(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定平面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、
移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記移動体の位置に応じた第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記移動体及び該移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを前記移動体及び該移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された計測系で受光して得られる第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動方法。
【請求項２】
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する請求項１に記載の移動体駆動方法。
【請求項３】
前記第１及び第２検出信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２検出信号の成分同士が前記合成信号として合成される請求項１又は２に記載の移動体駆動方法。
【請求項４】
前記第２検出信号は、前記計測面上の複数の照射点のそれぞれに前記計測ビームを照射して得られる複数の成分を含み、
前記第２検出信号の前記複数の成分のそれぞれが対応する前記第１検出信号の成分と合成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動体駆動方法。
【請求項５】
前記カットオフ周波数が、前記移動体の速度に応じて増減する請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動体駆動方法。
【請求項６】
露光対象の物体を移動体に保持させることと、
前記移動体に保持された前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体上にパターンを形成する際に、前記移動体を請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動体駆動方法により駆動することと、を含む露光方法。
【請求項７】
請求項６に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項８】
所定平面に沿って移動する移動体と、
前記移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する第１計測系と、
前記移動体及び該移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを受光して第２検出信号を出力する前記移動体及び該移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された第２計測系と、
前記第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第1信号と、前記第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号とを合成した合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と、を備える移動体装置。
【請求項９】
前記駆動系は、前記合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する請求項８に記載の移動体装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２計測系は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの前記第１及び第２検出信号の成分を出力し、
前記駆動系は、前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２検出信号の成分同士を前記合成信号として合成する請求項９に記載の移動体装置。
【請求項１１】
前記第２計測系は、前記計測面上の複数の照射点のそれぞれに前記計測ビームを照射する複数のヘッド部を有し、
前記駆動系は、前記第２検出信号の前記複数の成分のそれぞれを対応する前記第１検出信号の成分と合成する請求項８〜１０のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１２】
前記カットオフ周波数が、前記移動体の速度に応じて増減する請求項８〜１１のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１３】
前記第１計測系は、干渉計システムである請求項８〜１２のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１４】
前記第２計測系は、エンコーダシステムである請求項８〜１３のいずれか一項に記載の移動体装置。
【請求項１５】
物体が前記移動体に保持される請求項８〜１４のいずれか一項に記載の移動体装置と、
前記移動体に保持された前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体を露光することでパターンを生成するパターン生成装置と、を備える露光装置。
【請求項１６】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光方法であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子から回折ビームを前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された計測系で受光して得られる第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を駆動することを含む露光方法。
【請求項１７】
前記駆動することでは、前記第１移動体を駆動する請求項１６に記載の露光方法。
【請求項１８】
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項１７に記載の露光方法。
【請求項１９】
前記駆動することでは、前記マスクを保持する第２移動体を前記第１移動体に対して追従駆動する請求項１６に記載の露光方法。
【請求項２０】
前記第１信号に基づいて、前記第１移動体を駆動することをさらに含む請求項１９に記載の露光方法。
【請求項２１】
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第２移動体を駆動し、
前記第１信号を用いて前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項２０に記載の露光方法。
【請求項２２】
前記第１及び第２信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２信号の成分同士が合成される請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２３】
前記第２信号は、前記計測面上の複数の照射点のそれぞれに前記計測ビームを照射して得られる複数の成分を含み、
前記第２信号の前記複数の成分のそれぞれが対応する前記第１信号の成分と合成される請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２４】
前記カットオフ周波数が、前記第１移動体の速度に応じて増減する請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項２５】
請求項１６〜２４のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項２６】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射しつつ、前記マスクと物体とを所定方向に関して同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光方法であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体の位置情報を検出する干渉計システムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号と、前記第１移動体の位置情報を検出するエンコーダシステムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号とを、それぞれ、同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタとローパスフィルタとを通すことで、前記第１検出信号と前記第２検出信号とを駆動信号として切り換えつつ、前記駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動することと、
前記カットオフ周波数の設定により、前記第１検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第１駆動期間と、前記第２検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第２駆動期間との重み付けを行うことと、を含む露光方法。
【請求項２７】
前記駆動信号の切り換えは、第１検出信号を前記ハイパスフィルタを経由させた第１信号と前記第２検出信号を前記ローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号を、前記駆動信号として生成することで行われる請求項２６に記載の露光方法。
【請求項２８】
前記第１及び第２信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２信号の成分同士が合成される請求項２７に記載の露光方法。
【請求項２９】
前記駆動することでは、前記第１移動体を駆動する請求項２７又は２８に記載の露光方法。
【請求項３０】
前記エンコーダシステムは、前記第１移動体の外部に少なくとも一部が配置され、前記第１移動体に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子から回折ビームを受光して第２検出信号を出力する請求項２９に記載の露光方法。
【請求項３１】
請求項２６〜３０のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項３２】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体と、
前記マスクを保持して移動する第２移動体と、
前記第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する第１計測系と、
前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを受光して第２検出信号を出力する前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された第２計測系と、
前記第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号とを合成した合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記第２移動体との少なくとも一方を駆動する移動体駆動系と、を備える露光装置。
【請求項３３】
前記移動体駆動系は、前記第１移動体を駆動する請求項３２に記載の露光装置。
【請求項３４】
前記移動体駆動系は、前記合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項３３に記載の露光装置。
【請求項３５】
前記移動体駆動系は、前記第２移動体を前記第１移動体に対して追従駆動する請求項３２に記載の露光装置。
【請求項３６】
前記移動体駆動系は、前記第１信号に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項３５に記載の露光装置。
【請求項３７】
前記移動体駆動系は、
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第２移動体を駆動し、
前記第１信号を用いて前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項３６に記載の露光装置。
【請求項３８】
前記第１及び第２信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記移動体駆動系では、前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２信号の成分同士が合成された合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号が用いられる請求項３２〜３７のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３９】
前記第２計測系は、前記計測面上の複数の照射点のそれぞれに前記計測ビームを照射する複数のヘッド部を有し、
前記移動体駆動系では、前記複数のヘッド部からの第２検出信号を前記ローパスフィルタを通して得られる前記第２信号のそれぞれと、対応する前記第１検出信号を前記ハイパスフィルタを通して得られる前記第１信号とが合成された合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号が用いられる請求項３２〜３８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４０】
前記カットオフ周波数が、前記移動体の速度に応じて増減する請求項３２〜３９のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４１】
前記第１計測系は、干渉計システムである請求項３２〜４０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４２】
前記第２計測系は、エンコーダシステムである請求項３２〜４１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項４３】
請求項３２〜４２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項４４】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射しつつ、前記マスクと物体とを所定方向に関して同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体と、
前記マスクを保持して移動する第２移動体と、
第１移動体の位置情報を検出し、前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する干渉計システムと、
前記第１移動体の位置情報を検出し、前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号を出力するエンコーダシステムと、
前記第１検出信号と前記第２検出信号とを、それぞれ、同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタとローパスフィルタとを通すことで、前記第１検出信号と前記第２検出信号とを駆動信号として切り換えつつ、前記駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動する駆動系と、
前記カットオフ周波数の設定により、前記第１検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第１駆動期間と、前記第２検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第２駆動期間との重み付けを行う設定装置と、を備える露光装置。
【請求項４５】
前記駆動系は、前記第１検出信号を前記ハイパスフィルタを経由させた第１信号と前記第２検出信号を前記ローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号を、前記駆動信号として生成することで前記駆動信号の切り換えを行う請求項４４に記載の露光装置。
【請求項４６】
前記第１及び第２信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記駆動系では、前記駆動信号として、前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２信号の成分同士が合成された合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号を用いる請求項４５に記載の露光装置。
【請求項４７】
前記駆動系は、前記駆動信号に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項４５又は４６に記載の露光装置。
【請求項４８】
前記エンコーダシステムは、前記第１移動体の外部に少なくとも一部が配置され、前記第１移動体に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子から回折ビームを受光して第２検出信号を出力する請求項４７に記載の露光装置。
【請求項４９】
前記設定装置は、前記カットオフ周波数を、前記移動体の速度に応じて増減させる請求項４４〜４８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５０】
請求項４４〜４９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項５１】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光方法であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を所定周波数より低い信号を遮断する第１の周波数フィルタを通過させた第１信号と、前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子から回折ビームを前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された計測系で受光して得られる第２検出信号を前記所定周波数より高い周波数の信号を遮断する第２の周波数フィルタを通過させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を駆動することを含む露光方法。
【請求項５２】
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項５１に記載の露光方法。
【請求項５３】
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第２移動体を前記第１移動体に対して追従駆動する請求項５１に記載の露光方法。
【請求項５４】
前記第１信号を用いて前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項５３に記載の露光方法。
【請求項５５】
前記第１及び第２信号は、前記所定平面内で互いに直交する第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する少なくとも各１つの成分を含み、
前記第１軸及び第２軸のそれぞれに平行な方向に対応する前記第１及び第２信号の成分同士が合成される請求項５１〜５４のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５６】
請求項５１〜５５のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項５７】
パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体と、
前記マスクを保持して移動する第２移動体と、
前記第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する第１計測系と、
前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを受光して第２検出信号を出力する前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された第２計測系と、
前記第１検出信号を所定周波数より低い信号を遮断する第１の周波数フィルタを通過させた第１信号と、前記第２検出信号を前記所定周波数より高い信号を遮断する第２の周波数フィルタを通過させた第２信号とを合成した合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記第２移動体との少なくとも一方を駆動する移動体駆動系と、を備える露光装置。
【請求項５８】
前記移動体駆動系は、前記合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項５７に記載の露光装置。
【請求項５９】
前記移動体駆動系は、
前記合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第２移動体を駆動し、前記第１移動体に対して追従駆動する請求項５７に記載の露光装置。
【請求項６０】
前記第１信号を用いて前記第１移動体の位置情報を求め、該位置情報に基づいて、前記第１移動体を駆動する請求項５９に記載の露光装置。
【請求項６１】
前記第２計測系は、前記計測面上の複数の照射点のそれぞれに前記計測ビームを照射する複数のヘッド部を有し、
前記移動体駆動系では、前記複数のヘッド部からの第２検出信号を前記第２の周波数フィルタを通して得られる前記第２信号のそれぞれと、対応する前記第１検出信号を前記第１の周波数フィルタを通して得られる前記第１信号とが合成された合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号が用いられる請求項５７〜６０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６２】
前記第１計測系は、干渉計システムである請求項５７〜６１のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６３】
前記第２計測系は、エンコーダシステムである請求項５７〜６２のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６４】
請求項５７〜６３のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体駆動方法、移動体装置、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、所定平面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法、前記移動体を含む移動体装置、前記移動体駆動方法を利用する露光方法及び前記移動体装置を備える露光装置、並びに前記露光方法又は前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが例えばリニアモータ等により駆動される。ここで、ウエハステージの位置計測は、一般的に、安定且つ高分解能なレーザ干渉計を用いて行われていた。
【０００４】
しかるに、半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御性能が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配によって発生する空気揺らぎに起因する計測誤差がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになった。
【０００５】
レーザ干渉計に代わるステージの位置計測装置として、エンコーダ（例えば特許文献１参照）が有望である。しかし、エンコーダは、スケールを使用するため計測再現性の観点においてレーザ干渉計より優れているが、スケールの機械的な不安定性（格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、熱膨張等）のため線形性の観点においてレーザ干渉計より劣る。
【０００６】
上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ（回折格子を用いる位置検出センサ）とを併用して、ステージの位置を計測する種々の方法が提案されている（例えば特許文献２、あるいは特許文献３等参照）。しかし、これら特許文献２、３に開示される方法などでは、現在の露光装置に要求される高精度且つ安定なステージの位置制御性能を実現する上で、必ずしもまだ十分ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７，２３８，９３１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／００２７６４０号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、所定平面に沿って移動体を駆動する移動体駆動方法であって、移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記移動体の位置に応じた第1検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記移動体及び該移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを前記移動体及び該移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された計測系で受光して得られる第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記移動体を駆動する移動体駆動方法が、提供される。
【０００９】
ここで、光学部材を介した計測ビームの戻りビームは、移動体に設けられた光学部材が反射面部材である場合に、その反射面に照射された計測ビームの反射ビームであっても良いし、あるいは光学部材が偏向部材又は分離部材である場合は、その光学部材とは別の反射面部材にその光学部材を介して照射された計測ビームの反射ビームのその光学部材からの戻りビームであっても良い。本明細では、かかる意味で光学部材を介した計測ビームの戻りビームという表現を用いている。
【００１０】
これによれば、第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、第２検出信号をローパスフィルタ（ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有する）を経由させた第２信号との合成信号（又は該合成信号と実質的に等価な信号）に基づいて移動体が駆動される。このため、第１及び第２検出信号の周波数が所定のカットオフ周波数より高い時には線形計測性の高い第１計測系の第１検出信号に、低い時には計測再現性の高い第２計測系の第２検出信号に基づいて移動体が駆動されることになる。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、露光対象の物体を移動体に保持させることと、前記移動体に保持された前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体上にパターンを形成する際に、前記移動体を本発明の移動体駆動方法により駆動することと、を含む第１の露光方法が、提供される。
【００１２】
これによれば、移動体を、エネルギビームに対して高速且つ高精度に等速直線駆動すること及び等速駆動の開始位置に正確に駆動することが可能となる。前者により物体上にパターンを精度良く形成することが可能となるとともに、後者により重ね合わせ精度の向上を図ることが可能となる。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、所定平面に沿って移動する移動体と、前記移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する第１計測系と、前記移動体及び該移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを受光して第２検出信号を出力する前記移動体及び該移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された第２計測系と、前記第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号とを合成した合成信号又は該合成信号と等価な信号に基づいて前記移動体を駆動する駆動系と、を備える移動体装置が、提供される。
【００１４】
これによれば、第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、第２検出信号をローパスフィルタ（ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有する）を経由させた第２信号との合成信号（又は該合成信号と実質的に等価な信号）に基づいて移動体が駆動される。このため、第１及び第２検出信号の周波数が所定のカットオフ周波数より高い時には線形計測性の高い第１計測系の第１検出信号を、低い時には計測再現性の高い第２計測系の第２検出信号に基づいて移動体が駆動されることになる。
【００１５】
本発明の第４の態様によれば、物体が前記移動体に保持される本発明の移動体装置と、前記移動体に保持された前記物体にエネルギビームを照射して、前記物体を露光することでパターンを生成するパターン生成装置と、を備える第１の露光装置が、提供される。
【００１６】
これによれば、物体上にパターンを精度良く形成することが可能となるとともに、重ね合わせ精度の向上を図ることが可能となる。
【００１７】
本発明の第５の態様によれば、パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光方法であって、前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子から回折ビームを前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された計測系で受光して得られる第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号との合成信号、又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を駆動することを含む第２の露光方法が、提供される。
【００１８】
これによれば、第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、第２検出信号をローパスフィルタ（ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有する）を経由させた第２信号との合成信号（又は該合成信号と実質的に等価な信号）に基づいて、第１移動体と第２移動体との少なくとも一方が駆動されることになる。このため、第１及び第２検出信号の周波数が所定のカットオフ周波数より高い時には線形計測性の高い第１計測系の第１検出信号に、低い時には計測再現性の高い第２計測系の第２検出信号に、それぞれ基づいて、第１移動体と第２移動体との少なくとも一方が駆動されることになる。これにより、物体上の所定領域（パターン形成領域）に、正確に重ね合わせてパターンを転写形成することが可能となる。
【００１９】
本発明の第６の態様によれば、パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射しつつ、前記マスクと物体とを所定方向に関して同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光方法であって、前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体の位置情報を検出する干渉計システムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号と、前記第１移動体の位置情報を検出するエンコーダシステムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号とを、それぞれ、同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタとローパスフィルタとを通すことで、前記第１検出信号と前記第２検出信号とを駆動信号として切り換えつつ、前記駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動することと、前記カットオフ周波数の設定により、前記第１検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第１駆動期間と、前記第２検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する第２駆動期間との重み付けを行うことと、を含む第３の露光方法が、提供される。
【００２０】
これによれば、干渉計システムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号と、前記第１移動体の位置情報を検出するエンコーダシステムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号とを、駆動信号として切り換えつつ、駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動することができるとともに、前記第１駆動期間と前記第２駆動期間とを重みに応じて設定することが可能になる。
【００２１】
本発明の第７の態様によれば、本発明の露光方法により物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【００２２】
本発明の第８の態様によれば、パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射し、前記パターンを物体上に転写する露光装置であって、前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体と、前記マスクを保持して移動する第２移動体と、前記第１移動体に設けられた光学部材を介した計測ビームの戻りビームを受光して得られる前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する第１計測系と、前記第１移動体及び該第１移動体の外部の一方に設けられた前記所定平面に平行な計測面上の回折格子に計測ビームを照射し、前記回折格子からの回折ビームを受光して第２検出信号を出力する前記第１移動体及び該第１移動体の外部の他方に少なくとも一部が配置された第２計測系と、前記第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、前記第２検出信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタを経由させた第２信号とを合成した合成信号又は該合成信号と実質的に等価な信号に基づいて、前記第１移動体と前記第２移動体との少なくとも一方を駆動する移動体駆動系と、を備える第２の露光装置が、提供される。
【００２３】
これによれば、移動体駆動系により、第１検出信号をハイパスフィルタを経由させた第１信号と、第２検出信号をローパスフィルタ（ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有する）を経由させた第２信号との合成信号（又は該合成信号と実質的に等価な信号）に基づいて、第１移動体と第２移動体との少なくとも一方が駆動される。このため、第１及び第２検出信号の周波数が所定のカットオフ周波数より高い時には線形計測性の高い第１計測系の第１検出信号に、低い時には計測再現性の高い第２計測系の第２検出信号に基づいて、第１移動体と第２移動体との少なくとも一方が駆動されることになる。これにより、物体上の所定領域（パターン形成領域）に、正確に重ね合わせて、パターンを転写形成することが可能となる。
【００２４】
本発明の第９の態様によれば、パターンが形成されたマスクにエネルギビームを照射しつつ、前記マスクと物体とを所定方向に関して同期移動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、前記物体を保持して所定平面に沿って移動する第１移動体と、前記マスクを保持して移動する第２移動体と、第１移動体の位置情報を検出し、前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号を出力する干渉計システムと、前記第１移動体の位置情報を検出し、前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号を出力するエンコーダシステムと、前記第１検出信号と前記第２検出信号とを、それぞれ、同一のカットオフ周波数を有するハイパスフィルタとローパスフィルタとを通すことで、前記第１検出信号と前記第２検出信号とを駆動信号として切り換えつつ、前記駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動する駆動系と、前記カットオフ周波数の設定により、前記第１検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する駆動期間と、前記第２検出信号に基づいて前記少なくとも一方の移動体を駆動する駆動期間との重み付けを行う設定装置と、を備える第３の露光装置が、提供される。
【００２５】
これによれば、干渉計システムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第１検出信号と、前記第１移動体の位置情報を検出するエンコーダシステムから出力される前記第１移動体の位置に応じた第２検出信号とを、駆動信号として切り換えつつ、駆動信号に基づいて、前記第１移動体と前記マスクを保持する第２移動体との少なくとも一方を、所定の速度の時間変化曲線に従ってかつ所定の経路に沿って駆動することができるとともに、前記第１駆動期間と前記第２駆動期間とを重みに応じて設定することが可能になる。
【００２６】
本発明の第１０の態様によれば、本発明の露光装置を用いて物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備えるステージ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図である。
【図５】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。
【図６】図１の露光装置が備える主制御装置の入出力関係を説明するためのブロック図である。
【図７】図７（Ａ）は露光動作中におけるエンコーダを用いたウエハステージの位置計測の一例を示す図、図７（Ｂ）はアライメント計測中におけるエンコーダを用いたウエハステージの位置計測の一例を示す図である。
【図８】干渉計の出力信号とエンコーダの出力信号とを合成してハイブリッド信号を作成する信号処理装置１６０の一例を示すブロック図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ、上記ハイブリッド信号を作成する信号処理装置１６０の他の例を示すブロック図である。
【図１０】ハイパスフィルタとローパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、干渉計の出力信号とエンコーダの出力信号とを合成してハイブリッド信号を作成する原理を説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ、低周波時及び高周波時におけるハイブリッド信号に含まれるノイズを示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）は、エンコーダシステムを用いたステージ駆動（位置制御）において予想されるショット変形（パターン形成誤差）を説明するための図である。
【図１４】ハイブリッド位置情報を用いたウエハステージとレチクルステージとの同期駆動の制御等を含むウエハステージとレチクルステージとの駆動（位置制御）を行う、ステージ制御系の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１〜図１３（Ｃ）に基づいて説明する。
【００２９】
図１には、第１の実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、露光装置１００には投影光学系ＰＬが設けられている。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００３０】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
【００３１】
照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられる。
【００３２】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００３３】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。なお、例えば米国特許出願公開第２００７／０２８８１２１号明細書に開示されているエンコーダを、レチクル干渉計の代わりに用いてレチクルステージＲＳＴの位置情報を計測しても良い。
【００３４】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、照明系１０、及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００３５】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）等を備えている。計測システム２００は、図６に示されるように、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０などを含む。
【００３６】
ウエハステージＷＳＴは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度の隙間（ギャップ、クリアランス）を介して、ベース盤１２上に支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図６参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動可能である。
【００３７】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、例えばリニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向及びθｚ方向（以下、６自由度方向、又は６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）と記述する）に駆動可能に構成されている。
【００３８】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。計測プレート３０には、中央にウエハアライメント用基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対のレチクルアライメント用基準マークＲＭが、設けられている。
【００３９】
また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が形成されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列されたＹ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００４０】
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸方向に配列されたＸ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００４１】
なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２及びその他の図においては、図示の便宜のため、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
【００４２】
また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
【００４３】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面、−Ｘ端面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ、１７ｂが形成されている。
【００４４】
また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２に示されるように、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略記する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。
【００４５】
露光装置１００では、図３及び図４に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が設けられている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図６参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００４６】
露光装置１００では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
【００４７】
この他、露光装置１００には、投影ユニットＰＵの近傍に、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系（以下、多点ＡＦ系と略記する）ＡＦ（図１では不図示、図６参照）が設けられている。多点ＡＦ系ＡＦの検出信号は、不図示のＡＦ信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。主制御装置２０は、多点ＡＦ系ＡＦの検出信号に基づいて、多点ＡＦ系ＡＦの複数の検出点それぞれにおけるウエハＷ表面のＺ軸方向の位置情報（面位置情報）を検出し、その検出結果に基づいて走査露光中のウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。なお、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4の近傍に多点ＡＦ系を設けて、ウエハアライメント（ＥＧＡ）時にウエハＷ表面の面位置情報（凹凸情報）を事前に取得し、露光時には、その面位置情報と、後述する干渉計システム１１８（図６参照）の計測値とを用いて、ウエハＷのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。なお、干渉計システム１１８ではなく、Ｚ位置を計測可能なエンコーダシステムの計測値を、フォーカス・レベリング制御で用いても良い。
【００４８】
また、レチクルステージＲＳＴの上方には、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されるように、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、露光波長の光（本実施形態では照明光ＩＬ）をアライメント用照明光とする画像処理方式の一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２（図１では不図示、図６参照）が配置されている。一対のレチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は、投影光学系ＰＬの直下に計測プレート３０が位置する状態で、主制御装置２０により、後述するレチクルアライメント（本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック後半の処理を兼ねる）、すなわちレチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート３０上の一対のレチクルアライメント用基準マークＲＭの中心との位置関係を検出するのに用いられる。レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２の検出信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される（図６参照）。なお、レチクルアライメント系ＲＡ１，ＲＡ２は必ずしも設けなくても良い。この場合、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書などに開示されるように、ウエハテーブルＷＴＢに光透過部（受光部）が設けられる検出系を搭載して、レチクルアライメントマークの投影像を検出することが好ましい。
【００４９】
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。
【００５０】
詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、アライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｙ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００５１】
干渉計システム１１８を構成する各干渉計は、対応する反射面からの戻りビームを受光し、該戻りビーム（より正確には、計測ビーム（測長ビーム）と参照ビームとの干渉ビーム）の強度信号（出力信号）を、信号処理装置１６０（図６参照）を介して、主制御装置２０に供給する（図６参照）。主制御装置２０は、供給された各干渉計の出力信号を用いて各計測方向に関するウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の変位を求め、その変位情報を用いてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報（Ｘ，Ｙ位置及びθｚ方向の回転（ヨーイング）だけでなく、θｘ方向の回転（ピッチング）、θｙ方向の回転（ローリング）も含む）を求める。
【００５２】
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。
【００５３】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図６参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、移動鏡４１を介して、例えば投影ユニットＰＵを支持するメインフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂにそれぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果は信号処理装置１６０を介して主制御装置２０に送られ（図６参照）、ウエハステージＷＳＴの４自由度方向（Ｙ軸，Ｚ軸，θｙ及びθｚの各方向）の位置情報が求められる。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂ及びその計測値に基づく、ウエハステージの位置の算出方法は、例えば、米国特許出願公開第２００９／００４０４８８号明細書に詳細に開示されている。
【００５４】
露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びθｚの各方向の位置（以下、適宜、ＸＹ平面内の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）と略述する）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
【００５５】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００５６】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に所定間隔で配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1〜６５5、Ｙヘッド６４1〜６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1〜６５5及びＹヘッド６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも表記する。
【００５７】
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、それぞれ、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図６参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００５８】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも表記する。
【００５９】
ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、それぞれ、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図６参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００６０】
ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。図７（Ａ）には、露光動作中の一状態が示されており、この状態では、Ｙヘッド６５３，６４３がそれぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に、Ｘヘッド６６５がＸスケール３９Ｘ1に対向している（計測ビームを照射している）。
【００６１】
なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に移動する際に、その２つのＸヘッド間で切り換え（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
【００６２】
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1〜６７4を備えている。
【００６３】
ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1〜６８4を備えている。Ｙヘッド６８1〜６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4〜６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７１〜６７４及びＹヘッド６８1〜６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも記述する。
【００６４】
アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。図７（Ｂ）には、アライメント計測中の一状態が示されており、この状態では、Ｙヘッド６７３，６８２がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向している。Ｙヘッド６７，６８（すなわち、Ｙヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ）によってウエハステージＷＳＴのＹ位置（及びθｚ回転）が計測されている。
【００６５】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2（図６参照）と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1と呼ぶ。
【００６６】
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆのヘッドとして、一例として、米国特許第７，２３８，９３１号明細書、あるいは米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折干渉型のエンコーダヘッドが用いられている。
【００６７】
回折干渉型のエンコーダヘッドでは、周知のように、スケール（すなわち、スケール３９Ｘ1，３９Ｘ2，３９Ｙ1，又は３９Ｙ2が固定されたウエハテーブルＷＴＢ）が計測方向（回折格子の周期方向）に移動することにより、２つの回折ビームの位相差が変化して干渉光の強度が変化する。従って、検出された干渉光の強度変化から、スケール（すなわちウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ））の位置情報を求めることができる。
【００６８】
エンコーダシステム１５０を構成する各エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆは、検出した干渉光の強度信号（出力信号）を信号処理装置１６０に送る（図６参照）。信号処理装置１６０は、その出力信号を処理して、主制御装置２０に送る（図８等参照）。主制御装置２０は、各エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆからの出力信号を用いて計測方向（回折格子の周期方向）に関するスケールの変位を求め、その変位情報を用いてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の位置情報（Ｘ，Ｙ位置及びθｚ方向の回転（すなわちヨーイング）も含む）を求める。なお、信号処理装置１６０による信号処理及び主制御装置２０による位置情報（Ｘ，Ｙ，θｚ位置）の算出の詳細については後述する。
【００６９】
主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの出力信号を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内の位置を制御するとともに、エンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の出力信号に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハテーブルＷＴＢ）のθｚ方向の回転を制御する。
【００７０】
図６には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、装置全体を統括的に制御する。
【００７１】
次に、本第１の実施形態の露光装置１００において採用されるエンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）について説明する。
【００７２】
本第１の実施形態におけるハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）では、信号処理装置１６０により、カットオフ周波数ｆｃのハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いて、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号とからハイブリッド信号が合成（作成）され、そのハイブリッド信号に基づいてウエハステージＷＳＴが駆動される。
【００７３】
図８には、信号処理装置１６０の一例が、ブロック図にて示されている。ここで、この信号処理装置１６０によるハイブリッド信号の合成について説明する。ここでは、一例として、干渉計システム１１８を構成するＹ干渉計１６の出力信号ｆＩＹ（ｔ）とエンコーダシステム１５０を構成するＹリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）とを合成してハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）を作成する場合を考える。ここで、３つの信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ），ｆＨＹ（ｔ）のラプラス変換（Ｆ（ｓ）＝∫０∞ｆ（ｔ）ｅ−ｓｔｄｔ）を、それぞれ、ＦＩＹ（ｓ），ＦＥＹ（ｓ），ＦＨＹ（ｓ）と表記する。なお、ｔは時間、ｓ＝ｉω＝ｉ２πｆ、ｆは周波数である。
【００７４】
なお、Ｙリニアエンコーダ７０Ａを構成するＹヘッド６５を前述の通り配置したことにより、露光時には、常に少なくとも１つのＹヘッド６５がＹスケール３９Ｙ1に対向する。従って、ウエハステージＷＳＴの位置に応じて、Ｙスケール３９Ｙ1に対向するいずれかのＹヘッド６５から、その干渉光の強度信号がＹリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）として信号処理装置１６０に送られている。
【００７５】
また、Ｙヘッド６５のそれぞれの出力信号の振幅及び位相は、互いに一致するよう調整されているものとする。従って、ウエハステージＷＳＴの位置に応じてＹヘッド６５が切り換えて使用されても、Ｙリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）の連続性は十分に保障される。また、Ｙリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）とＹ干渉計１６の出力信号ｆＩＹ（ｔ）とのそれぞれの振幅、位相、及び周期（計測単位に由来する振動周期）も、互いに一致するよう調整されているものとする。
【００７６】
信号処理装置１６０は、図８に示されるように、Ｙ干渉計１６（干渉計システム１１８）の出力信号ＦＩＹ（ｓ）とＹリニアエンコーダ７０Ａ（エンコーダシステム１５０）の出力信号ＦＥＹ（ｓ）とを、それぞれ、カットオフ周波数ｆｃのハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）及びローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）に通して合成する。これにより、次のように、ハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）が求められる。
【００７７】
ＦＨＹ（ｓ）＝Ｈｆｃ（ｓ）ＦＩＹ（ｓ）＋Ｌｆｃ（ｓ）ＦＥＹ（ｓ）    ……（１）
ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）及びローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）として、例えば、ＲＣ回路型フィルタＨｆｃ（ｓ）＝（ｓ／ωｃ）／（１＋ｓ／ωｃ）、Ｌｆｃ（ｓ）＝１／（１＋ｓ／ωｃ）を採用することができる。ただし、ωｃ＝２πｆｃである。図１０には、これらのフィルタＨｆｃ（ｓ），Ｌｆｃ（ｓ）の周波数特性（入出力信号の利得の周波数依存性）が示されている。ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）は、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域（ｆ＞ｆｃ）で利得（絶対値）１、低い周波数帯域（ｆ＜ｆｃ）で利得（絶対値）０を与える。一方、ローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）は、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域（ｆ＞ｆｃ）で利得（絶対値）０、低い周波数帯域（ｆ＜ｆｃ）で利得（絶対値）１を与える。なお、ここでは、ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）とローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）とのカットオフ周波数をともにｆｃと等しく定めたため、任意の周波数ｆに対して、次の関係が満たされる。
【００７８】
Ｈｆｃ（ｓ）＋Ｌｆｃ（ｓ）＝１    ……（２）
ここで、周波数ｆ＝ｆｃにて、ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）とローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）は、ともに利得（絶対値）０．５を与える。
【００７９】
Ｙ干渉計１６の出力信号ｆＩＹ（ｔ）とＹリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）の周波数ｆ（振動周期１／ｆ）は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の速度Ｖｙに比例（反比例）して変化する。従って、式（１）によって表されるハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）は、速度Ｖｙがカットオフ周波数ｆｃに対応する閾速度Ｖｃより高い場合、ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）を通るＹ干渉計１６の出力信号ＦＩＹ（ｓ）となり、速度Ｖｙが閾速度Ｖｃより低い場合、ローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）を通るＹリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ＦＩＹ（ｓ）となる。
【００８０】
ここで、図１１（Ａ）に示されるウエハステージＷＳＴの速度Ｖｙの時間変化に対する、ハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）の振舞いを考える。ウエハステージＷＳＴは、時刻ｔ０（＝０）よりＹ軸方向に加速を開始し、時間Ｔａ＋Ｔｂ経過後の時刻ｔ２にて、最高速度Ｖｍａｘに達する。その後、ウエハステージＷＳＴは、時間Ｔｃ経過後の時刻ｔ３まで等速移動し、そして減速を開始する。
【００８１】
これに対応して、Ｙ干渉計１６の出力信号ｆＩＹ（ｔ）とＹリニアエンコーダ７０Ａの出力信号ｆＥＹ（ｔ）は、図１１（Ｂ）に模式的に示されるように時間変化する。ただし、作図の都合のため、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）の振動周期が実際の振動周期よりはるかに長く描かれている。また、実際には、Ｙ干渉計１６とＹリニアエンコーダ７０Ａの計測結果には微細な計測誤差が含まれるが、図１１（Ｂ）（及び図１１（Ｃ））ではそれらの計測誤差の詳細は省略されている。そのため、図１１（Ｂ）中では、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）は互いに重なっている。
【００８２】
出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）は、時刻ｔ０（＝０）よりウエハステージＷＳＴが加速を開始する（速度Ｖｙが増加する）ことにより、振動を始める。速度Ｖｙの増加とともに、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）の振動も速くなり（振動周期が短くなり）、時間Ｔａ＋Ｔｂ経過後、速度Ｖｙが最高速度Ｖｍａｘに達して一定になると、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）は最高速度Ｖｍａｘに対応する最高周波数ｆｍａｘで定振動する（振動周期が一定１／ｆｍａｘになる）。
【００８３】
ここで、ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）とローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）とのカットオフ周波数ｆｃが、図１１（Ａ）中に示されるように最高周波数ｆｍａｘより僅かに小さく定められているものとする。図１１（Ｃ）に示されるように、時刻ｔ０（＝０）から出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）の周波数ｆがカットオフ周波数ｆｃに一致する時刻ｔ１まで、出力信号ｆＩＹ（ｔ）はハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）により遮断され、出力信号ｆＥＹ（ｔ）がローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）を通ってハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）として出力される。時刻ｔ１にて周波数ｆがカットオフ周波数ｆｃを超えると、出力信号ｆＥＹ（ｔ）はローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）により遮断され、出力信号ｆＩＹ（ｔ）がハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）を通ってハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）として出力される。
【００８４】
ここで、前述の通り、フィルタＬｆｃ（ｓ），Ｈｆｃ（ｓ）の周波数特性（入出力信号の利得）は周波数ｆに対して連続的に変化する（図１０参照）。しかし、ここでは、その変化帯域は十分狭く定められている。そのため、見かけ上、瞬時に、ローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）により出力信号ｆＥＹ（ｔ）が遮断され、ハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）により出力信号ｆＩＹ（ｔ）の遮断が解除される。
【００８５】
時間Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃが経過した時刻ｔ３より、ウエハステージＷＳＴが減速を開始する（速度Ｖｙが減少する）ことにより、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）の振動が遅くなる（振動周期が長くなる）。ここで、時刻ｔ４にて周波数ｆがカットオフ周波数ｆｃより小さくなると、図１１（Ｃ）に示されるように、再び、出力信号ｆＩＹ（ｔ）はハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）により遮断され、出力信号ｆＥＹ（ｔ）がローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）を通ってハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）として出力される。
【００８６】
さらに、時刻ｔ５にて速度Ｖｙ＜０になると、出力信号ｆＩＹ（ｔ），ｆＥＹ（ｔ）の振動が反転する。また、時刻ｔ６にて周波数ｆがカットオフ周波数−ｆｃを超えると（ｆ＜ｆｃ）、出力信号ｆＥＹ（ｔ）はローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）により遮断され、出力信号ｆＩＹ（ｔ）がハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）を通ってハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）として出力される。
【００８７】
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）には、一例として、それぞれ、低周波時（ｆ＜ｆｃ）及び高周波時（ｆ＞ｆｃ）におけるハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）に含まれるノイズが示されている。ノイズの振幅は、低周波時に大きいのに対し、高周波時には小さくなることがわかる。すなわち、低周波時には、Ｙリニアエンコーダ７０Ａの計測誤差（主にスケールの製造誤差）に起因するノイズが現れ、高周波時には、Ｙ干渉計１６の計測誤差（揺らぎ誤差）に起因するノイズが現れている。なお、ノイズの振幅（グラフの縦軸のスケール）は、１ｐｐｂのオーダーである。
【００８８】
なお、式（２）を変形したＨｆｃ（ｓ）＝１−Ｌｆｃ（ｓ）を用いることで、式（１）は次のように書き換えられる。
【００８９】
ＦＨＹ（ｓ）＝ＦＩＹ（ｓ）−Ｌｆｃ（ｓ）（ＦＩＹ（ｓ）−ＦＥＹ（ｓ））    ……（３）
すなわち、図９（Ａ）に示されるように、出力信号ＦＩＹ（ｓ）と出力信号ＦＥＹ（ｓ）との差ＦＩＹ（ｓ）−ＦＥＹ（ｓ）を求め、その差をカットオフ周波数ｆｃのローパスフィルタＬｆｃ（ｓ）に通し、さらに出力信号ＦＩＹ（ｓ）との差を求めることによって、ハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）を合成することもできる。
【００９０】
また、式（２）を変形したＬｆｃ（ｓ）＝１−Ｈｆｃ（ｓ）を用いることで、式（１）は次のように書き換えられる。
【００９１】
ＦＨＹ（ｓ）＝ＦＥＹ（ｓ）−Ｈｆｃ（ｓ）（ＦＩＹ（ｓ）−ＦＥＹ（ｓ））    ……（４）
すなわち、図９（Ｂ）に示されるように、出力信号ＦＩＹ（ｓ）と出力信号ＦＥＹ（ｓ）との差ＦＩＹ（ｓ）−ＦＥＹ（ｓ）を求め、その差をカットオフ周波数ｆｃのハイパスフィルタＨｆｃ（ｓ）に通し、さらに出力信号ＦＥＹ（ｓ）との和を求めることによって、ハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）を合成することもできる。
【００９２】
信号処理装置１６０は、上述の通り求めたハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）をＹリニアエンコーダ７０Ａの計測結果として主制御装置２０に転送する。また、信号処理装置１６０は、その他のエンコーダ７０Ｂ〜７０Ｆからの出力信号も同様に対応する干渉計の出力信号と合成し、得られたハイブリッド信号をエンコーダ７０Ｂ〜７０Ｆの計測結果として主制御装置２０に転送する（図６参照）。
【００９３】
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号は、それぞれの計測方向についてのウエハステージＷＳＴ（より正確には対応するスケール）の位置（変位）を反映する。そこで、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号をそれらの計測方向に関するウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に変換する。主制御装置２０は、その位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）する。また、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の出力信号からＦＤバー４６のθｚ位置を求め、その結果に従って、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
【００９４】
本第１の実施形態の露光装置１００では、通常のスキャニング・ステッパとほぼ同様の手順に従って、以下のような一連の処理動作が行われる。すなわち、
a）  図４に示されるアンローディングポジションＵＰにウエハステージＷＳＴがあるときに、ウエハＷがアンロードされ、図４に示されるローディングポジションＬＰに移動したときに、新たなウエハＷがウエハテーブルＷＴＢ上にロードされる。アンローディングポジションＵＰ、ローディングポジションＬＰ近傍では、ウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置は、干渉計システム１１８の計測値に基づいて制御されている。このとき、Ｘ干渉計１２８が用いられる。
【００９５】
上述のウエハ交換が行われるのと並行して、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測が行われる。このベースライン計測は、上記米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される方法と同様に、前述のエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６のθｚ回転を調整した状態で、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、それぞれの視野内にあるＦＤバー４６上の基準マークＭを同時に計測することで行われる。
ｂ）  ウエハ交換及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測終了後、ウエハステージＷＳＴを移動して、計測プレート３０の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１で検出するプライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック前半の処理が行われる。これと前後して、エンコーダシステム１５０及び干渉計システム１１８の原点の再設定（リセット）が行われる。
ｃ）  その後、エンコーダシステム１５０及び干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴの６自由度方向の位置を計測しつつ、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域のアライメントマークを検出するアライメント計測が実行される。アライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向へ移動して計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に達すると、主制御装置２０により、レチクルＲに形成された一対のレチクルアライメントマーク（図示省略）の投影像と対応する計測プレート３０上の一対のレチクルアライメント用基準マークＲＭとを投影光学系ＰＬを介して検出することで、投影光学系ＰＬによるレチクルＲのパターンの投影領域の中心と計測プレート上の基準位置、すなわち一対のレチクルアライメント用基準マークＲＭの中心との位置関係を検出する、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック後半の処理、すなわちレチクルアライメントが行われる。なお、プライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック前半の処理と後半の処理（レチクルアライメント）は、順序が逆でも良い。
ｄ）  そして、アライメント計測が終了すると、アライメント計測の結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域が露光され、レチクルＲのパターンが転写される。
【００９６】
上記のステップ・アンド・スキャン方式でのウエハＷ上の複数のショット領域の露光に際し、前述のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）が行われる。このとき、ウエハステージＷＳＴは、例えば米国特許出願公開第２００３／０１２８３４８号明細書などに開示されるような、Ｕ字状の経路に沿って、ショット領域間の移動動作（ステッピング動作）が行われる。この結果、走査方向であるＹ軸方向に関しては、ウエハステージＷＳＴは、前述の図１１（Ａ）に示される速度の時間変化に従い、ハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）によって駆動される。従って、ウエハステージＷＳＴが最高速度Ｖｍａｘで等速移動する時間Ｔｃにおいて、レチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに同期して駆動されて走査露光が行われる。そして、この走査露光時には干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号が、その前後のステッピング時にはエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号が、ウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）に用いられる。
【００９７】
ここで、本第１の実施形態のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）のメリットについて、さらに詳述する。
【００９８】
露光装置１００で用いられる回折干渉型のエンコーダでは、干渉させる２つの回折ビームの光路長が極短く且つほぼ等しいため、干渉計と比較して、空気揺らぎの影響はほとんど無視できる。従って、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）を用いることにより、原理上、高精度でウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）することができる。また、エンコーダは、スケールを使用するため計測再現性の観点において干渉計より優れている。しかし、エンコーダは、スケールの製造誤差及び機械的不安定性（格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、熱膨張等）のため、線形性の観点において干渉計より劣る。
【００９９】
エンコーダシステム１５０を用いてのウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）においては、ウエハステージＷＳＴの真の位置（実際の位置）と、エンコーダシステム１５０で計測されるウエハステージＷＳＴの位置（の計測結果）とは、スケールの製造誤差等に起因する計測誤差により、エンコーダシステム１５０の計測結果に対応するウエハステージＷＳＴの移動軌跡を基準とすると、ウエハステージＷＳＴの実際の位置の軌跡が微細に揺らぐこととなる。このため、図１３（Ａ）に示されるようなウエハＷをステップ・アンド・スキャン方式で露光すると、図１３（Ａ）内の符号ＳＳで囲まれる範囲を拡大して示す図１３（Ｂ）に示されるように、ウエハＷの表面に配列されたショット領域の配列が崩れる（すなわちグリッド誤差が生じる）とともに、ショット領域の形状が歪む（すなわちパターンの形成誤差が生ずる）ことが予想される。
【０１００】
また、エンコーダシステム１５０では、ウエハステージＷＳＴの位置に応じて、スケールに対向するエンコーダヘッドを切り換えて使用する。切り換えの際には、エンコーダシステム１５０の計測結果の連続性を保証するために、例えば米国特許出願公開第２００９／００２７６４０号明細書などに開示されているようなつなぎ処理が行われる。しかし、このつなぎ処理において演算誤差（つなぎ誤差）が生ずると、計測結果が不連続に変化し、ウエハステージＷＳＴの実際の位置が不連続に変化する（軌跡が不連続に跳ねる）。従って、走査露光時につなぎ誤差が発生すると、図１３（Ｂ）に示されるように、ショット領域に亀裂（すなわちパターンの亀裂）が生じることが予想される。
【０１０１】
また、スケール表面にゴミ、傷等の異物が付着し、その異物を走査することにより、エンコーダ（ヘッド）からの出力信号が瞬間的に途絶える、あるいは異常な信号が出力されることも起こり得る。このような不都合が走査露光時に発生すると、上と同様に、パターンの亀裂が生じることが予想される。ここで、例えば国際公開第９９／４９５０４号等に開示される液浸露光装置の場合、投影光学系とウエハとの間に供給される液体（液浸液）がスケール上に残留することがあり、その残留した液浸液が異物の役割を果たすためパターンの亀裂、あるいは不連続等が生じ易い。
【０１０２】
従って、ウエハ上の各ショット領域に対する走査露光時には、線形計測性に優れ、且つ異常発生時における出力信号の時間変化が緩やかな、あるいは出力信号の著しい時間変化を伴う異常動作を起こさない安定した位置計測器（位置計測システム）を用いることが望ましい。この観点において、本第１の実施形態のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）のように、走査露光時に干渉計（干渉計システム１１８）を用いることは有望である。その理由は、干渉計の計測誤差の要因となる空気揺らぎの時間スケールは１つのショット領域を走査露光する時間スケールと比べて比較的長く、１つのショット領域を走査露光する時間に限れば揺らぎ誤差（正確には走査露光時間内での揺らぎ誤差の変化）は必ずしも大きくはないからである。
【０１０３】
従って、本第１の実施形態では、走査露光時におけるウエハステージＷＳＴの位置の線形計測性が保障されるので、図１３（Ｃ）に示されるように、ショット領域の形状の歪み、すなわちパターンの形成誤差が解消される。
【０１０４】
この一方、ショット領域間のステッピング時には、空気揺らぎの影響を受けず、且つ計測再現性に優れる位置計測器（位置計測システム）を用いることが、アライメント結果に応じてウエハ上の各ショット領域を露光位置に対して正確に位置合わせして重ね合わせ精度を向上させるためには、望ましい。この観点において、本第１の実施形態のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）のように、ステッピング時にはエンコーダ（エンコーダシステム１５０）を用いることは望ましい。エンコーダシステム１５０の計測誤差に起因するショット領域の配列の崩れ、すなわちグリッド誤差は、エンコーダシステム１５０の高い計測再現性のため、各ショット領域に対する加速開始位置を補正することにより容易に解消することができる。
【０１０５】
ただし、特に前述の液浸露光方式の露光装置においては、ウエハステージＷＳＴを安定して駆動（位置制御）するために、異常発生時における出力信号の時間変化が緩やかな、あるいは出力信号の著しい時間変化を伴う異常動作を起こさない安定した位置計測器（位置計測システム）を用いることが望ましい。この観点において、干渉計（干渉計システム１１８）を用いることは有望である。
【０１０６】
なお、前もって、全てのショット領域に対して、加速開始位置のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向のそれぞれについてのオフセットを求める。ステッピング時には、このオフセットを用いて次の加速開始位置にウエハステージＷＳＴを駆動するための目標位置、すなわちアライメント計測より求められるショット配列（個々のショット領域の位置）を補正する。これにより加速開始位置を補正することができるので、残るグリッド誤差も容易に解消することができる。この他、例えば米国特許出願公開第２００７／０２６０４１９号明細書などに開示されるように、投影光学系ＰＬを較正するレンズ素子を駆動する、あるいはレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を微小補正する等により、グリッド誤差を解消することもできる。
【０１０７】
なお、アライメント計測（例えばＥＧＡ計測）においてもハイブリッド信号から得られるウエハステージＷＳＴの位置情報（ハイブリッド位置情報）を用いることも可能である。すなわち、ウエハステージ制御系１２４では、干渉計システム１１８で計測される第１の現在位置（ｆＩ）に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動し、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、ウエハＷ上の複数のサンプルショット領域のアライメントマーク（サンプルマーク）を検出する。このとき、主制御装置２０は、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4でそれぞれ計測される各サンプルマークの計測結果（各アライメント系の検出中心を原点とする各サンプルマークの位置（Δｘ、Δｙ））と、信号処理装置１６０の出力であるハイブリッド位置情報（ｆＨ）とに基づいて、各サンプルマークの位置を算出する。この場合、各サンプルマークの位置検出は、ウエハステージＷＳＴが位置決めされた状態（その位置決め目標位置における干渉計計測値に基づく位置決めサーボ状態）で行われるので、上記のハイブリッド位置情報（ｆＨ）は、エンコーダシステム１５０で計測される第２の現在位置（ｆＥ）となる。すなわち、各サンプルマークの位置の検出結果には、空気揺らぎに起因する干渉計システム１１８の計測誤差が含まれていない。また、各サンプルマークの検出位置において、干渉計システム１１８で計測される第１の現在位置とハイブリッド位置情報、すなわちエンコーダシステム１５０で計測される第２の現在位置との誤差を、主制御装置２０は、容易に取得できる。そして、複数のショット領域のそれぞれをステップ・アンド・スキャン方式で露光する際に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８で計測される第１の現在位置（ｆＩ）に基づいてウエハステージＷＳＴを各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へ移動させるが、その際その目標位置を、上記誤差分だけ補正する。これにより、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御を実行しつつ、ウエハＷ上の各ショット領域を、サンプルマークの計測結果から得られるそれぞれの正しい目標位置（空気揺らぎに起因する干渉計システム１１８の計測誤差の影響が含まれない目標位置）に、正確に位置させることができる。
【０１０８】
また、アライメント計測に限らず、投影光学系ＰＬの光学特性の計測等においても、干渉計システム１１８の出力信号を用いてウエハステージＷＳＴを駆動しつつ、ウエハステージＷＳＴ等に設けられた計測器を用いて、ハイブリッド位置情報に対して計測マークを検出し、その検出結果を処理する。これにより、計測の際に、ウエハステージＷＳＴを安定して駆動することができるとともに、露光の際に、複数のショット領域のそれぞれにパターンを正確に位置合わせすることが可能となる。
【０１０９】
以上説明したように、本第１の実施形態の露光装置１００によると、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号とをそれぞれハイパスフィルタとローパスフィルタとを通して合成してハイブリッド信号を作成し、作成されたハイブリッド信号に基づいてウエハステージＷＳＴが駆動（位置制御）される。ここで、ハイパスフィルタとローパスフィルタのカットオフ周波数は、走査露光時におけるウエハステージＷＳＴの速度より僅かに小さい速度に対応する周波数に定められる。これにより、走査露光時（ウエハステージＷＳＴの速度がカットオフ周波数に対応する閾速度より高い時）には、線形計測性の高い干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号に、ステッピング時（ウエハステージＷＳＴの速度が閾速度より低い時）には、計測再現性の高いエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号に、それぞれ基づいてウエハステージＷＳＴが駆動されることになる。従って、ウエハステージＷＳＴを、高速且つ高精度に等速直線駆動するとともに、等速駆動の開始位置に正確に駆動することが可能となり、ひいては、ウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに、正確に重ね合わせてパターンを形成することが可能となる。
【０１１０】
また、走査露光時には干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号を用いてウエハステージＷＳＴが駆動制御されるので、エンコーダシステム１５０におけるヘッドの切り換え、スケール上に付着した異物を走査する等に起因する計測誤差、特に不連続な計測結果の変化が生ずることがない。従って、歪み、亀裂等のない精密なパターンの転写が可能となる。
【０１１１】
また、ショット間のステッピング時にはエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号に基づいてウエハステージＷＳＴが駆動されるので、上述の通り、パターンをショット領域に再現性良く位置合わせすることができる。ここで、エンコーダシステム１５０の計測誤差に起因するショット領域の配列の崩れ、すなわちグリッド誤差が残り得るが、エンコーダシステム１５０の高い計測再現性のため、アライメント計測の結果を補正することにより容易に解消することができる。
【０１１２】
また、本第１の実施形態の露光装置１００では、主制御装置２０により、干渉計（干渉計システム１１８）の出力（計測結果）に基づいてウエハステージＷＳＴを駆動しつつ、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いてアライメント計測が行われる。ここで、上述のハイブリッド信号から得られるウエハステージＷＳＴの位置情報（ハイブリッド位置情報）に対してアライメントマークが検出され、処理される。その検出結果に基づいて、ウエハＷ上の複数のショット領域の正確な目標位置が算出され、干渉計システム１１８の計測結果に基づくウエハステージＷＳＴのサーボ制御を行いつつ、真の目標位置に対してウエハステージＷＳＴが位置合わせされ、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域が露光される。従って、アライメント計測の際に、ウエハステージＷＳＴを安定して駆動することができる。また、パターンを転写する際に、複数のショット領域のそれぞれにパターンを正確に位置合わせすることが可能となる。
【０１１３】
《第２実施形態》
次に、第２の実施形態について説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略若しくは省略する。
【０１１４】
本第２の実施形態の露光装置は、装置構成などは、後述するステージ制御系の一部の構成を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同一である。以下では、本第２の実施形態の露光装置で採用されるエンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴの同期駆動の制御を中心として説明する。
【０１１５】
本第２実施形態の露光装置におけるハイブリッド方式の同期駆動制御では、信号処理装置１６０により、カットオフ周波数ｆｃのハイパスフィルタとローパスフィルタとを用いて、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号とからハイブリッド信号が合成（作成）され、そのハイブリッド信号に基づいてウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期駆動が制御される。
【０１１６】
前述の第１実施形態と同様に、信号処理装置１６０により、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆからの出力信号が対応する干渉計の出力信号と合成され、得られたハイブリッド信号ＦＨＹ（ｓ）がエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測結果として主制御装置２０に送られる（図６参照）。
【０１１７】
エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号は、それぞれの計測方向についてのウエハステージＷＳＴ（より正確には対応するスケール）の位置（変位）を反映する。そこで、主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの出力信号をそれらの計測方向に関するウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）に変換する。主制御装置２０は、上述のようにハイブリッド信号から得られたウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）の情報（ハイブリッド位置情報と呼ぶ）を用いてウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期駆動を制御する。
【０１１８】
図１４には、ハイブリッド位置情報を用いたウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期駆動の制御等を含むウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの駆動（位置制御）を行う、ステージ制御系の構成がブロック図にて示されている。
【０１１９】
ステージ制御系は、ウエハステージＷＳＴの目標位置Ｓｔａｒｇｅｔを出力する目標値出力部１２０と、目標位置Ｓｔａｒｇｅｔと干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴの第１の現在位置との誤差（偏差信号）を演算する第１の位置誤差演算部１１９と、第１の位置誤差演算部１１９で演算された誤差（偏差信号）を動作信号としてウエハステージＷＳＴの移動を制御するウエハステージ制御系１２１と、干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴの第１の現在位置及びエンコーダシステム１５０で計測されるウエハステージＷＳＴの第２の現在位置が入力される信号処理装置１６０と、信号処理装置１６０から出力されるハイブリッド位置信号（ハイブリッド位置情報）を１/β倍（βは、投影光学系ＰＬの投影倍率）したレチクルステージＲＳＴの目標位置とレチクル干渉計１１６で計測されるレチクルステージＲＳＴの現在位置との誤差（偏差信号）を演算する第２の位置誤差演算部１２３と、第２の位置誤差演算部１２３で演算された誤差（偏差信号）を動作信号としてレチクルステージの移動を制御するレチクルステージ制御系１２５などを備えている。
【０１２０】
上記構成各部のうち、目標値出力部１２０、第１の位置誤差演算部１１９、ウエハステージ制御系１２１、ハイブリッド位置信号を１/β倍するゲイン、第２の位置誤差演算部１２３、及びレチクルステージ制御系１２５は、それぞれ主制御装置２０の機能の一部を機能ブロックとして表したものである。なお、信号処理装置１６０は、主制御装置２０とは別に設けられるものとしているが、これに限らず、信号処理装置１６０の機能を、主制御装置２０の機能の一部としても勿論良い。
【０１２１】
第１の位置誤差演算部１１９には、目標値出力部１２０からウエハステージＷＳＴの目標位置Ｓｔａｒｇｅｔが入力されるとともに、干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴの第１の現在位置が入力されて、目標位置に対する位置誤差（偏差信号）が演算処理されてウエハステージ制御系１２１に送出される。ウエハステージ制御系１２１では、偏差信号を動作信号として制御動作（Ｐ又はＰＩ動作）を行って、ウエハステージ駆動系１２４に対して制御量を与える。ウエハステージ駆動系１２４では、この与えられた制御量に応じた推力を発生してウエハステージＷＳＴを駆動する。これにより、ウエハステージＷＳＴが移動し、このウエハステージＷＳＴの位置が干渉計システム１１８によって計測されて、その計測値が前述した第１の位置誤差演算部１１９にフィードバックされる。
【０１２２】
本第２の実施形態に係るステージ制御系では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光処理中、ウエハステージＷＳＴが目標位置からずれている場合に、レチクルステージＲＳＴ側をウエハステージＷＳＴに追従させることにより両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの相対的な位置合わせが行われる。
【０１２３】
これをさらに詳述すると、レチクルステージＲＳＴ側をウエハステージＷＳＴに追従させる場合、干渉計システム１１８で計測されるウエハステージＷＳＴの第１の現在位置（前述のｆＩＹ等、ｆＩと総称する）と、エンコーダシステム１５０で計測されるウエハステージＷＳＴの第２の現在位置（前述のｆＥＹ等、ｆＥと総称する）とが、信号処理装置１６０に入力されている。そして、信号処理装置１６０により前述したハイブリッド位置信号（ハイブリッド位置情報、すなわち前述のｆＨＹ等、ｆＨと総称する）が合成され、１／β倍されてレチクルステージＲＳＴの目標位置として第２の位置誤差演算部１２３に与えられる。第２の位置誤差演算部１２３は、与えられたレチクルステージＲＳＴの目標位置とレチクル干渉計１１６で計測されるレチクルステージＲＳＴの現在位置との位置誤差（偏差信号）を演算し、レチクルステージ制御系１２５に与える。レチクルステージ制御系１２５は、与えられた偏差信号を動作信号として制御動作（Ｐ又はＰＩ動作）を行い、偏差信号が零に収束するようにレチクルステージ駆動系１１を介してレチクルステージＲＳＴを駆動（位置制御）する。
【０１２４】
上述したステージ制御系によるウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの制御（ハイブリッド方式の同期駆動の制御を含む）では、干渉計システム１１８の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）が行われるので、安定性の観点において好適である。これに加え、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）に誤差が生じても、高精度なハイブリッド位置情報が位置目標値としてレチクルステージ制御系１２５に入力され、レチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに対して追従駆動されるので、十分な制御精度で両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの相対位置制御（同期駆動を含む）を行うことが可能となる。
【０１２５】
本第２の実施形態の露光装置においても、前述の第１の実施形態の露光装置１００と同様、通常のスキャニング・ステッパとほぼ同様の手順に従って、前述した一連の処理動作が行われる。そして、本第２の実施形態の露光装置では、前述のステップ・アンド・スキャン方式でのウエハＷ上の複数のショット領域の露光に際し、前述のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期駆動（追従駆動）が行われる。このとき、ウエハステージＷＳＴは、例えば米国特許出願公開第２００３／０１２８３４８号明細書などに開示されるような、Ｕ字状の経路に沿って、ショット領域間の移動動作（ステッピング動作）が行われる。この結果、走査方向であるＹ軸方向に関しては、ウエハステージＷＳＴは、干渉計システム１１８によって計測される現在位置に基づいて駆動され、これと並行してレチクルステージＲＳＴが、前述の図１１（Ａ）に示されるウエハステージＷＳＴ（及びレチクルステージＲＳＴ）の速度の時間変化に従い、ハイブリッド信号ｆＨＹ（ｔ）によって駆動される。従って、ウエハステージＷＳＴが最高速度Ｖｍａｘで等速移動する時間Ｔｃにおいて、レチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに同期して駆動されて走査露光が行われる。そして、この走査露光時には干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号が、その前後のステッピング時にはエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号が、ウエハステージＷＳＴに対するレチクルステージＲＳＴの追従駆動（位置制御）に用いられる。
【０１２６】
本第２の実施形態のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期駆動（追従駆動）の制御には、前述の第１の実施形態のハイブリッド方式のウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）と同等のメリットに加えて、次のようなメリットがある。すなわち、上述のハイブリッド方式の両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期駆動の制御を採用することにより、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴを駆動（位置制御）しつつ、走査露光時には干渉計システム１１８、ステッピング時（露光前後の加速減速時）には（主として）エンコーダシステム１５０の計測結果に基づいてレチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに対して追従駆動制御されることになる。従って、走査露光時におけるウエハステージＷＳＴの位置の線形計測性が保障されるので、図１３（Ｃ）に示されるように、ショット領域の形状の歪み、すなわちパターンの形成誤差が解消される。さらに、エンコーダシステム１５０の計測誤差に起因するショット領域の配列の崩れ、すなわちグリッド誤差は、エンコーダシステム１５０の高い計測再現性のため、各ショット領域に対する加速開始位置を補正することにより容易に解消することができる。
【０１２７】
以上説明した本第２の実施形態の露光装置によると、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号とをそれぞれハイパスフィルタとローパスフィルタとを通して合成してハイブリッド信号を作成し、作成されたハイブリッド信号に基づいてレチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに対して追従駆動（位置制御）される。ここで、ハイパスフィルタとローパスフィルタのカットオフ周波数は、走査露光時におけるウエハステージＷＳＴの速度より僅かに小さい速度に対応する周波数に定められる。これにより、走査露光時（ウエハステージＷＳＴの速度がカットオフ周波数に対応する閾速度より高い時）には、線形計測性の高い干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号に、ステッピング時（ウエハステージＷＳＴの速度が閾速度より低い時）には、計測再現性の高いエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号に、それぞれ基づいてレチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに追従して駆動（位置制御）されることになる。従って、ウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに、正確に重ね合わせて、パターンを形成することが可能となる。
【０１２８】
また、走査露光時には干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号を用いてレチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに追従して駆動（位置制御）されるので、エンコーダシステム１５０におけるヘッドの切り換え、スケール上に付着した異物を走査する等に起因する計測誤差、特に不連続な計測結果の変化が生ずることがない。従って、歪み、亀裂等のない精密なパターンの転写が可能となる。
【０１２９】
また、ステップ駆動時にはエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号に基づいてレチクルステージＲＳＴがウエハステージＷＳＴに対して追従して駆動（位置制御）されるので、上述の通り、パターンをショット領域に再現性良く重ね合わせ（位置合わせ）することができる。ここで、エンコーダシステム１５０の計測誤差に起因するショット領域の配列の崩れ、すなわちグリッド誤差が残り得るが、エンコーダシステム１５０の高い計測再現性のため、アライメント計測の結果を補正することにより容易に解消することができる。
【０１３０】
上記各実施形態の露光装置では、上述した効果に加え、次のような効果をも有している。すなわち、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号とをハイパスフィルタとローパスフィルタとを通して合成してハイブリッド信号を作成しているため、フィルタの機能によりウエハステージＷＳＴの速度に応じて干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号との一方がハイブリッド信号として出力され、ウエハステージＷＳＴの駆動（位置制御）に使用される。従って、干渉計（干渉計システム１１８）とエンコーダ（エンコーダシステム１５０）との間の切換処理、及び切り換えの前後を通じてウエハステージＷＳＴの位置情報の連続性を保障するためのつなぎ処理を要さず、つなぎ演算に伴う誤差（つなぎ誤差）も発生することがない。
【０１３１】
なお、上記各実施形態では、ハイパスフィルタとローパスフィルタのカットオフ周波数を一定に定めた。ここで、スケール製造誤差に起因するエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の計測誤差は、ウエハステージＷＳＴの速度に応じて現れ方が変わり得る。そこで、カットオフ周波数を、ウエハステージＷＳＴの速度に応じて微小変動するように設定しても良い。かかるカットオフ周波数の変動の設定は、例えばオペレータにより行われるが、その設定に従ったウエハステージＷＳＴの速度に応じたカットオフ周波数の増減は、例えば主制御装置２０によって行うことができる。カットオフ周波数を変更（設定）することは、干渉計（干渉計システム１１８）の出力信号に基づいてウエハステージＷＳＴ及び／又はレチクルステージＲＳＴを駆動する駆動期間と、エンコーダ（エンコーダシステム１５０）の出力信号に基づいてウエハステージＷＳＴ及び／又はレチクルステージＲＳＴを駆動する駆動期間との重み付けを行うことに他ならず、カットオフ周波数を設定する際には、主制御装置２０は、そのような重み付けを行う設定装置として機能する。また、ハイパスフィルタとローパスフィルタとを、エンコーダ（エンコーダシステム１５０）の計測誤差の振舞いに応じて適当に選択しても良い。
【０１３２】
なお、上記各実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎないことは勿論である。例えば、上記各実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合において、Ｚヘッド（ウエハ及びウエハテーブルのＺ位置を計測する面位置センサのヘッド）もウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。
【０１３３】
また、上記各実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドのみが設けられている場合について説明したが、各ヘッドユニットの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられていても良いし、あるいはエンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドが設けられていても良い。エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドとして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の一方とＺ軸方向を計測方向とするセンサヘッドを用いても良い。かかるセンサヘッドとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示されている変位計測センサヘッドを用いることができる。
【０１３４】
また、上述の各実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記各実施形態を適用することができる。この米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される液浸露光装置では、ウエハステージに設けられたグレーティング（スケール）に計測ビームを照射し、その反射光を受光することによって、グレーティングの周期方向に関するヘッドとスケールとの間の相対位置を計測するエンコーダシステムが採用されている。
【０１３５】
また、上記各実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記各実施形態は適用することができる。また、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記各実施形態を適用できる。
【０１３６】
また、上記各実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０１３７】
なお、上記各実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【０１３８】
また、上記各実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を露光光とし、オール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置にも上記各実施形態を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記各実施形態は適用できる。
【０１３９】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【０１４０】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記各実施形態を適用することができる。
【０１４１】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。
【０１４２】
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも上記各実施形態を適用することができる。
【０１４３】
なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０１４４】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。
【０１４５】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【０１４６】
なお、これまでの説明で引用した露光装置などに関する全ての公報、国際公開公報、米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の移動体駆動方法及び移動体装置は、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１（Ａ）】
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【図１１（Ｂ）】
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【図１１（Ｃ）】
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【図１２】
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【図１３（Ａ）】
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【図１３（Ｂ）】
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【図１３（Ｃ）】
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【図１４】
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