(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光でパターンを照明することによって前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光方法であって、
第１の基板の露光前及び露光後に位置合わせ情報を計測し、
該計測結果に基づいて、第２の基板の露光前の位置合わせ情報を補正することを含む露光方法。
【請求項２】
前記計測は、前記第１の基板上のマークの検出を含む請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記マークは、前記露光前に前記第１の基板に形成されているマークを含む請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記露光前及び前記露光後に計測される位置合わせ情報はそれぞれ、前記第１の基板上の複数のマークの位置情報を含み、前記露光後に検出される複数のマークは、前記露光前に検出される複数のマークの少なくとも１つを含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記第１の基板は、前記露光時に可動部材で保持されかつ前記露光前の位置合わせ情報に基づいて移動され、前記露光後の位置合わせ情報は、前記可動部材による前記第１の基板の保持が解除される前に計測される請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第１及び第２の基板の位置合わせ情報の計測動作はその少なくとも一部が露光動作と並行して行われる請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記第１の基板の一部の領域の露光後に、その露光された少なくとも１つの領域の位置合わせ情報を計測しながら、その一部の領域と異なる領域を露光する請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記第１の基板の全ての領域の露光後に前記位置合わせ情報の計測を開始する請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
前記位置合わせ情報は、前記基板上の複数のマークの位置情報に基づいて得られる該基板上の複数の領域の配列情報を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記位置情報は、前記基板上の複数箇所で同時にマークを検出することによって得られる請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】
露光光でパターンを照明することにより前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光方法であって、
第１の基板の露光前の位置合わせ情報を計測する第１工程と、
前記第１工程の計測結果に基づいて前記第１の基板の位置合わせを行いつつ、前記パターンを介して前記第１の基板を露光する第２工程と、
前記第１の基板の露光後の位置合わせ情報を計測する第３工程と、
前記第１及び第３工程で計測された位置合わせ情報の変動量を求める第４工程と、
前記第４工程で求められた変動量に基づいて露光前の位置合わせ情報に対する補正量を求める第５工程と、
第２の基板の露光前の位置合わせ情報を計測する第６工程と、
前記第６工程の計測結果を前記第５工程で求められた補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に基づいて前記第２の基板の位置合わせを行いつつ、前記パターンを介して前記第２の基板を露光する第７工程とを含む露光方法。
【請求項１２】
前記第５工程は、前記第２の基板上でそれぞれ前記パターンが露光される複数の領域の位置に応じて、前記露光前の位置合わせ情報の補正量を調整する工程を含む請求項１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
前記第２の基板の露光後の位置合わせ情報を計測する第８工程と、
前記第６工程の計測結果を前記第５工程で求められた補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に対する第８工程で計測された位置合わせ情報の変動量を求める第９工程とを含む請求項１１又は１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記位置合わせ情報は、前記基板上の複数のマークの位置情報の計測結果に基づいて得られる該基板上の複数の領域の配列情報を含む請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記配列情報は、前記基板上の複数箇所で同時にマークを検出することによって得られる請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】
前記第１工程において前記第１の基板を所定方向に移動しながら前記位置合わせ情報を計測し、前記第３工程において前記第１の基板を前記所定方向とは逆方向に移動しながら前記位置合わせ情報を計測する請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１７】
前記第１工程において前記第１の基板を所定方向に移動しつつ、該所定方向と交差する方向に関して位置が異なる複数の箇所で同時にマークを検出する請求項１１〜１６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１８】
前記位置合わせ情報は、投影光学系を介して形成される前記パターンの像と前記露光対象の基板上のマークの位置情報を計測するアライメント系との位置関係及び前記アライメント系の計測値の変動量の情報を含む請求項１４又は１５に記載の露光方法。
【請求項１９】
前記基板は前記パターン及び投影光学系を介して露光され、
前記位置合わせ情報は、前記投影光学系のフォーカス位置情報を含む請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２０】
前記第３工程において、前記第１の基板の露光終了前に前記位置合わせ情報の計測を開始する請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２１】
前記第３工程において、前記第１の基板の露光終了後に前記位置合わせ情報の計測を開始する請求項１１〜１９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２２】
露光光で基板を露光する露光方法であって、
前記露光光による第１の基板の第１領域の露光後に、前記１の基板の前記第１領域と異なる第２領域の露光中に、前記第１の基板上の複数のマークのうち前記第１領域中の第１のマークを検出し、
前記露光光による第１の基板の露光後に前記第１の基板上の前記複数のマークのうち前記第２領域中の第２のマークを検出し、
前記第１及び第２のマークの検出結果を用いて第２の基板の露光を行うことを含む露光方法。
【請求項２３】
前記複数のマークは、前記第１の基板の露光前に前記第１の基板に形成されているマークを含む請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】
前記露光中及び露光後に検出される前記第１及び第２のマークは、それぞれ前記第１の基板の露光で用いられる位置情報を取得するために前記露光前に検出される複数のマークの少なくとも１つを含む請求項２３に記載の露光方法。
【請求項２５】
前記基板は、前記露光光でパターン及び液浸領域の液体を介して露光される請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２６】
露光光で基板を露光する露光方法であって、
前記露光光による第１の基板の露光前に前記第１の基板のマークを検出し、
前記第１の基板の露光が終わるまでの期間及び前記第１の基板の露光後の少なくとも一方で、前記第１の基板の露光済みの領域中にあるマークを検出し、
前記露光前の検出結果及び前記露光済みの領域中にあるマークの検出結果を用いて第２の基板の位置合わせ情報を決定することを含む露光方法。
【請求項２７】
前記第１の基板の露光が終わるまでの期間に前記第１の基板の前記露光済みの領域中にあるマークを検出し、
前記第１の基板の露光後に、前記第１の基板の前記露光済みの領域の後で露光された領域中にあるマークを検出し、
前記位置合わせ情報の決定では前記露光前の検出結果、前記露光が終わるまでの期間の検出結果、及び前記露光後の検出結果が用いられる請求項２６に記載の露光方法。
【請求項２８】
前記検出結果から得られる前記第１の基板のスケーリング情報に基づいて前記位置合わせ情報を決定する請求項２６又は２７に記載の露光方法。
【請求項２９】
前記スケーリング情報は、前記露光による前記第１の基板のスケーリングの変動情報を含む請求項２８に記載の露光方法。
【請求項３０】
前記検出結果は、前記第２の基板の複数のマークの位置情報から得られる前記第２の基板上の複数の領域の配列情報の補正に用いられる請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３１】
露光前に複数のマークが検出され、前記露光済みの領域中で検出されるマークは、前記露光前に検出された複数のマークの少なくとも１つを含む請求項２６〜３０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３２】
前記第１の基板は、前記露光時に可動部材で保持され、前記露光後のマークの検出は、前記可動部材による保持の解除前に行われる請求項２２〜３１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３３】
前記第１及び第２の基板はそれぞれ露光前に複数のマークが検出されかつ露光時にその検出結果が用いられる請求項２２〜３２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３４】
前記第１の基板又は前記第２の基板のマークの検出動作はその少なくとも一部が露光動作と並行して行われる請求項２２〜３３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３５】
前記露光前のマークの検出動作は、その一部が前記露光動作と並行して行われる請求項３４に記載の露光方法。
【請求項３６】
前記第１の基板はその露光動作の終了前に前記マークの検出動作が開始される請求項３４に記載の露光方法。
【請求項３７】
基板は、前記露光光で前記パターン及び液浸領域の液体を介して露光される請求項１〜２１、２６〜３６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３８】
露光光でパターンを照明することによって前記露光光で前記パターンを介して基板を露光する露光装置であって、
前記基板の位置合わせ情報を計測する計測装置と、
前記計測装置の計測結果に基づいて前記基板の位置合わせを行いつつ、前記基板の露光を制御する制御装置と、
所定の基板の露光前及び露光後に前記計測装置によって計測される位置合わせ情報の変動量を求める演算装置とを備え、
前記演算装置は、前記変動量に基づいて前記計測装置によって計測される位置合わせ情報に対する補正量を求め、
前記補正量が求められているときに、前記制御装置は、前記計測装置の計測結果を前記補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に基づいて前記基板の位置合わせを行いつつ、前記パターンを介して前記基板を露光する露光装置。
【請求項３９】
前記演算装置は、前記基板上でそれぞれ前記パターンが露光される複数の領域の位置に応じて、前記変動量に基づいた前記位置合わせ情報の補正量を調整する請求項３８に記載の露光装置。
【請求項４０】
前記演算装置は、前記計測装置の計測結果を前記補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に基づいて位置合わせ及び露光が行われた基板の露光後に前記計測装置によって計測される位置合わせ情報の変動量を求め、該変動量に基づいて前記補正量を補正する請求項３８又は３９に記載の露光装置。
【請求項４１】
前記計測装置は、前記基板上に形成されているマークを検出するアライメント系を含む請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４２】
前記アライメント系は、前記基板上の複数箇所でマークを同時に計測する請求項４１に記載の露光装置。
【請求項４３】
前記位置合わせ情報は、投影光学系を介して形成される前記パターンの像と前記アライメント系との位置関係及び前記アライメント系の計測値の変動量の情報を含む請求項４１又は４２に記載の露光装置。
【請求項４４】
前記基板は前記パターン及び投影光学系を介して露光され、
前記計測装置は、前記投影光学系のフォーカス情報を計測する装置を含む請求項３８〜４３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４５】
さらに、前記基板を保持する可動体を備え、前記計測装置は、前記可動体が前記基板の保持を解除する前に、前記基板の露光後の計測を実行する請求項３８〜４４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４６】
前記基板の露光後の計測は、前記露光光が照射される露光位置と前記可動体から前記基板がアンロードされる位置との間の前記可動体の移動経路上で実行される請求項４５に記載の露光装置。
【請求項４７】
前記基板の露光前の計測は、前記可動体に前記基板をロードする位置と前記露光位置との間の前記可動体の移動経路上で実行される請求項４６に記載の露光装置。
【請求項４８】
前記基板の露光前の計測は、前記計測装置に対して前記基板を所定方向に移動しつつ実行され、前記基板の露光後の計測は、前記計測装置に対して前記基板を所定方向と逆方向に移動しつつ実行される請求項３８〜４４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４９】
前記計測装置は、前記所定方向と交差する方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有し、前記基板上の異なるマークを同時に検出可能である請求項４６に記載の露光装置。
【請求項５０】
露光光で基板を露光する露光装置であって、
前記基板のマークを検出するマーク検出系と、
前記基板の第１領域の露光後であって前記基板の前記第１領域と異なる第２領域の露光中の、前記基板の複数のマークのうち前記第１領域中の第１のマークの前記マーク検出系による検出結果と、前記基板の露光後の前記複数のマークのうち前記第２領域中の第２のマークの前記マーク検出系による検出結果とを用いて、前記基板の次の基板の露光を制御する制御装置と、を備える露光装置。
【請求項５１】
前記基板の露光後のマーク検出は、前記露光光が照射される露光位置と前記可動体から前記基板がアンロードされる位置との間の前記可動体の移動経路上で実行される請求項５０に記載の露光装置。
【請求項５２】
前記基板は露光前にマーク検出が行われ、該検出結果に基づいて前記基板の露光が制御されるとともに、前記基板の露光前のマーク検出は、前記マーク検出系に対して前記基板を所定方向に移動しつつ実行され、前記基板の露光後のマーク検出は、前記マーク検出系に対して前記基板を所定方向と逆方向に移動しつつ実行される請求項５０又は５１に記載の露光装置。
【請求項５３】
露光光で基板を露光する露光装置であって、
前記基板のマークを検出するマーク検出系と、
前記マーク検出系による露光前と露光後の基板のマークの検出結果を用いて、前記基板の次の基板の位置合わせ情報を決定する制御装置と、を備える露光装置。
【請求項５４】
さらに、前記基板を保持する可動体を備え、前記マーク検出系は、前記可動体が前記基板の保持を解除する前に前記基板の露光後のマーク検出を実行する請求項５２又は５３に記載の露光装置。
【請求項５５】
前記マーク検出系は、第１方向に関して前記露光光が照射される露光位置と前記基板の交換位置との間に配置され、前記第１方向と交差する第２方向に関して位置が異なる複数の検出領域を有し、前記基板上の異なるマークを同時に検出可能である請求項５４に記載の露光装置。
【請求項５６】
前記基板の露光前のマーク検出は、前記マーク検出系に対して前記可動体を前記第１方向に移動しつつ実行され、前記基板の露光後のマーク検出は、前記マーク検出系に対して前記可動体を前記第１方向と逆方向に移動しつつ実行される請求項５５に記載の露光装置。
【請求項５７】
前記基板は露光前にマーク検出が行われ、前記次の基板の露光制御のために前記露光前の検出結果も用いられる請求項５０又は５１に記載の露光装置。
【請求項５８】
前記基板の露光時に、前記基板上に液浸領域を形成し、前記露光光で前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光する請求項３８〜５７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５９】
請求項１、１１、２２及び２６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光した基板を現像することと、
現像した基板を加工することを含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の基板を露光するための露光技術、及びこの露光技術を用いて半導体素子及び液晶表示素子などの電子デバイス等を製造するデバイス製造技術に関する。
【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）又はステップ・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））などの露光装置が用いられている。
【０００３】
ところで、半導体素子等を製造するリソグラフィ工程では、ウエハ上に多層の回路などのパターンを重ね合わせて形成するが、各層間でのパターンの重ね合わせ精度（以下、単に「重ね合わせ精度」という）が悪いと、半導体素子等は所定の回路特性を発揮することができず、歩留りが低下する。このため、通常、ウエハ上の複数のショット領域の各々に予めマーク（アライメントマーク）を付設しておき、露光装置のステージ座標系上におけるそのマークの位置（座標値）を検出する。しかる後、このマーク位置情報と新たに形成されるパターン（例えばレチクルパターン）の既知の位置情報とに基づいて、ウエハ上の１つのショット領域をそのパターンに対して位置合わせするウエハアライメントが行われる。
【０００４】
ウエハアライメントの方式として、スループットとの兼ね合いから、ウエハ上のいくつかのショット領域（サンプルショット又はアライメントショットとも呼ばれる）のみのアライメントマークを検出してショット領域の配列の規則性を求めることで、各ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメントが主に使用されている。その中でも特に、ウエハ上のショット領域の配列を統計的手法によって精密に算出するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−４４４２９号公報
【特許文献２】米国特許第４,７８０,６１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＥＧＡ方式のアライメントでは、所定個数のアライメントショットに付設されたマークの座標値を計測し、この計測結果からウエハのスケーリング（線形伸縮）等のパラメータを求め、このパラメータを用いてウエハ上の全部のショット領域の配列座標を算出し、かつ投影光学系の投影倍率の調整等を行っていた。
【０００６】
しかしながら、ウエハの露光中にも僅かではあるが、例えば照射される露光光の熱エネルギー等の影響でそのパラメータは次第に変化している。そのため、露光中に次第にアライメントの結果に対して実際のウエハのショット領域の座標値、又はショット領域内の回路パターンの大きさが変化して、重ね合わせ精度が低下する恐れがある。このようなウエハの露光中のパラメータの変化は従来は無視できる程度であった。今後、集積回路の微細化が一層進展してくると、必要な重ね合わせ精度を達成するためには、ウエハの露光中のパラメータの変化も考慮する必要がある。
【０００７】
本発明は、上述の事情の下になされたもので、ウエハ等の基板の露光中に、基板の線形伸縮等の位置合わせ情報が次第に変化するような場合にも、高い重ね合わせ精度が得られる露光技術、及びデバイス製造技術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】
【０００８】
本発明による第１の態様に従えば、露光光でパターンを照明することによりその露光光でそのパターンを介して基板を露光する露光方法であって、第１の基板の露光前及び露光後に位置合わせ情報を計測することと（ステップ２０１，２０４）、この計測結果に基づいて、第２の基板の露光前の位置合わせ情報を補正する（ステップ２０８）ことを含む露光方法が提供される。この発明によれば、第１の基板に関する露光前及び露光後の位置合わせ情報から露光中の位置合わせ情報の変動が求められる。従って、この変動に基づいて第２の基板の位置合わせ情報を補正することによって、第２の基板の重ね合わせ精度が向上する。
【０００９】
また、本発明による第２の態様に従えば、露光光でパターンを照明することによりその露光光でそのパターンを介して基板を露光する露光方法であって、第１の基板の露光前の位置合わせ情報を計測する第１工程（ステップ２０１）と、その第１工程の計測結果に基づいてその第１の基板の位置合わせを行いつつ、そのパターンを介してその第１の基板を露光する第２工程（ステップ２０３）と、その第１の基板の露光後の位置合わせ情報を計測する第３工程（ステップ２０４）と、その第１及び第３工程で計測された位置合わせ情報の変動量を求める第４工程（ステップ２０５）と、その第４工程で求められた変動量に基づいて露光前の位置合わせ情報に対する補正量を求める第５工程（ステップ２０８）と、第２の基板の露光前の位置合わせ情報を計測する第６工程（ステップ２０７）と、その第６工程の計測結果をその第５工程で求められた補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に基づいてその第２の基板の位置合わせを行いつつ、そのパターンを介してその第２の基板を露光する第７工程（ステップ２０９）とを含む露光方法が提供される。本発明によれば、第４工程で求めた位置合わせ情報の変動量を用いて、次の基板の位置合わせ情報を補正することによって、次の基板の重ね合わせ精度が向上する。
【００１０】
また、本発明による第３の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光方法であって、その露光光による第１の基板の露光中にその第１の基板上の複数のマークのうち第１のマークを検出し（ステップ２０３）、その露光光による第１の基板の露光後にその第１の基板上のその複数のマークのうちその第１のマークと異なる第２のマークを検出し（ステップ２０４）、その第１及び第２のマークの検出結果を用いて第２の基板の露光を行う（ステップ２０７〜２０９）ことを含む露光方法が提供される。本発明によれば、第１の基板のマークの検出結果に基づいて、例えば第２の基板のマークの検出結果（位置合わせ情報）を補正することによって、第２の基板の重ね合わせ精度が向上する。
【００１１】
また、本発明による第４の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光方法であって、その露光光による第１の基板の露光前にその第１の基板のマークを検出し、その第１の基板の露光が終わるまでの期間及びその第１の基板の露光後の少なくとも一方で、その第１の基板の露光済みの領域中にあるマークを検出し（ステップ２０１，２０４）、その露光前の検出結果及びその露光済みの領域中にあるマークの検出結果を用いて第２の基板の位置合わせ情報を決定する（ステップ２０７，２０８）ことを含む露光方法が提供される。本発明によれば、第１の基板のマークの検出結果に基づいて、例えば第２の基板のマークの検出結果を補正して第２の基板の位置合わせ情報を決定することによって、第２の基板の重ね合わせ精度が向上する。
【００１２】
また、本発明による第５の態様に従えば、露光光でパターンを照明することによりその露光光でそのパターンを介して基板を露光する露光装置であって、その基板の位置合わせ情報を計測する計測装置（ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4）と、その計測装置の計測結果に基づいてその基板の位置合わせを行いつつ、その基板の露光を制御する制御装置（２０）と、所定の基板の露光前及び露光後にその計測装置によって計測される位置合わせ情報の変動量を求める演算装置（２０ａ）とを備え、その演算装置は、その変動量に基づいてその計測装置によって計測される位置合わせ情報に対する補正量を求め、その補正量が求められているときに、その制御装置は、その計測装置の計測結果をその補正量を用いて補正して得られる位置合わせ情報に基づいてその基板の位置合わせを行いつつ、そのパターンを介してその基板を露光する露光装置が提供される。この露光装置によって、第１及び第２の態様に従う露光方法を実施できる。
【００１３】
また、本発明による第６の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、その基板のマークを検出するマーク検出系（ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4）と、その基板の露光中のその基板の複数のマークのうち第１のマークのそのマーク検出系による検出結果と、その基板の露光後のその複数のマークのうちその第１のマークと異なる第２のマークのそのマーク検出系による検出結果とを用いて、その基板の次の基板の露光を制御する制御装置（２０）と、を備える露光装置が提供される。この露光装置によって、本発明の第３の態様に従う露光方法を実施できる。
【００１４】
また、本発明による第７の態様に従えば、露光光で基板を露光する露光装置であって、その基板のマークを検出するマーク検出系（ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4）と、そのマーク検出系による露光前と露光後の基板のマークの検出結果を用いて、その基板の次の基板の位置合わせ情報を決定する制御装置（２０）と、を備える露光装置が提供される。この露光装置によって、本発明の第４の態様に従う露光方法を実施できる。
【００１５】
また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光方法を用いて基板を露光し（３０４）、露光した基板を現像し（３０４）、現像した基板を加工すること（３０５）を含む。このデバイス製造方法は、本発明の露光方法を用いるので、高精度にデバイスを製造することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板の露光中に、基板の位置合わせ情報が次第に変化するような場合にも、高い重ね合わせ精度が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１には、本実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１９】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光又は露光光と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージ（可動部材または可動体）ＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
【００２０】
照明系１０は、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する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（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、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んでいる。この照明系１０では、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ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。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。なお、照明光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光（波長１５７ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波、又は水銀ランプの輝線（ｉ線等）なども使用できる。例えば、米国特許第７,０２３,６１０号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。
【００２１】
前記レチクルステージ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図７のレチクルステージ駆動系１１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Ｙ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００２２】
図１のレチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計１１６によって、移動鏡１５（ステージの端面を鏡面加工した反射面でもよい）を介して例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、図７の主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、レチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、レチクル干渉計１１６はＺ軸、θｘ及びθｙ方向の少なくとも１つに関するレチクルステージＲＳＴの位置情報も計測可能として良い。
【００２３】
図１において、レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率β（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。投影ユニットＰＵは、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、不図示のメインフレーム、あるいはレチクルステージＲＳＴが載置されるマスクベースなどに吊り下げ支持しても良い。
【００２４】
また、本例の投影光学系ＰＬには、所定のレンズを光軸ＡＸ方向に駆動することによって、投影倍率βを所定範囲内で微調整する結像特性補正機構が備えられている。
【００２５】
なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われる。この場合に、投影光学系ＰＬとしてミラーとレンズとを含む反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を用いても良い。また、ウエハＷには感光層だけでなく、例えばウエハ又は感光層を保護する保護膜（トップコート膜）などを形成しても良い。
【００２６】
また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子である先端レンズ１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。
【００２７】
図３は、図１のノズルユニット３２を含む局所液浸装置の構成を示している。なお、説明の便宜上、図３においては、プレート２８及びウエハホルダ１２３をウエハテーブルＷＴＢと一体的に形成されているように描いているとともに、先端レンズ１９１の形状は図１とは異なっている。図３において、ノズルユニット３２は、露光用液体Ｌｑを供給可能な供給口１８１と、露光用液体Ｌｑを回収可能な回収口１８２とを有する。回収口１８２には多孔部材（メッシュ）１８３が配置されている。ウエハＷの表面と対向可能なノズルユニット３２の下面は、多孔部材１８３の下面、及び照明光ＩＬを通過させるための開口３２Ｋを囲むように配置された平坦面３２Ｒのそれぞれを含む。
【００２８】
供給口１８１は、ノズルユニット３２の内部に形成された供給流路１８４、及び供給管３１Ａを介して、露光用液体Ｌｑを送出可能な液体供給装置１８６に接続されている。回収口１８２は、ノズルユニット３２の内部に形成された回収流路１８７及び回収管３１Ｂを介して、少なくとも露光用液体Ｌｑを回収可能な液体回収装置１８９に接続されている。
【００２９】
液体供給装置１８６は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、及び供給管３１Ａに対する液体の供給・停止を制御するための流量制御弁等を含んでおり、清浄で温度調整された露光用液体Ｌｑを送出可能である。液体回収装置１８９は、液体のタンク、吸引ポンプ、及び回収管３１Ｂを介した液体の回収・停止を制御するための流量制御弁等を含んでおり、露光用液体Ｌｑを回収可能である。なお、液体のタンク、加圧（吸引）ポンプ、温度制御装置、制御弁などは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００３０】
液体供給装置１８６及び液体回収装置１８９の動作は図７の主制御装置２０によって制御される。図３の液体供給装置１８６から送出された露光用液体Ｌｑは、供給管３１Ａ、及びノズルユニット３２の供給流路１８４を流れた後、供給口１８１より照明光ＩＬの光路空間に供給される。また、液体回収装置１８９を駆動することにより回収口１８２から回収された露光用液体Ｌｑは、ノズルユニット３２の回収流路１８７を流れた後、回収管３１Ｂを介して液体回収装置１８９に回収される。図７の主制御装置２０は、供給口１８１からの液体供給動作と回収口１８２による液体回収動作とを並行して行うことで、先端レンズ１９１とウエハＷとの間の照明光ＩＬの光路空間を露光用液体Ｌｑで満たすように、露光用液体Ｌｑの液浸空間ＬＳ１を形成する。
【００３１】
本実施形態においては、露光用液体Ｌｑとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（水）を用いるものとする。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化されるため、解像度が向上する。
【００３２】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット３２、液体供給装置１８６、液体回収装置１８９、液体の供給管３１Ａ及び回収管３１Ｂ等を含み、局所液浸装置８が構成されている。なお、局所液浸装置８の一部、例えば少なくともノズルユニット３２は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（前述の鏡筒定盤を含む）に吊り下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。本実施形態では投影ユニットＰＵとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット３２を設けている。この場合、投影ユニットＰＵを吊り下げ支持していなくても良い。
【００３３】
なお、図１の投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。なお、上記の説明では、一例として液体供給管（ノズル）と液体回収管（ノズル）とがそれぞれ１つずつ設けられているものとしたが、これに限らず、周囲の部材との関係を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）１９１とウエハＷとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている液浸機構、あるいは欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書に開示されている液浸機構なども本実施形態の露光装置に適用することができる。ノズルユニットとして、米国特許出願公開第２００５／０２８０７９１号、国際公開第２００５／０２４５１７号パンフレット、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５８９号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、米国特許出願公開第２００６／０２３１２０６号、米国特許第６,９５２,２５３号、米国特許７,２６８,８５４などに開示されているような構造を採用することもできる。
【００３４】
図１に戻り、ステージ装置５０は、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測するＹ軸干渉計１６，１８を含む干渉計システム１１８（図７参照）、及び露光の際などにウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するのに用いられる後述するエンコーダシステム、並びにステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図７参照）などを備えている。
【００３５】
ウエハステージＷＳＴ，計測ステージＭＳＴそれぞれの底面には、不図示の非接触軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、「エアパッド」と呼ぶ）が複数箇所に設けられており、これらのエアパッドからベース盤１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１２の上方にウエハステージＷＳＴ，計測ステージＭＳＴが数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、ステージＷＳＴ，ＭＳＴは、図７のステージ駆動系１２４によって、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に独立して２次元方向に駆動可能である。
【００３６】
これをさらに詳述すると、床面上には、図２の平面図に示されるように、ベース盤１２を挟んでＸ軸方向の一側と他側に、Ｙ軸方向に延びる一対のＹ軸固定子８６，８７が、それぞれ配置されている。Ｙ軸固定子８６，８７は、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石の複数の組から成る永久磁石群を内蔵する磁極ユニットによって構成されている。Ｙ軸固定子８６，８７には、各２つのＹ軸可動子８２，８４及び８３，８５が、それぞれ非接触で係合した状態で設けられている。すなわち、合計４つのＹ軸可動子８２、８４、８３、８５は、ＸＺ断面Ｕ字状のＹ軸固定子８６又は８７の内部空間に挿入された状態となっており、対応するＹ軸固定子８６又は８７に対して不図示のエアパッドをそれぞれ介して例えば数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。Ｙ軸可動子８２、８４、８３、８５のそれぞれは、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。すなわち、本実施形態では、電機子ユニットから成るＹ軸可動子８２，８４と磁極ユニットから成るＹ軸固定子８６とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。同様にＹ軸可動子８３，８５とＹ軸固定子８７とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータがそれぞれ構成されている。以下においては、上記４つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８２，８４，８３及び８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８２，８４，８３及び８５と呼ぶものとする。
【００３７】
上記４つのＹ軸リニアモータのうち、２つのＹ軸リニアモータ８２，８３の可動子８２，８３は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸固定子８０の長手方向の一端と他端にそれぞれ固定されている。また、残り２つのＹ軸リニアモータ８４，８５の可動子８４，８５は、Ｘ軸方向に延びるＸ軸固定子８１の一端と他端に固定されている。従って、Ｘ軸固定子８０，８１は、各一対のＹ軸リニアモータ８２，８３，８４，８５によって、Ｙ軸に沿ってそれぞれ駆動される。
【００３８】
Ｘ軸固定子８０，８１のそれぞれは、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔で配置された電機子コイルをそれぞれ内蔵する電機子ユニットによって構成されている。
【００３９】
一方のＸ軸固定子８１は、ウエハステージＷＳＴの一部を構成するステージ本体９１（図１参照）に形成された不図示の開口に挿入状態で設けられている。このステージ本体９１の上記開口の内部には、例えばＸ軸方向に沿って所定間隔でかつ交互に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石の複数の組から成る永久磁石群を有する磁極ユニットが設けられている。この磁極ユニットとＸ軸固定子８１とによって、ステージ本体９１をＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。同様に、他方のＸ軸固定子８０は、計測ステージＭＳＴを構成するステージ本体９２に形成された開口に挿入状態で設けられている。このステージ本体９２の上記開口の内部には、ウエハステージＷＳＴ側（ステージ本体９１側）と同様の磁極ユニットが設けられている。この磁極ユニットとＸ軸固定子８０とによって、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
【００４０】
本実施形態では、ステージ駆動系１２４を構成する上記各リニアモータが、図７に示される主制御装置２０によって制御される。なお、各リニアモータは、それぞれムービングマグネット型、ムービングコイル型のどちらか一方に限定されるものではなく、必要に応じて適宜選択することができる。なお、一対のＹ軸リニアモータ８４，８５（又は８２，８３）がそれぞれ発生する推力を僅かに異ならせることで、ウエハステージＷＳＴ（又は計測ステージＭＳＴ）のヨーイング（θｚ方向の回転）の制御が可能である。
【００４１】
ウエハステージＷＳＴは、前述したステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなど）を介して搭載され、ステージ本体９１に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動されるウエハテーブルＷＴＢとを含んでいる。なお、図７では、上記各リニアモータとＺ・レベリング機構とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
【００４２】
ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダはウエハテーブルＷＴＢと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルＷＴＢとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルＷＴＢの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハの表面とほぼ面一となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（ショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ2Ｏ3あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート２８は、図５（Ａ）のウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の平面図に示されるように、円形の開口を囲む、外形（輪郭）が矩形の第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａの周囲に配置される矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂとを有する。第１撥液領域２８ａは、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域１４の少なくとも一部が形成され、第２撥液領域２８ｂは、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成される。なお、プレート２８はその表面の少なくとも一部がウエハの表面と面一でなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート２８は単一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第１及び第２撥液領域２８ａ，２８ｂにそれぞれ対応する第１及び第２撥液板を組み合わせて構成する。本実施形態では、前述の如く液体Ｌｑとして純水を用いるので、以下では第１及び第２撥液領域２８ａ，２８ｂをそれぞれ第１及び第２撥水板２８ａ，２８ｂとも呼ぶ。
【００４３】
この場合、内側の第１撥水板２８ａには、照明光ＩＬが照射されるのに対し、外側の第２撥水板２８ｂには、照明光ＩＬが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態では、第１撥水板２８ａの表面には、照明光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートが施された第１撥水領域が形成され、第２撥水板２８ｂには、その表面に第１撥水領域に比べて照明光ＩＬに対する耐性が劣る撥水コートが施された第２撥水領域が形成されている。
【００４４】
また、図５（Ａ）から明らかなように、第１撥水板２８ａの＋Ｙ方向の端部には、そのＸ軸方向の中央部にＸ軸方向を長手とする長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第２撥水板２８ｂとで囲まれる長方形の空間の内部（切り欠きの内部）に計測プレート３０が埋め込まれている。この計測プレート３０の長手方向の中央（ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインＬＬ上）には、基準マークＦＭが形成されるとともに、該基準マークのＸ軸方向の一側と他側に、基準マークの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパターン（スリット状の計測用パターン）ＳＬが形成されている。各空間像計測スリットパターンＳＬとしては、一例として、Ｙ軸方向とＸ軸方向とに沿った辺を有するＬ字状のスリットパターン、あるいはＸ軸及びＹ軸方向にそれぞれ延びる２つの直線状のスリットパターンなどを用いることができる。
【００４５】
そして、上記各空間像計測スリットパターンＳＬ下方のウエハステージＷＳＴの内部には、図５（Ｂ）に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系が収納されたＬ字状の筐体３６が、ウエハテーブルＷＴＢからステージ本体９１の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体３６は、図示は省略されているが、上記一対の空間像計測スリットパターンＳＬに対応して一対設けられている。
【００４６】
上記筐体３６内部の光学系は、空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬを、Ｌ字状の経路に沿って導き、−Ｙ方向に向けて射出する。なお、以下においては、便宜上、上記筐体３６内部の光学系を筐体３６と同一の符号を用いて送光系３６と記述する。
【００４７】
さらに、第２撥水板２８ｂの上面には、その４辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図５（Ａ）における左右両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2がそれぞれ形成され、このＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、例えばＸ軸方向に延びる格子線３８が所定ピッチでＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に形成される、Ｙ軸方向に周期的に配列した反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００４８】
同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図５（Ａ）における上下両側）の領域には、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成され、このＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向に延びる格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に形成される、Ｘ軸方向に周期的に配列した反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。上記各スケールとしては、第２撥水板２８ｂの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔（ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍ程度のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図５（Ａ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。
【００４９】
このように、本実施形態では、第２撥水板２８ｂそのものがスケールを構成するので、第２撥水板２８ｂとして低熱膨張のガラス板を用いる。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート２８に代えて用いても良い。
【００５０】
ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面、−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図２に示される反射面１７ａ、反射面１７ｂが形成されている。干渉計システム１１８（図７参照）のＹ軸干渉計１６及びＸ軸干渉計１２６（図２参照）は、これらの反射面１７ａ，１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影ユニットＰＵ側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位、すなわちウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測値が主制御装置２０に供給される。本実施形態では、Ｙ軸干渉計１６及びＸ軸干渉計１２６として、ともに光軸を複数有する多軸干渉計が用いられており、これらのＹ軸干渉計１６及びＸ軸干渉計１２６の計測値に基づいて、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢのＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転情報（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転情報（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転情報（すなわちヨーイング）も計測可能である。但し、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、上述したＹスケール、Ｘスケールなどを含む、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計１６，１２６の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合などに補助的に用いられる。また、Ｙ軸干渉計１６は、ウエハ交換のため、後述するアンローディングポジション、及びローディングポジション付近においてウエハテーブルＷＴＢのＹ位置等を計測するのに用いられる。また、例えばローディング動作とアライメント動作との間、及び／又は露光動作とアンローディング動作との間におけるウエハステージＷＳＴの移動においても、干渉計システム１１８の計測情報、すなわち５自由度の方向（Ｘ軸、Ｙ軸、θｘ、θｙ、及びθｚ方向）の位置情報の少なくとも１つが用いられる。なお、干渉計システム１１８はその少なくとも一部（例えば、光学系など）が、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる、あるいは前述の如く吊り下げ支持される投影ユニットＰＵと一体に設けられても良いが、本実施形態では前述した計測フレームに設けられるものとする。
【００５１】
なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴがＸＹ平面内で自在に移動可能なステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載され、ステージ本体９１に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動可能なウエハテーブルＷＴＢとを含むものとしたが、これに限らず、６自由度で移動可能な単一のステージをウエハステージＷＳＴとして採用しても勿論良い。また、反射面１７ａ，１７ｂの代わりに、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。さらに、投影ユニットＰＵに設けられる固定ミラーの反射面を基準面としてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するものとしたが、その基準面を配置する位置は投影ユニットＰＵに限られるものでないし、必ずしも固定ミラーを用いてウエハステージＷＳＴの位置情報を計測しなくても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、干渉計システム１１８によって計測されるウエハステージＷＳＴの位置情報が、後述の露光動作やアライメント動作などでは用いられず、主としてエンコーダシステムのキャリブレーション動作（すなわち、計測値の較正）などに用いられるものとしたが、干渉計システム１１８の計測情報（すなわち、５自由度の方向の位置情報の少なくとも１つ）を、例えば露光動作及び／又はアライメント動作などで用いても良い。本実施形態では、エンコーダシステムはウエハステージＷＳＴの３自由度の方向、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の位置情報を計測する。そこで、露光動作などにおいて、干渉計システム１１８の計測情報のうち、エンコーダシステムによるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）と異なる方向、例えばθｘ方向及び／又はθｙ方向に関する位置情報のみを用いても良いし、その異なる方向の位置情報に加えて、エンコーダシステムの計測方向と同じ方向（すなわち、Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の少なくとも１つ）に関する位置情報を用いても良い。また、干渉計システム１１８はウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置情報を計測可能としても良い。この場合、露光動作などにおいてＺ軸方向の位置情報を用いても良い。
【００５３】
図２の計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図２及び図６（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９８などが採用されている。
【００５４】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して照明光ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９４（及び照度モニタ）、空間像計測器９６、並びに波面収差計測器９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。
【００５５】
計測ステージＭＳＴのステージ本体９２には、図６（Ｂ）に示されるように、その−Ｙ側の端面に、枠状の取付部材４２が固定されている。また、ステージ本体９２の−Ｙ側の端面には、取付部材４２の開口内部のＸ軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の送光系３６に対向し得る配置で、一対の受光系４４が固定されている。各受光系４４は、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなどと、これらを収納する筐体とによって構成されている。図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）、並びにこれまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、Ｙ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）では、計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬが前述の各送光系３６で案内され、各受光系４４の受光素子で受光される。すなわち、計測プレート３０、送光系３６及び受光系４４によって、前述した特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）、米国特許第６,８９７,９６３号などに開示されるものと同様の、空間像計測装置４５（図７参照）が構成される。
【００５６】
取付部材４２の上には、断面矩形の棒状部材から成る基準部材としてのコンフィデンシャルバー（以下、「ＣＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。このＣＤバー４６は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。なお、ＣＤバー４６はフィデューシャルバーなどとも呼ばれる。
【００５７】
ＣＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。このＣＤバー４６の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されている。また、このＣＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図６（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。この一対の基準格子５２は、所定距離（Ｌとする）を隔ててＣＤバー４６のＸ軸方向の中心、すなわち前述のセンターラインＣＬに関して対称な配置で形成されている。
【００５８】
また、このＣＤバー４６の上面には、図６（Ａ）に示されるような配置で複数の基準マークＭが形成されている。この複数の基準マークＭは、同一ピッチでＹ軸方向に関して３行の配列で形成され、各行の配列がＸ軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリライメント系、セカンダリアライメント系（マーク検出系または検出器）、によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。基準マークＭはその形状（構成）が前述の基準マークＦＭと異なっても良いが、本実施形態では基準マークＭと基準マークＦＭとは同一の構成であり、かつウエハＷのアライメントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態ではＣＤバー４６の表面、及び計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでも良い）の表面もそれぞれ撥液膜（撥水膜）で覆われている。
【００５９】
計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面も前述したウエハテーブルＷＴＢと同様の反射面１９ａ，１９ｂが形成されている（図２及び図６（Ａ）参照）。干渉計システム１１８（図７参照）のＹ軸干渉計１８、Ｘ軸干渉計１３０（図２参照）は、これらの反射面１９ａ，１９ｂに、図２に示されるように、干渉計ビーム（測長ビーム）を投射してそれぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの変位、すなわち計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を計測し、この計測値が主制御装置２０に供給される。
【００６０】
ところで、Ｘ軸固定子８１とＸ軸固定子８０とには、図２に示されるように、ストッパ機構４８Ａ，４８Ｂが設けられている。ストッパ機構４８Ａは、Ｘ軸固定子８１に設けられた、例えばオイルダンパから成る緩衝装置としてのショックアブソーバ４７Ａと、Ｘ軸固定子８０のショックアブソーバ４７Ａに対向する位置（＋Ｘ端部の−Ｙ側の端面）に設けられたシャッタ４９Ａとを含んでいる。Ｘ軸固定子８０のショックアブソーバ４７Ａに対向する位置には、開口５１Ａが形成されている。
【００６１】
シャッタ４９Ａによって開口５１Ａを開状態又は閉状態にすることができる。このシャッタ４９Ａによる開口５１Ａの開閉状態は、該シャッタ４９Ａ近傍に設けられた開閉センサ（図７参照）１０１により検出され、該検出結果が主制御装置２０に送られる。
【００６２】
ストッパ機構４８Ｂも、ストッパ機構４８Ａと同様にＸ軸固定子８１の−Ｘ端部近傍に設けられたショックアブソーバ４７Ｂと、Ｘ軸固定子８０の前記ショックアブソーバ４７Ｂに対向する位置に設けられたシャッタ４９Ｂとを含んでいる。また、Ｘ軸固定子８０のシャッタ４９Ｂの＋Ｙ側部分には、開口５１Ｂが形成されている。
【００６３】
ここで、前記ストッパ機構４８Ａ，４８Ｂの作用について、ストッパ機構４８Ａを代表的に採り上げて説明する。
【００６４】
図２において、シャッタ４９Ａが開口５１Ａを閉塞する状態にある場合には、Ｘ軸固定子８１とＸ軸固定子８０が接近した場合にも、ショックアブソーバ４７Ａとシャッタ４９Ａが接触（当接）することにより、それ以上、Ｘ軸固定子８０，８１同士が接近できなくなる。一方、シャッタ４９Ａが開かれて開口５１Ａが開放された場合、Ｘ軸固定子８１，８０が互いに接近すると、ショックアブソーバ４７Ａの先端部の少なくとも一部を開口５１Ａ内に侵入させることができ、Ｘ軸固定子８１，８０同士を接近させることが可能となる。この結果、ウエハテーブルＷＴＢと計測テーブルＭＴＢ（ＣＤバー４６）とを接触させる（あるいは、３００μｍ程度の距離に近接させる）ことが可能である。
【００６５】
図２において、Ｘ軸固定子８０の＋Ｘ端部には、間隔検知センサ４３Ａと衝突検知センサ４３Ｂとが設けられ、Ｘ軸固定子８１の＋Ｘ端部には、Ｙ軸方向に細長い板状部材４１Ａが＋Ｙ側に突設されている。また、Ｘ軸固定子８０の−Ｘ端部には、図２に示されるように、間隔検知センサ４３Ｃと衝突検知センサ４３Ｄとが設けられ、Ｘ軸固定子８１の−Ｘ端部には、Ｙ軸方向に細長い板状部材４１Ｂが＋Ｙ側に突設されている。
【００６６】
間隔検知センサ４３Ａは、例えば透過型フォトセンサ（例えばＬＥＤ−フォトトランジスタのような素子よりなるセンサ）から成り、Ｘ軸固定子８０とＸ軸固定子８１が接近して、間隔検知センサ４３Ａの素子間に板状部材４１Ａが入り、受光量が減少することから、Ｘ軸固定子８０，８１の間隔が所定距離以下になったことを検知できる。
【００６７】
衝突検知センサ４３Ｂは、間隔検知センサ４３Ａと同様の光電センサであり、板状部材４１Ａから、さらに、間隔検知センサ４３Ａより離れて配置されている。この衝突検知センサ４３Ｂによると、Ｘ軸固定子８１，８０が更に接近し、ウエハテーブルＷＴＢとＣＤバー４６（計測テーブルＭＴＢ）とが接触した段階（又は３００μｍ程度の距離に近接した段階）で、センサの素子間に板状部材４１Ａの上半部が位置決めされるため、主制御装置２０は、そのセンサの受光量が零になるのを検出することで、両テーブルが接触した（又は３００μｍ程度の距離に近接した）ことを検知できる。
【００６８】
なお、Ｘ軸固定子８０の−Ｘ端部近傍に設けられた間隔検知センサ４３Ｃ及び衝突検知センサ４３Ｄも、上述した間隔検知センサ４３Ａ及び衝突検知センサ４３Ｂと同様に構成され、板状部材４１Ｂも前述した板状部材４１Ａと同様に構成されている。
【００６９】
本実施形態の露光装置１００では、図１では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図４に示されるように、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線ＬＶ上で、その光軸から−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。このプライマリアライメント系ＡＬ１は、支持部材５４を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。このプライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、その直線ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心がＸ軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわちＸ軸方向に沿って配置されている。
【００７０】
各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、セカンダリアライメント系ＡＬ２4について代表的に示されるように、回転中心Ｏを中心として図４における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム５６n（ｎ＝１〜４）の先端（回動端）に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム５６nに固定され、残りの一部は投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4はそれぞれ、回転中心Ｏを中心として回動することで、Ｘ位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4をＸ軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の少なくとも１つをＸ軸方向だけでなくＹ軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部がアーム５６nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム５６nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのＸ軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばＹ軸方向、及び／又は回転方向（θｘ及びθｙ方向の少なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能として良い。
【００７１】
前記各アーム５６nの上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド５８n（ｎ＝１〜４）が設けられている。また、アーム５６nは、例えばモータ等を含む回転駆動機構６０n（ｎ＝１〜４、図７参照）によって、主制御装置２０の指示に応じて回動可能である。主制御装置２０は、アーム５６nの回転調整後に、各バキュームパッド５８nを作動させて各アーム５６nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム５６nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の所望の位置関係が維持される。なお、各アームの回転の具体的な調整、すなわち、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のプライマリアライメント系ＡＬ１に対する相対位置の調整方法については後述する。
【００７２】
なお、メインフレームのアーム５６nに対向する部分が磁性体であるならば、バキュームパッド５８nに代えて電磁石を採用しても良い。
【００７３】
本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、図７の主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００７４】
なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を設けるものとしているが、その数は５つに限られるものでなく、２つ以上かつ４つ以下、あるいは６つ以上でも良いし、奇数ではなく偶数でも良い。さらに、本実施形態では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、支持部材５４を介して投影ユニットＰＵを保持するメインフレームの下面に固定されるものとしたが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。
【００７５】
本実施形態の露光装置１００では、図４に示されるように、前述したノズルユニット３２の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、図４等では図面の錯綜を避ける観点から支持部材の図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、例えば投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は投影ユニットＰＵと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設けても良い。
【００７６】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、−Ｘ側にそれぞれＸ軸方向に延びる、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに関して対称に光軸ＡＸからほぼ同一距離隔てて配置されている。また、ヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄは、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側、−Ｙ側にそれぞれＹ軸方向に延び、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸからほぼ同一距離隔てて配置されている。
【００７７】
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図４に示されるように、Ｘ軸方向に沿って投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通りかつＸ軸と平行な直線ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは６個）のＹヘッド６４を備えている。ヘッドユニット６２Ａは、前述のＹスケール３９Ｙ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、６眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図７参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ位置を計測する多眼（ここでは、６眼）のＹリニアエンコーダ７０Ｃ（図７参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃが備える隣接するＹヘッド６４（すなわち、計測ビーム）の間隔は、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える複数のＹヘッド６４のうち、最も内側に位置するＹヘッド６４は、投影光学系ＰＬの光軸になるべく近く配置するために、投影光学系ＰＬの鏡筒４０の下端部（より正確には先端レンズ１９１を取り囲むノズルユニット３２の横側）に固定されている。
【００７８】
ヘッドユニット６２Ｂは、図４に示されるように、上記直線ＬＶ上にＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数、ここでは７個のＸヘッド６６を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、上記直線ＬＶ上に所定間隔で配置された複数、ここでは１１個（ただし、図４ではプライマリアライメント系ＡＬ１と重なる１１個のうちの３個は不図示）のＸヘッド６６を備えている。ヘッドユニット６２Ｂは、前述のＸスケール３９Ｘ1を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する、多眼（ここでは、７眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図７参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ位置を計測する多眼（ここでは、１１眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｄ（図７参照）を構成する。また、本実施形態では、例えば後述するアライメント時などにヘッドユニット６２Ｄが備える１１個のＸヘッド６６のうちの２個のＸヘッド６６が、Ｘスケール３９Ｘ1，Ｘスケール３９Ｘ2に同時にそれぞれ対向する場合がある。この場合には、Ｘスケール３９Ｘ1とこれに対向するＸヘッド６６とによって、Ｘリニアエンコーダ７０Ｂが構成され、Ｘスケール３９Ｘ2とこれに対向するＸヘッド６６とによって、Ｘリニアエンコーダ７０Ｄが構成される。
【００７９】
ここで、１１個のＸヘッド６６のうちの一部、ここでは３個のＸヘッドは、プライマリアライメント系ＡＬ１の支持部材５４の下方に取り付けられている。また、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（計測ビーム）の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える複数のＸヘッド６６のうち、最も内側に位置するＸヘッド６６は、投影光学系ＰＬの光軸になるべく近く配置するために、投影光学系ＰＬの鏡筒の下端部（より正確には先端レンズ１９１を取り囲むノズルユニット３２の横側）に固定されている。
【００８０】
さらに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側、セカンダリアライメント系ＡＬ２4の＋Ｘ側に、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線上かつその検出中心に対してほぼ対称に検出点が配置されるＹヘッド６４ｙ1，６４ｙ2がそれぞれ設けられている。Ｙヘッド６４ｙ1，６４ｙ2の間隔は、前述した距離Ｌにほぼ等しく設定されている。Ｙヘッド６４ｙ1，６４ｙ2は、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの中心が上記直線ＬＶ上にある図４に示される状態では、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にそれぞれ対向するようになっている。後述するアライメント動作の際などでは、Ｙヘッド６４ｙ1，６４ｙ2に対向してＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1がそれぞれ配置され、このＹヘッド６４ｙ1，６４ｙ2（すなわち、これらＹヘッド６４ｙ1，６４ｙ2によって構成されるＹエンコーダ７０Ｃ、７０Ａ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測される。
【００８１】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系の後述するベースライン計測時などに、ＣＤバー４６の一対の基準格子５２とＹヘッド６４ｙ1，６４ｙ2とがそれぞれ対向し、Ｙヘッド６４ｙ1，６４ｙ2と対向する基準格子５２とによって、ＣＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６４ｙ1，６４ｙ2によって構成されるエンコーダをＹ軸リニアエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ（図７参照）と呼ぶ。
【００８２】
上述した６つのリニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆの計測値に基づいて、ＣＤバー４６のθｚ方向の回転を制御する。
【００８３】
本実施形態の露光装置１００では、図４に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略述する）が設けられている。本実施形態では、一例として、前述のヘッドユニット６２Ｃの−Ｘ端部の−Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ａの＋Ｘ端部の−Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。
【００８４】
図４の多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点は、被検面上でＸ軸方向に沿って所定間隔で配置される。本実施形態では、例えば１行Ｍ列（Ｍは検出点の総数）又は２行Ｎ列（Ｎは検出点の総数の１／２）の行マトリックス状に配置される。図４中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示せず、照射系９０ａ及び受光系９０ｂの間でＸ軸方向に延びる細長い検出領域ＡＦとして示している。この検出領域ＡＦは、Ｘ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度に設定されているので、ウエハＷをＹ軸方向に１回スキャンするだけで、ウエハＷのほぼ全面でＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を計測できる。また、この検出領域ＡＦは、Ｙ軸方向に関して、前述の液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4）の検出領域との間に配置されているので、多点ＡＦ系とアライメント系とでその検出動作を並行して行うことが可能となっている。多点ＡＦ系は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレームなどに設けても良いが、本実施形態では前述の計測フレームに設けるものとする。
【００８５】
なお、複数の検出点は１行Ｍ列又は２行Ｎ列で配置されるものとしたが、行数及び／又は列数はこれに限られない。但し、行数が２以上である場合は、異なる行の間でも検出点のＸ軸方向の位置を異ならせることが好ましい。さらに、複数の検出点はＸ軸方向に沿って配置されるものとしたが、これに限らず、複数の検出点の全部又は一部をＹ軸方向に関して異なる位置に配置しても良い。
【００８６】
本実施形態の露光装置１００は、多点ＡＦ系の複数の検出点のうち両端に位置する検出点の近傍、すなわち検出領域ＡＦの両端部近傍に、前述の直線ＬＶに関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサ（以下、Ｚセンサと略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺセンサ７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。Ｚセンサ７２ａ〜７２ｄとしては、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハテーブルＷＴＢ表面のＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置情報を計測するセンサ、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサ（ＣＤピックアップ方式のセンサ）が用いられている。なお、Ｚセンサ７２ａ〜７２ｄは前述した計測フレームなどに設けても良い。
【００８７】
さらに、前述したヘッドユニット６２Ｃは、複数のＹヘッド６４を結ぶＸ軸方向の直線ＬＨを挟んで一側と他側に位置する、直線ＬＨに平行な２本の直線上にそれぞれ沿って且つ所定間隔で配置された複数（ここでは各６個、合計で１２個）のＺセンサ７４i,j（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２，…，６）を備えている。この場合、対を成すＺセンサ７４1,j、７４2,jは、上記直線ＬＨに関して対称に配置されている。さらに、複数対（ここでは６対）のＺセンサ７４1,j、７４2,jと複数のＹヘッド６４とは、Ｘ軸方向に関して交互に配置されている。各Ｚセンサ７４i,jとしては、例えば、前述のＺセンサ７２ａ〜７２ｄと同様のＣＤピックアップ方式のセンサが用いられている。
【００８８】
ここで、直線ＬＨに関して対称な位置にある各対のＺセンサ７４1,j，７４2,jの間隔は、前述したＺセンサ７２ｃ，７２ｄの間隔と同一間隔に設定されている。また、一対のＺセンサ７４1,4，７４2,4は、Ｚセンサ７２ａ，７２ｂと同一の、Ｙ軸方向に平行な直線上に位置している。
【００８９】
また、前述したヘッドユニット６２Ａは、前述の直線ＬＶに関して、上述の複数のＺセンサ７４i,jと対称に配置された複数、ここでは１２個のＺセンサ７６p,q（ｐ＝１，２、ｑ＝１，２，…，６）を備えている。各Ｚセンサ７６p,qとしては、例えば、前述のＺセンサ７２ａ〜７２ｄと同様のＣＤピックアップ方式のセンサが用いられている。また、一対のＺセンサ７６1,3，７６2,3は、Ｚセンサ７２ｃ，７２ｄと同一のＹ軸方向の直線上に位置している。
【００９０】
なお、図４では、計測ステージＭＳＴの図示が省略されるとともに、その計測ステージＭＳＴと先端レンズ１９１との間に保持される水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。また、この図４において、符号７８は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）のビーム路近傍に所定温度に温度調整されたドライエアーを、図４中の白抜き矢印で示されるように、例えばダウンフローにて送風する局所空調システムを示す。また、符号ＵＰは、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰはウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。本実施形態では、アンロードポジションＵＰと、ローディングポジションＬＰとは、直線ＬＶに関して対称に設定されている。なお、本実施形態では、ウエハＷの交換位置をアンロードポジションＵＰとローディングポジションＬＰとに分けて設定しているが、アンロードポジションＵＰとローディングポジションＬＰとを同一位置としても良い。なお、液浸領域１４がウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとの間で移動する動作や基板の交換中における計測ステージＭＳＴの計測動作については省略するが、それらの動作は欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書、国際公開第２００６／０１３８０６号パンフレットなどに開示されている。
【００９１】
図７には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。なお、図７においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８などの計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
【００９２】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、前述したようなウエハテーブルＷＴＢ上のＸスケール、Ｙスケールの配置及び前述したようなＸヘッド、Ｙヘッドの配置を採用したことから、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）などに例示されるように、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲（すなわち、本実施形態では、アライメント及び露光動作のために移動する範囲）では、必ず、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2とヘッドユニット６２Ｂ、６２Ｄ（Ｘヘッド６６）とがそれぞれ対向し、かつＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃ（Ｙヘッド６４）又はＹヘッド６４ｙ1、６４ｙ2とがそれぞれ対向するようになっている。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）中では、対応するＸスケール又はＹスケールに対向したヘッドが丸で囲んで示されている。
【００９３】
このため、主制御装置２０は、前述のウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの少なくとも３つの計測値に基づいて、ステージ駆動系１２４を構成する各モータを制御することで、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）を、高精度に制御することができる。エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計に比べては無視できるほど小さいので、空気揺らぎに起因する計測値の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲及びスケールのサイズ（すなわち、回折格子の形成範囲）などに応じて、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ａ，６２Ｃのサイズ（例えば、ヘッドの数及び／又は間隔など）を設定している。従って、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では、４つのスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2、３９Ｙ1，３９Ｙ2が全てヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ａ，６２Ｃとそれぞれ対向するが、４つのスケールが全て対応するヘッドユニットと対向しなくても良い。例えば、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の一方、及び／又はＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の一方がヘッドユニットから外れても良い。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の一方、又はＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の一方がヘッドユニットから外れる場合、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では３つのスケールがヘッドユニットと対向するので、ウエハステージＷＳＴのＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の位置情報を常時計測可能である。また、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の一方、及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の一方がヘッドユニットから外れる場合、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク範囲では２つのスケールがヘッドユニットと対向するので、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の位置情報は常時計測できないが、Ｘ軸及びＹ軸方向の位置情報は常時計測可能である。この場合、干渉計システム１１８によって計測されるウエハステージＷＳＴのθｚ方向の位置情報を併用して、ウエハステージＷＳＴの位置制御を行っても良い。
【００９４】
また、図８（Ａ）中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を計測するＹヘッド６４が、同図中に矢印ｅ1，ｅ2で示されるように、隣のＹヘッド６４に順次切り換わる。例えば、Ｙスケール３９Ｙ1を検出しているＹヘッド６４が実線の丸で囲まれるＹヘッド６４から点線の丸で囲まれるＹヘッド６４へ切り換わる。このため、その切り換わりの前後で、計測値が引き継がれる。すなわち、本実施形態では、このＹヘッド６４の切り換え及び計測値の引継ぎを円滑に行うために、前述の如く、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃが備える隣接するＹヘッド６４の間隔を、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅よりも狭く設定したものである。
【００９５】
また、本実施形態では、前述の如く、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄが備える隣接するＸヘッド６６の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅よりも狭く設定されているので、上述と同様に、図８（Ｂ）中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する際、そのウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置を計測するＸヘッド６６が、順次隣のＸヘッド６６に切り換わり（例えば、Ｙスケール３９Ｘ1を検出しているＸヘッド６６が実線の丸で囲まれるＸヘッド６６から点線の丸で囲まれるＸヘッド６６へ切り換わる）、その切り換わりの前後で計測値が引き継がれる。
【００９６】
次に、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの構成等について、図９（Ａ）に拡大して示されるＹエンコーダ７０Ａを代表的に採り上げて説明する。この図９（Ａ）では、Ｙスケール３９Ｙ1に検出光（計測ビーム）を照射するヘッドユニット６２Ａの１つのＹヘッド６４を示している。
【００９７】
Ｙヘッド６４は、大別すると、照射系６４ａ、光学系６４ｂ、及び受光系６４ｃの３部分から構成されている。照射系６４ａは、レーザ光ＬＢをＹ軸及びＺ軸に対して４５°を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザＬＤと、該半導体レーザＬＤから射出されるレーザビームＬＢの光路上に配置されたレンズＬ１とを含む。光学系６４ｂは、その分離面がＸＺ平面と平行である偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と記述する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ等を備えている。
【００９８】
前記受光系６４ｃは、偏光子（検光子）及び光検出器等を含む。このＹエンコーダ７０Ａにおいて、半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬＢはレンズＬ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、偏光分離されて２つのビームＬＢ1、ＬＢ2となる。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ1は反射ミラーＲ１ａを介してＹスケール３９Ｙ1に形成された反射型回折格子ＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2は反射ミラーＲ１ｂを介して反射型回折格子ＲＧに到達する。なお、ここで偏光分離とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。
【００９９】
ビームＬＢ1、ＬＢ2の照射によって回折格子ＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームはそれぞれ、レンズＬ２ｂ、Ｌ２ａを介してλ／４板ＷＰ１ｂ、ＷＰ１ａにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ｂ、Ｒ２ａにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ｂ、ＷＰ１ａを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに達する。偏光ビームスプリッタＰＢＳに達した２つのビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過したビームＬＢ1の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて受光系６４ｃに入射するとともに、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されたビームＬＢ2の１次回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過してビームＬＢ1の１次回折ビームと同軸に合成されて受光系６４ｃに入射する。そして、上記２つの１次回折ビームは、受光系６４ｃの内部で、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。
【０１００】
上記の説明からわかるように、Ｙエンコーダ７０Ａでは、干渉させる２つのビームの光路長がそれぞれ極短くかつ互いにほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。そして、Ｙスケール３９Ｙ1（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（この場合、Ｙ軸方向）に移動すると、２つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化が、受光系６４ｃによって検出され、その強度変化に応じた位置情報がＹエンコーダ７０Ａの計測値として出力される。その他のエンコーダ７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｄ等も、エンコーダ７０Ａと同様にして構成されている。各エンコーダとしては、分解能が、例えば０．１ｎｍ程度のものが用いられている。なお、本実施形態のエンコーダでは、図９（Ｂ）に示されるように、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢを用いても良い。図９（Ｂ）では、格子ＲＧと比較してビームＬＢを誇張して大きく図示している。
【０１０１】
ところで、エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張その他により回折格子が変形したり、回折格子のピッチが部分的は又は全体的に変化したりする等、機械的な長期安定性に欠ける。このため、その計測値に含まれる誤差が使用時間の経過と共に大きくなるので、これを補正する必要がある。この場合、図２のＹ軸干渉計１６及びＸ軸干渉計１２６によれば、アッベ誤差なくウエハテーブルＷＴＢのＹ位置及びＸ位置を計測することができる。
【０１０２】
そこで、Ｙ軸干渉計１６の計測値の短期変動が無視できる程度の低速で、且つＸ軸干渉計１２６の計測値を所定値に固定しつつ、Ｙ軸干渉計１６及び図４のＺセンサ７４1,4、７４2,4、７６1,3、７６2,3の計測値に基づいて、ピッチング量、ローリング量及びヨーイング量を全て零に維持しながら、例えばＹスケール３９Ｙ1、３９Ｙ2の他端（−Ｙ側の一端）がそれぞれ対応するヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃと一致するまで（前述の有効ストローク範囲で）ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動させる。この移動中に、主制御装置２０は、図７のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃの計測値及びＹ軸干渉計１６の計測値を、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ計測値に基づいてＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃの計測値とＹ軸干渉計１６の計測値との関係を求める。この関係から、Ｙリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃの計測値の誤差を補正できる。
【０１０３】
同様に、Ｘ軸干渉計１２６を用いて、Ｘリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの計測値の誤差を補正できる。
【０１０４】
次に、本実施形態の露光装置１００で行われる、ウエハアライメントについて、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）を用いて簡単に説明する。
【０１０５】
ここでは、図１０（Ｃ）に示されるレイアウト（ショットマップ）で複数のショット領域が形成されているウエハＷ上の１６個のショット領域ＡＳ（図１０（Ｃ）において黒い領域）を、アライメントショットとする場合の動作について説明する。なお、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）では、計測ステージＭＳＴの図示は省略されている。
【０１０６】
この際に、予め図４のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4で図６（Ａ）の計測ステージＭＳＴ側のＣＤバー４６上の対応する基準マークＭの座標を計測することによって、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン量（検出中心の座標と図１のレチクルＲのパターンの像の基準位置との位置関係）が求められて図７のアライメント演算系２０ａ(演算装置)に記憶されている。また、前提として、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、アライメントショットＡＳの配置に合わせて、そのＸ軸方向の位置調整が事前に行われているものとする。
【０１０７】
まず、主制御装置２０は、ローディングポジションＬＰにウエハＷ中心が位置決めされたウエハステージＷＳＴを、図１０（Ａ）中の左斜め上に向けて移動させ、ウエハＷの中心が直線ＬＶ上に位置する、所定の位置（後述するアライメント開始位置）に位置決めする。この場合のウエハステージＷＳＴの移動は、主制御装置２０により、Ｘエンコーダ７０Ｄの計測値及びＹ軸干渉計１６の計測値に基づいて、ステージ駆動系１２４の各モータを駆動することで行われる。アライメント開始位置に位置決めされた状態では、ウエハＷが載置されたウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置（θｚ回転を含む）の制御は、図４のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2にそれぞれ対向するヘッドユニット６２Ｄが備える２つのＸヘッド６６、及びＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向するＹヘッド６４ｙ2，６４ｙ1（４つのエンコーダ）の計測値に基づいて行われる。
【０１０８】
次に、主制御装置２０は、上記４つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して図１０（Ａ）に示される位置に位置決めし、プライマリアライメント系ＡＬ１、セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのファーストアライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１０（Ａ）中の星マーク参照）、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の上記４つのエンコーダの計測値とを関連付けてアライメント演算系２０ａに供給する。なお、このときアライメントマークを検出していない、両端のセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4は、ウエハテーブルＷＴＢ（又はウエハ）に検出光を照射しないようにしても良いし、照射するようにしても良い。また、本実施形態のウエハアライメントでは、プライマリアライメント系ＡＬ１がウエハテーブルＷＴＢのセンターライン上に配置されるように、ウエハステージＷＳＴはそのＸ軸方向の位置が設定され、このプライマリアライメント系ＡＬ１はウエハの子午線上に位置するアライメントショットのアライメントマークを検出する。なお、ウエハＷ上で各ショット領域の内部にアライメントマークが形成されるものとしても良いが、本実施形態では各ショット領域の外部、すなわちウエハＷの多数のショット領域を区画するストリートライン（スクライブライン）上にアライメントマークが形成されているものとする。
【０１０９】
次に、主制御装置２０は、上記４つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのセカンドアライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時の上記４つのエンコーダの計測値とを関連付けてアライメント演算系２０ａに供給する。
【０１１０】
次に、主制御装置２０は、上記４つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動して５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4がウエハＷ上の５つのサードアライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し（図１０（Ｂ）中の星マーク参照）、上記５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の検出結果とその検出時の上記４つのエンコーダの計測値とを関連付けてアライメント演算系２０ａに供給する。
【０１１１】
次に、主制御装置２０は、上記４つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動してプライマリアライメント系ＡＬ１，セカンダリアライメント系ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、ウエハＷ上の３つのフォースアライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出可能となる位置に位置決めし、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのアライメントマークをほぼ同時にかつ個別に検出し、上記３つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3の検出結果とその検出時の上記４つのエンコーダの計測値とを関連付けてアライメント演算系２０ａに供給する。
【０１１２】
そして、アライメント演算系２０ａは、このようにして得た合計１６個のアライメントマーク（図１０Ｃ参照）の検出結果と、対応する上記４つのエンコーダの計測値と、プライマリアライメント系ＡＬ１、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのベースラインとを用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報（対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書）などに開示されるＥＧＡ方式にて統計演算を行う。そして、上記４つのエンコーダ（４つのヘッドユニット）の計測軸で規定されるステージ座標系（例えば、投影光学系ＰＬの光軸を原点とするＸＹ座標系）上におけるウエハＷ上の全てのショット領域の配列座標（配列情報）を算出する。
【０１１３】
この場合、一例として、上記のアライメントショットのウエハＷ上の座標系での配列座標からステージ座標系での配列座標を求めるために、最小自乗法等によって、Ｘ軸、Ｙ軸のスケーリング（線形伸縮）（Ｓｘ，Ｓｙ）、ローテーションθ、直交度ω、及びＸ軸、Ｙ軸のオフセット（Ｏｘ，Ｏｙ）よりなる６個のパラメータの値が決定される。そして、これらの６個のパラメータを用いて、ウエハＷ上の各ショット領域のウエハＷ上の座標系での配列座標（ｘ，ｙ）から、ステージ座標系での配列座標（Ｘｆ，Ｙｆ）が次式に基づいて算出される。
【０１１４】
0005555983.tif 000002
【０１１５】
このように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動させ、その移動経路上における４箇所にウエハステージＷＳＴを位置決めすることにより、合計１６箇所のアライメントショットＡＳにおけるアライメントマークの位置情報を、１６箇所のアライメントマークを単一のアライメント系で順次検出する場合などに比べて、格段に短時間で得ることができる。この場合において、例えばアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3について見れば特に分かり易いが、上記のウエハステージＷＳＴの移動する動作と連動して、これらアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3はそれぞれ、検出領域（例えば、検出光の照射領域に相当）内に順次配置される、Ｙ軸方向に沿って配列された複数のアライメントマークを検出する。このため、上記のアライメントマークの計測に際して、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動させる必要が無い。露光後のアライメントマークの位置情報を検出する場合は、ウエハステージＷＳＴを−Ｙ方向に移動させればよいので、この場合もウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動させる必要が無い。なお、露光前と露光後のいずれでもあっても、アライメントマークの検出動作時にウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に移動しても良い。
【０１１６】
次に、本実施形態の図１の露光装置１００を用いて１ロットのウエハに順次レチクルＲのパターンを露光する場合の動作の一例につき図１１のフローチャートを参照して説明する。
【０１１７】
先ず、そのロットの１枚目のウエハ（ウエハＷとする）がウエハテーブルＷＴＢ上にロードされる。ここで、説明を簡単にするために、１枚目のウエハには、既に一層目の露光が終了してまたは所定の加工によりアライメントマークが既に形成されているものとする。ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の所定個数（ここでは１６個）のアライメントショットＡＳを、図１０（Ａ）から図１０（Ｂ）に示すようにアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4の視野内に順次位置決めすることによって、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4によって各アライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークの座標を計測する（図１１のステップ２０１）。この計測結果及び対応するウエハステージＷＳＴの座標値（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値）が図７のアライメント演算系２０ａに供給され、アライメント演算系２０ａは、式（１）の６個のパラメータ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）（以下、パラメータｐｉ（ｉ＝１〜６）とも呼ぶ）を算出する。これらのパラメータを用いて式（１）に基づいて計算されるウエハＷ上の全部のショット領域の配列座標と、式（１）のパラメータｐｉとを含む情報が主制御装置２０に供給される。
【０１１８】
ステップ２０２において、主制御装置２０は、一例としてスケーリングＳｘ，Ｓｙに合わせて、上記の結像特性補正機構を用いて投影光学系ＰＬの投影倍率βを補正する。本例のスケーリングＳｘ，Ｓｙは１倍に対する偏差であり、説明を単純化するため、投影倍率βのＸ及びＹ方向に対する変化率の１倍からの偏差をそれぞれＭｘ及びＭｙとする。この結果、Ｍｘ及びＭｙをそれぞれスケーリングＳｘ，Ｓｙの値に設定することによって、投影倍率βはＸ方向及びＹ方向にそれぞれ（１＋Ｓｘ）倍、及び（１＋Ｓｙ）倍になる。従って、ウエハＷに対する露光を開始する時点では、Ｓｘ及びＳｙのスケーリングが生じているウエハＷの各ショット領域に、レチクルＲのパターンの像を正確に重ね合わせて露光できる。
【０１１９】
次のステップ２０３において、主制御装置２０の制御のもとで、アライメント演算系２０ａから供給された配列座標に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、かつステップ２０２で補正された投影倍率の投影光学系ＰＬを介して、液浸方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。このウエハＷの露光中に、照明光の熱エネルギー等の影響で、スケーリングＳｘ，Ｓｙ等が僅かに次第に変動する恐れがある。この場合にはウエハＷの露光中に次第に重ね合わせ精度が低下する。特に、液浸露光の場合には、ウエハＷ上に液体による液浸領域が局部的に形成されるので、例えば気化熱などによってもウエハＷの温度変化、すなわち変形（伸縮など）が生じることがある。このため、ウエハＷの熱的変動、ひいては変形あるいはＥＧＡパラメータの変化は予測しがたい。さらに、液浸領域は、露光動作中にウエハＷ上を移動するので、それによる温度分布が生じる可能性もある。
【０１２０】
本実施形態では、そのような問題に対する対策として露光が終わった１枚目のウエハＷに対しても、ステップ２０４において、ステップ２０１と同様に、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4によって各アライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークの座標を計測する。この計測結果及び対応するウエハステージＷＳＴの座標値（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄの計測値）が図７のアライメント演算系２０ａに供給される。その計測結果から、アライメント演算系２０ａでは、式（１）のパラメータｐｉ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）を求める。ステップ２０４において、ウエハＷの移動方向は、−Ｙ方向であり、ステップ２０１における移動方向（＋Ｙ方向）と逆となる。これは、露光が終わったウエハＷを、投影光学系ＰＬの直下（露光位置）からアンロードポジションＵＰまで移動する間に、アライメントマークの検出を行うためである。これにより、ステップ２０４でアライメントマークの検出を再度行ってもスループットの低下を抑えることができる。
【０１２１】
次のステップ２０５において、アライメント演算系２０ａでは、ステップ２０２で求めた式（１）のパラメータ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）に対するステップ２０４で求めたパラメータ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）の変動量（ΔＳｘ，ΔＳｙ，Δθ，Δω，ΔＯｘ，ΔＯｙ）であるΔｐｉ（ｉ＝１〜６）を求めて、内部のメモリに記憶する。
【０１２２】
次のステップ２０６において、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハの交換が行われ、ｋ枚目（ｋ＝２，３，…）のウエハがウエハテーブルＷＴＢ上にロードされる。次のステップ２０７において、ステップ２０１と同様に、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4によってｋ枚目のウエハの各アライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークの座標を計測する。この計測結果及び対応するウエハステージＷＳＴの座標値が図７のアライメント演算系２０ａに供給され、その計測結果から、式（１）のパラメータｐｉ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）が求められる。
【０１２３】
次のステップ２０８において、アライメント演算系２０ａでは、一例としてステップ２０７で求めたパラメータｐｉ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）に、ステップ２０５（又は後述のステップ２１１）で記憶した露光中のパラメータの変動量（ΔＳｘ，ΔＳｙ，Δθ，Δω，ΔＯｘ，ΔＯｙ）であるΔｐｉの１／２を加算して、以下のように補正後のパラメータｐｉ’（Ｓｘ’，Ｓｙ’，θ’，ω’，Ｏｘ’，Ｏｙ’）を求める。
【０１２４】
Ｓｘ’＝Ｓｘ＋ΔＳｘ／２，Ｓｙ’＝Ｓｙ＋ΔＳｙ／２  …（２Ａ）
θ’＝θ＋Δθ／２，ω’＝ω＋Δω／２              …（２Ｂ）
Ｏｘ’＝Ｏｘ＋ΔＯｘ／２，Ｏｙ’＝Ｏｙ＋ΔＯｙ／２  …（２Ｃ）
【０１２５】
そして、アライメント演算系２０ａでは、補正後のパラメータｐｉ’（Ｓｘ’，Ｓｙ’，θ’，ω’，Ｏｘ’，Ｏｙ’）を式（１）に代入して計算されるｋ枚目のウエハの全部のショット領域の配列座標、及び補正後のパラメータｐｉ’を主制御装置２０に供給する。これに応じて、主制御装置２０では、上記の結像特性補正機構を介して、投影光学系ＰＬの投影倍率βの変化率のＸ方向及びＹ方向の偏差Ｍｘ及びＭｙをそれぞれ補正後のスケーリングＳｘ’，Ｓｙ’の値に設定する。
【０１２６】
次のステップ２０９において、主制御装置２０の制御のもとで、アライメント演算系２０ａから供給された配列座標に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、かつステップ２０８で補正された投影倍率の投影光学系ＰＬを介して、液浸方式でウエハＷ上の全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。
【０１２７】
次のステップ２１０において、ステップ２０７と同様にアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4によってこのｋ枚目の露光後のウエハの各アライメントショットＡＳに付設されたアライメントマークの座標を計測する。この計測結果及び対応するウエハステージＷＳＴの座標値が図７のアライメント演算系２０ａに供給される。その計測結果から、アライメント演算系２０ａでは、式（１）のパラメータｐｉ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）を求める。
【０１２８】
次のステップ２１１において、アライメント演算系２０ａでは、ステップ２０７で求めた式（１）のパラメータ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）に対するステップ２１０で求めたパラメータ（Ｓｘ，Ｓｙ，θ，ω，Ｏｘ，Ｏｙ）の変動量（ΔＳｘ，ΔＳｙ，Δθ，Δω，ΔＯｘ，ΔＯｙ）であるΔｐｉを求めて、内部のメモリに記憶する。
【０１２９】
次のステップ２１２において、１ロットのウエハの露光が終了していない場合には、動作はステップ２０６に戻り、ウエハの交換が行われる。以下、上述のステップ２０７〜２１１の動作が繰り返される。そして、ステップ２１２で１ロットのウエハの露光が終了すると、露光工程が終了する。
【０１３０】
この際に、ステップ２０９でｋ枚目のウエハの露光中に例えばスケーリングＳｘ，Ｓｙが僅かに次第に変動しても、この変動の傾向はその直前に露光されたウエハの変動の傾向とほぼ同じであるとみなすことができる。そして、本実施形態では、式（２Ａ）〜（２Ｃ）のように補正されたパラメータを用いて、かつ補正された投影倍率を用いているため、ウエハの露光中のパラメータの誤差が小さくなり、重ね合わせ精度が向上する。
【０１３１】
具体的に、図１２（Ａ）は、１枚目〜４枚目のウエハについてアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4の計測値から算出されるＸ軸のスケーリングＳｘの変化の一例を示し、図１２（Ｂ）は、図１１の動作によって補正される投影光学系ＰＬのＸ軸の投影倍率の１倍からの偏差Ｍｘの変化を示す。図１２（Ａ）及び（Ｂ）において、横軸の時点ｔｋ１（ｋ＝１〜４）は、ｋ枚目のウエハの露光前のマーク計測が終了した時点（図１１のステップ２０１，２０７が終了した時点）、時点ｔｋ２（ｋ＝１〜４）は、ｋ枚目のウエハの露光の中間時点（ステップ２０３，２０９の中間時点）、時点ｔｋ３（ｋ＝１〜４）は、ｋ枚目のウエハの露光後のマーク計測が終了した時点（ステップ２０４，２１０が終了した時点）を表している。
【０１３２】
図１２（Ａ）に示すように、１枚目のウエハのスケーリングＳｘの露光前の計測値をＳｘ１、露光後の計測値の変動分をΔＳ１、２枚目のウエハのスケーリングＳｘの露光前の計測値をＳｘ２とすると、図１２（Ｂ）に示すように、１枚目のウエハの投影倍率の偏差ＭｘはＳｘ１に設定され、２枚目のウエハの投影倍率の偏差ＭｘはＳｘａ（＝Ｓｘ２＋ΔＳ１／２）に設定される。以下、２枚目、３枚目のウエハのスケーリングＳｘの露光後の変動分をΔＳ２、ΔＳ３として、３枚目、４枚目のウエハのスケーリングＳｘの露光前の計測値をＳｘ３，Ｓｘ４とすると、図１２（Ｂ）に示すように、３枚目のウエハの投影倍率の偏差ＭｘはＳｘｂ（＝Ｓｘ３＋ΔＳ２／２）に設定され、４枚目のウエハの投影倍率の偏差ＭｘはＳｘｃ（＝Ｓｘ４＋ΔＳ３／２）に設定される。
【０１３３】
この場合、各ウエハの露光中でのスケーリングＳｘの変動は、図１２（Ａ）の実線の直線で示すように時間ｔに関してほぼ線形であるとみなすことができる。従って、図１２（Ａ）及び（Ｂ）から分かるように、２枚目以降のウエハの露光の中間時点ｔ２２，ｔ３２，ｔ４２においては、補正後の投影倍率の偏差Ｍｘは、実際に変化しているスケーリングＳｘの値に等しくなっており、露光中に平均的に重ね合わせ精度が向上することが分かる。
【０１３４】
また、上記の実施形態では、図１１のステップ２０１（又は２０７）で計測される露光前のウエハ上のアライメントマークと、ステップ２０４（又は２１０）で計測される露光後のウエハ上のアライメントマークとは同じマークである。従って、求められる式（１）のパラメータの変動分を正確に求めることができる。
【０１３５】
なお、図１１のステップ２０１（又は２０７）で計測される露光前のウエハ上の複数のアライメントマークと、ステップ２０４（又は２１０）で計測される露光後のウエハ上の複数のアライメントマークとは少なくとも一つが同じマークであってもよい。この場合にも、式（１）のパラメータの変動分を正確に求めることができる。
【０１３６】
ただし、本例のようにアライメントショットＡＳの個数が多い場合には、平均化効果によって式（１）のパラメータを高精度に求めることができる。従って、露光前に計測する複数のアライメントマークと露光後に計測する複数のアライメントマークとが全く異なっていてもよく、露光後に計測する複数のアライメントマークの個数を少なくしてもよい。要は、できるだけ計測時間が短縮されるように露光前及び露光後のアライメントショットＡＳの配列を設定することができる。
【０１３７】
また、図１１のステップ２０３の露光時において、１枚目のウエハＷは図１のウエハテーブルＷＴＢ（可動部材）で保持され、かつステップ２０１の露光前のマーク座標の計測結果（露光前の位置合わせ情報）に基づいてアライメントされながら移動される。そして、ステップ２０４の露光後のマーク座標（露光後の位置合わせ情報）の計測は、ウエハテーブルＷＴＢによる１枚目のウエハＷの保持が解除される前に実行される。これは、ウエハＷの位置ずれが生じない状態で、露光前及び露光後の位置合わせ情報の変動量が高精度に計測できるからである。また、ウエハＷは、アライメント及び露光が行われている間に、前述のように真空吸着などによりウエハテーブルＷＴＢに強制的に保持されており、この状態におけるウエハＷのマーク座標の変動を観測することが、実際に露光が行われているときのウエハＷに作用する外的因子を反映しているからでもある。
【０１３８】
また、本実施形態では、複数のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いているため、例えば図１１のステップ２０３（又はステップ２０９）では、当該ウエハの第１半面の露光が終わり、第２半面の露光中に、そのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、露光が終了した第１半面中にあるアライメントショットＡＳのアライメントマークの位置を計測してもよい。この場合、例えば、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示されたウエハＷの左下側あるいは右下側に位置するショット領域から露光を開始する。これにより、ウエハの上半分に位置するショット領域の露光動作と並行して、既に露光が終了したウエハの下半分に位置するアライメントマークの検出動作を実行することができる。このように露光と位置合わせ情報の計測動作とを少なくとも一部で並行して実行することによって、その後のステップ２０４（又はステップ２１０）では、残りの第２半面中のアライメントマークの位置を計測するのみでよいため、スループットが向上する。
【０１３９】
これに関して、本実施形態のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4は画像処理方式であるが、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4として、例えば特開平２−２７２３０５号公報（対応する米国特許第５,１５１,７５０号）に開示されている、回折格子状のマークとスポット光とを相対走査するレーザ・ステップ・アライメント方式（ＬＳＡ方式）のアライメント系、又は回折格子状のマークからの干渉光を受光するレーザ干渉方式（ＬＩＡ方式）のアライメント系等を使用することも可能である。例えばＬＳＡ方式のアライメント系を使用する場合には、上記のウエハの第２半面のショット領域の走査露光中に、第１半面のショット領域のアライメントマークの計測を容易に並行して行うことが可能になる。
【０１４０】
また、本実施形態では、複数のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いているため、露光対象のウエハ上の複数箇所で同時にアライメントマークを検出することができる。従って、露光工程のスループットを低下させることなく、アライメントショットＡＳの個数を多くしてアライメント精度を高めることができる。ただし、本発明はウエハ用の一つのアライメント系を備えた露光装置にも適用できる。
【０１４１】
なお、上記実施形態では、（Ｋ−１）枚目のウエハの、露光後に計測されたアライメントマークの位置情報、すなわちＥＧＡパラメータの変動量Δｐｉを用いて、ｋ枚目のウエハのＥＧＡパラメータｐｉを補正することによって、ｋ枚目のウエハのショット領域の位置（配列情報）を算出するものとしたが、この配列情報の算出方法はこれに限られるものではない。例えば、ＥＧＡパラメータｐｉを用いてｋ枚目のウエハのショット領域の位置を算出し、（Ｋ−１）枚目のウエハのアライメントマークの位置情報に基づいてその算出した位置を補正してもよい。また、上記実施形態ではＥＧＡ方式でウエハのアライメントを行うものとしたが、ＥＧＡ方式に限らず他のアライメント方式を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、投影光学系ＰＬの倍率調整によって、ウエハのスケーリングエラーによるレチクルのパターン像とショット領域との重ね合わせ誤差を低減するものとしたが、例えばショット領域の歪みによる重ね合わせ誤差も補正することとしてもよい。
【０１４２】
また、上記実施形態では、ｋ枚目のウエハの露光において、（Ｋ−１）枚目のウエハの、露光後に計測されたアライメントマークの位置情報を用いて、ｋ枚目のウエハのショット領域の位置、及び投影倍率を補正（決定）するものとしたが、アライメントマークの位置情報を計測すべきウエハは（Ｋ−１）枚目のウエハに限られるものではない。例えば、（ｋ＋１）枚目以降のウエハでは、ｋ枚目までのウエハの少なくとも２枚におけるアライメントマークの位置情報を用いてもよいし、ｋ枚目のウエハのアライメントマークの位置情報を用いず、（ｋ−１）枚目までの少なくとも１枚のウエハのアライメントマークの位置情報を用いてもよい。特に後者では、ロット内のウエハのうち、最後に露光するウエハを除く残りのウエハの全てで、その露光後にアライメントマークの位置情報を計測しなくてもよい。すなわち、最後のウエハを除く残りのウエハの一部のみでアライメントマークの位置情報を計測することとしてもよい。この場合、１枚又は複数枚おきにウエハのアライメントマークの位置情報を計測してもよいし、位置情報を計測しないウエハの枚数を変更してもよい。なお、いずれの場合であっても、ロット内の先頭（１枚目）のウエハではアライメントマークの位置情報を計測することが好ましい。また、上記実施形態では、（ｋ−１）枚目のウエハのアライメントマークの位置情報を、ｋ枚目以降の複数枚のウエハでそれぞれ用いてもよい。
【０１４３】
また、上記の実施形態では、ウエハの露光前及び露光後のＥＧＡ方式のアライメントのパラメータの変動量を求め、この変動量を用いて後のウエハのパラメータを補正しているが、それとともに、又はそれとは別に、ウエハの露光前及び露光後のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン量（レチクルパターンの像とアライメント系との位置関係）及びアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4の計測値のドリフト等による変動量を計測し、この変動量を用いて後のウエハの露光時にＥＧＡパラメータのオフセットの補正等を行うようにしてもよい。これによっても、重ね合わせ精度を向上できる。
【０１４４】
また、例えば図５（Ａ）の空間像計測用スリットパターンＳＬで、ウエハＷのＺ方向の位置を変えてライン・アンド・スペースパターンの像を走査することによって、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（本実施形態では位置合わせ情報の一種）を求めることができる。そこで、ウエハの露光前及び露光後にベストフォーカス位置を求めて、その変動量を求め、次のウエハの露光前に求めたベストフォーカス位置にその変動量の１／２を加算した位置にウエハの露光面を合わせることによって、平均的にデフォーカス量を減少できる。
【０１４５】
また、上記の実施形態では、図１１のステップ２０８において、ウエハの全部のショット領域について共通に補正後のパラメータを求めている。しかしながら、露光中のパラメータの変動はほぼ時間に対して線形に生じるものとして、前回のウエハの露光時のパラメータの変動量をΔｐ、ウエハ上のショット領域の個数をＫ個とすると、今回のウエハのｊ番目（ｊ＝１〜Ｋ）に露光するショット領域については、パラメータの補正量をｊ・Δｐ／Ｋとしてもよい。これによって、ウエハ上の全部のショット領域に対して重ね合わせ誤差を最も小さくできる。
【０１４６】
上記実施形態で用いたエンコーダシステムに代えて、あるいはそれに加えて、国際公開第２００７／０８３７５８号パンフレット（対応米国特許出願番号１１／６５５０８２）、国際公開第２００７／０９７３７９号パンフレット（対応米国特許出願番号１１／７０８５３３）などに開示されているエンコーダシステムを用いてもよい。上記実施形態では、エンコーダシステムの４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに固定されており、ウエハテーブルＷＴＢにＸスケール、Ｙスケールが設けられていたが、その構成はこれに限定されない。ヘッドユニット６２Ａ〜６２ＤをウエハテーブルＷＴＢに設け、Ｘスケール及びＹスケールをメインフレーム又はその他の部分に設けても良い。例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号などに開示されているように、基板テーブルにエンコーダヘッドが設けられ、かつ基板テーブルの上方にスケールが配置されるエンコーダシステムを用いても良い。
【０１４７】
上記実施形態では、ウエハステージと、計測ステージを備える露光装置を例に挙げて説明した。このような露光装置は、例えば国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット、米国特許第６,８９７,９６３号等にも開示されており、指定国及び選択国の国内法令が許す限りにおいて、米国特許６,８９７,９６３号などの開示を援用して本文の記載の一部とする。
【０１４８】
また、本発明を、基板Ｐを保持しながら移動可能な複数（２つ）の基板ステージを備えたマルチステージ型（ツインステージ型）の露光装置に適用してもよい。マルチステージ型の露光装置では、基板（ウエハ）を保持しながら移動可能な第１基板ステージと、基板（ウエハ）を保持しながら移動可能な第２基板ステージは、それぞれ独立して、露光ステーションと計測ステーションに移動可能であり、本発明における基板の露光前及び露光後の位置情報の計測は、計測ステーションで行うことができる。それらのマルチステージ型露光装置は、米国特許第６,５９０,６３４号、米国特許第５,９６９,４４１号、米国特許第５,８１５,２４６号、米国特許第６,６７４,５１０号、米国特許第５,９６９,０８１号、米国特許第６,２０８,４０７号、米国特許第６,７１０,８４９号、米国特許第６,３４１,００７号、米国特許第６,４００,４４１号、米国特許第６,５４９,２６９号及び米国特許第６,５９０,６３４号に開示されており、これらの米国特許を、指定国又は選択国の法令が許す限りにおいて援用して本文の記載の一部とする。
【０１４９】
なお、本例の液体Ｌｑは水であるが水以外の液体であってもよい。例えば照明光ＩＬの光源がＦ２レーザ（波長１５７ｎｍ）である場合、液体ＬｑとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイル又は過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系流体であってもよい。また、液体Ｌｑとしては、その他にも、照明光ＩＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているレジストに対して安定なものを用いることも可能である。
【０１５０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置は、露光光源、複数のレンズ等から構成される照明光学系、及び投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その投影露光装置の製造は温度及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。
【０１５１】
また、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、例えば図１３に示す製造プロセスで製造することができる。この製造プロセスは、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ３０１、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３０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ３０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板（ウエハ等）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ３０４、デバイス組み立て(加工)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）３０５、並びに検査ステップ等を経て製造される。
【０１５２】
なお、本発明は、上述のステップ・アンド・スキャン方式の走査露光型の投影露光装置（スキャナ）の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー等）でアライメントを行う場合にも適用できる。また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許第６,６１１,３１６号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。本国際出願の指定国又は選択の法令が許す限りにおいて、米国特許第６，６１１，３１６号を援用して本文の記載の一部とする。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。さらに、本発明は、液浸型露光装置以外の、ドライ露光型の露光装置でアライメントを行う場合にも同様に適用することができる。
【０１５３】
なお、上述の実施形態においては、転写用のパターンが形成されたレチクル（マスク）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または反射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）を用いてもよい。ＤＭＤを用いた露光装置は、上記米国特許のほかに、例えば特開平８−３１３８４２号公報、特開２００４−３０４１３５号公報に開示されている。指定国または選択国の法令が許す範囲において米国特許第６,７７８,２５７号公報の開示を援用して本文の記載の一部とする
【０１５４】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子やプラズマディスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックスウエハ上に転写する露光装置、並びに撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシーン、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置及びＥＵＶ露光装置などで使用されるマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０１５５】
本願明細書に掲げた種々の米国特許及び米国特許出願公開などについては、特に援用表示をしたもの以外についても、指定国または選択国の法令が許す範囲においてそれらの開示を援用して本文の一部とする。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明の露光方法及び露光装置によれば、基板の露光中の位置合わせ情報の変動を求めて次の基板の露光前の位置合わせ情報を補正することによって、次の基板の重ね合わせ精度を向上させることができる。それゆえ、本発明により、リソグラフィーを用いて形成されるデバイスを超高精度に製造することができ、半導体産業の発展に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】実施形態の一例に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１の局所液浸装置を示す断面図である。
【図４】図１のアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4及び位置計測用のエンコーダの配置を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、ウエハステージを示す平面図、図５（Ｂ）は、ウエハステージＷＳＴを示す一部を断面とした側面図である。
【図６】図６（Ａ）は、計測ステージを示す平面図、図６（Ｂ）は、計測ステージを示す一部を断面とした側面図である。
【図７】実施形態の一例に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、アレイ状に配置された複数のヘッドをそれぞれ含む複数のエンコーダによるウエハテーブルのＸＹ平面内の位置計測及びヘッド間の計測値の引き継ぎについて説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）は、エンコーダの構成の一例を示す図、図９（Ｂ）は、検出光として格子ＲＧの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームＬＢが用いられた場合を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）はファーストアライメントショットＡＳの計測を行う状態を示す図、図１０（Ｂ）はセカンドアライメントショットＡＳの計測を行う状態を示す図、図１０（Ｃ）は、ウエハのアライメントショットＡＳの配列の一例を示す図である。
【図１１】実施形態の一例で１ロットのウエハに順次露光を行う場合の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２（Ａ）は図１１の場合のスケーリングＳｘの変動の一例を示す図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）に対応した投影倍率の変化を示す図である。
【図１３】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５８】
ＡＬ１…プライマリアライメント系、ＡＬ２1〜ＡＬ２4…セカンダリアライメント系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＷＴＢ…ウエハテーブル、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＭＴＢ…計測テーブル、ＭＳＴ…計測ステージ、Ｌｑ…液体、８…局所液浸装置、２０…主制御装置、２０ａ…アライメント演算系、３２…ノズルユニット、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙリニアエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘリニアエンコーダ
【図１】
0005555983.tif 000003
【図２】
0005555983.tif 000004
【図３】
0005555983.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005555983.tif 000009
【図８】
0005555983.tif 000010
【図９】
0005555983.tif 000011
【図１０】
0005555983.tif 000012
【図１１】
0005555983.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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