露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
【課題】複数の基準座標系相互間のずれを較正する。
【解決手段】 ステージＷＳＴ１上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板上の対応する領域に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいてステージＷＳＴ１を駆動するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求める。その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれが較正され、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差が修正される。
【解決手段】 ステージＷＳＴ１上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板上の対応する領域に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいてステージＷＳＴ１を駆動するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求める。その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれが較正され、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差が修正される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子などのマイクロデバイス（電子デバイス）を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法又は露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、半導体素子の高集積化によるデバイスパターンの微細化に伴い、高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求されるようになってきた。このため、パターンが形成されるウエハ等（基板）の位置計測にも一層高い精度が要求されるようになってきた。
【０００４】
かかる要求に応える装置として、例えば特許文献１には、基板テーブル上に搭載された複数のエンコーダタイプのセンサ（エンコーダヘッド）を用いる位置計測システムを備えた露光装置が提案されている。この露光装置では、エンコーダヘッドは、基板テーブルに対向して配置されたスケールに計測ビームを照射し、スケールからの戻りビームを受光することによって、基板テーブルの位置を計測する。特許文献１などに開示される位置計測システムでは、スケールは、投影光学系直下の領域を除く基板テーブルの移動領域を極力カバーすることが望ましい。このため、大面積のスケールが必要になるが、高精度で大面積のスケールを製作することは大変困難であるとともにコストがかかる。従って、通常は、スケールを複数の部分に分割した小面積のスケールを複数製作し、これらを組み合わせることが行われる。従って、複数のスケール間での位置合わせが正確に行われることが望ましいが、現実には、スケールを個体差なく製作すること、及び誤差なく組み合わせることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した事情の下になされたもので、その第１の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第１の露光方法が、提供される。
【０００７】
これによれば、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの影響を受けることなく、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のヘッドを用いて求めた移動体の位置情報を用いて第１移動領域内で移動体を精度良く駆動することが可能になり、その移動体に保持される物体に対する高精度な露光が可能になる。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、前記物体を露光するため、前記物体を保持する移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第1、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記移動体を駆動することを含む第２の露光方法が、提供される。
【０００９】
これによれば、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系が異なっていても、これに影響を受けることなく、移動体を高精度に駆動することが可能になる。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系相互間のずれを修正する第１の露光装置が、提供される。
【００１１】
これによれば、複数の基準座標系の相互間のずれが修正されるので、複数のヘッドを用いて移動体の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記移動体を駆動する駆動系と；前記位置計測系の第１の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第１、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と；を備える第２の露光装置が、提供される。
【００１３】
これによれば、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系が異なっていても、これに影響を受けることなく、移動体を高精度に駆動することが可能になる。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置制御に用いる第１の数のヘッドよりも数が多い第２の数のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内で前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する制御系と；を備える第３の露光装置が、提供される。
【００１５】
これによれば、制御系により、位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報が取得されるので、該補正情報を用いて移動体を高精度で駆動することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記移動体の位置制御に必要な第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得することと；前記補正情報を用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第３の露光方法が、提供される。
【００１７】
これによれば、物体に対する高精度な露光が可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得する第４の露光装置が、提供される。
【００１９】
これによれば、制御系により、複数のスケール板相互の位置関係が取得されるので、複数のヘッドを用いて移動体の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得することと；前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第４の露光方法が、提供される。
【００２１】
これによれば、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置ずれの影響を受けることなく、複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて求めた移動体の位置情報を用いて第１移動領域内で移動体を精度良く駆動することが可能になり、その移動体に保持される物体に対する高精度な露光が可能になる。
【００２２】
本発明の第９の態様によれば、本発明の第１〜第４の露光装置のいずれかを用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。
【００２３】
本発明の第１０の態様によれば、本発明の第１〜第４の露光方法のいずれかを用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】投影光学系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。
【図３】アライメント系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。
【図４】ウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。
【図５】ウエハステージ上のエンコーダヘッドの配置を示す図である。
【図６】図１の露光装置におけるステージ制御に関連する制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図７】図７（Ａ）はエンコーダヘッド及びスケール板の配置とエンコーダシステムの計測領域との関係を示す図、図７（Ｂ）はスケール板に対向するエンコーダヘッドの４つの組に対応して規定される４つのステージ座標系を示す図、図７（Ｃ）はスケール板の４つの部分相互にずれがある場合を示す図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｃ）、及び図８（Ｅ）はステージ座標を較正するためのステージ位置計測におけるウエハステージの動きを示す図（その１、２、及び３）、図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、及び図８（Ｆ）は４つのステージ座標系の較正を説明するための図（その１、２、及び３）である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、統合ステージ座標系ＣＥの原点、回転、スケーリングの計測を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、統合ステージ座標系ＣＡの原点、回転、スケーリングの計測を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。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、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なう。
【００２７】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を含むウエハステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００３０】
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（θｚ回転量）の情報を含む）は、図１に示される、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、レチクルＲの少なくとも３自由度方向の位置情報を計測するために、レチクル干渉計１６の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書などに開示されているエンコーダシステムを用いても良い。
【００３１】
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（−Ｚ側）に配置され、不図示のボディの一部を構成するメインフレーム（メトロロジーフレーム）に保持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを有している。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）からな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、投影光学系ＰＬ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（露光領域）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクル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、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００３２】
なお、メインフレームは、従来用いられている門型、及び例えば米国特許出願公開第２００８／００６８５６８号明細書などに開示される吊り下げ支持型のいずれであっても良い。
【００３３】
鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲には、例えば鏡筒４０の下端面とほぼ同一面となる高さで、スケール板２１がＸＹ平面に平行に配置されている。スケール板２１は、本実施形態では図２に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２１１，２１２，２１３，２１４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２１ａ内に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入されている。ここで、スケール板２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２１ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。
【００３４】
スケール板２１から＋Ｘ方向に離間した位置には、図１に示されるように、スケール板２１とほぼ同一平面上にスケール板２２が、配置されている。スケール板２２も、図３に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２２１，２２２，２２３，２２４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２２ａ内に後述するアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入されている。スケール板２２のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。なお、本実施形態ではＸ軸及びＹ軸方向に関してスケール板２１、２２の幅、及び開口２１ａ、２２ａの幅をそれぞれ同一としたが、必ずしも同一の幅とする必要はなく、Ｘ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方に関してその幅を異ならせても良い。
【００３５】
本実施形態では、スケール板２１，２２は、投影ユニットＰＵ及びアライメント系ＡＬＧを支持する不図示のメインフレーム（メトロロジーフレーム）に吊り下げ支持されている。スケール板２１，２２の下面（−Ｚ側の面）には、Ｘ軸を基準とする４５度方向（Ｙ軸を基準とする−４５度方向）を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子と、Ｘ軸を基準とする−４５度方向（Ｙ軸を基準とする−１３５度方向）を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子とから成る反射型の２次元回折格子ＲＧ（図２、図３及び図４参照）が形成されている。ただし、２次元回折格子ＲＧ及び後述するエンコーダヘッドの構成上、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４のそれぞれの外縁近傍には幅ｔの非有効領域が含まれる。スケール板２１，２２の２次元回折格子ＲＧは、それぞれ、少なくとも露光動作時及びアライメント（計測）時におけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動範囲をカバーしている。
【００３６】
ウエハステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に複数（例えば３つ又は４つ）の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたステージベース１２、ステージベース１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系２７（図１では一部のみ図示、図６参照）、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測する計測系等を備えている。計測系は、図６に示される、エンコーダシステム７０，７１及びウエハレーザ干渉計システム（以下、ウエハ干渉計システムと略記する）１８等を備えている。なお、エンコーダシステム７０，７１及びウエハ干渉計システム１８については、さらに後述する。ただし、本実施形態では、ウエハ干渉計システム１８は必ずしも設けなくても良い。
【００３７】
ステージベース１２は、図１に示されるように、平板状の外形を有する部材からなり、その上面は平坦度が高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動の際のガイド面とされている。ステージベース１２の内部には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１４ａを含むコイルユニットが、収容されている。
【００３８】
なお、ベース１２とは別にこれを浮上支持するための別のベース部材を設けて、ステージベース１２を、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の駆動力の反力の作用により、運動量保存則に従って移動するカウンターマス（反力キャンセラ）として機能させても良い。
【００３９】
ウエハステージＷＳＴ１は、図１に示されるように、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１の上方に配置され、不図示のＺ・チルト駆動機構によって、ステージ本体９１に対して非接触で支持されたウエハテーブルＷＴＢ１とを有している。この場合、ウエハテーブルＷＴＢ１は、Ｚ・チルト駆動機構によって、電磁力等の上向きの力（斥力）と、自重を含む下向きの力（引力）との釣り合いを３点で調整することで、非接触で支持されるとともに、少なくともＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。ステージ本体９１の底部には、スライダ部９１ａが設けられている。スライダ部９１ａは、ＸＹ平面内でＸＹ二次元配列された複数の磁石から成る磁石ユニットと、該磁石ユニットを収容する筐体と、該筐体の底面の周囲に設けられた複数のエアベアリングとを有している。磁石ユニットは、前述のコイルユニットとともに、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示される電磁力（ローレンツ力）駆動による平面モータ３０を構成している。なお、平面モータ３０としては、ローレンツ力駆動方式に限らず、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。
【００４０】
ウエハステージＷＳＴ１は、上記複数のエアベアリングによってステージベース１２上に所定のクリアランス（隙間／間隔／間隙（ギャップ）／空間距離）、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、平面モータ３０によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハＷ）は、ステージベース１２に対して、６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向（以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ、θｙ、θｚ）と略記する）に駆動可能である。
【００４１】
本実施形態では、コイルユニットを構成する各コイル１４ａに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置２０によって制御される。平面モータ３０と、前述のＺ・チルト駆動機構とを含んで、ウエハステージ駆動系２７が構成されている。なお、平面モータ３０はムービングマグネット方式に限らず、ムービングコイル方式でも良い。また、平面モータ３０として、磁気浮上方式の平面モータを用いても良い。この場合、前述のエアベアリングを設けなくても良い。また、平面モータ３０によってウエハステージＷＳＴ１を６自由度方向に駆動することとしても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢ１を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θｚ方向のうちの少なくとも一方向に微動可能としても良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１を粗微動ステージにより構成しても良い。
【００４２】
ウエハテーブルＷＴＢ１上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着（又は静電吸着）され、固定されている。また、ウエハテーブルＷＴＢ１上の一方の対角線上には、ウエハホルダを挟んで第１基準マーク板ＦＭ１と第２基準マーク板ＦＭ２とが設けられている（例えば、図２参照）。これら第１、第２基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２の上面には、後述する一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ及びアライメント系ＡＬＧにより検出される複数の基準マークがそれぞれ形成されている。なお、第１、第２基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上の複数の基準マーク相互の位置関係は既知であるものとする。
ウエハステージＷＳＴ２も、ウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されている。
【００４３】
エンコーダシステム７０，７１は、それぞれ、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域とアライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域とにおけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。ここで、エンコーダシステム７０，７１の構成等について詳述する。なお、露光時移動領域（第１移動領域）は、投影光学系ＰＬを介してウエハの露光が行われる露光ステーション（第１領域）内で、露光動作中にウエハステージが移動される領域であり、その露光動作は、例えばウエハ上でパターンを転写すべき全てのショット領域の露光だけでなく、その露光のための準備動作（例えば、前述の基準マークの検出）なども含む。計測時移動領域（第２移動領域）は、アライメント系ＡＬＧによるウエハのアライメントマークの検出によってその位置情報の計測が行われる計測ステーション（第２領域）内で、計測動作中にウエハステージが移動される領域であり、その計測動作は、例えばウエハの複数のアライメントマークの検出だけでなく、アライメント系ＡＬＧによる基準マークの検出（さらには、Ｚ軸方向に関するウエハの位置情報（段差情報）の計測）なども含む。
【００４４】
ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２には、それぞれ図２及び図３の平面図に示されるように、上面の４隅のそれぞれにエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略称する）６０１〜６０４が配置されている。ここで、ヘッド６０１，６０２間のＸ軸方向の離間距離とヘッド６０３，６０４間のＸ軸方向の離間距離は互いに等しくＡである。また、ヘッド６０１，６０４間のＹ軸方向の離間距離とヘッド６０２，６０３間のＹ軸方向の離間距離は互いに等しくＢである。これらの離間距離Ａ，Ｂは、スケール板２１の開口２１ａの幅ａｉ，ｂｉよりも大きい。厳密には、前述の非有効領域の幅ｔを考慮して、Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔである。ヘッド６０１〜６０４は、図４にヘッド６０１を代表的に採り上げて示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２に形成されたＺ軸方向の所定深さの穴の内部にそれぞれ収容されている。
【００４５】
ヘッド６０１は、図５に示されるように、Ｘ軸を基準とする１３５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、Ｘ軸を基準とする２２５度方向（すなわちＸ軸を基準とする４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする３１５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする４５度方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。ヘッド６０１〜６０４は、図２及び図４から明らかなように、それぞれ、対向するスケール板２１の部分２１１〜２１４又はスケール板２２の部分２２１〜２２４の表面に形成された２次元回折格子ＲＧに計測ビームを照射し、２次元回折格子ＲＧからの反射・回折ビームを受光することにより、それぞれの計測方向についてのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置を計測する。ここで、ヘッド６０１〜６０４のそれぞれとして、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のセンサヘッドを用いることができる。
【００４６】
上述のようにして構成されたヘッド６０１〜６０４では、計測ビームの空気中での光路長が極短いため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。ただし、本実施形態では、光源及び光検出器は各ヘッドの外部、具体的には、ステージ本体９１の内部（又は外部）に設けられ、光学系のみが各ヘッドの内部に設けられている。そして、光源及び光検出器と、光学系とは、不図示の光ファイバを介して光学的に接続されている。ウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体９１（粗動ステージ）とウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）との間（以下、粗微動ステージ間と略述する）で、レーザ光等を空中伝送しても良いし、あるいはヘッドをステージ本体９１（粗動ステージ）に設けて、該ヘッドによりステージ本体９１（粗動ステージ）の位置を計測し、かつ別のセンサで粗微動ステージ間の相対変位を計測する構成としても良い。
【００４７】
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０１は、スケール板２１（の部分２１１）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする１３５度方向、すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向（以下、単に−４５度方向と称する）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の−４５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７０１、７１１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、スケール板２１（の部分２１２〜２１４）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする２２５度方向、すなわちＸ軸を基準とする＋４５度方向（以下、単に４５度方向と称する）、３１５度方向、すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向、及び４５度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の２２５度（４５度）方向及びＺ軸方向の位置、３１５度（−４５度）方向及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置、を計測する２次元エンコーダ７０２〜７０４、７１２〜７１４（図６参照）を構成する。
【００４８】
また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０１は、スケール板２２（の部分２２１）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された１３５度方向（−４５度方向）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の−４５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７０１、７１１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、スケール板２２（の部分２２２〜２２４）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２２５度方向（４５度方向）、３１５度方向（−４５度方向）、及び４５度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の２２５度方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置、３１５度方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置を、それぞれ計測する２次元エンコーダ７０２〜７０４、７１２〜７１４（図６参照）を構成する。
【００４９】
上述の説明からわかるように、本実施形態では、スケール板２１，２２のどちらに計測ビーム（計測光）を照射するか、すなわち、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域、計測時移動領域のいずれの領域内にあるかにかかわらず、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０１〜６０４は、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７０１〜７０４を構成し、ウエハステージＷＳＴ２上のヘッド６０１〜６０４は、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７１１〜７１４を構成するものとしている。
【００５０】
２次元エンコーダ（以下、適宜、エンコーダと略称する）７０１〜７０４，７１１〜７１４のそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図６参照）に供給される。主制御装置２０は、２次元回折格子ＲＧが形成されたスケール板２１（を構成する部分２１１〜２１４）の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の位置情報を求める。同様に、主制御装置２０は、２次元回折格子ＲＧが形成されたスケール板２２（を構成する部分２２１〜２２４）の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、アライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の位置情報を求める。
【００５１】
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２（ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２）の位置は、ウエハ干渉計システム１８（図６参照）によって、エンコーダシステム７０，７１とは独立して、計測可能である。ウエハ干渉計システム１８の計測結果は、エンコーダシステム７０，７１の計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合、あるいはエンコーダシステム７０，７１の出力異常時のバックアップ用などとして補助的に用いられる。なお、ウエハ干渉計システム１８の詳細は省略する。
【００５２】
アライメント系ＡＬＧは、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に所定間隔を隔てて配置されたオフアクシス方式のアライメント系である。本実施形態では、アライメント系ＡＬＧとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式のアライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬＧ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主制御装置２０（図６参照）に供給される。
【００５３】
なお、アライメント系ＡＬＧとしては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光をマークに照射し、その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。アライメント系ＡＬＧとして、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される、複数の検出領域を有するアライメント系を採用しても良い。
【００５４】
この他、本実施形態の露光装置１００には、アライメント系ＡＬＧと一緒に計測ステーションに配置され、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）ＡＦ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦによる計測動作はその少なくとも一部がアライメント系ＡＬＧによるマーク検出動作と並行して行われるとともに、前述のエンコーダシステムによってその計測動作中にウエハテーブルの位置情報が計測される。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、ＡＦ信号処理系（不図示）を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号と前述のエンコーダシステムの計測情報に基づいて、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（段差情報／凹凸情報）を検出し、露光動作ではその事前検出情報と前述のエンコーダシステムの計測情報（Ｚ軸、θｘ及びθｙ方向の位置情報）とに基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、露光ステーション内で投影ユニットＰＵの近傍に多点ＡＦ系を設け、露光動作時にウエハ表面の位置情報（凹凸情報）を計測しつつウエハテーブルを駆動して、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。
【００５５】
露光装置１００では、さらに、レチクルＲの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式の一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂの検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。なお、レチクルアライメント系に代えて、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の空間像計測器を用いてレチクルアライメントを行っても良い。
【００５６】
図６には、露光装置１００のステージ制御に関連する制御系が一部省略して、ブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。
【００５７】
上述のようにして構成された露光装置１００では、デバイスの製造に際し、主制御装置２０により、ウエハがローディングされたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方を計測ステーション（計測時移動領域）内で移動して、アライメント系ＡＬＧ及び多点ＡＦ系によるウエハの計測動作が実行される。すなわち、計測時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハＷに対して、アライメント系ＡＬＧを用いたマーク検出、いわゆるウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）と、多点ＡＦ系を用いたウエハの面情報（段差／凹凸情報）の計測とが行われる。その際、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１〜７０４）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１〜７１４）により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。
【００５８】
ウエハアライメントなどの計測動作後、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）は露光時移動領域に移動し、主制御装置２０により、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ、ウエハテーブル（ＷＴＢ１又はＷＴＢ２）上の基準マーク板（不図示）などを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメント等が行われる。
【００５９】
そして、主制御装置２０により、ウエハアライメント等の計測結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２をショット領域の露光のための加速開始位置に移動させるショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。露光動作時には、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１〜７０４）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１〜７１４）により、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。
【００６０】
また、本実施形態の露光装置１００は、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を備えている。そこで、一方のウエハステージ、例えばウエハステージＷＳＴ１上にロードされたウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光を行うのと並行して、他方のウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハに対してウエハアライメントなどを行う、並行処理動作が行われる。
【００６１】
本実施形態の露光装置１００では、前述の通り、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７０（図６参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。また、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７１（図６参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。
【００６２】
ここで、エンコーダシステム７０，７１によるＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）とも略記する））の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４の計測結果又は計測値は、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向でない計測方向の計測結果を意味する。
【００６３】
本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内ではエンコーダヘッド６０１〜６０４のうちの少なくとも３つが、常時、スケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。
【００６４】
図７（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ１上のエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の各部分２１１〜２１４の配置とエンコーダシステム７０の計測領域Ａ０〜Ａ４との関係が示されている。なお、ウエハステージＷＳＴ２はウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されているので、ここではウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明する。
【００６５】
ウエハステージＷＳＴ１の中心（ウエハの中心に一致）が、露光時移動領域内で、かつ露光中心（露光領域ＩＡの中心）Ｐに対して＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第１象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第１領域Ａ１内に位置する場合、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０４，６０１，６０２がそれぞれスケール板２１の部分２１４，２１１，２１２に対向する。第１領域Ａ１内では、これらのヘッド６０４，６０１，６０２（エンコーダ７０４，７０１，７０２）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。なお、以下の説明中のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、そのウエハステージの中心（ウエハの中心に一致）の位置を意味する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の中心の位置と記述する代わりに、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置と記述する。
【００６６】
同様に、ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して−Ｘ側かつ＋Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第２象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第２領域Ａ２内に位置する場合、ヘッド６０１，６０２，６０３がそれぞれスケール板２１の部分２１１，２１２，２１３に対向する。ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して−Ｘ側かつ−Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第３象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第３領域Ａ３内に位置する場合、ヘッド６０２，６０３，６０４がそれぞれスケール板２１の部分２１２，２１３，２１４に対向する。ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して＋Ｘ側かつ−Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第４象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第４領域Ａ４内に位置する場合、ヘッド６０３，６０４，６０１がそれぞれスケール板２１の部分２１３，２１４，２１１に対向する。
【００６７】
本実施形態では、前述のエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置についての条件（Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔ）では、図７（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１が露光中心Ｐを中心とする十字状の領域Ａ０（露光中心Ｐを通るＹ軸方向を長手とする幅Ａ−ａｉ−２ｔの領域とＸ軸方向を長手とする幅Ｂ−ｂｉ−２ｔの領域とを含む領域（以下、第０領域と呼ぶ））内に位置する場合、ウエハステージＷＳＴ１上の全ヘッド６０１〜６０４がスケール板２１（対応する部分２１１〜２１４）に対向する。従って、第０領域Ａ０内では、全ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。なお、本実施形態では上記条件（Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔ）に加えて、パターンが形成されるウエハ上のショット領域のサイズ（Ｗ，Ｌ）を考慮して、条件Ａ≧ａｉ＋Ｗ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋Ｌ＋２ｔを加えても良い。ここで、Ｗ、Ｌは、それぞれ、ショット領域のＸ軸方向、Ｙ軸方向の幅である。Ｗ、Ｌは、それぞれ、走査露光区間の距離、Ｘ軸方向へのステッピングの距離に等しい。
【００６８】
主制御装置２０は、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４の計測値（それぞれＣ１〜Ｃ４と表記する）は、ウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次式（１）〜（４）のように依存する。
【００６９】
Ｃ１＝−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（１）
Ｃ２＝−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（２）
Ｃ３＝ （ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（３）
Ｃ４＝ （ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（４）
ただし、ｐは、図５に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離である。
【００７０】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じてスケール板２１に対向する３つのヘッド（エンコーダ）を特定し、それらの計測値が従う式を上式（１）〜（４）から選択して連立方程式を組み、３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。例えば、ウエハステージＷＳＴ１が第１領域Ａ１内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）の計測値が従う式（１），（２），及び（４）から連立方程式を組み、式（１），（２），及び（４）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。算出される位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、Ｘ１，Ｙ１，θｚ１と表記する。同様に、ウエハステージＷＳＴ１が第ｋ領域Ａｋ内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１）の計測値が従う式（ｋ−１），（ｋ），及び（ｋ＋１）から連立方程式を組み、それらの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。これにより、位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）が算出される。ここで、ｋ−１、ｋ、及びｋ＋１には、１〜４を周期的に置換えた数が代入される。
【００７１】
なお、ウエハステージＷＳＴ１が第０領域Ａ０内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から任意の３つを選択すれば良い。例えば、ウエハステージＷＳＴ１が第１領域から第０領域に移動した後では、第１領域に対応するヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）を選択すると良い。
【００７２】
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）に基づいて、露光時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
【００７３】
ウエハステージＷＳＴ１が、計測時移動領域内に位置する場合、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０を用いて３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心Ｐがアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１（の部分２１１〜２１４）がスケール板２２（の部分２２１〜２２４）に置き換わる以外、ウエハステージＷＳＴ１が先の露光時移動領域内に位置する場合と同様である。
【００７４】
さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０１〜６０４のうちの３つを、少なくとも１つが異なる３つに切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、例えば米国特許出願公開第２００８／００９４５９２号明細書などに開示されているように、ウエハステージの位置計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。
【００７５】
前述の通り、本実施形態の露光装置１００におけるスケール板２１，２２は、それぞれ、４つの部分２１１〜２１４，２２１〜２２４から構成されている。ここで、４つの部分が、より厳密には４つの部分の下面に形成された２次元回折格子ＲＧが相互にずれていると、エンコーダシステム７０，７１の計測誤差が発生する。
【００７６】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）には、第ｋ領域Ａｋ（ｋ＝１〜４）内でヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１又はエンコーダ７１ｋ−１，７１ｋ，７１ｋ＋１）の有効な計測値から算出されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）に対応する第ｋ基準座標系Ｃｋ（ｋ＝１〜４）が模式的に示されている。４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、領域Ａ１〜Ａ４（図７（Ａ）参照）の配置に対応して、原点Ｏの近傍にて互いに重複し、原点Ｏを中心とする十字状の領域Ｃ０にて隣接する基準座標系と重複する。
【００７７】
スケール板２１が設計値どおりに構成されている場合、すなわち、４つの部分２１１〜２１４に形成された２次元回折格子ＲＧの相互間のずれがない場合、図７（Ｂ）に示されるように、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれの原点Ｏ１〜Ｏ４は互いに一致し（図中、符号Ｏを用いて示されている）、回転θｚ１〜θｚ４及びスケーリングΓｘ１〜Γｘ４，Γｙ１〜Γｙ４も互いに一致する。従って、４つの基準座標系を１つの座標系ＣＥに統合することができる。すなわち、露光時移動領域Ａ１〜Ａ４内でのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を、統合座標系ＣＥにおける位置座標Ｘ，Ｙ，θｚを用いて表すことができる。
【００７８】
しかし、４つの部分２１１〜２１４に形成された２次元回折格子ＲＧの相互間のずれがある場合、図７（Ｃ）に示されるように、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれの原点Ｏ１〜Ｏ４、回転θｚ１〜θｚ４、及びスケーリングΓｘ１〜Γｘ４，Γｙ１〜Γｙ４がずれ、これに伴う計測誤差が発生する。そのため、図７（Ｂ）に示される例のように、４つの基準座標系を１つの座標系ＣＥに統合することができない。
【００７９】
同様に、スケール板２２を構成する４つの部分２２１〜２２４が、より厳密には４つの部分２２１〜２２４の下面に形成された２次元回折格子ＲＧが相互にずれていると、エンコーダシステム７０又は７１の計測誤差が発生する。
【００８０】
そこで、本実施形態では、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４の相互間のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれを較正する較正方法を採用している。ここで、スケール板２１を例として、較正方法の詳細を説明する。
【００８１】
まず、主制御装置２０は、図８（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）を領域Ａ０内に位置決めする。図８（Ａ）では、ウエハステージＷＳＴ１は領域Ａ０の中央（投影光学系ＰＬの直下）に位置決めされている。領域Ａ０内では、ウエハステージＷＳＴ１上に搭載されたヘッド６０１〜６０４の全てがスケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向し、有効な計測値を主制御装置２０に送る。主制御装置２０は、第ｋ（＝１〜４）領域Ａｋ内で使用されるヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋２（第ｋヘッド群と呼ぶ）の計測値を用いてウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）を求める。主制御装置２０は、第１ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘ１，Ｙ１）に対する第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）のずれ、すなわちオフセット（ＯＸｋ＝Ｘｋ−Ｘ１，ＯＹｋ＝Ｙｋ−Ｙ１）を求める。
【００８２】
なお、オフセット（ＯＸｋ，ＯＹｋ）とともに、回転θｚについてのオフセット（Ｏθｚｋ＝θｚｋ−θｚ１）を同時に求めることもできる。この場合、後述するオフセットＯθｚｋの算出は省略される。
【００８３】
上で求められたオフセット（ＯＸｋ，ＯＹｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）を、（Ｘｋ−ＯＸｋ，Ｙｋ−ＯＹｋ）と補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｂ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）の原点Ｏｋが第１基準座標系Ｃ１の原点Ｏ１に一致する。図中、互いに一致した原点が、符号Ｏで表されている。
【００８４】
次に、主制御装置２０は、図８（Ｃ）に示されるように、較正の基準とする第１ヘッド群の計測値から算出されるステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４つのヘッド群の計測値を用いて４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。
【００８５】
主制御装置２０は、上で求めた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξｋ−Ｘ１）２＋（ζｋ−Ｙ１）２）が最小となるように、オフセットＯθｚｋを例えば最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξｋ，ζｋ）は、次式（５）を用いて回転変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。ここで、オフセットＯθｚｋを求めるために、一例として最小自乗法を用いているが、これに限らず、最小自乗法以外の演算手法を用いても良い。
【００８６】
【数１】
上で求められたオフセットＯθｚｋは、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される回転θｚｋを、θｚｋ−Ｏθｚｋと補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｄ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）の向き（回転）が第１基準座標系Ｃ１の向き（回転）に一致する。
【００８７】
次に、主制御装置２０は、先と同様に、図８（Ｅ）に示されるように、ステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。
【００８８】
主制御装置２０は、上で求めた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξｋ’−Ｘ１）２＋（ζｋ’−Ｙ１）２）が最小となるように、スケーリング（ΓＸｋ，ΓＹｋ）を最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξｋ’，ζｋ’）は、次式（６）を用いてスケール変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。
【００８９】
【数２】
上で求められたスケーリング（ΓＸｋ，ΓＹｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）を、（Ｘｋ／（１＋ΓＸｋ），Ｙｋ／（１＋ΓＹｋ））と補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｆ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）のスケーリングが第１基準座標系Ｃ１のスケーリングに一致する。
【００９０】
以上の処理により位置、回転、及びスケーリングが較正された４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＥに統合される。
【００９１】
なお、以上の処理に代えて、次のような処理によりオフセット及びスケーリング（ＯＸｋ，ＯＹｋ，Ｏθｚｋ，ΓＸｋ，ΓＹｋ（ｋ＝２〜４））を求めることも可能である。すなわち、主制御装置２０は、図８（Ｃ）又は図８（Ｅ）に示されるように、ステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。主制御装置２０は、求められた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξ”ｋ−Ｘ１）２＋（ζ”ｋ−Ｙ１）２）が最小となるように、オフセット及びスケーリング（ＯＸｋ，ＯＹｋ，Ｏθｚｋ，ΓＸｋ，ΓＹｋ）を最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξ”ｋ，ζ”ｋ）は、次式（７）を用いて変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。
【００９２】
【数３】
また、上記の処理では、第１基準座標系Ｃ１を基準にして第２〜第４基準座標系Ｃ２〜Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを直接求めたが、間接的に求めることも可能である。例えば、上記の手順に従って第１基準座標系Ｃ１を基準とする第２基準座標系Ｃ２についてのオフセット及びスケーリング（ＯＸ２，ＯＹ２，Ｏθｚ２，ΓＸ２，ΓＹ２）を求める。同様に、第２基準座標系Ｃ２を基準とする第３基準座標系Ｃ３についてのオフセット及びスケーリング（ＯＸ３２，ＯＹ３２，Ｏθｚ３２，ΓＸ３２，ΓＹ３２）を求める。これらの結果より、第１基準座標系Ｃ１を基準とする第３基準座標系Ｃ３についてのオフセット及びスケーリングが（ＯＸ３＝ＯＸ３２＋ＯＸ２，ＯＹ３＝ＯＹ３２＋ＯＹ２，Ｏθｚ３＝Ｏθｚ３２＋Ｏθｚ２，ΓＸ３＝ΓＸ３２・ΓＸ２，ΓＹ３＝ΓＹ３２・ΓＹ２）と求められる。同様に、第３基準座標系Ｃ３を基準とする第４基準座標Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを求め、その結果を用いて第１基準座標Ｃ１を基準とする第４基準座標Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを求めることも可能である。
【００９３】
主制御装置２０は、スケール板２２に対しても同様の手順に従って、４つの基準座標を較正し、計測時移動領域をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＡ（図７（Ｂ）参照）に統合する。
【００９４】
最後に、主制御装置２０は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする統合座標系ＣＥと計測時移動領域をカバーする統合座標系ＣＡとの間の位置、回転、スケーリングのずれを求める。主制御装置２０は、図９（Ａ）に示されるように、エンコーダシステム７０を用いてウエハステージＷＳＴ１の位置情報を求め（計測し）、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動して、ウエハテーブルＷＴＢ１上の第１基準マーク板ＦＭ１を投影光学系ＰＬの直下（露光中心Ｐ）に位置決めする。主制御装置２０は、一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂを用いて、第１基準マーク板ＦＭ１上に形成された２つ（一対）の基準マークを検出する。次いで、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０の計測結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動して、ウエハテーブルＷＴＢ１上の第２基準マーク板ＦＭ２を投影光学系ＰＬの直下（露光中心Ｐ）に位置決めし、一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂのいずれかを用いて第２基準マーク板ＦＭ２上に形成された１つの基準マークを検出する。主制御装置２０は、３つの基準マークの検出結果（すなわち、３つの基準マークの２次元の位置座標）より、統合座標系ＣＥの原点の位置、回転、スケーリングを求める。
【００９５】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を計測時移動領域に移動する。ここで、主制御装置２０は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４と計測時移動領域との間の領域内ではウエハ干渉計システム１８を用いて、計測時移動領域内ではエンコーダシステム７０を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の位置情報を計測し、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。移動後、主制御装置２０は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、アライメント系ＡＬＧを用いて、先と同様に３つの基準マークを検出し、その検出結果より統合座標系ＣＡの原点の位置、回転、スケーリングを求める。なお、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂの検出対象となる３つの基準マークと、アライメント系ＡＬＧの検出対象となる３つの基準マークとは、同一のマークであることが望ましいが、同一の基準マークをレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂとアライメント系ＡＬＧとで検出できない場合には、基準マーク同士の位置関係が既知であるので、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂとアライメント系ＡＬＧとで異なる基準マークを検出対象としても良い。
【００９６】
なお、 露光時移動領域と計測時移動領域との間でウエハステージを移動する場合にも、エンコーダシステムを用いて、ウエハステージの位置制御を行っても良い。また、露光時移動領域内、計測時移動領域内でそれぞれつなぎ処理（位相つなぎ及び／又は座標つなぎ）が行われる。ここで、座標つなぎとは、エンコーダ（ヘッド）を切り換える前と後とで、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標が完全に一致するように、切り換え後に使用するエンコーダに対する計測値を設定し、その際に位相オフセットを再設定するつなぎ処理を意味する。位相つなぎ法は、基本的には、座標つなぎ法と同様であるが、位相オフセットの取り扱いが異なり、位相オフセットの再設定は行わず、すでに設定されている位相オフセットを引き続き使用し、カウント値のみを再設定するつなぎ法を意味する。
【００９７】
主制御装置２０は、上で求められた統合座標系ＣＥの原点の位置、回転、スケーリングと統合座標系ＣＡの原点の位置、回転、スケーリングとから、統合座標系ＣＥ，ＣＡ間の原点、回転、スケーリングのずれを求める。主制御装置２０は、このずれを用いて、例えば統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果、例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標（又はウエハ上のアライメントマークの位置座標）を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換することができ、その変換後の配列座標に基づいて、ウエハの露光動作時に、統合座標ＣＥ系上でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
【００９８】
主制御装置２０は、上述の較正方法を、ウエハを露光処理する毎（又は所定枚数のウエハを露光処理する毎）に行う。すなわち、アライメント系ＡＬＧを用いてのウエハアライメントに先立って、前述の通り、スケール板２２を用いる際のエンコーダシステム７０、７１を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＡに統合する）。較正されたエンコーダシステム７０、７１を用いて（統合座標系ＣＡ上で）、露光対象のウエハに対してウエハアライメントなどの計測動作を行う。続いてウエハの露光処理に先立って、前述の通り、スケール板２１を用いる際のエンコーダシステム７０、７１を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＥに統合する）。また、統合座標系ＣＡ，ＣＥ間の位置、回転、スケーリングのずれ（相対位置、相対回転、相対スケーリング）を求める。これらの結果を用いて統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果（例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標）を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換し、その変換後の配列座標に基づいて、統合座標系ＣＥ上でウエハを保持するウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）してウエハを露光処理する。
【００９９】
なお、較正処理（較正方法）としては、エンコーダシステムの計測値を補正しても良いが、他の処理を採用しても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１００】
次に、エンコーダシステム７０，７１による３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４の計測結果又は計測値は、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向の計測結果を意味する。
【０１０１】
本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内では、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じて、エンコーダヘッド６０１〜６０４のうちの少なくとも３つがスケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。スケール板２１に対向するヘッド（エンコーダ）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。
【０１０２】
主制御装置２０は、エンコーダ７０１〜７０４（又は７１１〜７１４）の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４（又は７１１〜７１４）のＺ軸方向に関する計測値（前述のＺ軸方向ではない計測方向、すなわちＸＹ平面内の一軸方向についての計測値Ｃ１〜Ｃ４と区別して、それぞれ、Ｄ１〜Ｄ４と表記する）は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）に対して、次式（８）〜（１１）のように依存する。
【０１０３】
Ｄ１＝−ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（８）
Ｄ２＝ ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（９）
Ｄ３＝ ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（１０）
Ｄ４＝−ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（１１）
ただし、ｐは、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離（図５参照）である。
【０１０４】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じて３つのヘッド（エンコーダ）の計測値の従う式を上式（８）〜（１１）から選択し、選択した３つの式から構成される連立方程式に３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を代入して解くことにより、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。例えば、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が第１領域Ａ１内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４又は７１１，７１２，７１４）の計測値が従う式（８），（９），及び（１１）から連立方程式を組み、式（８），（９），及び（１１）それぞれの左辺に計測値を代入して解く。算出される位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を、Ｚ１，θｘ１，θｙ１と表記する。同様に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１が第ｋ領域Ａｋ内に位置する場合、ヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１）の計測値が従う式（（ｋ−１）＋７），（ｋ＋７），及び（（ｋ＋１）＋７）から連立方程式を組み、式（（ｋ−１）＋７），（ｋ＋７），及び（（ｋ＋１）＋７）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。これにより、位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）が算出される。ここで、ｋ−１、ｋ、及びｋ＋１には、１〜４を周期的に置換えた数が代入される。
【０１０５】
なお、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が第０領域Ａ０内に位置する場合、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４又は７１１〜７１４）から任意の３つを選択し、選択した３つのヘッドの計測値が従う式から組まれる連立方程式を用いれば良い。
【０１０６】
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）と前述の段差情報（フォーカスマッピングデータ）とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。
【０１０７】
ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が、計測時移動領域内に位置する場合、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０（又は７１）を用いてウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心Ｐがアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１（の部分２１１〜２１４）がスケール板２２（の部分２２１〜２２４）に置き換わる以外、先の露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が位置する場合と同様である。主制御装置２０は、エンコーダシステム７０（又は７１）の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。なお、計測時移動領域（計測ステーション）では必ずしもフォーカス・レベリングを行わなくても良い。すなわち、マーク位置及び段差情報（フォーカスマッピングデータ）の取得を行っておき、その段差情報から段差情報取得時（計測時）のウエハステージのＺ・チルト分を差し引くことで、ウエハステージの基準面、例えば上面を基準とする段差情報得て置く。そして、露光時には、この段差情報とウエハステージ（の基準面）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報とに基づいて、フォーカス・レベリングが可能になるからである。
【０１０８】
さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０１〜６０４のうちの３つを、少なくとも１つが異なる３つに切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置の計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。
【０１０９】
前述の通り、本実施形態の露光装置１００におけるスケール板２１，２２は、それぞれ、４つの部分２１１〜２１４，２２１〜２２４から構成されている。ここで、４つの部分の高さと傾斜が相互にずれていると、エンコーダシステム７０，７１の計測誤差が発生する。そこで、先と同様の較正方法を適用して、部分２１１〜２１４又は２２１〜２２４の相互間の高さと傾斜のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれを較正する。
【０１１０】
ここで、エンコーダシステム７０を用いる場合を例として、較正方法の一例を説明する。
【０１１１】
主制御装置２０は、図８（Ｃ）又は図８（Ｅ）に示されるように、エンコーダシステム７０により計測されるウエハステージＷＳＴ１の位置の計測結果（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４つのヘッド群の計測値を用いて４通りのウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。主制御装置２０は、これらの結果を用いて、第１ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚ１，θｘ１，θｙ１）に対する第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）のずれ、すなわちオフセット（ＯＺｋ＝Ｚｋ−Ｚ１，Ｏθｘｋ＝θｘｋ−θｘ１，Ｏθｙｋ＝θｙｋ−θｙ１）を求める。さらに、主制御装置２０は、位置決め毎に求められるオフセット（ＯＺｋ，Ｏθｘｋ，Ｏθｙｋ）を平均する。
【０１１２】
上で求められたオフセット（ＯＺｋ，Ｏθｘｋ，Ｏθｙｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）を、それぞれ、Ｚｋ−ＯＺｋ，θｘｋ−Ｏθｘｋ，θｙｋ−Ｏθｙｋと補正するために用いられる。この補正により、第ｋ基準座標系Ｃｋ（ｋ＝２〜４）の高さＺと傾斜θｘ，θｙが第１基準座標系Ｃ１の高さＺと傾斜θｘ，θｙに一致する。すなわち、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＥに統合される。
【０１１３】
主制御装置２０は、エンコーダシステム７１に対しても同様の手順に従って、４つの基準座標を較正し、計測時移動領域をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＡに統合する。
【０１１４】
主制御装置２０は、上述の較正方法を、先と同様に、ウエハを露光処理する毎（又は所定枚数のウエハを露光処理する毎）に行う。すなわち、アライメント系ＡＬＧを用いてのウエハアライメントに先立って、前述の通り、スケール板２２を用いる際のエンコーダシステム７０（又は７１）を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＡに統合する）。そして、主制御装置２０は、較正されたエンコーダシステム７０（又は７１）を用いて（統合座標系ＣＡ上で）、露光対象のウエハに対してウエハアライメントを行う。続いて、主制御装置２０は、ウエハの露光処理に先立って、前述の通り、スケール板２１を用いる際のエンコーダシステム７０（又は７１）を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＥに統合する）。そして、主制御装置２０は、較正されたエンコーダシステム７０（又は７１）を用いて（統合座標系ＣＥ上で）ウエハを保持するウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置情報を求め（計測し）、その計測結果とウエハアライメントの結果とに基づいて、ウエハの露光の際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を駆動（位置制御）する。
【０１１５】
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が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板２１，２２上の対応する領域（部分２１１〜２１４，２２１〜２２４）に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求める。そして、主制御装置２０が、その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれが較正され、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板２１，２２上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差を修正することが可能となる。
【０１１６】
また、本実施形態の露光装置１００によると、上述の較正方法を利用してエンコーダシステム７０，７１を較正して、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれが修正されるので、エンコーダシステム７０，７１を用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【０１１７】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に設けられた３つの基準マークをレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ及びアライメント系ＡＬＧを用いて検出することにより、露光時移動領域、計測時移動領域のそれぞれに対応する統合座標系ＣＥ，ＣＡの相対位置、相対回転、相対スケーリングを求める。そして、主制御装置２０が、その結果を用いることにより、統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果、例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換し、その結果を用いて統合座標ＣＥ上でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）してウエハを露光することができる。
【０１１８】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１が第０領域Ａ０内に位置するときにウエハステージＷＳＴ１上の全ヘッド６０１〜６０４がスケール板２１（対応する部分２１１〜２１４）に対向する。従って、第０領域Ａ０内では、全ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から有効な計測値が主制御装置２０に送信される。従って、主制御装置２０は、４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する前述した第ｋヘッド群（ｋ＝１〜４）に含まれるヘッドがスケール板２１上の対応する領域（部分２１１〜２１４）に対向する領域Ａ０内で、第ｋヘッド群（ｋ＝１〜４）の少なくとも１つを用いて得られる位置情報、例えば第１ヘッド群を用いて得られる第１位置情報と第２ヘッド群を用いて得られる第２位置情報との少なくとも一方に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）することとすることもできる。かかる場合、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系（スケール板２１の部分）が異なっていても、これに影響を受けることなく、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を高精度に駆動することが可能になる。スケール板２２を用いる場合も同様である。
【０１１９】
なお、上記実施形態において、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４の相互間のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれの較正処理では、位置、回転、スケーリングの全てに着目する必要はなく、そのうちの１つ又は任意の２つでも良いし、他のファクター（直交度など）を追加あるいは代用しても良い。
【０１２０】
また、ウエハテーブル上面の４隅のヘッドにそれぞれ近接して少なくとも１つの補助ヘッドを設け、メインのヘッドに計測異常が生じた場合に、近接する補助ヘッドに切り換えて計測を継続しても良い。その際、補助ヘッドについても前述の配置条件を適用しても良い。
【０１２１】
なお、上記実施形態では、スケール板２１，２２の部分２１１〜２１４，２２１〜２２４のそれぞれの下面に２次元回折格子ＲＧが形成された場合について例示したが、これに限らず、対応するエンコーダヘッド６０１〜６０４の計測方向（ＸＹ平面内での一軸方向）のみを周期方向とする１次元回折格子が形成された場合においても、上記実施形態は適用可能である。
【０１２２】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板２１，２２上の対応する領域（部分２１１〜２１４，２２１〜２２４）に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求め、その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板２１，２２上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差を修正する場合について説明したが、これに限らず、例えばウエハステージの位置制御に用いる複数（第１の数）のヘッドよりも数が多い複数（第２の数）のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内でウエハステージを移動してエンコーダシステムによって求められるステージの位置情報の補正情報を取得する、すなわち例えば上記実施形態の十字領域Ａ０内でステージ移動して冗長ヘッドを用いて、補正情報を取得しても良い。
【０１２３】
この場合、この補正情報は、主制御装置２０により、エンコーダ計測値そのものを補正するのに用いられるが、これに限らず、他の処理で用いられても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１２４】
また、上記実施形態では、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求めるものとしたが、これに限らず、露光装置は、例えばウエハステージに設けられた複数のヘッドのうち、ウエハに対する露光位置の近傍にウエハステージの外部にＸＹ平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、ウエハステージの位置情報を求める位置計測系（例えばエンコーダシステム）と、該位置計測系で取得された位置情報に基づいて、ウエハステージを駆動するとともに、ウエハステージの位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得しても良い。この場合、複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、それぞれ複数のスケール板に対向することとすることができる。
【０１２５】
この場合、複数のスケール板相互の位置関係は、エンコーダ計測値そのものの補正に用いることができるのみならず、他の処理で用いても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態では、各ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）として、ＸＹ平面内の一軸方向とＺ軸方向とを計測方向とする２次元エンコーダを採用された場合について例示したが、これに限らず、ＸＹ平面内の１軸方向を計測方向とする１次元エンコーダとＺ軸方向とを計測方向とする１次元エンコーダ（あるいは非エンコーダ方式の面位置センサ等）とを採用しても良い。又は、ＸＹ平面内で互いに直交する２軸方向を計測方向とする２次元エンコーダを採用することも可能である。さらに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の３方向を計測方向とする３次元エンコーダ（３ＤＯＦセンサ）を採用しても良い。
【０１２７】
なお、上記各実施形態では、露光装置がスキャニング・ステッパである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上記実施形態を適用しても良い。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（テーブル）の位置をエンコーダで計測することにより、干渉計によりステージ（テーブル）の位置を計測する場合と異なり、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、エンコーダの計測値に基づいて、ステージ（テーブル）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ウエハ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・スティッチ方式の投影露光装置にも上記実施形態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るように複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、例えば、米国特許出願公開第２００７／０２１１２３５号明細書及び米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書などに開示されるようにウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置に上記実施形態を適用しても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態の露光装置を、例えば国際公開第９９／４９５０４号、米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書などに開示される液浸型としても良い。
【０１２９】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１３０】
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第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。
【０１３１】
また、上記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。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、そのステージの位置をエンコーダを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１３２】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ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）にも上記実施形態を適用することができる。
【０１３３】
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上記実施形態を適用することができる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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上記実施形態を適用できる。
【０１３６】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ（物体）を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
【０１３７】
また、上記実施形態の露光装置（パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明の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。
【符号の説明】
【０１３９】
２０…主制御装置、２１，２２…スケール板、２１１〜２１４，２２１〜２２４…スケール板の部分、２７…ウエハステージ駆動系、５０…ウエハステージ装置、６０１〜６０４…エンコーダヘッド、７０，７１…エンコーダシステム、７０１〜７０４，７１１〜７１４…エンコーダ、１００…露光装置、ＡＬＧ…アライメント系、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ、ＷＴＢ１，ＷＴＢ２…ウエハテーブル、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子などのマイクロデバイス（電子デバイス）を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法又は露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、半導体素子の高集積化によるデバイスパターンの微細化に伴い、高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求されるようになってきた。このため、パターンが形成されるウエハ等（基板）の位置計測にも一層高い精度が要求されるようになってきた。
【０００４】
かかる要求に応える装置として、例えば特許文献１には、基板テーブル上に搭載された複数のエンコーダタイプのセンサ（エンコーダヘッド）を用いる位置計測システムを備えた露光装置が提案されている。この露光装置では、エンコーダヘッドは、基板テーブルに対向して配置されたスケールに計測ビームを照射し、スケールからの戻りビームを受光することによって、基板テーブルの位置を計測する。特許文献１などに開示される位置計測システムでは、スケールは、投影光学系直下の領域を除く基板テーブルの移動領域を極力カバーすることが望ましい。このため、大面積のスケールが必要になるが、高精度で大面積のスケールを製作することは大変困難であるとともにコストがかかる。従って、通常は、スケールを複数の部分に分割した小面積のスケールを複数製作し、これらを組み合わせることが行われる。従って、複数のスケール間での位置合わせが正確に行われることが望ましいが、現実には、スケールを個体差なく製作すること、及び誤差なく組み合わせることは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述した事情の下になされたもので、その第１の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第１の露光方法が、提供される。
【０００７】
これによれば、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの影響を受けることなく、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のヘッドを用いて求めた移動体の位置情報を用いて第１移動領域内で移動体を精度良く駆動することが可能になり、その移動体に保持される物体に対する高精度な露光が可能になる。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、前記物体を露光するため、前記物体を保持する移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第1、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記移動体を駆動することを含む第２の露光方法が、提供される。
【０００９】
これによれば、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系が異なっていても、これに影響を受けることなく、移動体を高精度に駆動することが可能になる。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系相互間のずれを修正する第１の露光装置が、提供される。
【００１１】
これによれば、複数の基準座標系の相互間のずれが修正されるので、複数のヘッドを用いて移動体の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記移動体を駆動する駆動系と；前記位置計測系の第１の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第１、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と；を備える第２の露光装置が、提供される。
【００１３】
これによれば、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系が異なっていても、これに影響を受けることなく、移動体を高精度に駆動することが可能になる。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置制御に用いる第１の数のヘッドよりも数が多い第２の数のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内で前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する制御系と；を備える第３の露光装置が、提供される。
【００１５】
これによれば、制御系により、位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報が取得されるので、該補正情報を用いて移動体を高精度で駆動することが可能となる。
【００１６】
本発明の第６の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記移動体の位置制御に必要な第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得することと；前記補正情報を用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第３の露光方法が、提供される。
【００１７】
これによれば、物体に対する高精度な露光が可能となる。
【００１８】
本発明の第７の態様によれば、物体を露光する露光装置であって、物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得する第４の露光装置が、提供される。
【００１９】
これによれば、制御系により、複数のスケール板相互の位置関係が取得されるので、複数のヘッドを用いて移動体の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【００２０】
本発明の第８の態様によれば、物体を露光する露光方法であって、所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得することと；前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む第４の露光方法が、提供される。
【００２１】
これによれば、複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置ずれの影響を受けることなく、複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて求めた移動体の位置情報を用いて第１移動領域内で移動体を精度良く駆動することが可能になり、その移動体に保持される物体に対する高精度な露光が可能になる。
【００２２】
本発明の第９の態様によれば、本発明の第１〜第４の露光装置のいずれかを用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。
【００２３】
本発明の第１０の態様によれば、本発明の第１〜第４の露光方法のいずれかを用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】投影光学系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。
【図３】アライメント系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。
【図４】ウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。
【図５】ウエハステージ上のエンコーダヘッドの配置を示す図である。
【図６】図１の露光装置におけるステージ制御に関連する制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図７】図７（Ａ）はエンコーダヘッド及びスケール板の配置とエンコーダシステムの計測領域との関係を示す図、図７（Ｂ）はスケール板に対向するエンコーダヘッドの４つの組に対応して規定される４つのステージ座標系を示す図、図７（Ｃ）はスケール板の４つの部分相互にずれがある場合を示す図である。
【図８】図８（Ａ）、図８（Ｃ）、及び図８（Ｅ）はステージ座標を較正するためのステージ位置計測におけるウエハステージの動きを示す図（その１、２、及び３）、図８（Ｂ）、図８（Ｄ）、及び図８（Ｆ）は４つのステージ座標系の較正を説明するための図（その１、２、及び３）である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、統合ステージ座標系ＣＥの原点、回転、スケーリングの計測を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、統合ステージ座標系ＣＡの原点、回転、スケーリングの計測を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０（Ｂ）に基づいて説明する。
【００２６】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。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、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なう。
【００２７】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を含むウエハステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００３０】
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（θｚ回転量）の情報を含む）は、図１に示される、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、レチクルＲの少なくとも３自由度方向の位置情報を計測するために、レチクル干渉計１６の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書などに開示されているエンコーダシステムを用いても良い。
【００３１】
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（−Ｚ側）に配置され、不図示のボディの一部を構成するメインフレーム（メトロロジーフレーム）に保持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを有している。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列された複数の光学素子（レンズエレメント）からな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、投影光学系ＰＬ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（露光領域）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２との同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクル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、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００３２】
なお、メインフレームは、従来用いられている門型、及び例えば米国特許出願公開第２００８／００６８５６８号明細書などに開示される吊り下げ支持型のいずれであっても良い。
【００３３】
鏡筒４０の−Ｚ側端部の周囲には、例えば鏡筒４０の下端面とほぼ同一面となる高さで、スケール板２１がＸＹ平面に平行に配置されている。スケール板２１は、本実施形態では図２に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２１１，２１２，２１３，２１４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２１ａ内に鏡筒４０の−Ｚ側端部が挿入されている。ここで、スケール板２１のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２１ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。
【００３４】
スケール板２１から＋Ｘ方向に離間した位置には、図１に示されるように、スケール板２１とほぼ同一平面上にスケール板２２が、配置されている。スケール板２２も、図３に示されるように、例えばＬ字状の４つの部分（部品）２２１，２２２，２２３，２２４から構成され、その中央に形成される例えば矩形の開口２２ａ内に後述するアライメント系ＡＬＧの−Ｚ側端部が挿入されている。スケール板２２のＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａ及びｂ、開口２２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の幅はそれぞれａｉ及びｂｉである。なお、本実施形態ではＸ軸及びＹ軸方向に関してスケール板２１、２２の幅、及び開口２１ａ、２２ａの幅をそれぞれ同一としたが、必ずしも同一の幅とする必要はなく、Ｘ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方に関してその幅を異ならせても良い。
【００３５】
本実施形態では、スケール板２１，２２は、投影ユニットＰＵ及びアライメント系ＡＬＧを支持する不図示のメインフレーム（メトロロジーフレーム）に吊り下げ支持されている。スケール板２１，２２の下面（−Ｚ側の面）には、Ｘ軸を基準とする４５度方向（Ｙ軸を基準とする−４５度方向）を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子と、Ｘ軸を基準とする−４５度方向（Ｙ軸を基準とする−１３５度方向）を周期方向とする所定ピッチ、例えば１μｍの格子とから成る反射型の２次元回折格子ＲＧ（図２、図３及び図４参照）が形成されている。ただし、２次元回折格子ＲＧ及び後述するエンコーダヘッドの構成上、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４のそれぞれの外縁近傍には幅ｔの非有効領域が含まれる。スケール板２１，２２の２次元回折格子ＲＧは、それぞれ、少なくとも露光動作時及びアライメント（計測）時におけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動範囲をカバーしている。
【００３６】
ウエハステージ装置５０は、図１に示されるように、床面上に複数（例えば３つ又は４つ）の防振機構（図示省略）によってほぼ水平に支持されたステージベース１２、ステージベース１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動するウエハステージ駆動系２７（図１では一部のみ図示、図６参照）、及びウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を計測する計測系等を備えている。計測系は、図６に示される、エンコーダシステム７０，７１及びウエハレーザ干渉計システム（以下、ウエハ干渉計システムと略記する）１８等を備えている。なお、エンコーダシステム７０，７１及びウエハ干渉計システム１８については、さらに後述する。ただし、本実施形態では、ウエハ干渉計システム１８は必ずしも設けなくても良い。
【００３７】
ステージベース１２は、図１に示されるように、平板状の外形を有する部材からなり、その上面は平坦度が高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の移動の際のガイド面とされている。ステージベース１２の内部には、ＸＹ二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイル１４ａを含むコイルユニットが、収容されている。
【００３８】
なお、ベース１２とは別にこれを浮上支持するための別のベース部材を設けて、ステージベース１２を、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の駆動力の反力の作用により、運動量保存則に従って移動するカウンターマス（反力キャンセラ）として機能させても良い。
【００３９】
ウエハステージＷＳＴ１は、図１に示されるように、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１の上方に配置され、不図示のＺ・チルト駆動機構によって、ステージ本体９１に対して非接触で支持されたウエハテーブルＷＴＢ１とを有している。この場合、ウエハテーブルＷＴＢ１は、Ｚ・チルト駆動機構によって、電磁力等の上向きの力（斥力）と、自重を含む下向きの力（引力）との釣り合いを３点で調整することで、非接触で支持されるとともに、少なくともＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向の３自由度方向に微小駆動される。ステージ本体９１の底部には、スライダ部９１ａが設けられている。スライダ部９１ａは、ＸＹ平面内でＸＹ二次元配列された複数の磁石から成る磁石ユニットと、該磁石ユニットを収容する筐体と、該筐体の底面の周囲に設けられた複数のエアベアリングとを有している。磁石ユニットは、前述のコイルユニットとともに、例えば米国特許第５，１９６，７４５号明細書などに開示される電磁力（ローレンツ力）駆動による平面モータ３０を構成している。なお、平面モータ３０としては、ローレンツ力駆動方式に限らず、可変磁気抵抗駆動方式の平面モータを用いることもできる。
【００４０】
ウエハステージＷＳＴ１は、上記複数のエアベアリングによってステージベース１２上に所定のクリアランス（隙間／間隔／間隙（ギャップ）／空間距離）、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、平面モータ３０によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢ１（ウエハＷ）は、ステージベース１２に対して、６自由度方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向（以下、Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ、θｙ、θｚ）と略記する）に駆動可能である。
【００４１】
本実施形態では、コイルユニットを構成する各コイル１４ａに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置２０によって制御される。平面モータ３０と、前述のＺ・チルト駆動機構とを含んで、ウエハステージ駆動系２７が構成されている。なお、平面モータ３０はムービングマグネット方式に限らず、ムービングコイル方式でも良い。また、平面モータ３０として、磁気浮上方式の平面モータを用いても良い。この場合、前述のエアベアリングを設けなくても良い。また、平面モータ３０によってウエハステージＷＳＴ１を６自由度方向に駆動することとしても良い。また、ウエハテーブルＷＴＢ１を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、θｚ方向のうちの少なくとも一方向に微動可能としても良い。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１を粗微動ステージにより構成しても良い。
【００４２】
ウエハテーブルＷＴＢ１上には、不図示のウエハホルダを介してウエハＷが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着（又は静電吸着）され、固定されている。また、ウエハテーブルＷＴＢ１上の一方の対角線上には、ウエハホルダを挟んで第１基準マーク板ＦＭ１と第２基準マーク板ＦＭ２とが設けられている（例えば、図２参照）。これら第１、第２基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２の上面には、後述する一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ及びアライメント系ＡＬＧにより検出される複数の基準マークがそれぞれ形成されている。なお、第１、第２基準マーク板ＦＭ１、ＦＭ２上の複数の基準マーク相互の位置関係は既知であるものとする。
ウエハステージＷＳＴ２も、ウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されている。
【００４３】
エンコーダシステム７０，７１は、それぞれ、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域とアライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域とにおけるウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。ここで、エンコーダシステム７０，７１の構成等について詳述する。なお、露光時移動領域（第１移動領域）は、投影光学系ＰＬを介してウエハの露光が行われる露光ステーション（第１領域）内で、露光動作中にウエハステージが移動される領域であり、その露光動作は、例えばウエハ上でパターンを転写すべき全てのショット領域の露光だけでなく、その露光のための準備動作（例えば、前述の基準マークの検出）なども含む。計測時移動領域（第２移動領域）は、アライメント系ＡＬＧによるウエハのアライメントマークの検出によってその位置情報の計測が行われる計測ステーション（第２領域）内で、計測動作中にウエハステージが移動される領域であり、その計測動作は、例えばウエハの複数のアライメントマークの検出だけでなく、アライメント系ＡＬＧによる基準マークの検出（さらには、Ｚ軸方向に関するウエハの位置情報（段差情報）の計測）なども含む。
【００４４】
ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２には、それぞれ図２及び図３の平面図に示されるように、上面の４隅のそれぞれにエンコーダヘッド（以下、適宜、ヘッドと略称する）６０１〜６０４が配置されている。ここで、ヘッド６０１，６０２間のＸ軸方向の離間距離とヘッド６０３，６０４間のＸ軸方向の離間距離は互いに等しくＡである。また、ヘッド６０１，６０４間のＹ軸方向の離間距離とヘッド６０２，６０３間のＹ軸方向の離間距離は互いに等しくＢである。これらの離間距離Ａ，Ｂは、スケール板２１の開口２１ａの幅ａｉ，ｂｉよりも大きい。厳密には、前述の非有効領域の幅ｔを考慮して、Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔである。ヘッド６０１〜６０４は、図４にヘッド６０１を代表的に採り上げて示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２に形成されたＺ軸方向の所定深さの穴の内部にそれぞれ収容されている。
【００４５】
ヘッド６０１は、図５に示されるように、Ｘ軸を基準とする１３５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、Ｘ軸を基準とする２２５度方向（すなわちＸ軸を基準とする４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする３１５度方向（すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向）及びＺ軸方向、Ｘ軸を基準とする４５度方向及びＺ軸方向を計測方向とする２次元ヘッドである。ヘッド６０１〜６０４は、図２及び図４から明らかなように、それぞれ、対向するスケール板２１の部分２１１〜２１４又はスケール板２２の部分２２１〜２２４の表面に形成された２次元回折格子ＲＧに計測ビームを照射し、２次元回折格子ＲＧからの反射・回折ビームを受光することにより、それぞれの計測方向についてのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２（ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２）の位置を計測する。ここで、ヘッド６０１〜６０４のそれぞれとして、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のセンサヘッドを用いることができる。
【００４６】
上述のようにして構成されたヘッド６０１〜６０４では、計測ビームの空気中での光路長が極短いため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。ただし、本実施形態では、光源及び光検出器は各ヘッドの外部、具体的には、ステージ本体９１の内部（又は外部）に設けられ、光学系のみが各ヘッドの内部に設けられている。そして、光源及び光検出器と、光学系とは、不図示の光ファイバを介して光学的に接続されている。ウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体９１（粗動ステージ）とウエハテーブルＷＴＢ（微動ステージ）との間（以下、粗微動ステージ間と略述する）で、レーザ光等を空中伝送しても良いし、あるいはヘッドをステージ本体９１（粗動ステージ）に設けて、該ヘッドによりステージ本体９１（粗動ステージ）の位置を計測し、かつ別のセンサで粗微動ステージ間の相対変位を計測する構成としても良い。
【００４７】
ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０１は、スケール板２１（の部分２１１）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする１３５度方向、すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向（以下、単に−４５度方向と称する）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の−４５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７０１、７１１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、スケール板２１（の部分２１２〜２１４）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２１の表面（下面）に形成されたＸ軸を基準とする２２５度方向、すなわちＸ軸を基準とする＋４５度方向（以下、単に４５度方向と称する）、３１５度方向、すなわちＸ軸を基準とする−４５度方向、及び４５度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の２２５度（４５度）方向及びＺ軸方向の位置、３１５度（−４５度）方向及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置、を計測する２次元エンコーダ７０２〜７０４、７１２〜７１４（図６参照）を構成する。
【００４８】
また、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の計測時移動領域内に位置する際には、ヘッド６０１は、スケール板２２（の部分２２１）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された１３５度方向（−４５度方向）を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の−４５度方向及びＺ軸方向の位置を計測する２次元エンコーダ７０１、７１１（図６参照）を構成する。同様に、ヘッド６０２〜６０４は、それぞれ、スケール板２２（の部分２２２〜２２４）に計測ビーム（計測光）を照射し、スケール板２２の表面（下面）に形成された２２５度方向（４５度方向）、３１５度方向（−４５度方向）、及び４５度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の２２５度方向（４５度方向）及びＺ軸方向の位置、３１５度方向（−４５度方向）及びＺ軸方向の位置、及び４５度方向及びＺ軸方向の位置を、それぞれ計測する２次元エンコーダ７０２〜７０４、７１２〜７１４（図６参照）を構成する。
【００４９】
上述の説明からわかるように、本実施形態では、スケール板２１，２２のどちらに計測ビーム（計測光）を照射するか、すなわち、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２が前述の露光時移動領域、計測時移動領域のいずれの領域内にあるかにかかわらず、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０１〜６０４は、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７０１〜７０４を構成し、ウエハステージＷＳＴ２上のヘッド６０１〜６０４は、計測ビーム（計測光）を照射しているスケール板とともに、それぞれ２次元エンコーダ７１１〜７１４を構成するものとしている。
【００５０】
２次元エンコーダ（以下、適宜、エンコーダと略称する）７０１〜７０４，７１１〜７１４のそれぞれの計測値は、主制御装置２０（図６参照）に供給される。主制御装置２０は、２次元回折格子ＲＧが形成されたスケール板２１（を構成する部分２１１〜２１４）の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、投影光学系ＰＬ直下の領域を含む露光時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の位置情報を求める。同様に、主制御装置２０は、２次元回折格子ＲＧが形成されたスケール板２２（を構成する部分２２１〜２２４）の下面に対向する少なくとも３つのエンコーダ（すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも３つのエンコーダ）の計測値に基づいて、アライメント系ＡＬＧ直下の領域を含む計測時移動領域内でのウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２の位置情報を求める。
【００５１】
また、本実施形態の露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２（ウエハテーブルＷＴＢ１，ＷＴＢ２）の位置は、ウエハ干渉計システム１８（図６参照）によって、エンコーダシステム７０，７１とは独立して、計測可能である。ウエハ干渉計システム１８の計測結果は、エンコーダシステム７０，７１の計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合、あるいはエンコーダシステム７０，７１の出力異常時のバックアップ用などとして補助的に用いられる。なお、ウエハ干渉計システム１８の詳細は省略する。
【００５２】
アライメント系ＡＬＧは、図１に示されるように、投影光学系ＰＬの＋Ｘ側に所定間隔を隔てて配置されたオフアクシス方式のアライメント系である。本実施形態では、アライメント系ＡＬＧとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド（広帯域）光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式のアライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬＧ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主制御装置２０（図６参照）に供給される。
【００５３】
なお、アライメント系ＡＬＧとしては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光をマークに照射し、その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。アライメント系ＡＬＧとして、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される、複数の検出領域を有するアライメント系を採用しても良い。
【００５４】
この他、本実施形態の露光装置１００には、アライメント系ＡＬＧと一緒に計測ステーションに配置され、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）ＡＦ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦによる計測動作はその少なくとも一部がアライメント系ＡＬＧによるマーク検出動作と並行して行われるとともに、前述のエンコーダシステムによってその計測動作中にウエハテーブルの位置情報が計測される。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、ＡＦ信号処理系（不図示）を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号と前述のエンコーダシステムの計測情報に基づいて、ウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（段差情報／凹凸情報）を検出し、露光動作ではその事前検出情報と前述のエンコーダシステムの計測情報（Ｚ軸、θｘ及びθｙ方向の位置情報）とに基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、露光ステーション内で投影ユニットＰＵの近傍に多点ＡＦ系を設け、露光動作時にウエハ表面の位置情報（凹凸情報）を計測しつつウエハテーブルを駆動して、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。
【００５５】
露光装置１００では、さらに、レチクルＲの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）方式の一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂの検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。なお、レチクルアライメント系に代えて、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の空間像計測器を用いてレチクルアライメントを行っても良い。
【００５６】
図６には、露光装置１００のステージ制御に関連する制御系が一部省略して、ブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。
【００５７】
上述のようにして構成された露光装置１００では、デバイスの製造に際し、主制御装置２０により、ウエハがローディングされたウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方を計測ステーション（計測時移動領域）内で移動して、アライメント系ＡＬＧ及び多点ＡＦ系によるウエハの計測動作が実行される。すなわち、計測時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の一方に保持されたウエハＷに対して、アライメント系ＡＬＧを用いたマーク検出、いわゆるウエハアライメント（例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）など）と、多点ＡＦ系を用いたウエハの面情報（段差／凹凸情報）の計測とが行われる。その際、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１〜７０４）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１〜７１４）により、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。
【００５８】
ウエハアライメントなどの計測動作後、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）は露光時移動領域に移動し、主制御装置２０により、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ、ウエハテーブル（ＷＴＢ１又はＷＴＢ２）上の基準マーク板（不図示）などを用いて、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順（例えば、米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される手順）で、レチクルアライメント等が行われる。
【００５９】
そして、主制御装置２０により、ウエハアライメント等の計測結果に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲのパターンがそれぞれ転写される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２との同期移動を行う走査露光動作と、ウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２をショット領域の露光のための加速開始位置に移動させるショット間移動（ステッピング）動作とを交互に繰り返すことで行われる。露光動作時には、エンコーダシステム７０（エンコーダ７０１〜７０４）又はエンコーダシステム７１（エンコーダ７１１〜７１４）により、一方のウエハステージ（ＷＳＴ１又はＷＳＴ２）の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報が求められる（計測される）。
【００６０】
また、本実施形態の露光装置１００は、２つのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を備えている。そこで、一方のウエハステージ、例えばウエハステージＷＳＴ１上にロードされたウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光を行うのと並行して、他方のウエハステージＷＳＴ２上に載置されたウエハに対してウエハアライメントなどを行う、並行処理動作が行われる。
【００６１】
本実施形態の露光装置１００では、前述の通り、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７０（図６参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。また、主制御装置２０は、露光時移動領域内及び計測時移動領域内のいずれにおいても、エンコーダシステム７１（図６参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴ２の６自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）の位置情報を求める（計測する）。
【００６２】
ここで、エンコーダシステム７０，７１によるＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）とも略記する））の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４の計測結果又は計測値は、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向でない計測方向の計測結果を意味する。
【００６３】
本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内ではエンコーダヘッド６０１〜６０４のうちの少なくとも３つが、常時、スケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。
【００６４】
図７（Ａ）には、ウエハステージＷＳＴ１上のエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の各部分２１１〜２１４の配置とエンコーダシステム７０の計測領域Ａ０〜Ａ４との関係が示されている。なお、ウエハステージＷＳＴ２はウエハステージＷＳＴ１と同様に構成されているので、ここではウエハステージＷＳＴ１についてのみ説明する。
【００６５】
ウエハステージＷＳＴ１の中心（ウエハの中心に一致）が、露光時移動領域内で、かつ露光中心（露光領域ＩＡの中心）Ｐに対して＋Ｘ側かつ＋Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第１象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第１領域Ａ１内に位置する場合、ウエハステージＷＳＴ１上のヘッド６０４，６０１，６０２がそれぞれスケール板２１の部分２１４，２１１，２１２に対向する。第１領域Ａ１内では、これらのヘッド６０４，６０１，６０２（エンコーダ７０４，７０１，７０２）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。なお、以下の説明中のウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置は、そのウエハステージの中心（ウエハの中心に一致）の位置を意味する。すなわち、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の中心の位置と記述する代わりに、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置と記述する。
【００６６】
同様に、ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して−Ｘ側かつ＋Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第２象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第２領域Ａ２内に位置する場合、ヘッド６０１，６０２，６０３がそれぞれスケール板２１の部分２１１，２１２，２１３に対向する。ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して−Ｘ側かつ−Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第３象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第３領域Ａ３内に位置する場合、ヘッド６０２，６０３，６０４がそれぞれスケール板２１の部分２１２，２１３，２１４に対向する。ウエハステージＷＳＴ１が、露光時移動領域内で、かつ露光中心Ｐに対して＋Ｘ側かつ−Ｙ側の領域（露光中心Ｐを原点とする第４象限内の領域（ただし、領域Ａ０を除く））である第４領域Ａ４内に位置する場合、ヘッド６０３，６０４，６０１がそれぞれスケール板２１の部分２１３，２１４，２１１に対向する。
【００６７】
本実施形態では、前述のエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置についての条件（Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔ）では、図７（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１が露光中心Ｐを中心とする十字状の領域Ａ０（露光中心Ｐを通るＹ軸方向を長手とする幅Ａ−ａｉ−２ｔの領域とＸ軸方向を長手とする幅Ｂ−ｂｉ−２ｔの領域とを含む領域（以下、第０領域と呼ぶ））内に位置する場合、ウエハステージＷＳＴ１上の全ヘッド６０１〜６０４がスケール板２１（対応する部分２１１〜２１４）に対向する。従って、第０領域Ａ０内では、全ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。なお、本実施形態では上記条件（Ａ≧ａｉ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋２ｔ）に加えて、パターンが形成されるウエハ上のショット領域のサイズ（Ｗ，Ｌ）を考慮して、条件Ａ≧ａｉ＋Ｗ＋２ｔ，Ｂ≧ｂｉ＋Ｌ＋２ｔを加えても良い。ここで、Ｗ、Ｌは、それぞれ、ショット領域のＸ軸方向、Ｙ軸方向の幅である。Ｗ、Ｌは、それぞれ、走査露光区間の距離、Ｘ軸方向へのステッピングの距離に等しい。
【００６８】
主制御装置２０は、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）の計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４の計測値（それぞれＣ１〜Ｃ４と表記する）は、ウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、次式（１）〜（４）のように依存する。
【００６９】
Ｃ１＝−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（１）
Ｃ２＝−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（２）
Ｃ３＝ （ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
−（ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（３）
Ｃ４＝ （ｃｏｓθｚ−ｓｉｎθｚ）Ｘ／√２
＋（ｃｏｓθｚ＋ｓｉｎθｚ）Ｙ／√２＋√２ｐｓｉｎθｚ…（４）
ただし、ｐは、図５に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離である。
【００７０】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じてスケール板２１に対向する３つのヘッド（エンコーダ）を特定し、それらの計測値が従う式を上式（１）〜（４）から選択して連立方程式を組み、３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハステージＷＳＴ１のＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。例えば、ウエハステージＷＳＴ１が第１領域Ａ１内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）の計測値が従う式（１），（２），及び（４）から連立方程式を組み、式（１），（２），及び（４）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。算出される位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を、Ｘ１，Ｙ１，θｚ１と表記する。同様に、ウエハステージＷＳＴ１が第ｋ領域Ａｋ内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１）の計測値が従う式（ｋ−１），（ｋ），及び（ｋ＋１）から連立方程式を組み、それらの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。これにより、位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）が算出される。ここで、ｋ−１、ｋ、及びｋ＋１には、１〜４を周期的に置換えた数が代入される。
【００７１】
なお、ウエハステージＷＳＴ１が第０領域Ａ０内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から任意の３つを選択すれば良い。例えば、ウエハステージＷＳＴ１が第１領域から第０領域に移動した後では、第１領域に対応するヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４）を選択すると良い。
【００７２】
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）に基づいて、露光時移動領域内でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
【００７３】
ウエハステージＷＳＴ１が、計測時移動領域内に位置する場合、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０を用いて３自由度方向（Ｘ，Ｙ，θｚ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心Ｐがアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１（の部分２１１〜２１４）がスケール板２２（の部分２２１〜２２４）に置き換わる以外、ウエハステージＷＳＴ１が先の露光時移動領域内に位置する場合と同様である。
【００７４】
さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０１〜６０４のうちの３つを、少なくとも１つが異なる３つに切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、例えば米国特許出願公開第２００８／００９４５９２号明細書などに開示されているように、ウエハステージの位置計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。
【００７５】
前述の通り、本実施形態の露光装置１００におけるスケール板２１，２２は、それぞれ、４つの部分２１１〜２１４，２２１〜２２４から構成されている。ここで、４つの部分が、より厳密には４つの部分の下面に形成された２次元回折格子ＲＧが相互にずれていると、エンコーダシステム７０，７１の計測誤差が発生する。
【００７６】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）には、第ｋ領域Ａｋ（ｋ＝１〜４）内でヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１又はエンコーダ７１ｋ−１，７１ｋ，７１ｋ＋１）の有効な計測値から算出されるウエハステージＷＳＴ１又はＷＳＴ２の位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）に対応する第ｋ基準座標系Ｃｋ（ｋ＝１〜４）が模式的に示されている。４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、領域Ａ１〜Ａ４（図７（Ａ）参照）の配置に対応して、原点Ｏの近傍にて互いに重複し、原点Ｏを中心とする十字状の領域Ｃ０にて隣接する基準座標系と重複する。
【００７７】
スケール板２１が設計値どおりに構成されている場合、すなわち、４つの部分２１１〜２１４に形成された２次元回折格子ＲＧの相互間のずれがない場合、図７（Ｂ）に示されるように、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれの原点Ｏ１〜Ｏ４は互いに一致し（図中、符号Ｏを用いて示されている）、回転θｚ１〜θｚ４及びスケーリングΓｘ１〜Γｘ４，Γｙ１〜Γｙ４も互いに一致する。従って、４つの基準座標系を１つの座標系ＣＥに統合することができる。すなわち、露光時移動領域Ａ１〜Ａ４内でのウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置を、統合座標系ＣＥにおける位置座標Ｘ，Ｙ，θｚを用いて表すことができる。
【００７８】
しかし、４つの部分２１１〜２１４に形成された２次元回折格子ＲＧの相互間のずれがある場合、図７（Ｃ）に示されるように、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４のそれぞれの原点Ｏ１〜Ｏ４、回転θｚ１〜θｚ４、及びスケーリングΓｘ１〜Γｘ４，Γｙ１〜Γｙ４がずれ、これに伴う計測誤差が発生する。そのため、図７（Ｂ）に示される例のように、４つの基準座標系を１つの座標系ＣＥに統合することができない。
【００７９】
同様に、スケール板２２を構成する４つの部分２２１〜２２４が、より厳密には４つの部分２２１〜２２４の下面に形成された２次元回折格子ＲＧが相互にずれていると、エンコーダシステム７０又は７１の計測誤差が発生する。
【００８０】
そこで、本実施形態では、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４の相互間のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれを較正する較正方法を採用している。ここで、スケール板２１を例として、較正方法の詳細を説明する。
【００８１】
まず、主制御装置２０は、図８（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴ１（ＷＳＴ２）を領域Ａ０内に位置決めする。図８（Ａ）では、ウエハステージＷＳＴ１は領域Ａ０の中央（投影光学系ＰＬの直下）に位置決めされている。領域Ａ０内では、ウエハステージＷＳＴ１上に搭載されたヘッド６０１〜６０４の全てがスケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向し、有効な計測値を主制御装置２０に送る。主制御装置２０は、第ｋ（＝１〜４）領域Ａｋ内で使用されるヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋２（第ｋヘッド群と呼ぶ）の計測値を用いてウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ，θｚｋ）を求める。主制御装置２０は、第１ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘ１，Ｙ１）に対する第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）のずれ、すなわちオフセット（ＯＸｋ＝Ｘｋ−Ｘ１，ＯＹｋ＝Ｙｋ−Ｙ１）を求める。
【００８２】
なお、オフセット（ＯＸｋ，ＯＹｋ）とともに、回転θｚについてのオフセット（Ｏθｚｋ＝θｚｋ−θｚ１）を同時に求めることもできる。この場合、後述するオフセットＯθｚｋの算出は省略される。
【００８３】
上で求められたオフセット（ＯＸｋ，ＯＹｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）を、（Ｘｋ−ＯＸｋ，Ｙｋ−ＯＹｋ）と補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｂ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）の原点Ｏｋが第１基準座標系Ｃ１の原点Ｏ１に一致する。図中、互いに一致した原点が、符号Ｏで表されている。
【００８４】
次に、主制御装置２０は、図８（Ｃ）に示されるように、較正の基準とする第１ヘッド群の計測値から算出されるステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４つのヘッド群の計測値を用いて４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。
【００８５】
主制御装置２０は、上で求めた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξｋ−Ｘ１）２＋（ζｋ−Ｙ１）２）が最小となるように、オフセットＯθｚｋを例えば最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξｋ，ζｋ）は、次式（５）を用いて回転変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。ここで、オフセットＯθｚｋを求めるために、一例として最小自乗法を用いているが、これに限らず、最小自乗法以外の演算手法を用いても良い。
【００８６】
【数１】
上で求められたオフセットＯθｚｋは、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される回転θｚｋを、θｚｋ−Ｏθｚｋと補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｄ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）の向き（回転）が第１基準座標系Ｃ１の向き（回転）に一致する。
【００８７】
次に、主制御装置２０は、先と同様に、図８（Ｅ）に示されるように、ステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。
【００８８】
主制御装置２０は、上で求めた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξｋ’−Ｘ１）２＋（ζｋ’−Ｙ１）２）が最小となるように、スケーリング（ΓＸｋ，ΓＹｋ）を最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξｋ’，ζｋ’）は、次式（６）を用いてスケール変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。
【００８９】
【数２】
上で求められたスケーリング（ΓＸｋ，ΓＹｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｘｋ，Ｙｋ）を、（Ｘｋ／（１＋ΓＸｋ），Ｙｋ／（１＋ΓＹｋ））と補正するために用いられる。この補正により、図８（Ｆ）に示されるように、第ｋ基準座標系Ｃｋ（＝２〜４）のスケーリングが第１基準座標系Ｃ１のスケーリングに一致する。
【００９０】
以上の処理により位置、回転、及びスケーリングが較正された４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＥに統合される。
【００９１】
なお、以上の処理に代えて、次のような処理によりオフセット及びスケーリング（ＯＸｋ，ＯＹｋ，Ｏθｚｋ，ΓＸｋ，ΓＹｋ（ｋ＝２〜４））を求めることも可能である。すなわち、主制御装置２０は、図８（Ｃ）又は図８（Ｅ）に示されるように、ステージ位置（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４通りのウエハステージＷＳＴ１の位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。主制御装置２０は、求められた４通りのステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝１〜４））を用いて、自乗誤差εｋ＝Σ（（ξ”ｋ−Ｘ１）２＋（ζ”ｋ−Ｙ１）２）が最小となるように、オフセット及びスケーリング（ＯＸｋ，ＯＹｋ，Ｏθｚｋ，ΓＸｋ，ΓＹｋ）を最小自乗演算により決定する。ただし、ｋ＝２〜４。ここで、（ξ”ｋ，ζ”ｋ）は、次式（７）を用いて変換されたステージ位置（Ｘｋ，Ｙｋ（ｋ＝２〜４））である。
【００９２】
【数３】
また、上記の処理では、第１基準座標系Ｃ１を基準にして第２〜第４基準座標系Ｃ２〜Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを直接求めたが、間接的に求めることも可能である。例えば、上記の手順に従って第１基準座標系Ｃ１を基準とする第２基準座標系Ｃ２についてのオフセット及びスケーリング（ＯＸ２，ＯＹ２，Ｏθｚ２，ΓＸ２，ΓＹ２）を求める。同様に、第２基準座標系Ｃ２を基準とする第３基準座標系Ｃ３についてのオフセット及びスケーリング（ＯＸ３２，ＯＹ３２，Ｏθｚ３２，ΓＸ３２，ΓＹ３２）を求める。これらの結果より、第１基準座標系Ｃ１を基準とする第３基準座標系Ｃ３についてのオフセット及びスケーリングが（ＯＸ３＝ＯＸ３２＋ＯＸ２，ＯＹ３＝ＯＹ３２＋ＯＹ２，Ｏθｚ３＝Ｏθｚ３２＋Ｏθｚ２，ΓＸ３＝ΓＸ３２・ΓＸ２，ΓＹ３＝ΓＹ３２・ΓＹ２）と求められる。同様に、第３基準座標系Ｃ３を基準とする第４基準座標Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを求め、その結果を用いて第１基準座標Ｃ１を基準とする第４基準座標Ｃ４についてのオフセット及びスケーリングを求めることも可能である。
【００９３】
主制御装置２０は、スケール板２２に対しても同様の手順に従って、４つの基準座標を較正し、計測時移動領域をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＡ（図７（Ｂ）参照）に統合する。
【００９４】
最後に、主制御装置２０は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする統合座標系ＣＥと計測時移動領域をカバーする統合座標系ＣＡとの間の位置、回転、スケーリングのずれを求める。主制御装置２０は、図９（Ａ）に示されるように、エンコーダシステム７０を用いてウエハステージＷＳＴ１の位置情報を求め（計測し）、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動して、ウエハテーブルＷＴＢ１上の第１基準マーク板ＦＭ１を投影光学系ＰＬの直下（露光中心Ｐ）に位置決めする。主制御装置２０は、一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂを用いて、第１基準マーク板ＦＭ１上に形成された２つ（一対）の基準マークを検出する。次いで、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０の計測結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動して、ウエハテーブルＷＴＢ１上の第２基準マーク板ＦＭ２を投影光学系ＰＬの直下（露光中心Ｐ）に位置決めし、一対のレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂのいずれかを用いて第２基準マーク板ＦＭ２上に形成された１つの基準マークを検出する。主制御装置２０は、３つの基準マークの検出結果（すなわち、３つの基準マークの２次元の位置座標）より、統合座標系ＣＥの原点の位置、回転、スケーリングを求める。
【００９５】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１を計測時移動領域に移動する。ここで、主制御装置２０は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４と計測時移動領域との間の領域内ではウエハ干渉計システム１８を用いて、計測時移動領域内ではエンコーダシステム７０を用いて、ウエハステージＷＳＴ１の位置情報を計測し、その結果に基づいてウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。移動後、主制御装置２０は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、アライメント系ＡＬＧを用いて、先と同様に３つの基準マークを検出し、その検出結果より統合座標系ＣＡの原点の位置、回転、スケーリングを求める。なお、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂの検出対象となる３つの基準マークと、アライメント系ＡＬＧの検出対象となる３つの基準マークとは、同一のマークであることが望ましいが、同一の基準マークをレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂとアライメント系ＡＬＧとで検出できない場合には、基準マーク同士の位置関係が既知であるので、レチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂとアライメント系ＡＬＧとで異なる基準マークを検出対象としても良い。
【００９６】
なお、 露光時移動領域と計測時移動領域との間でウエハステージを移動する場合にも、エンコーダシステムを用いて、ウエハステージの位置制御を行っても良い。また、露光時移動領域内、計測時移動領域内でそれぞれつなぎ処理（位相つなぎ及び／又は座標つなぎ）が行われる。ここで、座標つなぎとは、エンコーダ（ヘッド）を切り換える前と後とで、算出されるウエハステージＷＳＴの位置座標が完全に一致するように、切り換え後に使用するエンコーダに対する計測値を設定し、その際に位相オフセットを再設定するつなぎ処理を意味する。位相つなぎ法は、基本的には、座標つなぎ法と同様であるが、位相オフセットの取り扱いが異なり、位相オフセットの再設定は行わず、すでに設定されている位相オフセットを引き続き使用し、カウント値のみを再設定するつなぎ法を意味する。
【００９７】
主制御装置２０は、上で求められた統合座標系ＣＥの原点の位置、回転、スケーリングと統合座標系ＣＡの原点の位置、回転、スケーリングとから、統合座標系ＣＥ，ＣＡ間の原点、回転、スケーリングのずれを求める。主制御装置２０は、このずれを用いて、例えば統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果、例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標（又はウエハ上のアライメントマークの位置座標）を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換することができ、その変換後の配列座標に基づいて、ウエハの露光動作時に、統合座標ＣＥ系上でウエハステージＷＳＴ１を駆動（位置制御）する。
【００９８】
主制御装置２０は、上述の較正方法を、ウエハを露光処理する毎（又は所定枚数のウエハを露光処理する毎）に行う。すなわち、アライメント系ＡＬＧを用いてのウエハアライメントに先立って、前述の通り、スケール板２２を用いる際のエンコーダシステム７０、７１を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＡに統合する）。較正されたエンコーダシステム７０、７１を用いて（統合座標系ＣＡ上で）、露光対象のウエハに対してウエハアライメントなどの計測動作を行う。続いてウエハの露光処理に先立って、前述の通り、スケール板２１を用いる際のエンコーダシステム７０、７１を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＥに統合する）。また、統合座標系ＣＡ，ＣＥ間の位置、回転、スケーリングのずれ（相対位置、相対回転、相対スケーリング）を求める。これらの結果を用いて統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果（例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標）を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換し、その変換後の配列座標に基づいて、統合座標系ＣＥ上でウエハを保持するウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）してウエハを露光処理する。
【００９９】
なお、較正処理（較正方法）としては、エンコーダシステムの計測値を補正しても良いが、他の処理を採用しても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１００】
次に、エンコーダシステム７０，７１による３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置計測の原理などについてさらに説明する。ここでは、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４の計測結果又は計測値は、エンコーダヘッド６０１〜６０４又はエンコーダ７０１〜７０４のＺ軸方向の計測結果を意味する。
【０１０１】
本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド６０１〜６０４及びスケール板２１の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内では、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じて、エンコーダヘッド６０１〜６０４のうちの少なくとも３つがスケール板２１（の対応する部分２１１〜２１４）に対向する。スケール板２１に対向するヘッド（エンコーダ）から有効な計測値が主制御装置２０に送られる。
【０１０２】
主制御装置２０は、エンコーダ７０１〜７０４（又は７１１〜７１４）の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。ここで、エンコーダ７０１〜７０４（又は７１１〜７１４）のＺ軸方向に関する計測値（前述のＺ軸方向ではない計測方向、すなわちＸＹ平面内の一軸方向についての計測値Ｃ１〜Ｃ４と区別して、それぞれ、Ｄ１〜Ｄ４と表記する）は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）に対して、次式（８）〜（１１）のように依存する。
【０１０３】
Ｄ１＝−ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（８）
Ｄ２＝ ｐｔａｎθｙ＋ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（９）
Ｄ３＝ ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（１０）
Ｄ４＝−ｐｔａｎθｙ−ｐｔａｎθｘ＋Ｚ …（１１）
ただし、ｐは、ウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の中心からのヘッドのＸ軸及びＹ軸方向に関する距離（図５参照）である。
【０１０４】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）の位置する領域Ａ０〜Ａ４に応じて３つのヘッド（エンコーダ）の計測値の従う式を上式（８）〜（１１）から選択し、選択した３つの式から構成される連立方程式に３つのヘッド（エンコーダ）の計測値を代入して解くことにより、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を算出する。例えば、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が第１領域Ａ１内に位置する場合、主制御装置２０は、ヘッド６０１，６０２，６０４（エンコーダ７０１，７０２，７０４又は７１１，７１２，７１４）の計測値が従う式（８），（９），及び（１１）から連立方程式を組み、式（８），（９），及び（１１）それぞれの左辺に計測値を代入して解く。算出される位置（Ｚ，θｘ，θｙ）を、Ｚ１，θｘ１，θｙ１と表記する。同様に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１が第ｋ領域Ａｋ内に位置する場合、ヘッド６０ｋ−１，６０ｋ，６０ｋ＋１（エンコーダ７０ｋ−１，７０ｋ，７０ｋ＋１）の計測値が従う式（（ｋ−１）＋７），（ｋ＋７），及び（（ｋ＋１）＋７）から連立方程式を組み、式（（ｋ−１）＋７），（ｋ＋７），及び（（ｋ＋１）＋７）それぞれの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。これにより、位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）が算出される。ここで、ｋ−１、ｋ、及びｋ＋１には、１〜４を周期的に置換えた数が代入される。
【０１０５】
なお、ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が第０領域Ａ０内に位置する場合、ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４又は７１１〜７１４）から任意の３つを選択し、選択した３つのヘッドの計測値が従う式から組まれる連立方程式を用いれば良い。
【０１０６】
主制御装置２０は、上の算出結果（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）と前述の段差情報（フォーカスマッピングデータ）とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。
【０１０７】
ウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が、計測時移動領域内に位置する場合、主制御装置２０は、エンコーダシステム７０（又は７１）を用いてウエハテーブルＷＴＢ１（ＷＴＢ２）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心Ｐがアライメント系ＡＬＧの検出中心に、スケール板２１（の部分２１１〜２１４）がスケール板２２（の部分２２１〜２２４）に置き換わる以外、先の露光時移動領域内にウエハステージＷＳＴ１（又はＷＳＴ２）が位置する場合と同様である。主制御装置２０は、エンコーダシステム７０（又は７１）の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）をフォーカス・レベリング制御する。なお、計測時移動領域（計測ステーション）では必ずしもフォーカス・レベリングを行わなくても良い。すなわち、マーク位置及び段差情報（フォーカスマッピングデータ）の取得を行っておき、その段差情報から段差情報取得時（計測時）のウエハステージのＺ・チルト分を差し引くことで、ウエハステージの基準面、例えば上面を基準とする段差情報得て置く。そして、露光時には、この段差情報とウエハステージ（の基準面）の３自由度方向（Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報とに基づいて、フォーカス・レベリングが可能になるからである。
【０１０８】
さらに、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置に応じて、スケール板２１，２２に対向するヘッド６０１〜６０４のうちの３つを、少なくとも１つが異なる３つに切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置の計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。
【０１０９】
前述の通り、本実施形態の露光装置１００におけるスケール板２１，２２は、それぞれ、４つの部分２１１〜２１４，２２１〜２２４から構成されている。ここで、４つの部分の高さと傾斜が相互にずれていると、エンコーダシステム７０，７１の計測誤差が発生する。そこで、先と同様の較正方法を適用して、部分２１１〜２１４又は２２１〜２２４の相互間の高さと傾斜のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれを較正する。
【０１１０】
ここで、エンコーダシステム７０を用いる場合を例として、較正方法の一例を説明する。
【０１１１】
主制御装置２０は、図８（Ｃ）又は図８（Ｅ）に示されるように、エンコーダシステム７０により計測されるウエハステージＷＳＴ１の位置の計測結果（Ｘ１，Ｙ１，θｚ１）に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１を領域Ａ０内で矢印方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動し、所定ピッチ毎に位置決めしつつ、４つのヘッド群の計測値を用いて４通りのウエハテーブルＷＴＢ１の位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ（ｋ＝１〜４））を求める。主制御装置２０は、これらの結果を用いて、第１ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚ１，θｘ１，θｙ１）に対する第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）のずれ、すなわちオフセット（ＯＺｋ＝Ｚｋ−Ｚ１，Ｏθｘｋ＝θｘｋ−θｘ１，Ｏθｙｋ＝θｙｋ−θｙ１）を求める。さらに、主制御装置２０は、位置決め毎に求められるオフセット（ＯＺｋ，Ｏθｘｋ，Ｏθｙｋ）を平均する。
【０１１２】
上で求められたオフセット（ＯＺｋ，Ｏθｘｋ，Ｏθｙｋ）は、第ｋ（＝２〜４）ヘッド群の計測値から算出される位置（Ｚｋ，θｘｋ，θｙｋ）を、それぞれ、Ｚｋ−ＯＺｋ，θｘｋ−Ｏθｘｋ，θｙｋ−Ｏθｙｋと補正するために用いられる。この補正により、第ｋ基準座標系Ｃｋ（ｋ＝２〜４）の高さＺと傾斜θｘ，θｙが第１基準座標系Ｃ１の高さＺと傾斜θｘ，θｙに一致する。すなわち、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４は、露光時移動領域Ａ０〜Ａ４をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＥに統合される。
【０１１３】
主制御装置２０は、エンコーダシステム７１に対しても同様の手順に従って、４つの基準座標を較正し、計測時移動領域をカバーする１つの座標系（統合座標系）ＣＡに統合する。
【０１１４】
主制御装置２０は、上述の較正方法を、先と同様に、ウエハを露光処理する毎（又は所定枚数のウエハを露光処理する毎）に行う。すなわち、アライメント系ＡＬＧを用いてのウエハアライメントに先立って、前述の通り、スケール板２２を用いる際のエンコーダシステム７０（又は７１）を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＡに統合する）。そして、主制御装置２０は、較正されたエンコーダシステム７０（又は７１）を用いて（統合座標系ＣＡ上で）、露光対象のウエハに対してウエハアライメントを行う。続いて、主制御装置２０は、ウエハの露光処理に先立って、前述の通り、スケール板２１を用いる際のエンコーダシステム７０（又は７１）を較正する（４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４を統合座標系ＣＥに統合する）。そして、主制御装置２０は、較正されたエンコーダシステム７０（又は７１）を用いて（統合座標系ＣＥ上で）ウエハを保持するウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）の位置情報を求め（計測し）、その計測結果とウエハアライメントの結果とに基づいて、ウエハの露光の際に、ウエハテーブルＷＴＢ１（又はＷＴＢ２）を駆動（位置制御）する。
【０１１５】
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が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板２１，２２上の対応する領域（部分２１１〜２１４，２２１〜２２４）に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求める。そして、主制御装置２０が、その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれが較正され、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板２１，２２上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差を修正することが可能となる。
【０１１６】
また、本実施形態の露光装置１００によると、上述の較正方法を利用してエンコーダシステム７０，７１を較正して、４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれが修正されるので、エンコーダシステム７０，７１を用いてウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の位置情報を高精度で計測し、駆動（位置制御）することが可能となる。
【０１１７】
また、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０が、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に設けられた３つの基準マークをレチクルアライメント系１３Ａ，１３Ｂ及びアライメント系ＡＬＧを用いて検出することにより、露光時移動領域、計測時移動領域のそれぞれに対応する統合座標系ＣＥ，ＣＡの相対位置、相対回転、相対スケーリングを求める。そして、主制御装置２０が、その結果を用いることにより、統合座標系ＣＡ上で計測されたウエハアライメントの結果、例えばウエハ上の複数のショット領域の配列座標を統合座標系ＣＥ上におけるウエハ上の複数のショット領域の配列座標に変換し、その結果を用いて統合座標ＣＥ上でウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）してウエハを露光することができる。
【０１１８】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１が第０領域Ａ０内に位置するときにウエハステージＷＳＴ１上の全ヘッド６０１〜６０４がスケール板２１（対応する部分２１１〜２１４）に対向する。従って、第０領域Ａ０内では、全ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）から有効な計測値が主制御装置２０に送信される。従って、主制御装置２０は、４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する前述した第ｋヘッド群（ｋ＝１〜４）に含まれるヘッドがスケール板２１上の対応する領域（部分２１１〜２１４）に対向する領域Ａ０内で、第ｋヘッド群（ｋ＝１〜４）の少なくとも１つを用いて得られる位置情報、例えば第１ヘッド群を用いて得られる第１位置情報と第２ヘッド群を用いて得られる第２位置情報との少なくとも一方に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）することとすることもできる。かかる場合、第１ヘッド群と第２ヘッド群とに対応する座標系（スケール板２１の部分）が異なっていても、これに影響を受けることなく、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を高精度に駆動することが可能になる。スケール板２２を用いる場合も同様である。
【０１１９】
なお、上記実施形態において、スケール板２１，２２を構成する部分２１１〜２１４，２２１〜２２４の相互間のずれに起因する４つの基準座標系Ｃ１〜Ｃ４の相互間のずれの較正処理では、位置、回転、スケーリングの全てに着目する必要はなく、そのうちの１つ又は任意の２つでも良いし、他のファクター（直交度など）を追加あるいは代用しても良い。
【０１２０】
また、ウエハテーブル上面の４隅のヘッドにそれぞれ近接して少なくとも１つの補助ヘッドを設け、メインのヘッドに計測異常が生じた場合に、近接する補助ヘッドに切り換えて計測を継続しても良い。その際、補助ヘッドについても前述の配置条件を適用しても良い。
【０１２１】
なお、上記実施形態では、スケール板２１，２２の部分２１１〜２１４，２２１〜２２４のそれぞれの下面に２次元回折格子ＲＧが形成された場合について例示したが、これに限らず、対応するエンコーダヘッド６０１〜６０４の計測方向（ＸＹ平面内での一軸方向）のみを周期方向とする１次元回折格子が形成された場合においても、上記実施形態は適用可能である。
【０１２２】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２上に搭載された４つのヘッド６０１〜６０４のうち、互いに異なる１つのヘッドを含む３つのヘッドが属する第１ヘッド群と第２ヘッド群とに含まれるヘッドがスケール板２１，２２上の対応する領域（部分２１１〜２１４，２２１〜２２４）に対向する領域Ａ０内で、第１ヘッド群を用いて得られる位置情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２を駆動（位置制御）するとともに、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求め、その結果を用いて第２ヘッド群を用いて得られる計測結果を補正することにより、４つのヘッド６０１〜６０４のそれぞれが対向するスケール板２１，２２上の領域の相互間のずれに伴う計測誤差を修正する場合について説明したが、これに限らず、例えばウエハステージの位置制御に用いる複数（第１の数）のヘッドよりも数が多い複数（第２の数）のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内でウエハステージを移動してエンコーダシステムによって求められるステージの位置情報の補正情報を取得する、すなわち例えば上記実施形態の十字領域Ａ０内でステージ移動して冗長ヘッドを用いて、補正情報を取得しても良い。
【０１２３】
この場合、この補正情報は、主制御装置２０により、エンコーダ計測値そのものを補正するのに用いられるが、これに限らず、他の処理で用いられても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１２４】
また、上記実施形態では、第１及び第２ヘッド群を用いて得られる位置情報を用いて第１及び第２ヘッド群にそれぞれ対応する第１及び第２基準座標系Ｃ１，Ｃ２間のずれ（位置、回転、スケーリングのずれ）を求めるものとしたが、これに限らず、露光装置は、例えばウエハステージに設けられた複数のヘッドのうち、ウエハに対する露光位置の近傍にウエハステージの外部にＸＹ平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、ウエハステージの位置情報を求める位置計測系（例えばエンコーダシステム）と、該位置計測系で取得された位置情報に基づいて、ウエハステージを駆動するとともに、ウエハステージの位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得しても良い。この場合、複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、それぞれ複数のスケール板に対向することとすることができる。
【０１２５】
この場合、複数のスケール板相互の位置関係は、エンコーダ計測値そのものの補正に用いることができるのみならず、他の処理で用いても良い。例えば、その計測誤差をオフセットとしてウエハステージの現在位置又は目標位置にオフセットを加えて、ウエハステージを駆動（位置制御）する、あるいはその計測誤差分だけレチクル位置を補正するなど他の手法を適用しても良い。
【０１２６】
また、上記実施形態では、各ヘッド６０１〜６０４（エンコーダ７０１〜７０４）として、ＸＹ平面内の一軸方向とＺ軸方向とを計測方向とする２次元エンコーダを採用された場合について例示したが、これに限らず、ＸＹ平面内の１軸方向を計測方向とする１次元エンコーダとＺ軸方向とを計測方向とする１次元エンコーダ（あるいは非エンコーダ方式の面位置センサ等）とを採用しても良い。又は、ＸＹ平面内で互いに直交する２軸方向を計測方向とする２次元エンコーダを採用することも可能である。さらに、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の３方向を計測方向とする３次元エンコーダ（３ＤＯＦセンサ）を採用しても良い。
【０１２７】
なお、上記各実施形態では、露光装置がスキャニング・ステッパである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上記実施形態を適用しても良い。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（テーブル）の位置をエンコーダで計測することにより、干渉計によりステージ（テーブル）の位置を計測する場合と異なり、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、エンコーダの計測値に基づいて、ステージ（テーブル）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ウエハ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・スティッチ方式の投影露光装置にも上記実施形態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るように複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、例えば、米国特許出願公開第２００７／０２１１２３５号明細書及び米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書などに開示されるようにウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置に上記実施形態を適用しても良い。
【０１２８】
また、上記実施形態の露光装置を、例えば国際公開第９９／４９５０４号、米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書などに開示される液浸型としても良い。
【０１２９】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
【０１３０】
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第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。
【０１３１】
また、上記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。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、そのステージの位置をエンコーダを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。
【０１３２】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号に開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ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）にも上記実施形態を適用することができる。
【０１３３】
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上記実施形態を適用することができる。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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上記実施形態を適用できる。
【０１３６】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ（物体）を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置及び露光方法が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。
【０１３７】
また、上記実施形態の露光装置（パターン形成装置）は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、物体を露光するのに適している。また、本発明の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。
【符号の説明】
【０１３９】
２０…主制御装置、２１，２２…スケール板、２１１〜２１４，２２１〜２２４…スケール板の部分、２７…ウエハステージ駆動系、５０…ウエハステージ装置、６０１〜６０４…エンコーダヘッド、７０，７１…エンコーダシステム、７０１〜７０４，７１１〜７１４…エンコーダ、１００…露光装置、ＡＬＧ…アライメント系、ＷＳＴ１，ＷＳＴ２…ウエハステージ、ＷＴＢ１，ＷＴＢ２…ウエハテーブル、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；
前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項２】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記複数のヘッド群のうち、第１、第２のヘッド群が前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の前記第１移動領域内の領域で、前記第１ヘッド群を用いて前記移動体の第１の位置情報を求め、該第１の位置情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記第２ヘッド群を用いて前記移動体の第２の位置情報を求め、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報を用いて前記第１及び第２ヘッド群のそれぞれに対応する第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を求めることを含み、
前記物体を露光することでは、前記第１移動領域内で、前記第２ヘッド群に対応する複数のヘッドを用いて計測された前記移動体の位置情報が、前記第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を用いて修正される請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を求めることでは、前記第２ヘッド群を用いて求められる前記移動体の第２の位置情報を前記第１ヘッド群を用いて求められる前記移動体の第１の位置情報に一致させるための第１修正情報を作成する請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記物体を露光することでは、前記第１修正情報を前記第２の位置情報に適用して、前記第１及び第２ヘッド群に属するヘッドのそれぞれが対向する前記計測面上の領域間のずれに起因する前記第１及び第２の位置情報間のずれを修正する請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記第２のヘッド群と該第２のヘッド群とは異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドが属する第３のヘッド群とが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内の領域で、前記第２ヘッド群を用いて前記移動体の第２の位置情報を計測し、該第２の位置情報と前記第１修正情報とに基づいて前記移動体を駆動するとともに前記第３ヘッド群を用いて前記移動体の第３の位置情報を計測し、前記第２及び第３位置情報と前記第１修正情報とを用いて前記第２及び第３ヘッド群のそれぞれに対応する第２及び第３基準座標系間のずれの修正情報を求めることをさらに含み、
前記物体を露光することでは、前記第１移動領域内で、前記第３ヘッド群に属する複数のヘッドを用いて計測された前記移動体の位置情報が、前記第２及び第３基準座標系間のずれの修正情報を用いて修正される請求項３又は４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記第３位置情報を前記第１修正情報が適用された前記第２位置情報に一致させるための第２修正情報を作成することをさらに含む請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記物体を露光することでは、前記第２修正情報を前記第３ヘッド群の計測結果に適用して、前記第２及び第３ヘッド群間の異なるヘッドのそれぞれが対向する前記計測面上の領域間のずれに起因する前記第２位置情報及び前記第３位置情報間のずれを修正する請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記修正情報は、前記複数のヘッドのうちのヘッド群に対応する複数の基準座標系のそれぞれについての前記第１基準座標系を基準とする並進、回転、及びスケーリングの少なくとも１つを含む請求項２〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることでは、前記複数の基準座標系のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数の基準座標系相互間のずれの修正情報を求める請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記複数のヘッドが前記所定平面に略平行に設けられた前記計測面とは別の計測面に対向する前記移動体の第２移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；
前記第２移動領域内で、前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体上のマークを検出することと；をさらに含み、
前記物体を露光することでは、前記マークの検出結果を用いて前記移動体を駆動する請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記第１移動領域内で規定される複数の基準座標系を含む第１基準座標系群と前記第２移動領域内で規定される複数の基準座標系を含む第２基準座標系群との位置関係を求めることをさらに含む請求項１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記位置関係を求めることでは、前記計測面に対向する前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記移動体を駆動して該移動体に設けられた基準マークを第１検出位置に位置決めして検出し、前記計測面とは別の計測面に対向する前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて前記移動体を駆動して前記基準マークを前記第１検出位置と離間する第２検出位置に位置決めして検出し、前記基準マークの検出結果を用いて、前記計測面に対向する前記複数のヘッドに対応する前記第１基準座標系群と前記別の計測面に対向する前記複数のヘッドに対応する前記第２基準座標系群との位置関係を求める請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記位置関係には、前記第１及び第２基準座標系群間の相対位置、相対角、相対スケーリングの少なくとも１つが含まれる請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１７】
物体を露光する露光方法であって、
前記物体を露光するため、前記物体を保持する移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第1、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記移動体を駆動することを含む露光方法。
【請求項１８】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、
前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系相互間のずれを修正する露光装置。
【請求項１９】
前記制御系は、前記複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれを修正する請求項１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記複数の基準座標系のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数の基準座標系相互間のずれの修正情報を求める請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記修正情報は、前記複数のヘッドのうちのヘッド群に対応する複数の基準座標系のそれぞれについての前記第１基準座標系を基準とする並進、回転、及びスケーリングの少なくとも１つを含む請求項２０に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記移動体に保持される前記物体上のマークを検出するマーク検出系と；
前記複数のヘッドのうち、前記マーク検出系の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された別の計測面に計測ビームを照射し、該別の計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める別の位置計測系と；をさらに備え、
前記制御系は、さらに、前記別の位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて前記移動体を駆動する請求項１８〜２５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２７】
前記別の計測面は、前記複数のヘッドのそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項２６に記載の露光装置。
【請求項２８】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体上に搭載された第１の数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記移動体を駆動する駆動系と；
前記位置計測系の第１の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第１、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と；を備える露光装置。
【請求項２９】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置制御に用いる第１の数のヘッドよりも数が多い第２の数のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内で前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する制御系と；を備える露光装置。
【請求項３０】
前記制御系は、前記第２の数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群の出力に基づいて求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する請求項２９に記載の露光装置。
【請求項３１】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項２９又は３０に記載の露光装置。
【請求項３２】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３３】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項３２に記載の露光装置。
【請求項３４】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３５】
前記補正情報は、前記制御系により、前記位置計測系による計測結果の補正に用いられる請求項２９〜３４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３６】
前記補正情報は、前記制御系により、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項２９〜３５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３７】
前記パターンが形成された原版であるマスクを保持するマスクステージをさらに備え、
前記補正情報は、前記制御系により、前記マスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項２９〜３６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３８】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記移動体の位置制御に必要な第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得することと；
前記補正情報を用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項３９】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項３８に記載の露光方法。
【請求項４０】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項３８又は３９に記載の露光方法。
【請求項４１】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項４０に記載の露光方法。
【請求項４２】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４３】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４４】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項３８〜４３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４５】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項３８〜４４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４６】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、
前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得する露光装置。
【請求項４７】
前記複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、それぞれ前記複数のスケール板に対向する請求項４６に記載の露光装置。
【請求項４８】
前記制御系は、前記複数のスケール板のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが対応する前記スケール板にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数のスケール板相互の位置関係を取得する請求項４７に記載の露光装置。
【請求項４９】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項４６〜４８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５０】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項４９に記載の露光装置。
【請求項５１】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項４６〜５０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５２】
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記位置計測系による計測結果の補正に用いられる請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５３】
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５４】
前記パターンが形成された原版であるマスクを保持するマスクステージをさらに備え、
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記マスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項４６〜５３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５５】
請求項１８〜３７、４６〜５４に記載の露光装置を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【請求項５６】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得することと；
前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項５７】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項５６に記載の露光方法。
【請求項５８】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項５７に記載の露光方法。
【請求項５９】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項５６〜５８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６０】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項５６〜５９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６１】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項５６〜６０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６２】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項５６〜６１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６３】
請求項１〜１７、３８〜４５、５６〜６２に記載の露光方法を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；
前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項２】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記複数のヘッド群のうち、第１、第２のヘッド群が前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の前記第１移動領域内の領域で、前記第１ヘッド群を用いて前記移動体の第１の位置情報を求め、該第１の位置情報に基づいて前記移動体を駆動するとともに、前記第２ヘッド群を用いて前記移動体の第２の位置情報を求め、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報を用いて前記第１及び第２ヘッド群のそれぞれに対応する第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を求めることを含み、
前記物体を露光することでは、前記第１移動領域内で、前記第２ヘッド群に対応する複数のヘッドを用いて計測された前記移動体の位置情報が、前記第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を用いて修正される請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
第１及び第２基準座標系間のずれの修正情報を求めることでは、前記第２ヘッド群を用いて求められる前記移動体の第２の位置情報を前記第１ヘッド群を用いて求められる前記移動体の第１の位置情報に一致させるための第１修正情報を作成する請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記物体を露光することでは、前記第１修正情報を前記第２の位置情報に適用して、前記第１及び第２ヘッド群に属するヘッドのそれぞれが対向する前記計測面上の領域間のずれに起因する前記第１及び第２の位置情報間のずれを修正する請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記第２のヘッド群と該第２のヘッド群とは異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドが属する第３のヘッド群とが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内の領域で、前記第２ヘッド群を用いて前記移動体の第２の位置情報を計測し、該第２の位置情報と前記第１修正情報とに基づいて前記移動体を駆動するとともに前記第３ヘッド群を用いて前記移動体の第３の位置情報を計測し、前記第２及び第３位置情報と前記第１修正情報とを用いて前記第２及び第３ヘッド群のそれぞれに対応する第２及び第３基準座標系間のずれの修正情報を求めることをさらに含み、
前記物体を露光することでは、前記第１移動領域内で、前記第３ヘッド群に属する複数のヘッドを用いて計測された前記移動体の位置情報が、前記第２及び第３基準座標系間のずれの修正情報を用いて修正される請求項３又は４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることは、前記第３位置情報を前記第１修正情報が適用された前記第２位置情報に一致させるための第２修正情報を作成することをさらに含む請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記物体を露光することでは、前記第２修正情報を前記第３ヘッド群の計測結果に適用して、前記第２及び第３ヘッド群間の異なるヘッドのそれぞれが対向する前記計測面上の領域間のずれに起因する前記第２位置情報及び前記第３位置情報間のずれを修正する請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】
前記修正情報は、前記複数のヘッドのうちのヘッド群に対応する複数の基準座標系のそれぞれについての前記第１基準座標系を基準とする並進、回転、及びスケーリングの少なくとも１つを含む請求項２〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記基準座標系間のずれの修正情報を求めることでは、前記複数の基準座標系のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数の基準座標系相互間のずれの修正情報を求める請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記複数のヘッドが前記所定平面に略平行に設けられた前記計測面とは別の計測面に対向する前記移動体の第２移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系間のずれの修正情報を求めることと；
前記第２移動領域内で、前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれの前記修正情報とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体上のマークを検出することと；をさらに含み、
前記物体を露光することでは、前記マークの検出結果を用いて前記移動体を駆動する請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記第１移動領域内で規定される複数の基準座標系を含む第１基準座標系群と前記第２移動領域内で規定される複数の基準座標系を含む第２基準座標系群との位置関係を求めることをさらに含む請求項１０に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記位置関係を求めることでは、前記計測面に対向する前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記移動体を駆動して該移動体に設けられた基準マークを第１検出位置に位置決めして検出し、前記計測面とは別の計測面に対向する前記複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて前記移動体を駆動して前記基準マークを前記第１検出位置と離間する第２検出位置に位置決めして検出し、前記基準マークの検出結果を用いて、前記計測面に対向する前記複数のヘッドに対応する前記第１基準座標系群と前記別の計測面に対向する前記複数のヘッドに対応する前記第２基準座標系群との位置関係を求める請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記位置関係には、前記第１及び第２基準座標系群間の相対位置、相対角、相対スケーリングの少なくとも１つが含まれる請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１７】
物体を露光する露光方法であって、
前記物体を露光するため、前記物体を保持する移動体上に搭載された第1の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第1、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記移動体を駆動することを含む露光方法。
【請求項１８】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、
前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数の基準座標系相互間のずれを修正する露光装置。
【請求項１９】
前記制御系は、前記複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数の異なる基準座標系間のずれを修正する請求項１８に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記制御装置は、前記複数の基準座標系のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが前記計測面上の対応する領域にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数の基準座標系相互間のずれの修正情報を求める請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記修正情報は、前記複数のヘッドのうちのヘッド群に対応する複数の基準座標系のそれぞれについての前記第１基準座標系を基準とする並進、回転、及びスケーリングの少なくとも１つを含む請求項２０に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記移動体に保持される前記物体上のマークを検出するマーク検出系と；
前記複数のヘッドのうち、前記マーク検出系の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された別の計測面に計測ビームを照射し、該別の計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める別の位置計測系と；をさらに備え、
前記制御系は、さらに、前記別の位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて前記移動体を駆動する請求項１８〜２５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２７】
前記別の計測面は、前記複数のヘッドのそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項２６に記載の露光装置。
【請求項２８】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体上に搭載された第１の数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記移動体を駆動する駆動系と；
前記位置計測系の第１の数のヘッドのうち、互いに異なる１つのヘッドを含む第１ヘッド群と第２ヘッド群とにそれぞれ属する第２の数のヘッドが計測面上の対応する領域に対向する所定領域内で、前記第１、第２ヘッド群を用いて得られる第１、第２の位置情報の少なくとも一方に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と；を備える露光装置。
【請求項２９】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置制御に用いる第１の数のヘッドよりも数が多い第２の数のヘッドでそれぞれ位置計測が可能な領域内で前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する制御系と；を備える露光装置。
【請求項３０】
前記制御系は、前記第２の数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群の出力に基づいて求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得する請求項２９に記載の露光装置。
【請求項３１】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項２９又は３０に記載の露光装置。
【請求項３２】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３３】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項３２に記載の露光装置。
【請求項３４】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３５】
前記補正情報は、前記制御系により、前記位置計測系による計測結果の補正に用いられる請求項２９〜３４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３６】
前記補正情報は、前記制御系により、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項２９〜３５のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３７】
前記パターンが形成された原版であるマスクを保持するマスクステージをさらに備え、
前記補正情報は、前記制御系により、前記マスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項２９〜３６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３８】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む前記移動体の位置制御に必要な第１の数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された計測面上対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記移動体を移動して前記位置計測系によって求められる前記移動体の位置情報の補正情報を取得することと；
前記補正情報を用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項３９】
前記計測面は、前記複数のヘッド群のそれぞれが対向する複数部分から構成される請求項３８に記載の露光方法。
【請求項４０】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項３８又は３９に記載の露光方法。
【請求項４１】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項４０に記載の露光方法。
【請求項４２】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４３】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４４】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項３８〜４３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４５】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項３８〜４４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項４６】
物体を露光する露光装置であって、
物体を保持して所定平面に沿って移動する移動体と；
前記移動体に設けられた複数のヘッドのうち、前記物体に対する露光位置の近傍に前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面に計測ビームを照射し、前記計測面からの戻りビームを受光するヘッドの出力に基づいて、前記移動体の位置情報を求める位置計測系と；
前記位置計測系で取得された前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動するとともに、前記移動体の位置に応じて前記複数のヘッドの中から前記位置計測系が前記位置情報の取得に用いるヘッドを切り換える制御系と；を備え、
前記制御系は、前記複数のヘッドが前記計測面に対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッドに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得する露光装置。
【請求項４７】
前記複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、それぞれ前記複数のスケール板に対向する請求項４６に記載の露光装置。
【請求項４８】
前記制御系は、前記複数のスケール板のそれぞれに対応する複数のヘッド群に含まれる全てのヘッドが対応する前記スケール板にそれぞれ対向する前記移動体の移動領域内で前記移動体を駆動して、前記複数のスケール板相互の位置関係を取得する請求項４７に記載の露光装置。
【請求項４９】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項４６〜４８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５０】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項４９に記載の露光装置。
【請求項５１】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項４６〜５０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５２】
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記位置計測系による計測結果の補正に用いられる請求項４６〜５１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５３】
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項４６〜５２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５４】
前記パターンが形成された原版であるマスクを保持するマスクステージをさらに備え、
前記スケール板相互の位置関係は、前記制御系により、前記マスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項４６〜５３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５５】
請求項１８〜３７、４６〜５４に記載の露光装置を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【請求項５６】
物体を露光する露光方法であって、
所定平面に沿って移動する移動体に設けられた複数のヘッドのうち、相互に異なるヘッドを少なくとも１つ含む複数のヘッドがそれぞれ属する複数のヘッド群が、前記移動体の外部に前記所定平面に略平行に配置された複数のスケール板から成る計測面にそれぞれ対向する前記移動体の第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係を取得することと；
前記第１移動領域内で、前記複数のヘッド群のそれぞれに属する複数のヘッドを用いて前記移動体の位置情報を求め、該位置情報と前記複数のヘッド群のそれぞれに対応する複数のスケール板相互の位置関係とを用いて前記移動体を駆動して、前記移動体に保持される物体を露光することと；を含む露光方法。
【請求項５７】
前記計測面には、前記所定平面内で互いに直交する２軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている請求項５６に記載の露光方法。
【請求項５８】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記２軸方向のいずれかを計測方向とする請求項５７に記載の露光方法。
【請求項５９】
前記複数のヘッドのそれぞれは、少なくとも、前記所定平面に垂直な方向を計測方向とする請求項５６〜５８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６０】
前記補正情報は、前記移動体の位置情報の計測結果の補正に用いられる請求項５６〜５９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６１】
前記補正情報は、前記移動体を駆動する際に、前記移動体の現在位置又は目標位置に加えられるオフセットとして用いられる請求項５６〜６０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６２】
前記補正情報は、前記パターンの転写時における前記パターンの原版であるマスクを保持するマスクステージの前記移動体に対する相対位置の補正に用いられる請求項５６〜６１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６３】
請求項１〜１７、３８〜４５、５６〜６２に記載の露光方法を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成することと；
前記パターンが形成された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−４９５５８（Ｐ２０１１−４９５５８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７０５２（Ｐ２０１０−１８７０５２）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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