露光装置、及びデバイス製造方法
【課題】移動体の位置情報を精度良く計測できる位置計測装置を提供する。
【解決手段】位置計測装置は、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する。位置計測装置は、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、光源との位置関係が固定で、移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、入射した光を回折又は反射して移動格子に戻す固定光学部材と、移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、第１面と第２面とはほぼ平行である。
【解決手段】位置計測装置は、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する。位置計測装置は、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、光源との位置関係が固定で、移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、入射した光を回折又は反射して移動格子に戻す固定光学部材と、移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、第１面と第２面とはほぼ平行である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置情報を計測する位置計測装置及び位置計測方法、基板にパターンを形成するパターン形成装置及びパターン形成方法、基板を露光する露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、例えば露光装置、インクジェット装置等、基板にデバイスパターンを形成するパターン形成装置が使用される。パターン形成装置は、基板を保持して移動する基板ステージ等の移動体を備え、その移動体の位置情報を位置計測装置で計測しながら、基板にデバイスパターンを形成する。下記特許文献には、エンコーダシステムを用いて移動体の位置情報を計測する技術の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンコーダシステムは、光源から射出された光をスケール板に照射し、そのスケール板を介した光を検出器で検出する。例えば光源等の熱によって、光路上の雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）が生じると、移動体の位置情報を精確に計測できなくなる可能性がある。また、熱によって移動体が熱変形すると、その移動体の位置情報が精確に計測できなくなったり、移動体の移動性能が低下したりする可能性がある。その結果、例えばパターン欠陥等、パターン形成不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、移動体の位置情報を精度良く計測できる位置計測装置及び位置計測方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、パターン形成不良を抑制できるパターン形成装置及びパターン形成方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測装置であって、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、光源との位置関係が固定で、移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、入射した光を回折又は反射して移動格子に戻す固定光学部材と、移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、第１面と第２面とはほぼ平行である位置計測装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、上述の第１の態様の位置計測装置を備えたパターン形成装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、基板を露光光で露光する露光装置であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、上述の第１の態様の位置計測装置を備えた露光装置が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様に従えば、上述の第３の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第５の態様に従えば、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射することと、光源との位置関係が固定で、入射した光を回折又は反射する、第１面とほぼ平行な第２面を有する固定光学部材に、移動格子で回折された光を入射させることと、固定光学部材に入射した光を回折又は反射して、移動格子に戻すことと、移動格子を再度介して干渉された光を検出することと、を含む位置計測方法が提供される。
【００１１】
本発明の第６の態様に従えば、基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、上述の第５の態様の位置計測方法を用いて計測することと、移動体に保持された基板にパターンを形成することと、を含むパターン形成方法が提供される。
【００１２】
本発明の第７の態様に従えば、基板を露光光で露光する露光方法であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、上述の第５の態様の位置計測方法を用いて計測することと、移動体に保持された基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
【００１３】
本発明の第８の態様に従えば、上述の第７の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、移動体の位置情報を精度良く計測でき、その移動体に保持された基板のパターン形成不良、露光不良を抑制できる。したがって、不良デバイスの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る第１、第２基板ステージ及び基板ステージ駆動システムを示す平面図である。
【図３】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための側面図である。
【図４】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための平面図である。
【図５】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための斜視図である。
【図６】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図８】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１０】本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１１】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１２】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１３】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１４】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。本実施形態においては、露光装置ＥＸが、例えば米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６４００４４１号明細書、米国特許第６５４９２６９号明細書、米国特許第６５９０６３４号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書、米国特許第６６７４５１０号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６７１０８４９号明細書及び米国特許第６６７４５１０号明細書等に開示されているような、基板Ｐを保持しながら移動可能な複数（２つ）の基板ステージ１、２を備えたツインステージ型の露光装置である場合を例にして説明する。すなわち、本実施形態においては、露光装置ＥＸは、基板Ｐを保持しながら移動可能な第１基板ステージ１と、第１基板ステージ１と独立して、基板Ｐを保持しながら移動可能な第２基板ステージ２とを有する。
【００１８】
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ３と、基板Ｐを保持しながら移動可能な第１基板ステージ１と、第１基板ステージ１と独立して、基板Ｐを保持しながら移動可能な第２基板ステージ２と、マスクステージ３を移動するマスクステージ駆動システム４と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２を移動する基板ステージ駆動システム５と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面１１を有するプレート部材１２と、マスクステージ３の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む干渉計システム６と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２の位置情報を計測するエンコーダシステム５０と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００１９】
また、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬが照射される第１位置を含む第１領域ＳＰ１を有する露光ステーションＳＴ１と、基板Ｐの位置情報を計測するための第２位置を含み、第１領域ＳＰ１と異なる第２領域ＳＰ２を有する計測ステーションＳＴ２とを備えている。露光ステーションＳＴ１は、基板Ｐの露光を行う。計測ステーションＳＴ２は、露光に関する所定の計測及び基板Ｐの交換を行う。
【００２０】
露光ステーションＳＴ１には、照明系ＩＬ、マスクステージ３及び投影光学系ＰＬ等が配置されている。投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子８は、露光光ＥＬを射出する射出面（下面）を有する。露光光ＥＬが照射される第１位置は、第１光学素子８と対向する位置を含む。
【００２１】
計測ステーションＳＴ２には、基板Ｐの位置情報を取得するためのアライメントシステム９、及びフォーカス・レベリング検出システム１０等、基板Ｐの露光に関する計測を実行可能な各種計測システムが配置されている。アライメントシステム９は、第２光学素子１５を含む複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Ｐの位置情報を取得する。フォーカス・レベリング検出システム１０も、複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Ｐの位置情報を取得する。基板Ｐの位置情報を計測するための第２位置は、第２光学素子１５と対向する位置を含む。
【００２２】
第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、第１領域ＳＰ１及び第２領域ＳＰ２を含むガイド面１１の所定領域内を、基板Ｐを保持しながら移動可能である。本実施形態においては、ガイド面１１は、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、露光ステーションＳＴ１と計測ステーションＳＴ２との間でガイド面１１内を移動可能である。
【００２３】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。露光装置ＥＸは、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部を液体ＬＱで満たすように、液体ＬＱで液浸空間ＬＳを形成可能なノズル部材（シール部材）１４を備えている。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。本実施形態において、ノズル部材１４は、例えば米国特許公開第２００４／１３６４９４号明細書等に開示されているようなシール部材を含む。ノズル部材１４は、第１光学素子８の近傍に配置されており、第１光学素子８と第１位置に配置された物体との間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳを形成する。第１位置に配置される物体は、第１、第２基板ステージ１、２及び第１、第２基板ステージ１、２に保持される基板Ｐを含む。少なくとも基板Ｐの露光時に、ノズル部材１４は、投影光学系ＰＬの投影領域を含む基板Ｐの表面の一部の領域（局所的な領域）が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳを形成する。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。
【００２４】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域に対して所定の走査方向に移動するとともに、その基板Ｐの移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域に対してマスクＭを所定の走査方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐを露光光ＥＬで露光する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影される。
【００２５】
露光装置ＥＸは、例えばクリーンルーム内の床面上に配置されたコラム１６及びコラム１６上に防振装置１７を介して配置された支持フレーム１８を含むボディ１９を備えている。コラム１６は、防振装置２１を介してプレート部材１２を支持する支持面２０を有する。支持フレーム１８は、投影光学系ＰＬ、アライメントシステム９及びフォーカス・レベリング検出システム１０等を支持する。
【００２６】
照明系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００２７】
マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動システム４により、マスクＭを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージ３（マスクＭ）の位置情報は、干渉計システム６のレーザ干渉計によって計測される。レーザ干渉計は、マスクステージ３に設けられた計測ミラー３Ｒを用いて、マスクステージ３のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測する。制御装置７は、干渉計システム６の計測結果に基づいて、マスクステージ駆動システム４を作動し、マスクステージ３（マスクＭ）の位置制御を行う。
【００２８】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は鏡筒で保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸方向と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２９】
次に、図１、図２及び図３を参照しながら、第１、第２基板ステージ１、２及び基板ステージ駆動システム５について説明する。図２は、第１、第２基板ステージ１、２及び基板ステージ駆動システム５を上方から見た平面図、図３は、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１基板ステージ１の近傍を示す側面図である。
【００３０】
第１基板ステージ１は、ステージ本体２２と、ステージ本体２２に支持され、基板Ｐを着脱可能な基板ホルダ２３Ｈを有する第１基板テーブル２３とを有する。ステージ本体２２の下面には、例えば国際公開第２００６／００９２５４号パンフレットに開示されているような、気体軸受を形成可能な支持装置２５が設けられている。第１基板ステージ１は、支持装置２５によって形成された気体軸受によって、ガイド面１１に非接触で支持される。第１基板テーブル２３は、凹部２３Ｃを有する。基板ホルダ２３Ｈは、凹部２３Ｃに配置されている。基板ホルダ２３Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行になるように、基板Ｐを保持する。第１基板テーブル２３は、凹部２３Ｃの周囲に配置された上面２７Ａを有する。上面２７Ａは、ほぼ平坦である。基板ホルダ２３Ｈに保持された基板Ｐの表面と、上面２７Ａとは、ほぼ同一平面内に配置される（面一である）。第１基板ステージ１は、基板ステージ駆動システム５により、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３１】
第２基板ステージ２は、ステージ本体２８と、ステージ本体２８に支持され、基板Ｐを着脱可能な基板ホルダ２９Ｈを有する第２基板テーブル２９とを有する。ステージ本体２８の下面には、例えば国際公開第２００６／００９２５４号パンフレットに開示されているような、気体軸受を形成可能な支持装置３１が設けられている。第２基板ステージ２は、支持装置３１によって形成された気体軸受によって、ガイド面１１に非接触で支持される。第２基板テーブル２９は、凹部２９Ｃを有する。基板ホルダ２９Ｈは、凹部２９Ｃに配置されている。基板ホルダ２９Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行になるように、基板Ｐを保持する。第２基板テーブル２９は、凹部２９Ｃの周囲に配置された上面３３Ａを有する。上面３３Ａは、ほぼ平坦である。基板ホルダ２９Ｈに保持された基板Ｐの表面と、上面３３Ａとは、ほぼ同一平面内に配置される（面一である）。第２基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム５により、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３２】
基板ステージ駆動システム５は、リニアモータ等のアクチュエータを含み、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２のそれぞれを移動可能である。基板ステージ駆動システム５は、ステージ本体２２及びステージ本体２８のそれぞれをＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に移動する粗動システムと、ステージ本体２２に対して第１基板テーブル２３をＺ軸、θＸ及びθＹ方向に移動する微動システムと、ステージ本体２８に対して第２基板テーブル２９をＺ軸、θＸ及びθＹ方向に移動する微動システムとを含む。第１、第２基板ステージ１、２は、粗動システムによって、露光ステーションＳＴ１と計測ステーションＳＴ２とを移動可能である。第１、第２基板テーブル２３、２９のそれぞれは、粗動システム及び微動システムによって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３３】
次に、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測するエンコーダシステム５０の一例について説明する。エンコーダシステム５０は、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測する第１エンコーダユニット５０Ａと、計測ステーションＳＴ２に配置されている第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測する第２エンコーダユニット５０Ｂとを備えている。第１エンコーダユニット５０Ａは、第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸方向に関する位置情報を計測するＸエンコーダ本体５１と、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測するＹエンコーダ本体５２とを含む。第２エンコーダユニット５０Ｂは、第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸方向に関する位置情報を計測するＸエンコーダ本体５３と、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測するＹエンコーダ本体５４とを含む。
【００３４】
また、エンコーダシステム５０は、各エンコーダ本体５１、５２、５３、５４と対応するように所定位置に配置された固定スケール６１、６２、６３、６４を備えている。固定スケール６１、６２は、露光ステーションＳＴ１に配置されている。固定スケール６３、６４は、計測ステーションＳＴ２に配置されている。本実施形態において、固定スケール６１、６２、６３、６４のそれぞれは、支持フレーム１８に支持されている。固定スケール６１、６２、６３、６４は、例えばセラミックス、又は低膨張ガラス等、同一の材料で形成されている。
【００３５】
各エンコーダ本体５１〜５４は、ほぼ同等の構成を有する。また、各固定スケール６１〜６４も、ほぼ同等の構成を有する。以下、Ｙエンコーダ本体５２及びそのＹエンコーダ本体５２に対応する固定スケール６２について、図３〜図６を参照して説明する。図４は、固定スケール６２及び第１基板ステージ１の一部を模式的に示す平面図、図５は、Ｙエンコーダ本体５２及び固定スケール６２を示す斜視図、図６は、エンコーダシステム５０の原理を説明するための模式図である。
【００３６】
本実施形態において、第１基板テーブル２３は、ボイスコイルモータ等のアクチュエータを介してステージ本体２２上に搭載され、反射面７６を有する反射部材２３Ａと、反射部材２３Ａ上に搭載され、基板ホルダ２３Ｈ及び上面２７Ａを有する保持部材２３Ｂとを含む。保持部材２３Ｂは、反射部材２３Ａに固定されている。すなわち、反射部材２３Ａと保持部材２３Ｂとの位置関係は固定である。反射面７６は、第１基板テーブル２３の−Ｙ側の端に配置されている。反射面７６は、エンコーダ本体５２と対向可能である。反射面７６は、例えばアルミニウムの膜によって形成されている。反射面７６は、ＹＺ平面内でＸＹ平面と鋭角で交差している。本実施形態において、反射面７６は、ＸＹ平面に対して４５度傾斜している。
【００３７】
保持部材２３Ｂは、基板Ｐを保持する基板ホルダ２３Ｈと、基板ホルダ２３Ｈの周囲に配置された上面２７Ａと、上面２７Ａに形成された回折格子７２を含む移動スケール７１とを備えている。本実施形態において、回折格子７２は、Ｙ軸方向を周期方向とする一次元格子である。本実施形態において、移動スケール７１は、保持部材２３Ｂの一部を形成する。移動スケール７１は、透明である。すなわち、移動スケール７１は、保持部材２３Ｂの一部に配置された、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７２が形成された透過型の位相格子である。保持部材２３Ｂのうち、少なくとも移動スケール７１は、平行平板である。すなわち、回折格子７２が形成されている移動スケール７１の上面２７Ａと、その上面２７Ａと反対側の下面２７Ｂとは、ほぼ平行である。上述のように、上面２７Ａは、ＸＹ平面とほぼ平行である。したがって、上面２７Ａと下面２７ＢとはＸＹ平面とほぼ平行である。
【００３８】
移動スケール７１は、反射面７６の上方（＋Ｚ側）に配置されている。移動スケール７１の下面２７Ｂと反射面７６とは対向する。反射面７６は、上面２７Ａ及び下面２７Ｂに対して傾斜している。
【００３９】
固定スケール６２は、第１基板ステージ１の上方（＋Ｚ側）に配置されている。上述のように、固定スケール６２は、支持フレーム１８に固定されている。固定スケール６２は、Ｙ軸方向に長いプレート状の部材である。固定スケール６２は、移動スケール７１の上面２７Ａと対向可能な下面７４を有する。下面７４は、Ｙ軸方向に長く、ＸＹ平面とほぼ平行である。Ｙ軸方向に関する固定スケール６２の下面７４の大きさ(長さ）は、移動スケール７１の上面２７Ａの大きさ（長さ）より大きい（長い）。
【００４０】
固定スケール６２は、下面７４に、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７７を有する。すなわち、固定スケール６２は、Ｙ軸方向を周期方向とする一次元格子を含む。固定スケール６２は、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７７が形成された反射型のスケールである。
【００４１】
上述のように、移動スケール７１の上面２７Ａ、固定スケール６２の下面７４及びガイド面１１のそれぞれは、ＸＹ平面とほぼ平行であり、移動スケール７１の上面２７Ａと固定スケール６２の下面７４とガイド面１１とは、ほぼ平行である。
【００４２】
エンコーダ本体５２は、移動スケール７１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に照射するための光を射出する光源７３と、光源７３からの光が入射するビームスプリッタ７８と、ビームスプリッタ７８からの光を検出する検出器７５とを備えている。本実施形態において、光源７３を含むエンコーダ本体５２は、所定の支持機構に支持されて、所定位置に固定されている。したがって、本実施形態において、光源７３と固定スケール６２との位置関係は固定されている。
【００４３】
光源７３は、例えばコヒーレントな光、例えば波長λ（＝８５０ｎｍ）のレーザ光を、Ｙ軸方向とほぼ平行に射出する。ビームスプリッタ７８は、光源７３と反射面７６との間に配置されており、光源７３から射出された光は、ビームスプリッタ７８を透過して、反射面７６に入射する。反射面７６は、光源７３からの光を反射して、移動スケール７１の下面２７Ｂに導く。下面２７Ｂに入射した光は、移動スケール７１を透過して、上面２７Ａの回折格子７２に照射される。このように、本実施形態においては、光源７３は、反射面７６を介して、移動スケール７１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に光を照射する。
【００４４】
回折格子７２で回折された光の少なくとも一部は、その回折格子７２の上方に配置されている固定スケール６２の下面７４に入射する。固定スケール６２の回折格子７７は、入射した光を回折して（反射して）、移動スケール７１の回折格子７２に戻す。回折格子７２より戻されて回折格子７２に再度照射された光は、移動スケール７１を介して、反射面７６に入射し、その反射面７６で反射して、ビームスプリッタ７８に入射する。ビームスプリッタ７８に入射した光は、そのビームスプリッタ７８で反射して、検出器７５に入射する。検出器７５は、ビームスプリッタ７８からの光を受光する。
【００４５】
次に、図６を参照して、エンコーダシステム５０の原理について説明する。図６に示すように、エンコーダ本体５２において、光源７３から射出された光は、ビームスプリッタ７８を透過して、透過型の移動スケール７１に入射する。そして、移動スケール７１上に形成された回折格子７２によって、次数が異なる複数の回折光が生成される。ここでは、説明を簡単にするために、回折格子７２が＋１次回折光及び−１次回折光を生成するものとする。
【００４６】
回折格子７２で生成された＋１次回折光及び−１次回折光は、回折格子７７を含む固定スケール６２の下面７４に入射する。固定スケール６２は、下面７４に入射した回折光を更に回折する。すなわち、固定スケール６２は、移動スケール７１で生成された−１次回折光を更に回折して＋１次回折光を生成し、移動スケール７１で生成された＋１次回折光を更に回折して−１次回折光を生成する。
【００４７】
なお、回折格子７７を有する固定スケール６２に代えて、図７に示すようなプリズム１３４、あるいは図８に示すような反射ミラー１３５Ａ、１３５Ｂなどの固定光学素子を用いることとしても良い。
【００４８】
固定スケール６２で生成された＋１次回折光及び−１次回折光は、移動スケール７１に向かって進行し、回折格子７２が形成されている移動スケール７１の上面２７Ａの同一位置で互いに重なり合う。すなわち、固定スケール６２からの＋１次回折光及び−１次回折光が、移動スケール７１上で干渉する。
【００４９】
そして、移動スケール７１上で干渉した干渉光は、反射面７６を介してビームスプリッタ７８に入射し、そのビームスプリッタ７８を介して検出器７５に入射する。検出器７５は、干渉光を受光する。
【００５０】
上述の構成を有するエンコーダシステム５０において、第１基板ステージ１のＹ軸方向の移動に伴って、固定スケール６２に対する光源７３からの光の入射位置が変化するため、検出器７５で検出される干渉光の光量分布が変化する。光源７３から射出される光の波長と移動スケール７１の回折格子７２のピッチとに応じて、回折格子７２で発生する各回折光の回折角度が決定される。また、光源７３から射出される光の波長と固定スケール６２の回折格子７７のピッチとに応じて、固定スケール６２で発生した±１次回折光の回折角度（すなわち、移動スケール７１で発生した±１次回折光の見かけ上の折り曲げ角度）が決定される。光源７３から射出される光の波長、移動スケール７１の回折格子７２のピッチ及び固定スケール６２の回折格子７７のピッチを調整することによって、検出器７５に正弦波状の干渉光の光量分布を生成することができる。したがって、検出器７５は、干渉光の光量分布を検出することにより、第１基板ステージ１のＹ軸方向に関する位置情報を計測することができる。
【００５１】
このように、本実施形態のエンコーダシステム５０は、第１基板ステージ１のＹ軸方向に関する位置情報を形成するために、第１基板ステージ１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に反射面７６を介して光を照射する光源７３と、光源７３との位置関係が固定で、回折格子７２で回折された光が入射する下面７４を有し、入射した光を回折又は反射して回折格子７２に戻す固定スケール６２と、回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を反射面７６を介して検出する検出器７５とを備えている。また、本実施形態のエンコーダシステム５０においては、回折格子７２が配置されている移動スケール７１の上面２７Ａと、回折格子７７が配置されている固定スケール６２の下面７４とはほぼ平行であり、移動スケール７１は、透過型の位相格子である。
【００５２】
以上、第１基板ステージ１のＹ軸方向の位置情報を計測するためのＹエンコーダ本体５２及び固定スケール６２について主に説明した。本実施形態においては、例えば図２に示すように、露光ステーションＳＴ１に、第１基板ステージ１のＸ軸方向の位置情報を計測するためのＸエンコーダ本体５１及び固定スケール６１が設けられている。Ｘエンコーダ本体５１及び固定スケール６１は、Ｙエンコーダ本体５２及び固定スケール６２とほぼ同等の構成を有する。第１基板テーブル２３の反射部材２３Ａの−Ｘ側の端には、Ｘエンコーダ本体５１と対向可能で、ＸＺ平面内でＸＹ平面と鋭角で（４５度で）交差する反射面７６が配置されている。また、その反射面７６の上方には、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子７２を含む移動スケール７１が配置されている。また、その移動スケール７１の上方には、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子７７を含む固定スケール６１が配置されている。これにより、エンコーダシステム５０は、第１基板ステージ１のＸ軸方向に関する位置情報を計測できる。
【００５３】
また、計測ステーションＳＴ２のＸ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４も、露光ステーションＳＴ１のＸ、Ｙエンコーダ本体５１、５２及び固定スケール６１、６２と同等の構成を有し、反射部材２３Ａの＋Ｘ側の端及び＋Ｙ側の端には、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４に対応する反射面７６が配置されている。また、保持部材２３Ｂには、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４に対応する移動スケール７１が配置されている。したがって、エンコーダシステム５０は、計測ステーションＳＴ２においても、第１基板ステージ１の位置情報を計測することができる。
【００５４】
また、第２基板ステージ２は、第１基板ステージ１と同等の構成なので、エンコーダシステム５０は、露光ステーションＳＴ１及び計測ステーションＳＴ２のそれぞれにおいて、第２基板ステージ２の位置情報を計測することができる。
【００５５】
図２に示すように、本実施形態においては、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５１、５２は、ＸＹ平面内において、第１光学素子８の光軸と交差するように、光源７３より光を射出する。また、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４は、ＸＹ平面内において、第２光学素子１５の光軸と交差するように、光源７３より光を射出する。
【００５６】
また、例えば第１、第２基板ステージ１、２のＹ軸方向（又はＸ軸方向）に関する位置情報を計測するエンコーダ本体及び固定スケールを、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）に所定距離隔てて複数（２つ）配置することによって、それら複数のエンコーダ本体の計測結果に基づいて、第１、第２基板ステージ１、２のθＺ方向に関する位置情報を計測することができる。また、複数のエンコーダ本体の計測結果を平均化することもできる。
【００５７】
このように、第１エンコーダユニット５０Ａは、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測できる。また、第２エンコーダユニット５０Ｂは、計測ステーションＳＴ２に配置されている第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測できる。
【００５８】
制御装置７は、第１エンコーダユニット５０Ａの計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、露光ステーションＳＴ１に存在する、第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置制御を行うことができる。また、制御装置７は、第２エンコーダユニット５０Ｂの計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、計測ステーションＳＴ２に存在する、第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置制御を行うことができる。
【００５９】
アライメントシステム９は、基板Ｐの位置情報を計測する。第１、第２基板ステージ１、２は、基板Ｐを保持して、第２光学素子１５と対向する第２位置に移動可能である。アライメントシステム９は、基板Ｐの位置情報を取得するために、第２光学素子１５を介して、基板Ｐのアライメントマーク、又は第１、第２基板テーブル２３、２９の上面２７Ａ、３３Ａに配置されている基準マークを検出する。
【００６０】
フォーカス・レベリング検出システム１０は、計測ステーションＳＴ２に配置され、第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する面位置情報）を検出する。図１に示すように、フォーカス・レベリング検出システム１０は、計測ステーションＳＴ２に配置された第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの表面に斜め方向から検出光を照射する投射装置１０Ａと、基板Ｐの表面に照射され、その基板Ｐの表面で反射した検出光を受光可能な受光装置１０Ｂとを有する。
【００６１】
制御装置７は、アライメントシステム９の計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム１０の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。
【００６２】
次に、上述の構成を有する露光装置の動作の一例について説明する。
【００６３】
例えば計測ステーションＳＴ２に存在する第２基板ステージ２に露光前の基板Ｐがロードされる。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理を開始する。
【００６４】
一方、露光ステーションＳＴ１には、計測ステーションＳＴ２での計測処理を既に終えた基板Ｐを保持した第１基板ステージ１が配置されている。制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光を開始する。本実施形態においては、第１基板ステージ１に保持された基板Ｐを露光する動作と、第２基板ステージ２に保持された基板Ｐを計測する動作の少なくとも一部とを並行して行う。
【００６５】
制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの液浸露光を実行する。制御装置７は、基板ステージ駆動システム５を用いて、第１領域ＳＰ１において第１基板ステージ１を移動しつつ、その第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐを、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して露光する。
【００６６】
露光ステーションＳＴ１において第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光処理が実行されている間、計測ステーションＳＴ２において第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理が実行される。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２に配置されている第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置情報を計測する。
【００６７】
基板Ｐ上には、複数のショット領域が配置されている。基板Ｐの位置情報は、複数のショット領域のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の位置情報を含む。制御装置７は、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐ上の複数のショット領域のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の位置情報の計測処理を開始する。
【００６８】
例えば図２に示すように、制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第２エンコーダユニット５０Ｂで、基板Ｐを保持した第２基板ステージ２のＸＹ平面内における位置情報を計測しつつ、アライメントシステム９を用いて、第２基板ステージ２の一部に配置されている基準マーク、及び基板Ｐの各ショット領域に対応するように基板Ｐに設けられたアライメントマークを検出する。そして、制御装置７は、所定の基準位置に対する基板Ｐ上の複数のショット領域のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める。制御装置７は、エンコーダシステム５０（第２エンコーダユニット５０Ｂ）によって規定される座標系における、アライメントシステム９の基準位置に対する各ショット領域の位置情報を求める。
【００６９】
また、制御装置７は、フォーカス・レベリング検出システム１０を用いて、所定の基準面に対する基板Ｐの面位置情報（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報）を求める。
【００７０】
露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光処理が完了し、計測ステーションＳＴ２において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理が完了した後、制御装置７は、計測ステーションＳＴ２の第２領域ＳＰ２から露光ステーションＳＴ１の第１領域ＳＰ１への第２基板ステージ２の移動を開始する。
【００７１】
制御装置７は、第２基板ステージ２を第２領域ＳＰ２から第１領域ＳＰ１へ移動しているときにも、第１基板ステージ１を第１光学素子８と対向する第１位置に配置する。これにより、第２基板ステージ２が第２領域ＳＰ２から第１領域ＳＰ１へ移動する動作を実行中においても、液浸空間ＬＳの液体ＬＱは、第１光学素子８と第１基板ステージ１（基板Ｐ）との間に保持され続ける。以上の動作により、図９に示すように、露光ステーションＳＴ１の第１領域ＳＰ１に、第１基板ステージ１と第２基板ステージ２との両方が配置される。
【００７２】
次に、制御装置７は、第２基板ステージ２の基板Ｐを液浸露光するために、基板ステージ駆動システム５を用いて、第１基板ステージ１と第１光学素子８とが対向する状態（第１基板ステージ１と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持されている状態）から、第２基板ステージ２と第１光学素子８とが対向する状態（第２基板ステージ２と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持される状態）に変化させる。本実施形態においては、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットに開示されているように、基板ステージ駆動システム５は、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２の少なくとも一方が、第１光学素子８との間で液体ＬＱを保持可能な空間を形成し続けるように、第１基板ステージ１と第２基板ステージ２とを接近又は接触させた状態で移動させる。これにより、制御装置７は、図９に示すような、第１基板ステージ１と第１光学素子８とが対向し、第１基板ステージ１と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持されている状態から、図１０に示すような、第２基板ステージ２と第１光学素子８とが対向し、第２基板ステージ２と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持される状態に変化させることができる。
【００７３】
その後、制御装置７は、第２基板ステージ２と第１光学素子８とを対向させた状態を維持しつつ、基板ステージ駆動システム５を制御して、第１基板ステージ１を計測ステーションＳＴ２に移動する。
【００７４】
制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの液浸露光を実行する。制御装置７は、第１エンコーダユニット５０Ａを用いて、第２基板ステージ２の位置情報を計測し、その計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を用いて第２基板ステージ２の位置を制御して、その第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの複数のショット領域のそれぞれを投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して順次露光する。また、制御装置７は、アライメントシステム９及びフォーカス・レベリング検出システム１０の検出結果を含む計測ステーションＳＴ２の計測結果を用いて、露光ステーションＳＴ１において第２基板ステージ２の位置を調整しつつ、基板Ｐを露光する。
【００７５】
一方、計測ステーションＳＴ２に移動した第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐは、基板交換位置においてアンロードされ、露光前の新たな基板Ｐが第１基板ステージ１にロードされる。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第１基板ステージ１にロードされた基板Ｐの計測処理等を開始する。以下、上述した処理と同様の処理が繰り返される。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダシステム５０を用いて、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測できる。本実施形態によれば、光源７３と第１、第２基板ステージ１、２とが離れているので、例えば光源７３の熱によって、干渉光の光路上の雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）が発生することを抑制でき、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を精度良く計測できる。また、光源７３の熱等に起因する第１、第２基板ステージ１、２の熱変形の発生を抑制できる。したがって、基板Ｐを良好に露光できる。
【００７７】
また、本実施形態においては、上面２７Ａ、３３Ａと下面７４とはほぼ平行なので、第１、第２基板ステージ１、２の姿勢（θＸ及びθＹ方向の位置）が変化しても、エンコーダシステム５０は、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を精度良く計測できる。
【００７８】
また、本実施形態においては、固定スケール６１、６２、６３、６４を小型化できるので、固定スケール６１〜６４の作成、設置等を円滑に実行できる。また、固定スケール６１〜６４を小型化することで、その固定スケール６１〜６４の変形を抑制できる。したがって、エンコーダシステム５０の計測精度の低下を抑制できる。
【００７９】
また、本実施形態においては、干渉は±１次回折光という非常に近接した光路を通る光の間で生じるので、周辺雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）による影響を低減できる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、第１、第２基板ステージ１、２の端にＸＹ平面に対して傾斜した反射面７６を配置する場合について説明したが、これに限らず、図１１に示すような構成を採用することも可能である。すなわち、図１１に示すように、第１、第２基板ステージ１、２に、二組の反射面１２５Ａ、１２５Ｂを設けることにより、４５度傾斜した反射面７６と同等の機能を持たせることができる。また、図１２に示すように、第１、第２基板ステージ１、２に、透過面１２６Ａ、１２６Ｂを有するプリズム１２６を設けることとしても良い。
【００８１】
なお、上述の実施形態において、エンコーダシステム５０の一部を第１、第２基板ステージ１、２又はその近傍に配置してもよい。例えば、図１３に示すように、検出器７５Ｂを、第１、第２基板ステージ１、２の近傍に配置することができる。その場合、検出器７５Ｂは、移動スケール７１の回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を、反射部材の反射面を介さずに検出することができる。図１３に示す例では、反射面を有するプリズム１２６と上面２７Ａとの間にビームスプリッタ７８Ｂが配置されており、検出器７５Ｂは、移動スケール７１の回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を、ビームスプリッタ７８Ｂを介して検出する。こうすることにより、干渉光が生成される位置と検出器７５Ｂとの距離をより一層近付けることができ、温度揺らぎ(屈折率変動）の影響等を低減できる。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、±１次回折光を用いて計測を行うこととしたが、これに限らず、±２次、３次…、ｎ次回折光を用いて計測を行うこととしても良い。
【００８３】
また、上述の実施形態では、第１、第２基板ステージ１、２の側面に対向して光源７３（エンコーダ本体）を配置するものとしたが、例えば光源を第１、第２基板ステージ１、２から十分に離して配置し、光源から射出される光を光学部材（例えば、光ファイバー、及び／又はミラーなど）を用いて伝送することとしてもよい。さらに、複数のエンコーダ本体が設けられる場合、１つの光源からのレーザ光を複数に分岐して各エンコーダ本体に導くようにしても良い。
【００８４】
なお、上述の実施形態では、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報の計測にエンコーダシステム５０を用いた場合について説明したが、これに限らず、マスクステージ３の位置情報の計測に用いることもできる。
【００８５】
なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００８６】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【００８７】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００８８】
また、例えば米国特許第第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。また、極端紫外光で基板Ｐを露光するＥＵＶ光光源露光装置にも適用することができる。
【００８９】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００９０】
また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第７０２３６１０号明細書に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。
【００９１】
なお、上述の各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を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７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可変成形マスク（電子マスク、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る）を用いてもよい。可変成形マスクは、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）等を含む。また、可変成形マスクとしては、ＤＭＤに限られるものでなく、ＤＭＤに代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで、非発光型画像表示素子は、所定方向へ進行する光の振幅（強度）、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、上述のＤＭＤの他に、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：Electro Phonetic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等が例として挙げられる。
【００９２】
また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。この場合、照明系は不要となる。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。また、パターン形成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成しても良い。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【００９３】
上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射される。
【００９４】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、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。
【００９５】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００９６】
なお、上述の実施形態においては、基板ステージが、基板Ｐに露光光ＥＬを照射してパターンを生成する露光装置に適用される場合を例にして説明したが、本発明の基板ステージ及びその基板ステージの位置情報を計測するエンコーダシステムは、基板にパターンを形成する種々のパターン形成装置に適用可能である。そのようなパターン形成装置としては、例えばインクの滴を基板に吐出することによってその基板にパターンを形成するインクジェット装置、凹凸パターンが形成された原版と有機材料が塗布された基板とを基板のガラス転移温度以上に加熱しながら押し当て、その後、原版と基板とを離すとともに基板を冷却して基板に原版のパターンを転写するナノインプリント装置などが挙げられる。これらの装置に基板を保持する基板ステージが設けられている場合には、本発明のエンコーダシステムを適用することによって、パターンを良好に形成することができる。
【００９７】
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００９８】
１…第１基板ステージ、２…第２基板ステージ、５…基板ステージ駆動システム、８…第１光学素子、１１…ガイド面、１５…第２光学素子、２３…第１基板テーブル、２３Ａ…反射部材、２３Ｂ…保持部材、２３Ｈ…基板ホルダ、２７Ａ…上面、５０…エンコーダシステム、５０Ａ…第１エンコーダユニット、５０Ｂ…第２エンコーダユニット、５１〜５４…エンコーダ本体、６１〜６４…固定スケール、７１…移動スケール、７２…回折格子、７３…光源、７４…下面、７５、７５Ｂ…検出器、７６…反射面、７７…回折格子、７８、７８Ｂ…ビームスプリッタ、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＳＰ１…第１領域、ＳＰ２…第２領域、ＳＴ１…露光ステーション、ＳＴ２…計測ステーション
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体の位置情報を計測する位置計測装置及び位置計測方法、基板にパターンを形成するパターン形成装置及びパターン形成方法、基板を露光する露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、例えば露光装置、インクジェット装置等、基板にデバイスパターンを形成するパターン形成装置が使用される。パターン形成装置は、基板を保持して移動する基板ステージ等の移動体を備え、その移動体の位置情報を位置計測装置で計測しながら、基板にデバイスパターンを形成する。下記特許文献には、エンコーダシステムを用いて移動体の位置情報を計測する技術の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エンコーダシステムは、光源から射出された光をスケール板に照射し、そのスケール板を介した光を検出器で検出する。例えば光源等の熱によって、光路上の雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）が生じると、移動体の位置情報を精確に計測できなくなる可能性がある。また、熱によって移動体が熱変形すると、その移動体の位置情報が精確に計測できなくなったり、移動体の移動性能が低下したりする可能性がある。その結果、例えばパターン欠陥等、パターン形成不良が発生し、不良デバイスが発生する可能性がある。
【０００５】
本発明の態様は、移動体の位置情報を精度良く計測できる位置計測装置及び位置計測方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、パターン形成不良を抑制できるパターン形成装置及びパターン形成方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測装置であって、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、光源との位置関係が固定で、移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、入射した光を回折又は反射して移動格子に戻す固定光学部材と、移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、第１面と第２面とはほぼ平行である位置計測装置が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、上述の第１の態様の位置計測装置を備えたパターン形成装置が提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様に従えば、基板を露光光で露光する露光装置であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、上述の第１の態様の位置計測装置を備えた露光装置が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様に従えば、上述の第３の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の第５の態様に従えば、移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射することと、光源との位置関係が固定で、入射した光を回折又は反射する、第１面とほぼ平行な第２面を有する固定光学部材に、移動格子で回折された光を入射させることと、固定光学部材に入射した光を回折又は反射して、移動格子に戻すことと、移動格子を再度介して干渉された光を検出することと、を含む位置計測方法が提供される。
【００１１】
本発明の第６の態様に従えば、基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、上述の第５の態様の位置計測方法を用いて計測することと、移動体に保持された基板にパターンを形成することと、を含むパターン形成方法が提供される。
【００１２】
本発明の第７の態様に従えば、基板を露光光で露光する露光方法であって、基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、上述の第５の態様の位置計測方法を用いて計測することと、移動体に保持された基板を露光することと、を含む露光方法が提供される。
【００１３】
本発明の第８の態様に従えば、上述の第７の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、移動体の位置情報を精度良く計測でき、その移動体に保持された基板のパターン形成不良、露光不良を抑制できる。したがって、不良デバイスの発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る第１、第２基板ステージ及び基板ステージ駆動システムを示す平面図である。
【図３】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための側面図である。
【図４】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための平面図である。
【図５】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための斜視図である。
【図６】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図７】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図８】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図９】本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１０】本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するための模式図である。
【図１１】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１２】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１３】本実施形態に係るエンコーダシステムの一例を説明するための模式図である。
【図１４】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。本実施形態においては、露光装置ＥＸが、例えば米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６４００４４１号明細書、米国特許第６５４９２６９号明細書、米国特許第６５９０６３４号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書、米国特許第６６７４５１０号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６７１０８４９号明細書及び米国特許第６６７４５１０号明細書等に開示されているような、基板Ｐを保持しながら移動可能な複数（２つ）の基板ステージ１、２を備えたツインステージ型の露光装置である場合を例にして説明する。すなわち、本実施形態においては、露光装置ＥＸは、基板Ｐを保持しながら移動可能な第１基板ステージ１と、第１基板ステージ１と独立して、基板Ｐを保持しながら移動可能な第２基板ステージ２とを有する。
【００１８】
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ３と、基板Ｐを保持しながら移動可能な第１基板ステージ１と、第１基板ステージ１と独立して、基板Ｐを保持しながら移動可能な第２基板ステージ２と、マスクステージ３を移動するマスクステージ駆動システム４と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２を移動する基板ステージ駆動システム５と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面１１を有するプレート部材１２と、マスクステージ３の位置情報を計測するレーザ干渉計を含む干渉計システム６と、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２の位置情報を計測するエンコーダシステム５０と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００１９】
また、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬが照射される第１位置を含む第１領域ＳＰ１を有する露光ステーションＳＴ１と、基板Ｐの位置情報を計測するための第２位置を含み、第１領域ＳＰ１と異なる第２領域ＳＰ２を有する計測ステーションＳＴ２とを備えている。露光ステーションＳＴ１は、基板Ｐの露光を行う。計測ステーションＳＴ２は、露光に関する所定の計測及び基板Ｐの交換を行う。
【００２０】
露光ステーションＳＴ１には、照明系ＩＬ、マスクステージ３及び投影光学系ＰＬ等が配置されている。投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子８は、露光光ＥＬを射出する射出面（下面）を有する。露光光ＥＬが照射される第１位置は、第１光学素子８と対向する位置を含む。
【００２１】
計測ステーションＳＴ２には、基板Ｐの位置情報を取得するためのアライメントシステム９、及びフォーカス・レベリング検出システム１０等、基板Ｐの露光に関する計測を実行可能な各種計測システムが配置されている。アライメントシステム９は、第２光学素子１５を含む複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Ｐの位置情報を取得する。フォーカス・レベリング検出システム１０も、複数の光学素子を有し、それら光学素子を用いて、基板Ｐの位置情報を取得する。基板Ｐの位置情報を計測するための第２位置は、第２光学素子１５と対向する位置を含む。
【００２２】
第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、第１領域ＳＰ１及び第２領域ＳＰ２を含むガイド面１１の所定領域内を、基板Ｐを保持しながら移動可能である。本実施形態においては、ガイド面１１は、ＸＹ平面とほぼ平行である。第１、第２基板ステージ１、２のそれぞれは、露光ステーションＳＴ１と計測ステーションＳＴ２との間でガイド面１１内を移動可能である。
【００２３】
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。露光装置ＥＸは、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部を液体ＬＱで満たすように、液体ＬＱで液浸空間ＬＳを形成可能なノズル部材（シール部材）１４を備えている。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。本実施形態において、ノズル部材１４は、例えば米国特許公開第２００４／１３６４９４号明細書等に開示されているようなシール部材を含む。ノズル部材１４は、第１光学素子８の近傍に配置されており、第１光学素子８と第１位置に配置された物体との間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳを形成する。第１位置に配置される物体は、第１、第２基板ステージ１、２及び第１、第２基板ステージ１、２に保持される基板Ｐを含む。少なくとも基板Ｐの露光時に、ノズル部材１４は、投影光学系ＰＬの投影領域を含む基板Ｐの表面の一部の領域（局所的な領域）が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳを形成する。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。
【００２４】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域に対して所定の走査方向に移動するとともに、その基板Ｐの移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域に対してマスクＭを所定の走査方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐを露光光ＥＬで露光する。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影される。
【００２５】
露光装置ＥＸは、例えばクリーンルーム内の床面上に配置されたコラム１６及びコラム１６上に防振装置１７を介して配置された支持フレーム１８を含むボディ１９を備えている。コラム１６は、防振装置２１を介してプレート部材１２を支持する支持面２０を有する。支持フレーム１８は、投影光学系ＰＬ、アライメントシステム９及びフォーカス・レベリング検出システム１０等を支持する。
【００２６】
照明系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００２７】
マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動システム４により、マスクＭを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージ３（マスクＭ）の位置情報は、干渉計システム６のレーザ干渉計によって計測される。レーザ干渉計は、マスクステージ３に設けられた計測ミラー３Ｒを用いて、マスクステージ３のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測する。制御装置７は、干渉計システム６の計測結果に基づいて、マスクステージ駆動システム４を作動し、マスクステージ３（マスクＭ）の位置制御を行う。
【００２８】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は鏡筒で保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸方向と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２９】
次に、図１、図２及び図３を参照しながら、第１、第２基板ステージ１、２及び基板ステージ駆動システム５について説明する。図２は、第１、第２基板ステージ１、２及び基板ステージ駆動システム５を上方から見た平面図、図３は、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１基板ステージ１の近傍を示す側面図である。
【００３０】
第１基板ステージ１は、ステージ本体２２と、ステージ本体２２に支持され、基板Ｐを着脱可能な基板ホルダ２３Ｈを有する第１基板テーブル２３とを有する。ステージ本体２２の下面には、例えば国際公開第２００６／００９２５４号パンフレットに開示されているような、気体軸受を形成可能な支持装置２５が設けられている。第１基板ステージ１は、支持装置２５によって形成された気体軸受によって、ガイド面１１に非接触で支持される。第１基板テーブル２３は、凹部２３Ｃを有する。基板ホルダ２３Ｈは、凹部２３Ｃに配置されている。基板ホルダ２３Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行になるように、基板Ｐを保持する。第１基板テーブル２３は、凹部２３Ｃの周囲に配置された上面２７Ａを有する。上面２７Ａは、ほぼ平坦である。基板ホルダ２３Ｈに保持された基板Ｐの表面と、上面２７Ａとは、ほぼ同一平面内に配置される（面一である）。第１基板ステージ１は、基板ステージ駆動システム５により、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３１】
第２基板ステージ２は、ステージ本体２８と、ステージ本体２８に支持され、基板Ｐを着脱可能な基板ホルダ２９Ｈを有する第２基板テーブル２９とを有する。ステージ本体２８の下面には、例えば国際公開第２００６／００９２５４号パンフレットに開示されているような、気体軸受を形成可能な支持装置３１が設けられている。第２基板ステージ２は、支持装置３１によって形成された気体軸受によって、ガイド面１１に非接触で支持される。第２基板テーブル２９は、凹部２９Ｃを有する。基板ホルダ２９Ｈは、凹部２９Ｃに配置されている。基板ホルダ２９Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行になるように、基板Ｐを保持する。第２基板テーブル２９は、凹部２９Ｃの周囲に配置された上面３３Ａを有する。上面３３Ａは、ほぼ平坦である。基板ホルダ２９Ｈに保持された基板Ｐの表面と、上面３３Ａとは、ほぼ同一平面内に配置される（面一である）。第２基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム５により、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３２】
基板ステージ駆動システム５は、リニアモータ等のアクチュエータを含み、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２のそれぞれを移動可能である。基板ステージ駆動システム５は、ステージ本体２２及びステージ本体２８のそれぞれをＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に移動する粗動システムと、ステージ本体２２に対して第１基板テーブル２３をＺ軸、θＸ及びθＹ方向に移動する微動システムと、ステージ本体２８に対して第２基板テーブル２９をＺ軸、θＸ及びθＹ方向に移動する微動システムとを含む。第１、第２基板ステージ１、２は、粗動システムによって、露光ステーションＳＴ１と計測ステーションＳＴ２とを移動可能である。第１、第２基板テーブル２３、２９のそれぞれは、粗動システム及び微動システムによって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００３３】
次に、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測するエンコーダシステム５０の一例について説明する。エンコーダシステム５０は、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測する第１エンコーダユニット５０Ａと、計測ステーションＳＴ２に配置されている第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測する第２エンコーダユニット５０Ｂとを備えている。第１エンコーダユニット５０Ａは、第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸方向に関する位置情報を計測するＸエンコーダ本体５１と、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測するＹエンコーダ本体５２とを含む。第２エンコーダユニット５０Ｂは、第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸方向に関する位置情報を計測するＸエンコーダ本体５３と、Ｙ軸方向に関する位置情報を計測するＹエンコーダ本体５４とを含む。
【００３４】
また、エンコーダシステム５０は、各エンコーダ本体５１、５２、５３、５４と対応するように所定位置に配置された固定スケール６１、６２、６３、６４を備えている。固定スケール６１、６２は、露光ステーションＳＴ１に配置されている。固定スケール６３、６４は、計測ステーションＳＴ２に配置されている。本実施形態において、固定スケール６１、６２、６３、６４のそれぞれは、支持フレーム１８に支持されている。固定スケール６１、６２、６３、６４は、例えばセラミックス、又は低膨張ガラス等、同一の材料で形成されている。
【００３５】
各エンコーダ本体５１〜５４は、ほぼ同等の構成を有する。また、各固定スケール６１〜６４も、ほぼ同等の構成を有する。以下、Ｙエンコーダ本体５２及びそのＹエンコーダ本体５２に対応する固定スケール６２について、図３〜図６を参照して説明する。図４は、固定スケール６２及び第１基板ステージ１の一部を模式的に示す平面図、図５は、Ｙエンコーダ本体５２及び固定スケール６２を示す斜視図、図６は、エンコーダシステム５０の原理を説明するための模式図である。
【００３６】
本実施形態において、第１基板テーブル２３は、ボイスコイルモータ等のアクチュエータを介してステージ本体２２上に搭載され、反射面７６を有する反射部材２３Ａと、反射部材２３Ａ上に搭載され、基板ホルダ２３Ｈ及び上面２７Ａを有する保持部材２３Ｂとを含む。保持部材２３Ｂは、反射部材２３Ａに固定されている。すなわち、反射部材２３Ａと保持部材２３Ｂとの位置関係は固定である。反射面７６は、第１基板テーブル２３の−Ｙ側の端に配置されている。反射面７６は、エンコーダ本体５２と対向可能である。反射面７６は、例えばアルミニウムの膜によって形成されている。反射面７６は、ＹＺ平面内でＸＹ平面と鋭角で交差している。本実施形態において、反射面７６は、ＸＹ平面に対して４５度傾斜している。
【００３７】
保持部材２３Ｂは、基板Ｐを保持する基板ホルダ２３Ｈと、基板ホルダ２３Ｈの周囲に配置された上面２７Ａと、上面２７Ａに形成された回折格子７２を含む移動スケール７１とを備えている。本実施形態において、回折格子７２は、Ｙ軸方向を周期方向とする一次元格子である。本実施形態において、移動スケール７１は、保持部材２３Ｂの一部を形成する。移動スケール７１は、透明である。すなわち、移動スケール７１は、保持部材２３Ｂの一部に配置された、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７２が形成された透過型の位相格子である。保持部材２３Ｂのうち、少なくとも移動スケール７１は、平行平板である。すなわち、回折格子７２が形成されている移動スケール７１の上面２７Ａと、その上面２７Ａと反対側の下面２７Ｂとは、ほぼ平行である。上述のように、上面２７Ａは、ＸＹ平面とほぼ平行である。したがって、上面２７Ａと下面２７ＢとはＸＹ平面とほぼ平行である。
【００３８】
移動スケール７１は、反射面７６の上方（＋Ｚ側）に配置されている。移動スケール７１の下面２７Ｂと反射面７６とは対向する。反射面７６は、上面２７Ａ及び下面２７Ｂに対して傾斜している。
【００３９】
固定スケール６２は、第１基板ステージ１の上方（＋Ｚ側）に配置されている。上述のように、固定スケール６２は、支持フレーム１８に固定されている。固定スケール６２は、Ｙ軸方向に長いプレート状の部材である。固定スケール６２は、移動スケール７１の上面２７Ａと対向可能な下面７４を有する。下面７４は、Ｙ軸方向に長く、ＸＹ平面とほぼ平行である。Ｙ軸方向に関する固定スケール６２の下面７４の大きさ(長さ）は、移動スケール７１の上面２７Ａの大きさ（長さ）より大きい（長い）。
【００４０】
固定スケール６２は、下面７４に、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７７を有する。すなわち、固定スケール６２は、Ｙ軸方向を周期方向とする一次元格子を含む。固定スケール６２は、Ｙ軸方向を周期方向とする回折格子７７が形成された反射型のスケールである。
【００４１】
上述のように、移動スケール７１の上面２７Ａ、固定スケール６２の下面７４及びガイド面１１のそれぞれは、ＸＹ平面とほぼ平行であり、移動スケール７１の上面２７Ａと固定スケール６２の下面７４とガイド面１１とは、ほぼ平行である。
【００４２】
エンコーダ本体５２は、移動スケール７１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に照射するための光を射出する光源７３と、光源７３からの光が入射するビームスプリッタ７８と、ビームスプリッタ７８からの光を検出する検出器７５とを備えている。本実施形態において、光源７３を含むエンコーダ本体５２は、所定の支持機構に支持されて、所定位置に固定されている。したがって、本実施形態において、光源７３と固定スケール６２との位置関係は固定されている。
【００４３】
光源７３は、例えばコヒーレントな光、例えば波長λ（＝８５０ｎｍ）のレーザ光を、Ｙ軸方向とほぼ平行に射出する。ビームスプリッタ７８は、光源７３と反射面７６との間に配置されており、光源７３から射出された光は、ビームスプリッタ７８を透過して、反射面７６に入射する。反射面７６は、光源７３からの光を反射して、移動スケール７１の下面２７Ｂに導く。下面２７Ｂに入射した光は、移動スケール７１を透過して、上面２７Ａの回折格子７２に照射される。このように、本実施形態においては、光源７３は、反射面７６を介して、移動スケール７１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に光を照射する。
【００４４】
回折格子７２で回折された光の少なくとも一部は、その回折格子７２の上方に配置されている固定スケール６２の下面７４に入射する。固定スケール６２の回折格子７７は、入射した光を回折して（反射して）、移動スケール７１の回折格子７２に戻す。回折格子７２より戻されて回折格子７２に再度照射された光は、移動スケール７１を介して、反射面７６に入射し、その反射面７６で反射して、ビームスプリッタ７８に入射する。ビームスプリッタ７８に入射した光は、そのビームスプリッタ７８で反射して、検出器７５に入射する。検出器７５は、ビームスプリッタ７８からの光を受光する。
【００４５】
次に、図６を参照して、エンコーダシステム５０の原理について説明する。図６に示すように、エンコーダ本体５２において、光源７３から射出された光は、ビームスプリッタ７８を透過して、透過型の移動スケール７１に入射する。そして、移動スケール７１上に形成された回折格子７２によって、次数が異なる複数の回折光が生成される。ここでは、説明を簡単にするために、回折格子７２が＋１次回折光及び−１次回折光を生成するものとする。
【００４６】
回折格子７２で生成された＋１次回折光及び−１次回折光は、回折格子７７を含む固定スケール６２の下面７４に入射する。固定スケール６２は、下面７４に入射した回折光を更に回折する。すなわち、固定スケール６２は、移動スケール７１で生成された−１次回折光を更に回折して＋１次回折光を生成し、移動スケール７１で生成された＋１次回折光を更に回折して−１次回折光を生成する。
【００４７】
なお、回折格子７７を有する固定スケール６２に代えて、図７に示すようなプリズム１３４、あるいは図８に示すような反射ミラー１３５Ａ、１３５Ｂなどの固定光学素子を用いることとしても良い。
【００４８】
固定スケール６２で生成された＋１次回折光及び−１次回折光は、移動スケール７１に向かって進行し、回折格子７２が形成されている移動スケール７１の上面２７Ａの同一位置で互いに重なり合う。すなわち、固定スケール６２からの＋１次回折光及び−１次回折光が、移動スケール７１上で干渉する。
【００４９】
そして、移動スケール７１上で干渉した干渉光は、反射面７６を介してビームスプリッタ７８に入射し、そのビームスプリッタ７８を介して検出器７５に入射する。検出器７５は、干渉光を受光する。
【００５０】
上述の構成を有するエンコーダシステム５０において、第１基板ステージ１のＹ軸方向の移動に伴って、固定スケール６２に対する光源７３からの光の入射位置が変化するため、検出器７５で検出される干渉光の光量分布が変化する。光源７３から射出される光の波長と移動スケール７１の回折格子７２のピッチとに応じて、回折格子７２で発生する各回折光の回折角度が決定される。また、光源７３から射出される光の波長と固定スケール６２の回折格子７７のピッチとに応じて、固定スケール６２で発生した±１次回折光の回折角度（すなわち、移動スケール７１で発生した±１次回折光の見かけ上の折り曲げ角度）が決定される。光源７３から射出される光の波長、移動スケール７１の回折格子７２のピッチ及び固定スケール６２の回折格子７７のピッチを調整することによって、検出器７５に正弦波状の干渉光の光量分布を生成することができる。したがって、検出器７５は、干渉光の光量分布を検出することにより、第１基板ステージ１のＹ軸方向に関する位置情報を計測することができる。
【００５１】
このように、本実施形態のエンコーダシステム５０は、第１基板ステージ１のＹ軸方向に関する位置情報を形成するために、第１基板ステージ１の上面２７Ａに配置された回折格子７２に反射面７６を介して光を照射する光源７３と、光源７３との位置関係が固定で、回折格子７２で回折された光が入射する下面７４を有し、入射した光を回折又は反射して回折格子７２に戻す固定スケール６２と、回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を反射面７６を介して検出する検出器７５とを備えている。また、本実施形態のエンコーダシステム５０においては、回折格子７２が配置されている移動スケール７１の上面２７Ａと、回折格子７７が配置されている固定スケール６２の下面７４とはほぼ平行であり、移動スケール７１は、透過型の位相格子である。
【００５２】
以上、第１基板ステージ１のＹ軸方向の位置情報を計測するためのＹエンコーダ本体５２及び固定スケール６２について主に説明した。本実施形態においては、例えば図２に示すように、露光ステーションＳＴ１に、第１基板ステージ１のＸ軸方向の位置情報を計測するためのＸエンコーダ本体５１及び固定スケール６１が設けられている。Ｘエンコーダ本体５１及び固定スケール６１は、Ｙエンコーダ本体５２及び固定スケール６２とほぼ同等の構成を有する。第１基板テーブル２３の反射部材２３Ａの−Ｘ側の端には、Ｘエンコーダ本体５１と対向可能で、ＸＺ平面内でＸＹ平面と鋭角で（４５度で）交差する反射面７６が配置されている。また、その反射面７６の上方には、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子７２を含む移動スケール７１が配置されている。また、その移動スケール７１の上方には、Ｘ軸方向を周期方向とする回折格子７７を含む固定スケール６１が配置されている。これにより、エンコーダシステム５０は、第１基板ステージ１のＸ軸方向に関する位置情報を計測できる。
【００５３】
また、計測ステーションＳＴ２のＸ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４も、露光ステーションＳＴ１のＸ、Ｙエンコーダ本体５１、５２及び固定スケール６１、６２と同等の構成を有し、反射部材２３Ａの＋Ｘ側の端及び＋Ｙ側の端には、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４に対応する反射面７６が配置されている。また、保持部材２３Ｂには、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４及び固定スケール６３、６４に対応する移動スケール７１が配置されている。したがって、エンコーダシステム５０は、計測ステーションＳＴ２においても、第１基板ステージ１の位置情報を計測することができる。
【００５４】
また、第２基板ステージ２は、第１基板ステージ１と同等の構成なので、エンコーダシステム５０は、露光ステーションＳＴ１及び計測ステーションＳＴ２のそれぞれにおいて、第２基板ステージ２の位置情報を計測することができる。
【００５５】
図２に示すように、本実施形態においては、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５１、５２は、ＸＹ平面内において、第１光学素子８の光軸と交差するように、光源７３より光を射出する。また、Ｘ、Ｙエンコーダ本体５３、５４は、ＸＹ平面内において、第２光学素子１５の光軸と交差するように、光源７３より光を射出する。
【００５６】
また、例えば第１、第２基板ステージ１、２のＹ軸方向（又はＸ軸方向）に関する位置情報を計測するエンコーダ本体及び固定スケールを、Ｘ軸方向（又はＹ軸方向）に所定距離隔てて複数（２つ）配置することによって、それら複数のエンコーダ本体の計測結果に基づいて、第１、第２基板ステージ１、２のθＺ方向に関する位置情報を計測することができる。また、複数のエンコーダ本体の計測結果を平均化することもできる。
【００５７】
このように、第１エンコーダユニット５０Ａは、露光ステーションＳＴ１に配置されている第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測できる。また、第２エンコーダユニット５０Ｂは、計測ステーションＳＴ２に配置されている第１、第２基板ステージ１、２のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に関する位置情報を計測できる。
【００５８】
制御装置７は、第１エンコーダユニット５０Ａの計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、露光ステーションＳＴ１に存在する、第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置制御を行うことができる。また、制御装置７は、第２エンコーダユニット５０Ｂの計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、計測ステーションＳＴ２に存在する、第１、第２基板ステージ１、２（基板Ｐ）の位置制御を行うことができる。
【００５９】
アライメントシステム９は、基板Ｐの位置情報を計測する。第１、第２基板ステージ１、２は、基板Ｐを保持して、第２光学素子１５と対向する第２位置に移動可能である。アライメントシステム９は、基板Ｐの位置情報を取得するために、第２光学素子１５を介して、基板Ｐのアライメントマーク、又は第１、第２基板テーブル２３、２９の上面２７Ａ、３３Ａに配置されている基準マークを検出する。
【００６０】
フォーカス・レベリング検出システム１０は、計測ステーションＳＴ２に配置され、第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する面位置情報）を検出する。図１に示すように、フォーカス・レベリング検出システム１０は、計測ステーションＳＴ２に配置された第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの表面に斜め方向から検出光を照射する投射装置１０Ａと、基板Ｐの表面に照射され、その基板Ｐの表面で反射した検出光を受光可能な受光装置１０Ｂとを有する。
【００６１】
制御装置７は、アライメントシステム９の計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム１０の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を作動し、第１、第２基板テーブル２３、２９に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。
【００６２】
次に、上述の構成を有する露光装置の動作の一例について説明する。
【００６３】
例えば計測ステーションＳＴ２に存在する第２基板ステージ２に露光前の基板Ｐがロードされる。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理を開始する。
【００６４】
一方、露光ステーションＳＴ１には、計測ステーションＳＴ２での計測処理を既に終えた基板Ｐを保持した第１基板ステージ１が配置されている。制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光を開始する。本実施形態においては、第１基板ステージ１に保持された基板Ｐを露光する動作と、第２基板ステージ２に保持された基板Ｐを計測する動作の少なくとも一部とを並行して行う。
【００６５】
制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの液浸露光を実行する。制御装置７は、基板ステージ駆動システム５を用いて、第１領域ＳＰ１において第１基板ステージ１を移動しつつ、その第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐを、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して露光する。
【００６６】
露光ステーションＳＴ１において第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光処理が実行されている間、計測ステーションＳＴ２において第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理が実行される。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２に配置されている第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置情報を計測する。
【００６７】
基板Ｐ上には、複数のショット領域が配置されている。基板Ｐの位置情報は、複数のショット領域のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の位置情報を含む。制御装置７は、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐ上の複数のショット領域のＸ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の位置情報の計測処理を開始する。
【００６８】
例えば図２に示すように、制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第２エンコーダユニット５０Ｂで、基板Ｐを保持した第２基板ステージ２のＸＹ平面内における位置情報を計測しつつ、アライメントシステム９を用いて、第２基板ステージ２の一部に配置されている基準マーク、及び基板Ｐの各ショット領域に対応するように基板Ｐに設けられたアライメントマークを検出する。そして、制御装置７は、所定の基準位置に対する基板Ｐ上の複数のショット領域のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める。制御装置７は、エンコーダシステム５０（第２エンコーダユニット５０Ｂ）によって規定される座標系における、アライメントシステム９の基準位置に対する各ショット領域の位置情報を求める。
【００６９】
また、制御装置７は、フォーカス・レベリング検出システム１０を用いて、所定の基準面に対する基板Ｐの面位置情報（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報）を求める。
【００７０】
露光ステーションＳＴ１において、第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐの露光処理が完了し、計測ステーションＳＴ２において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの計測処理が完了した後、制御装置７は、計測ステーションＳＴ２の第２領域ＳＰ２から露光ステーションＳＴ１の第１領域ＳＰ１への第２基板ステージ２の移動を開始する。
【００７１】
制御装置７は、第２基板ステージ２を第２領域ＳＰ２から第１領域ＳＰ１へ移動しているときにも、第１基板ステージ１を第１光学素子８と対向する第１位置に配置する。これにより、第２基板ステージ２が第２領域ＳＰ２から第１領域ＳＰ１へ移動する動作を実行中においても、液浸空間ＬＳの液体ＬＱは、第１光学素子８と第１基板ステージ１（基板Ｐ）との間に保持され続ける。以上の動作により、図９に示すように、露光ステーションＳＴ１の第１領域ＳＰ１に、第１基板ステージ１と第２基板ステージ２との両方が配置される。
【００７２】
次に、制御装置７は、第２基板ステージ２の基板Ｐを液浸露光するために、基板ステージ駆動システム５を用いて、第１基板ステージ１と第１光学素子８とが対向する状態（第１基板ステージ１と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持されている状態）から、第２基板ステージ２と第１光学素子８とが対向する状態（第２基板ステージ２と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持される状態）に変化させる。本実施形態においては、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレットに開示されているように、基板ステージ駆動システム５は、第１基板ステージ１及び第２基板ステージ２の少なくとも一方が、第１光学素子８との間で液体ＬＱを保持可能な空間を形成し続けるように、第１基板ステージ１と第２基板ステージ２とを接近又は接触させた状態で移動させる。これにより、制御装置７は、図９に示すような、第１基板ステージ１と第１光学素子８とが対向し、第１基板ステージ１と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持されている状態から、図１０に示すような、第２基板ステージ２と第１光学素子８とが対向し、第２基板ステージ２と第１光学素子８との間に液体ＬＱが保持される状態に変化させることができる。
【００７３】
その後、制御装置７は、第２基板ステージ２と第１光学素子８とを対向させた状態を維持しつつ、基板ステージ駆動システム５を制御して、第１基板ステージ１を計測ステーションＳＴ２に移動する。
【００７４】
制御装置７は、露光ステーションＳＴ１において、第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの液浸露光を実行する。制御装置７は、第１エンコーダユニット５０Ａを用いて、第２基板ステージ２の位置情報を計測し、その計測結果に基づいて、基板ステージ駆動システム５を用いて第２基板ステージ２の位置を制御して、その第２基板ステージ２に保持されている基板Ｐの複数のショット領域のそれぞれを投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して順次露光する。また、制御装置７は、アライメントシステム９及びフォーカス・レベリング検出システム１０の検出結果を含む計測ステーションＳＴ２の計測結果を用いて、露光ステーションＳＴ１において第２基板ステージ２の位置を調整しつつ、基板Ｐを露光する。
【００７５】
一方、計測ステーションＳＴ２に移動した第１基板ステージ１に保持されている基板Ｐは、基板交換位置においてアンロードされ、露光前の新たな基板Ｐが第１基板ステージ１にロードされる。制御装置７は、計測ステーションＳＴ２において、第１基板ステージ１にロードされた基板Ｐの計測処理等を開始する。以下、上述した処理と同様の処理が繰り返される。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、エンコーダシステム５０を用いて、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を計測できる。本実施形態によれば、光源７３と第１、第２基板ステージ１、２とが離れているので、例えば光源７３の熱によって、干渉光の光路上の雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）が発生することを抑制でき、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を精度良く計測できる。また、光源７３の熱等に起因する第１、第２基板ステージ１、２の熱変形の発生を抑制できる。したがって、基板Ｐを良好に露光できる。
【００７７】
また、本実施形態においては、上面２７Ａ、３３Ａと下面７４とはほぼ平行なので、第１、第２基板ステージ１、２の姿勢（θＸ及びθＹ方向の位置）が変化しても、エンコーダシステム５０は、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報を精度良く計測できる。
【００７８】
また、本実施形態においては、固定スケール６１、６２、６３、６４を小型化できるので、固定スケール６１〜６４の作成、設置等を円滑に実行できる。また、固定スケール６１〜６４を小型化することで、その固定スケール６１〜６４の変形を抑制できる。したがって、エンコーダシステム５０の計測精度の低下を抑制できる。
【００７９】
また、本実施形態においては、干渉は±１次回折光という非常に近接した光路を通る光の間で生じるので、周辺雰囲気の温度揺らぎ（屈折率変動）による影響を低減できる。
【００８０】
なお、本実施形態においては、第１、第２基板ステージ１、２の端にＸＹ平面に対して傾斜した反射面７６を配置する場合について説明したが、これに限らず、図１１に示すような構成を採用することも可能である。すなわち、図１１に示すように、第１、第２基板ステージ１、２に、二組の反射面１２５Ａ、１２５Ｂを設けることにより、４５度傾斜した反射面７６と同等の機能を持たせることができる。また、図１２に示すように、第１、第２基板ステージ１、２に、透過面１２６Ａ、１２６Ｂを有するプリズム１２６を設けることとしても良い。
【００８１】
なお、上述の実施形態において、エンコーダシステム５０の一部を第１、第２基板ステージ１、２又はその近傍に配置してもよい。例えば、図１３に示すように、検出器７５Ｂを、第１、第２基板ステージ１、２の近傍に配置することができる。その場合、検出器７５Ｂは、移動スケール７１の回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を、反射部材の反射面を介さずに検出することができる。図１３に示す例では、反射面を有するプリズム１２６と上面２７Ａとの間にビームスプリッタ７８Ｂが配置されており、検出器７５Ｂは、移動スケール７１の回折格子７２を再度介して干渉された干渉光を、ビームスプリッタ７８Ｂを介して検出する。こうすることにより、干渉光が生成される位置と検出器７５Ｂとの距離をより一層近付けることができ、温度揺らぎ(屈折率変動）の影響等を低減できる。
【００８２】
なお、上述の実施形態では、±１次回折光を用いて計測を行うこととしたが、これに限らず、±２次、３次…、ｎ次回折光を用いて計測を行うこととしても良い。
【００８３】
また、上述の実施形態では、第１、第２基板ステージ１、２の側面に対向して光源７３（エンコーダ本体）を配置するものとしたが、例えば光源を第１、第２基板ステージ１、２から十分に離して配置し、光源から射出される光を光学部材（例えば、光ファイバー、及び／又はミラーなど）を用いて伝送することとしてもよい。さらに、複数のエンコーダ本体が設けられる場合、１つの光源からのレーザ光を複数に分岐して各エンコーダ本体に導くようにしても良い。
【００８４】
なお、上述の実施形態では、第１、第２基板ステージ１、２の位置情報の計測にエンコーダシステム５０を用いた場合について説明したが、これに限らず、マスクステージ３の位置情報の計測に用いることもできる。
【００８５】
なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００８６】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【００８７】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００８８】
また、例えば米国特許第第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。また、極端紫外光で基板Ｐを露光するＥＵＶ光光源露光装置にも適用することができる。
【００８９】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００９０】
また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第７０２３６１０号明細書に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。
【００９１】
なお、上述の各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を用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７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可変成形マスク（電子マスク、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る）を用いてもよい。可変成形マスクは、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）等を含む。また、可変成形マスクとしては、ＤＭＤに限られるものでなく、ＤＭＤに代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで、非発光型画像表示素子は、所定方向へ進行する光の振幅（強度）、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、上述のＤＭＤの他に、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：Electro Phonetic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等が例として挙げられる。
【００９２】
また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。この場合、照明系は不要となる。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。また、パターン形成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成しても良い。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【００９３】
上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射される。
【００９４】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、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。
【００９５】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００９６】
なお、上述の実施形態においては、基板ステージが、基板Ｐに露光光ＥＬを照射してパターンを生成する露光装置に適用される場合を例にして説明したが、本発明の基板ステージ及びその基板ステージの位置情報を計測するエンコーダシステムは、基板にパターンを形成する種々のパターン形成装置に適用可能である。そのようなパターン形成装置としては、例えばインクの滴を基板に吐出することによってその基板にパターンを形成するインクジェット装置、凹凸パターンが形成された原版と有機材料が塗布された基板とを基板のガラス転移温度以上に加熱しながら押し当て、その後、原版と基板とを離すとともに基板を冷却して基板に原版のパターンを転写するナノインプリント装置などが挙げられる。これらの装置に基板を保持する基板ステージが設けられている場合には、本発明のエンコーダシステムを適用することによって、パターンを良好に形成することができる。
【００９７】
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００９８】
１…第１基板ステージ、２…第２基板ステージ、５…基板ステージ駆動システム、８…第１光学素子、１１…ガイド面、１５…第２光学素子、２３…第１基板テーブル、２３Ａ…反射部材、２３Ｂ…保持部材、２３Ｈ…基板ホルダ、２７Ａ…上面、５０…エンコーダシステム、５０Ａ…第１エンコーダユニット、５０Ｂ…第２エンコーダユニット、５１〜５４…エンコーダ本体、６１〜６４…固定スケール、７１…移動スケール、７２…回折格子、７３…光源、７４…下面、７５、７５Ｂ…検出器、７６…反射面、７７…回折格子、７８、７８Ｂ…ビームスプリッタ、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｐ…基板、ＳＰ１…第１領域、ＳＰ２…第２領域、ＳＴ１…露光ステーション、ＳＴ２…計測ステーション
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、
前記光源との位置関係が固定で、前記移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、前記入射した光を回折又は反射して前記移動格子に戻す固定光学部材と、
前記移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、
前記第１面と前記第２面とはほぼ平行である位置計測装置。
【請求項２】
前記第１面及び前記第２面は前記移動面とほぼ平行である請求項１記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記移動格子は、前記移動面内の所定方向を周期方向とする一次元格子である請求項１又は２記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記移動体の前記所定方向に関する位置情報を計測する請求項３記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記固定光学部材は、前記所定方向を周期方向とする一次元格子を含む請求項３又は４記載の位置計測装置。
【請求項６】
移動格子は、前記移動体のスケール部材に配置された透過型の位相格子である請求項１〜５のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記スケール部材は平行平板である請求項６記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記移動体は前記第１面に対して傾斜した反射面を有し、
前記光源は、前記反射面を介して、前記第１面に光を照射する請求項１〜７のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記反射面を介して検出する請求項８記載の位置計測装置。
【請求項１０】
前記検出装置の少なくとも一部は前記移動体に配置され、
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記反射面を介さずに検出する請求項１〜９のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１１】
前記反射面と前記第１面との間に分離光学素子を備え、
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記分離光学素子を介して検出する請求項１０記載の位置計測装置。
【請求項１２】
前記所定方向に関する前記第２面の大きさは、前記第１面の大きさより大きい請求項１〜１１のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１３】
前記所定方向は、前記移動面内の第１方向と、前記移動面内において前記第１方向と交差する第２方向とを含み、
前記移動格子及び前記固定光学部材は、前記第１方向と前記第２方向とに対応して複数配置されている請求項１〜１２のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１４】
基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、請求項１〜１３のいずれか一項記載の位置計測装置を備えたパターン形成装置。
【請求項１５】
基板を露光光で露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、請求項１〜１３のいずれか一項記載の位置計測装置を備えた露光装置。
【請求項１６】
前記移動体は、基板を保持する保持部を有し、
前記第１面は、前記保持部の周囲に配置されている請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記保持部に保持された基板の表面と前記第１面とはほぼ同一平面内に配置される請求項１６記載の露光装置。
【請求項１８】
前記移動体を少なくとも２つ備える請求項１５〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項２０】
移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射することと、
前記光源との位置関係が固定で、入射した光を回折又は反射する、前記第１面とほぼ平行な第２面を有する固定光学部材に、前記移動格子で回折された光を入射させることと、
前記固定光学部材に入射した光を回折又は反射して、前記移動格子に戻すことと、
前記移動格子を再度介して干渉された光を検出することと、を含む位置計測方法。
【請求項２１】
基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、請求項２０記載の位置計測方法を用いて計測することと、
前記移動体に保持された前記基板にパターンを形成することと、を含むパターン形成方法。
【請求項２２】
基板を露光光で露光する露光方法であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、請求項２０記載の位置計測方法を用いて計測することと、
前記移動体に保持された前記基板を露光することと、を含む露光方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１】
移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射する光源と、
前記光源との位置関係が固定で、前記移動格子で回折された光が入射する第２面を有し、前記入射した光を回折又は反射して前記移動格子に戻す固定光学部材と、
前記移動格子を再度介して干渉された光を検出する検出装置と、を備え、
前記第１面と前記第２面とはほぼ平行である位置計測装置。
【請求項２】
前記第１面及び前記第２面は前記移動面とほぼ平行である請求項１記載の位置計測装置。
【請求項３】
前記移動格子は、前記移動面内の所定方向を周期方向とする一次元格子である請求項１又は２記載の位置計測装置。
【請求項４】
前記移動体の前記所定方向に関する位置情報を計測する請求項３記載の位置計測装置。
【請求項５】
前記固定光学部材は、前記所定方向を周期方向とする一次元格子を含む請求項３又は４記載の位置計測装置。
【請求項６】
移動格子は、前記移動体のスケール部材に配置された透過型の位相格子である請求項１〜５のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項７】
前記スケール部材は平行平板である請求項６記載の位置計測装置。
【請求項８】
前記移動体は前記第１面に対して傾斜した反射面を有し、
前記光源は、前記反射面を介して、前記第１面に光を照射する請求項１〜７のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項９】
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記反射面を介して検出する請求項８記載の位置計測装置。
【請求項１０】
前記検出装置の少なくとも一部は前記移動体に配置され、
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記反射面を介さずに検出する請求項１〜９のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１１】
前記反射面と前記第１面との間に分離光学素子を備え、
前記検出装置は、前記移動格子を再度介して干渉された光を、前記分離光学素子を介して検出する請求項１０記載の位置計測装置。
【請求項１２】
前記所定方向に関する前記第２面の大きさは、前記第１面の大きさより大きい請求項１〜１１のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１３】
前記所定方向は、前記移動面内の第１方向と、前記移動面内において前記第１方向と交差する第２方向とを含み、
前記移動格子及び前記固定光学部材は、前記第１方向と前記第２方向とに対応して複数配置されている請求項１〜１２のいずれか一項記載の位置計測装置。
【請求項１４】
基板にパターンを形成するパターン形成装置であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、請求項１〜１３のいずれか一項記載の位置計測装置を備えたパターン形成装置。
【請求項１５】
基板を露光光で露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を計測するために、請求項１〜１３のいずれか一項記載の位置計測装置を備えた露光装置。
【請求項１６】
前記移動体は、基板を保持する保持部を有し、
前記第１面は、前記保持部の周囲に配置されている請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記保持部に保持された基板の表面と前記第１面とはほぼ同一平面内に配置される請求項１６記載の露光装置。
【請求項１８】
前記移動体を少なくとも２つ備える請求項１５〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項２０】
移動面内を移動する移動体の位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記移動体の第１面に配置された移動格子に光を照射することと、
前記光源との位置関係が固定で、入射した光を回折又は反射する、前記第１面とほぼ平行な第２面を有する固定光学部材に、前記移動格子で回折された光を入射させることと、
前記固定光学部材に入射した光を回折又は反射して、前記移動格子に戻すことと、
前記移動格子を再度介して干渉された光を検出することと、を含む位置計測方法。
【請求項２１】
基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、請求項２０記載の位置計測方法を用いて計測することと、
前記移動体に保持された前記基板にパターンを形成することと、を含むパターン形成方法。
【請求項２２】
基板を露光光で露光する露光方法であって、
前記基板を保持して移動可能な移動体の位置情報を、請求項２０記載の位置計測方法を用いて計測することと、
前記移動体に保持された前記基板を露光することと、を含む露光方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−８３６５５（Ｐ２０１３−８３６５５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６０２０６（Ｐ２０１２−２６０２０６）
【出願日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【分割の表示】特願２００８−１３５９８５（Ｐ２００８−１３５９８５）の分割
【原出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２８日（２０１２．１１．２８）
【分割の表示】特願２００８−１３５９８５（Ｐ２００８−１３５９８５）の分割
【原出願日】平成２０年５月２３日（２００８．５．２３）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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