジスト層）だけでなく、例えばウエハ又は感応層を保護する保護膜（トップコート膜）などを形成しても良い。
【００３３】
また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ同一面に設定されている。また、ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとは、図３に示されるように、平面視（上方から見て）でＸ軸方向及びＹ軸方向に対してほぼ４５°傾斜し、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（基準軸）ＬＶに関して対称な配置となっている。
【００３４】
液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
【００３５】
液体供給装置５は、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管３１Ａに対する液体の供給・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、例えば液体の供給・停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、タンク内の液体の温度を、例えば露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整する。なお、タンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００３６】
液体回収装置６は、液体を回収するためのタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管３１Ｂを介した液体の回収・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体供給装置５のバルブと同様に流量制御弁を用いることが望ましい。なお、タンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００３７】
本実施形態では、上記の液体Ｌｑとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がないという利点がある。
【００３８】
ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
【００３９】
液体供給装置５及び液体回収装置６は、それぞれコントローラを具備しており、それぞれのコントローラは、主制御装置２０によって制御される（図６参照）。液体供給装置５のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体供給管３１Ａに接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給管３１Ａ、供給流路、及び供給口を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体（水）を供給する。また、このとき、液体回収装置６のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体回収管３１Ｂに接続されたバルブを所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管３１Ｂを介して、先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体回収装置６（液体のタンク）の内部に液体（水）を回収する。このとき、主制御装置２０は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に供給される水の量と、回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５のコントローラ、液体回収装置６のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の液体（水）Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に保持された液体（水）Ｌｑは、常に入れ替わっている。
【００４０】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット３２、液体供給装置５、液体回収装置６、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ等を含み、局所液浸装置８が構成されている。なお、局所液浸装置８の一部、例えば少なくともノズルユニット３２は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（前述の鏡筒定盤を含む）に吊り下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。あるいは、前述の如く投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は、投影ユニットＰＵと一体にノズルユニット３２を吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニットＰＵとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット３２を設けている。この場合、投影ユニットＰＵを吊り下げ支持していなくても良い。
【００４１】
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。
【００４２】
なお、上記の説明では、一例として液体供給管（ノズル）と液体回収管（ノズル）とがそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、これに限らず、周囲の部材との関係を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）１９１とウエハＷとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている液浸機構、あるいは欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書に開示されている液浸機構なども本実施形態の露光装置に適用することができる。
【００４３】
図１に戻り、ステージ装置５０は、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）などを備えている。計測システム２００は、図６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。なお、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０等の構成等については、後に詳述する。
【００４４】
図１に戻り、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴそれぞれの底面には、不図示の非接触軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、「エアパッド」と呼ぶ）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアパッドからベース盤１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１２の上方にウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴが数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図６参照）によって、独立してＸＹ平面内で駆動可能である。
【００４５】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、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。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（例えば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。
【００４６】
ウエハテーブルＷＴＢ上には、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。ウエハホルダはウエハテーブルＷＴＢと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルＷＴＢとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルＷＴＢの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハＷの表面とほぼ面一となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（例えばショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート２８は、図４（Ａ）のウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の平面図に示されるように、円形の開口を囲む、外形（輪郭）が矩形の第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａの周囲に配置される矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂとを有する。第１撥液領域２８ａは、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域１４（図８参照）の少なくとも一部が形成され、第２撥液領域２８ｂは、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成される。なお、プレート２８はその表面の少なくとも一部がウエハの表面と同一面となっていなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート２８は単一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂにそれぞれ対応する第１及び第２撥液板を組み合わせて構成する。本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水を用いるので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ、２８ｂとも呼ぶ。
【００４７】
この場合、内側の第１撥水板２８ａには、露光光ＩＬが照射されるのに対し、外側の第２撥水板２８ｂには、露光光ＩＬが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態では、第１撥水板２８ａの表面には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートが施された第１撥液領域が形成され、第２撥水板２８ｂには、その表面に第１撥液領域に比べて露光光ＩＬに対する耐性が劣る撥水コートが施された第２撥液領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように第１撥水板２８ａとその周囲の第２撥水板２８ｂとの２部分に分離することは効果的である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光ＩＬに対する耐性が異なる２種類の撥水コートを施して、第１撥液領域、第２撥液領域を形成しても良い。また、第１及び第２撥液領域で撥水コートの種類が同一でも良い。例えば、同一のプレートに１つの撥液領域を形成するだけでも良い。
【００４８】
また、図４（Ａ）から明らかなように、第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部には、そのＸ軸方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第２撥水板２８ｂとで囲まれる長方形の空間の内部（切り欠きの内部）に計測プレート３０が埋め込まれている。この計測プレート３０の長手方向の中央（ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインＬＬ上）には、基準マークＦＭが形成されるとともに、基準マークＦＭのＸ軸方向の一側と他側に、基準マークＦＭの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが形成されている。各空間像計測スリットパターンＳＬとしては、一例として、Ｙ軸方向とＸ軸方向とに沿った辺を有するＬ字状のスリットパターン、あるいはＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ延びる２つの直線状のスリットパターンなどを用いることができる。
【００４９】
そして、上記各空間像計測スリットパターンＳＬ下方のウエハステージＷＳＴの内部には、図４（Ｂ）に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系が収納されたＬ字状の筐体３６が、ウエハテーブルＷＴＢからステージ本体９１の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体３６は、図示は省略されているが、上記一対の空間像計測スリットパターンＳＬに対応して一対設けられている。
【００５０】
筐体３６内部の光学系は、空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを、Ｌ字状の経路に沿って導き、−Ｙ方向に向けて射出する。なお、以下においては、便宜上、筐体３６内部の光学系を筐体３６と同一の符号を用いて送光系３６と記述する。
【００５１】
さらに、第２撥水板２８ｂの上面には、その４辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における左右両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2がそれぞれ形成され、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、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軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００５２】
同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における上下両側）の領域には、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、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。上記各スケールとしては、第２撥水板２８ｂの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子ＲＧ（図７（Ａ）参照）が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔（ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図４（Ａ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。
【００５３】
このように、本実施形態では、第２撥水板２８ｂそのものがスケールを構成するので、第２撥水板２８ｂとして低熱膨張率のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張率のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート２８に代えて用いても良い。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢを低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、一対のＹスケールと一対のＸスケールとは、そのウエハテーブルＷＴＢの上面に直接形成しても良い。
【００５４】
なお、回折格子を保護するために、撥水性（撥液性）を備えた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。
【００５５】
なお、各スケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。
【００５６】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図２に示されるように、後述する干渉計システム１１８のための、反射面１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００５７】
計測ステージＭＳＴは、図１に示されるように、ステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。計測ステージＭＳＴは、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、少なくとも３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。しかしながら、これに限らず、例えば、計測テーブルＭＴＢを、ステージ本体９２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージＭＳＴを採用しても良いし、あるいは、計測テーブルＭＴＢをステージ本体９２上でＺ，θｘ，θｙの３自由度方向に駆動可能な構成にしても良い。
【００５８】
なお、図６では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
【００５９】
計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図２及び図５（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９８などが採用されている。波面収差計測器９８としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応欧州特許第１,０７９,２２３号明細書）に開示されるものも用いることができる。
【００６０】
照度むらセンサ９４としては、例えば米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器９６としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では３つの計測用部材（９４、９６、９８）を計測ステージＭＳＴに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び／又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系ＰＬの透過率を計測する透過率計測器、及び／又は、前述の局所液浸装置８、例えばノズルユニット３２（あるいは先端レンズ１９１）などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット３２、先端レンズ１９１などを清掃する清掃部材などを計測ステージＭＳＴに搭載しても良い。
【００６１】
本実施形態では、図５（Ａ）からもわかるように、使用頻度の高いセンサ類、照度むらセンサ９４及び空間像計測器９６などは、計測ステージＭＳＴのセンターラインＣＬ（中心を通るＹ軸）上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を用いた計測を、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に移動させることなく、Ｙ軸方向にのみ移動させて行うことができる。
【００６２】
上記各センサに加え、例えば米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示される、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良く、この照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。
【００６３】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９４（及び照度モニタ）、空間像計測器９６、並びに波面収差計測器９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に配置するようにしても良い。
【００６４】
また、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面には、前述したウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ、１９ｂが形成されている（図２及び図５（Ａ）参照）。
【００６５】
計測ステージＭＳＴのステージ本体９２には、図５（Ｂ）に示されるように、その−Ｙ側の端面に、枠状の取付部材４２が固定されている。また、ステージ本体９２の−Ｙ側の端面には、取付部材４２の開口内部のＸ軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の送光系３６に対向し得る配置で、一対の受光系４４が固定されている。各受光系４４は、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなどと、これらを収納する筐体とによって構成されている。図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）、並びにこれまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、Ｙ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）では、計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬが前述の各送光系３６で案内され、各受光系４４の受光素子で受光される。すなわち、計測プレート３０、送光系３６及び受光系４４によって、前述した米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の、空間像計測装置４５（図６参照）が構成される。
【００６６】
取付部材４２の上には、断面矩形の棒状部材から成るフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。このＦＤバー４６は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。
【００６７】
ＦＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。ＦＤバー４６の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されている。また、ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図５（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。この一対の基準格子５２は、所定距離を隔ててＦＤバー４６のＸ軸方向の中心、すなわち前述のセンターラインＣＬに関して対称な配置で形成されている。
【００６８】
また、ＦＤバー４６の上面には、図５（Ａ）に示されるような配置で複数の基準マークＭが形成されている。この複数の基準マークＭは、同一ピッチでＹ軸方向に関して３行の配列で形成され、各行の配列がＸ軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。基準マークＭはその形状（構成）が前述の基準マークＦＭと異なっても良いが、本実施形態では基準マークＭと基準マークＦＭとは同一の構成であり、かつウエハＷのアライメントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態ではＦＤバー４６の表面、及び計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでも良い）の表面もそれぞれ撥液膜（撥水膜）で覆われている。
【００６９】
本実施形態の露光装置１００では、図１では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図３に示されるように、前述の基準軸ＬＶ上で、投影光学系ＰＬの光軸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。このプライマリアライメント系ＡＬ１は、支持部材５４を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。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、直線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。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心がＸ軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわちＸ軸方向に沿って配置されている。
【００７０】
各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、セカンダリアライメント系ＡＬ２4について代表的に示されるように、回転中心Ｏを中心として図３における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム５６n（ｎ＝１〜４）の先端（回動端）に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム５６nに固定され、残りの一部は投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はそれぞれ、回転中心Ｏを中心として回動することで、Ｘ位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はその検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4のＸ位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4をＸ軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4の少なくとも１つをＸ軸方向だけでなくＹ軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部がアーム５６nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム５６nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのＸ軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばＹ軸方向、及び／又は回転方向（θｘ及びθｙ方向の少なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能としても良い。
【００７１】
各アーム５６nの上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド５８n（ｎ＝１〜４、図３では不図示、図６参照）が設けられている。また、アーム５６nは、例えばモータ等を含む回転駆動機構６０n（ｎ＝１〜４、図３では不図示、図６参照）によって、主制御装置２０の指示に応じて回動可能である。主制御装置２０は、アーム５６nの回転調整後に、各バキュームパッド５８nを作動させて各アーム５６nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム５６nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の所望の位置関係が維持される。
【００７２】
なお、メインフレームのアーム５６nに対向する部分が磁性体であるならば、バキュームパッド５８に代えて電磁石を採用しても良い。
【００７３】
本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して図６の主制御装置２０に供給される。
【００７４】
なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、支持部材５４又はアーム５６nを介して投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されるものとしたが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。
【００７５】
次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８（図６参照）の構成等について説明する。
【００７６】
干渉計システム１１８は、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６、１２７、１２８（図１では、Ｘ干渉計１２６〜１２８は不図示、図２参照）は、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａ，１７ｂにそれぞれ測長ビームを照射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置（例えば投影ユニットＰＵ側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位、すなわちウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。本実施形態では、後述するように、上記各干渉計としては、一部を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。
【００７７】
一方、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする移動鏡４１が、不図示のキネマティック支持機構を介して取り付けられている。移動鏡４１は、直方体部材と、該直方体の一面（−Ｙ側の面）に固着された一対の三角柱状部材とを一体化したような部材から成る。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、少なくとも後述する２つのＺ干渉計の間隔分、長く設計されている。
【００７８】
移動鏡４１の−Ｙ側の面には鏡面加工が施され、図４（Ｂ）に示されるように、３つの反射面４１ｂ、４１ａ、４１ｃが形成されている。反射面４１ａは、移動鏡４１の−Ｙ側の端面の一部を構成し、ＸＺ平面と平行に且つＸ軸方向に延びている。反射面４１ｂは、反射面４１ａの＋Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａに対して鈍角を成し、Ｘ軸方向に延びている。反射面４１ｃは、反射面４１ａの−Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａを挟んで反射面４１ｂと対称に設けられている。
【００７９】
移動鏡４１に対向して、該移動鏡４１に測長ビームを照射する、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図２参照）。
【００８０】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂは、図１及び図２を総合するとわかるように、Ｙ干渉計１６のＸ軸方向の一側と他側にほぼ同一距離離れて、且つＹ干渉計１６より幾分低い位置にそれぞれ配置されている。
【００８１】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれから、図１に示されるように、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ１が反射面４１ｂに向けて照射されるとともに、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ２が反射面４１ｃ（図４（Ｂ）参照）に向けて照射されるようになっている。本実施形態では、反射面４１ｂ及び反射面４１ｃで順次反射された測長ビームＢ１と直交する反射面を有する固定鏡４７Ｂ、及び反射面４１ｃ及び反射面４１ｂで順次反射された測長ビームＢ２と直交する反射面を有する固定鏡４７Ａが、移動鏡４１から−Ｙ方向に所定距離離れた位置に測長ビームＢ１，Ｂ２に干渉しない状態で、それぞれＸ軸方向に延設されている。
【００８２】
固定鏡４７Ａ、４７Ｂは、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に設けられた同一の支持体（不図示）に支持されている。
【００８３】
Ｙ干渉計１６は、図８（及び図２）に示されるように、前述の基準軸ＬＶから同一距離、−Ｘ側，＋Ｘ側に離れたＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ４1，Ｂ４2をウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａに照射し、それぞれの反射光を受光することで、ウエハテーブルＷＴＢの測長ビームＢ４1，Ｂ４2の照射点におけるＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を検出している。なお、図１では、測長ビームＢ４1，Ｂ４2が代表的に測長ビームＢ４として示されている。
【００８４】
また、Ｙ干渉計１６は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2との間にＺ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ３を反射面４１ａに向けて照射し、反射面４１ａで反射した測長ビームＢ３を受光することにより、移動鏡４１の反射面４１ａ（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＹ位置を検出している。
【００８５】
主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６の測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の平均値に基づいて反射面１７a、すなわちウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＹ位置（より正しくは、Ｙ軸方向の変位ΔＹ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｙ）を算出する。また、主制御装置２０は、反射面１７ａ及び反射面４１ａのＹ位置（Ｙ軸方向の変位ΔＹ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｘ方向の変位（ピッチング量）Δθｘを算出する。
【００８６】
また、Ｘ干渉計１２６は、図８及び図２に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸を通るＸ軸方向の直線（基準軸）ＬＨに関して同一距離離れた２軸の測長軸に沿って測長ビームＢ５1，Ｂ５2をウエハテーブルＷＴＢに照射する。主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置（Ｘ位置、より正しくは、Ｘ軸方向の変位ΔＸ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハテーブルＷＴＢのθｚ方向の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｘ）を算出する。なお、Ｘ干渉計１２６から得られるΔθｚ（Ｘ）とＹ干渉計１６から得られるΔθｚ（Ｙ）は互いに等しく、ウエハテーブルＷＴＢのθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚを代表する。
【００８７】
また、図９及び図１０などに示されるように、Ｘ干渉計１２８から測長ビームＢ７が、ウエハテーブルＷＴＢ上の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ＵＰと、ウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロードが行われるローディングポジションＬＰを結ぶＸ軸に平行な直線ＬＵＬに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射される。また、図１１及び図１２などに示されるように、Ｘ干渉計１２７から測長ビームＢ６が、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射される。
【００８８】
主制御装置２０は、Ｘ干渉計１２７の計測値、及びＸ干渉計１２８の計測値からも、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の変位ΔＸを求めることができる。ただし、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８の配置がＹ軸方向に関して異なっており、Ｘ干渉計１２６は図８に示される露光時に、Ｘ干渉計１２７は図１２に示されるウエハアライメント時に、Ｘ干渉計１２８は図９に示されるウエハのアンロード時及び図１０に示されるウエハのロード時に使用される。
【００８９】
前述のＺ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれからは、図１に示されるように、Ｙ軸に沿う測長ビームＢ１、Ｂ２が、移動鏡４１に向けて照射される。これらの測長ビームＢ１、Ｂ２は、移動鏡４１の反射面４１ｂ，４１ｃのそれぞれに所定の入射角（θ/２とする）で入射する。そして、測長ビームＢ１は、反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射されて固定鏡４７Ｂの反射面に垂直に入射し、測長ビームＢ２は、反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて固定鏡４７Ａ反射面に垂直に入射する。そして、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面で反射された測長ビームＢ２、Ｂ１は、再度反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射され、あるいは再度反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて（入射時の光路を逆向きに戻り）Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂで受光される。
【００９０】
ここで、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＺ軸方向への変位をΔＺｏ、Ｙ軸方向への変位をΔＹｏとすると、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長変化ΔＬ１，ΔＬ２は、それぞれ以下の式（１）、（２）で表される。
【００９１】
ΔＬ１＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）＋ΔＺｏ×ｓｉｎθ …（１）
ΔＬ２＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）−ΔＺｏ×ｓｉｎθ …（２）
従って、式（１）、（２）からΔＺｏ及びΔＹｏは次式（３）、（４）で求められる。
【００９２】
ΔＺｏ＝（ΔＬ１−ΔＬ２）／２ｓｉｎθ …（３）
ΔＹｏ＝（ΔＬ１＋ΔＬ２）／｛２（１＋ｃｏｓθ）｝ …（４）
上記の変位ΔＺｏ、ΔＹｏは、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂのそれぞれで求められる。そこで、Ｚ干渉計４３Ａで求められる変位をΔＺｏＲ、ΔＹｏＲとし、Ｚ干渉計４３Ｂで求められる変位をΔＺｏＬ、ΔＹｏＬとする。そして、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれの測長ビームＢ１、Ｂ２同士がＸ軸方向に離間する距離をＤとする（図２参照）。かかる前提の下で、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚ、θｙ方向への変位（ローリング量）Δθｙは次式（５）、（６）で求められる。
【００９３】
Δθｚ＝ｔａｎ−１｛（ΔＹｏＲ−ΔＹｏＬ）／Ｄ｝ …（５）
Δθｙ＝ｔａｎ−１｛（ΔＺｏＬ−ΔＺｏＲ）／Ｄ｝ …（６）
従って、主制御装置２０は、上記式（３）〜式（６）を用いることで、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂの計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴの４自由度の変位ΔＺｏ、ΔＹｏ、Δθｚ、Δθｙを算出することができる。
【００９４】
このように、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果から、６自由度方向（Ｚ、Ｘ、Ｙ、θｚ、θｘ、θｙ方向）に関するウエハステージＷＳＴの変位を求めることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、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６自由度で移動可能な単一のステージにより構成される場合について説明したが、これに限らず、ＸＹ平面内で自在に移動可能なステージ本体と、該ステージ本体に対して少なくともＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動可能なウエハテーブルとを含んで、ウエハステージＷＳＴを構成しても良い。また、反射面１７ａ，反射面１７ｂの代わりに、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。さらに、投影ユニットＰＵに設けられる固定ミラーの反射面を基準面としてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するものとしたが、その基準面を配置する位置は投影ユニットＰＵに限られるものでないし、必ずしも固定ミラーを用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測しなくても良い。
【００９６】
但し、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置制御のためのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計１６，１２６，１２７の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合などに補助的に用いられる。
【００９７】
なお、干渉計システム１１８はその少なくとも一部（例えば、光学系など）が、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる、あるいは前述の如く吊り下げ支持される投影ユニットＰＵと一体に設けられても良いが、本実施形態では前述した計測フレームに設けられるものとする。
【００９８】
また、本実施形態では、干渉計システム１１８によって計測されるウエハステージＷＳＴの位置情報が、後述の露光動作やアライメント動作などでは用いられず、主としてエンコーダシステムのキャリブレーション動作（すなわち、計測値の較正）などに用いられるものとしたが、干渉計システム１１８の計測情報（すなわち、６自由度の方向の位置情報の少なくとも１つ）を、例えば露光動作及び／又はアライメント動作などで用いても良い。また、干渉計システム１１８をエンコーダシステムのバックアップとして使用することも考えられ、これについては後に詳述する。本実施形態では、エンコーダシステムはウエハステージＷＳＴの３自由度の方向、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の位置情報を計測する。そこで、露光動作などにおいて、干渉計システム１１８の計測情報のうち、エンコーダシステムによるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）と異なる方向、例えばＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向のうちの少なくとも１方向に関する位置情報のみを用いても良いし、その異なる方向の位置情報に加えて、エンコーダシステムの計測方向と同じ方向（すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の少なくとも１つ）に関する位置情報を用いても良い。また、露光動作などにおいて干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置情報を用いても良い。
【００９９】
その他、干渉計システム１１８（図６参照）には、計測テーブルＭＴＢの２次元位置座標を計測するためのＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０も含まれている。Ｙ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０（図１では、Ｘ干渉計１３０は不図示、図２参照）は、計測テーブルＷＴＢの反射面１９ａ、１９ｂに、図２に示されるように、測長ビームを照射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの変位を計測する。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０の計測値を受信し、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を算出する。
【０１００】
なお、計測テーブルＭＴＢ用のＹ干渉計として、ウエハテーブルＷＴＢ用のＹ干渉計１６と同様の多軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測テーブルＭＴＢのＸ干渉計として、ウエハテーブルＷＴＢ用のＸ干渉計１２６と同様の２軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測ステージＭＳＴのＺ変位、Ｙ変位、ヨーイング量、及びローリング量を計測するために、ウエハテーブルＷＴＢ用のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂと同様の干渉計を導入することも可能である。
【０１０１】
次に、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図６参照）の構成等について説明する。
【０１０２】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、前述したノズルユニット３２の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステム１５０の４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
【０１０３】
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図３に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、−Ｘ側に、Ｘ軸方向を長手方向として、配置されている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、Ｘ軸方向に関しての間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５つ）のＹヘッド６５1〜６５5、６４1〜６４5をそれぞれ備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、それぞれ、投影ユニットＰＵの周辺を除いて、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４つ）のＹヘッド（６５2〜６５5又は６４1〜６４4）と、投影ユニットＰＵの周辺において、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れた位置、すなわちノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド（６５1又は６４5）とを備えている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、後述する３つのＺヘッドをも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、６４1〜６４5をそれぞれ、Ｙヘッド６５、６４とも記述する。
【０１０４】
ヘッドユニット６２Ａは、前述のＹスケール３９Ｙ1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（ここでは、５眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図６参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹエンコーダ７０Ｃ（図６参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃがそれぞれ備える５つのＹヘッド（６４又は６５）（すなわち、計測ビーム）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）より僅かに狭く設定されている。
【０１０５】
ヘッドユニット６２Ｂは、図３に示されるように、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）の＋Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上にＹ軸方向に沿って間隔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、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）を介してヘッドユニット６２Ｂとは反対側のプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、上記基準軸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６６1〜６６8を、Ｘヘッド６６とも記述する。
【０１０６】
ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＸスケール３９Ｘ1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（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図６参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ位置を計測する多眼（ここでは、４眼）のＸエンコーダ７０Ｄ（図６参照）を構成する。
【０１０７】
ここでヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（計測ビーム）の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）よりも狭く設定されている。またヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６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（後述するつなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも僅かに狭く設定されている。
【０１０８】
本実施形態では、さらに、ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃの−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット６２Ｆ、６２Ｅが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ｅ及び６２Ｆは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆ及び前述のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、例えば投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は投影ユニットＰＵと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設けても良い。
【０１０９】
ヘッドユニット６２Ｅは、Ｘ軸方向の位置が異なる４つのＹヘッド６７1〜６７4を備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ｅは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に前述の基準軸ＬＡ上に前述の間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された３つのＹヘッド６７1〜６７3と、最も内側（＋Ｘ側）のＹヘッド６７3から＋Ｘ側に所定距離（ＷＤより幾分短い距離）離れ、かつ基準軸ＬＡから＋Ｙ側に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド６７4とを備えている。
【０１１０】
ヘッドユニット６２Ｆは、基準軸ＬＶに関して、ヘッドユニット６２Ｅと対称であり、上記４つのＹヘッド６７1〜６７4と基準軸ＬＶに関して対称に配置された４つのＹヘッド６８1〜６８4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７1〜６７4、６８1〜６８4をそれぞれ、Ｙヘッド６７、６８とも記述する。後述するアライメント動作の際などには、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７，６８が少なくとも各１つそれぞれ対向し、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（図６参照））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。
【０１１１】
また、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時（Sec‐BCHK（インターバル））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（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼ぶ。また、識別のため、上述したＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にそれぞれ対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ、７０Ｆを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
【０１１２】
上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆは、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で、ウエハステージＷＳＴの位置座標を計測し、その計測値を主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又は７０Ｂ，７０Ｄ，７０Ｅ1，７０Ｆ1のうちの３つの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、エンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ方向の回転を制御する。なお、リニアエンコーダの構成等については、さらに後述する。
【０１１３】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット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、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。
【０１１４】
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）のマトリックス状に配置される。図３中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示されず、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。この検出領域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。また、この検出領域ＡＦは、Ｙ軸方向に関して、液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の検出領域との間に配置されているので、多点ＡＦ系とアライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点ＡＦ系は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームなどに設けても良いが、本実施形態では前述の計測フレームに設けるものとする。
【０１１５】
なお、複数の検出点は１行Ｍ列又は２行Ｎ列で配置されるものとしたが、行数及び／又は列数はこれに限られない。但し、行数が２以上である場合は、異なる行の間で検出点のＸ軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点はＸ軸方向に沿って配置されるものとしたが、これに限らず、複数の検出点の全部又は一部をＹ軸方向に関して異なる位置に配置しても良い。例えば、Ｘ軸及びＹ軸の両方と交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は少なくともＸ軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数の検出点に検出ビームを照射するものとしたが、例えば検出領域ＡＦの全域に検出ビームを照射しても良い。さらに、検出領域ＡＦはＸ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度でなくても良い。
【０１１６】
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点のうち両端に位置する検出点の近傍、すなわち検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサのヘッド（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。なお、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは前述した計測フレームなどに設けても良い。
【０１１７】
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハテーブルＷＴＢ表面のＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置情報を計測するセンサヘッド、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサのヘッド（光ピックアップ方式のセンサヘッド）が用いられている。
【０１１８】
本実施形態では、各Ｚヘッドとして、エンコーダと同じくＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2等の回折格子面を上方（＋Ｚ方向）から観察する構成が採用される。それにより、複数のＺヘッドで、ウエハテーブルＷＴＢ上面の異なる位置の面位置情報を計測することで、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置と少なくともθｙ回転（ローリング）を計測することができる。
【０１１９】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、それぞれが備えるＹヘッド６５j（ｊ＝３〜５），６４i（ｉ＝１〜３）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ３つのＺヘッド７６j（ｊ＝３〜５），７４i（ｉ＝１〜３）を備えている。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する３つのＺヘッド７６j，７４iは、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて基準軸ＬＨと平行に配置され、且つ互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６j，７４iとしては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。
【０１２０】
ここで、Ｚヘッド７４3は、前述したＺヘッド７２ａ，７２ｂと同一のＹ軸に平行な直線上にある。同様に、Ｚヘッド７６3は、前述したＺヘッド７２ｃ，７２ｄと同一のＹ軸に平行な直線上にある。
【０１２１】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5は、図６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、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5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、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んで、ウエハテーブルＷＴＢ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（計測システム２００の一部）が構成されている。
【０１２２】
なお、図３では、計測ステージＭＳＴの図示が省略されるとともに、その計測ステージＭＳＴと先端レンズ１９１との間に保持される水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。また、図３に示されるように、本実施形態では、アンローディングポジションＵＰと、ローディングポジションＬＰとは、基準軸ＬＶに関して対称に設定されている。しかし、これに限らず、アンローディングポジションＵＰとローディングポジションＬＰとを同一位置としても良い。
【０１２３】
図６には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。この主制御装置２０に接続された外部記憶装置であるメモリ３４には、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４3，７６3〜７６5等、計測器系の補正情報が記憶されている。なお、図６においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８などの計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
【０１２４】
次に、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの構成等について、図７（Ａ）に拡大して示されるＹエンコーダ７０Ｃを代表的に採り上げて説明する。この図７（Ａ）には、Ｙスケール３９Ｙ2に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ｃの１つのＹヘッド６４が示されている。
【０１２５】
Ｙヘッド６４は、大別すると、照射系６４ａ、光学系６４ｂ、及び受光系６４ｃの３部分から構成されている。
【０１２６】
照射系６４ａは、レーザ光ＬＢをＹ軸及びＺ軸に対して４５°を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザＬＤと、該半導体レーザＬＤから射出されるレーザビームＬＢの光路上に配置されたレンズＬ１とを含む。
【０１２７】
光学系６４ｂは、その分離面がＸＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と記述する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ等を備えている。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を基準にして、反射ミラーＲ１ａと対称な位置に、反射ミラーＲ１ｂが配置されている。同様に、収束レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂも、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を基準にして、互いに対称な位置に配置されている。
【０１２８】
前記受光系６４ｃは、偏光子（検光子）及び光検出器等を含む。受光系６４ｃは、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を介したレーザ光ＬＢの反射回折光の戻り光路上に、配置される。
【０１２９】
Ｙエンコーダ７０Ｃにおいて、半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬＢはレンズＬ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、２つの光束ＬＢ1、ＬＢ2に偏光分離される。ここで、レーザビームＬＢのＰ偏光成分が、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して光束ＬＢ1と成り、Ｓ偏光成分が、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面で反射されて光束ＬＢ2と成る。光束ＬＢ１，ＬＢ２は、それぞれ反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂによって反射されて、反射型回折格子ＲＧに入射する。
【０１３０】
反射型回折格子ＲＧに光束ＬＢ１，ＬＢ２が照射されることにより、回折光が発生する。ここで、光束ＬＢ１の照射よって発生する−１次以下の回折光のうち、例えば−１次の回折光が、収束レンズＬ２ａ及びλ／４板ＷＰ１ａを透過して、反射ミラーＲ２ａに到達する。ただし、回折光の次数の符号は、後述するように、入射光と同じ角度で反射される零次の回折光を基準に、＋Ｙ方向（−Ｙ方向）へ回折する回折光に対して正（負）と定義する。そして、回折光は反射ミラーＲ２ａによって反射され、往路と同じ光路を逆方向に辿って、反射型回折格子ＲＧに到達する。ここで、往路と復路でλ／４板ＷＰ１ａを２度透過することにより、回折光の偏光方向は９０度回転し、Ｓ偏光に変換される。一方、光束ＬＢ２の照射よって発生する＋１次以上の回折光のうち、例えば＋１次の回折光が、収束レンズＬ２ｂ及びλ／４板ＷＰ１ｂを透過して、反射ミラーＲ２ｂに到達する。そして、回折光は反射ミラーＲ２ｂによって反射され、往路と同じ光路を逆方向に辿って、反射型回折格子ＲＧに到達する。ここで、往路と復路でλ／４板ＷＰ１ｂを２度透過することにより、回折光の偏光方向は９０度回転し、Ｐ偏光に変換される。
【０１３１】
反射型回折格子ＲＧに反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂからの戻り回折光が照射されることにより、再び回折光が発生する。反射ミラーＲ２ａからの戻り光に由来する回折光のうち、戻り光と同一次の回折光が反射ミラーＲ１ａに反射されて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する。一方、反射ミラーＲ２ｂからの戻り光に由来する回折光のうち、戻り光と同一次の回折光が反射ミラーＲ１ｂに反射されて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する。
【０１３２】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、それぞれＳ偏光とＰ偏光に変換されている。そのため、戻り光束ＬＢ１は偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面で反射され、戻り光束ＬＢ２は偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は同軸に合成されて受光系６４ｃに入射する。
【０１３３】
受光系６４ｃの内部において、２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となる。この干渉光が光検出器によって検出される。ここで、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（この場合、Ｙ軸方向）に移動すると、後述するように、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差が変化し、それにより干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度変化より、Ｙヘッド６４とＹスケール３９Ｙ2間の位置関係、すなわちウエハステージＷＳＴのＹ座標が算出され、Ｙエンコーダ７０Ａの計測値として出力される。
【０１３４】
なお、ヘッドユニット６２Ｃのその他のＹヘッド６４、及びヘッドユニット６２Ａに属する各Ｙヘッド６５も上述と同様に構成され、Ｙスケール３９Ｙ2又は３９Ｙ1に対向してＹエンコーダ７０Ｃ又は７０Ａを構成する。
【０１３５】
また、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄそれぞれに属する各Ｘヘッド６６も、上述したＹヘッド６４と同様に構成され、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向してＸエンコーダ７０Ｂ又は７０Ｄを構成する。
【０１３６】
また、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆそれぞれに属する各Ｙヘッド６７，６８も、上述したＹヘッド６４と同様に構成され、Ｙスケール３９Ｙ2又は３９Ｙ1に対向してＹエンコーダ７０Ｅ1又は７０Ｆ1を構成する。また、Ｙヘッド６７3，６８3は、計測ステージＭＳＴ上の一対の基準格子５２にそれぞれ対向してＹエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2を構成する。
【０１３７】
各エンコーダとしては、分解能が、例えば０．１ｎｍ程度のものが用いられている。なお、本実施形態のエンコーダでは、図７（Ｂ）に示されるように、検出光として回折格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢを用いても良い。図７（Ｂ）では、格子ＲＧと比較してビームＬＢが誇張して大きく図示されている。
【０１３８】
なお、別形態として、エンコーダヘッドには光学系６４ｂのみが含まれ、照射系６４ａと受光系６４ｃが光学系６４ｂから物理的に分離しているタイプもある。このタイプの場合、レーザ光は、これら３部分間を、例えば光ファイバを介して引き回される。
【０１３９】
次に、本実施形態の露光装置１００における、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図８〜図１２に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の射出面側には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。
【０１４０】
図８には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（例えばＥＧＡ：Enhanced Global Alignment）等の結果に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光と、を交互に繰り返すことにより行われる。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、投影ユニットＰＵとウエハＷとの間に液浸領域１４が形成された状態で行われる。
【０１４１】
上述の露光中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃと、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの一方との合計３つのエンコーダの計測結果に基づいて制御されている。ここで、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のそれぞれに対向する２つのＸヘッド６６によって構成され、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のそれぞれに対向するＹヘッド６５、６４により構成される。また、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ方向の回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ表面のＸ軸方向一側と他側の端部にそれぞれ対向する一対のＺヘッド７４i，７６jの計測結果に基づいて制御されている。ウエハステージＷＳＴのθｘ回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計１６の計測結果に基づいて制御されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置、θｙ方向の回転、及びθｘ方向の回転の制御（すなわちウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、事前に行われるフォーカスマッピングの結果に基づいて行われている。
【０１４２】
図８に示される、ウエハステージＷＳＴの位置では、Ｘスケール３９Ｘ1にはＸヘッド６６5（図８中に丸で囲んで示されている）が対向するが、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６はない。そのため、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｂと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）制御（以下、適宜、ステージ制御と略述する）を実行している。ここで、図８に示される位置からウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動すると、Ｘヘッド６６5はＸスケール３９Ｘ1から外れ（対向しなくなり）、代わりにＸヘッド６６4（図８中に破線の丸で囲んで示されている）がＸスケール３９Ｘ2に対向する。そこで、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｄと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いるステージ制御に切り換える。
【０１４３】
このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダを絶えず切り換えて、ステージ制御を実行している。
【０１４４】
なお、上述のエンコーダを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。ここで、干渉計システム１１８を構成するＸ干渉計１２６，１２７，又は１２８を用いてウエハステージＷＳＴのＸ位置及びθｚ回転（ヨーイング）、又はＸ位置が、Ｙ干渉計１６を用いてＹ位置、θｘ回転、及びθｚ回転が、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂ（図８では不図示、図１又は２を参照）を用いてＹ位置、Ｚ位置、θｙ回転、及びθｚ回転が計測される。Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。露光中は、図８に示されるように、Ｘ干渉計１２６が使用される。Ｘ，Ｙ，θｚ方向の３自由度方向に関しては、干渉計システム１１８の計測結果は、補助的に、ウエハステージＷＳＴの位置制御に利用される。
【０１４５】
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンロードポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触あるいは３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側面とが接触あるいは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。例えば図９、図１０には、移動後の状態が示されている。
【０１４６】
ウエハステージＷＳＴが、アンロードポジションＵＰに向けて駆動が開始された後、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄを構成する全てのＸヘッド、Ｙヘッド及び全てのＺヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ上の対応するスケールから外れる。そのため、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄ及びＺヘッドの計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。その直前に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここで、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。
【０１４７】
その後、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、図９に示されるように、アンロードポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷをアンロードする。そして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、図１０に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上に次のウエハＷをロードする。
【０１４８】
これらの動作と平行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ平面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースライン・チェック）を実行する。Sec-BCHKはウエハ交換毎にインターバル的に行う。ここで、ＸＹ平面内の位置（θｚ回転）を計測するために、前述のＹエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2が使用される。
【０１４９】
次に、主制御装置２０は、図１１に示されるように、ウエハステージＷＳＴを駆動し、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHK（プライマリ・ベースライン・チェック）の前半の処理を行う。
【０１５０】
このとき、図１１に示されるように、２つのＹヘッド６８2，６７3と１つのＸヘッド６６（図中に丸で囲んで示されている）が、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とＸスケール３９Ｘ2に対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ｆ1，７０Ｅ1，７０Ｄ）を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム１１８は、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。
【０１５１】
その後、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１とセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）を実行する（図１２中の星マーク参照）。
【０１５２】
なお、本実施形態では、図１２に示されるように、ウエハアライメントを開始するまでに、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴはスクラム状態へ移行している。主制御装置２０は、スクラム状態を保ちながら、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。その後、液浸領域１４の水は、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ上に移動する。
【０１５３】
ウエハアライメント（ＥＧＡ）と平行して、主制御装置２０は、Ｚヘッド（７０ａ〜７０ｄ）と多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いたフォーカスキャリブレーション及びフォーカスマッピング、さらに空間像計測装置４５を用いたウエハテーブルＷＴＢのＸＹ位置に対する投影像の強度分布を計測するPri-BCHK後半の処理を実行する。
【０１５４】
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴのスクラム状態を解除する。そして、図８に示されるように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハＷ上にレチクルパターンを転写する。以降、同様の動作が繰り返し実行される。
【０１５５】
本実施形態では、前述のごとく、主制御装置２０は、干渉計システム１１８のＸ干渉計１２６，１２７，１２８と、Ｙ干渉計１６と、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いることにより、全ストローク領域における、ウエハステージＷＳＴの６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）方向の変位を計測することができる。
【０１５６】
ここで、干渉計の計測原理を簡単に説明する。干渉計は、計測対象物に設置された反射面に向けて、測長ビーム（測長光）を照射し、その反射光を、参照光と合成して受光し、その合成光、すなわち干渉光の強度を計測する。ここで、反射光と参照光の光路差ΔＬより、それらの間の相対位相（位相差）がＫΔＬ変化する。それにより、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ）に比例して変化する。ただし、ホモダイン検波方式を採用したとして、測長光と参照光の波数は同じでＫとした。定数ａは測長光と参照光の強度比より決まる。ここで、参照光に対する反射面は、一般に、投影ユニットＰＵ側面（場合によっては干渉計ユニット内）に設けられる。この参照光の反射面が、測長の基準位置となる。従って、光路差ΔＬには、基準位置から反射面までの距離が反映される。そこで、反射面までの距離の変化に対する、干渉光の強度変化の回数（フリンジの数）を計測すれば、その計数値と計測単位の積より、計測対象物に設置された反射面の変位が算出される。ここで、計測単位は、シングルパス方式の干渉計の場合、測長光の波長の２分の１、ダブルパス方式の干渉計の場合、波長の４分の１である。
【０１５７】
ところで、ヘテロダイン検波方式の干渉計を採用した場合、測長光の波数Ｋ１と参照光の波数Ｋ２はわずかに異なる。この場合、測長光と参照光の光路長をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、測長光と参照光の間の位相差はＫΔＬ＋ΔＫＬ１と与えられ、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ＋ΔＫＬ１）に比例して変化する。ただし、光路差ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２，ΔＫ＝Ｋ１−Ｋ２，Ｋ＝Ｋ２とした。ここで、参照光の光路長Ｌ２が十分短く、近似ΔＬ≒Ｌ１が成り立てば、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ［（Ｋ＋ΔＫ）ΔＬ］に比例して変化する。これからわかるように、干渉光の強度は、光路差ΔＬが変化するのに伴い、参照光の波長２π／Ｋで周期振動するとともに、その周期振動の包絡線は長い周期２π／ΔＫで振動する（うなる）。従って、ヘテロダイン検波方式では、長い周期のうなりより、光路差ΔＬの変化方向、すなわち計測対象物の変位方向を知ることができる。
【０１５８】
なお、干渉計の主要な誤差要因として、ビーム光路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気揺らぎ）がある。例えば、空気揺らぎによって、光の波長λがλ＋Δλに変化したとする。この波長の微小変化Δλによる位相差ＫΔＬの変化は、波数Ｋ＝２π／λなので、２πΔＬΔλ／λ２と求められる。ここで、仮に、光の波長λ＝１μｍ、微小変化Δλ＝１ｎｍとすると、光路差ΔＬ＝１００ｍｍに対して、位相変化は２π×１００となる。この位相変化は、計測単位の１００倍の変位に対応する。この様に、光路長が長く設定される場合には、干渉計は、短時間に起こる空気揺らぎの影響が大きく、短期安定性に劣る。その様な場合には、エンコーダを使用するのが望ましい。
【０１５９】
次に、主制御装置２０による、Ｘ干渉計１２６（１２７又は１２８）とＹ干渉計１６との計測結果に基づく、ウエハテーブルＷＴＢの位置座標（Ｘ，Ｙ）の算出方法について説明する。
【０１６０】
図１３において、３つのＸ干渉計を総称してＩｎｔＸ、Ｙ干渉計をＩｎｔＹとする。簡単のため、これらの干渉計の測長軸は１本とする。Ｘ及びＹ座標軸は、それぞれＸ干渉計ＩｎｔＸの測長軸ＬＸとＹ干渉計ＩｎｔＹの測長軸ＬＹによって定義される。Ｘ干渉計ＩｎｔＸの基準位置はＯＸ＝（ｐｘ，ｑｘ）、Ｙ干渉計ＩｎｔＹの基準位置はＯＹ＝（ｐｙ，ｑｙ）、ＸＹ座標系の原点をＯ＝（ｐｙ，ｑｘ）とする。測長ビームＬＸ，ＬＹの反射面１７ｂ，１７ａ上の照射点をＱＸ，ＱＹとする。
【０１６１】
図１３（Ａ）に示される基準状態において、ウエハテーブルＷＴＢの中心は座標原点Ｏに位置する。また、Ｘ反射面１７ｂはＹ軸に平行で測長軸ＬＸ（以下では、必要に応じ、Ｘ干渉計ＩｎｔＸの測長ビームも測長ビームＬＸと記述する）に直交、Ｘ反射面１７ａはＸ軸に平行で測長軸ＬＹ（以下では、必要に応じ、Ｙ干渉計ＩｎｔＹの測長ビームも測長ビームＬＹと記述する）に直交する。この基準状態において、座標原点Ｏからの反射面１７ｂ，１７ａへの最近接ベクトルを、それぞれｄｘ＝−ｄＸｅｘ，ｄｙ＝−ｄＹｅｙとする。ここで、ｅｘ，ｅｙはそれぞれＸ，Ｙ単位ベクトルである。
【０１６２】
最近接ベクトルｄｘ，ｄｙで示される反射面１７ｂ，１７ａ上の点は、それぞれ測長ビームＬＸ，ＬＹの反射面１７ｂ，１７ａ上の照射点ＱＸ，ＱＹと一致する。なお、ＸＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの測長ビームＬＸ，ＬＹの照射点ＱＸ，ＱＹまでの距離は、それぞれ｜（ｄｘ−ＯＸ）・ｅｘ｜＝｜ｄＸ＋ｐｘ｜，｜（ｄｙ−ＯＹ）・ｅｙ｜＝｜ｄＹ＋ｑｙ｜となる。
【０１６３】
図１３（Ｂ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢが、基準状態から位置Ｏ’＝（Ｘ＋ｐｙ，Ｙ＋ｑｘ）へ移動し、θｚ回転したとする。ここで、ウエハステージＷＳＴの変位ベクトルをρ＝Ｏ’−Ｏ＝（Ｘ，Ｙ）、ステージ中心から反射面１７ｂ，１７ａへの最近接ベクトルをｄｘ’，ｄｙ’とする。ただし、Ｒ（θｚ）を回転行列として、ｄｘ’＝Ｒ（θｚ）・ｄｘ，ｄｙ’＝Ｒ（θｚ）・ｄｙと表される。この状態において、測長ビームＬＸ，ＬＹの照射点ＱＸ，ＱＹまでの距離、すなわちＸ及びＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの計測値Ｌｘ，Ｌｙは、それぞれ、次式（７ａ）、（７ｂ）で与えられる。
【０１６４】
Ｌｘ＝ρｘ・（ｅｘ＋ｅｙｔａｎθｚ）−Ｏｘ・ｅｘ ……（７ａ）
Ｌｙ＝ρｙ・（ｅｙ−ｅｘｔａｎθｚ）−Ｏｙ・ｅｙ ……（７ｂ）
ただし、ρｘ＝ｄｘ’−ρ，ρｙ＝ｄｙ’−ρである。連立方程式（７ａ）（７ｂ）における未知変数はＸ，Ｙの２つで、それぞれ、次式（８ａ）、（８ｂ）のように求められる。
【０１６５】
Ｘ＝ｐｙ＋［（Ｌｘ＋ｐｘ）ｃｏｓθｚ＋ｄｘ］ｃｏｓθｚ
−［（Ｌｙ＋ｑｙ）ｃｏｓθｚ＋ｄｙ］ｓｉｎθｚ ……（８ａ）
Ｙ＝ｑｘ＋［（Ｌｘ＋ｐｘ）ｃｏｓθｚ＋ｄｘ］ｓｉｎθｚ
＋［（Ｌｙ＋ｑｙ）ｃｏｓθｚ＋ｄｙ］ｃｏｓθｚ ……（８ｂ）
従って、Ｘ及びＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの計測結果Ｌｘ，Ｌｙと、例えば前述のＺ干渉計４３Ａ,４３Ｂより得られる回転角θｚから、上式（８ａ）、（８ｂ）を用いて、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ）が算出される。
【０１６６】
主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのＹ位置座標に応じて、ウエハステージＷＳＴの位置座標を計測するために使用するＸ干渉計が、切り換えられる。図８に示されるように、露光時には、Ｘ干渉計１２６が使用される。図１２に示されるように、ウエハアライメント時には、Ｘ干渉計１２７が使用される。また、図９に示されるウエハのアンローディング時及び図１０に示されるウエハのローディング時には、Ｘ干渉計１２８が使用される。ここで、位置座標の計測に使用しないＸ干渉計は、主制御装置２０により、停止される。例えば図８に示される露光時にはＸ干渉計１２７，１２８が、図１２に示されるウエハアライメント時にはＸ干渉計１２６，１２８が、図１０、図９に示されるウエハのローディング、アンローディング時にはＸ干渉計１２６，１２７が、それぞれ停止される。
【０１６７】
また、主制御装置２０により、Ｘ干渉計の切り換え前後で算出されるウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置座標が連続となるよう、Ｘ干渉計の復帰時に、計測値の初期設定が行われる。切り換え前の第１のＸ干渉計の計測値Ｌｘ，Ｙ干渉計１６の計測値Ｌｙ、Ｚ干渉計より得られる回転角θｚを用いて、上式（８ａ）、（８ｂ）より、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ）が得られる。主制御装置２０は、ここで得られる位置座標（Ｘ，Ｙ）を式（７ａ）に代入し、Ｌｘを求める。切り換え後の第２のＸ干渉計の計測値も式（７ａ）に従うので、主制御装置２０は、得られたＬｘを第２のＸ干渉計の計測値として初期設定する。初期設定終了後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に基づき、所定のべきタイミングで、計測値を監視するＸ干渉計を第１のＸ干渉計から第２のＸ干渉計に切り換える。
【０１６８】
次に、エンコーダの計測原理、すなわちエンコーダが検出する２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差とスケールの変位との関係を、先のＹエンコーダ７０Ｃを例にして、簡単に説明する。
【０１６９】
前述のように、Ｙエンコーダ７０Ｃを構成する受光系６４ｃの内部において、２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、検光子によって偏光方向を揃ええられ、相互に干渉して干渉光となる。この干渉光が光検出器６４ｃによって検出される。ここで、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が変位すると、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φが変化し、それにより干渉光の強度Ｉが、Ｉ∝１＋ｃｏｓφと変化する。ただし、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２の強度は互いに等しいとした。
【０１７０】
ここで、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φは、光束ＬＢ１，ＬＢ２の光路差ΔＬに起因する位相差（ＫΔＬ）と、光束ＬＢ１，ＬＢ２のＹスケール３９Ｙ2のＹ，Ｚ軸方向の変位ΔＹ，ΔＺに起因する位相シフトの差と、の和として、次式（９）のように求められる。
【０１７１】
φ＝ＫΔＬ＋４π（ｎｂ−ｎａ）ΔＹ／ｐ
＋２ＫΔＺｆ（θａ０，θａ１，θｂ０，θｂ１）＋φ０ …（９）
ここで、次式（１０）、（１１）により表される２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２のそれぞれの回折条件、すなわち図１４に示される光束ＬＢ１の反射型回折格子ＲＧへの入射角θａ０と散乱角θａ１の関係と光束ＬＢ２の反射型回折格子ＲＧへの入射角θｂ０と散乱角θｂ１の関係を適用した。
【０１７２】
ｓｉｎθａ１＋ｓｉｎθａ０＝ｎａλ／ｐ …（１０）
ｓｉｎθｂ１＋ｓｉｎθｂ０＝ｎｂλ／ｐ …（１１）
ただし、光束ＬＢ１，ＬＢ２の回折次数をｎａ，ｎｂとし、波長λ１＝λ２＝λとし、回折格子のピッチをｐとした。なお、回折次数は、散乱角−θａ０または−θｂ０の零次回折光を基準にして、＋Ｙ方向に散乱される回折光に対して正、−Ｙ方向に散乱される回折光に対し負と定義した（図１４参照）。また、式（９）において、反射鏡Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの配置と回折条件（式（１０）、（１１））とから定まる幾何学的因子を、次式（１２）のように表記した。
【０１７３】
ｆ（θａ０，θａ１，θｂ０，θｂ１）
＝ｃｏｓθｂ１＋ｃｏｓθｂ０−ｃｏｓθａ１−ｃｏｓθａ０ …（１２）
また、その他の要因（例えば、変位ΔＬ，ΔＹ，ΔＺの基準位置の定義など）より定まる定位相項をφ０と表記した。なお、位相差φは、原理上、Ｘ軸方向の変位にも依存し得るが、ここでは考えないこととする。
【０１７４】
ここで、Ｙエンコーダ７０Ｃは、光路差ΔＬ＝０と次式（１３）で表される対称性を満たすように、構成されているとする。
【０１７５】
θａ０＝θｂ０、θａ１＝θｂ１ …（１３）
その場合、式（９）の右辺第３項は零になり、同時にｎｂ＝−ｎａ（＝ｎ）を満たすので、次式（１４）が得られる。
【０１７６】
φｓｙｍ（ΔＹ）＝２πΔＹ／（ｐ／４ｎ）＋φ０ …（１４）
上式（１４）より、位相差φｓｙｍは光束ＬＢ１，ＬＢ２の波長λに依存しないことがわかる。そして、干渉光の強度Ｉは、変位ΔＹが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ）ｐ／４ｎ増加あるいは減少する毎に、強弱を繰り返すことがわかる。そこで、予め定められた基準位置からの変位ΔＹに伴う干渉光の強度の強弱の回数を計測する。そして、その計数値（カウント値）ｃΔＹより、変位ΔＹの計測値ＣΔＹが、次式（１５）のように求められる。
【０１７７】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×ｃΔＹ …（１５）
さらに、内挿器（インターポレータ）を用いて干渉光の正弦的な強度変化を分割することにより、その位相φ’（すなわちφｓｙｍを２πで割ったあまり）を計測することができる。その場合、変位ΔＹの計測値ＣΔＹは、次式（１６）により算出される。
【０１７８】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×｛ｃΔＹ＋（φ’−φ０）／２π｝ …（１６）
ここで、定位相項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φｓｙｍ（ΔＹ＝０）を保持することとする。
【０１７９】
以上の説明よりわかるように、内挿器を併用することにより、変位ΔＹを、計測単位（ｐ／４ｎ）以下の計測分解能で計測することができる。ここで、計測分解能は、位相φ’の分割単位から定まる離散化誤差（量子化誤差とも呼ぶ）、変位ΔＹによる干渉光の強度変化I（ΔＹ）＝I（φｓｙｍ（ΔＹ））の理想的な正弦波形からのずれに起因する内挿誤差等、から決まる。なお、変位ΔＹの離散化単位は、例えば計測単位（ｐ／４ｎ）の数１０００分の１で、約０．１ｎｍと十分小さいので、特に断らない限り、エンコーダの計測値ＣΔＹを連続量とみなす。
【０１８０】
ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向とは異なる方向に移動し、Ｙヘッド６４とＹスケール３９Ｙ2の間に計測方向以外の相対変位が生じると、Ｙエンコーダ７０Ｃに計測誤差が生じる。以下、上述のエンコーダの計測原理に基づいて、計測誤差の発生機構を考えてみる。
【０１８１】
簡単な例として、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示される２つのケースにおいて、上式（９）で示される位相差φの変化を考えてみる。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）では、共に、ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に平行な姿勢を維持しているものとする。まず、図１５（Ａ）のケースでは、ヘッド６４の光軸がＺ軸方向に一致している（ヘッド６４が傾いていない）。ここで、ウエハステージＷＳＴがＺ軸方向に変位したとする（ΔＺ≠０，ΔＹ＝０）。この場合、光路差ΔＬに変化はないので、式（９）右辺第１項に変化はない。第２項は、仮定ΔＹ＝０より、零となる。そして、第３項は、式（１３）の対称性を満たしているので、零となる。従って、位相差φに変化は生じず、また干渉光の強度変化も生じない。結果として、エンコーダのカウント値も変化しない。
【０１８２】
一方、図１５（Ｂ）のケースでは、ヘッド６４の光軸がＺ軸に対して傾いている（ヘッド６４が傾いている）。この状態から、ウエハステージＷＳＴがＺ軸方向に変位したとする（ΔＺ≠０，ΔＹ＝０）。この場合も、光路差ΔＬに変化は生じないので、式（９）右辺第１項に変化はない。そして第２項は、仮定ΔＹ＝０より、零となる。しかし、ヘッドが傾いていることにより式（１３）の対称性が破れるので、第３項は零にならず、Ｚ変位ΔＺに比例して変化する。従って、位相差φに変化が生じ、結果として、カウント値が変化する。
【０１８３】
また、図示は省略するが、計測方向（Ｙ軸方向）と光軸方向（Ｚ軸方向）とに垂直な方向（Ｘ軸方向）にウエハステージＷＳＴが変位する場合（ΔＸ≠０，ΔＹ＝０，ΔＺ＝０）、回折格子ＲＧの格子線の向く方向が計測方向と直交している限り計測値は変化しないが、直交していなければ角度に比例したゲインで感度が発生する。
【０１８４】
次に、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）を用いて、ウエハステージＷＳＴの回転（傾斜が変化）するケースを考えてみる。まず、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）では、ヘッド６４の光軸がＺ軸方向に一致している（ヘッド６４が傾いていない）ものとする。
【０１８５】
図１６（Ａ）の状態では、ウエハステージＷＳＴがＸＹ平面に平行になっている。この状態から、ウエハステージＷＳＴが＋Ｚ方向に変位して図１６（Ｂ）の状態になっても、先の図１５（Ａ）と同じケースなので、エンコーダの計測値は変化しない。
【０１８６】
次に、図１６（Ｂ）の状態から、ウエハステージＷＳＴがＸ軸回りに回転して図１６（Ｃ）の状態になるとする。この場合、ヘッドとスケールが相対運動していない、すなわちΔＹ＝ΔＺ＝０であるにもかかわらず、ウエハステージＷＳＴの回転により光路差ΔＬに変化が生じるため、エンコーダの計測値が変化する。
【０１８７】
次に、図１６（Ｃ）の状態から、ウエハステージＷＳＴが下方に移動して図１６（Ｄ）の状態になるとする。この場合、ウエハステージＷＳＴは回転しないので、光路差ΔＬに変化は生じない。しかし、式（１３）の対称性が破れているため、式（９）の右辺第３項を通じてＺ変位ΔＺによって位相差φが変化する。それにより、エンコーダの計測値が変化する。
【０１８８】
その他の計測誤差の発生要因として、ビーム路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気揺らぎ）が考えられる。２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φは、式（９）右辺第１項より、２つの光束の光路差ΔＬに依存する。ここで、空気揺らぎによって、光の波長λがλ＋Δλに変化したとする。この波長の微小変化Δλによって、位相差は微小量Δφ＝２πΔＬΔλ／λ２変化する。ここで、仮に、光の波長λ＝１μｍ、微小変化Δλ＝１ｎｍとすると、光路差ΔＬ＝１ｍｍに対して、位相変化Δφ＝２πとなる。この位相変化は、エンコーダのカウント値に換算すると１に相当する。また、変位に換算すると、ｐ／２（ｎｂ−ｎａ）に相当する。従って、ｎｂ＝−ｎａ＝１とすれば、ｐ＝１μｍの場合、０．２５μｍの計測誤差が生ずることになる。
【０１８９】
実際のエンコーダでは、干渉させる２つの光束の光路長が極短いため、空気揺らぎによる波長変化Δλは非常に小さい。さらに、光路差ΔＬは、光軸が反射面に対して直交する理想状態において、ほぼ零になるよう設計されている。そのため、空気揺らぎに起因する計測誤差はほぼ無視できる。干渉計と比較しても格段に小さく、短期安定性に優れている。
【０１９０】
エンコーダの計測誤差の主要な要因として、スケール表面の凹凸や回折格子の機械的な変形等に起因する誤差がある。エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張等により、表面が変形したり、回折格子のピッチが部分的又は全体的に変化したりする。そのため、エンコーダは、使用時間の経過とともに、計測誤差が大きくなる傾向があり、長期安定性に欠ける。
【０１９１】
そこで、予め、これらの主要な誤差を補正するための前処理を行った後、実際のロットの処理中などに実行されるウエハステージＷＳＴの位置計測に、エンコーダが使用される。
【０１９２】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、必ず、エンコーダ７０Ａ及び７０Ｃ、並びにエンコーダ７０Ｂ及び７０Ｄの少なくとも一方（又はＹエンコーダ７０Ｅ1及び７０Ｆ1、並びにエンコーダ７０Ｂ及び７０Ｄの少なくとも一方）の少なくとも合計３個のエンコーダの計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標を算出している。そして、算出された位置座標に従って、ステージ駆動系１２４を構成する各モータを制御することにより、ウエハステージＷＳＴを高精度に駆動することができる。
【０１９３】
ここで、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）を参照して、監視している３つのエンコーダの計測値から、ウエハステージＷＳＴの位置座標を算出する方法を説明する。ここでは、簡単のため、ウエハステージＷＳＴの移動の自由度は３つ（Ｘ，Ｙ，θｚ）とする。
【０１９４】
図１７（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴが座標原点（Ｘ，Ｙ、θｚ）＝（０，０，０）にある基準状態が示されている。この基準状態から、エンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２及びエンコーダ（Ｘヘッド）Ｅｎｃ３のいずれもが、それぞれが対向するスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2及び３９Ｘ1の走査領域から外れない範囲内で、ウエハステージＷＳＴを駆動する。このようにして、ウエハステージＷＳＴが位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に移動した状態が、図１７（Ｂ）に示されている。ただし、ＸＹ座標系における、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の位置（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ（ｐ1，ｑ1）、（ｐ2，ｑ2）、（ｐ3，ｑ3）とする。
【０１９５】
ＸヘッドとＹヘッドは、それぞれ、ウエハステージＷＳＴの中心軸ＬＬとＬＷからの相対距離を計測する。従って、ＸヘッドとＹヘッドの計測値ＣＸ，ＣＹは、それぞれ、次式（１７ａ）、（１７ｂ）で表すことができる。
【０１９６】
ＣＸ＝ｒ’・ｅｘ’ …（１７ａ）
ＣＹ＝ｒ’・ｅｙ’ …（１７ｂ）
ここで、ｅｘ’，ｅｙ’は、ウエハステージＷＳＴにのった相対座標系（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）におけるＸ’，Ｙ’単位ベクトルで、基準座標系（Ｘ，Ｙ，θｚ）におけるＸ，Ｙ単位ベクトルｅｘ，ｅｙと、次式（１８）の関係がある。
【０１９７】
【数１】
また、ｒ’は相対座標系におけるエンコーダの位置ベクトルで、基準座標系における位置ベクトルｒ＝（ｐ，ｑ）を用いて、ｒ’＝ｒ−（Ｏ’−Ｏ）と与えられる。従って、式（１７ａ），（１７ｂ）は、次式（１９ａ），（１９ｂ）のように書き換えられる。
【０１９８】
ＣＸ＝ （ｐ−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（１９ａ）
ＣＹ＝−（ｐ−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（１９ｂ）
従って、図１７（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）に位置する場合、３つのエンコーダの計測値は、理論上、次の式（２０ａ）〜（２０ｃ）で表すことができる。
【０１９９】
Ｃ1＝−（ｐ1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ1−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ａ）
Ｃ2＝−（ｐ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｂ）
Ｃ3＝ （ｐ3−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ3−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｃ）
なお、図１７（Ａ）の基準状態では、連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）より、Ｃ1＝ｑ1，Ｃ2＝ｑ2，Ｃ3＝ｐ3となる。従って、基準状態において、３つのエンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、Ｅｎｃ３の計測値を、それぞれｑ1，ｑ2，ｐ3と初期設定すれば、以降ウエハステージＷＳＴの変位（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、３つのエンコーダは式（２０ａ）〜（２０ｃ）で与えられる理論値を提示することになる。
【０２００】
連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）では、変数が３つ（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して３つの式が与えられている。従って、逆に、連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）における従属変数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が与えられれば、変数Ｘ，Ｙ，θｚを求めることができる。ここで、近似ｓｉｎθｚ≒θｚを適用すると、あるいはより高次の近似を適用しても、容易に方程式を解くことができる。従って、エンコーダの計測値Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3よりウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出することができる。
【０２０１】
本実施形態の露光装置１００では、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2それぞれに、少なくとも１個のＹヘッド（６５、６４、６８又は６７）が対向するように、ＹスケールとＹヘッドが配置されている。そして、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のうちの少なくとも一方に、少なくとも１個のＸヘッド６６が対向するように、ＸスケールとＸヘッドが配置されている。従って、少なくとも３個のヘッドが、対応するＸスケール又はＹスケールに、同時に対向するように配置されている。なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中では、対応するＸスケール又はＹスケールに対向したヘッドが丸で囲んで示されている。
【０２０２】
ここで、主制御装置２０は、図１８（Ａ）に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動する場合、Ｙヘッド６４を、例えば、同図中に矢印ｅ1で示されるように、実線の丸で囲まれるＹヘッド６４3から点線の丸で囲まれるヘッド６４4へと切り換える。そのように、Ｙヘッド６４は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられていく。なお、エンコーダでは相対変位が検出されるので、絶対変位（すなわち位置）を算出するために、基準となる位置を設定しなければならない。そこで、ヘッドの切り換え時に、作動する（アクティブになる）ヘッドの位置が算出され、基準位置として初期設定される。初期設定については、後で詳細に説明する。
【０２０３】
また、主制御装置２０は、図１８（Ｂ）に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動する場合、Ｘヘッド６６を、例えば、矢印ｅ２で示されるように、実線の丸で囲まれるヘッド６６5から点線の丸で囲まれるヘッド６６6へと切り換える。そのように、Ｘヘッド６６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられていく。このヘッド切り換え時に、作動する（アクティブになる）ヘッドの位置が算出され、基準位置として初期設定される。
【０２０４】
ここで、図１８（Ａ）中に矢印ｅ1で示されるＹヘッド６４３から６４４への切り換えを例に、エンコーダヘッドの切り換え手順を、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）に基づいて説明する。
【０２０５】
図１９（Ａ）には、切り換え前の状態が示されている。この状態では、Ｙスケール３９Ｙ２上の走査領域（回折格子が設けられている領域）に対向しているＹヘッド６４３が作動していて、走査領域から外れているＹヘッド６４４は停止している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）では、作動しているヘッドが黒塗りの丸、停止しているヘッドが白抜き丸で表されている。そして、主制御装置２０は、作動中のＹヘッド６４３の計測値を監視している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）では、計測値が監視されているヘッドを、２重の矩形枠で表されている。
【０２０６】
ここで、ウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動すると、Ｙスケール３９Ｙ２が右方向に変位する。ここで、本実施形態では、前述の如く、Ｙヘッドの相互の間隔は、Ｙスケール３９Ｙ2のＸ軸方向の有効幅（走査領域の幅）よりも狭く設定されている。そのため、図１９（Ｂ）に示されるように、両Ｙヘッド６４３，６４４がＹスケール３９Ｙ2の走査領域に対向する状態がある。そこで、主制御装置２０は、作動中のＹヘッド６４３とともに、停止中のＹヘッド６４４が走査領域に対向したのを確認して、Ｙヘッド６４４を復帰させる。ただし、主制御装置２０は、この時点では、まだ、Ｙヘッド６４４の計測値の監視を開始しない。
【０２０７】
次に、図１９（Ｃ）に示されるように、後に停止されるＹヘッド６４３が走査領域に対向している間に、主制御装置２０は、Ｙヘッド６４３を含む作動中のエンコーダヘッドの計測値より、復帰したＹヘッド６４４の基準位置を算出する。そして、主制御装置２０は、その基準位置を、Ｙヘッド６４４の計測値の初期値として設定する。なお、基準位置の算出と初期値の設定に関しては、後で詳細に説明する。
【０２０８】
主制御装置２０は、上記の初期値の設定と同時に、計測値を監視するエンコーダヘッドを、Ｙヘッド６４３から６４４へ切り換える。切り換え終了後、主制御装置２０は、図１９（Ｄ）に示されるように、Ｙヘッド６４３を、走査領域から外れる前に停止する。以上でエンコーダヘッドの切り換えの全作業が終了し、以降、図１９（Ｅ）に示されるように、Ｙヘッド６４４の計測値が主制御装置２０により監視される。
【０２０９】
本実施形態では、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える隣接するＹヘッド６５相互，６４相互の間隔はともに例えば７０ｍｍ（一部例外あり）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の走査領域のＸ軸方向の有効幅（例えば７６ｍｍ）よりも狭く設定されている。また、同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６相互の間隔は例えば７０ｍｍ（一部例外あり）と、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の走査領域のＹ軸方向の有効幅（例えば７６ｍｍ）よりも狭く設定されている。これにより、上述のように、Ｙヘッド６５又は６４、及びＸヘッド６６の切り換えを円滑に実行することができる。
【０２１０】
なお、隣接する両ヘッドがスケールに対向する範囲、すなわち、図１９（Ｂ）に示される状態から図１９（Ｄ）に示される状態までのウエハステージＷＳＴの移動距離が例えば６ｍｍある。その中央、すなわち、図１９（Ｃ）に示されるウエハステージＷＳＴの位置で、計測値を監視するヘッドが切り換えられる。この切り換え作業は、停止されるヘッドが走査領域から外れるまでに、すなわち、ウエハステージＷＳＴが図１９（Ｃ）に示される状態から図１９（Ｄ）に示される状態までの距離３ｍｍの領域を移動する間に、完了する。例えば、ステージの移動速度１ｍ／ｓｅｃの場合、３ｍｓｅｃの時間内に、ヘッドの切り換え作業が完了することになる。
【０２１１】
次に、エンコーダヘッドの切り換え時におけるつなぎ処理、すなわち計測値の初期設定について、主制御装置２０の動作を中心として説明する。
【０２１２】
本実施形態では、前述の如く、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、ＸＹ平面内でのウエハステージＷＳＴの位置情報を検出するために、常に３つのエンコーダ（Ｘヘッド及びＹヘッド）がステージの動きを観測している。従って、エンコーダの切り換え処理を行う際には、図２０に示されるように、４つめのエンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ４を加えた、４つのエンコーダＥｎｃ１〜Ｅｎｃ４でウエハステージＷＳＴを観測していることとなる。
【０２１３】
図２０に示されるエンコーダの切り換え状態では、エンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４が、それぞれスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2，３９Ｘ1，３９Ｙ1の上に位置している。一見すると、エンコーダＥｎｃ１からエンコーダＥｎｃ４に切り換えられるように見える。しかし、エンコーダＥｎｃ１とエンコーダＥｎｃ４とではそれらの計測方向であるＹ軸方向の位置が異なることからも明らかなように、切り換えを行うタイミングにおいてエンコーダＥｎｃ１の計測値をそのままエンコーダＥｎｃ４の計測値の初期値として設定しても何の意味もない。
【０２１４】
そこで、本実施形態では、主制御装置２０が、図２０に示されるように、３つのエンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、及びＥｎｃ３によるウエハステージＷＳＴの位置計測から、３つのエンコーダＥｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４による位置計測に、切り換えるようになっている。この切り換え方式は、あるヘッドから別のヘッドに切り換えるのではなく、３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせ（組）から、別の３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせ（組）に切り換えるものである。
【０２１５】
その際、主制御装置２０は、まず、エンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、及びＥｎｃ３の計測値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を用いて連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）を解き、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。次に、ここで算出された位置座標を用いて、エンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ４の計測値が従う次の理論式（２０ｄ）より、理論値Ｃ４を求める。
【０２１６】
Ｃ4＝−（ｐ4−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｄ）
ここで、ｐ4、ｑ4は、エンコーダＥｎｃ４のＸ，Ｙ設置位置である。そして、理論値Ｃ4をエンコーダＥｎｃ４の初期値として設定する。
【０２１７】
以上のつなぎ処理により、ウエハステージＷＳＴの位置計測の結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）を維持したまま、エンコーダの切り換え作業が完了する。それ以降は、切り換え後に使用するエンコーダＥｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４の計測値Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を用いて、次の連立方程式（２０ｂ）〜（２０ｄ）を解いて、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。
【０２１８】
Ｃ2＝−（ｐ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｂ）
Ｃ3＝ （ｐ3−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ3−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｃ）
Ｃ4＝−（ｐ4−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｄ）
なお、４つめのエンコーダがＸヘッドの場合には、理論式（２０ｄ）の代わりに次の理論式（２０ｅ）を用いた連立方程式（２０ｂ）（２０ｃ）（２０ｅ）を用いれば良い。
【０２１９】
Ｃ4＝ （ｐ4−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｅ）
ただし、実際のエンコーダの計測値（生計測値）には、各種の計測誤差が含まれている。そこで、主制御装置２０は、誤差補正した値を計測値Ｃ4として提示する。従って、上述のつなぎ処理において、主制御装置２０は、ステージ位置起因誤差補正情報及び／又はスケールの格子ピッチの補正情報（及び格子変形の補正情報）等を用いて、式（２０ｄ）又は式（２０ｅ）から求まる理論値Ｃ4を逆補正し、補正前の生値Ｃ4’を算出し、その生値Ｃ4’をエンコーダＥｎｃ４の測定値の初期値として設定する。
【０２２０】
ところで、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの位置座標は、主制御装置２０により、例えば９６μｓｅｃの時間間隔で制御されている。この制御サンプリング間隔毎に、位置サーボ制御系（主制御装置２０の一部）が、ウエハステージＷＳＴの現在位置を更新し、目標位置に位置決めするための推力指令値などを演算し、出力している。前述のように、ウエハステージＷＳＴの現在位置は、干渉計又はエンコーダの計測値より、算出される。
【０２２１】
ここで、先に説明したように、干渉計とエンコーダとは干渉光の強度を計測する。その計測値は主制御装置２０に転送される。主制御装置２０は、干渉光の強度変化の回数（すなわち干渉光のフリンジの数）を数える。その計数値（カウント値）より、ウエハステージＷＳＴの位置を算出する。従って、フリンジを見失わないよう、制御サンプリング間隔よりはるかに短い時間間隔（計測サンプリング間隔）で、干渉計とエンコーダの計測値を監視している。
【０２２２】
そこで、本実施形態では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが有効ストローク範囲にいる間は常に、スケールの走査領域に対向しているすべてのエンコーダ（３つとは限らない）から、計測値を垂れ流しで受け取り続ける。そして、主制御装置２０は、上述したエンコーダの切り換え動作（複数のエンコーダ間のつなぎ動作）を、制御サンプリング間隔毎に行われるウエハステージＷＳＴの位置制御と同期して行っている。このようにすることで、電気的に高速なエンコーダの切り換え動作が不要となり、また、そのような高速な切り換え動作を実現するための高価なハードウェアを必ずしも設けなくても良いことになる。
【０２２３】
図２１には、本実施形態における、ウエハステージＷＳＴの位置制御、エンコーダの計測値の取り込み、及びエンコーダ切り換えのタイミングが概念的に示されている。図中の符号ＣＳＣＫは、ウエハステージＷＳＴの位置制御のサンプリングクロック（制御クロック）の発生タイミングを示し、符号ＭＳＣＫは、エンコーダ（及び干渉計）の計測のサンプリングクロック（計測クロック）の発生タイミングを示す。また、符号ＣＨは、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）で詳細に説明したエンコーダの切り換え（つなぎ）処理を模式的に示す。
【０２２４】
主制御装置２０は、エンコーダ（ヘッド）の切り換えを、エンコーダの復帰とつなぎ処理の２段階に分けて実行する。図２１に示される例に従って説明すると、まず、第１制御クロック時に作動しているエンコーダは、第１の組み合わせＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，及びＥｎｃ３の３つとする。主制御装置２０は、これらのエンコーダの計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出している。次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標より、Ｘスケール及びＹスケールの走査領域上にあるすべてのエンコーダを確認する。その中から、復帰を要するエンコーダＥｎｃ４を特定し、第２制御クロック時に復帰させる。この時点で、作動しているエンコーダは４つとなる。そして、作動しているエンコーダの中から、次の制御クロック時にウエハステージＷＳＴの位置座標を算出するために計測値を監視するエンコーダを、ウエハステージＷＳＴの位置座標に従って特定する。ここで、第２の組み合わせＥｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４が特定されたとする。この特定された組み合わせが、前制御クロック時にウエハステージＷＳＴの位置座標を算出するために使用されていた組み合わせと一致しているか確認する。この例では、第１の組み合わせの中のエンコーダＥｎｃ１と第２の組み合わせの中のエンコーダＥｎｃ４が異なる。そこで、第３制御クロック時に第２の組み合わせへのつなぎ処理ＣＨを実行する。以降、主制御装置２０は、第２の組み合わせＥｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４の計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。もちろん、組み合わせの変更がなければ、つなぎ処理ＣＨは実行しない。監視対象から外れたエンコーダＥｎｃ１は、スケール上の走査領域から外れる第４制御クロック時に、停止される。
【０２２５】
主制御装置２０は、ショットマップ（露光マップ）毎にエンコーダ切り換え処理をスケジューリングし、その結果をメモリ３４に記憶している。従って、リトライ（やり直し）がなければ、ショットマップ毎に一定のスケジュール内容となる。しかし、実際にはリトライを考慮しなければならないので、主制御装置２０は、露光動作を行いながら少し先のスケジュールを常に更新していくことが望ましい。
【０２２６】
なお、これまで、本実施形態におけるウエハステージＷＳＴの位置制御に用いるエンコーダの切り換え方式の原理を説明するために、４つのエンコーダ（ヘッド）Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４を取り上げたが、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２はヘッドユニット６２Ａ，６２ＣのＹヘッド６５，６４、及びヘッドユニット６２Ｅ，６２ＦのＹヘッド６７，６８のいずれかを、エンコーダＥｎｃ３はヘッドユニット６２Ｂ，６２ＤのＸヘッド６６を、エンコーダＥｎｃ４はＹヘッド６５，６４，６７，６８、又はＸヘッド６６のいずれかを、代表的に示したものである。
【０２２７】
スケール表面に付着した異物に計測ビームが少なくとも一部遮られる（これにより、異物の検出が可能となるので、以下では異物を検出するとも表現する）等により、エンコーダの計測結果に異常が発生し得る。ここで、エンコーダの計測ビームは、スケール面（反射型回折格子の格子面）上で、例えば計測方向に２ｍｍ、格子線方向に５０μｍの広がりを持つ。従って、小さな異物をも検出し得る。さらに、実際的見地において、異物の装置内への浸入、そしてスケール表面への付着を、長期にわたって完全に防ぐことは非常に困難である。エンコーダのヘッドが故障し、ある区間でエンコーダからの出力が得られなくなる事態も考えられる。そこで、エンコーダの計測結果に異常が検知された際には、干渉計システム１１８による計測に切り換える、あるいは干渉計システム１１８の計測結果を利用してエンコーダの計測結果を補正する、といったバックアップ処理が必要になる。
【０２２８】
本実施形態で採用する液浸型露光装置の場合、スケール表面に水滴が残る可能性がある。例えば、液浸領域は、スクラム時に計測ステージＭＳＴに隣接するスケール３９Ｘ１上を、頻繁に通過する。また、その他のスケールに関しても、エッジショット露光時に、液浸領域はその一部の領域に進入する。従って、回収できずにスケール上に残された水滴が、エンコーダの計測結果に異常を発生させる源となり得る。ここで、エンコーダの計測ビームがスケール上の水滴を走査した場合、計測ビームが水滴で遮られてビーム強度が低下し、最悪の場合出力信号が途絶える。また、屈折率の異なる物質を計測ビームが走査するため、変位に対する計測結果の線形性が低下し得る。そのような様々な影響を踏まえて、主制御装置２０は、計測結果の異常の発生を判断しなければならない。
【０２２９】
エンコーダの計測結果の異常は、計測結果の急激な時間変化から、あるいはエンコーダの計測結果の干渉計システム１１８の計測結果からのずれ等から、判断することができる。まず、前者においては、主制御装置２０は、計測サンプリング間隔毎にエンコーダを用いて得られるウエハステージＷＳＴの位置座標が、前サンプリング時に得られた位置座標から、実際のステージの駆動速度を考慮してありえないほどに大きく変化した場合に、異常が発生したと判断する。後者に関しては、本実施形態では、エンコーダを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測とは独立に、全ストローク領域において干渉計システム１１８を用いた位置計測を行っている。そこで、主制御装置２０は、エンコーダを用いて得られるウエハステージＷＳＴの位置座標の、干渉計システム１１８を用いて得られる位置座標からのずれが、予め定めた許容範囲を超えた場合に、異常が発生したと判断する。
【０２３０】
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（図６参照）の出力信号が途絶える等、計測器系に異常が検知された際には、ウエハステージＷＳＴの駆動のサーボ制御（以下、サーボ制御と略述する）を停止させないために、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８（図６参照）によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に切り換えるためのバックアップ処理を実行する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置座標を算出するために使用する計測器系を、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）から干渉計システム１１８に切り換える。その際、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標が連続になるように、つなぎ処理を実行する。
【０２３１】
図２２には、エンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御から干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換え（及び干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御からエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換え）における、つなぎ処理の概略が示されている。この図２２に示されるように、主制御装置２０は、まず、制御クロック（ＣＳＣＫ）毎に、つなぎ処理のための前処理を実行する。ここで、計測クロック（ＭＳＣＫ）時には、図中に黒抜きの図形で示されるように、エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８の両出力信号を、常に監視している。なお、干渉計システム１１８の計測クロックは、実際には、エンコーダシステム１５０の計測クロックより頻繁に発生しているが、ここでは、煩雑を避けるため、同時に発生する計測クロックのみが図示されている。そして、制御クロック時には、主制御装置２０は、図２２中の第１制御クロックのように、エンコーダシステム１５０（Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３）の計測結果からウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するとともに、干渉計システム１１８（ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹ，ＩｎｔＺ）の計測結果からもウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を算出する。同時に、位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）と位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との差分を求める。さらに、所定のクロック数についてこの差分の移動平均ＭＡK｛（Ｘ，Ｙ，θｚ）−（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）｝をとり、座標オフセットＯとして保持する。ただし、図２２中においては、差分の移動平均の演算が符号ＭＡで略述されている。
【０２３２】
この座標オフセットＯは、先にも述べたように、エンコーダシステム１５０の計測結果の異常発生を判断するための指標としても利用できる。座標オフセットＯの絶対値が、予め定めた許容値以下であれば異常はなし、許容値を超えた場合には異常が発生したと判断する。図２２内の第１制御クロック時には、異常なしと判断し、エンコーダシステム１５０の計測結果より算出されたウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御用の位置座標として使用している。
【０２３３】
エンコーダシステム１５０の出力信号の異常が検知された際には、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８へのつなぎ処理を実行する。例えば、図２２中の第１3クロック時に、図２２中に白抜き図形で示されるように、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の出力信号が途絶えたものとする。この場合、主制御装置２０は、直前の制御クロック時（この場合、第１制御クロック時）にエンコーダシステム１５０の計測結果より算出されたウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）と一致するよう、第２制御クロック時に、干渉計システム１１８の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）に、直前の第１制御クロック時に保持された座標オフセットＯを加える。そして、主制御装置２０は、出力信号の回復が検知されるまで、このオフセット補正された位置座標｛（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）＋Ｏ｝を使用して、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御を行う。
【０２３４】
なお、図２２では、第１３クロック時に、３つのエンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３すべての出力信号が途絶えた場合が示されている。しかし、３つに限らず、任意の１つあるいは２つの出力信号が途絶えた場合でも、供給される出力信号が２つ以下になると前述の連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）を用いてウエハステージＷＳＴの位置座標を算出できないため、主制御装置２０は、同様のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の切り換えを実行する。
【０２３５】
そして、エンコーダシステム１５０の出力信号の回復を検知した際には、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０への逆つなぎ処理を実行する。ここでは、図２２中の第２3クロック時に、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の出力信号が回復したとする。その回復を検知した後の第３制御クロック時に、主制御装置２０は、オフセット補正済みの干渉計システム１１８から供給される位置座標［（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）＋Ｏ］を連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）に代入して各エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３が提示すべき計測値を算出し、初期設定する。図２２中では、この逆つなぎ処理が符号ＣＨで示されている。なお、ここでは位相つなぎ法を適用すれば良い。主制御装置２０は、次の第４制御クロック以降、第１制御クロック時と同様に、通常のエンコーダシステム１５０によるサーボ制御を実行する。それと同時に、主制御装置２０は、座標オフセットの更新を再開する。
【０２３６】
主制御装置２０は、上述のようなエンコーダからの出力信号が途絶える場合に限らず、出力信号の信頼性が低い場合にも、同様のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の切り換えを実行する。ここで、前述の座標オフセットを指標として用いることにより、出力信号の信頼性を検証する。図２２中の第５制御クロック時には、信頼性が許容範囲を下回ったと判断し、干渉計システム１１８の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、サーボ制御用の位置座標として使用している様子が示されている。なお、この時の座標オフセットは信頼できないので、オフセット補正に用いることができない。そこで、過去に求められた座標オフセットのうち直前の所定のクロック数分を記憶しておき、信頼性が十分保障されている最新の座標オフセットを用いて補正することとしても良い。そして、信頼性が十分回復した場合には、第１及び第４制御クロック時と同様に、エンコーダシステム１５０の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、サーボ制御用の位置座標として使用する。
【０２３７】
エンコーダシステム１５０の異常発生時には、主制御装置２０は、その発生タイミングに応じて、適当な処理方法を選択する。頻繁に実行し得る処理方法として、次の３つの方法を用意しておく。まず、（ａ）ユーザに対し異常発生の警告を発生し、自動操作によって干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に切り換える。（ｂ）ユーザに対し警告を発生し、バックアップが正常に機能したと信じて処理を進める、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御からエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換えとともにアライメント計測をやり直す、あるいは処理を中止する、といった判断をユーザに要求する。（ｃ）警告は発生せず、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御の自動切り換えを実行する。方法（ａ）は露光時、方法（ｂ）はアライメント時、に適用すると良い。
【０２３８】
次に、本実施形態の露光装置１００で採用している、エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッドステージ制御について説明する。
【０２３９】
エンコーダは干渉計と比較して空気揺らぎの影響が極小さいので、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）（図６参照）を用いることにより、高精度でウエハステージＷＳＴを駆動制御することができる。しかし、前述の如く、スケール表面に水滴、ゴミ、傷等の異物が付着し、その異物を計測ビームが走査してしまうと、エンコーダ（ヘッド）からの出力信号が途絶える、あるいは異常な信号が出力されるといった不都合が生じる。従って、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆからの出力信号に異常が発生した際には、ステージ制御の異常動作を回避する手段が必要となる。
【０２４０】
その手段の１つとして、本実施形態では、前述した干渉計システム１１８（図６参照）によるバックアップ制御のように、別センサシステムを用いるステージ制御に切り換える方式を採用している。しかし、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号の信頼性を検証するためには、ある程度の時間にわたって出力信号を監視しなければならない。ステージ制御上、所定回数の制御サンプリングクロック（制御クロック）の発生時の出力信号を監視することになる。そのため、実際にエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号に異常が発生してから、主制御装置２０がその異常を検知するまでの、遅延時間が発生する。
【０２４１】
ここで、異常発生の簡単な例として、エンコーダの計測ビームがスケールの表面に付着した異物を走査した際の、出力信号が途絶える時間間隔を考えてみる。ウエハステージＷＳＴが速度１ｍ／ｓｅｃで移動中に、エンコーダ（ヘッド）の計測ビームが異物（例えば水）を走査した
とする。この水の広がりは、ヘッドの計測ビームの広がり（ここでは、一例として１ｍｍとする）より十分大きいとする。この場合、計測ビームが水によって完全に遮られるのに要する時間は１ｍｓｅｃとなる。すなわち、エンコーダの出力信号は時間間隔１ｍｓｅｃの間に完全に消失することになる。
【０２４２】
一方、主制御装置２０が出力信号の異常発生から実際に異常を検知するまでに要する時間（遅延時間）は、出力信号を監視する制御クロック数を、例えば５とした場合、制御クロックの発生間隔は、本実施形態では約１００μｓｅｃなので、０．５ｍｓｅｃとなる。この遅延時間０．５ｍｓｅｃは、上で求めた異常発生時の出力信号の消失時間１ｍｓｅｃと比べて、無視できるほど短くはない。従って、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号の異常を検知した際に、精度を落とすことなく、別センサシステムを用いたステージ制御に切り換えることは、高速度でウエハステージＷＳＴを駆動している場合には特に、難しい。
【０２４３】
以上の考察より、エンコーダシステム１５０の代替手段として、異常発生時における出力信号の時間変化が緩やかな、あるいは出力信号の著しい時間変化を伴う異常動作を起こさない、安定したセンサシステムを用いることが望ましい。この観点において、干渉計システム１１８を用いるのが有望であるが、前述の如く、干渉計は空気揺らぎの影響が大きく、ステージ制御の精度の観点においてエンコーダシステム１５０のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆに劣る。そこで、安定したウエハステージＷＳＴのサーボ制御のためのメインセンサシステムとして干渉計システム１１８を使用し、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御の精度を補うためのサブセンサシステムとしてエンコーダシステム１５０を併用する、ハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴのサーボ制御が有望である。かかる理由により、本実施形態では、以下の２つの代替方式を採用している。
【０２４４】
〔第１の代替方式〕
第１の代替方式では、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と、前述の座標オフセットＯ＝ＭＡK｛（Ｘ，Ｙ，θｚ）−（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）｝との和より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標を、ウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。ただし、（Ｘ，Ｙ，θｚ）はエンコーダシステム１５０（すなわちエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標、ＭＡKは所定のクロック数Ｋについて移動平均を意味する。
【０２４５】
第１の代替方式では、主制御装置２０は、前述の干渉計システム１１８によるバックアップ処理と同様に、座標オフセットＯを用いて、エンコーダシステム１５０の出力信号の信頼性を検証する。主制御装置２０は、出力信号が正常であることを確認した場合、検証済みの座標オフセットＯと干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との和をとり、その和をウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。なお、座標オフセットＯを移動平均しない場合、同時刻ｔにて得られた（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）とＯを使うと、単に、時刻ｔでのエンコーダシステム７０Ａ〜７０Ｆの出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を使用することになる。
【０２４６】
一方、主制御装置２０は、出力信号の異常を検知した場合、異常が検知された座標オフセットＯは使用せず、先の検証時に正常であることが確認された座標オフセットＯと干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との和を、若しくは干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御のために使用する。
【０２４７】
図２３には、第１の代替方式における、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを用いたハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の概略が示されている。なお、図の表記は、前述の図２２と同様である。図２２と図２３を比較してわかるように、正常時に使用するウエハステージＷＳＴのサーボ制御用の位置座標が、エンコーダシステム１５０（Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３）の計測結果から得られる位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）から、干渉計システム１１８（ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹ，ＩｎｔＺ）の計測結果から得られる位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と座標オフセットＯの和へ置き換わった以外、異常発生時のつなぎ処理などの手順は、前述の干渉計システム１１８によるバックアップ処理とまったく同じである。従って、図２３についての詳細な説明は省略する。
【０２４８】
第１の代替方式では、出力信号の急激な変化のない安定動作時には、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と座標オフセットＯの和は、エンコーダシステム１５０の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）にほぼ等しくなる。従って、安定動作時には、エンコーダシステム１５０の出力信号に基づくステージ制御と殆ど同程度の高精度なステージ制御が可能になる。
【０２４９】
なお、第１の代替方式では、エンコーダシステム１５０の出力信号を検証するために、座標オフセットＯの更新が遅れることがある。また、座標オフセットＯを移動平均するため、その平均時間（平均回数と制御クロック時間間隔の積）より短い時間スケールで発生する干渉計システム１１８の空気揺らぎ成分の影響が十分に補正できず、制御誤差の発生要因となり得る。
【０２５０】
〔第２の代替方式〕
第２の代替方式では、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、ウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。この場合、干渉計システム１１８の空気揺らぎの影響がウエハステージＷＳＴの制御精度の限界を与える。そこで、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）を併用して、ウエハステージＷＳＴの制御精度をより高くするために、以下の処理を実行する。
（ａ）静止アライメント計測（ＦＩＡ計測）時における処理；アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いたアライメント計測（ＦＩＡ計測）では、ウエハステージＷＳＴの目標位置からの実際の位置のずれ（より正確にはその平均的な値）を計測結果に加味することにより、ウエハステージＷＳＴの制御精度が不十分な場合でも、計測誤差が生じないようにしている。そこで、エンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの位置ずれを計測すれば、干渉計システム１１８の計測誤差の影響を受けないＦＩＡ計測が可能になる。ここで、ＦＩＡ計測時にはウエハステージＷＳＴは静止しているので、エンコーダのヘッドからの計測ビームが異物を走査することはなく、エンコーダシステム１５０の出力信号に異常が発生することもない。従って、安定動作時のエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御と同程度の高精度なウエハステージＷＳＴの駆動制御が可能である。
（ｂ）走査アライメント計測（ＡＩＳ計測）時における処理；空間像計測装置４５を用いて、ウエハテーブルＷＴＢの等速スキャン中に対象マークの空間像を撮像するＡＩＳ計測では、計測中のウエハステージＷＳＴの所定の速度からの速度ずれを補正するために、所定回数の制御サンプリングクロック発生時のウエハステージＷＳＴの位置座標を使用する。従って、この場合もＦＩＡ計測時と同様に、エンコーダシステム１５０の出力信号より得られるウエハステージＷＳＴの位置情報を用いて速度ずれを求め、補正すれば良い。この場合、ウエハステージＷＳＴは動いているので、エンコーダ（ヘッド）の計測ビームが異物を走査する恐れがある。しかし、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御用にエンコーダシステム１５０を使用してはいないので、その出力信号の検証によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御の遅延は発生しない。ただし、ＡＩＳ計測の誤差補正のための出力信号の検証は必要である。
（ｃ）露光時における処理；本実施形態の露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴをウエハステージＷＳＴに追従して駆動制御する同期駆動制御により、転写パターンの重ね合わせと結像の十分な精度を確保している。この同期駆動方式では、ウエハステージＷＳＴの制御誤差が生じても、レチクルステージＲＳＴの追従性能が十分良ければ、転写パターンの重ね合わせと結像の精度に影響は生じない。そこで、レチクルステージＲＳＴの追従制御のための位置の目標値として、エンコーダシステム１５０の出力信号から得られるウエハステージＷＳＴの位置座標を使用する。
【０２５１】
図２４には、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを併用したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの同期駆動制御系の構成を模式的に示すブロック図が示されている。この図２４において、目標値計算出力部１２０がウエハステージＷＳＴの位置の目標値を、ステージ駆動系１２４に出力する。ステージ駆動系１２４は、位置の目標値と干渉計システム１１８からの実測値との差に従って、ウエハステージＷＳＴを駆動する。干渉計システム１１８からの実測値は、干渉計・エンコーダ出力変換部１２１によってエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の実測値に変換され、さらに投影倍率１／β倍されて、レチクルステージＲＳＴの位置の目標値として、レチクルステージ駆動系１１に出力される。レチクルステージ駆動系１１は、位置の目標値とレチクル干渉計１１６からの実測値の差に従って、レチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、ステージの制御系において、ステージ自身がその制御系の要素を構成するものではなく、また、ステージから干渉計システムに何らかの信号が供給されるものでもないが、図２４では、説明を分かり易くするために、図示の構成を採用している。図２４において、仮想線（二点鎖線）で囲まれた部分は、ウエハステージＷＳＴが移動すると、干渉計システム１１８によってそのウエハステージＷＳＴの位置情報が計測されると同時に、エンコーダシステム１５０によってもウエハステージＷＳＴの位置情報が計測され、このエンコーダシステム１５０の出力に基づいて得られるウエハステージＷＳＴの位置が１／β倍されてレチクルステージ制御系に目標値として入力される。この物理現象が、図２４においては、ウエハステージＷＳＴの位置を計測する干渉計システム１１８の出力を、干渉計・エンコーダ出力変換部１２１が、エンコーダシステム１５０の出力に変換することに置き換えて表現されている。
【０２５２】
図２４に示される制御系では、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に誤差が生じても、レチクルステージ駆動系１１にはエンコーダシステム１５０からの高精度な実測値が位置目標値として入力されるので、十分な精度の同期駆動制御を実行することができる。なお、この第２の代替方式では、第１の代替方式と同様に、短い時間スケールで発生する干渉計システム１１８の空気揺らぎ成分に起因する制御誤差が発生し得る。
【０２５３】
上述の第２の代替方式では、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴのサーボ制御を行うので、安定性の観点において有望である。その反面、制御精度の観点では、エンコーダシステム１５０を用いるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に劣るが、短い時間スケールの空気揺らぎ成分が発生しない限り、特に問題にはならない。
【０２５４】
なお、主制御装置２０は、上述の第１の代替方式と第２の代替方式とを併用する方式（便宜上第３の代替方式と呼ぶ）で、ウエハステージＷＳＴの駆動制御を行っても良い。この第３の代替方式では、第１の代替方式のステージ制御の精度が常に保障されるので、ＦＩＡ計測時の位置ずれや、ＡＩＳ計測時の速度ずれを抑えることができる。これに加え、第２の代替方式による制御誤差の補正処理が加わるので、ＦＩＡ及びＡＩＳ計測時の制御誤差を効果的に低減することもできる。
【０２５５】
なお、これまでの説明では、説明を簡略化するために、主制御装置２０が、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０を用いたステージの制御、エンコーダシステム１５０のヘッドのつなぎなどを含め、露光装置の構成各部の制御を行うものとしたが、これに限らず、上記の主制御装置２０が行う制御の少なくとも一部を、複数の制御装置で分担して行っても良いことは勿論である。例えば、ステージの制御、エンコーダシステムのつなぎなどを行なうステージ制御装置を、主制御装置２０の配下に設けても良い。また、上記主制御装置２０が行う制御は必ずしもハードウェアによって実現する必要はなく、主制御装置２０、または前述のように分担して制御を行ういくつかの制御装置それぞれの動作を規定するコンピュータ・プログラムによりソフトウェア的に実現しても良い。
【０２５６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０は、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴの第１の位置情報を計測する。同時に、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）を用いてウエハステージＷＳＴの第２の位置情報を計測する。また、主制御装置２０は、第１の位置情報と第２の位置情報の差分を所定の計測時間にわたって平均して座標オフセットを設定し、該座標オフセットを用いてエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号の信頼性を検証する。正常が確認されたら、第１の位置情報と座標オフセットの和を参照してウエハステージＷＳＴの駆動のサーボ制御を行う。この干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）とを併用するハイブリッド方式のサーボ制御により、干渉計の安定性とエンコーダの精密さを兼ね備えたウエハステージＷＳＴの駆動制御が可能になる。
【０２５７】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、エンコーダシステム１５０に比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システム１１８の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴが駆動され、干渉計システム１１８に比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステム１５０の計測結果を用いてウエハステージＷＳＴの制御精度を向上させるための所定の較正処理、例えば前述の（ａ）静止アライメント計測（ＦＩＡ計測）時における処理、及び（ｂ）走査アライメント計測（ＡＩＳ計測）時における処理などが行なわれる。これにより、アライメント精度を向上させることができ、露光の際の重ね合わせ精度の向上を図ることができる。
【０２５８】
従って、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【０２５９】
さらに、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０は、前述の（ｃ）の制御方式を採用する場合、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御に誤差が生じても、走査露光により、レチクルＲのパターンを精度良く、ウエハＷ上の各ショット領域に転写することができる。さらに、本実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。
【０２６０】
なお、上記実施形態では、本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムが、上記（ｃ）の場合を除き、ウエハステージＷＳＴの駆動のために用いられる場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴに加え、あるいは代えて、他の移動体、例えば、レチクルステージＲＳＴ及び／又は計測ステージなどの駆動に、本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムを用いることとしても良い。特に、ウエハステージＷＳＴに加えてレチクルステージＲＳＴの駆動に本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムを用いる場合には、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを精度良く転写することが可能になる。
【０２６１】
なお、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。また、上記実施形態では、エンコーダとして光学式エンコーダを用いる場合について説明したが、これに限らず、磁気エンコーダを用いても良い。
【０２６２】
また、上記実施形態ではノズルユニット３２の下面と投影光学系ＰＬの先端光学素子の下端面とがほぼ同一面であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット３２の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系ＰＬの像面（すなわちウエハ）の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置８は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書）、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書）、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００５／０２４８８５６号明細書）に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
【０２６３】
なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも１つが添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ＩＬに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系ＰＬの先端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成しても良い。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される、塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。
【０２６４】
また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。
【０２６５】
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、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も採用することができる。
【０２６６】
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エンコーダで計測することにより、同様に、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができる。この場合、エンコーダの計測値の短期変動を干渉計の計測値を用いて補正する補正情報とエンコーダの計測値とに基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティ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ＷＳＴ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。
【０２６７】
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および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射される露光領域ＩＡは、投影光学系ＰＬの視野内で光軸ＡＸを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系又は反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０２６８】
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、あるいはｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許第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。
【０２６９】
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又は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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウ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。
【０２７２】
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。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
なお、本発明の移動体駆動方法及び移動体駆動システムは、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の平面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも広く適用できる。
【０２７６】
なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報（明細書）、国際公開パンフレット、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【０２７７】
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりレチクル（マスク）に形成された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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０２７８】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程において上記実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法（パターン形成方法）が用いられるので、重ね合せ精度を高く維持しつつ、高スループットな露光を行うことができる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７９】
以上説明したように、本発明の移動体駆動方法及び移動体駆動システムは、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の処理装置及び処理方法は、平面内で移動する移動体上に載置された物体に所定の処理を行うのに適している。また、本発明のパターン形成方法及び装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明の露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備える各種計測装置（エンコーダ、アライメント系、多点ＡＦ系、Ｚヘッドなど）の配置を示す平面図である。
【図４】図４（Ａ）はウエハステージＷＳＴを示す平面図、図４（Ｂ）はウエハステージＷＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図５】図５（Ａ）は計測ステージＭＳＴを示す平面図、図５（Ｂ）は計測ステージＭＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図６】一実施形態に係る露光装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は、エンコーダの構成の一例を示す図、図７（Ｂ）は、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢが用いられた場合を示す図である。
【図８】干渉計の配置、及び露光時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図９】ウエハのアンローディング時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１０】ウエハのローディング時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１１】干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時における、エンコーダヘッドとウエハステージＷＳＴとの位置関係を示す図である。
【図１２】ウエハアライメント時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、干渉計の計測結果に基づき、ウエハステージのＸＹ位置座標を算出する方法を説明するための図である。
【図１４】エンコーダヘッド部分の構成、及び検出光の格子への入射角と散乱角を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、エンコーダのヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合であっても計測値が変化しないケースを示す図、図１５（Ｂ）は、エンコーダのヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合に計測値が変化するケースの一例を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）は、ヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合において、エンコーダの計測値が変化する場合と計測値が変化しない場合とを説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、エンコーダの計測値をウエハステージＷＳＴの位置に変換する具体的方法を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、アレイ状に配置された複数のヘッドから構成されるエンコーダによる、ウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測及びヘッド間の切り換えを説明するための図である。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）は、エンコーダ切り換えの手順を説明するための図である。
【図２０】ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御に用いられるエンコーダの切り換え処理を説明するための図である。
【図２１】ウエハステージＷＳＴの位置制御、エンコーダの計測値の取り込み、及びエンコーダ切り換えのタイミングを概念的に示す図である。
【図２２】エンコーダシステムによるウエハステージのサーボ制御から干渉計システムによるサーボ制御への切り換え（及びその反対の切り換え）における、つなぎ処理の概略を示す図である。
【図２３】干渉計システムをメインセンサシステムとして、エンコーダシステムをサブセンサシステムとして使用するハイブリッド方式のウエハステージのサーボ制御における、つなぎ処理の概略を示す図である。
【図２４】干渉計システムとエンコーダシステムを併用したハイブリッド方式のレチクルステージとウエハステージの同期駆動制御の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２８１】
１０…照明系、１１…レチクルステージ駆動系、２０…主制御装置、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ〜７０Ｆ…エンコーダ、１００…露光装置、１５０…エンコーダシステム、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージＷＳＴ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体駆動方法及び移動体駆動システム、パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、移動体を所定面に沿って駆動する移動体駆動方法及び移動体駆動システム、前記移動体駆動方法を利用したパターン形成方法及び前記移動体駆動システムを備えるパターン形成装置、並びに前記パターン形成方法を利用したデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）の製造におけるリソグラフィ工程では、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）、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））などが比較的多く用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレートなどの基板（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は２次元方向に例えばリニアモータ等により駆動される。ウエハステージ等の位置計測は、長期に渡って計測値の安定性が良好で、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。
【０００４】
しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御性能が要求されるようになり、今や、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ている。
【０００５】
一方、ステージの位置計測に使用されるレーザ干渉計以外の計測装置として、エンコーダがあるが、エンコーダは、スケールを使用するため、そのスケールの機械的な長期安定性（格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、熱膨張等）に欠け、このためレーザ干渉計に比べて、計測値のリニアリティに欠け、長期安定性に劣るという欠点を有している。
【０００６】
上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ（回折格子を用いる位置検出センサ）とを併用して、ステージの位置を計測する装置が、種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、従来のエンコーダの計測分解能は、干渉計に比べて劣っていた。しかし、最近では、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが出現しており（例えば、特許文献２参照）、上述のレーザ干渉計とエンコーダとを組み合わせる技術が、注目されるようになってきた。
【０００８】
例えば露光装置で、エンコーダを用いてスケール（グレーティング）が設けられたウエハステージの移動面内の位置計測を行う場合には、広範囲なウエハステージの移動範囲をカバーするため、複数のヘッドを所定間隔で２次元面内に配置することが考えられる。しかるに、このような配置の複数ヘッドを用いる場合、ウエハステージ上面にスケールが配置される関係から、例えばそのスケールの表面にパーティクルなどの異物が付着し易く、この異物が付着した場合、エンコーダによるウエハステージの位置計測精度が低下する、あるいは位置計測が困難になる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／０４１３８０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／２３６５５８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動工程を含む移動体駆動方法が提供される。
【００１０】
これによれば、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いて、干渉計システムの計測誤差が補償されるように移動体が駆動される。この結果、移動体を、長期に渡って高精度に駆動することが可能になる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記物体に対するパターン形成のために、本発明の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動する第１のパターン形成方法が提供される。これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成方法であって、前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ、前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いる、駆動工程と；前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう較正工程と；を含む第２のパターン形成方法が提供される。
【００１３】
これによれば、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いてパターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理が行なわれる。この結果、移動体に保持された物体上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【００１４】
本発明の第４の態様によれば、第１移動体に保持されたマスクに形成されたパターンを第２移動体に保持された物体上に転写するパターン形成方法であって、前記第１移動体と前記第２移動体との一方の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記第１移動体と前記第２移動体との他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する第３のパターン形成方法が提供される。
【００１５】
これによれば、一方の移動体を干渉計システムの計測情報より算出される位置情報に基づいて長期に渡って安定して駆動することができる。また、他方の移動体を、該他方の移動体の位置情報を計測する位置計測装置、及び干渉計システムに比べて高精度な（計測の短期安定性に優れる）エンコーダシステムの計測情報を用いて駆動するので、他方の移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【００１６】
本発明の第５の態様によれば、パターン形成工程を含むデバイス製造方法において、前記パターン形成工程では、本発明の第１〜第３のパターン形成方法のいずれかを用いて基板上にパターンを形成するデバイス製造方法が提供される。
【００１７】
本発明の第６の態様によれば、所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動システムであって、前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える移動体駆動システムが提供される。
【００１８】
これによれば、駆動装置により、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、かつ干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いて干渉計システムの計測誤差が補償されるように移動体が駆動される。この結果、移動体を、長期に渡って高精度に駆動することが可能になる。
【００１９】
本発明の第７の態様によれば、物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、前記物体に対するパターン形成のために、本発明の移動体駆動システムを用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動する第１のパターン形成装置が提供される。これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。
【００２０】
本発明の第８の態様によれば、所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成装置であって、前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；前記移動体の位置情報を前記干渉計システムと前記エンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いるとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記移動体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう処理装置と；を備える第２のパターン形成装置が提供される。
【００２１】
これによれば、処理装置により、エンコーダシステムに比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システムの計測情報に基づいて、移動体が駆動され、干渉計システムに比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステムの計測情報を用いてパターンと物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理が行なわれる。この結果、移動体に保持された物体上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【００２２】
本発明の第９の態様によれば、マスクに形成されたパターンを物体上に転写するパターン形成装置であって、前記マスクを保持する第１移動体と；前記物体を保持する第２移動体と；前記第１移動体及び第２移動体の一方の位置情報を計測する干渉計システム及びエンコーダシステムと；前記第１移動体及び第２移動体の他方の位置情報を計測する位置計測装置と；前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する駆動装置と；を備える第３のパターン形成装置が提供される。
【００２３】
これによれば、一方の移動体を干渉計システムの計測情報より算出される位置情報に基づいて長期に渡って安定して駆動することができる。また、他方の移動体を、該他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び干渉計システムに比べて高精度な（計測の短期安定性に優れる）エンコーダシステムの計測情報を用いて駆動するので、他方の移動体を精度良く駆動することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４に基づいて説明する。
【００２５】
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、すなわちいわゆるスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００２６】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光、又は露光光と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
【００２７】
照明系１０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るように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等（いずれも不図示）を有する照明光学系と、を含む。この照明系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。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。
【００２８】
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲ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６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００２９】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面（移動面）内の位置情報（θｚ方向の位置（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（実際には、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ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６参照）に送られる。主制御装置２０は、レチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、移動鏡１５に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成することとしても良い。また、レチクル干渉計１１６はＺ軸、θｘ及びθｙ方向の少なくとも１つに関するレチクルステージＲＳＴの位置情報も計測可能としても良い。
【００３０】
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内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）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Ｒのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に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。
【００３１】
なお、不図示ではあるが、投影ユニットＰＵは、防振機構を介して３本の支柱で支持される鏡筒定盤に搭載されている。ただし、これに限らず、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルステージＲＳＴが配置されるベース部材などに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
【００３２】
なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われるため、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。そこで、ペッツヴァルの条件を満足させ、かつ投影光学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を投影光学系として採用しても良い。また、ウエハＷには感応層（レジスト層）だけでなく、例えばウエハ又は感応層を保護する保護膜（トップコート膜）などを形成しても良い。
【００３３】
また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ同一面に設定されている。また、ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとは、図３に示されるように、平面視（上方から見て）でＸ軸方向及びＹ軸方向に対してほぼ４５°傾斜し、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（基準軸）ＬＶに関して対称な配置となっている。
【００３４】
液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
【００３５】
液体供給装置５は、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管３１Ａに対する液体の供給・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、例えば液体の供給・停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、タンク内の液体の温度を、例えば露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整する。なお、タンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００３６】
液体回収装置６は、液体を回収するためのタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管３１Ｂを介した液体の回収・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体供給装置５のバルブと同様に流量制御弁を用いることが望ましい。なお、タンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００３７】
本実施形態では、上記の液体Ｌｑとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がないという利点がある。
【００３８】
ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
【００３９】
液体供給装置５及び液体回収装置６は、それぞれコントローラを具備しており、それぞれのコントローラは、主制御装置２０によって制御される（図６参照）。液体供給装置５のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体供給管３１Ａに接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給管３１Ａ、供給流路、及び供給口を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体（水）を供給する。また、このとき、液体回収装置６のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体回収管３１Ｂに接続されたバルブを所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管３１Ｂを介して、先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体回収装置６（液体のタンク）の内部に液体（水）を回収する。このとき、主制御装置２０は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に供給される水の量と、回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５のコントローラ、液体回収装置６のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の液体（水）Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に保持された液体（水）Ｌｑは、常に入れ替わっている。
【００４０】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット３２、液体供給装置５、液体回収装置６、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ等を含み、局所液浸装置８が構成されている。なお、局所液浸装置８の一部、例えば少なくともノズルユニット３２は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（前述の鏡筒定盤を含む）に吊り下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。あるいは、前述の如く投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は、投影ユニットＰＵと一体にノズルユニット３２を吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニットＰＵとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット３２を設けている。この場合、投影ユニットＰＵを吊り下げ支持していなくても良い。
【００４１】
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。
【００４２】
なお、上記の説明では、一例として液体供給管（ノズル）と液体回収管（ノズル）とがそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、これに限らず、周囲の部材との関係を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）１９１とウエハＷとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている液浸機構、あるいは欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書に開示されている液浸機構なども本実施形態の露光装置に適用することができる。
【００４３】
図１に戻り、ステージ装置５０は、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）などを備えている。計測システム２００は、図６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。なお、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０等の構成等については、後に詳述する。
【００４４】
図１に戻り、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴそれぞれの底面には、不図示の非接触軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、「エアパッド」と呼ぶ）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアパッドからベース盤１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１２の上方にウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴが数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図６参照）によって、独立してＸＹ平面内で駆動可能である。
【００４５】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、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。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（例えば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。
【００４６】
ウエハテーブルＷＴＢ上には、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。ウエハホルダはウエハテーブルＷＴＢと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルＷＴＢとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルＷＴＢの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハＷの表面とほぼ面一となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（例えばショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート２８は、図４（Ａ）のウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の平面図に示されるように、円形の開口を囲む、外形（輪郭）が矩形の第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａの周囲に配置される矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂとを有する。第１撥液領域２８ａは、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域１４（図８参照）の少なくとも一部が形成され、第２撥液領域２８ｂは、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成される。なお、プレート２８はその表面の少なくとも一部がウエハの表面と同一面となっていなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート２８は単一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂにそれぞれ対応する第１及び第２撥液板を組み合わせて構成する。本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして水を用いるので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ、２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ、２８ｂとも呼ぶ。
【００４７】
この場合、内側の第１撥水板２８ａには、露光光ＩＬが照射されるのに対し、外側の第２撥水板２８ｂには、露光光ＩＬが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態では、第１撥水板２８ａの表面には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートが施された第１撥液領域が形成され、第２撥水板２８ｂには、その表面に第１撥液領域に比べて露光光ＩＬに対する耐性が劣る撥水コートが施された第２撥液領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように第１撥水板２８ａとその周囲の第２撥水板２８ｂとの２部分に分離することは効果的である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光ＩＬに対する耐性が異なる２種類の撥水コートを施して、第１撥液領域、第２撥液領域を形成しても良い。また、第１及び第２撥液領域で撥水コートの種類が同一でも良い。例えば、同一のプレートに１つの撥液領域を形成するだけでも良い。
【００４８】
また、図４（Ａ）から明らかなように、第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部には、そのＸ軸方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第２撥水板２８ｂとで囲まれる長方形の空間の内部（切り欠きの内部）に計測プレート３０が埋め込まれている。この計測プレート３０の長手方向の中央（ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインＬＬ上）には、基準マークＦＭが形成されるとともに、基準マークＦＭのＸ軸方向の一側と他側に、基準マークＦＭの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが形成されている。各空間像計測スリットパターンＳＬとしては、一例として、Ｙ軸方向とＸ軸方向とに沿った辺を有するＬ字状のスリットパターン、あるいはＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ延びる２つの直線状のスリットパターンなどを用いることができる。
【００４９】
そして、上記各空間像計測スリットパターンＳＬ下方のウエハステージＷＳＴの内部には、図４（Ｂ）に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系が収納されたＬ字状の筐体３６が、ウエハテーブルＷＴＢからステージ本体９１の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体３６は、図示は省略されているが、上記一対の空間像計測スリットパターンＳＬに対応して一対設けられている。
【００５０】
筐体３６内部の光学系は、空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを、Ｌ字状の経路に沿って導き、−Ｙ方向に向けて射出する。なお、以下においては、便宜上、筐体３６内部の光学系を筐体３６と同一の符号を用いて送光系３６と記述する。
【００５１】
さらに、第２撥水板２８ｂの上面には、その４辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における左右両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2がそれぞれ形成され、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、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軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００５２】
同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における上下両側）の領域には、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、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。上記各スケールとしては、第２撥水板２８ｂの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子ＲＧ（図７（Ａ）参照）が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔（ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図４（Ａ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。
【００５３】
このように、本実施形態では、第２撥水板２８ｂそのものがスケールを構成するので、第２撥水板２８ｂとして低熱膨張率のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張率のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート２８に代えて用いても良い。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢを低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、一対のＹスケールと一対のＸスケールとは、そのウエハテーブルＷＴＢの上面に直接形成しても良い。
【００５４】
なお、回折格子を保護するために、撥水性（撥液性）を備えた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。
【００５５】
なお、各スケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。
【００５６】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図２に示されるように、後述する干渉計システム１１８のための、反射面１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００５７】
計測ステージＭＳＴは、図１に示されるように、ステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。計測ステージＭＳＴは、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、少なくとも３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。しかしながら、これに限らず、例えば、計測テーブルＭＴＢを、ステージ本体９２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージＭＳＴを採用しても良いし、あるいは、計測テーブルＭＴＢをステージ本体９２上でＺ，θｘ，θｙの３自由度方向に駆動可能な構成にしても良い。
【００５８】
なお、図６では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
【００５９】
計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図２及び図５（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９８などが採用されている。波面収差計測器９８としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応欧州特許第１,０７９,２２３号明細書）に開示されるものも用いることができる。
【００６０】
照度むらセンサ９４としては、例えば米国特許第４，４６５，３６８号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器９６としては、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では３つの計測用部材（９４、９６、９８）を計測ステージＭＳＴに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び／又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系ＰＬの透過率を計測する透過率計測器、及び／又は、前述の局所液浸装置８、例えばノズルユニット３２（あるいは先端レンズ１９１）などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット３２、先端レンズ１９１などを清掃する清掃部材などを計測ステージＭＳＴに搭載しても良い。
【００６１】
本実施形態では、図５（Ａ）からもわかるように、使用頻度の高いセンサ類、照度むらセンサ９４及び空間像計測器９６などは、計測ステージＭＳＴのセンターラインＣＬ（中心を通るＹ軸）上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を用いた計測を、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に移動させることなく、Ｙ軸方向にのみ移動させて行うことができる。
【００６２】
上記各センサに加え、例えば米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書などに開示される、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良く、この照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。
【００６３】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９４（及び照度モニタ）、空間像計測器９６、並びに波面収差計測器９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に配置するようにしても良い。
【００６４】
また、計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面には、前述したウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ、１９ｂが形成されている（図２及び図５（Ａ）参照）。
【００６５】
計測ステージＭＳＴのステージ本体９２には、図５（Ｂ）に示されるように、その−Ｙ側の端面に、枠状の取付部材４２が固定されている。また、ステージ本体９２の−Ｙ側の端面には、取付部材４２の開口内部のＸ軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の送光系３６に対向し得る配置で、一対の受光系４４が固定されている。各受光系４４は、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなどと、これらを収納する筐体とによって構成されている。図４（Ｂ）及び図５（Ｂ）、並びにこれまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、Ｙ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）では、計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬが前述の各送光系３６で案内され、各受光系４４の受光素子で受光される。すなわち、計測プレート３０、送光系３６及び受光系４４によって、前述した米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるものと同様の、空間像計測装置４５（図６参照）が構成される。
【００６６】
取付部材４２の上には、断面矩形の棒状部材から成るフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。このＦＤバー４６は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。
【００６７】
ＦＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。ＦＤバー４６の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されている。また、ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図５（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。この一対の基準格子５２は、所定距離を隔ててＦＤバー４６のＸ軸方向の中心、すなわち前述のセンターラインＣＬに関して対称な配置で形成されている。
【００６８】
また、ＦＤバー４６の上面には、図５（Ａ）に示されるような配置で複数の基準マークＭが形成されている。この複数の基準マークＭは、同一ピッチでＹ軸方向に関して３行の配列で形成され、各行の配列がＸ軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。基準マークＭはその形状（構成）が前述の基準マークＦＭと異なっても良いが、本実施形態では基準マークＭと基準マークＦＭとは同一の構成であり、かつウエハＷのアライメントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態ではＦＤバー４６の表面、及び計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでも良い）の表面もそれぞれ撥液膜（撥水膜）で覆われている。
【００６９】
本実施形態の露光装置１００では、図１では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図３に示されるように、前述の基準軸ＬＶ上で、投影光学系ＰＬの光軸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。このプライマリアライメント系ＡＬ１は、支持部材５４を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。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、直線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。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心がＸ軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわちＸ軸方向に沿って配置されている。
【００７０】
各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、セカンダリアライメント系ＡＬ２4について代表的に示されるように、回転中心Ｏを中心として図３における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム５６n（ｎ＝１〜４）の先端（回動端）に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム５６nに固定され、残りの一部は投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はそれぞれ、回転中心Ｏを中心として回動することで、Ｘ位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はその検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4のＸ位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4をＸ軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4の少なくとも１つをＸ軸方向だけでなくＹ軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部がアーム５６nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム５６nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのＸ軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばＹ軸方向、及び／又は回転方向（θｘ及びθｙ方向の少なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能としても良い。
【００７１】
各アーム５６nの上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド５８n（ｎ＝１〜４、図３では不図示、図６参照）が設けられている。また、アーム５６nは、例えばモータ等を含む回転駆動機構６０n（ｎ＝１〜４、図３では不図示、図６参照）によって、主制御装置２０の指示に応じて回動可能である。主制御装置２０は、アーム５６nの回転調整後に、各バキュームパッド５８nを作動させて各アーム５６nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム５６nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の所望の位置関係が維持される。
【００７２】
なお、メインフレームのアーム５６nに対向する部分が磁性体であるならば、バキュームパッド５８に代えて電磁石を採用しても良い。
【００７３】
本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して図６の主制御装置２０に供給される。
【００７４】
なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、支持部材５４又はアーム５６nを介して投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されるものとしたが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。
【００７５】
次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８（図６参照）の構成等について説明する。
【００７６】
干渉計システム１１８は、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６、１２７、１２８（図１では、Ｘ干渉計１２６〜１２８は不図示、図２参照）は、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａ，１７ｂにそれぞれ測長ビームを照射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置（例えば投影ユニットＰＵ側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位、すなわちウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。本実施形態では、後述するように、上記各干渉計としては、一部を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。
【００７７】
一方、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面には、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする移動鏡４１が、不図示のキネマティック支持機構を介して取り付けられている。移動鏡４１は、直方体部材と、該直方体の一面（−Ｙ側の面）に固着された一対の三角柱状部材とを一体化したような部材から成る。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、少なくとも後述する２つのＺ干渉計の間隔分、長く設計されている。
【００７８】
移動鏡４１の−Ｙ側の面には鏡面加工が施され、図４（Ｂ）に示されるように、３つの反射面４１ｂ、４１ａ、４１ｃが形成されている。反射面４１ａは、移動鏡４１の−Ｙ側の端面の一部を構成し、ＸＺ平面と平行に且つＸ軸方向に延びている。反射面４１ｂは、反射面４１ａの＋Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａに対して鈍角を成し、Ｘ軸方向に延びている。反射面４１ｃは、反射面４１ａの−Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａを挟んで反射面４１ｂと対称に設けられている。
【００７９】
移動鏡４１に対向して、該移動鏡４１に測長ビームを照射する、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図２参照）。
【００８０】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂは、図１及び図２を総合するとわかるように、Ｙ干渉計１６のＸ軸方向の一側と他側にほぼ同一距離離れて、且つＹ干渉計１６より幾分低い位置にそれぞれ配置されている。
【００８１】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれから、図１に示されるように、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ１が反射面４１ｂに向けて照射されるとともに、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ２が反射面４１ｃ（図４（Ｂ）参照）に向けて照射されるようになっている。本実施形態では、反射面４１ｂ及び反射面４１ｃで順次反射された測長ビームＢ１と直交する反射面を有する固定鏡４７Ｂ、及び反射面４１ｃ及び反射面４１ｂで順次反射された測長ビームＢ２と直交する反射面を有する固定鏡４７Ａが、移動鏡４１から−Ｙ方向に所定距離離れた位置に測長ビームＢ１，Ｂ２に干渉しない状態で、それぞれＸ軸方向に延設されている。
【００８２】
固定鏡４７Ａ、４７Ｂは、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に設けられた同一の支持体（不図示）に支持されている。
【００８３】
Ｙ干渉計１６は、図８（及び図２）に示されるように、前述の基準軸ＬＶから同一距離、−Ｘ側，＋Ｘ側に離れたＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ４1，Ｂ４2をウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａに照射し、それぞれの反射光を受光することで、ウエハテーブルＷＴＢの測長ビームＢ４1，Ｂ４2の照射点におけるＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を検出している。なお、図１では、測長ビームＢ４1，Ｂ４2が代表的に測長ビームＢ４として示されている。
【００８４】
また、Ｙ干渉計１６は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2との間にＺ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ３を反射面４１ａに向けて照射し、反射面４１ａで反射した測長ビームＢ３を受光することにより、移動鏡４１の反射面４１ａ（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＹ位置を検出している。
【００８５】
主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６の測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の平均値に基づいて反射面１７a、すなわちウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＹ位置（より正しくは、Ｙ軸方向の変位ΔＹ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｙ）を算出する。また、主制御装置２０は、反射面１７ａ及び反射面４１ａのＹ位置（Ｙ軸方向の変位ΔＹ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｘ方向の変位（ピッチング量）Δθｘを算出する。
【００８６】
また、Ｘ干渉計１２６は、図８及び図２に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸を通るＸ軸方向の直線（基準軸）ＬＨに関して同一距離離れた２軸の測長軸に沿って測長ビームＢ５1，Ｂ５2をウエハテーブルＷＴＢに照射する。主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置（Ｘ位置、より正しくは、Ｘ軸方向の変位ΔＸ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハテーブルＷＴＢのθｚ方向の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｘ）を算出する。なお、Ｘ干渉計１２６から得られるΔθｚ（Ｘ）とＹ干渉計１６から得られるΔθｚ（Ｙ）は互いに等しく、ウエハテーブルＷＴＢのθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚを代表する。
【００８７】
また、図９及び図１０などに示されるように、Ｘ干渉計１２８から測長ビームＢ７が、ウエハテーブルＷＴＢ上の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ＵＰと、ウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロードが行われるローディングポジションＬＰを結ぶＸ軸に平行な直線ＬＵＬに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射される。また、図１１及び図１２などに示されるように、Ｘ干渉計１２７から測長ビームＢ６が、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに照射される。
【００８８】
主制御装置２０は、Ｘ干渉計１２７の計測値、及びＸ干渉計１２８の計測値からも、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の変位ΔＸを求めることができる。ただし、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８の配置がＹ軸方向に関して異なっており、Ｘ干渉計１２６は図８に示される露光時に、Ｘ干渉計１２７は図１２に示されるウエハアライメント時に、Ｘ干渉計１２８は図９に示されるウエハのアンロード時及び図１０に示されるウエハのロード時に使用される。
【００８９】
前述のＺ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれからは、図１に示されるように、Ｙ軸に沿う測長ビームＢ１、Ｂ２が、移動鏡４１に向けて照射される。これらの測長ビームＢ１、Ｂ２は、移動鏡４１の反射面４１ｂ，４１ｃのそれぞれに所定の入射角（θ/２とする）で入射する。そして、測長ビームＢ１は、反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射されて固定鏡４７Ｂの反射面に垂直に入射し、測長ビームＢ２は、反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて固定鏡４７Ａ反射面に垂直に入射する。そして、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面で反射された測長ビームＢ２、Ｂ１は、再度反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射され、あるいは再度反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて（入射時の光路を逆向きに戻り）Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂで受光される。
【００９０】
ここで、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＺ軸方向への変位をΔＺｏ、Ｙ軸方向への変位をΔＹｏとすると、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長変化ΔＬ１，ΔＬ２は、それぞれ以下の式（１）、（２）で表される。
【００９１】
ΔＬ１＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）＋ΔＺｏ×ｓｉｎθ …（１）
ΔＬ２＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）−ΔＺｏ×ｓｉｎθ …（２）
従って、式（１）、（２）からΔＺｏ及びΔＹｏは次式（３）、（４）で求められる。
【００９２】
ΔＺｏ＝（ΔＬ１−ΔＬ２）／２ｓｉｎθ …（３）
ΔＹｏ＝（ΔＬ１＋ΔＬ２）／｛２（１＋ｃｏｓθ）｝ …（４）
上記の変位ΔＺｏ、ΔＹｏは、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂのそれぞれで求められる。そこで、Ｚ干渉計４３Ａで求められる変位をΔＺｏＲ、ΔＹｏＲとし、Ｚ干渉計４３Ｂで求められる変位をΔＺｏＬ、ΔＹｏＬとする。そして、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれの測長ビームＢ１、Ｂ２同士がＸ軸方向に離間する距離をＤとする（図２参照）。かかる前提の下で、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚ、θｙ方向への変位（ローリング量）Δθｙは次式（５）、（６）で求められる。
【００９３】
Δθｚ＝ｔａｎ−１｛（ΔＹｏＲ−ΔＹｏＬ）／Ｄ｝ …（５）
Δθｙ＝ｔａｎ−１｛（ΔＺｏＬ−ΔＺｏＲ）／Ｄ｝ …（６）
従って、主制御装置２０は、上記式（３）〜式（６）を用いることで、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂの計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴの４自由度の変位ΔＺｏ、ΔＹｏ、Δθｚ、Δθｙを算出することができる。
【００９４】
このように、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果から、６自由度方向（Ｚ、Ｘ、Ｙ、θｚ、θｘ、θｙ方向）に関するウエハステージＷＳＴの変位を求めることができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、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６自由度で移動可能な単一のステージにより構成される場合について説明したが、これに限らず、ＸＹ平面内で自在に移動可能なステージ本体と、該ステージ本体に対して少なくともＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動可能なウエハテーブルとを含んで、ウエハステージＷＳＴを構成しても良い。また、反射面１７ａ，反射面１７ｂの代わりに、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。さらに、投影ユニットＰＵに設けられる固定ミラーの反射面を基準面としてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するものとしたが、その基準面を配置する位置は投影ユニットＰＵに限られるものでないし、必ずしも固定ミラーを用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測しなくても良い。
【００９６】
但し、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置制御のためのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計１６，１２６，１２７の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合などに補助的に用いられる。
【００９７】
なお、干渉計システム１１８はその少なくとも一部（例えば、光学系など）が、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる、あるいは前述の如く吊り下げ支持される投影ユニットＰＵと一体に設けられても良いが、本実施形態では前述した計測フレームに設けられるものとする。
【００９８】
また、本実施形態では、干渉計システム１１８によって計測されるウエハステージＷＳＴの位置情報が、後述の露光動作やアライメント動作などでは用いられず、主としてエンコーダシステムのキャリブレーション動作（すなわち、計測値の較正）などに用いられるものとしたが、干渉計システム１１８の計測情報（すなわち、６自由度の方向の位置情報の少なくとも１つ）を、例えば露光動作及び／又はアライメント動作などで用いても良い。また、干渉計システム１１８をエンコーダシステムのバックアップとして使用することも考えられ、これについては後に詳述する。本実施形態では、エンコーダシステムはウエハステージＷＳＴの３自由度の方向、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の位置情報を計測する。そこで、露光動作などにおいて、干渉計システム１１８の計測情報のうち、エンコーダシステムによるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）と異なる方向、例えばＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向のうちの少なくとも１方向に関する位置情報のみを用いても良いし、その異なる方向の位置情報に加えて、エンコーダシステムの計測方向と同じ方向（すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の少なくとも１つ）に関する位置情報を用いても良い。また、露光動作などにおいて干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置情報を用いても良い。
【００９９】
その他、干渉計システム１１８（図６参照）には、計測テーブルＭＴＢの２次元位置座標を計測するためのＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０も含まれている。Ｙ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０（図１では、Ｘ干渉計１３０は不図示、図２参照）は、計測テーブルＷＴＢの反射面１９ａ、１９ｂに、図２に示されるように、測長ビームを照射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの変位を計測する。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０の計測値を受信し、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を算出する。
【０１００】
なお、計測テーブルＭＴＢ用のＹ干渉計として、ウエハテーブルＷＴＢ用のＹ干渉計１６と同様の多軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測テーブルＭＴＢのＸ干渉計として、ウエハテーブルＷＴＢ用のＸ干渉計１２６と同様の２軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測ステージＭＳＴのＺ変位、Ｙ変位、ヨーイング量、及びローリング量を計測するために、ウエハテーブルＷＴＢ用のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂと同様の干渉計を導入することも可能である。
【０１０１】
次に、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を計測するエンコーダシステム１５０（図６参照）の構成等について説明する。
【０１０２】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、前述したノズルユニット３２の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステム１５０の４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
【０１０３】
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図３に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、−Ｘ側に、Ｘ軸方向を長手方向として、配置されている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、Ｘ軸方向に関しての間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５つ）のＹヘッド６５1〜６５5、６４1〜６４5をそれぞれ備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、それぞれ、投影ユニットＰＵの周辺を除いて、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４つ）のＹヘッド（６５2〜６５5又は６４1〜６４4）と、投影ユニットＰＵの周辺において、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れた位置、すなわちノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド（６５1又は６４5）とを備えている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、後述する３つのＺヘッドをも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、６４1〜６４5をそれぞれ、Ｙヘッド６５、６４とも記述する。
【０１０４】
ヘッドユニット６２Ａは、前述のＹスケール３９Ｙ1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（ここでは、５眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図６参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹエンコーダ７０Ｃ（図６参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃがそれぞれ備える５つのＹヘッド（６４又は６５）（すなわち、計測ビーム）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）より僅かに狭く設定されている。
【０１０５】
ヘッドユニット６２Ｂは、図３に示されるように、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）の＋Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上にＹ軸方向に沿って間隔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、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）を介してヘッドユニット６２Ｂとは反対側のプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、上記基準軸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６６1〜６６8を、Ｘヘッド６６とも記述する。
【０１０６】
ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＸスケール３９Ｘ1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（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図６参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ位置を計測する多眼（ここでは、４眼）のＸエンコーダ７０Ｄ（図６参照）を構成する。
【０１０７】
ここでヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（計測ビーム）の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）よりも狭く設定されている。またヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６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（後述するつなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも僅かに狭く設定されている。
【０１０８】
本実施形態では、さらに、ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃの−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット６２Ｆ、６２Ｅが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ｅ及び６２Ｆは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆ及び前述のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、例えば投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は投影ユニットＰＵと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設けても良い。
【０１０９】
ヘッドユニット６２Ｅは、Ｘ軸方向の位置が異なる４つのＹヘッド６７1〜６７4を備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ｅは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側に前述の基準軸ＬＡ上に前述の間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された３つのＹヘッド６７1〜６７3と、最も内側（＋Ｘ側）のＹヘッド６７3から＋Ｘ側に所定距離（ＷＤより幾分短い距離）離れ、かつ基準軸ＬＡから＋Ｙ側に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド６７4とを備えている。
【０１１０】
ヘッドユニット６２Ｆは、基準軸ＬＶに関して、ヘッドユニット６２Ｅと対称であり、上記４つのＹヘッド６７1〜６７4と基準軸ＬＶに関して対称に配置された４つのＹヘッド６８1〜６８4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７1〜６７4、６８1〜６８4をそれぞれ、Ｙヘッド６７、６８とも記述する。後述するアライメント動作の際などには、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７，６８が少なくとも各１つそれぞれ対向し、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（図６参照））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。
【０１１１】
また、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時（Sec‐BCHK（インターバル））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（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼ぶ。また、識別のため、上述したＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にそれぞれ対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ、７０Ｆを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1、７０Ｆ1と呼ぶ。
【０１１２】
上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆは、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で、ウエハステージＷＳＴの位置座標を計測し、その計測値を主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又は７０Ｂ，７０Ｄ，７０Ｅ1，７０Ｆ1のうちの３つの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、エンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ方向の回転を制御する。なお、リニアエンコーダの構成等については、さらに後述する。
【０１１３】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と略述する）が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット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、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。
【０１１４】
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）のマトリックス状に配置される。図３中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示されず、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。この検出領域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。また、この検出領域ＡＦは、Ｙ軸方向に関して、液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の検出領域との間に配置されているので、多点ＡＦ系とアライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点ＡＦ系は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームなどに設けても良いが、本実施形態では前述の計測フレームに設けるものとする。
【０１１５】
なお、複数の検出点は１行Ｍ列又は２行Ｎ列で配置されるものとしたが、行数及び／又は列数はこれに限られない。但し、行数が２以上である場合は、異なる行の間で検出点のＸ軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点はＸ軸方向に沿って配置されるものとしたが、これに限らず、複数の検出点の全部又は一部をＹ軸方向に関して異なる位置に配置しても良い。例えば、Ｘ軸及びＹ軸の両方と交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は少なくともＸ軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数の検出点に検出ビームを照射するものとしたが、例えば検出領域ＡＦの全域に検出ビームを照射しても良い。さらに、検出領域ＡＦはＸ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度でなくても良い。
【０１１６】
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点のうち両端に位置する検出点の近傍、すなわち検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサのヘッド（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。なお、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは前述した計測フレームなどに設けても良い。
【０１１７】
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハテーブルＷＴＢ表面のＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置情報を計測するセンサヘッド、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサのヘッド（光ピックアップ方式のセンサヘッド）が用いられている。
【０１１８】
本実施形態では、各Ｚヘッドとして、エンコーダと同じくＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2等の回折格子面を上方（＋Ｚ方向）から観察する構成が採用される。それにより、複数のＺヘッドで、ウエハテーブルＷＴＢ上面の異なる位置の面位置情報を計測することで、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置と少なくともθｙ回転（ローリング）を計測することができる。
【０１１９】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、それぞれが備えるＹヘッド６５j（ｊ＝３〜５），６４i（ｉ＝１〜３）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ３つのＺヘッド７６j（ｊ＝３〜５），７４i（ｉ＝１〜３）を備えている。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する３つのＺヘッド７６j，７４iは、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて基準軸ＬＨと平行に配置され、且つ互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６j，７４iとしては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。
【０１２０】
ここで、Ｚヘッド７４3は、前述したＺヘッド７２ａ，７２ｂと同一のＹ軸に平行な直線上にある。同様に、Ｚヘッド７６3は、前述したＺヘッド７２ｃ，７２ｄと同一のＹ軸に平行な直線上にある。
【０１２１】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5は、図６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、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5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、Ｚヘッド７４1〜７４3、及びＺヘッド７６3〜７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んで、ウエハテーブルＷＴＢ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（計測システム２００の一部）が構成されている。
【０１２２】
なお、図３では、計測ステージＭＳＴの図示が省略されるとともに、その計測ステージＭＳＴと先端レンズ１９１との間に保持される水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。また、図３に示されるように、本実施形態では、アンローディングポジションＵＰと、ローディングポジションＬＰとは、基準軸ＬＶに関して対称に設定されている。しかし、これに限らず、アンローディングポジションＵＰとローディングポジションＬＰとを同一位置としても良い。
【０１２３】
図６には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。この主制御装置２０に接続された外部記憶装置であるメモリ３４には、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４3，７６3〜７６5等、計測器系の補正情報が記憶されている。なお、図６においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８などの計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
【０１２４】
次に、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの構成等について、図７（Ａ）に拡大して示されるＹエンコーダ７０Ｃを代表的に採り上げて説明する。この図７（Ａ）には、Ｙスケール３９Ｙ2に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ｃの１つのＹヘッド６４が示されている。
【０１２５】
Ｙヘッド６４は、大別すると、照射系６４ａ、光学系６４ｂ、及び受光系６４ｃの３部分から構成されている。
【０１２６】
照射系６４ａは、レーザ光ＬＢをＹ軸及びＺ軸に対して４５°を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザＬＤと、該半導体レーザＬＤから射出されるレーザビームＬＢの光路上に配置されたレンズＬ１とを含む。
【０１２７】
光学系６４ｂは、その分離面がＸＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と記述する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ等を備えている。ここで、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を基準にして、反射ミラーＲ１ａと対称な位置に、反射ミラーＲ１ｂが配置されている。同様に、収束レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、λ／４板ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂも、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を基準にして、互いに対称な位置に配置されている。
【０１２８】
前記受光系６４ｃは、偏光子（検光子）及び光検出器等を含む。受光系６４ｃは、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面を介したレーザ光ＬＢの反射回折光の戻り光路上に、配置される。
【０１２９】
Ｙエンコーダ７０Ｃにおいて、半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬＢはレンズＬ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、２つの光束ＬＢ1、ＬＢ2に偏光分離される。ここで、レーザビームＬＢのＰ偏光成分が、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して光束ＬＢ1と成り、Ｓ偏光成分が、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面で反射されて光束ＬＢ2と成る。光束ＬＢ１，ＬＢ２は、それぞれ反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂによって反射されて、反射型回折格子ＲＧに入射する。
【０１３０】
反射型回折格子ＲＧに光束ＬＢ１，ＬＢ２が照射されることにより、回折光が発生する。ここで、光束ＬＢ１の照射よって発生する−１次以下の回折光のうち、例えば−１次の回折光が、収束レンズＬ２ａ及びλ／４板ＷＰ１ａを透過して、反射ミラーＲ２ａに到達する。ただし、回折光の次数の符号は、後述するように、入射光と同じ角度で反射される零次の回折光を基準に、＋Ｙ方向（−Ｙ方向）へ回折する回折光に対して正（負）と定義する。そして、回折光は反射ミラーＲ２ａによって反射され、往路と同じ光路を逆方向に辿って、反射型回折格子ＲＧに到達する。ここで、往路と復路でλ／４板ＷＰ１ａを２度透過することにより、回折光の偏光方向は９０度回転し、Ｓ偏光に変換される。一方、光束ＬＢ２の照射よって発生する＋１次以上の回折光のうち、例えば＋１次の回折光が、収束レンズＬ２ｂ及びλ／４板ＷＰ１ｂを透過して、反射ミラーＲ２ｂに到達する。そして、回折光は反射ミラーＲ２ｂによって反射され、往路と同じ光路を逆方向に辿って、反射型回折格子ＲＧに到達する。ここで、往路と復路でλ／４板ＷＰ１ｂを２度透過することにより、回折光の偏光方向は９０度回転し、Ｐ偏光に変換される。
【０１３１】
反射型回折格子ＲＧに反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂからの戻り回折光が照射されることにより、再び回折光が発生する。反射ミラーＲ２ａからの戻り光に由来する回折光のうち、戻り光と同一次の回折光が反射ミラーＲ１ａに反射されて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する。一方、反射ミラーＲ２ｂからの戻り光に由来する回折光のうち、戻り光と同一次の回折光が反射ミラーＲ１ｂに反射されて、偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する。
【０１３２】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに到達する戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、それぞれＳ偏光とＰ偏光に変換されている。そのため、戻り光束ＬＢ１は偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面で反射され、戻り光束ＬＢ２は偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過する。それにより、戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は同軸に合成されて受光系６４ｃに入射する。
【０１３３】
受光系６４ｃの内部において、２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となる。この干渉光が光検出器によって検出される。ここで、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（この場合、Ｙ軸方向）に移動すると、後述するように、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差が変化し、それにより干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度変化より、Ｙヘッド６４とＹスケール３９Ｙ2間の位置関係、すなわちウエハステージＷＳＴのＹ座標が算出され、Ｙエンコーダ７０Ａの計測値として出力される。
【０１３４】
なお、ヘッドユニット６２Ｃのその他のＹヘッド６４、及びヘッドユニット６２Ａに属する各Ｙヘッド６５も上述と同様に構成され、Ｙスケール３９Ｙ2又は３９Ｙ1に対向してＹエンコーダ７０Ｃ又は７０Ａを構成する。
【０１３５】
また、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄそれぞれに属する各Ｘヘッド６６も、上述したＹヘッド６４と同様に構成され、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向してＸエンコーダ７０Ｂ又は７０Ｄを構成する。
【０１３６】
また、ヘッドユニット６２Ｅ，６２Ｆそれぞれに属する各Ｙヘッド６７，６８も、上述したＹヘッド６４と同様に構成され、Ｙスケール３９Ｙ2又は３９Ｙ1に対向してＹエンコーダ７０Ｅ1又は７０Ｆ1を構成する。また、Ｙヘッド６７3，６８3は、計測ステージＭＳＴ上の一対の基準格子５２にそれぞれ対向してＹエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2を構成する。
【０１３７】
各エンコーダとしては、分解能が、例えば０．１ｎｍ程度のものが用いられている。なお、本実施形態のエンコーダでは、図７（Ｂ）に示されるように、検出光として回折格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢを用いても良い。図７（Ｂ）では、格子ＲＧと比較してビームＬＢが誇張して大きく図示されている。
【０１３８】
なお、別形態として、エンコーダヘッドには光学系６４ｂのみが含まれ、照射系６４ａと受光系６４ｃが光学系６４ｂから物理的に分離しているタイプもある。このタイプの場合、レーザ光は、これら３部分間を、例えば光ファイバを介して引き回される。
【０１３９】
次に、本実施形態の露光装置１００における、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図８〜図１２に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の射出面側には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。
【０１４０】
図８には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（例えばＥＧＡ：Enhanced Global Alignment）等の結果に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光と、を交互に繰り返すことにより行われる。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、投影ユニットＰＵとウエハＷとの間に液浸領域１４が形成された状態で行われる。
【０１４１】
上述の露光中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃと、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの一方との合計３つのエンコーダの計測結果に基づいて制御されている。ここで、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のそれぞれに対向する２つのＸヘッド６６によって構成され、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のそれぞれに対向するＹヘッド６５、６４により構成される。また、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ方向の回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ表面のＸ軸方向一側と他側の端部にそれぞれ対向する一対のＺヘッド７４i，７６jの計測結果に基づいて制御されている。ウエハステージＷＳＴのθｘ回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計１６の計測結果に基づいて制御されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向の位置、θｙ方向の回転、及びθｘ方向の回転の制御（すなわちウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、事前に行われるフォーカスマッピングの結果に基づいて行われている。
【０１４２】
図８に示される、ウエハステージＷＳＴの位置では、Ｘスケール３９Ｘ1にはＸヘッド６６5（図８中に丸で囲んで示されている）が対向するが、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６はない。そのため、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｂと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）制御（以下、適宜、ステージ制御と略述する）を実行している。ここで、図８に示される位置からウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動すると、Ｘヘッド６６5はＸスケール３９Ｘ1から外れ（対向しなくなり）、代わりにＸヘッド６６4（図８中に破線の丸で囲んで示されている）がＸスケール３９Ｘ2に対向する。そこで、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｄと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いるステージ制御に切り換える。
【０１４３】
このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダを絶えず切り換えて、ステージ制御を実行している。
【０１４４】
なお、上述のエンコーダを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。ここで、干渉計システム１１８を構成するＸ干渉計１２６，１２７，又は１２８を用いてウエハステージＷＳＴのＸ位置及びθｚ回転（ヨーイング）、又はＸ位置が、Ｙ干渉計１６を用いてＹ位置、θｘ回転、及びθｚ回転が、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂ（図８では不図示、図１又は２を参照）を用いてＹ位置、Ｚ位置、θｙ回転、及びθｚ回転が計測される。Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。露光中は、図８に示されるように、Ｘ干渉計１２６が使用される。Ｘ，Ｙ，θｚ方向の３自由度方向に関しては、干渉計システム１１８の計測結果は、補助的に、ウエハステージＷＳＴの位置制御に利用される。
【０１４５】
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンロードポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触あるいは３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側面とが接触あるいは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。例えば図９、図１０には、移動後の状態が示されている。
【０１４６】
ウエハステージＷＳＴが、アンロードポジションＵＰに向けて駆動が開始された後、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄを構成する全てのＸヘッド、Ｙヘッド及び全てのＺヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ上の対応するスケールから外れる。そのため、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄ及びＺヘッドの計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。その直前に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここで、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。
【０１４７】
その後、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、図９に示されるように、アンロードポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷをアンロードする。そして、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、図１０に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上に次のウエハＷをロードする。
【０１４８】
これらの動作と平行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ平面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースライン・チェック）を実行する。Sec-BCHKはウエハ交換毎にインターバル的に行う。ここで、ＸＹ平面内の位置（θｚ回転）を計測するために、前述のＹエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2が使用される。
【０１４９】
次に、主制御装置２０は、図１１に示されるように、ウエハステージＷＳＴを駆動し、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHK（プライマリ・ベースライン・チェック）の前半の処理を行う。
【０１５０】
このとき、図１１に示されるように、２つのＹヘッド６８2，６７3と１つのＸヘッド６６（図中に丸で囲んで示されている）が、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とＸスケール３９Ｘ2に対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ｆ1，７０Ｅ1，７０Ｄ）を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム１１８は、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。
【０１５１】
その後、主制御装置２０は、プライマリアライメント系ＡＬ１とセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）を実行する（図１２中の星マーク参照）。
【０１５２】
なお、本実施形態では、図１２に示されるように、ウエハアライメントを開始するまでに、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴはスクラム状態へ移行している。主制御装置２０は、スクラム状態を保ちながら、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴを＋Ｙ方向に駆動する。その後、液浸領域１４の水は、計測テーブルＭＴＢ上からウエハテーブルＷＴＢ上に移動する。
【０１５３】
ウエハアライメント（ＥＧＡ）と平行して、主制御装置２０は、Ｚヘッド（７０ａ〜７０ｄ）と多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いたフォーカスキャリブレーション及びフォーカスマッピング、さらに空間像計測装置４５を用いたウエハテーブルＷＴＢのＸＹ位置に対する投影像の強度分布を計測するPri-BCHK後半の処理を実行する。
【０１５４】
以上の作業が終了すると、主制御装置２０は、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴのスクラム状態を解除する。そして、図８に示されるように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハＷ上にレチクルパターンを転写する。以降、同様の動作が繰り返し実行される。
【０１５５】
本実施形態では、前述のごとく、主制御装置２０は、干渉計システム１１８のＸ干渉計１２６，１２７，１２８と、Ｙ干渉計１６と、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いることにより、全ストローク領域における、ウエハステージＷＳＴの６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）方向の変位を計測することができる。
【０１５６】
ここで、干渉計の計測原理を簡単に説明する。干渉計は、計測対象物に設置された反射面に向けて、測長ビーム（測長光）を照射し、その反射光を、参照光と合成して受光し、その合成光、すなわち干渉光の強度を計測する。ここで、反射光と参照光の光路差ΔＬより、それらの間の相対位相（位相差）がＫΔＬ変化する。それにより、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ）に比例して変化する。ただし、ホモダイン検波方式を採用したとして、測長光と参照光の波数は同じでＫとした。定数ａは測長光と参照光の強度比より決まる。ここで、参照光に対する反射面は、一般に、投影ユニットＰＵ側面（場合によっては干渉計ユニット内）に設けられる。この参照光の反射面が、測長の基準位置となる。従って、光路差ΔＬには、基準位置から反射面までの距離が反映される。そこで、反射面までの距離の変化に対する、干渉光の強度変化の回数（フリンジの数）を計測すれば、その計数値と計測単位の積より、計測対象物に設置された反射面の変位が算出される。ここで、計測単位は、シングルパス方式の干渉計の場合、測長光の波長の２分の１、ダブルパス方式の干渉計の場合、波長の４分の１である。
【０１５７】
ところで、ヘテロダイン検波方式の干渉計を採用した場合、測長光の波数Ｋ１と参照光の波数Ｋ２はわずかに異なる。この場合、測長光と参照光の光路長をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、測長光と参照光の間の位相差はＫΔＬ＋ΔＫＬ１と与えられ、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ＋ΔＫＬ１）に比例して変化する。ただし、光路差ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２，ΔＫ＝Ｋ１−Ｋ２，Ｋ＝Ｋ２とした。ここで、参照光の光路長Ｌ２が十分短く、近似ΔＬ≒Ｌ１が成り立てば、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ［（Ｋ＋ΔＫ）ΔＬ］に比例して変化する。これからわかるように、干渉光の強度は、光路差ΔＬが変化するのに伴い、参照光の波長２π／Ｋで周期振動するとともに、その周期振動の包絡線は長い周期２π／ΔＫで振動する（うなる）。従って、ヘテロダイン検波方式では、長い周期のうなりより、光路差ΔＬの変化方向、すなわち計測対象物の変位方向を知ることができる。
【０１５８】
なお、干渉計の主要な誤差要因として、ビーム光路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気揺らぎ）がある。例えば、空気揺らぎによって、光の波長λがλ＋Δλに変化したとする。この波長の微小変化Δλによる位相差ＫΔＬの変化は、波数Ｋ＝２π／λなので、２πΔＬΔλ／λ２と求められる。ここで、仮に、光の波長λ＝１μｍ、微小変化Δλ＝１ｎｍとすると、光路差ΔＬ＝１００ｍｍに対して、位相変化は２π×１００となる。この位相変化は、計測単位の１００倍の変位に対応する。この様に、光路長が長く設定される場合には、干渉計は、短時間に起こる空気揺らぎの影響が大きく、短期安定性に劣る。その様な場合には、エンコーダを使用するのが望ましい。
【０１５９】
次に、主制御装置２０による、Ｘ干渉計１２６（１２７又は１２８）とＹ干渉計１６との計測結果に基づく、ウエハテーブルＷＴＢの位置座標（Ｘ，Ｙ）の算出方法について説明する。
【０１６０】
図１３において、３つのＸ干渉計を総称してＩｎｔＸ、Ｙ干渉計をＩｎｔＹとする。簡単のため、これらの干渉計の測長軸は１本とする。Ｘ及びＹ座標軸は、それぞれＸ干渉計ＩｎｔＸの測長軸ＬＸとＹ干渉計ＩｎｔＹの測長軸ＬＹによって定義される。Ｘ干渉計ＩｎｔＸの基準位置はＯＸ＝（ｐｘ，ｑｘ）、Ｙ干渉計ＩｎｔＹの基準位置はＯＹ＝（ｐｙ，ｑｙ）、ＸＹ座標系の原点をＯ＝（ｐｙ，ｑｘ）とする。測長ビームＬＸ，ＬＹの反射面１７ｂ，１７ａ上の照射点をＱＸ，ＱＹとする。
【０１６１】
図１３（Ａ）に示される基準状態において、ウエハテーブルＷＴＢの中心は座標原点Ｏに位置する。また、Ｘ反射面１７ｂはＹ軸に平行で測長軸ＬＸ（以下では、必要に応じ、Ｘ干渉計ＩｎｔＸの測長ビームも測長ビームＬＸと記述する）に直交、Ｘ反射面１７ａはＸ軸に平行で測長軸ＬＹ（以下では、必要に応じ、Ｙ干渉計ＩｎｔＹの測長ビームも測長ビームＬＹと記述する）に直交する。この基準状態において、座標原点Ｏからの反射面１７ｂ，１７ａへの最近接ベクトルを、それぞれｄｘ＝−ｄＸｅｘ，ｄｙ＝−ｄＹｅｙとする。ここで、ｅｘ，ｅｙはそれぞれＸ，Ｙ単位ベクトルである。
【０１６２】
最近接ベクトルｄｘ，ｄｙで示される反射面１７ｂ，１７ａ上の点は、それぞれ測長ビームＬＸ，ＬＹの反射面１７ｂ，１７ａ上の照射点ＱＸ，ＱＹと一致する。なお、ＸＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの測長ビームＬＸ，ＬＹの照射点ＱＸ，ＱＹまでの距離は、それぞれ｜（ｄｘ−ＯＸ）・ｅｘ｜＝｜ｄＸ＋ｐｘ｜，｜（ｄｙ−ＯＹ）・ｅｙ｜＝｜ｄＹ＋ｑｙ｜となる。
【０１６３】
図１３（Ｂ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢが、基準状態から位置Ｏ’＝（Ｘ＋ｐｙ，Ｙ＋ｑｘ）へ移動し、θｚ回転したとする。ここで、ウエハステージＷＳＴの変位ベクトルをρ＝Ｏ’−Ｏ＝（Ｘ，Ｙ）、ステージ中心から反射面１７ｂ，１７ａへの最近接ベクトルをｄｘ’，ｄｙ’とする。ただし、Ｒ（θｚ）を回転行列として、ｄｘ’＝Ｒ（θｚ）・ｄｘ，ｄｙ’＝Ｒ（θｚ）・ｄｙと表される。この状態において、測長ビームＬＸ，ＬＹの照射点ＱＸ，ＱＹまでの距離、すなわちＸ及びＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの計測値Ｌｘ，Ｌｙは、それぞれ、次式（７ａ）、（７ｂ）で与えられる。
【０１６４】
Ｌｘ＝ρｘ・（ｅｘ＋ｅｙｔａｎθｚ）−Ｏｘ・ｅｘ ……（７ａ）
Ｌｙ＝ρｙ・（ｅｙ−ｅｘｔａｎθｚ）−Ｏｙ・ｅｙ ……（７ｂ）
ただし、ρｘ＝ｄｘ’−ρ，ρｙ＝ｄｙ’−ρである。連立方程式（７ａ）（７ｂ）における未知変数はＸ，Ｙの２つで、それぞれ、次式（８ａ）、（８ｂ）のように求められる。
【０１６５】
Ｘ＝ｐｙ＋［（Ｌｘ＋ｐｘ）ｃｏｓθｚ＋ｄｘ］ｃｏｓθｚ
−［（Ｌｙ＋ｑｙ）ｃｏｓθｚ＋ｄｙ］ｓｉｎθｚ ……（８ａ）
Ｙ＝ｑｘ＋［（Ｌｘ＋ｐｘ）ｃｏｓθｚ＋ｄｘ］ｓｉｎθｚ
＋［（Ｌｙ＋ｑｙ）ｃｏｓθｚ＋ｄｙ］ｃｏｓθｚ ……（８ｂ）
従って、Ｘ及びＹ干渉計ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹの計測結果Ｌｘ，Ｌｙと、例えば前述のＺ干渉計４３Ａ,４３Ｂより得られる回転角θｚから、上式（８ａ）、（８ｂ）を用いて、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ）が算出される。
【０１６６】
主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのＹ位置座標に応じて、ウエハステージＷＳＴの位置座標を計測するために使用するＸ干渉計が、切り換えられる。図８に示されるように、露光時には、Ｘ干渉計１２６が使用される。図１２に示されるように、ウエハアライメント時には、Ｘ干渉計１２７が使用される。また、図９に示されるウエハのアンローディング時及び図１０に示されるウエハのローディング時には、Ｘ干渉計１２８が使用される。ここで、位置座標の計測に使用しないＸ干渉計は、主制御装置２０により、停止される。例えば図８に示される露光時にはＸ干渉計１２７，１２８が、図１２に示されるウエハアライメント時にはＸ干渉計１２６，１２８が、図１０、図９に示されるウエハのローディング、アンローディング時にはＸ干渉計１２６，１２７が、それぞれ停止される。
【０１６７】
また、主制御装置２０により、Ｘ干渉計の切り換え前後で算出されるウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置座標が連続となるよう、Ｘ干渉計の復帰時に、計測値の初期設定が行われる。切り換え前の第１のＸ干渉計の計測値Ｌｘ，Ｙ干渉計１６の計測値Ｌｙ、Ｚ干渉計より得られる回転角θｚを用いて、上式（８ａ）、（８ｂ）より、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ）が得られる。主制御装置２０は、ここで得られる位置座標（Ｘ，Ｙ）を式（７ａ）に代入し、Ｌｘを求める。切り換え後の第２のＸ干渉計の計測値も式（７ａ）に従うので、主制御装置２０は、得られたＬｘを第２のＸ干渉計の計測値として初期設定する。初期設定終了後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に基づき、所定のべきタイミングで、計測値を監視するＸ干渉計を第１のＸ干渉計から第２のＸ干渉計に切り換える。
【０１６８】
次に、エンコーダの計測原理、すなわちエンコーダが検出する２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差とスケールの変位との関係を、先のＹエンコーダ７０Ｃを例にして、簡単に説明する。
【０１６９】
前述のように、Ｙエンコーダ７０Ｃを構成する受光系６４ｃの内部において、２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２は、検光子によって偏光方向を揃ええられ、相互に干渉して干渉光となる。この干渉光が光検出器６４ｃによって検出される。ここで、Ｙスケール３９Ｙ2（すなわちウエハステージＷＳＴ）が変位すると、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φが変化し、それにより干渉光の強度Ｉが、Ｉ∝１＋ｃｏｓφと変化する。ただし、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２の強度は互いに等しいとした。
【０１７０】
ここで、２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φは、光束ＬＢ１，ＬＢ２の光路差ΔＬに起因する位相差（ＫΔＬ）と、光束ＬＢ１，ＬＢ２のＹスケール３９Ｙ2のＹ，Ｚ軸方向の変位ΔＹ，ΔＺに起因する位相シフトの差と、の和として、次式（９）のように求められる。
【０１７１】
φ＝ＫΔＬ＋４π（ｎｂ−ｎａ）ΔＹ／ｐ
＋２ＫΔＺｆ（θａ０，θａ１，θｂ０，θｂ１）＋φ０ …（９）
ここで、次式（１０）、（１１）により表される２つの光束ＬＢ１，ＬＢ２のそれぞれの回折条件、すなわち図１４に示される光束ＬＢ１の反射型回折格子ＲＧへの入射角θａ０と散乱角θａ１の関係と光束ＬＢ２の反射型回折格子ＲＧへの入射角θｂ０と散乱角θｂ１の関係を適用した。
【０１７２】
ｓｉｎθａ１＋ｓｉｎθａ０＝ｎａλ／ｐ …（１０）
ｓｉｎθｂ１＋ｓｉｎθｂ０＝ｎｂλ／ｐ …（１１）
ただし、光束ＬＢ１，ＬＢ２の回折次数をｎａ，ｎｂとし、波長λ１＝λ２＝λとし、回折格子のピッチをｐとした。なお、回折次数は、散乱角−θａ０または−θｂ０の零次回折光を基準にして、＋Ｙ方向に散乱される回折光に対して正、−Ｙ方向に散乱される回折光に対し負と定義した（図１４参照）。また、式（９）において、反射鏡Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂの配置と回折条件（式（１０）、（１１））とから定まる幾何学的因子を、次式（１２）のように表記した。
【０１７３】
ｆ（θａ０，θａ１，θｂ０，θｂ１）
＝ｃｏｓθｂ１＋ｃｏｓθｂ０−ｃｏｓθａ１−ｃｏｓθａ０ …（１２）
また、その他の要因（例えば、変位ΔＬ，ΔＹ，ΔＺの基準位置の定義など）より定まる定位相項をφ０と表記した。なお、位相差φは、原理上、Ｘ軸方向の変位にも依存し得るが、ここでは考えないこととする。
【０１７４】
ここで、Ｙエンコーダ７０Ｃは、光路差ΔＬ＝０と次式（１３）で表される対称性を満たすように、構成されているとする。
【０１７５】
θａ０＝θｂ０、θａ１＝θｂ１ …（１３）
その場合、式（９）の右辺第３項は零になり、同時にｎｂ＝−ｎａ（＝ｎ）を満たすので、次式（１４）が得られる。
【０１７６】
φｓｙｍ（ΔＹ）＝２πΔＹ／（ｐ／４ｎ）＋φ０ …（１４）
上式（１４）より、位相差φｓｙｍは光束ＬＢ１，ＬＢ２の波長λに依存しないことがわかる。そして、干渉光の強度Ｉは、変位ΔＹが計測単位（計測ピッチとも呼ぶ）ｐ／４ｎ増加あるいは減少する毎に、強弱を繰り返すことがわかる。そこで、予め定められた基準位置からの変位ΔＹに伴う干渉光の強度の強弱の回数を計測する。そして、その計数値（カウント値）ｃΔＹより、変位ΔＹの計測値ＣΔＹが、次式（１５）のように求められる。
【０１７７】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×ｃΔＹ …（１５）
さらに、内挿器（インターポレータ）を用いて干渉光の正弦的な強度変化を分割することにより、その位相φ’（すなわちφｓｙｍを２πで割ったあまり）を計測することができる。その場合、変位ΔＹの計測値ＣΔＹは、次式（１６）により算出される。
【０１７８】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×｛ｃΔＹ＋（φ’−φ０）／２π｝ …（１６）
ここで、定位相項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φｓｙｍ（ΔＹ＝０）を保持することとする。
【０１７９】
以上の説明よりわかるように、内挿器を併用することにより、変位ΔＹを、計測単位（ｐ／４ｎ）以下の計測分解能で計測することができる。ここで、計測分解能は、位相φ’の分割単位から定まる離散化誤差（量子化誤差とも呼ぶ）、変位ΔＹによる干渉光の強度変化I（ΔＹ）＝I（φｓｙｍ（ΔＹ））の理想的な正弦波形からのずれに起因する内挿誤差等、から決まる。なお、変位ΔＹの離散化単位は、例えば計測単位（ｐ／４ｎ）の数１０００分の１で、約０．１ｎｍと十分小さいので、特に断らない限り、エンコーダの計測値ＣΔＹを連続量とみなす。
【０１８０】
ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向とは異なる方向に移動し、Ｙヘッド６４とＹスケール３９Ｙ2の間に計測方向以外の相対変位が生じると、Ｙエンコーダ７０Ｃに計測誤差が生じる。以下、上述のエンコーダの計測原理に基づいて、計測誤差の発生機構を考えてみる。
【０１８１】
簡単な例として、図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）に示される２つのケースにおいて、上式（９）で示される位相差φの変化を考えてみる。図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）では、共に、ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に平行な姿勢を維持しているものとする。まず、図１５（Ａ）のケースでは、ヘッド６４の光軸がＺ軸方向に一致している（ヘッド６４が傾いていない）。ここで、ウエハステージＷＳＴがＺ軸方向に変位したとする（ΔＺ≠０，ΔＹ＝０）。この場合、光路差ΔＬに変化はないので、式（９）右辺第１項に変化はない。第２項は、仮定ΔＹ＝０より、零となる。そして、第３項は、式（１３）の対称性を満たしているので、零となる。従って、位相差φに変化は生じず、また干渉光の強度変化も生じない。結果として、エンコーダのカウント値も変化しない。
【０１８２】
一方、図１５（Ｂ）のケースでは、ヘッド６４の光軸がＺ軸に対して傾いている（ヘッド６４が傾いている）。この状態から、ウエハステージＷＳＴがＺ軸方向に変位したとする（ΔＺ≠０，ΔＹ＝０）。この場合も、光路差ΔＬに変化は生じないので、式（９）右辺第１項に変化はない。そして第２項は、仮定ΔＹ＝０より、零となる。しかし、ヘッドが傾いていることにより式（１３）の対称性が破れるので、第３項は零にならず、Ｚ変位ΔＺに比例して変化する。従って、位相差φに変化が生じ、結果として、カウント値が変化する。
【０１８３】
また、図示は省略するが、計測方向（Ｙ軸方向）と光軸方向（Ｚ軸方向）とに垂直な方向（Ｘ軸方向）にウエハステージＷＳＴが変位する場合（ΔＸ≠０，ΔＹ＝０，ΔＺ＝０）、回折格子ＲＧの格子線の向く方向が計測方向と直交している限り計測値は変化しないが、直交していなければ角度に比例したゲインで感度が発生する。
【０１８４】
次に、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）を用いて、ウエハステージＷＳＴの回転（傾斜が変化）するケースを考えてみる。まず、図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）では、ヘッド６４の光軸がＺ軸方向に一致している（ヘッド６４が傾いていない）ものとする。
【０１８５】
図１６（Ａ）の状態では、ウエハステージＷＳＴがＸＹ平面に平行になっている。この状態から、ウエハステージＷＳＴが＋Ｚ方向に変位して図１６（Ｂ）の状態になっても、先の図１５（Ａ）と同じケースなので、エンコーダの計測値は変化しない。
【０１８６】
次に、図１６（Ｂ）の状態から、ウエハステージＷＳＴがＸ軸回りに回転して図１６（Ｃ）の状態になるとする。この場合、ヘッドとスケールが相対運動していない、すなわちΔＹ＝ΔＺ＝０であるにもかかわらず、ウエハステージＷＳＴの回転により光路差ΔＬに変化が生じるため、エンコーダの計測値が変化する。
【０１８７】
次に、図１６（Ｃ）の状態から、ウエハステージＷＳＴが下方に移動して図１６（Ｄ）の状態になるとする。この場合、ウエハステージＷＳＴは回転しないので、光路差ΔＬに変化は生じない。しかし、式（１３）の対称性が破れているため、式（９）の右辺第３項を通じてＺ変位ΔＺによって位相差φが変化する。それにより、エンコーダの計測値が変化する。
【０１８８】
その他の計測誤差の発生要因として、ビーム路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気揺らぎ）が考えられる。２つの戻り光束ＬＢ１，ＬＢ２間の位相差φは、式（９）右辺第１項より、２つの光束の光路差ΔＬに依存する。ここで、空気揺らぎによって、光の波長λがλ＋Δλに変化したとする。この波長の微小変化Δλによって、位相差は微小量Δφ＝２πΔＬΔλ／λ２変化する。ここで、仮に、光の波長λ＝１μｍ、微小変化Δλ＝１ｎｍとすると、光路差ΔＬ＝１ｍｍに対して、位相変化Δφ＝２πとなる。この位相変化は、エンコーダのカウント値に換算すると１に相当する。また、変位に換算すると、ｐ／２（ｎｂ−ｎａ）に相当する。従って、ｎｂ＝−ｎａ＝１とすれば、ｐ＝１μｍの場合、０．２５μｍの計測誤差が生ずることになる。
【０１８９】
実際のエンコーダでは、干渉させる２つの光束の光路長が極短いため、空気揺らぎによる波長変化Δλは非常に小さい。さらに、光路差ΔＬは、光軸が反射面に対して直交する理想状態において、ほぼ零になるよう設計されている。そのため、空気揺らぎに起因する計測誤差はほぼ無視できる。干渉計と比較しても格段に小さく、短期安定性に優れている。
【０１９０】
エンコーダの計測誤差の主要な要因として、スケール表面の凹凸や回折格子の機械的な変形等に起因する誤差がある。エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張等により、表面が変形したり、回折格子のピッチが部分的又は全体的に変化したりする。そのため、エンコーダは、使用時間の経過とともに、計測誤差が大きくなる傾向があり、長期安定性に欠ける。
【０１９１】
そこで、予め、これらの主要な誤差を補正するための前処理を行った後、実際のロットの処理中などに実行されるウエハステージＷＳＴの位置計測に、エンコーダが使用される。
【０１９２】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、必ず、エンコーダ７０Ａ及び７０Ｃ、並びにエンコーダ７０Ｂ及び７０Ｄの少なくとも一方（又はＹエンコーダ７０Ｅ1及び７０Ｆ1、並びにエンコーダ７０Ｂ及び７０Ｄの少なくとも一方）の少なくとも合計３個のエンコーダの計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標を算出している。そして、算出された位置座標に従って、ステージ駆動系１２４を構成する各モータを制御することにより、ウエハステージＷＳＴを高精度に駆動することができる。
【０１９３】
ここで、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）を参照して、監視している３つのエンコーダの計測値から、ウエハステージＷＳＴの位置座標を算出する方法を説明する。ここでは、簡単のため、ウエハステージＷＳＴの移動の自由度は３つ（Ｘ，Ｙ，θｚ）とする。
【０１９４】
図１７（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴが座標原点（Ｘ，Ｙ、θｚ）＝（０，０，０）にある基準状態が示されている。この基準状態から、エンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２及びエンコーダ（Ｘヘッド）Ｅｎｃ３のいずれもが、それぞれが対向するスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2及び３９Ｘ1の走査領域から外れない範囲内で、ウエハステージＷＳＴを駆動する。このようにして、ウエハステージＷＳＴが位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に移動した状態が、図１７（Ｂ）に示されている。ただし、ＸＹ座標系における、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の位置（Ｘ，Ｙ）をそれぞれ（ｐ1，ｑ1）、（ｐ2，ｑ2）、（ｐ3，ｑ3）とする。
【０１９５】
ＸヘッドとＹヘッドは、それぞれ、ウエハステージＷＳＴの中心軸ＬＬとＬＷからの相対距離を計測する。従って、ＸヘッドとＹヘッドの計測値ＣＸ，ＣＹは、それぞれ、次式（１７ａ）、（１７ｂ）で表すことができる。
【０１９６】
ＣＸ＝ｒ’・ｅｘ’ …（１７ａ）
ＣＹ＝ｒ’・ｅｙ’ …（１７ｂ）
ここで、ｅｘ’，ｅｙ’は、ウエハステージＷＳＴにのった相対座標系（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）におけるＸ’，Ｙ’単位ベクトルで、基準座標系（Ｘ，Ｙ，θｚ）におけるＸ，Ｙ単位ベクトルｅｘ，ｅｙと、次式（１８）の関係がある。
【０１９７】
【数１】
また、ｒ’は相対座標系におけるエンコーダの位置ベクトルで、基準座標系における位置ベクトルｒ＝（ｐ，ｑ）を用いて、ｒ’＝ｒ−（Ｏ’−Ｏ）と与えられる。従って、式（１７ａ），（１７ｂ）は、次式（１９ａ），（１９ｂ）のように書き換えられる。
【０１９８】
ＣＸ＝ （ｐ−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（１９ａ）
ＣＹ＝−（ｐ−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（１９ｂ）
従って、図１７（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）に位置する場合、３つのエンコーダの計測値は、理論上、次の式（２０ａ）〜（２０ｃ）で表すことができる。
【０１９９】
Ｃ1＝−（ｐ1−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ1−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ａ）
Ｃ2＝−（ｐ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｂ）
Ｃ3＝ （ｐ3−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ3−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｃ）
なお、図１７（Ａ）の基準状態では、連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）より、Ｃ1＝ｑ1，Ｃ2＝ｑ2，Ｃ3＝ｐ3となる。従って、基準状態において、３つのエンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、Ｅｎｃ３の計測値を、それぞれｑ1，ｑ2，ｐ3と初期設定すれば、以降ウエハステージＷＳＴの変位（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、３つのエンコーダは式（２０ａ）〜（２０ｃ）で与えられる理論値を提示することになる。
【０２００】
連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）では、変数が３つ（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して３つの式が与えられている。従って、逆に、連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）における従属変数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3が与えられれば、変数Ｘ，Ｙ，θｚを求めることができる。ここで、近似ｓｉｎθｚ≒θｚを適用すると、あるいはより高次の近似を適用しても、容易に方程式を解くことができる。従って、エンコーダの計測値Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3よりウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出することができる。
【０２０１】
本実施形態の露光装置１００では、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2それぞれに、少なくとも１個のＹヘッド（６５、６４、６８又は６７）が対向するように、ＹスケールとＹヘッドが配置されている。そして、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のうちの少なくとも一方に、少なくとも１個のＸヘッド６６が対向するように、ＸスケールとＸヘッドが配置されている。従って、少なくとも３個のヘッドが、対応するＸスケール又はＹスケールに、同時に対向するように配置されている。なお、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）中では、対応するＸスケール又はＹスケールに対向したヘッドが丸で囲んで示されている。
【０２０２】
ここで、主制御装置２０は、図１８（Ａ）に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動する場合、Ｙヘッド６４を、例えば、同図中に矢印ｅ1で示されるように、実線の丸で囲まれるＹヘッド６４3から点線の丸で囲まれるヘッド６４4へと切り換える。そのように、Ｙヘッド６４は、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられていく。なお、エンコーダでは相対変位が検出されるので、絶対変位（すなわち位置）を算出するために、基準となる位置を設定しなければならない。そこで、ヘッドの切り換え時に、作動する（アクティブになる）ヘッドの位置が算出され、基準位置として初期設定される。初期設定については、後で詳細に説明する。
【０２０３】
また、主制御装置２０は、図１８（Ｂ）に白抜き矢印で示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動する場合、Ｘヘッド６６を、例えば、矢印ｅ２で示されるように、実線の丸で囲まれるヘッド６６5から点線の丸で囲まれるヘッド６６6へと切り換える。そのように、Ｘヘッド６６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向への移動に伴い、順次、隣のヘッドに切り換えられていく。このヘッド切り換え時に、作動する（アクティブになる）ヘッドの位置が算出され、基準位置として初期設定される。
【０２０４】
ここで、図１８（Ａ）中に矢印ｅ1で示されるＹヘッド６４３から６４４への切り換えを例に、エンコーダヘッドの切り換え手順を、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）に基づいて説明する。
【０２０５】
図１９（Ａ）には、切り換え前の状態が示されている。この状態では、Ｙスケール３９Ｙ２上の走査領域（回折格子が設けられている領域）に対向しているＹヘッド６４３が作動していて、走査領域から外れているＹヘッド６４４は停止している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）では、作動しているヘッドが黒塗りの丸、停止しているヘッドが白抜き丸で表されている。そして、主制御装置２０は、作動中のＹヘッド６４３の計測値を監視している。図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）では、計測値が監視されているヘッドを、２重の矩形枠で表されている。
【０２０６】
ここで、ウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動すると、Ｙスケール３９Ｙ２が右方向に変位する。ここで、本実施形態では、前述の如く、Ｙヘッドの相互の間隔は、Ｙスケール３９Ｙ2のＸ軸方向の有効幅（走査領域の幅）よりも狭く設定されている。そのため、図１９（Ｂ）に示されるように、両Ｙヘッド６４３，６４４がＹスケール３９Ｙ2の走査領域に対向する状態がある。そこで、主制御装置２０は、作動中のＹヘッド６４３とともに、停止中のＹヘッド６４４が走査領域に対向したのを確認して、Ｙヘッド６４４を復帰させる。ただし、主制御装置２０は、この時点では、まだ、Ｙヘッド６４４の計測値の監視を開始しない。
【０２０７】
次に、図１９（Ｃ）に示されるように、後に停止されるＹヘッド６４３が走査領域に対向している間に、主制御装置２０は、Ｙヘッド６４３を含む作動中のエンコーダヘッドの計測値より、復帰したＹヘッド６４４の基準位置を算出する。そして、主制御装置２０は、その基準位置を、Ｙヘッド６４４の計測値の初期値として設定する。なお、基準位置の算出と初期値の設定に関しては、後で詳細に説明する。
【０２０８】
主制御装置２０は、上記の初期値の設定と同時に、計測値を監視するエンコーダヘッドを、Ｙヘッド６４３から６４４へ切り換える。切り換え終了後、主制御装置２０は、図１９（Ｄ）に示されるように、Ｙヘッド６４３を、走査領域から外れる前に停止する。以上でエンコーダヘッドの切り換えの全作業が終了し、以降、図１９（Ｅ）に示されるように、Ｙヘッド６４４の計測値が主制御装置２０により監視される。
【０２０９】
本実施形態では、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える隣接するＹヘッド６５相互，６４相互の間隔はともに例えば７０ｍｍ（一部例外あり）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の走査領域のＸ軸方向の有効幅（例えば７６ｍｍ）よりも狭く設定されている。また、同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６相互の間隔は例えば７０ｍｍ（一部例外あり）と、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の走査領域のＹ軸方向の有効幅（例えば７６ｍｍ）よりも狭く設定されている。これにより、上述のように、Ｙヘッド６５又は６４、及びＸヘッド６６の切り換えを円滑に実行することができる。
【０２１０】
なお、隣接する両ヘッドがスケールに対向する範囲、すなわち、図１９（Ｂ）に示される状態から図１９（Ｄ）に示される状態までのウエハステージＷＳＴの移動距離が例えば６ｍｍある。その中央、すなわち、図１９（Ｃ）に示されるウエハステージＷＳＴの位置で、計測値を監視するヘッドが切り換えられる。この切り換え作業は、停止されるヘッドが走査領域から外れるまでに、すなわち、ウエハステージＷＳＴが図１９（Ｃ）に示される状態から図１９（Ｄ）に示される状態までの距離３ｍｍの領域を移動する間に、完了する。例えば、ステージの移動速度１ｍ／ｓｅｃの場合、３ｍｓｅｃの時間内に、ヘッドの切り換え作業が完了することになる。
【０２１１】
次に、エンコーダヘッドの切り換え時におけるつなぎ処理、すなわち計測値の初期設定について、主制御装置２０の動作を中心として説明する。
【０２１２】
本実施形態では、前述の如く、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、ＸＹ平面内でのウエハステージＷＳＴの位置情報を検出するために、常に３つのエンコーダ（Ｘヘッド及びＹヘッド）がステージの動きを観測している。従って、エンコーダの切り換え処理を行う際には、図２０に示されるように、４つめのエンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ４を加えた、４つのエンコーダＥｎｃ１〜Ｅｎｃ４でウエハステージＷＳＴを観測していることとなる。
【０２１３】
図２０に示されるエンコーダの切り換え状態では、エンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４が、それぞれスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2，３９Ｘ1，３９Ｙ1の上に位置している。一見すると、エンコーダＥｎｃ１からエンコーダＥｎｃ４に切り換えられるように見える。しかし、エンコーダＥｎｃ１とエンコーダＥｎｃ４とではそれらの計測方向であるＹ軸方向の位置が異なることからも明らかなように、切り換えを行うタイミングにおいてエンコーダＥｎｃ１の計測値をそのままエンコーダＥｎｃ４の計測値の初期値として設定しても何の意味もない。
【０２１４】
そこで、本実施形態では、主制御装置２０が、図２０に示されるように、３つのエンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、及びＥｎｃ３によるウエハステージＷＳＴの位置計測から、３つのエンコーダＥｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４による位置計測に、切り換えるようになっている。この切り換え方式は、あるヘッドから別のヘッドに切り換えるのではなく、３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせ（組）から、別の３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせ（組）に切り換えるものである。
【０２１５】
その際、主制御装置２０は、まず、エンコーダＥｎｃ１、Ｅｎｃ２、及びＥｎｃ３の計測値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を用いて連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）を解き、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。次に、ここで算出された位置座標を用いて、エンコーダ（Ｙヘッド）Ｅｎｃ４の計測値が従う次の理論式（２０ｄ）より、理論値Ｃ４を求める。
【０２１６】
Ｃ4＝−（ｐ4−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｄ）
ここで、ｐ4、ｑ4は、エンコーダＥｎｃ４のＸ，Ｙ設置位置である。そして、理論値Ｃ4をエンコーダＥｎｃ４の初期値として設定する。
【０２１７】
以上のつなぎ処理により、ウエハステージＷＳＴの位置計測の結果（Ｘ，Ｙ，θｚ）を維持したまま、エンコーダの切り換え作業が完了する。それ以降は、切り換え後に使用するエンコーダＥｎｃ２、Ｅｎｃ３、及びＥｎｃ４の計測値Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を用いて、次の連立方程式（２０ｂ）〜（２０ｄ）を解いて、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。
【０２１８】
Ｃ2＝−（ｐ2−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ2−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｂ）
Ｃ3＝ （ｐ3−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ3−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｃ）
Ｃ4＝−（ｐ4−Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｃｏｓθｚ …（２０ｄ）
なお、４つめのエンコーダがＸヘッドの場合には、理論式（２０ｄ）の代わりに次の理論式（２０ｅ）を用いた連立方程式（２０ｂ）（２０ｃ）（２０ｅ）を用いれば良い。
【０２１９】
Ｃ4＝ （ｐ4−Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ4−Ｙ）ｓｉｎθｚ …（２０ｅ）
ただし、実際のエンコーダの計測値（生計測値）には、各種の計測誤差が含まれている。そこで、主制御装置２０は、誤差補正した値を計測値Ｃ4として提示する。従って、上述のつなぎ処理において、主制御装置２０は、ステージ位置起因誤差補正情報及び／又はスケールの格子ピッチの補正情報（及び格子変形の補正情報）等を用いて、式（２０ｄ）又は式（２０ｅ）から求まる理論値Ｃ4を逆補正し、補正前の生値Ｃ4’を算出し、その生値Ｃ4’をエンコーダＥｎｃ４の測定値の初期値として設定する。
【０２２０】
ところで、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの位置座標は、主制御装置２０により、例えば９６μｓｅｃの時間間隔で制御されている。この制御サンプリング間隔毎に、位置サーボ制御系（主制御装置２０の一部）が、ウエハステージＷＳＴの現在位置を更新し、目標位置に位置決めするための推力指令値などを演算し、出力している。前述のように、ウエハステージＷＳＴの現在位置は、干渉計又はエンコーダの計測値より、算出される。
【０２２１】
ここで、先に説明したように、干渉計とエンコーダとは干渉光の強度を計測する。その計測値は主制御装置２０に転送される。主制御装置２０は、干渉光の強度変化の回数（すなわち干渉光のフリンジの数）を数える。その計数値（カウント値）より、ウエハステージＷＳＴの位置を算出する。従って、フリンジを見失わないよう、制御サンプリング間隔よりはるかに短い時間間隔（計測サンプリング間隔）で、干渉計とエンコーダの計測値を監視している。
【０２２２】
そこで、本実施形態では、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴが有効ストローク範囲にいる間は常に、スケールの走査領域に対向しているすべてのエンコーダ（３つとは限らない）から、計測値を垂れ流しで受け取り続ける。そして、主制御装置２０は、上述したエンコーダの切り換え動作（複数のエンコーダ間のつなぎ動作）を、制御サンプリング間隔毎に行われるウエハステージＷＳＴの位置制御と同期して行っている。このようにすることで、電気的に高速なエンコーダの切り換え動作が不要となり、また、そのような高速な切り換え動作を実現するための高価なハードウェアを必ずしも設けなくても良いことになる。
【０２２３】
図２１には、本実施形態における、ウエハステージＷＳＴの位置制御、エンコーダの計測値の取り込み、及びエンコーダ切り換えのタイミングが概念的に示されている。図中の符号ＣＳＣＫは、ウエハステージＷＳＴの位置制御のサンプリングクロック（制御クロック）の発生タイミングを示し、符号ＭＳＣＫは、エンコーダ（及び干渉計）の計測のサンプリングクロック（計測クロック）の発生タイミングを示す。また、符号ＣＨは、図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）で詳細に説明したエンコーダの切り換え（つなぎ）処理を模式的に示す。
【０２２４】
主制御装置２０は、エンコーダ（ヘッド）の切り換えを、エンコーダの復帰とつなぎ処理の２段階に分けて実行する。図２１に示される例に従って説明すると、まず、第１制御クロック時に作動しているエンコーダは、第１の組み合わせＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，及びＥｎｃ３の３つとする。主制御装置２０は、これらのエンコーダの計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出している。次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標より、Ｘスケール及びＹスケールの走査領域上にあるすべてのエンコーダを確認する。その中から、復帰を要するエンコーダＥｎｃ４を特定し、第２制御クロック時に復帰させる。この時点で、作動しているエンコーダは４つとなる。そして、作動しているエンコーダの中から、次の制御クロック時にウエハステージＷＳＴの位置座標を算出するために計測値を監視するエンコーダを、ウエハステージＷＳＴの位置座標に従って特定する。ここで、第２の組み合わせＥｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４が特定されたとする。この特定された組み合わせが、前制御クロック時にウエハステージＷＳＴの位置座標を算出するために使用されていた組み合わせと一致しているか確認する。この例では、第１の組み合わせの中のエンコーダＥｎｃ１と第２の組み合わせの中のエンコーダＥｎｃ４が異なる。そこで、第３制御クロック時に第２の組み合わせへのつなぎ処理ＣＨを実行する。以降、主制御装置２０は、第２の組み合わせＥｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４の計測値を監視し、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。もちろん、組み合わせの変更がなければ、つなぎ処理ＣＨは実行しない。監視対象から外れたエンコーダＥｎｃ１は、スケール上の走査領域から外れる第４制御クロック時に、停止される。
【０２２５】
主制御装置２０は、ショットマップ（露光マップ）毎にエンコーダ切り換え処理をスケジューリングし、その結果をメモリ３４に記憶している。従って、リトライ（やり直し）がなければ、ショットマップ毎に一定のスケジュール内容となる。しかし、実際にはリトライを考慮しなければならないので、主制御装置２０は、露光動作を行いながら少し先のスケジュールを常に更新していくことが望ましい。
【０２２６】
なお、これまで、本実施形態におけるウエハステージＷＳＴの位置制御に用いるエンコーダの切り換え方式の原理を説明するために、４つのエンコーダ（ヘッド）Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３，及びＥｎｃ４を取り上げたが、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２はヘッドユニット６２Ａ，６２ＣのＹヘッド６５，６４、及びヘッドユニット６２Ｅ，６２ＦのＹヘッド６７，６８のいずれかを、エンコーダＥｎｃ３はヘッドユニット６２Ｂ，６２ＤのＸヘッド６６を、エンコーダＥｎｃ４はＹヘッド６５，６４，６７，６８、又はＸヘッド６６のいずれかを、代表的に示したものである。
【０２２７】
スケール表面に付着した異物に計測ビームが少なくとも一部遮られる（これにより、異物の検出が可能となるので、以下では異物を検出するとも表現する）等により、エンコーダの計測結果に異常が発生し得る。ここで、エンコーダの計測ビームは、スケール面（反射型回折格子の格子面）上で、例えば計測方向に２ｍｍ、格子線方向に５０μｍの広がりを持つ。従って、小さな異物をも検出し得る。さらに、実際的見地において、異物の装置内への浸入、そしてスケール表面への付着を、長期にわたって完全に防ぐことは非常に困難である。エンコーダのヘッドが故障し、ある区間でエンコーダからの出力が得られなくなる事態も考えられる。そこで、エンコーダの計測結果に異常が検知された際には、干渉計システム１１８による計測に切り換える、あるいは干渉計システム１１８の計測結果を利用してエンコーダの計測結果を補正する、といったバックアップ処理が必要になる。
【０２２８】
本実施形態で採用する液浸型露光装置の場合、スケール表面に水滴が残る可能性がある。例えば、液浸領域は、スクラム時に計測ステージＭＳＴに隣接するスケール３９Ｘ１上を、頻繁に通過する。また、その他のスケールに関しても、エッジショット露光時に、液浸領域はその一部の領域に進入する。従って、回収できずにスケール上に残された水滴が、エンコーダの計測結果に異常を発生させる源となり得る。ここで、エンコーダの計測ビームがスケール上の水滴を走査した場合、計測ビームが水滴で遮られてビーム強度が低下し、最悪の場合出力信号が途絶える。また、屈折率の異なる物質を計測ビームが走査するため、変位に対する計測結果の線形性が低下し得る。そのような様々な影響を踏まえて、主制御装置２０は、計測結果の異常の発生を判断しなければならない。
【０２２９】
エンコーダの計測結果の異常は、計測結果の急激な時間変化から、あるいはエンコーダの計測結果の干渉計システム１１８の計測結果からのずれ等から、判断することができる。まず、前者においては、主制御装置２０は、計測サンプリング間隔毎にエンコーダを用いて得られるウエハステージＷＳＴの位置座標が、前サンプリング時に得られた位置座標から、実際のステージの駆動速度を考慮してありえないほどに大きく変化した場合に、異常が発生したと判断する。後者に関しては、本実施形態では、エンコーダを用いたウエハステージＷＳＴの位置計測とは独立に、全ストローク領域において干渉計システム１１８を用いた位置計測を行っている。そこで、主制御装置２０は、エンコーダを用いて得られるウエハステージＷＳＴの位置座標の、干渉計システム１１８を用いて得られる位置座標からのずれが、予め定めた許容範囲を超えた場合に、異常が発生したと判断する。
【０２３０】
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ（図６参照）の出力信号が途絶える等、計測器系に異常が検知された際には、ウエハステージＷＳＴの駆動のサーボ制御（以下、サーボ制御と略述する）を停止させないために、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８（図６参照）によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に切り換えるためのバックアップ処理を実行する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の位置座標を算出するために使用する計測器系を、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）から干渉計システム１１８に切り換える。その際、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標が連続になるように、つなぎ処理を実行する。
【０２３１】
図２２には、エンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御から干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換え（及び干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御からエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換え）における、つなぎ処理の概略が示されている。この図２２に示されるように、主制御装置２０は、まず、制御クロック（ＣＳＣＫ）毎に、つなぎ処理のための前処理を実行する。ここで、計測クロック（ＭＳＣＫ）時には、図中に黒抜きの図形で示されるように、エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８の両出力信号を、常に監視している。なお、干渉計システム１１８の計測クロックは、実際には、エンコーダシステム１５０の計測クロックより頻繁に発生しているが、ここでは、煩雑を避けるため、同時に発生する計測クロックのみが図示されている。そして、制御クロック時には、主制御装置２０は、図２２中の第１制御クロックのように、エンコーダシステム１５０（Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３）の計測結果からウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するとともに、干渉計システム１１８（ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹ，ＩｎｔＺ）の計測結果からもウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を算出する。同時に、位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）と位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との差分を求める。さらに、所定のクロック数についてこの差分の移動平均ＭＡK｛（Ｘ，Ｙ，θｚ）−（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）｝をとり、座標オフセットＯとして保持する。ただし、図２２中においては、差分の移動平均の演算が符号ＭＡで略述されている。
【０２３２】
この座標オフセットＯは、先にも述べたように、エンコーダシステム１５０の計測結果の異常発生を判断するための指標としても利用できる。座標オフセットＯの絶対値が、予め定めた許容値以下であれば異常はなし、許容値を超えた場合には異常が発生したと判断する。図２２内の第１制御クロック時には、異常なしと判断し、エンコーダシステム１５０の計測結果より算出されたウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御用の位置座標として使用している。
【０２３３】
エンコーダシステム１５０の出力信号の異常が検知された際には、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８へのつなぎ処理を実行する。例えば、図２２中の第１3クロック時に、図２２中に白抜き図形で示されるように、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の出力信号が途絶えたものとする。この場合、主制御装置２０は、直前の制御クロック時（この場合、第１制御クロック時）にエンコーダシステム１５０の計測結果より算出されたウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）と一致するよう、第２制御クロック時に、干渉計システム１１８の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）に、直前の第１制御クロック時に保持された座標オフセットＯを加える。そして、主制御装置２０は、出力信号の回復が検知されるまで、このオフセット補正された位置座標｛（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）＋Ｏ｝を使用して、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御を行う。
【０２３４】
なお、図２２では、第１３クロック時に、３つのエンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３すべての出力信号が途絶えた場合が示されている。しかし、３つに限らず、任意の１つあるいは２つの出力信号が途絶えた場合でも、供給される出力信号が２つ以下になると前述の連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）を用いてウエハステージＷＳＴの位置座標を算出できないため、主制御装置２０は、同様のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の切り換えを実行する。
【０２３５】
そして、エンコーダシステム１５０の出力信号の回復を検知した際には、主制御装置２０は、直ちに干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０への逆つなぎ処理を実行する。ここでは、図２２中の第２3クロック時に、エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３の出力信号が回復したとする。その回復を検知した後の第３制御クロック時に、主制御装置２０は、オフセット補正済みの干渉計システム１１８から供給される位置座標［（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）＋Ｏ］を連立方程式（２０ａ）〜（２０ｃ）に代入して各エンコーダＥｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３が提示すべき計測値を算出し、初期設定する。図２２中では、この逆つなぎ処理が符号ＣＨで示されている。なお、ここでは位相つなぎ法を適用すれば良い。主制御装置２０は、次の第４制御クロック以降、第１制御クロック時と同様に、通常のエンコーダシステム１５０によるサーボ制御を実行する。それと同時に、主制御装置２０は、座標オフセットの更新を再開する。
【０２３６】
主制御装置２０は、上述のようなエンコーダからの出力信号が途絶える場合に限らず、出力信号の信頼性が低い場合にも、同様のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の切り換えを実行する。ここで、前述の座標オフセットを指標として用いることにより、出力信号の信頼性を検証する。図２２中の第５制御クロック時には、信頼性が許容範囲を下回ったと判断し、干渉計システム１１８の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、サーボ制御用の位置座標として使用している様子が示されている。なお、この時の座標オフセットは信頼できないので、オフセット補正に用いることができない。そこで、過去に求められた座標オフセットのうち直前の所定のクロック数分を記憶しておき、信頼性が十分保障されている最新の座標オフセットを用いて補正することとしても良い。そして、信頼性が十分回復した場合には、第１及び第４制御クロック時と同様に、エンコーダシステム１５０の計測結果より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、サーボ制御用の位置座標として使用する。
【０２３７】
エンコーダシステム１５０の異常発生時には、主制御装置２０は、その発生タイミングに応じて、適当な処理方法を選択する。頻繁に実行し得る処理方法として、次の３つの方法を用意しておく。まず、（ａ）ユーザに対し異常発生の警告を発生し、自動操作によって干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に切り換える。（ｂ）ユーザに対し警告を発生し、バックアップが正常に機能したと信じて処理を進める、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御からエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御への切り換えとともにアライメント計測をやり直す、あるいは処理を中止する、といった判断をユーザに要求する。（ｃ）警告は発生せず、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御の自動切り換えを実行する。方法（ａ）は露光時、方法（ｂ）はアライメント時、に適用すると良い。
【０２３８】
次に、本実施形態の露光装置１００で採用している、エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッドステージ制御について説明する。
【０２３９】
エンコーダは干渉計と比較して空気揺らぎの影響が極小さいので、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）（図６参照）を用いることにより、高精度でウエハステージＷＳＴを駆動制御することができる。しかし、前述の如く、スケール表面に水滴、ゴミ、傷等の異物が付着し、その異物を計測ビームが走査してしまうと、エンコーダ（ヘッド）からの出力信号が途絶える、あるいは異常な信号が出力されるといった不都合が生じる。従って、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆからの出力信号に異常が発生した際には、ステージ制御の異常動作を回避する手段が必要となる。
【０２４０】
その手段の１つとして、本実施形態では、前述した干渉計システム１１８（図６参照）によるバックアップ制御のように、別センサシステムを用いるステージ制御に切り換える方式を採用している。しかし、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号の信頼性を検証するためには、ある程度の時間にわたって出力信号を監視しなければならない。ステージ制御上、所定回数の制御サンプリングクロック（制御クロック）の発生時の出力信号を監視することになる。そのため、実際にエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号に異常が発生してから、主制御装置２０がその異常を検知するまでの、遅延時間が発生する。
【０２４１】
ここで、異常発生の簡単な例として、エンコーダの計測ビームがスケールの表面に付着した異物を走査した際の、出力信号が途絶える時間間隔を考えてみる。ウエハステージＷＳＴが速度１ｍ／ｓｅｃで移動中に、エンコーダ（ヘッド）の計測ビームが異物（例えば水）を走査した
とする。この水の広がりは、ヘッドの計測ビームの広がり（ここでは、一例として１ｍｍとする）より十分大きいとする。この場合、計測ビームが水によって完全に遮られるのに要する時間は１ｍｓｅｃとなる。すなわち、エンコーダの出力信号は時間間隔１ｍｓｅｃの間に完全に消失することになる。
【０２４２】
一方、主制御装置２０が出力信号の異常発生から実際に異常を検知するまでに要する時間（遅延時間）は、出力信号を監視する制御クロック数を、例えば５とした場合、制御クロックの発生間隔は、本実施形態では約１００μｓｅｃなので、０．５ｍｓｅｃとなる。この遅延時間０．５ｍｓｅｃは、上で求めた異常発生時の出力信号の消失時間１ｍｓｅｃと比べて、無視できるほど短くはない。従って、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号の異常を検知した際に、精度を落とすことなく、別センサシステムを用いたステージ制御に切り換えることは、高速度でウエハステージＷＳＴを駆動している場合には特に、難しい。
【０２４３】
以上の考察より、エンコーダシステム１５０の代替手段として、異常発生時における出力信号の時間変化が緩やかな、あるいは出力信号の著しい時間変化を伴う異常動作を起こさない、安定したセンサシステムを用いることが望ましい。この観点において、干渉計システム１１８を用いるのが有望であるが、前述の如く、干渉計は空気揺らぎの影響が大きく、ステージ制御の精度の観点においてエンコーダシステム１５０のエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆに劣る。そこで、安定したウエハステージＷＳＴのサーボ制御のためのメインセンサシステムとして干渉計システム１１８を使用し、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御の精度を補うためのサブセンサシステムとしてエンコーダシステム１５０を併用する、ハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴのサーボ制御が有望である。かかる理由により、本実施形態では、以下の２つの代替方式を採用している。
【０２４４】
〔第１の代替方式〕
第１の代替方式では、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と、前述の座標オフセットＯ＝ＭＡK｛（Ｘ，Ｙ，θｚ）−（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）｝との和より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標を、ウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。ただし、（Ｘ，Ｙ，θｚ）はエンコーダシステム１５０（すなわちエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標、ＭＡKは所定のクロック数Ｋについて移動平均を意味する。
【０２４５】
第１の代替方式では、主制御装置２０は、前述の干渉計システム１１８によるバックアップ処理と同様に、座標オフセットＯを用いて、エンコーダシステム１５０の出力信号の信頼性を検証する。主制御装置２０は、出力信号が正常であることを確認した場合、検証済みの座標オフセットＯと干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との和をとり、その和をウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。なお、座標オフセットＯを移動平均しない場合、同時刻ｔにて得られた（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）とＯを使うと、単に、時刻ｔでのエンコーダシステム７０Ａ〜７０Ｆの出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を使用することになる。
【０２４６】
一方、主制御装置２０は、出力信号の異常を検知した場合、異常が検知された座標オフセットＯは使用せず、先の検証時に正常であることが確認された座標オフセットＯと干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）との和を、若しくは干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御のために使用する。
【０２４７】
図２３には、第１の代替方式における、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを用いたハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴのサーボ制御の概略が示されている。なお、図の表記は、前述の図２２と同様である。図２２と図２３を比較してわかるように、正常時に使用するウエハステージＷＳＴのサーボ制御用の位置座標が、エンコーダシステム１５０（Ｅｎｃ１，Ｅｎｃ２，Ｅｎｃ３）の計測結果から得られる位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）から、干渉計システム１１８（ＩｎｔＸ，ＩｎｔＹ，ＩｎｔＺ）の計測結果から得られる位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と座標オフセットＯの和へ置き換わった以外、異常発生時のつなぎ処理などの手順は、前述の干渉計システム１１８によるバックアップ処理とまったく同じである。従って、図２３についての詳細な説明は省略する。
【０２４８】
第１の代替方式では、出力信号の急激な変化のない安定動作時には、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）と座標オフセットＯの和は、エンコーダシステム１５０の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）にほぼ等しくなる。従って、安定動作時には、エンコーダシステム１５０の出力信号に基づくステージ制御と殆ど同程度の高精度なステージ制御が可能になる。
【０２４９】
なお、第１の代替方式では、エンコーダシステム１５０の出力信号を検証するために、座標オフセットＯの更新が遅れることがある。また、座標オフセットＯを移動平均するため、その平均時間（平均回数と制御クロック時間間隔の積）より短い時間スケールで発生する干渉計システム１１８の空気揺らぎ成分の影響が十分に補正できず、制御誤差の発生要因となり得る。
【０２５０】
〔第２の代替方式〕
第２の代替方式では、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の出力信号より算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ’，Ｙ’，θｚ’）を、ウエハステージＷＳＴの駆動制御のために使用する。この場合、干渉計システム１１８の空気揺らぎの影響がウエハステージＷＳＴの制御精度の限界を与える。そこで、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）を併用して、ウエハステージＷＳＴの制御精度をより高くするために、以下の処理を実行する。
（ａ）静止アライメント計測（ＦＩＡ計測）時における処理；アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いたアライメント計測（ＦＩＡ計測）では、ウエハステージＷＳＴの目標位置からの実際の位置のずれ（より正確にはその平均的な値）を計測結果に加味することにより、ウエハステージＷＳＴの制御精度が不十分な場合でも、計測誤差が生じないようにしている。そこで、エンコーダシステム１５０を用いてウエハステージＷＳＴの位置ずれを計測すれば、干渉計システム１１８の計測誤差の影響を受けないＦＩＡ計測が可能になる。ここで、ＦＩＡ計測時にはウエハステージＷＳＴは静止しているので、エンコーダのヘッドからの計測ビームが異物を走査することはなく、エンコーダシステム１５０の出力信号に異常が発生することもない。従って、安定動作時のエンコーダシステム１５０によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御と同程度の高精度なウエハステージＷＳＴの駆動制御が可能である。
（ｂ）走査アライメント計測（ＡＩＳ計測）時における処理；空間像計測装置４５を用いて、ウエハテーブルＷＴＢの等速スキャン中に対象マークの空間像を撮像するＡＩＳ計測では、計測中のウエハステージＷＳＴの所定の速度からの速度ずれを補正するために、所定回数の制御サンプリングクロック発生時のウエハステージＷＳＴの位置座標を使用する。従って、この場合もＦＩＡ計測時と同様に、エンコーダシステム１５０の出力信号より得られるウエハステージＷＳＴの位置情報を用いて速度ずれを求め、補正すれば良い。この場合、ウエハステージＷＳＴは動いているので、エンコーダ（ヘッド）の計測ビームが異物を走査する恐れがある。しかし、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御用にエンコーダシステム１５０を使用してはいないので、その出力信号の検証によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御の遅延は発生しない。ただし、ＡＩＳ計測の誤差補正のための出力信号の検証は必要である。
（ｃ）露光時における処理；本実施形態の露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴをウエハステージＷＳＴに追従して駆動制御する同期駆動制御により、転写パターンの重ね合わせと結像の十分な精度を確保している。この同期駆動方式では、ウエハステージＷＳＴの制御誤差が生じても、レチクルステージＲＳＴの追従性能が十分良ければ、転写パターンの重ね合わせと結像の精度に影響は生じない。そこで、レチクルステージＲＳＴの追従制御のための位置の目標値として、エンコーダシステム１５０の出力信号から得られるウエハステージＷＳＴの位置座標を使用する。
【０２５１】
図２４には、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを併用したレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの同期駆動制御系の構成を模式的に示すブロック図が示されている。この図２４において、目標値計算出力部１２０がウエハステージＷＳＴの位置の目標値を、ステージ駆動系１２４に出力する。ステージ駆動系１２４は、位置の目標値と干渉計システム１１８からの実測値との差に従って、ウエハステージＷＳＴを駆動する。干渉計システム１１８からの実測値は、干渉計・エンコーダ出力変換部１２１によってエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）の実測値に変換され、さらに投影倍率１／β倍されて、レチクルステージＲＳＴの位置の目標値として、レチクルステージ駆動系１１に出力される。レチクルステージ駆動系１１は、位置の目標値とレチクル干渉計１１６からの実測値の差に従って、レチクルステージＲＳＴを駆動する。なお、ステージの制御系において、ステージ自身がその制御系の要素を構成するものではなく、また、ステージから干渉計システムに何らかの信号が供給されるものでもないが、図２４では、説明を分かり易くするために、図示の構成を採用している。図２４において、仮想線（二点鎖線）で囲まれた部分は、ウエハステージＷＳＴが移動すると、干渉計システム１１８によってそのウエハステージＷＳＴの位置情報が計測されると同時に、エンコーダシステム１５０によってもウエハステージＷＳＴの位置情報が計測され、このエンコーダシステム１５０の出力に基づいて得られるウエハステージＷＳＴの位置が１／β倍されてレチクルステージ制御系に目標値として入力される。この物理現象が、図２４においては、ウエハステージＷＳＴの位置を計測する干渉計システム１１８の出力を、干渉計・エンコーダ出力変換部１２１が、エンコーダシステム１５０の出力に変換することに置き換えて表現されている。
【０２５２】
図２４に示される制御系では、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に誤差が生じても、レチクルステージ駆動系１１にはエンコーダシステム１５０からの高精度な実測値が位置目標値として入力されるので、十分な精度の同期駆動制御を実行することができる。なお、この第２の代替方式では、第１の代替方式と同様に、短い時間スケールで発生する干渉計システム１１８の空気揺らぎ成分に起因する制御誤差が発生し得る。
【０２５３】
上述の第２の代替方式では、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴのサーボ制御を行うので、安定性の観点において有望である。その反面、制御精度の観点では、エンコーダシステム１５０を用いるウエハステージＷＳＴのサーボ制御に劣るが、短い時間スケールの空気揺らぎ成分が発生しない限り、特に問題にはならない。
【０２５４】
なお、主制御装置２０は、上述の第１の代替方式と第２の代替方式とを併用する方式（便宜上第３の代替方式と呼ぶ）で、ウエハステージＷＳＴの駆動制御を行っても良い。この第３の代替方式では、第１の代替方式のステージ制御の精度が常に保障されるので、ＦＩＡ計測時の位置ずれや、ＡＩＳ計測時の速度ずれを抑えることができる。これに加え、第２の代替方式による制御誤差の補正処理が加わるので、ＦＩＡ及びＡＩＳ計測時の制御誤差を効果的に低減することもできる。
【０２５５】
なお、これまでの説明では、説明を簡略化するために、主制御装置２０が、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０を用いたステージの制御、エンコーダシステム１５０のヘッドのつなぎなどを含め、露光装置の構成各部の制御を行うものとしたが、これに限らず、上記の主制御装置２０が行う制御の少なくとも一部を、複数の制御装置で分担して行っても良いことは勿論である。例えば、ステージの制御、エンコーダシステムのつなぎなどを行なうステージ制御装置を、主制御装置２０の配下に設けても良い。また、上記主制御装置２０が行う制御は必ずしもハードウェアによって実現する必要はなく、主制御装置２０、または前述のように分担して制御を行ういくつかの制御装置それぞれの動作を規定するコンピュータ・プログラムによりソフトウェア的に実現しても良い。
【０２５６】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０は、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴの第１の位置情報を計測する。同時に、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）を用いてウエハステージＷＳＴの第２の位置情報を計測する。また、主制御装置２０は、第１の位置情報と第２の位置情報の差分を所定の計測時間にわたって平均して座標オフセットを設定し、該座標オフセットを用いてエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号の信頼性を検証する。正常が確認されたら、第１の位置情報と座標オフセットの和を参照してウエハステージＷＳＴの駆動のサーボ制御を行う。この干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）とを併用するハイブリッド方式のサーボ制御により、干渉計の安定性とエンコーダの精密さを兼ね備えたウエハステージＷＳＴの駆動制御が可能になる。
【０２５７】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、エンコーダシステム１５０に比べて計測の長期安定性に優れる干渉計システム１１８の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴが駆動され、干渉計システム１１８に比べて高精度な計測が可能なエンコーダシステム１５０の計測結果を用いてウエハステージＷＳＴの制御精度を向上させるための所定の較正処理、例えば前述の（ａ）静止アライメント計測（ＦＩＡ計測）時における処理、及び（ｂ）走査アライメント計測（ＡＩＳ計測）時における処理などが行なわれる。これにより、アライメント精度を向上させることができ、露光の際の重ね合わせ精度の向上を図ることができる。
【０２５８】
従って、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷ上に、長期に渡って高精度にパターンを形成することが可能になる。
【０２５９】
さらに、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０は、前述の（ｃ）の制御方式を採用する場合、ウエハステージＷＳＴのサーボ制御に誤差が生じても、走査露光により、レチクルＲのパターンを精度良く、ウエハＷ上の各ショット領域に転写することができる。さらに、本実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。
【０２６０】
なお、上記実施形態では、本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムが、上記（ｃ）の場合を除き、ウエハステージＷＳＴの駆動のために用いられる場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージＷＳＴに加え、あるいは代えて、他の移動体、例えば、レチクルステージＲＳＴ及び／又は計測ステージなどの駆動に、本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムを用いることとしても良い。特に、ウエハステージＷＳＴに加えてレチクルステージＲＳＴの駆動に本発明に係る移動体駆動方法及び移動体駆動システムを用いる場合には、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを精度良く転写することが可能になる。
【０２６１】
なお、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。また、上記実施形態では、エンコーダとして光学式エンコーダを用いる場合について説明したが、これに限らず、磁気エンコーダを用いても良い。
【０２６２】
また、上記実施形態ではノズルユニット３２の下面と投影光学系ＰＬの先端光学素子の下端面とがほぼ同一面であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット３２の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系ＰＬの像面（すなわちウエハ）の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置８は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号明細書）、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号明細書）、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット（対応米国特許出願公開第２００５／０２４８８５６号明細書）に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
【０２６３】
なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも１つが添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ＩＬに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系ＰＬの先端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成しても良い。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される、塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。
【０２６４】
また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。
【０２６５】
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、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も採用することができる。
【０２６６】
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エンコーダで計測することにより、同様に、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができる。この場合、エンコーダの計測値の短期変動を干渉計の計測値を用いて補正する補正情報とエンコーダの計測値とに基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティ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ＷＳＴ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。
【０２６７】
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および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射される露光領域ＩＡは、投影光学系ＰＬの視野内で光軸ＡＸを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系又は反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０２６８】
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、あるいはｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許第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。
【０２６９】
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又は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。
【０２７０】
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。
【０２７１】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウ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。
【０２７２】
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。
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
なお、本発明の移動体駆動方法及び移動体駆動システムは、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の平面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも広く適用できる。
【０２７６】
なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての公報（明細書）、国際公開パンフレット、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【０２７７】
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりレチクル（マスク）に形成された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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【０２７８】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程において上記実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法（パターン形成方法）が用いられるので、重ね合せ精度を高く維持しつつ、高スループットな露光を行うことができる。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０２７９】
以上説明したように、本発明の移動体駆動方法及び移動体駆動システムは、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の処理装置及び処理方法は、平面内で移動する移動体上に載置された物体に所定の処理を行うのに適している。また、本発明のパターン形成方法及び装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明の露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０２８０】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備える各種計測装置（エンコーダ、アライメント系、多点ＡＦ系、Ｚヘッドなど）の配置を示す平面図である。
【図４】図４（Ａ）はウエハステージＷＳＴを示す平面図、図４（Ｂ）はウエハステージＷＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図５】図５（Ａ）は計測ステージＭＳＴを示す平面図、図５（Ｂ）は計測ステージＭＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図６】一実施形態に係る露光装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は、エンコーダの構成の一例を示す図、図７（Ｂ）は、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢが用いられた場合を示す図である。
【図８】干渉計の配置、及び露光時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図９】ウエハのアンローディング時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１０】ウエハのローディング時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１１】干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時における、エンコーダヘッドとウエハステージＷＳＴとの位置関係を示す図である。
【図１２】ウエハアライメント時における干渉計によるウエハステージＷＳＴの位置計測を説明するための図である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、干渉計の計測結果に基づき、ウエハステージのＸＹ位置座標を算出する方法を説明するための図である。
【図１４】エンコーダヘッド部分の構成、及び検出光の格子への入射角と散乱角を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、エンコーダのヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合であっても計測値が変化しないケースを示す図、図１５（Ｂ）は、エンコーダのヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合に計測値が変化するケースの一例を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜図１６（Ｄ）は、ヘッドとスケールとの間に非計測方向の相対運動が生じた場合において、エンコーダの計測値が変化する場合と計測値が変化しない場合とを説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、エンコーダの計測値をウエハステージＷＳＴの位置に変換する具体的方法を説明するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、アレイ状に配置された複数のヘッドから構成されるエンコーダによる、ウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測及びヘッド間の切り換えを説明するための図である。
【図１９】図１９（Ａ）〜図１９（Ｅ）は、エンコーダ切り換えの手順を説明するための図である。
【図２０】ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置制御に用いられるエンコーダの切り換え処理を説明するための図である。
【図２１】ウエハステージＷＳＴの位置制御、エンコーダの計測値の取り込み、及びエンコーダ切り換えのタイミングを概念的に示す図である。
【図２２】エンコーダシステムによるウエハステージのサーボ制御から干渉計システムによるサーボ制御への切り換え（及びその反対の切り換え）における、つなぎ処理の概略を示す図である。
【図２３】干渉計システムをメインセンサシステムとして、エンコーダシステムをサブセンサシステムとして使用するハイブリッド方式のウエハステージのサーボ制御における、つなぎ処理の概略を示す図である。
【図２４】干渉計システムとエンコーダシステムを併用したハイブリッド方式のレチクルステージとウエハステージの同期駆動制御の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２８１】
１０…照明系、１１…レチクルステージ駆動系、２０…主制御装置、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、６４，６５…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、６７，６８…Ｙヘッド、７０Ａ〜７０Ｆ…エンコーダ、１００…露光装置、１５０…エンコーダシステム、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージＷＳＴ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動工程を含む移動体駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体駆動方法において、
前記干渉計システムの計測誤差の補償は、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測情報を補正することを含む移動体駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の移動体駆動方法において、
前記駆動工程では、前記干渉計システムの計測情報より算出される前記移動体の第１の位置座標と、前記エンコーダシステムの計測情報より算出される前記移動体の第２の位置座標と前記第１の位置座標との差に関連する座標オフセット情報との和に基づいて、前記移動体を駆動することで、計測誤差を補償する移動体駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の移動体駆動方法において、
前記座標オフセット情報は、前記差の所定の制御クロック数についての移動平均である移動体駆動方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の移動体駆動方法において、
前記座標オフセット情報を用いて、前記エンコーダシステムの計測情報の信頼性を検証する検証工程を更に含み、
前記駆動工程では、前記検証の結果エンコーダシステムの計測情報が正常であると確認された場合は、その検証済みの前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて、前記移動体を駆動し、前記検証の結果前記エンコーダシステムの計測情報の異常が検知された場合には、先の検証時に正常であることが確認された前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体は、前記所定面内で直交する第１軸及び第２軸と平行な方向に駆動され、前記エンコーダシステムは、前記移動体に設けられ、回折格子の配列方向を長手方向とする格子部と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有するヘッドユニットによって、前記移動体の位置情報を計測する移動体駆動方法。
【請求項７】
物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記物体に対するパターン形成のために、請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動するパターン形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記駆動される少なくとも１つの移動体は、前記物体が載置される移動体と、前記物体上にパターンを生成するパターニング装置の少なくとも一部が載置される移動体との少なくとも一方を含むパターン形成方法。
【請求項９】
所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成方法であって、
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いる、駆動工程と；
前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう較正工程と；を含むパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のパターン形成方法において、
前記較正処理は、前記移動体の静止状態で、前記物体上のマークをマーク検出系を用いて検出する静止アライメント計測の際の、前記移動体の位置ずれを前記エンコーダシステムを用いて計測することを含むパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のパターン形成方法において、
前記較正処理は、前記エンコーダシステムの計測情報から得られる前記移動体の位置情報を用いて、前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測する走査アライメント計測の際の、前記移動体の速度ずれを求め、補正することを含むパターン形成方法。
【請求項１２】
第１移動体に保持されたマスクに形成されたパターンを第２移動体に保持された物体上に転写するパターン形成方法であって、
前記第１移動体と前記第２移動体との一方の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記第１移動体と前記第２移動体との他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動するパターン形成方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記物体は感応層を有し、エネルギビームの照射による前記感応層の露光によって前記物体にパターンを形成するパターン形成方法。
【請求項１４】
パターン形成工程を含むデバイス製造方法において、
前記パターン形成工程では、請求項７〜１３のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて基板上にパターンを形成するデバイス製造方法。
【請求項１５】
所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動システムであって、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える移動体駆動システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記干渉計システムの計測誤差の補償は、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測情報を補正することを含む移動体駆動システム。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記駆動装置は、前記干渉計システムの計測情報より算出される前記移動体の第１の位置座標と、前記エンコーダシステムの計測情報より算出される前記移動体の第２の位置座標と前記第１の位置座標との差に関連する座標オフセット情報との和に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記座標オフセット情報は、前記差の所定の制御クロック数についての移動平均である移動体駆動システム。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記駆動装置は、前記座標オフセット情報を用いて、前記エンコーダシステムの計測情報の信頼性を検証し、その検証の結果エンコーダシステムの計測情報が正常であると確認された場合は、その検証済みの前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて前記移動体を駆動し、前記検証の結果前記エンコーダシステムの計測情報の異常が検知された場合には、先の検証時に正常であることが確認された前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて前記移動体を駆動する移動体駆動システム。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体は、前記所定面内で直交する第１軸及び第２軸と平行な方向に駆動され、かつ回折格子の配列方向を長手方向とする格子部が設けられ、
前記エンコーダシステムは、前記格子部と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有するヘッドユニットによって、前記移動体の位置情報を計測する移動体駆動システム。
【請求項２１】
物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記物体に対するパターン形成のために、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の移動体駆動システムを用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動するパターン形成装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のパターン形成装置において、
前記駆動される少なくとも１つの移動体は、前記物体が載置される移動体と、前記物体上にパターンを生成するパターニング装置の少なくとも一部が載置される移動体との少なくとも一方を含むパターン形成装置。
【請求項２３】
所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成装置であって、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いるとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記移動体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう処理装置と；を備えるパターン形成装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のパターン形成装置において、
前記物体上のマークを検出するマーク検出系を更に備え、
前記処理装置は、前記較正処理として、前記移動体の静止状態で、前記物体上のマークをマーク検出系を用いて検出する静止アライメント計測の際に、前記移動体の位置ずれを前記エンコーダシステムを用いて計測するパターン形成装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載のパターン形成装置において、
前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測するための空間像計測装置のパターン板を含む少なくとも一部が前記移動体に設けられ、
前記処理装置は、前記較正処理として、前記空間像計測装置を用いて前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測する走査アライメント計測の際に、前記エンコーダシステムの計測情報から得られる前記移動体の位置情報を用いて、前記移動体の速度ずれを求め、補正するパターン形成装置。
【請求項２６】
マスクに形成されたパターンを物体上に転写するパターン形成装置であって、
前記マスクを保持する第１移動体と；
前記物体を保持する第２移動体と；
前記第１移動体及び第２移動体の一方の位置情報を計測する干渉計システム及びエンコーダシステムと；
前記第１移動体及び第２移動体の他方の位置情報を計測する位置計測装置と；
前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する駆動装置と；を備えるパターン形成装置。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記物体は感応層を有し、エネルギビームの照射による前記感応層の露光によって前記物体にパターンを形成するパターン形成装置。
【請求項１】
所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動工程を含む移動体駆動方法。
【請求項２】
請求項１に記載の移動体駆動方法において、
前記干渉計システムの計測誤差の補償は、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測情報を補正することを含む移動体駆動方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の移動体駆動方法において、
前記駆動工程では、前記干渉計システムの計測情報より算出される前記移動体の第１の位置座標と、前記エンコーダシステムの計測情報より算出される前記移動体の第２の位置座標と前記第１の位置座標との差に関連する座標オフセット情報との和に基づいて、前記移動体を駆動することで、計測誤差を補償する移動体駆動方法。
【請求項４】
請求項３に記載の移動体駆動方法において、
前記座標オフセット情報は、前記差の所定の制御クロック数についての移動平均である移動体駆動方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の移動体駆動方法において、
前記座標オフセット情報を用いて、前記エンコーダシステムの計測情報の信頼性を検証する検証工程を更に含み、
前記駆動工程では、前記検証の結果エンコーダシステムの計測情報が正常であると確認された場合は、その検証済みの前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて、前記移動体を駆動し、前記検証の結果前記エンコーダシステムの計測情報の異常が検知された場合には、先の検証時に正常であることが確認された前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体駆動方法において、
前記移動体は、前記所定面内で直交する第１軸及び第２軸と平行な方向に駆動され、前記エンコーダシステムは、前記移動体に設けられ、回折格子の配列方向を長手方向とする格子部と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有するヘッドユニットによって、前記移動体の位置情報を計測する移動体駆動方法。
【請求項７】
物体にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記物体に対するパターン形成のために、請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動するパターン形成方法。
【請求項８】
請求項７に記載のパターン形成方法において、
前記駆動される少なくとも１つの移動体は、前記物体が載置される移動体と、前記物体上にパターンを生成するパターニング装置の少なくとも一部が載置される移動体との少なくとも一方を含むパターン形成方法。
【請求項９】
所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成方法であって、
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いる、駆動工程と；
前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記物体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう較正工程と；を含むパターン形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のパターン形成方法において、
前記較正処理は、前記移動体の静止状態で、前記物体上のマークをマーク検出系を用いて検出する静止アライメント計測の際の、前記移動体の位置ずれを前記エンコーダシステムを用いて計測することを含むパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項９に記載のパターン形成方法において、
前記較正処理は、前記エンコーダシステムの計測情報から得られる前記移動体の位置情報を用いて、前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測する走査アライメント計測の際の、前記移動体の速度ずれを求め、補正することを含むパターン形成方法。
【請求項１２】
第１移動体に保持されたマスクに形成されたパターンを第２移動体に保持された物体上に転写するパターン形成方法であって、
前記第１移動体と前記第２移動体との一方の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測し、前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記第１移動体と前記第２移動体との他方の位置情報を計測する位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動するパターン形成方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
前記物体は感応層を有し、エネルギビームの照射による前記感応層の露光によって前記物体にパターンを形成するパターン形成方法。
【請求項１４】
パターン形成工程を含むデバイス製造方法において、
前記パターン形成工程では、請求項７〜１３のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて基板上にパターンを形成するデバイス製造方法。
【請求項１５】
所定面に沿って移動体を駆動する移動体駆動システムであって、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記干渉計システムの計測情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測誤差を補償するように前記移動体を駆動する駆動装置と；を備える移動体駆動システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記干渉計システムの計測誤差の補償は、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記干渉計システムの計測情報を補正することを含む移動体駆動システム。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記駆動装置は、前記干渉計システムの計測情報より算出される前記移動体の第１の位置座標と、前記エンコーダシステムの計測情報より算出される前記移動体の第２の位置座標と前記第１の位置座標との差に関連する座標オフセット情報との和に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記座標オフセット情報は、前記差の所定の制御クロック数についての移動平均である移動体駆動システム。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記駆動装置は、前記座標オフセット情報を用いて、前記エンコーダシステムの計測情報の信頼性を検証し、その検証の結果エンコーダシステムの計測情報が正常であると確認された場合は、その検証済みの前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて前記移動体を駆動し、前記検証の結果前記エンコーダシステムの計測情報の異常が検知された場合には、先の検証時に正常であることが確認された前記座標オフセット情報と前記第１の位置座標との和に基づいて前記移動体を駆動する移動体駆動システム。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の移動体駆動システムにおいて、
前記移動体は、前記所定面内で直交する第１軸及び第２軸と平行な方向に駆動され、かつ回折格子の配列方向を長手方向とする格子部が設けられ、
前記エンコーダシステムは、前記格子部と交差する方向に関して位置が異なる複数のヘッドを有するヘッドユニットによって、前記移動体の位置情報を計測する移動体駆動システム。
【請求項２１】
物体にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記物体に対するパターン形成のために、請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の移動体駆動システムを用いて、前記物体が載置される移動体を含む複数の移動体の少なくとも１つを駆動するパターン形成装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のパターン形成装置において、
前記駆動される少なくとも１つの移動体は、前記物体が載置される移動体と、前記物体上にパターンを生成するパターニング装置の少なくとも一部が載置される移動体との少なくとも一方を含むパターン形成装置。
【請求項２３】
所定のパターンを移動体に保持された物体上に形成するパターン形成装置であって、
前記移動体の位置情報を計測する干渉計システムと；
前記移動体の位置情報を計測するエンコーダシステムと；
前記移動体の位置情報を干渉計システムとエンコーダシステムとを用いて計測しつつ前記移動体を所定面に沿って駆動するに当たり、前記移動体の位置情報として前記干渉計システムの計測情報を用いるとともに、前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記パターンと前記移動体との位置合わせ精度を向上させるための所定の較正処理を行なう処理装置と；を備えるパターン形成装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のパターン形成装置において、
前記物体上のマークを検出するマーク検出系を更に備え、
前記処理装置は、前記較正処理として、前記移動体の静止状態で、前記物体上のマークをマーク検出系を用いて検出する静止アライメント計測の際に、前記移動体の位置ずれを前記エンコーダシステムを用いて計測するパターン形成装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載のパターン形成装置において、
前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測するための空間像計測装置のパターン板を含む少なくとも一部が前記移動体に設けられ、
前記処理装置は、前記較正処理として、前記空間像計測装置を用いて前記移動体の等速スキャン中に所定マークの空間像を計測する走査アライメント計測の際に、前記エンコーダシステムの計測情報から得られる前記移動体の位置情報を用いて、前記移動体の速度ずれを求め、補正するパターン形成装置。
【請求項２６】
マスクに形成されたパターンを物体上に転写するパターン形成装置であって、
前記マスクを保持する第１移動体と；
前記物体を保持する第２移動体と；
前記第１移動体及び第２移動体の一方の位置情報を計測する干渉計システム及びエンコーダシステムと；
前記第１移動体及び第２移動体の他方の位置情報を計測する位置計測装置と；
前記干渉計システムの計測情報を用いて前記一方の移動体を駆動するとともに、前記位置計測装置、及び前記エンコーダシステムの計測情報を用いて前記他方の移動体を駆動する駆動装置と；を備えるパターン形成装置。
【請求項２７】
請求項２１〜２６のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
前記物体は感応層を有し、エネルギビームの照射による前記感応層の露光によって前記物体にパターンを形成するパターン形成装置。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００９−３３１６５（Ｐ２００９−３３１６５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８９２９１（Ｐ２００８−１８９２９１）
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２３日（２００８．７．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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