(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に二次元平面に沿って移動する移動体に設けられた光学部材を介して光源からの光を、前記移動体の外部に設置された固定鏡の反射面に照射し、該反射面で反射され前記光学部材を介した戻り光を受光して、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置情報を検出する第１検出装置で用いられる、前記固定鏡の前記反射面の凹凸を計測する計測方法であって、
前記第１検出装置の検出結果が一定に維持されるように前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置を制御して前記移動体を前記二次元平面内の所定方向に移動させつつ、前記移動体の動作領域内の少なくとも一部に配置された複数の検出位置を有し、前記移動体が前記検出位置に位置するときに、前記二次元平面と実質的に平行な前記移動体表面の前記平面と直交する方向に関する位置情報を検出する第２検出装置の前記複数の検出位置のうち前記所定方向に並んだ２つの検出位置での検出情報と、前記第１検出装置の検出情報とを前記移動体が前記２つの検出位置の前記所定方向の離間距離、移動する毎に同時に取り込む工程と；
前記移動体の前記離間距離の移動の前後で取り込んだ、前記移動体表面の同一位置についての前記第２検出装置による検出情報の差分及び前記第１検出装置の検出情報に基づいて、前記固定鏡の反射面の凹凸を算出する工程と；を含む計測方法。
【請求項２】
前記光源が、前記移動体の前記動作領域の外から前記移動体に対して前記二次元平面に沿って光を照射し、前記移動体に設けられた光学部材で、前記光源から照射される光を前記固定鏡の反射面に向けて反射する請求項１に記載の計測方法。
【請求項３】
前記算出する工程では、前記移動体の前記離間距離の移動毎に取り込んだ、前記２つの検出位置での検出情報の平均値及び前記第１検出装置の検出情報と、前記２つの検出位置での検出情報の差分に基づいて算出される、前記移動中に前記検出位置を通る前記移動体表面の領域の凹凸情報とに基づいて、前記固定鏡の反射面の凹凸を算出する請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項４】
前記取り込む工程では、前記所定の間隔で前記移動体の前記所定方向に関する傾斜を計測する傾斜干渉計の計測情報をもさらに同時に取り込み、
前記算出する工程では、前記傾斜干渉計の計測情報にもさらに基づいて、前記固定鏡の反射面の凹凸を算出する請求項１又は２に記載の計測方法。
【請求項５】
前記第１検出装置で用いられる、固定鏡の前記反射面の凹凸を、請求項１〜４のいずれか一項に記載の計測方法を用いて計測する工程と；
前記移動体の前記二次元平面に直交する方向に関する位置情報を前記第１検出装置で検出し、その検出情報と前記固定鏡の前記反射面の凹凸情報とに基づいて、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置を制御するとともに、前記移動体上に保持される物体にエネルギビームを照射して、前記物体を露光する工程と；を含む露光方法。
【請求項６】
請求項５に記載の露光方法を用いて物体上にパターンを形成する工程と；
前記パターンが形成された物体を現像する工程と；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、計測方法、露光方法及びデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、移動体に設けられた光学部材を介して光源からの光を、移動体の外部に設置された固定鏡の反射面に照射し、該反射面で反射され光学部材を介した戻り光を受光して、移動体の重力方向の位置情報を検出する検出装置で用いられる、固定鏡の反射面の凹凸を計測する計測方法、該計測方法を用いる露光方法及び該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
しかるに、被露光基板としてのウエハの表面は、例えばウエハのうねり等によって必ずしも平坦ではない。このため、特にスキャナなどの走査型露光装置では、ウエハ上のあるショット領域にレチクルパターンを走査露光方式で転写する際に、露光領域内に設定された複数の検出点におけるウエハ表面の投影光学系の光軸方向に関する位置情報（フォーカス情報）を、例えば多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」とも呼ぶ）などを用いて検出し、その検出結果に基づいて、露光領域内でウエハ表面が常時投影光学系の像面に合致する（像面の焦点深度の範囲内となる）ように、ウエハを保持するテーブル又はステージの光軸方向の位置及び傾きを制御する、いわゆるフォーカス・レベリング制御が行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
このため、投影光学系の光軸方向に関するテーブル又はステージなどの移動体の位置を計測するため、その移動体に固定された光学部材を介して光源からのレーザ光を移動体の外部の固定鏡に照射し、その固定鏡からの反射光を光学部材を介して受光する検出装置が用いられている。
【０００５】
しかしながら、この種の検出装置では、固定鏡の反射面の凹凸が、その計測誤差の要因となるので、その反射面の凹凸を、高精度に計測することが重要である。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２８３４０３号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の観点からすると、実質的に二次元平面に沿って移動する移動体に設けられた光学部材を介して光源からの光を、前記移動体の外部に設置された固定鏡の反射面に照射し、該反射面で反射され前記光学部材を介した戻り光を受光して、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置情報を検出する第１検出装置で用いられる、前記固定鏡の前記反射面の凹凸を計測する計測方法であって、前記第１検出装置の検出結果が一定に維持されるように前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置を制御して前記移動体を前記二次元平面内の所定方向に移動させつつ、前記移動体の動作領域内の少なくとも一部に配置された複数の検出位置を有し、前記移動体が前記検出位置に位置するときに、前記二次元平面と実質的に平行な前記移動体表面の前記平面と直交する方向に関する位置情報を検出する第２検出装置の前記複数の検出位置のうち前記所定方向に並んだ２つの検出位置での検出情報と、前記第１検出装置の検出情報とを前記移動体が前記２つの検出位置の前記所定方向の離間距離、移動する毎に同時に取り込む工程と；前記移動体の前記離間距離の移動の前後で取り込んだ、前記移動体表面の同一位置についての前記第２検出装置による検出情報の差分及び前記第１検出装置の検出情報に基づいて、前記固定鏡の反射面の凹凸を算出する工程と；を含む計測方法である。
【０００８】
これによれば、簡単な方法により、固定鏡の反射面の凹凸を計測することが可能である。
【０００９】
本発明は、第２の観点からすると、前記第１検出装置で用いられる、固定鏡の前記反射面の凹凸を、本発明の計測方法を用いて計測する工程と；前記移動体の前記二次元平面に直交する方向に関する位置情報を前記第１検出装置で検出し、その検出情報と前記固定鏡の前記反射面の凹凸情報とに基づいて、前記移動体の前記二次元平面に直交する方向の位置を制御するとともに、前記移動体上に保持される物体にエネルギビームを照射して、前記物体を露光する工程と；を含む露光方法である。
【００１０】
これによれば、固定鏡の反射面の凹凸の影響を受けることなく、第１検出装置を用いて移動体の二次元平面に直交する方向の位置を精度良く制御することができ、その二次元平面に直交する方向の位置が高精度に制御された移動体上に載置された物体にパターンを形成することで、物体上に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【００１１】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体上にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３０に基づいて説明する。
【００１３】
図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、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。
【００１４】
露光装置１００は、照明系１０、該照明系１０からの露光用照明光（以下、照明光、又は露光光と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。
【００１５】
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む。この照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステム）で規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。
【００１６】
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００１７】
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、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡（あるいは、レトロリフレクタ）とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。主制御装置２０は、レチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動系１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。なお、移動鏡１５に代えて、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１５の反射面に相当）を形成することとしても良い。また、レチクル干渉計１１６はＺ軸、θｘ及びθｙ方向の少なくとも１つに関するレチクルステージＲＳＴの位置情報も計測可能として良い。
【００１８】
投影ユニットＰＵは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感光剤）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。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域（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のパターンが転写される。即ち、本実施形態では照明系１０、レチクル及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００１９】
なお、不図示ではあるが、投影ユニットＰＵは、防振機構を介して３本の支柱で支持される鏡筒定盤に搭載されている。ただし、これに限らず、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、投影ユニットＰＵの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルステージＲＳＴが配置されるベース部材などに対して投影ユニットＰＵを吊り下げ支持しても良い。
【００２０】
なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われるため、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。そこで、ペッツヴァルの条件を満足させ、かつ投影光学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を投影光学系として採用しても良い。また、ウエハＷには感光層だけでなく、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。
【００２１】
また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）１９１を保持する鏡筒４０の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置８の一部を構成するノズルユニット３２が設けられている。本実施形態では、ノズルユニット３２は、図１に示されるように、その下端面が先端レンズ１９１の下端面とほぼ面一に設定されている。また、ノズルユニット３２は、液体Ｌｑの供給口及び回収口と、ウエハＷが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管３１Ａと液体回収管３１Ｂとは、図３に示されるように、平面視（上方から見て）でＸ軸方向及びＹ軸方向に対しておよそ４５°傾斜し、投影ユニットＰＵの中心（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ、本実施形態では前述の露光領域ＩＡの中心とも一致）を通りかつＹ軸と平行な直線（基準軸）ＬＶに関して対称な配置となっている。
【００２２】
液体供給管３１Ａには、その一端が液体供給装置５（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管３１Ｂには、その一端が液体回収装置６（図１では不図示、図６参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
【００２３】
液体供給装置５は、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管３１Ａに対する液体の供給・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、例えば液体の供給・停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、タンク内の液体の温度を、例えば露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整する。なお、タンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００２４】
液体回収装置６は、液体を回収するためのタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管３１Ｂを介した液体の回収・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体供給装置５のバルブと同様に流量制御弁を用いることが望ましい。なお、タンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすべてを露光装置１００で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代替することもできる。
【００２５】
本実施形態では、上記の液体として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、ウエハ上のフォトレジスト及び光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
【００２６】
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。
【００２７】
液体供給装置５及び液体回収装置６は、それぞれコントローラを具備しており、それぞれのコントローラは、主制御装置２０によって制御される（図６参照）。液体供給装置５のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体供給管３１Ａに接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給管３１Ａ、供給流路、及び供給口を介して先端レンズ１９１とウエハＷとの間に液体（水）を供給する。また、このとき、液体回収装置６のコントローラは、主制御装置２０からの指示に応じ、液体回収管３１Ｂに接続されたバルブを所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管３１Ｂを介して、先端レンズ１９１とウエハＷとの間から液体回収装置６（液体のタンク）の内部に液体（水）を回収する。このとき、主制御装置２０は、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に供給される水の量と、回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置５のコントローラ、液体回収装置６のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に、一定量の液体（水）Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先端レンズ１９１とウエハＷとの間に保持された液体（水）Ｌｑは、常に入れ替わっている。
【００２８】
上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット３２、液体供給装置５、液体回収装置６、液体供給管３１Ａ及び液体回収管３１Ｂ等を含み、局所液浸装置８が構成されている。なお、局所液浸装置８の一部、例えば少なくともノズルユニット３２は、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（前述の鏡筒定盤を含む）に吊り下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。あるいは、前述の如く投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は、投影ユニットＰＵと一体にノズルユニット３２を吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニットＰＵとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット３２を設けている。この場合、投影ユニットＰＵを吊り下げ支持していなくても良い。
【００２９】
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ１９１との間に水を満たすことが可能である。
【００３０】
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、あるいは欧州特許公開第１４２０２９８号公報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。
【００３１】
図１に戻り、ステージ装置５０は、ベース盤１２の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴ、これらのステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）などを備えている。計測システム２００は、図６に示されるように、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０などを含む。干渉計システム１１８は、図２に示されるように、ウエハステージＷＳＴの位置計測用のＹ干渉計１６、Ｘ干渉計１２６、１２７、１２８、及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ並びに計測ステージＭＳＴの位置計測用のＹ干渉計１８及びＸ干渉計１３０等を含む。なお、干渉計システムの構成等については、後に詳述する。
【００３２】
図１に戻り、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）が複数ヶ所に設けられており、これらのエアパッドからベース盤１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１２の上方にウエハステージＷＳＴ，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、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、Ｙ軸方向（図１における紙面内左右方向）及びＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に独立して駆動可能である。
【００３３】
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。このウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、リニアモータ及びＺ・レベリング機構（ボイスコイルモータなどを含む）を含む駆動系によって、ベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
【００３４】
ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。ウエハホルダはウエハテーブルＷＴＢと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルＷＴＢとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルＷＴＢの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハＷの表面とほぼ面一となる、液体Ｌｑに対して撥液化処理された表面（撥液面）を有し、かつ外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダ（ウエハの載置領域）よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート（撥液板）２８が設けられている。プレート２８は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス（ショット社のゼロデュア（商品名）、Ａｌ２Ｏ３あるいはＴｉＣなど）から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート２８は、図４（Ａ）のウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）の平面図に示されるように、円形の開口を囲む、外形（輪郭）が矩形の第１撥液領域２８ａと、第１撥液領域２８ａの周囲に配置される矩形枠状（環状）の第２撥液領域２８ｂとを有する。第１撥液領域２８ａは、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域１４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。
【００３５】
この場合、内側の第１撥水板２８ａには、露光光ＩＬが照射されるのに対し、外側の第２撥水板２８ｂには、露光光ＩＬが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態では、第１撥水版２８ａの表面には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートが施された第１撥水領域が形成され、第２撥水板２８ｂには、その表面に第１撥水領域に比べて露光光ＩＬに対する耐性が劣る撥水コートが施された第２撥水領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光ＩＬ（この場合、真空紫外域の光）に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように第１撥水板２８ａとその周囲の第２撥水板２８ｂとの２部分に分離することは効果的である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光ＩＬに対する耐性が異なる２種類の撥水コートを施して、第１撥水領域、第２撥水領域を形成しても良い。また、第１及び第２撥水領域で撥水コートの種類が同一でも良い。例えば、同一のプレートに１つの撥水領域を形成するだけでも良い。
【００３６】
また、図４（Ａ）から明らかなように、第１撥水板２８ａの＋Ｙ側の端部には、そのＸ軸方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第２撥水板２８ｂとで囲まれる長方形の空間の内部（切り欠きの内部）に計測プレート３０が埋め込まれている。この計測プレート３０の長手方向の中央（ウエハテーブルＷＴＢのセンターラインＬＬ上）には、基準マークＦＭが形成されるとともに、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。
【００３７】
そして、上記各空間像計測スリットパターンＳＬ下方のウエハステージＷＳＴの内部には、図４（Ｂ）に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系が収納されたＬ字状の筐体３６が、ウエハテーブルＷＴＢからステージ本体９１の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体３６は、図示は省略されているが、上記一対の空間像計測スリットパターンＳＬに対応して一対設けられている。
【００３８】
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。
【００３９】
さらに、第２撥水板２８ｂの上面には、その４辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第２撥水板２８ｂのＸ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における左右両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2がそれぞれ形成され、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2はそれぞれ、例えばＸ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸に平行な方向（Ｙ軸方向）に沿って形成される、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００４０】
同様に、第２撥水板２８ｂのＹ軸方向一側と他側（図４（Ａ）における上下両側）の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態でＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ形成され、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2はそれぞれ、例えばＹ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸に平行な方向（Ｘ軸方向）に沿って形成される、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。上記各スケールとしては、第２撥水板２８ｂの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔（ピッチ）で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば１３８ｎｍ〜４μｍの間のピッチ、例えば１μｍピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液膜（撥水膜）で覆われている。なお、図４（Ａ）では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。
【００４１】
このように、本実施形態では、第２撥水板２８ｂそのものがスケールを構成するので、第２撥水板２８ｂとして低熱膨張率のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張率のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね（又は真空吸着）等によりウエハテーブルＷＴＢの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート２８に代えて用いても良い。あるいは、ウエハテーブルＷＴＢを低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、一対のＹスケールと一対のＸスケールとは、そのウエハテーブルＷＴＢの上面に直接形成しても良い。
【００４２】
なお、回折格子を保護するために、撥水性をそなえた低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ（面一）になるよう、ウエハテーブルＷＳＴ上面に設置される。
【００４３】
なお、各スケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。
【００４４】
計測ステージＭＳＴは、不図示のリニアモータ等によってＸＹ平面内で駆動されるステージ本体９２と、ステージ本体９２上に搭載された計測テーブルＭＴＢとを含んでいる。計測ステージＭＳＴも、ウエハステージＷＳＴと同様に、不図示の駆動系によりベース盤１２に対し、６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ，θｙ，θｚ）に駆動可能に構成されている。
【００４５】
なお、図６では、ウエハステージＷＳＴの駆動系と計測ステージＭＳＴの駆動系とを含んで、ステージ駆動系１２４として示されている。
【００４６】
計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図２及び図５（Ａ）に示されるように、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ９４、投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）を計測する空間像計測器９６、及び例えば国際公開第０３／０６５４２８号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン（Shack-Hartman）方式の波面収差計測器９８などが採用されている。波面収差計測器９８としては、例えば国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応欧州特許第１,０７９,２２３号）に開示されるものも用いることができる。
【００４７】
照度むらセンサ９４としては、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報（対応する米国特許第４，４６５，３６８号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器９６としては、例えば特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では３つの計測用部材（９４、９６、９８）を計測ステージＭＳＴに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び／又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系ＰＬの透過率を計測する透過率計測器、及び／又は、前述の局所液浸装置８、例えばノズルユニット３２（あるいは先端レンズ１９１）などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット３２、先端レンズ１９１などを清掃する清掃部材などを計測ステージＭＳＴに搭載しても良い。
【００４８】
本実施形態では、図５（Ａ）からもわかるように、使用頻度の高いセンサ類、照度むらセンサ９４及び空間像計測器９６などは、計測ステージＭＳＴのセンターラインＣＬ（中心を通るＹ軸）上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を用いた計測を、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に移動させることなく、Ｙ軸方向にのみ移動させて行うことができる。
【００４９】
上記各センサに加え、例えば特開平１１−１６８１６号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書）などに開示される、投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良く、この照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。
【００５０】
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体（水）Ｌｑとを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ＩＬを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ９４（及び照度モニタ）、空間像計測器９６、並びに波面収差計測器９８では、投影光学系ＰＬ及び水を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブルＭＴＢ（及びステージ本体９２）に配置するようにしても良い。
【００５１】
計測ステージＭＳＴのステージ本体９２には、図５(Ｂ)に示されるように、その−Ｙ側の端面に、枠状の取付部材４２が固定されている。また、ステージ本体９２の−Ｙ側の端面には、取付部材４２の開口内部のＸ軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の送光系３６に対向し得る配置で、一対の受光系４４が固定されている。各受光系４４は、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなどと、これらを収納する筐体とによって構成されている。図４（Ｂ）及び図５(Ｂ)、並びにこれまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、Ｙ軸方向に関して所定距離以内に近接した状態（接触状態を含む）では、計測プレート３０の各空間像計測スリットパターンＳＬを透過した照明光ＩＬが前述の各送光系３６で案内され、各受光系４４の受光素子で受光される。すなわち、計測プレート３０、送光系３６及び受光系４４によって、前述した特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示されるものと同様の、空間像計測装置４５（図６参照）が構成される。
【００５２】
取付部材４２の上には、断面矩形の棒状部材から成るフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略述する）４６がＸ軸方向に延設されている。このＦＤバー４６は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージＭＳＴ上にキネマティックに支持されている。
【００５３】
ＦＤバー４６は、原器（計測基準）となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア（商品名）などがその素材として採用されている。ＦＤバー４６の上面（表面）は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されている。また、ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図５（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。この一対の基準格子５２は、所定距離Ｌを隔ててＦＤバー４６のＸ軸方向の中心、すなわち前述のセンターラインＣＬに関して対称な配置で形成されている。
【００５４】
また、ＦＤバー４６の上面には、図５（Ａ）に示されるような配置で複数の基準マークＭが形成されている。この複数の基準マークＭは、同一ピッチでＹ軸方向に関して３行の配列で形成され、各行の配列がＸ軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークＭとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。基準マークＭはその形状（構成）が前述の基準マークＦＭと異なっても良いが、本実施形態では基準マークＭと基準マークＦＭとは同一の構成であり、かつウエハＷのアライメントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態ではＦＤバー４６の表面、及び計測テーブルＭＴＢ（前述の計測用部材を含んでも良い）の表面もそれぞれ撥液膜（撥水膜）で覆われている。
【００５５】
本実施形態の露光装置１００では、図１では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図３に示されるように、前述の基準軸ＬＶ上で、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。プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、直線ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。すなわち、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4はその検出中心がＸ軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわちＸ軸方向に沿って配置されている。
【００５６】
各セカンダリアライメント系ＡＬ２n（ｎ＝１〜４）は、セカンダリアライメント系ＡＬ２4について代表的に示されるように、回転中心Ｏを中心として図３における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム５６n（ｎ＝１〜４）の先端（回動端）に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部（例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む）がアーム５６nに固定され、残りの一部は投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はそれぞれ、回転中心Ｏを中心として回動することで、Ｘ位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はその検出領域（又は検出中心）が独立にＸ軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系ＡＬ１及びセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4はＸ軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4のＸ位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4をＸ軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，ＡＬ２4の少なくとも１つをＸ軸方向だけでなくＹ軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系ＡＬ２nはその一部がアーム５６nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム５６nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系ＡＬ２nのＸ軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばＹ軸方向、及び／又は回転方向（θｘ及びθｙ方向の少なくとも一方を含む）の位置情報も計測可能として良い。
【００５７】
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３では不図示、図６参照）によって、主制御装置２０の指示に応じて回動可能である。主制御装置２０は、アーム５６nの回転調整後に、各バキュームパッド５８nを作動させて各アーム５６nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム５６nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4の所望の位置関係が維持される。
【００５８】
なお、メインフレームのアーム５６nに対向する部分が磁性体であるならば、バキュームパッド５８に代えて電磁石を採用しても良い。
【００５９】
本実施形態では、プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（各アライメント系内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。プライマリアライメント系ＡＬ１及び４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して図６の主制御装置２０に供給されるようになっている。
【００６０】
なお、上記各アライメント系としては、ＦＩＡ系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では、５つのアライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、支持部材５４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。
【００６１】
次に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置情報を計測する干渉計システム１１８の構成等について説明する。
【００６２】
ここで、具体的な干渉計システムの構成の説明に先立って、干渉計の計測原理を簡単に説明する。干渉計は、計測対象物に設置された反射面に向けて、測長ビーム（測長光）を投射する。その反射光を、参照光と合成して受光し、その合成光、すなわち干渉光の強度を計測する。ここで、反射光と参照光の光路差ΔＬより、それらの間の相対位相（位相差）がＫΔＬ変化する。それにより、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ）に比例して変化する。ただし、ホモダイン検波方式を採用したとして、測長光と参照光の波数は同じでＫとした。定数ａは測長光と参照光の強度比より決まる。ここで、参照光に対する反射面は、一般に、投影ユニットＰＵ側面（場合によっては干渉計ユニット内）に設けられる。この参照光の反射面が、測長の基準位置となる。従って、光路差ΔＬには、基準位置から反射面までの距離が反映される。そこで、反射面までの距離の変化に対する、干渉光の強度変化の回数（フリンジの数）を計測すれば、その計数値と計測単位の積より、計測対象物に設置された反射面の変位が算出される。ここで、計測単位は、シングルパス方式の干渉計の場合、測長光の波長の２分の１、ダブルパス方式の干渉計の場合、波長の４分の１である。
【００６３】
ところで、ヘテロダイン検波方式の干渉計を採用した場合、測長光の波数Ｋ１と参照光の波数Ｋ２はわずかに異なる。この場合、測長光と参照光の光路長をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、測長光と参照光の間の位相差はＫΔＬ＋ΔＫＬ１と与えられ、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ（ＫΔＬ＋ΔＫＬ１）に比例して変化する。ただし、光路差ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ２，ΔＫ＝Ｋ１−Ｋ２，Ｋ＝Ｋ２とした。ここで、参照光の光路Ｌ２が十分短く、近似ΔＬ≒Ｌ１が成り立てば、干渉光の強度は１＋ａ・ｃｏｓ［（Ｋ＋ΔＫ）ΔＬ］に比例して変化する。これからわかるように、干渉光の強度は、光路差ΔＬが変化するとともに、参照光の波長２π／Ｋで周期振動するとともに、その周期振動の包絡線は長い周期２π／ΔＫで振動する（うなる）。従って、ヘテロダイン検波方式では、長い周期のうなりより、光路差ΔＬの変化方向、すなわち計測対象物の変位方向を知ることができる。
【００６４】
なお、干渉計の主要な誤差要因として、ビーム光路上の雰囲気の温度揺らぎ（空気揺らぎ）の効果がある。空気揺らぎによって、光の波長λがλ＋Δλに変化したとする。この波長の微小変化Δλによる位相差ＫΔＬの変化は、波数Ｋ＝２π／λなので、２πΔＬΔλ／λ２と求められる。ここで、仮に、光の波長λ＝１μｍ、微小変化Δλ＝１ｎｍとすると、光路差ΔＬ＝１００ｍｍに対して、位相変化は２π×１００となる。この位相変化は、計測単位の１００倍の変位に対応する。この様に、光路長が長く設定される場合には、干渉計は、短時間に起こる空気揺らぎの影響が大きく、短期安定性に劣る。その様な場合には、後述するエンコーダ又はＺヘッドを有する面位置計測システムを使用するのが望ましい。
【００６５】
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６参照）の一部を構成するＹ干渉計１６及びＸ干渉計１２６、１２７、１２８（図１では、Ｘ干渉計１２６〜１２８は不図示、図２参照）は、これらの反射面１７ａ，１７ｂにそれぞれ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（例えば投影ユニットＰＵ側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの変位、すなわちウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報を計測し、この計測した位置情報を主制御装置２０に供給する。本実施形態では、後述するように、上記各干渉計としては、一部を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられている。
【００６６】
一方、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面には、図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向を長手方向とする移動鏡４１が、不図示のキネマティック支持機構を介して取り付けられている。移動鏡４１は、直方体部材と、該直方体の一面（−Ｙ側の面）に固着された一対の三角柱状部材とを一体化したような部材から成る。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも、少なくとも後述する２つのＺ干渉計の間隔分、長く設計されている。
【００６７】
移動鏡４１の−Ｙ側の面には鏡面加工が施され、図４（Ｂ）に示されるように、３つの反射面４１ｂ、４１ａ、４１ｃが形成されている。反射面４１ａは、移動鏡４１の−Ｙ側の端面の一部を構成し、ＸＺ平面と平行に且つＸ軸方向に延びている。反射面４１ｂは、反射面４１ａの＋Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａに対して鈍角を成し、Ｘ軸方向に延びている。反射面４１ｃは、反射面４１ａの−Ｚ側に隣接する面を構成し、反射面４１ａを挟んで反射面４１ｂと対称に設けられている。
【００６８】
移動鏡４１に対向して、該移動鏡４１に測長ビームを照射する、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２参照）。
【００６９】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂは、図１及び図２を総合するとわかるように、Ｙ干渉計１６のＸ軸方向の一側と他側にほぼ同一距離離れて、且つＹ干渉計１６より幾分低い位置にそれぞれ配置されている。
【００７０】
Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれから、図１に示されるように、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ１が反射面４１ｂに向けて投射されるとともに、Ｙ軸方向に沿う測長ビームＢ２が反射面４１ｃ（図４（Ｂ）参照）に向けて投射されるようになっている。本実施形態では、反射面４１ｂ及び反射面４１ｃで順次反射された測長ビームＢ１と直交する反射面を有する固定鏡４７Ｂ、及び反射面４１ｃ及び反射面４１ｂで順次反射された測長ビームＢ２と直交する反射面を有する固定鏡４７Ａが、移動鏡４１から−Ｙ方向に所定距離離れた位置に測長ビームＢ１，Ｂ２に干渉しない状態で、それぞれＸ軸方向に延設されている。
【００７１】
固定鏡４７Ａ、４７Ｂは、例えば投影ユニットＰＵを支持するフレーム（不図示）に設けられた同一の支持体（不図示）に支持されている。
【００７２】
Ｙ干渉計１６は、図２（及び図１３干渉計）に示されるように、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）を通るＹ軸に平行な直線（基準軸）ＬＶから同一距離−Ｘ側，＋Ｘ側に離れたＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ４1，Ｂ４2をウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａに投射し、それぞれの反射光を受光することで、ウエハテーブルＷＴＢの測長ビームＢ４1，Ｂ４2の照射点におけるＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を検出している。なお、図１では、測長ビームＢ４1，Ｂ４2が代表的に測長ビームＢ４として示されている。
【００７３】
また、Ｙ干渉計１６は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2との間にＺ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸方向の測長軸に沿って測長ビームＢ３を反射面４１ａに向けて投射し、反射面４１ａで反射した測長ビームＢ３を受光することにより、移動鏡４１の反射面４１ａ（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＹ位置を検出している。
【００７４】
主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６の測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の平均値に基づいて反射面１７a、すなわちウエハステージＷＳＴのＹ位置（より正しくは、Ｙ軸方向の変位ΔＹ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ４1，Ｂ４2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハステージＷＳＴのＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｙ）を算出する。また、主制御装置２０は、反射面１７ａ及び反射面４１ａのＹ位置（Ｙ軸方向の変位ΔＹ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴのθｘ方向の変位（ピッチング量）Δθｘを算出する。
【００７５】
また、Ｘ干渉計１２６は、図２及び図１３に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸を通るＸ軸方向の直線（基準軸）ＬＨに関して同一距離離れた２軸の測長軸に沿って測長ビームＢ５1，Ｂ５2をウエハテーブルＷＴＢに投射しており、主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の位置（Ｘ位置、より正しくは、Ｘ軸方向の変位ΔＸ）を算出する。また、主制御装置２０は、測長ビームＢ５1，Ｂ５2に対応する測長軸の計測値の差より、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の変位（ヨーイング量）Δθｚ（Ｘ）を算出する。なお、Ｘ干渉計１２６から得られるΔθｚ（Ｘ）とＹ干渉計１６から得られるΔθｚ（Ｙ）は互いに等しく、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚを代表する。
【００７６】
また、図１４及び図１５などに示されるように、Ｘ干渉計１２８から測長ビームＢ７が、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションＵＰと、ウエハテーブルＷＴＢ上へのウエハのロードが行われるローディングポジションＬＰを結ぶＸ軸に平行な直線ＬＵＬに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに投射される。また、図２及び図１５に示されるように、Ｘ干渉計１２７から測長ビームＢ６が、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線ＬＡに沿って、ウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ｂに投射される。
【００７７】
主制御装置２０は、Ｘ干渉計１２７の測長ビームＢ６の計測値、及びＸ干渉計１２８の測長ビームＢ７の計測値からも、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の変位ΔＸを求めることができる。ただし、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８の配置がＹ軸方向に関して異なっており、Ｘ干渉計１２６は図１３に示される露光時に、Ｘ干渉計１２７は図１５に示されるウエハアライメント時に、Ｘ干渉計１２８は図１４に示されるウエハのロード時及び図１５に示されるアンロード時に使用される。
【００７８】
前述のＺ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれからは、図１に示されるように、Ｙ軸に沿う測長ビームＢ１、Ｂ２が、移動鏡４１に向けて投射される。これらの測長ビームＢ１、Ｂ２は、移動鏡４１の反射面４１ｂ，４１ｃのそれぞれに所定の入射角（θ/２とする）で入射する。そして、測長ビームＢ１は、反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射されて固定鏡４７Ｂの反射面に垂直に入射し、測長ビームＢ２は、反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて固定鏡４７Ａ反射面に垂直に入射する。そして、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面で反射された測長ビームＢ２、Ｂ１は、再度反射面４１ｂ，４１ｃで順次反射され、あるいは再度反射面４１ｃ，４１ｂで順次反射されて（入射時の光路を逆向きに戻り）Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂで受光される。
【００７９】
ここで、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＺ軸方向への変位をΔＺｏ、Ｙ軸方向への変位をΔＹｏとすると、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長変化ΔＬ１，ΔＬ２は、それぞれ以下の式（１）、（２）で表される。
【００８０】
ΔＬ１＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）＋ΔＺｏ×ｓｉｎθ      …（１）
ΔＬ２＝ΔＹｏ×（１＋ｃｏｓθ）−ΔＺｏ×ｓｉｎθ      …（２）
従って、式（１）、（２）からΔＺｏ及びΔＹｏは次式（３）、（４）で求められる。
【００８１】
ΔＺｏ＝（ΔＬ１−ΔＬ２）／２ｓｉｎθ                  …（３）
ΔＹｏ＝（ΔＬ１＋ΔＬ２）／｛２（１＋ｃｏｓθ）｝      …（４）
【００８２】
上記の変位ΔＺｏ、ΔＹｏは、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂのそれぞれで求められる。そこで、Ｚ干渉計４３Ａで求められる変位をΔＺｏＲ、ΔＹｏＲとし、Ｚ干渉計４３Ｂで求められる変位をΔＺｏＬ、ΔＹｏＬとする。そして、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂそれぞれが投射する測長ビームＢ１、Ｂ２がＸ軸方向に離間する距離をＤとする（図２参照）。かかる前提との下で、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向への変位（ヨーイング量）Δθｚ、θｙ方向への変位（ローリング量）Δθｙは次式（５）、（６）で求められる。
【００８３】
Δθｚ＝ｔａｎ−１｛（ΔＹｏＲ−ΔＹｏＬ）／Ｄ｝      …（５）
Δθｙ＝ｔａｎ−１｛（ΔＺｏＬ−ΔＺｏＲ）／Ｄ｝      …（６）
従って、主制御装置２０は、上記式（３）〜式（６）を用いることで、Ｚ干渉計４３Ａ、４３Ｂの計測結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴの４自由度の変位ΔＺｏ、ΔＹｏ、Δθｚ、Δθｙを算出することができる。
【００８４】
このように、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果から、６自由度方向（Ｚ、Ｘ、Ｙ、θｚ、θｘ、θｙ方向）に関するウエハステージＷＳＴの変位を求めることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴとして６自由度で駆動動可能な単一のステージを採用するものとしたが、これに代えて、ＸＹ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に対して少なくともＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動可能なウエハテーブルＷＴＢとを含んで構成しても良いし、あるいは、ウエハテーブルＷＴＢを、ステージ本体９１に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向にも微動可能に構成したいわゆる粗微動構造のウエハステージＷＳＴを採用しても良い。ただし、この場合は、ウエハテーブルＷＴＢの６自由度方向の位置情報を干渉計システム１１８で計測可能な構成とする必要がある。計測ステージＭＳＴについても、同様に、ステージ本体９２と、ステージ本体９１上に搭載された３自由度、又は６自由度の計測テーブルＭＴＢとによって構成しても良い。また、反射面１７ａ，反射面１７ｂの代わりに、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。
【００８６】
但し、本実施形態では、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）は、主として、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計１６，１２６，１２７の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動（例えばスケールの経時的な変形などによる）を補正（較正）する場合などに補助的に用いられる。
【００８７】
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。
【００８８】
なお、本実施形態では、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。
【００８９】
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。また、干渉計システム１１８をエンコーダシステムのバックアップとして使用することも考えられ、これについては後に詳述する。本実施形態では、エンコーダシステムはウエハステージＷＳＴの３自由度の方向、すなわちＸ軸、Ｙ軸及びθｚ方向の位置情報を計測する。そこで、露光動作などにおいて、干渉計システム１１８の計測情報のうち、エンコーダシステムによるウエハステージＷＳＴの位置情報の計測方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）と異なる方向、例えば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。
【００９０】
その他、干渉計システム１１８（図６参照）には、計測テーブルＭＴＢの２次元位置座標を計測するためのＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０も含まれている。計測テーブルＭＴＢの＋Ｙ端面、−Ｘ端面に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５（Ａ）参照）。干渉計システム１１８のＹ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０（図１では、Ｘ干渉計１３０は不図示、図２参照）は、これらの反射面１９ａ、１９ｂに、図２に示されるように、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を計測する。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１８、Ｘ干渉計１３０の計測値を受信し、計測ステージＭＳＴの位置情報（例えば、少なくともＸ軸及びＹ軸方向の位置情報とθｚ方向の回転情報とを含む）を算出する。
【００９１】
なお、計測テーブルＭＴＢ用のＹ干渉計として、ウエハステージＷＳＴ用のＹ干渉計１６と同様の多軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測テーブルＭＴＢのＸ干渉計として、ウエハステージＷＳＴ用のＸ干渉計１２６と同様の２軸干渉計を用いることとしても良い。また、計測ステージＭＳＴのＺ変位、Ｙ変位、ヨーイング量、及びローリング量を計測するために、ウエハステージＷＳＴ用のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂと同様の干渉計を導入することも可能である。
【００９２】
次に、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）を計測するエンコーダシステムの構成等について説明する。
【００９３】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、前述したノズルユニット３２の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの４つのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄが配置されている。これらのヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。
【００９４】
ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、図３に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、−Ｘ側に、Ｘ軸方向を長手方向として、配置されている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、Ｘ軸方向に関しての間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５つ）のＹヘッド６５i、６４j（ｉ，ｊ＝１〜５）をそれぞれ備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃは、それぞれ、投影ユニットＰＵの周辺を除いて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通りかつＸ軸と平行な直線（基準軸）ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４つ）のＹヘッド（６４1〜６４4、又は６５2〜６５5）と、投影ユニットＰＵの周辺において、基準軸ＬＨから−Ｙ方向に所定距離離れた位置、すなわちノズルユニット３２の−Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド（６４5、又は６５1）とを備えている。ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、後述する５つのＺヘッドをもそれぞれ備えている。
【００９５】
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のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ａ（図６参照）を構成する。同様に、ヘッドユニット６２Ｃは、前述のＹスケール３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴのＹ位置を計測する多眼（ここでは、５眼）のＹエンコーダ７０Ｃ（図６参照）を構成する。ここで、ヘッドユニット６２Ａ及び６２Ｃがそれぞれ備える５つのＹヘッド（６４i又は６５j）（すなわち、計測ビーム）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のＸ軸方向の幅（より正確には、格子線３８の長さ）より僅かに狭く設定されている。
【００９６】
ヘッドユニット６２Ｂは、図３に示されるように、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）の＋Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上にＹ軸方向に沿って間隔ＷＤで配置された複数、ここでは４個のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、ノズルユニット３２（投影ユニットＰＵ）を介してヘッドユニット６２Ｂとは反対側のプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、上記基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数、ここでは４個のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。
【００９７】
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のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する、多眼（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ（以下、適宜「Ｘエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する）７０Ｂ（図６参照）を構成する。また、ヘッドユニット６２Ｄは、前述のＸスケール３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴのＸ位置を計測する多眼（ここでは、４眼）のＸリニアエンコーダ７０Ｄ（図６参照）を構成する。
【００９８】
ここでヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（計測ビーム）の間隔は、前述のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のＹ軸方向の幅（より正確には、格子線３７の長さ）よりも狭く設定されている。またヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６との間隔は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動により、その２つのＸヘッド間で切り換え（後述するつなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも僅かに狭く設定されている。
【００９９】
本実施形態では、さらに、ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃの−Ｙ側に所定距離隔てて、ヘッドユニット６２Ｆ、６２Ｅが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ｅ及び６２Ｆは、図３等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットＰＵを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆ及び前述のヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｄは、例えば投影ユニットＰＵが吊り下げ支持される場合は投影ユニットＰＵと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設けても良い。
【０１００】
ヘッドユニット６２Ｅは、Ｘ軸方向の位置が異なる４つのＹヘッド６７1〜６７4を備えている。より詳細には、ヘッドユニット６２Ｅは、セカンダリアライメント系ＡＬ２1の−Ｘ側にプライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心を通るＸ軸に平行な直線（基準軸）ＬＡ上に前述の間隔ＷＤとほぼ同一間隔で配置された３つのＹヘッド６７1〜６７3と、最も内側（＋Ｘ側）のＹヘッド６７3から＋Ｘ側に所定距離（ＷＤより幾分短い距離）離れ、かつ基準軸ＬＡから＋Ｙ側に所定距離離れたセカンダリアライメント系ＡＬ２1の＋Ｙ側の位置に配置された１つのＹヘッド６７4とを備えている。
【０１０１】
ヘッドユニット６２Ｆは、基準軸ＬＶに関して、ヘッドユニット６２Ｅと対称であり、上記４つのＹヘッド６７1〜６７4と基準軸ＬＶに関して対称に配置された４つのＹヘッド６８1〜６８4を備えている。後述するアライメント動作の際などには、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1にＹヘッド６７，６８が少なくとも各１つそれぞれ対向し、このＹヘッド６７，６８（すなわち、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ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。
【０１０２】
また、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時（Sec‐BCHK（インターバル））などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1、ＡＬ２4にＸ軸方向で隣接するＹヘッド６７3、６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ（適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する）７０Ｅ，７０Ｆ（図６参照）と呼ぶ。
【０１０３】
上述した６つのリニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆは、例えば０．１ｎｍ程度の分解能で、ウエハステージＷＳＴの位置座標を計測し、その計測値を主制御装置２０に供給する。主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴ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、ＦＤバー４６のθｚ方向の回転を制御する。なお、リニアエンコーダの構成等については、さらに後述する。
【０１０４】
本実施形態の露光装置１００では、図３に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る、例えば特開平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６２Ｅの−Ｘ端部の＋Ｙ側に照射系９０ａが配置され、これに対峙する状態で、前述のヘッドユニット６２Ｆの＋Ｘ端部の＋Ｙ側に受光系９０ｂが配置されている。
【０１０５】
この多点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）のマトリックス状に配置される。図３中では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点を、個別に図示せず、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（ビーム領域）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、液浸領域１４（露光領域ＩＡ）とアライメント系（ＡＬ１、ＡＬ２1，ＡＬ２2，ＡＬ２3，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。
【０１０６】
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。例えば、Ｘ軸及びＹ軸の両方と交差する方向に沿って複数の検出点を配置しても良い。すなわち、複数の検出点は少なくともＸ軸方向に関して位置が異なっていれば良い。また、本実施形態では複数の検出点に検出ビームを照射するものとしたが、例えば検出領域ＡＦの全域に検出ビームを照射しても良い。さらに、検出領域ＡＦはＸ軸方向の長さがウエハＷの直径と同程度でなくても良い。
【０１０７】
多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点のうち両端に位置する検出点の近傍、すなわち検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、各一対のＺ位置計測用の面位置センサのヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略述する）７２ａ，７２ｂ、及び７２ｃ，７２ｄが設けられている。これらのＺヘッド７２ａ〜７２ｄは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。なお、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは前述した計測フレームなどに設けても良い。
【０１０８】
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から光を照射し、その反射光を受光してその光の照射点におけるウエハテーブルＷＴＢ表面のＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置情報を計測するセンサヘッド、一例としてＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップのような構成の光学式の変位センサのヘッド（ＣＤピックアップ方式のセンサヘッド）が用いられている。
【０１０９】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、それぞれが備える５つのＹヘッド６５j，６４i（ｉ，ｊ＝１〜５）と同じＸ位置に、ただしＹ位置をずらして、それぞれ５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜５）を備えている。ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する外側の３つのＺヘッド７６3〜７６5，７４1〜７４3は、基準軸ＬＨから＋Ｙ方向に所定距離隔てて、基準軸ＬＨと平行に配置されている。また、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する最も内側のＺヘッド７６1，７４5は、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に、また最も内側から２つめのＺヘッド７６2，７４4は、Ｙヘッド６５2，６４4それぞれの−Ｙ側に、配置されている。そして、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃのそれぞれに属する５つのＺヘッド７６j，７４i（ｉ，ｊ＝１〜５）は、互いに基準軸ＬＶに関して対称に配置されている。なお、各Ｚヘッド７６，７４としては、前述のＺヘッド７２ａ〜７２ｄと同様の光学式変位センサのヘッドが採用される。なお、Ｚヘッドの構成等については、後述する。
【０１１０】
ここで、Ｚヘッド７４3は、前述したＺヘッド７２ａ，７２ｂと同一のＹ軸に平行な直線上にある。同様に、Ｚヘッド７６3は、前述したＺヘッド７２ｃ，７２ｄと同一のＹ軸に平行な直線上にある。
【０１１１】
また、Ｚヘッド７４3とＺヘッド７４4とのＹ軸に平行な方向の距離、及びＺヘッド７６3とＺヘッド７６2とのＹ軸に平行な方向の距離は、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂのＹ軸に平行な方向の間隔（Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ軸に平行な方向の間隔と一致）とほぼ同一である。また、Ｚヘッド７４3とＺヘッド７４5とのＹ軸に平行な方向の距離、及びＺヘッド７６3とＺヘッド７６1とのＹ軸に平行な方向の距離は、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂのＹ軸に平行な方向の間隔より僅かに短い。
【０１１２】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5は、図６に示されるように、信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に接続されており、主制御装置２０は、信号処理・選択装置１７０を介してＺヘッド７２ａ〜７２ｄ、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5の中から任意のＺヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたＺヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置１７０を介して受け取る。本実施形態では、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ、Ｚヘッド７４1〜７４5、及びＺヘッド７６1〜７６5と、信号処理・選択装置１７０とを含んでウエハステージＷＳＴのＺ軸方向及びＸＹ平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム１８０が構成されている。
【０１１３】
なお、図３では、計測ステージＭＳＴの図示が省略されるとともに、その計測ステージＭＳＴと先端レンズ１９１との間に保持される水Ｌｑで形成される液浸領域が符号１４で示されている。また、図３において、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、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。
【０１１４】
図６には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置２０を中心として構成されている。この主制御装置２０に接続された外部記憶装置であるメモリ３４には、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5等、計測器系の補正情報が記憶されている。なお、図６においては、前述した照度むらセンサ９４、空間像計測器９６及び波面収差計測器９８などの計測ステージＭＳＴに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群９９として示されている。
【０１１５】
次に、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ、７４1〜７４5、及び７６1〜７６5の構成等について、図７に示されるＺヘッド７２ａを代表的に採り上げて説明する。
【０１１６】
Ｚヘッド７２ａは、図７に示されるように、フォーカスセンサＦＳ、フォーカスセンサＦＳを収納したセンサ本体ＺＨ及びセンサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する駆動部（不図示）、並びにセンサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を計測する計測部ＺＥ等を備えている。
【０１１７】
フォーカスセンサＦＳとしては、プローブビームＬＢを計測対象面Ｓに投射し、その反射光を受光することで、計測対象面Ｓの変位を光学的に読み取る、ＣＤドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサが用いられている。フォーカスセンサの構成等については、後述する。フォーカスセンサＦＳの出力信号は、不図示の駆動部に送られる。
【０１１８】
駆動部（不図示）は、アクチュエータ、例えばボイスコイルモータを含み、該ボイスコイルモータの可動子及び固定子の一方は、センサ本体ＺＨに、他方はセンサ本体ＺＨ及び計測部ＺＥ等を収容する不図示の筐体の一部に、それぞれ固定されている。この駆動部は、フォーカスセンサＦＳからの出力信号に従って、センサ本体ＺＨと計測対象面Ｓとの距離を一定に保つように（より正確には、計測対象面ＳをフォーカスセンサＦＳの光学系のベストフォーカス位置に保つように）、センサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する。これにより、センサ本体ＺＨは計測対象面ＳのＺ軸方向の変位に追従し、フォーカスロック状態が保たれる。
【０１１９】
計測部ＺＥとしては、本実施形態では、一例として回折干渉方式のエンコーダが用いられている。計測部ＺＥは、センサ本体ＺＨの上面に固定されたＺ軸方向に延びる支持部材ＳＭの側面に設けられたＺ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子ＥＧと、該回折格子ＥＧに対向して不図示の筐体に取付けられたエンコーダヘッドＥＨとを含む。エンコーダヘッドＥＨは、プローブビームＥＬを回折格子ＥＧに投射し、回折格子ＥＧからの反射・回折光を受光素子で受光することで、プローブビームＥＬの照射点の、基準点（例えば原点）からの変位を読み取ることで、センサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を読み取る。
【０１２０】
本実施形態では、上述のように、フォーカスロック状態では、センサ本体ＺＨは、計測対象面Ｓとの距離を一定に保つように、Ｚ軸方向に変位する。従って、計測部ＺＥのエンコーダヘッドＥＨが、センサ本体ＺＨのＺ軸方向の変位を計測することにより、計測対象面Ｓの面位置（Ｚ位置）が計測される。このエンコーダヘッドＥＨの計測値が、Ｚヘッド７２ａの計測値として前述の信号処理・選択装置１７０を介して主制御装置２０に供給される。
【０１２１】
フォーカスセンサＦＳは、一例として、図８（Ａ）に示されるように、照射系ＦＳ1、光学系ＦＳ2、受光系ＦＳ3の３つの部分を含む。
【０１２２】
照射系ＦＳ1は、例えばレーザダイオードから成る光源ＬＤと、該光源ＬＤから射出されるレーザ光の光路上に配置された回折格子板（回折光学素子）ＺＧとを含む。
【０１２３】
光学系ＦＳ2は、一例として回折格子板ＺＧで発生するレーザ光の回折光、すなわちプローブビームＬＢ1の光路上に順次配置された偏光ビームスプリッタＰＢＳ、コリメータレンズＣＬ、四分の一波長板（λ／４板）ＷＰ及び対物レンズＯＬ等を含む。
【０１２４】
受光系ＦＳ3は、一例として、プローブビームＬＢ1の計測対象面Ｓでの反射ビームＬＢ2の戻り光路上に順次配置された円筒レンズＣＹＬ及び四分割受光素子ＺＤを含む。
【０１２５】
フォーカスセンサＦＳによると、照射系ＦＳ1の光源ＬＤで発生した直線偏光のレーザ光が回折格子板ＺＧに投射され、該回折格子板ＺＧで回折光（プローブビーム）ＬＢ1が発生する。このプローブビームＬＢ1の中心軸（主光線）は、Ｚ軸と平行で、且つ計測対象面Ｓに直交する。
【０１２６】
そして、このプローブビームＬＢ1、すなわち偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面に対してＰ偏光となる偏光成分の光が、光学系ＦＳ2に入射する。すると、このプローブビームＬＢ1は偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過し、コリメータレンズＣＬで平行ビームに変換され、λ／４板ＷＰを透過して、円偏光となって対物レンズＯＬで集光され、計測対象面Ｓに投射される。これにより、その計測対象面ＳでプローブビームＬＢ1の入射光とは逆向きの円偏光である反射光（反射ビーム）ＬＢ2が発生する。そして、反射ビームＬＢ2は、入射光（プローブビームＬＢ1）の光路を逆に辿って、対物レンズＯＬ、λ／４板ＷＰ、コリメータレンズＣＬを透過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳに向かう。この場合、λ／４板ＷＰを２回透過することにより、反射ビームＬＢ2はＳ偏光に変換されている。それゆえ、反射ビームＬＢ2は、偏光ビームスプリッタＰＢＳの分離面で進行方向を折り曲げられ、受光系ＦＳ3へ送られる。
【０１２７】
受光系ＦＳ3では、反射ビームＬＢ2は円筒レンズＣＹＬを透過して、四分割受光素子ＺＤの検出面に投射される。ここで、円筒レンズＣＹＬは、いわゆる「かまぼこ型」のレンズで、図８（Ｂ）に示されるように、ＹＺ断面はＹ軸方向に凸部を向けた凸形状を有するとともに、図８（Ｃ）に示されるように、ＸＹ断面は矩形状を有する。このため、円筒レンズＣＹＬを透過する反射ビームＬＢ2は、Ｚ軸方向とＸ軸方向とでその断面形状が非対称に絞られ、非点収差が発生する
【０１２８】
四分割受光素子ＺＤは、その検出面で反射ビームＬＢ2を受光する。四分割受光素子ＺＤの検出面は、図９（Ａ）に示されるように、全体として正方形で、その２本の対角線を分離線として、４つの検出領域ａ，ｂ，ｃ，ｄに等分割されている。検出面の中心をＯＺＤとする。
【０１２９】
ここで、図８（Ａ）に示される理想フォーカス状態（ピントの合った状態）、すなわちプローブビームＬＢ1が計測対象面Ｓ0上に焦点を結ぶ状態では、反射ビームＬＢ2の検出面上での断面形状は、図９（Ｃ）に示されるように、中心ＯＺＤを中心とする円形となる。
【０１３０】
また、図８（Ａ）において、プローブビームＬＢ1が計測対象面Ｓ1上に焦点を結ぶ、いわゆる前ピン状態（すなわち計測対象面Ｓが理想位置Ｓ0にあり、四分割受光素子ＺＤが、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）において符号１で示す位置にある状態と等価な状態）では、反射ビームＬＢ2の検出面上での断面形状は、図９（Ｂ）に示されるような中心ＯＺＤを中心とする横長の長円形となる。
【０１３１】
また、図８（Ａ）において、プローブビームＬＢ1が計測対象面Ｓ-1上に焦点を結ぶ、いわゆる後ピン状態、（すなわち計測対象面Ｓが理想位置Ｓ0にあり、四分割受光素子ＺＤが、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）において符号−１で示す位置にある状態と等価な状態）では、反射ビームＬＢ2の検出面上での断面形状は、図９（Ｄ）に示されるような中心ＯＺＤを中心とする縦長の長円形となる。
【０１３２】
四分割受光素子ＺＤに接続された不図示の演算回路では、４つの検出領域ａ，ｂ，ｃ，ｄで受光する光の強度をそれぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとして、次式（７）で表されるフォーカスエラーＩを算出し、不図示の駆動部に出力する。
【０１３３】
Ｉ＝（Ｉａ＋Ｉｃ）−（Ｉｂ＋Ｉｄ）              …（７）
なお、上述の理想フォーカス状態では、４つの検出領域のそれぞれにおけるビーム断面の面積は互いに等しいので、Ｉ＝０が得られる。また、上述の前ピン状態では、式（７）より、Ｉ＜０となり、後ピン状態では、式（７）より、Ｉ＞０となる。
【０１３４】
不図示の駆動部は、フォーカスセンサＦＳ内の検出部ＦＳ3よりフォーカスエラーＩを受信し、Ｉ＝０を再現するように、フォーカスセンサＦＳを格納したセンサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動する。この駆動部の動作により、計測対象面ＳのＺ変位に追従して、センサ本体ＺＨも変位するため、プローブビームは必ず計測対象面Ｓ上で焦点を結ぶ、すなわちセンサ本体ＺＨと計測対象面Ｓの間の距離は常に一定に保たれる（フォーカスロック状態が保たれる）。
【０１３５】
一方、不図示の駆動部は、計測部ＺＥの計測結果がＺヘッド７２ａ外部からの入力信号に一致するように、センサ本体ＺＨをＺ軸方向に駆動し、位置決めすることもできる。従って、実際の計測対象面Ｓの面位置とは異なる位置に、プロービームＬＢの焦点を位置させることもできる。この駆動部の動作（スケールサーボ制御）により、後述するＺヘッドの切り換えにおける復帰処理、出力信号の異常発生時における回避処理等、を実行することができる。
【０１３６】
本実施形態では、前述のように、計測部ＺＥとしてエンコーダを採用し、センサ本体ＺＨに設置された回折格子ＥＧのＺ変位を、エンコーダヘッドＥＨを用いて読み取る。エンコーダヘッドＥＨは、基準点からの計測対象（回折格子ＥＧ）の変位を計測する相対位置センサであるから、その基準点を定める必要がある。本実施形態では、回折格子ＥＧの端部を検出する、あるいは回折格子ＥＧに位置出しパターンが設けられている場合には、その位置出しパターンを検出することで、そのＺ変位の基準位置（例えば原点）を定めても良い。いずれにしても、回折格子ＥＧの基準位置に対応して計測対象面Ｓの基準面位置を定めることができ、その基準面位置からの計測対象面ＳのＺ変位、すなわちＺ軸方向の位置を計測することができる。なお、Ｚヘッドの起動時および復帰時には、必ず、回折格子ＥＧの基準位置（例えば原点）、（すなわち計測対象面Ｓの基準面位置）の設定が実行される。この場合において、基準位置は、センサ本体ＺＨの移動範囲の中央近傍に設定されていることが、望ましいので、その中央近傍の基準位置に対応する基準面位置が、フォーカスセンサＦＳの光学系の焦点位置に一致するように、光学系の焦点位置を調整するための駆動コイルを設けて対物レンズＯＬのＺ位置を調整することとしても良い。また、計測部ＺＥは、基準位置（例えば原点）に、センサ本体ＺＨが位置するときに原点検出信号を発生するようになっている。
【０１３７】
Ｚヘッド７２ａでは、センサ本体ＺＨ及び計測部ＺＥは、ともに不図示の筐体内部に格納されており、またプローブビームＬＢ1の筐体外部に露出する部分の光路長も極短いため、空気揺らぎの影響が非常に小さい。従って、Ｚヘッドを含むセンサは、例えばレーザ干渉計と比較しても、空気が揺らぐ程度の短い期間における計測安定性（短期安定性）に格段に優れている。
【０１３８】
その他のＺヘッドも上述のＺヘッド７２ａと同様に構成され機能する。このように、本実施形態では、各Ｚヘッドとして、エンコーダと同じくＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2等の回折格子面を上方（＋Ｚ方向）から観察する構成が採用されている。従って、複数のＺヘッドで、ウエハテーブルＷＴＢ上面の異なる位置の面位置情報を計測することで、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置とθｙ回転（ローリング）及びθｘ回転（ピッチング）を計測することができる。ただし、本実施形態では、露光の際、ウエハステージＷＳＴのピッチング制御の精度は特に重要ではないため、Ｚヘッドを含む面位置計測システムではピッチングは計測しないこととし、ウエハテーブルＷＴＢ上のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にＺヘッドが各１つ対向する構成とした。
【０１３９】
次に、本実施形態の露光装置１００で行われるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）の検出（以下、フォーカスマッピングと呼ぶ）について説明する。
【０１４０】
このフォーカスマッピングに際しては、主制御装置２０は、図１０（Ａ）に示されるように、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６3（Ｘリニアエンコーダ７０Ｄ）と、Ｙスケール３９Ｙ1，Ｙ2にそれぞれ対向する２つのＹヘッド６８2，６７3（Ｙリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ）とに基づいてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を管理している。この図１０（Ａ）の状態では、前述の基準線ＬＶに、ウエハテーブルＷＴＢの中心（ウエハＷの中心にほぼ一致）を通るＹ軸に平行な直線（センターライン）が一致した状態となっている。
【０１４１】
そして、この状態で、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への走査（スキャン）を開始し、この走査開始後、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向に移動して、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームがウエハＷ上に掛かり始めるまでの間に、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを共に作動させる（ＯＮにする）。
【０１４２】
そして、このＺヘッド７２ａ〜７２ｄと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とが同時に作動している状態で、図１０（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴが＋Ｙ方向へ進行している間に、所定のサンプリング間隔で、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄで計測されるウエハテーブルＷＴＢ表面（プレート２８の表面）のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）で検出される複数の検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）とを、取り込み、その取り込んだ各面位置情報と各サンプリング時のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃの計測値との三者を相互に対応付けて不図示のメモリに逐次格納する。
【０１４３】
そして、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームがウエハＷに掛からなくなると、主制御装置２０は、上記のサンプリングを終了し、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点についての面位置情報を、同時に取り込んだＺヘッド７２ａ〜７２ｄによる面位置情報を基準とするデータに換算する。
【０１４４】
これをさらに詳述すると、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂの計測値の平均値に基づいて、プレート２８の−Ｘ側端部近傍の領域（Ｙスケール３９Ｙ2が形成された領域）上の所定の点（例えば、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂそれぞれの計測点の中点、すなわち多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の配列とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を左計測点Ｐ１と呼ぶ）における面位置情報を求める。また、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄの計測値の平均値に基づいて、プレート２８の＋Ｘ側端部近傍の領域（Ｙスケール３９Ｙ1が形成された領域）上の所定の点（例えば、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄそれぞれの計測点の中点、すなわち多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点の配列とほぼ同一のＸ軸上の点に相当：以下、この点を右計測点Ｐ２と呼ぶ）における面位置情報を求める。そして、主制御装置２０は、図１０（Ｃ）に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点における面位置情報を、左計測点Ｐ１の面位置と右計測点Ｐ２の面位置とを結ぶ直線を基準とする面位置データｚ１〜ｚkに換算する。このような換算を、主制御装置２０は、全てのサンプリング時に取り込んだ情報について行う。
【０１４５】
このようにして、予め上記の換算データを取得しておくことで、例えば、露光の際などには、主制御装置２０は、前述のＺヘッド７４i、７６jでウエハテーブルＷＴＢ表面（Ｙスケール３９Ｙ2が形成された領域上の点（上記の左計測点Ｐ１の近傍の点）、及びＹスケール３９Ｙ1が形成された領域上の点（上記の右計測点Ｐ２の近傍の点））を計測して、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ回転（ローリング）量θｙを算出する。そして、これらのＺ位置とローリング量θｙとＹ干渉計１６で計測されるウエハステージＷＳＴのθｘ回転（ピッチング）量θｘとを用いて、所定の演算を行い、前述の露光領域ＩＡの中心（露光中心）におけるウエハテーブルＷＴＢ表面のＺ位置（Ｚ0）、ローリング量θｙ及びピッチング量θｘとを算出し、この算出結果に基づいて、上述の左計測点Ｐ１の面位置と右計測点Ｐ２の面位置とを結ぶ、露光中心を通る直線を求め、この直線と面位置データｚ１〜ｚkとを用いることで、ウエハＷ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷ上面の面位置制御（フォーカス・レベリング制御）が可能になる。従って、多点ＡＦ系を投影光学系ＰＬから離れた位置に配置しても何ら支障がないので、ワーキングディスタンスが狭い露光装置などであっても、本実施形態のフォーカスマッピングは好適に適用できる。
【０１４６】
なお、上記の説明では、左計測点Ｐ１の面位置と右計測点Ｐ２の面位置とをＺヘッド７２ａ，７２ｂの計測値の平均値、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄの平均値にそれぞれ基づいて算出するものとしたが、これに限らず、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の各検出点における面位置情報を、例えばＺヘッド７２ａ、７２ｃによって計測される面位置を結ぶ直線を基準とする面位置データに換算しても良い。この場合、各サンプリングタイミングで取得したＺヘッド７２ａの計測値とＺヘッド７２ｂの計測値との差、及びＺヘッド７２ｃの計測値とＺヘッド７２ｄの計測値との差をそれぞれ求めておく。そして、露光時などに面位置制御を行う際に、Ｚヘッド７４i及び７６jでウエハテーブルＷＴＢ表面を計測してウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ回転を算出し、これらの算出値と、Ｙ干渉計１６で計測されたウエハステージＷＳＴのピッチング量θｘと、前述の面位置データｚ１〜ｚk及び前記差とを用いて所定の演算を行うことで、ウエハ表面の面位置情報を実際に取得することなく、ウエハＷの面位置制御を行うことが可能になる。
【０１４７】
ただし、以上の説明は、ウエハテーブルＷＴＢ表面にＸ軸方向に関して凹凸が存在しないことを前提にしている。
【０１４８】
次に、フォーカスキャリブレーションについて説明する。フォーカスキャリブレーションとは、ある基準状態におけるウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の計測プレート３０表面の代表的な検出点における検出結果（面位置情報）との関係を求める処理（フォーカスキャリブレーションの前半の処理）と、上記の基準状態と同様の状態において、空間像計測装置４５を用いて検出した投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応する、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を求める処理（フォーカスキャリブレーションの後半の処理）とを行い、これらの処理結果に基づいて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の代表的な検出点におけるオフセット、すなわち投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置と多点ＡＦ系の検出原点との偏差を求めるなどの処理を意味する。
【０１４９】
フォーカスキャリブレーションに際して、主制御装置２０は、図１１（Ａ）に示されるように、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６2（Ｘリニアエンコーダ７０Ｄ）と、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2にそれぞれ対向する２つのＹヘッド６８2，６７3（Ｙリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ）とに基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を管理している。この図１１（Ａ）の状態では、基準線ＬＶにウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態となっている。また、この図１１（Ａ）の状態では、ウエハステージＷＳＴは、Ｙ軸方向に関しては、前述した計測プレート３０に多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）からの検出ビームが照射される位置にある。また、ここでは、図示が省略されているが、ウエハステージＷＳＴの＋Ｙ側に計測ステージＭＳＴがあり、前述したＦＤバー４６及びウエハテーブルＷＴＢと投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１との間に水が保持されている（図１８参照）。
【０１５０】
（ａ）  この状態で、主制御装置２０は、次のようなフォーカスキャリブレーションの前半の処理を行う。すなわち、主制御装置２０は、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域の両端部に位置する検出点それぞれの近傍の前述したＺヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄによって検出されるウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を検出しつつ、その面位置情報を基準として、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いて前述の計測プレート３０（図３参照）表面の面位置情報を検出する。これにより、基準線ＬＶにウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態におけるＺヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄの計測値（ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の計測プレート３０表面の検出点（複数の検出点のうち中央又はその近傍に位置する検出点）における検出結果（面位置情報）との関係が求まる。
【０１５１】
（ｂ）  次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に所定距離移動させ、計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に配置される位置でウエハステージＷＳＴを停止させる。そして、主制御装置２０は、次のようなフォーカスキャリブレーションの後半の処理を行う。すなわち、主制御装置２０は、図１１（Ｂ）に示されるように、上述のフォーカスキャリブレーションの前半の処理のときと同様に、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄによって計測される面位置情報を基準として、計測プレート３０（ウエハステージＷＳＴ）の投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御しつつ、空間像計測装置４５を用いて、レチクルＲ、又はレチクルステージＲＳＴ上の不図示のマーク板に形成された計測マークの空間像を、例えば国際公開第０５／１２４８３４号パンフレットなどに開示される、Ｚ方向スキャン計測で計測し、その計測結果に基づいて投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を測定する。主制御装置２０は、上記のＺ方向スキャン計測中、空間像計測装置４５からの出力信号の取り込みと同期して、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報を計測する一対のＺヘッド７４3、７６3の計測値を取り込む。そして、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応するＺヘッド７４3、７６3の値を不図示のメモリに記憶する。なお、フォーカスキャリブレーションの後半の処理で、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄによって計測される面位置情報を基準として、計測プレート３０（ウエハステージＷＳＴ）の投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御するのは、このフォーカスキャリブレーションの後半の処理は、前述したフォーカスマッピングの途中で行なわれるからである。
【０１５２】
この場合、図１１（Ｂ）に示されるように、液浸領域１４が投影光学系ＰＬと計測プレート３０（ウエハステージＷＳＴ）との間に形成されているので、上記の空間像の計測は、投影光学系ＰＬ及び水を介して行われる。また、図１１（Ｂ）では図示が省略されているが、空間像計測装置４５の計測プレート３０などはウエハステージＷＳＴに搭載され、受光素子などは計測ステージＭＳＴに搭載されているので、上記の空間像の計測は、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触状態（又は近接状態）を保ったままで行われる（図２０参照）。
【０１５３】
（ｃ）  これにより、主制御装置２０は、上記（ａ）のフォーカスキャリブレーション前半の処理で求めたＺヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄの計測値（ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）による計測プレート３０表面の検出結果（面位置情報）との関係と、上記（ｂ）のフォーカスキャリブレーション後半の処理で求めた投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置に対応するＺヘッド７４3、７６3の計測値（すなわち、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）とに基づいて、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の代表的な検出点におけるオフセット、すなわち投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置と多点ＡＦ系の検出原点との偏差を求めることが可能になる。本実施形態では、この代表的な検出点は、例えば複数の検出点の中央又はその近傍の検出点であるが、その数及び／又は位置などは任意で良い。この場合において、主制御装置２０は、その代表的な検出点におけるオフセットが零になるように多点ＡＦ系の検出原点の調整を行う。この調整は、例えば、受光系９０ｂ内部の不図示の平行平面板の角度調整によって光学的に行っても良いし、あるいは電気的に検出オフセットを調整しても良い。又は、検出原点の調整を行わず、そのオフセットを記憶しておいても良い。ここでは、上記の光学的手法により、その検出原点の調整が行われるものとする。これにより、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）のフォーカスキャリブレーションが終了する。なお、光学的な検出原点の調整では、代表的な検出点以外の残りの検出点全てでそのオフセットを零にすることは難しいので、残りの検出点では光学的な調整後のオフセットを記憶しておくことが好ましい。
【０１５４】
次に、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の複数の検出点に個別に対応する複数の受光素子（センサ）間の検出値のオフセット補正（以下、ＡＦセンサ間オフセット補正と呼ぶ）について説明する。
【０１５５】
このＡＦセンサ間オフセット補正に際しては、主制御装置２０は、図１２（Ａ）に示されるように、所定の基準平面を備えた前述のＦＤバー４６に対して多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の照射系９０ａから検出ビームを照射させ、ＦＤバー４６表面（基準平面）からの反射光を受光した多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の受光系９０ｂからの出力信号を取り込む。
【０１５６】
この場合において、ＦＤバー４６表面が、ＸＹ平面に平行に設定されているのであれば、主制御装置２０は、上述の如くして取り込んだ出力信号に基づいて、複数の検出点に個別に対応する複数のセンサの検出値（計測値）の関係を求め、その関係をメモリに記憶する、あるいは、全てのセンサの検出値が、例えば、前述のフォーカスキャリブレーションの際の代表的な検出点に対応するセンサの検出値と同一値となるように、各センサの検出オフセットを電気的に調整することで、ＡＦセンサ間オフセット補正を行うことができる。
【０１５７】
しかるに、本実施形態では、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の受光系９０ｂからの出力信号の取り込みの際に、主制御装置２０は、図１２（Ａ）に示されるように、Ｚヘッド７４4，７４5，７６1，７６2を用いて計測ステージＭＳＴ（ＦＤバー４６と一体）の表面の傾きを検出しているので、必ずしもＦＤバー４６表面をＸＹ平面に平行に設定する必要はない。すなわち、図１２（Ｂ）に模式的に示されるように、各検出点における検出値が、それぞれ同図中の矢印で示されるような値になっており、検出値の上端を結ぶ線が同図中の点線で示されるような凹凸があるものとすれば、その検出値の上端を結ぶ線が同図中の実線で示されるようになるように、各検出値を調整すれば良い。
【０１５８】
次に、本実施形態の露光装置１００における、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを用いた並行処理動作について、図１３〜図２３に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置２０によって、局所液浸装置８の液体供給装置５及び液体回収装置６の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系ＰＬの先端レンズ１９１の射出面側には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置５及び液体回収装置６の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。
【０１５９】
図１３には、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント（ＥＧＡ：Enhanced Global Alignment）等の結果に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光と、を繰り返すことにより行われる。また、露光は、ウエハＷ上の−Ｙ側に位置するショット領域から＋Ｙ側に位置するショット領域の順で行われる。なお、投影ユニットＰＵとウエハＷとの間に液浸領域１４が形成された状態で行われる。
【０１６０】
上述の露光中、主制御装置２０により、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃと、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄの一方との合計３つのエンコーダの計測結果に基づいて制御されている。ここで、２つのＸエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のそれぞれに対向する２つのＸヘッド６６によって構成され、２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2のそれぞれに対向するＹヘッド６５、６４により構成される。また、ウエハステージＷＳＴのＺ位置とθｙ方向の回転（ローリング）は、ウエハテーブルＷＴＢ表面のＸ軸方向一側と他側の端部にそれぞれ対向する、ヘッドユニット６２Ｃ，６２Ａにそれぞれ属するＺヘッド７４i，７６iの計測値に基づいて制御されている。ウエハステージＷＳＴのθｘ回転（ピッチング）は、Ｙ干渉計１６の計測値に基づいて制御されている。なお、ウエハテーブルＷＴＢの第２撥水板２８ｂの表面にＺヘッド７４i、７６iを含む３個以上のＺヘッドが対向する場合には、Ｚヘッド７４i、７６i及びその他の１つのＺヘッドの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置、θｙ回転（ローリング）及びθｘ回転（ピッチング）を制御することも可能である。いずれにしても、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向の位置、θｙ方向の回転、及びθｘ方向の回転の制御（すなわちウエハＷのフォーカス・レベリング制御）は、事前に行われるフォーカスマッピングの結果に基づいて行われている。
【０１６１】
図１３に示される、ウエハステージＷＳＴの位置では、Ｘスケール３９Ｘ1にはＸヘッド６６5（図１３中に丸で囲んで示されている）が対向するが、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６はない。そのため、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｂと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）制御を実行している。ここで、図１３に示される位置からウエハステージＷＳＴが−Ｙ方向に移動すると、Ｘヘッド６６5はＸスケール３９Ｘ1から外れ（対向しなくなり）、代わりにＸヘッド６６4（図１３中に破線の丸で囲んで示されている）がＸスケール３９Ｘ2に対向する。そこで、主制御装置２０は、１つのＸエンコーダ７０Ｄと２つのＹエンコーダ７０Ａ，７０Ｃを用いるステージ制御に切り換える。
【０１６２】
また、図１３に示される位置にウエハステージＷＳＴがあるとき、Ｚヘッド７４3，７６3（図１３中に丸で囲んで示されている）がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向している。そのため、主制御装置２０は、Ｚヘッド７４3，７６3を用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｚ，θｙ）制御を実行している。ここで、図１３に示される位置からウエハステージＷＳＴが＋Ｘ方向に移動すると、Ｚヘッド７４3，７６3は対応するＹスケールから外れ、代わりにＺヘッド７４4，７６4（図中に破線の丸で囲んで示されている）がそれぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。そこで、主制御装置２０は、Ｚヘッド７４4，７６4を用いるステージ制御に切り換える。
【０１６３】
このように、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの位置座標に応じて、使用するエンコーダとＺヘッドを絶えず切り換えて、ステージ制御を実行している。
【０１６４】
なお、上述の計測器系を用いたウエハステージＷＳＴの位置計測と独立に、干渉計システム１１８を用いたウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）計測が、常時、行われている。ここで、干渉計システム１１８を構成するＸ干渉計１２６，１２７，又は１２８を用いてウエハステージＷＳＴのＸ位置とθｚ回転（ヨーイング）が、Ｙ干渉計１６を用いてＹ位置、θｘ回転、及びθｚ回転が、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂ（図１３では不図示、図１又は２を参照）を用いてＹ位置、Ｚ位置、θｙ回転、及びθｚ回転が計測される。Ｘ干渉計１２６，１２７，及び１２８は、ウエハステージＷＳＴのＹ位置に応じて、いずれか１つが使用される。露光中は、図１３に示したように、Ｘ干渉計１２６が使用される。干渉計システム１１８の計測結果は、ピッチング量（θｘ回転）を除き、補助的に、又は、後述するバックアップの際、あるいはエンコーダシステムによる計測が出来ないときなどにウエハステージＷＳＴの位置制御に利用される。
【０１６５】
ウエハＷの露光が終了すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをアンロードポジションＵＰに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとが、接触或いは３００μｍ程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルＭＴＢ上のＦＤバー４６の−Ｙ側面とウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側面とが接触或いは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが−Ｙ方向に移動することにより、投影ユニットＰＵの下に形成される液浸領域１４は、計測ステージＭＳＴ上に移動する。例えば図１４、図１５には、移動後の状態が示されている。
【０１６６】
ウエハステージＷＳＴが、更に−Ｙ方向へ移動して有効ストローク領域（ウエハステージＷＳＴが露光及びウエハアライメント時に移動する領域）から外れると、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄを構成する全てのＸヘッド、Ｙヘッド及び全てのＺヘッドが、ウエハテーブルＷＴＢ上の対応するスケールから外れる。そのため、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄ及びＺヘッド７４i、７６jの計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。その直前に、主制御装置２０は、干渉計システム１１８の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここで、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２８が使用される。
【０１６７】
その後、図１４に示されるように、ウエハステージＷＳＴは、計測ステージＭＳＴとのスクラム状態を解除し、アンロードポジションＵＰに移動する。移動後、主制御装置２０は、ウエハテーブルＷＴＢ上のウエハＷをアンロードする。そして、図１５に示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｘ方向に駆動してローディングポジションＬＰに移動させ、ウエハテーブルＷＴＢ上に次のウエハＷをロードする。
【０１６８】
これらの動作と平行して、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴに支持されたＦＤバー４６のＸＹ面内での位置調整と、４つのセカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測と、を行うSec-BCHK（セカンダリ・ベースライン・チェック）を実行する。Sec-BCHKはウエハ交換毎にインターバル的に行う。ここで、ＸＹ面内の位置（θｚ回転）を計測するために、Ｙヘッド６７3，６８2とＹヘッド６７3，６８2のそれぞれが対向するＦＤバー４６上の一対の基準格子５２とから構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆが使用される。
【０１６９】
次に、主制御装置２０は、図１６に示されるように、ウエハステージＷＳＴを駆動し、計測プレート３０上の基準マークＦＭをプライマリアライメント系ＡＬ１の検出視野内に位置決めし、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHK（プライマリ・ベースライン・チェック）の前半の処理を行う。
【０１７０】
このとき、図１６に示されるように、２つのＹヘッド６８2，６７3と１つのＸヘッド６６1（図中に丸で囲んで示されている）が、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2とＸスケール３９Ｘ2に対向するようになる。そこで、主制御装置２０は、干渉計システム１１８からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ，７０Ｃ，７０Ｄ）を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム１１８は、θｘ回転の計測を除き、再び補助的に使用される。なお、３つのＸ干渉計１２６，１２７，１２８のうちＸ干渉計１２７が使用される。
【０１７１】
次に、主制御装置２０は、上述の３つのエンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置を管理しつつ、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを検出する位置へ向けてのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動を開始する。
【０１７２】
そして、ウエハステージＷＳＴが図１７に示される位置に到達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを停止する。これに先立って、主制御装置２０は、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄの全部又は一部がウエハテーブルＷＴＢと対向した時点又はその前の時点で、それらＺヘッド７２ａ〜７２ｄを作動させ（オンにし）、ウエハステージＷＳＴのＺ位置及び傾斜（θｙ回転）の計測を開始する。
【０１７３】
ウエハステージＷＳＴの停止後、主制御装置２０は、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領域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１７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３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。
【０１７４】
上述のように本実施形態では、ファーストアライメントショット領域のアライメントマークの検出を行う位置で、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとの接触状態（又は近接状態）への移行が完了し、その位置から、主制御装置２０によって、その接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動（５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを検出する位置に向かってのステップ移動）が開始される。この両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動開始に先立って、主制御装置２０は、図１７に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出ビームのウエハテーブルＷＴＢへの照射を開始する。これにより、ウエハテーブルＷＴＢ上に多点ＡＦ系の検出領域が形成される。
【０１７５】
そして、上記の両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動中に、図１８に示される位置に両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが到達すると、主制御装置２０は、前述したフォーカスキャリブレーション前半の処理を行い、基準軸ＬＶにウエハテーブルＷＴＢのセンターラインが一致した状態におけるＺヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄの計測値（ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一側と他側の端部における面位置情報）と、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）による計測プレート３０表面の検出結果（面位置情報）との関係を求める。このとき、液浸領域１４は、ＦＤバー４６上面に形成されている。
【０１７６】
そして、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが接触状態（又は近接状態）を保ったまま＋Ｙ方向へ更に移動し、図１９に示される位置に到達すると、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのセカンドアライメントショット領域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１９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ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測している３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。このとき、主制御装置２０は、Ｘスケール３９Ｘ2に対向するＸヘッド６６2（Ｘリニアエンコーダ７０Ｄ）及びＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を制御している。
【０１７７】
また、主制御装置２０は、上記の５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークの同時検出の終了後、接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動を再び開始すると同時に、図１９に示されるように、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄと多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）とを用いた前述のフォーカスマッピングを開始する。
【０１７８】
そして、両ステージＷＳＴ，ＭＳＴが、図２０に示される計測プレート３０が投影光学系ＰＬの直下に配置される位置に到達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの投影光学系ＰＬの光軸方向に関する位置（Ｚ位置）を制御に用いるＺヘッドを、Ｚヘッド７４i、７６jに切り換えることなく、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂ、７２ｃ，７２ｄによって計測される面位置情報を基準とする、ウエハステージＷＳＴ（計測プレート３０）の（Ｚ位置を制御を継続した状態で、前述したフォーカスキャリブレーション後半の処理を行う。
【０１７９】
そして、主制御装置２０は、上述のフォーカスキャリブレーション前半の処理及び後半所の処理の結果に基づいて、前述した手順で、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の代表的な検出点におけるオフセットを求め、内部メモリに格納する。そして、主制御装置２０は、露光時に、フォーカスマッピングの結果得られたマッピング情報を読み出す際に、そのマッピング情報にオフセット分を加算することとしている。
【０１８０】
なお、この図２０の状態では、前述のフォーカスマッピングは続行されている。
【０１８１】
上記の接触状態（又は近接状態）での両ステージＷＳＴ，ＭＳＴの＋Ｙ方向への移動により、ウエハステージＷＳＴが、図２１に示される位置に達すると、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴをその位置で停止させるとともに、計測ステージＭＳＴについては、そのまま＋Ｙ方向への移動を続行させる。そして、主制御装置２０は、５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのサードアライメントショット領域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２１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３つのエンコーダの計測値とを関連付けて内部メモリに格納する。また、この時点でも、フォーカスマッピングは続行されている。
【０１８２】
一方、上記のウエハステージＷＳＴの停止から所定時間後に、計測ステージＭＳＴとウエハステージＷＳＴとは、接触（又は近接状態）から離間状態に移行する。この離間状態に移行後、主制御装置２０は、計測ステージＭＳＴが、露光開始まで待機する露光開始待機位置に達すると、その位置で停止させる。
【０１８３】
次に、主制御装置２０は、３つのフォースアライメントショットに付設されたアライメントマークを検出する位置へ向けてのウエハステージＷＳＴの＋Ｙ方向への移動を開始する。このとき、フォーカスマッピングは続行されている。一方、計測ステージＭＳＴは、上記露光開始待機位置で待機している。
【０１８４】
そして、ウエハステージＷＳＴが図２２に示される位置に到達すると、主制御装置２０は、直ちにウエハステージＷＳＴを停止させ、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領域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２２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つのエンコーダのうちの３つのエンコーダの計測値とを関連付けて不図示のメモリに格納する。この時点でも、フォーカスマッピングは続行され、計測ステージＭＳＴは、上記露光開始待機位置で待機したままである。そして、主制御装置２０は、このようにして得た合計１６個のアライメントマークの検出結果と対応するエンコーダの計測値とを用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報などに開示される統計演算を行って、エンコーダシステムの上記４つのエンコーダの計測軸で規定される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情報（座標値）を算出する。
【０１８５】
次に、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを再度＋Ｙ方向へ移動させながら、フォーカスマッピングを続行する。そして、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）からの検出ビームがウエハＷ表面から外れると、図２３に示されるように、フォーカスマッピングを終了する。
【０１８６】
その後、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴを、ウエハＷ上のファーストショットの露光のための走査開始位置（露光開始位置）に移動させるが、その移動の途中で、ウエハステージＷＳＴのＺ位置、θｙ回転及びθｘ回転を維持したまま、ウエハステージＷＳＴのＺ位置、θｙ回転の制御に用いるＺヘッドを、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄから、Ｚヘッド７４i、７４jに切り換える。その切り換え後、直ちに、主制御装置２０は、前述のウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果及び最新の５つのアライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースラインの計測結果等に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を、液浸露光にて行い、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、同様の動作が繰り返し行われる。
【０１８７】
次に、Ｚヘッドの計測結果を用いた、ウエハステージＷＳＴのＺ位置と傾斜量の算出方法について説明する。主制御装置２０は、フォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には面位置計測システム１８０（図６参照）を構成する４つのＺヘッド７０ａ〜７０ｄを用いて、ウエハステージＷＳＴの高さＺと傾斜（ローリング）θｙを計測する。また、主制御装置２０は、露光時には２つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）を用いて、ウエハステージＷＳＴの高さＺと傾斜（ローリング）θｙを計測する。なお、各Ｚヘッドは対応するＹスケール３９Ｙ1又は３９Ｙ2上に形成された反射型回折格子にプローブビームを投射し、その反射光を受光することにより、反射型回折格子の面位置を計測する構成になっている。
【０１８８】
図２４（Ａ）に、基準点Ｏにおいて高さＺ０、Ｘ軸回りの回転角（傾斜角）θｘ、Ｙ軸回りの回転角（傾斜角）θｙの２次元平面を示す。この平面の位置（Ｘ，Ｙ）における高さＺは、次式（８）の関数で与えられる。
【０１８９】
ｆ（Ｘ，Ｙ）＝−ｔａｎθｙ・Ｘ＋ｔａｎθｘ・Ｙ＋Ｚ０……（８）
【０１９０】
図２４（Ｂ）に示されるように、露光時には、２つのＺヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊは１〜５のいずれか）を用いて、ウエハステージＷＳＴの移動基準面と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとの交点（基準点）Ｏにおける、ウエハテーブルＷＴＢの移動基準面（ＸＹ平面に実質的に平行な面）からの高さＺとローリングθｙを計測する。ここでは、一例としてＺヘッド７４３，７６３を使用する。図２４（Ａ）の例と同様に、基準点ＯにおけるウエハテーブルＷＴＢの高さをＺ０、Ｘ軸周りの傾斜（ピッチング）をθｘ、Ｙ軸周りの傾斜（ローリング）をθｙとする。このとき、ＸＹ平面内で座標（ｐＬ，ｑＬ）に位置するＺヘッド７４３と座標（ｐＲ，ｑＲ）に位置するＺヘッド７６３のそれぞれが提示するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2（に形成された反射型回折格子）の面位置の計測値ＺＬ，ＺＲは、式（８）と同様の理論式（９）、（１０）に従う。
【０１９１】
ＺＬ＝−ｔａｎθｙ・ｐＬ＋ｔａｎθｘ・ｑＬ＋Ｚ０  ……（９）
ＺＲ＝−ｔａｎθｙ・ｐＲ＋ｔａｎθｘ・ｑＲ＋Ｚ０  ……（１０）
従って、理論式（９）、（１０）より、基準点ＯでのウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙは、Ｚヘッド７４３，７６３の計測値ＺＬ，ＺＲを用いて、次式（１１）、（１２）のように表される。
【０１９２】
Ｚ０＝｛ＺＬ＋ＺＲ−ｔａｎθｘ・（ｑＬ＋ｑＲ）｝／２                ……（１１）
ｔａｎθｙ＝｛ＺＬ−ＺＲ−ｔａｎθｘ・（ｑＬ−ｑＲ）｝／（ｐＲ−ｐＬ）…（１２）
なお、Ｚヘッドの他の組み合わせを使用する場合も、理論式（１１）、（１２）を用いることにより、基準点ＯにおけるウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙを算出することができる。ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。
【０１９３】
図２４（Ｂ）に示されるように、フォーカスキャリブレーションとフォーカスマッピング時には、４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄを用いて、多点ＡＦ系（９０ａ、９０ｂ）の複数の検出点の中心点Ｏ’における、ウエハテーブルＷＴＢの高さＺとローリングθｙを計測する。ここで、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、それぞれ位置（Ｘ，Ｙ）＝（ｐａ，ｑａ），（ｐｂ，ｑｂ），（ｐｃ，ｑｃ），（ｐｄ，ｑｄ）に設置されている。これらの位置は、図２４（Ｂ）に示されるように、中心点Ｏ’＝（Ｏｘ’，Ｏｙ’）に関して対称に、すなわちｐａ＝ｐｂ，ｐｃ＝ｐｄ，ｑａ＝ｑｃ，ｑｂ＝ｑｄかつ（ｐａ＋ｐｃ）／２＝（ｐｂ＋ｐｄ）／２＝Ｏｘ’，（ｑａ＋ｑｂ）／２＝（ｑｃ＋ｑｄ）／２＝Ｏｙ’と、設定されている。
【０１９４】
Ｚヘッド７２ａ，７２ｂの計測値Ｚａ，Ｚｂの平均（Ｚａ＋Ｚｂ）／２より、位置（ｐａ＝ｐｂ，Ｏｙ’）の点ｅでのウエハテーブルＷＴＢの高さＺｅが、Ｚヘッド７０ｃ，７０ｄの計測値Ｚｃ，Ｚｄの平均（Ｚｃ＋Ｚｄ）／２より、位置（ｐｃ＝ｐｄ，Ｏｙ’）の点ｆでのウエハテーブルＷＴＢの高さＺｆが、求められる。ここで、中心点Ｏ’におけるウエハテーブルＷＴＢの高さをＺ０、Ｙ軸周りの傾斜（ローリング）をθｙとすると、ＺｅとＺｆはそれぞれ理論式（１３）、（１４）に従う。
【０１９５】
Ｚｅ｛＝（Ｚａ＋Ｚｂ）／２｝＝−ｔａｎθｙ・（ｐａ＋ｐｂ−２Ｏｘ’）／２＋Ｚ０  ……（１３）
Ｚｆ｛＝（Ｚｃ＋Ｚｄ）／２｝＝−ｔａｎθｙ・（ｐｃ＋ｐｄ−２Ｏｘ’）／２＋Ｚ０…（１４）
従って、理論式（１３）、（１４）より、中心点Ｏ’でのウエハテーブルＷＴＢの高さＺ０とローリングθｙは、Ｚヘッド７０ａ〜７０ｄの計測値Ｚａ〜Ｚｄを用いて、次式（１５）、（１６）で表される。
【０１９６】
Ｚ０＝（Ｚｅ＋Ｚｆ）／２＝（Ｚａ＋Ｚｂ＋Ｚｃ＋Ｚｄ）／４        …（１５）
ｔａｎθｙ＝−２（Ｚｅ−Ｚｆ）／（ｐａ＋ｐｂ−ｐｃ−ｐｄ）
＝−（Ｚａ＋Ｚｂ−Ｚｃ−Ｚｄ）／（ｐａ＋ｐｂ−ｐｃ−ｐｄ）…（１６）
ただし、ピッチングθｘは、別のセンサシステム（本実施形態では干渉計システム１１８）の計測結果を用いる。
【０１９７】
図１６に示されるように、干渉計システム１１８によるウエハステージＷＳＴのサーボ制御からエンコーダシステム１５０（エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆ）及び面位置計測システム１８０（Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5）によるサーボ制御へ切り換えた直後では、Ｚヘッド７２ｂ，７２ｄの２つのみが対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向しているため、式（１５）、式（１６）を用いて、中心点Ｏ’におけるウエハステージＷＳＴのＺ，θｙ位置を算出することができない。この場合、次式（１７）、（１８）を適用する。
【０１９８】
Ｚ０＝｛Ｚｂ＋Ｚｄ−ｔａｎθｘ・（ｑｂ＋ｑｄ−２Ｏｙ’）｝／２      ……（１７）
ｔａｎθｙ＝｛Ｚｂ−Ｚｄ−ｔａｎθｘ・（ｑｂ−ｑｄ）｝／（ｐｄ−ｐｂ）…（１８）
そして、ウエハステージＷＳＴが＋Ｚ方向に移動し、それに伴いＺヘッド７２ａ，７２ｃが対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向した後、上式（１５）、（１６）を適用する。
【０１９９】
前述のように、ウエハＷに対する走査露光は、ウエハＷの表面の凹凸に応じて、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に微小駆動してフォーカスを調整した上で、行われる。そこで、走査露光に先立って、ウエハＷの表面の凹凸（フォーカスマップ）を計測するフォーカスマッピングを実行する。ここで、ウエハＷの表面の凹凸は、図１０に示されるように、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に移動させながら、所定のサンプリング間隔（すなわちＹ間隔）で、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄを用いて計測されるウエハテーブルＷＴＢ（より正確には対応するＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２）の面位置を基準にして、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いて計測される。
【０２００】
詳述すると、図２４（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いて計測されるＹスケール３９Ｙ２の面位置Ｚａ，Ｚｂの平均より、点ｅにおけるウエハテーブルＷＴＢの面位置Ｚｅが、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて計測されるＹスケール３９Ｙ１の面位置Ｚｃ，Ｚｄの平均より、点ｆにおけるウエハテーブルＷＴＢの面位置Ｚｆが、求まる。ここで、点ｅと点ｆを結ぶＸ軸に平行な直線ｅｆ上に、多点ＡＦ系の複数の検出点及びそれらの中心Ｏ’が位置する。そこで、図１０（Ｃ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢの点ｅ（図１０（Ｃ）中のＰ１）における面位置Ｚｅと点ｆ（図１０（Ｃ）中のＰ２）における面位置Ｚｆを結ぶ、次式（１９）で表される直線を基準にして、検出点ＸｋにおけるウエハＷの表面の面位置Ｚ０ｋを、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）を用いて計測する。
【０２０１】
Ｚ（Ｘ）＝−ｔａｎθｙ・Ｘ＋Ｚ０        ……（１９）
ただし、Ｚ０とｔａｎθｙは、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄの計測結果Ｚａ〜Ｚｄを用いて、上式（１７）、（１８）より求められる。得られた面位置の結果Ｚ０ｋより、ウエハＷの表面の凹凸データ（フォーカスマップ）Ｚkが、次式（２０）のように求められる。
Ｚｋ＝Ｚ０ｋ−Ｚ（Ｘｋ）      ……（２０）
【０２０２】
露光時には、ショット領域毎に、上述のように求められたフォーカスマップＺｋに従ってウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に微小駆動することによって、フォーカスが調整される。ここで、露光時には、Ｚヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊ＝１〜５）を用いてウエハテーブルＷＴＢ（より正確には対応するＹスケール３９Ｙ２，３９Ｙ１）の面位置が計測される。そこで、フォーカスマップＺｋの基準線Ｚ（Ｘ）を再設定する。ただし、Ｚ０とｔａｎθｙは、Ｚヘッド７４i，７６j（ｉ，ｊ＝１〜５）の計測結果ＺＬ，ＺＲを用いて、上式（１１）、（１２）より求められる。以上の手順により、ウエハＷの表面の面位置はＺｋ＋Ｚ（Ｘｋ）と換算される。
【０２０３】
Ｚヘッドの計測面（プローブビームの反射面）であるＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2上に形成された反射型回折格子の表面は、必ずしも理想的な平面ではなく、微小な凹凸をもつ。また、回折格子が形成されたガラス板（及び回折格子を保護するためのカバーガラス板）は、長時間の使用に伴い、熱膨張等の影響により変形し得る。そのような回折格子及びガラス板の凹凸は、Ｚヘッドの計測誤差の発生要因となる。ここで、回折格子の凹凸とガラス板の凹凸による計測誤差は、Ｚヘッドの計測原理より、区別できない。そこで、特に断らない限り、これらの誤差要因を、単にスケール表面の凹凸と呼ぶ。
【０２０４】
本実施形態では、予め、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸を計測し、Ｚヘッドの計測誤差の補正データを作成し、この補正データが、主制御装置２０に併設されたメモリ３４に格納されている。
【０２０５】
次に、主制御装置２０によって実行される、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸の計測方法について説明する。
【０２０６】
ここでは、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）に示されるように、干渉計システム１１８を用いてウエハステーブルＷＴＢの６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）方向の位置を監視しながらウエハステージＷＳＴを移動させ、Ｚヘッドを用いてＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸を計測する。ここで、Ｚヘッドは７２ａ〜７２ｄを使用することとする。
【０２０７】
Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸を計測している間、ウエハステージＷＳＴは基準状態を維持することとする。すなわち、ウエハステージＷＳＴを、４自由度（Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）方向についての基準位置に位置決めする。そして、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いてＺ，θｙ位置を監視し、Ｙ干渉計１６を用いてθｘ，θｚ位置を監視して、これら４自由度方向にウエハステージＷＳＴが変位しないように制御する。そして、Ｘ干渉計１２７を用いてＸ位置を監視し、Ｙ干渉計１６を用いてＹ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴを２自由度（Ｘ，Ｙ）方向に駆動制御する。
【０２０８】
Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸は、Ｙ軸方向に間隔δＹ、Ｘ軸方向に間隔δＸの複数の計測点において、それらの面位置（表面のＺ位置）を、Ｚヘッドを用いて計測することによって求められる。ここで、例えば、Ｙ間隔δＹ＝１ｍｍ、Ｘ間隔δＸ＝３５ｍｍと設定する。本実施形態では、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2（の反射型回折格子）のＸ軸方向の幅は約７６ｍｍと設定されているので、図２５（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向にそれぞれ３つの計測点（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、ただし｜Ｘ１−Ｘ２｜＝｜Ｘ２−Ｘ３｜＝δＸ、及びＸ１’，Ｘ２’，Ｘ３’、ただし｜Ｘ１’−Ｘ２’｜＝｜Ｘ２’−Ｘ３’｜＝δＸ）を取ることができる。
【０２０９】
図２５（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄの計測位置が、Ｙスケール３９Ｙ1のＸ軸方向の第１の計測点Ｘ１に一致するように、またＺヘッド７２ａ，７２ｂの計測位置が、Ｙスケール３９Ｙ2のＸ軸方向の第１の計測点Ｘ１’に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。そして、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸を計測している間、Ｘ干渉計１２７を用いてウエハステージＷＳＴのＸ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に変位しないように制御する。そして、Ｙ干渉計１６を用いてウエハステージＷＳＴのＹ位置を監視しながら、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に所定のピッチδＹでステップ駆動する。ステップ毎に、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いてＹスケール３９Ｙ2の面位置を、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いてＹスケール３９Ｙ1の面位置を、計測する。
【０２１０】
この場合において、Ｚヘッドを１つ用いる面位置の計測と、Ｚヘッドを２つ用いる傾きの計測と、の２つの手法を採用することができる。
【０２１１】
図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）には、第１の手法、すなわちＺヘッドを１つ用いる面位置計測の手順が示されている。ここでは、一例として、Ｚヘッド７２ｃを用いて、Ｙスケール３９Ｙ1の凹凸を計測するものとする。
【０２１２】
図２６（Ａ）では、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘ１，Ｙｊ＋１）に一致するように、ウエハステージＷＳＴが位置決めされている。ここで、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘ１，Ｙｊ＋１）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚ１ｊ＋１を計測する。
【０２１３】
次に、Ｙ干渉計１６を用いてウエハステージＷＳＴのＹ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、図２６（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘ１，Ｙｊ）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＝Ｙｊ＋１−δＹである。ここで、先と同様に、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘ１，Ｙｊ）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚ１ｊを計測する。
【０２１４】
図２６（Ａ）〜図２６（Ｃ）に示されるように、逐次、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動し、Ｚヘッド７２ｃを用いて、一連の計測点（Ｘ１，Ｙｊ）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚ１ｊを計測する。
【０２１５】
Ｙ軸方向についてのＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測が終了すると、各計測点（Ｘ１，Ｙｊ）における面位置の計測結果Ｚ１ｊより、図２６（Ｄ）に示されるような凹凸データが得られる。なお、各計測点Ｙｊの間の凹凸データは、離散データＺ１ｊに線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。
【０２１６】
Ｘ軸方向の第１の計測点Ｘ１に対する計測が終了したら、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動し、第２のＸ計測点Ｘ２に位置決めする。そして、先と同様に、逐次、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動し、Ｚヘッド７２ｃを用いて、一連の計測点（Ｘ２，Ｙｊ）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚ２ｊを計測する。
【０２１７】
同様の面位置計測を、すべてのＸ計測点Ｘｉについて行うことにより、Ｙスケール３９Ｙ1の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸データＺｉｊが得られる。なお、各計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）の間の凹凸データは、離散データＺｉｊに線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、Ｙスケール３９Ｙ1の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ）が得られる。
【０２１８】
なお、上述の計測方法ではＺヘッド７２ｃのみを用いたが、同様にＺヘッド７２ｄを用いた計測を行い、２つの計測結果を平均することとしても良い。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いた同時計測を行い、２つの計測結果を平均することとしても良い。それにより、干渉計システム１１８の空気揺らぎ誤差、移動鏡の表面の凹凸に起因する誤差等、干渉計の計測誤差に由来するスケールの面位置の計測誤差を軽減することができる。
【０２１９】
Ｙスケール３９Ｙ２に対しても、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂのいずれか、あるいは両方を用いて、同様の計測を行い、２次元の凹凸関数δＺ2（Ｘ，Ｙ）を求める。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いたＹスケール３９Ｙ1の凹凸計測と、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いたＹスケール３９Ｙ2の凹凸計測と、を同時に実行しても良い。
【０２２０】
図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）には、第２の手法、すなわちＺヘッドを２つ用いる傾き計測手法の手順が示されている。ここでは、一例として、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて、Ｙスケール３９Ｙ1の凹凸を計測するものとする。なお、Ｙ軸方向の計測点の間隔δＹは、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ間隔と等しいとする。また、基準計測点を（Ｘi，ＹN）に選ぶ。
【０２２１】
図２７（Ａ）では、Ｚヘッド７２ｃの計測位置は計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋２）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置は計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に一致するように、ウエハステージＷＳＴが位置決めされている。ただし、Ｙｊ＋１＝Ｙｊ＋２−δＹである。ここで、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋２）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊ＋２を計測する。同時に、Ｚヘッド７２ｄを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊ＋１を計測する。そして、２つの計測結果の差δＺｉｊ＋１＝Ｚｉｊ＋１−Ｚｉｊ＋２を求める。
【０２２２】
次に、Ｙ干渉計１６を用いてウエハステージＷＳＴのＹ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、図２７（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＝Ｙｊ＋１−δＹである。ここで、先と同様に、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊ＋１を計測する。同時に、Ｚヘッド７２ｄを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊを計測する。そして、２つの計測結果の差δＺｉｊ＝Ｚｉｊ−Ｚｉｊ＋１を求める。
【０２２３】
図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）に示されるように、逐次、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動し、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて、Ｙ軸方向についての一連の計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）内の互いに隣り合う２つの計測点におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置の差分δＺｉｊ（＝Ｚｉｊ−Ｚｉｊ＋１）を計測する。
【０２２４】
Ｙ軸方向についてのＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測が終了すると、各計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）間の面位置の差分の計測結果δＺｉｊを用いて、次式（２１）より、図２７（Ｄ）に示されるような凹凸データが得られる。
δＺ1ij＝δＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ）＝Σｊ≦ｋ≦ＮδＺｉｋ          ……（２１）
なお、各計測点Ｙｊの間の凹凸データは、離散データδＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。
【０２２５】
なお、ステップ間隔δＹを十分小さくすると、式（２１）は、次のように書き換えられる。
δＺ1（Ｘｉ，Ｙ）＝∫ｄＹ（ｄＺ／ｄＹ）            ……（２２）
ここで、ｄＺ／ｄＹはＹスケール３９Ｙ1表面のＹ軸方向の傾きである。すなわち、面位置の差分δＺｉｊは、ステップ間隔δＹに対するＹスケール３９Ｙ1表面の傾きに相当する。
【０２２６】
同様の傾き計測を、すべてのＸ計測点Ｘｉに対して実行する。その計測結果δＺｉｊを用いて、式（２１）より、Ｙスケール３９Ｙ1の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸データδＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ）が求められる。なお、各計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）の間の凹凸データは、離散データδＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、Ｙスケール３９Ｙ1の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ）が得られる。
【０２２７】
上述のＺヘッドを２つ用いる傾き計測では、２つのＺヘッドで距離δＹ隔てた計測点の面位置を同時に計測する。ここで、ウエハステージＷＳＴのＺ位置を監視するＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測誤差（空気揺らぎ誤差、固定鏡の表面の凹凸に起因する誤差等）によってウエハステージＷＳＴがＺ変位したとしても、そのＺ変位は２つのＺヘッドの計測結果に同等に反映されるので、差を取ることによって相殺する。従って、前述のＺヘッドを１つ用いる面位置の計測と比べ、凹凸データの計測精度は格段に向上する。
【０２２８】
Ｙスケール３９Ｙ２に対しても、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いて、同様の計測を行い、２次元の凹凸関数δＺ2（Ｘ，Ｙ）を求める。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いたＹスケール３９Ｙ1の凹凸計測と、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いたＹスケール３９Ｙ2の凹凸計測と、を同時に実行しても良い。
【０２２９】
なお、上記の第１、第２の手法では、Ｙ軸方向に関してウエハステージＷＳＴを、間隔δＹでステップ移動するが、例えば第１の手法と同様の手順で、Ｙ軸方向のステップ移動の代わりに、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向の連続移動させて、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸を計測することも可能である。この手法（第３の手法）では、各計測位置Ｘi、Ｘi’でのウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の連続移動中に、所定サンプリング間隔で、干渉計システム１１８（Ｘ干渉計１２７、Ｙ干渉計１６及びＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂ）の計測値と同期してＺヘッドＺＭ（ＺＭは、７２ａ〜７２ｄのいずれか）の計測値を取り込む。ただし、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の連続移動中、ウエハステージＷＳＴがθｚ方向には回転しないようにする。また、干渉計の計測値が空気ゆらぎの影響を受けない程度の低速でウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に連続移動させる。
【０２３０】
そして、干渉計システム１１８の計測値から得られる、各サンプリング時のウエハテーブルの５自由度方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ）の位置情報を前述の式（８）に代入して、計測を行っているＺヘッドＺＭの位置（Ｘ，Ｙ）におけるウエハテーブルＷＴＢの表面のＺ位置Ｚ＝ｆ（Ｘ，Ｙ）を算出する。このＺ位置Ｚは、ウエハテーブルＷＴＢの表面に凹凸がない場合にＺヘッドＺＭによって計測される値、すなわちＺヘッドの計測値の予測値に他ならない。そこで、ＺヘッドＺＭの実際の計測値と予測値Ｚの差分を求める。
【０２３１】
この差分の算出を、各計測位置Ｘi、Ｘi’でのウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の連続移動中に得られた全てのサンプリング点について行い、計測位置Ｘi、Ｘi’毎に、すべての差分データについて、所定の関数フィッティングを行なうことで、Ｙスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）を、それぞれ求める。
【０２３２】
以上の処理により、Ｙスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）が得られる。これらの連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）（又はこれに対応するマップデータ）が、メモリに３４に格納されている。
【０２３３】
主制御装置２０は、フォーカスマッピング中、又は露光中などに、次のようにしてＺヘッドのスケールの凹凸に起因する計測誤差を補正する。
【０２３４】
例えば、Ｙスケール３９Ｙ１の点（Ｘ，Ｙ）における面位置の実測値Ｚ０が得られたとすると、次式（２３）に基づいて、補正値ΔＺを算出する。
【０２３５】
ΔＺ＝Ｚ０−δＺ1（Ｘ，Ｙ）        ……（２３）
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの動作範囲内での移動中に、上記のような補正値の計算を、各ＺヘッドでＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２のＺ位置情報を検出する度、あるいは所定のサンプリング回数おきに繰り返し実行しつつ、ウエハステージＷＳＴのＺ、θｙ方向の面位置制御を実行する。
【０２３６】
なお、主制御装置２０は、一連の露光処理シーケンスの開始直前に、上述したＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の凹凸計測を実行しても良い。
【０２３７】
Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの測長ビームＢ１，Ｂ２が投射される固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり（凹凸）は、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いたウエハステージＷＳＴの４自由度（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置計測の誤差要因となる。
【０２３８】
本実施形態では、予め、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり（凹凸）を計測し、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測誤差の補正データを作成し、この補正データが、主制御装置２０に併設されたメモリ３４に格納されている。
【０２３９】
次に、主制御装置２０によって実行される、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり（凹凸）の凹凸の計測方法について説明する。
【０２４０】
ここでは、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを含む干渉計システム１１８と面位置計測システム１８０を用いて、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを計測する。ここでは、図２８（Ａ）に示されるように、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸計測と同様に、Ｚヘッドを用いてＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の面位置を計測する。そこで、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりとＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸の同時計測についても、併せて説明する。
【０２４１】
まず、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり計測の原理を説明する。例えば、図２８（Ｂ）に示されるように、移動鏡４１（すなわちウエハステージＷＳＴ）が、Ｙ軸方向にΔＹ、Ｚ軸方向にΔＺ変位したとする。ここで、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面は、理想的な平面と考える。この時の、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化ΔＬ１，ΔＬ２は、それぞれ、前述の式（１）、式（２）と同様に、次のように与えられる。
【０２４２】
ΔＬ１＝ΔＹ×（１＋ｃｏｓθ）−ΔＺ×ｓｉｎθ        ……（１）’
ΔＬ２＝ΔＹ×（１＋ｃｏｓθ）＋ΔＺ×ｓｉｎθ        ……（２）’
式（１）’及び式（２）’より、ウエハステージＷＳＴの変位ΔＺ，ΔＹは、前述の式（３）、式（４）と同様に、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化ΔＬ１，ΔＬ２を用いて、次の式（３）’、式（４）’のように求められる。
【０２４３】
ΔＺ＝（ΔＬ２−ΔＬ１）／２ｓｉｎθ                  ……（３）’
ΔＹ＝（ΔＬ１＋ΔＬ２）／２（１＋ｃｏｓθ）          ……（４）’
なお、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面上の測長ビームＢ１，Ｂ２の投射点Ｐ１，Ｐ２の変位（走り）は、近似的に、次式（２４）で与えられる。
【０２４４】
Δｒ１≒Δｒ２≒ΔＹ×ｓｉｎθ                          ……（２４）
ここでは、本実施形態における露光装置１００では、ΔＹと比べて、ΔＺ×ｔａｎθが無視できるほど小さいことを利用した。
【０２４５】
図２８（Ｂ）に示されるような固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを考慮して、実際にＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて計測される測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化ΔＬ１０，ΔＬ２０を、次の式（２５）、式（２６）で表すことができる。
【０２４６】
ΔＬ１０＝ΔＬ１−δｈ１（Δｒ１）                    ……（２５）
ΔＬ２０＝ΔＬ２−δｈ２（Δｒ２）                    ……（２６）
ここでは、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを、測長ビームＢ１，Ｂ２の投射点Ｐ１，Ｐ２の変位（走り）Δｒ１，Δｒ２の関数δｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を用いて表している。
【０２４７】
ここで、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果を監視してウエハステージＷＳＴがＺ変位しないように制御し、その上でウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する場合について考える。この場合、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて計測される測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化の実測値ΔＬ１０，ΔＬ２０より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位の計測結果ΔＺ０が、式（３）’と同様に、次式（２７）のように求められる。
【０２４８】
ΔＺ０＝（ΔＬ１０−ΔＬ２０）／２ｓｉｎθ                ……（２７）
この場合、ΔＺ０＝０を満たすようにウエハステージＷＳＴを駆動制御するので、条件ΔＺ０＝０に式（２５）〜式（２７）を適用して導かれる、次式（２８）の関係が成り立つ。
【０２４９】
ΔＬ１−ΔＬ２＝δｈ１（Δｒ１）−δｈ２（Δｒ２）      ……（２８）
式（２８）を式（３）’に代入することにより、実際のウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺが、次式（２９）のように導かれる。
【０２５０】
ΔＺ＝｛δｈ１（Δｒ１）−δｈ２（Δｒ２）｝／２ｓｉｎθ……（２９）
従って、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて得られるウエハステージＷＳＴのＺ変位の計測結果ΔＺ０を監視し、ΔＺ０＝０を維持するようにウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動しても、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりにより、Ｚ変位してしまうことがわかる。
【０２５１】
一方、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて計測される測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化の実測値ΔＬ１０，ΔＬ２０より、ウエハステージＷＳＴのＹ変位の計測結果ΔＹ０が、式（４）’と同様に、次式（３０）のように求められる。
【０２５２】
ΔＹ０＝（ΔＬ１０＋ΔＬ２０）／２（１＋ｃｏｓθ）          ……（３０）
ウエハステージＷＳＴのＹ変位の計測結果ΔＹ０と実際のＹ変位ΔＹの差は、式（２５）、式（２６）、式（３０）及び式（４）’より、次式（３１）のように求められる。
【０２５３】
ΔＹ−ΔＹ０＝｛δｈ２（Δｒ２）＋δｈ１（Δｒ１）｝／２（１＋ｃｏｓθ）…（３１）
従って、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりにより、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０は、実際のＹ変位ΔＹからずれてしまうことがわかる。
【０２５４】
以上の考察より、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて得られるウエハステージＷＳＴのＺ変位の計測結果ΔＺ０＝０を維持するように、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動する。この時の、ウエハステージＷＳＴの実際のＹ変位ΔＹとＺ変位ΔＺと、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果より得られるＹ変位ΔＹ０を用いて、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を、式（２９）、式（３１）より、次のように求めることができる。
【０２５５】
δｈ１（Δｒ１）＝（ΔＹ−ΔＹ０）（１＋ｃｏｓθ）＋ΔＺｓｉｎθ……（３２）
δｈ２（Δｒ２）＝（ΔＹ−ΔＹ０）（１＋ｃｏｓθ）−ΔＺｓｉｎθ……（３３）
ここで、ウエハステージＷＳＴの実際のＹ変位ΔＹはＹ干渉計１６を用いて、実際のＺ変位ΔＺは面位置計測システム１８０を用いて、計測することができる。
【０２５６】
上述の計測原理に従い、干渉計システム１１８と面位置計測システム１８０とを用いて、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を計測する。なお、Ｚヘッドは、Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄを使用する。それに応じてＸ干渉計は、Ｘ干渉計１２７を使用することとする。また、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向へのステップ駆動距離（計測点のＹ間隔）δＹは、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ間隔及びＺヘッド７２ａ，７２ｂのＹ間隔に等しいとする。計測点のＸ位置（Ｘｉ）は任意に選ぶ。そして、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面上の走査点（走り）に関して、式（２４）より、間隔δｒ１≒δｒ２≒δＹ×ｓｉｎθの複数の離散点について、曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を求める。
【０２５７】
なお、計測中、ウエハステージＷＳＴは基準姿勢を維持することとする。すなわち、ウエハステージＷＳＴを、３自由度（θｘ，θｙ，θｚ）方向についての基準位置に位置決めする。そして、Ｙ干渉計１６を用いてθｘ，θｚ位置を監視し、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いてθｙ位置を監視して、これら３自由度方向にウエハステージＷＳＴが変位しないように制御する。そして、Ｘ干渉計１２７、Ｙ干渉計１６、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴを３自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に駆動制御する。
【０２５８】
この場合において、Ｚヘッドを１つ用いる計測と、Ｚヘッドを２つ用いる計測と、の２つの手法を採用することができる。
【０２５９】
図２９（Ａ）〜図２９（Ｃ）には、第１の計測手法、すなわちＺヘッドを１つ用いる計測手法の手順が示されている。ここでは、一例として、Ｚヘッド７２ｃを用いることとし、対応するＹスケール３９Ｙ1の面位置を計測することによって、ウエハステージＷＳＴのＺ変位を求めるものとする。なお、基準計測点を（Ｘi，ＹN）に選ぶ。
【０２６０】
図２９（Ａ）では、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に一致するように、ウエハステージＷＳＴが位置決めされている。ここで、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊ＋１を計測する。そして、基準計測点（Ｘi，ＹN）における面位置の計測結果ＺｉＮとの差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊ＋１＝Ｚｉｊ＋１−ＺｉＮを求める。同時に、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０ｊ＋１＝Ｙ０Ｎ−Ｙ０ｊ＋１、Ｙ干渉計１６より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹｊ＋１＝ＹＮ−Ｙｊ＋１を、求める。
【０２６１】
次に、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果を監視してウエハステージＷＳＴがＺ変位しないように制御し、またＸ干渉計１２７を用いてＸ変位しないように制御する。その上で、Ｙ干渉計１６の計測結果に従ってウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、図２９（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＝Ｙｊ＋１−δＹである。
【０２６２】
ここで、先と同様に、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊを計測する。そして、基準計測点（Ｘi，ＹN）における面位置の計測結果ＺｉＮとの差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊ＝Ｚｉｊ−ＺｉＮを求める。同時に、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０ｊ＝Ｙ０Ｎ−Ｙ０ｊ、Ｙ干渉計１６より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹｊ＝ＹＮ−Ｙｊを、求める。
【０２６３】
図２９（Ａ）〜図２９（Ｃ）に示されるように、逐次、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果に従ってウエハステージＷＳＴがＺ変位しないように制御した上で、Ｙ干渉計１６の計測結果に従ってウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動し、Ｚヘッド７２ｃを用いて一連の計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｉｊを計測する。そして、基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊ、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるＹ変位ΔＹ０ｊ、Ｙ干渉計１６より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹｊを求める。これらの結果を式（３２）、式（３３）に適用することにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）が得られる。ただし、走りΔｒ１ｊ，Δｒ２ｊは、式（２４）より、Ｙ変位ΔＹｊから求められる。
【０２６４】
なお、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の各計測点Δｒ１ｊ，Δｒ２ｊの間の曲がりは、離散データδｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを表す連続関数δｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）が得られる。
【０２６５】
なお、上述の説明ではＺヘッド７２ｃのみを用いたが、同様にＺヘッド７２ｄを用いた計測を行い、２つの結果を平均することとしても良い。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いた同時計測を行い、２つの結果を平均することとしても良い。それにより、後述する計測面、すなわちＹスケール３９Ｙ1表面の歪み（凹凸）に由来する誤差等、Ｚヘッドの計測誤差に由来する固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりの計測誤差を軽減することができる。
【０２６６】
また、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂのいずれか、あるいは両方を用いて、対応するＹスケール３９Ｙ２の面位置を計測することによってウエハステージＷＳＴのＺ変位を求め、その結果を用いて固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを求めても良い。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いたＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測と、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いたＹスケール３９Ｙ2の面位置の計測と、を同時に実行し、それらの結果の平均を取ることとしても良い。
【０２６７】
なお、図２９（Ｄ）に示されるように、ＺヘッドによるウエハテーブルＷＴＢの面位置の計測結果Ｚijには、またそれから求められるウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺijには、次式（３４）で示されるように、Ｚヘッドの計測面、すなわちＹスケール３９Ｙ1（３９Ｙ2）表面の凹凸に由来する誤差δＺ1ij（δＺ2ij）が含まれる。
【０２６８】
ΔＺ1ij＝ΔＺij＋δＺ1ij（ΔＺ2ij＝ΔＺij＋δＺ2ij）          ……（３４）
ただし、ウエハステージＷＳＴの正味のＺ変位をΔＺij、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて計測されるＹスケール３９Ｙ1のＺ変位（面変位）をΔＺ1ij、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いて計測されるＹスケール３９Ｙ2のＺ変位（面変位）をΔＺ2ij、と表記した。なお、図２９（Ｄ）に、計測点Ｙj+1での面位置の計測結果Ｚij+1を基準にして、ウエハステージＷＳＴの正味のＺ変位を点線で示した。点線と実線のずれが、誤差δＺ1ij（δＺ2ij）に対応する。
【０２６９】
ここで、式（３４）内の誤差δＺ1ij，δＺ2ijに対して、例えば、前述の計測方法によって求められるＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）を用いて、Ｙスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の面変位の計測結果ΔＺ1ij，ΔＺ2ijを補正すれば良い。そして、補正済みの４つのＺヘッド７２ａ〜７２ｄの計測結果のいずれか、あるいはそれらの平均をウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺijとすれば良い。ただし、凹凸関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）は、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）に由来する誤差から分離して、求められたものでなければならない。この観点において、前述のＺヘッドを２つ用いる第２の手法より得られる凹凸関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）を用いることが望ましい。
【０２７０】
図３０（Ａ）〜図３０（Ｄ）には、第２の計測手法、すなわちＺヘッドを２つ用いる計測手法の手順が示されている。ここでは、一例として、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いることとし、対応するＹスケール３９Ｙ1の面位置を計測することによって、ウエハステージＷＳＴのＺ変位を求めるものとする。なお、基準計測点を（Ｘi，ＹN）に選ぶ。
【０２７１】
図３０（Ａ）では、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋２）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に一致するように、ウエハステージＷＳＴが位置決めされている。ただし、Ｙｊ＋１＝Ｙｊ＋２−δＹである。ここで、Ｚヘッド７２ｄを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｄｉｊ＋１を計測する。
【０２７２】
次に、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果を監視してウエハステージＷＳＴがＺ変位しないように制御し、またＸ干渉計１２７を用いてＸ変位しないように制御する。その上で、Ｙ干渉計１６の計測結果に従ってウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、図３０（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＝Ｙｊ＋１−δＹである。
【０２７３】
ここで、Ｚヘッド７２ｃを用いて、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｃｉｊ＋１を計測する。そして、先のステップにおいて、Ｚヘッド７２ｄを用いて計測された同計測点の面位置Ｚｄｉｊ＋１との差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺｉｊ＋１＝Ｚｃｉｊ＋１−Ｚｄｉｊ＋１を求める。図３０（Ｂ）には、先のステップにおいて、Ｚヘッド７２ｄを用いて計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）の面位置が計測された時のＹスケール３９Ｙ1の表面及びＺヘッド７２ｃ，７２ｄが点線及び仮想線（二点鎖線）でそれぞれ示されている。点線で示される面位置と実線で示される面位置の差が、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺｉｊ＋１に対応する。なお、基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位はΔＺｉｊ＝Σｊ≦ｋ≦ＮｄＺｉｋと求められる。
【０２７４】
それと同時に、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０ｊ＋１＝Ｙ０Ｎ−Ｙ０ｊ＋１と、Ｙ干渉計１６より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹｊ＋１＝ＹＮ−Ｙｊ＋１を、求める。（最後に、Ｚヘッド７２ｄを用いて、次ステップのウエハステージＷＳＴのＺ変位の基準となる、計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｄｉｊを計測する。）
【０２７５】
図３０（Ａ）〜図３０（Ｃ）に示されるように、逐次、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果に従ってＺ変位しないように制御した上で、Ｙ干渉計１６の計測結果に従ってウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて、一連の計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）におけるＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｃｉｊ，Ｚｄｉｊを計測する。そして、ステップ毎に、Ｚヘッド７２ｃの計測結果Ｚｃｉｊと、前ステップでのＺヘッド７２ｄの計測結果Ｚｄｉｊの差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺｉｊを求める。その結果ｄＺｉｊを用いて基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊ＝Σｊ≦ｋ≦ＮｄＺｉｋを求める。それと同時に、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるＹ変位ΔＹ０ｊと、Ｙ干渉計１６より得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹｊを、求める。これらの結果を式（３２）、式（３３）に適用することにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）が求まる。ただし、走りΔｒ１ｊ，Δｒ２ｊは、式（２４）より、Ｙ変位ΔＹｊから求められる。
【０２７６】
なお、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の各計測点Δｒ１ｊ，Δｒ２ｊの間の曲がりは、離散データδｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを表す連続関数δｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）が得られる。
【０２７７】
第２の計測手法では、異なる２つのステップで同じ計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）の面位置を２つのＺヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて計測し、それらの計測結果の差ｄＺｉｊより、異なる２つのステップ間におけるウエハステージＷＳＴのＺ変位を求めるため、計測面の凹凸に起因する誤差が相殺され、ウエハステージＷＳＴの正味のＺ変位を求めることができる。
【０２７８】
図３０（Ｄ）に示されるように、計測結果の差ｄＺｉｊより求められるウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊ＝Σｊ≦ｋ≦ＮｄＺｉｋは、点線で示した正味のＺ変位に一致している。従って、前述の第１の計測手法と比べ、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）の計測精度は格段に向上する。
【０２７９】
また、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いて、対応するＹスケール３９Ｙ２の面位置を計測することによってウエハステージＷＳＴのＺ変位を求め、その結果を用いて固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを求めても良い。勿論、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いたＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測と、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いたＹスケール３９Ｙ2の面位置の計測と、を同時に実行し、それらの結果の平均を取ることとしても良い。
【０２８０】
なお、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向へのステップ駆動距離δＹは、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ間隔及びＺヘッド７２ａ，７２ｂのＹ間隔に等しいとしたが、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）が十分緩やかであれば、すなわち計測点の間隔δＹ×ｓｉｎθ内で曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）がほとんど一定であれば、ステップ駆動距離δＹをＺヘッドのＹ間隔より小さく設定しても良い。
【０２８１】
上述のように、本手法による固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）の計測では、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸計測と同様に、面位置計測システム（Ｚヘッド）を用いてＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の面位置を計測する。そこで、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりとＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸の同時計測も可能である。以下、この同時計測について説明する。
【０２８２】
Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の凹凸は、Ｙ軸方向に間隔δＹ、Ｘ軸方向に間隔δＸの複数の離散点において、計測することとする。それに応じて、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりは、走り方向に、間隔δＹ×ｓｉｎθの複数の離散点について計測することになる。また、Ｘ間隔δＸを、例えば、３５ｍｍと設定する。本実施形態では、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2（の反射型回折格子）のＸ軸方向の幅は約７６ｍｍと設定されているので、図２５（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向にそれぞれ３つの計測点（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、ただし｜Ｘ１−Ｘ２｜＝｜Ｘ２−Ｘ３｜＝δＸ、及びＸ１’，Ｘ２’，Ｘ３’、ただし｜Ｘ１’−Ｘ２’｜＝｜Ｘ２’−Ｘ３’｜＝δＸ）を取ることができる。そして、Ｙ間隔δＹは、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂのＹ間隔及びＺヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ間隔と等しいとする。なお、基準計測点を（Ｘi，ＹN）に選ぶ。
【０２８３】
なお、計測中、ウエハステージＷＳＴは基準姿勢を維持することとする。すなわち、ウエハステージＷＳＴを、３自由度（θｘ，θｙ，θｚ）方向についての基準位置に位置決めする。そして、Ｙ干渉計１６を用いてθｘ，θｚ位置を監視し、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いてθｙ位置を監視して、これら３自由度方向にウエハステージＷＳＴが変位しないように管理する。そして、Ｘ干渉計１２７、Ｙ干渉計１６、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いて、それぞれＸ，Ｙ，Ｚ位置を監視して、ウエハステージＷＳＴを３自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ）方向に駆動制御する。
【０２８４】
まず、図２７（Ａ）及び図３０（Ａ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置は計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋２）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置は計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＋１＝Ｙｊ＋２−δＹである。また、この時、Ｚヘッド７２ａの計測位置は計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋２）に、Ｚヘッド７２ｂの計測位置は計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋１）に一致している。
【０２８５】
ここで、Ｚヘッド７２ｃを用いて計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋２）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｃｉｊ＋２を計測し、Ｚヘッド７２ｄを用いて計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｄｉｊ＋１を計測し、２つの計測結果の差よりＹスケール３９Ｙ1の傾きδＺ１ｉｊ＋１＝Ｚｄｉｊ＋１−Ｚｃｉｊ＋２を求める。また、Ｚヘッド７２ａを用いて計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋２）のＹスケール３９Ｙ2の面位置Ｚａｉｊ＋２を計測し、Ｚヘッド７２ｂを用いて計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ2の面位置Ｚｂｉｊ＋１を計測し、２つの計測結果の差よりＹスケール３９Ｙ2の傾きδＺ２ｉｊ＋１＝Ｚｂｉｊ＋１−Ｚａｉｊ＋２を求める。
【０２８６】
次に、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果を監視してウエハステージＷＳＴがＺ変位しないように制御し、またＸ干渉計１２７を用いてＸ変位しないように制御する。その上で、Ｙ干渉計１６の計測結果に従って、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動する。そして、図２７（Ｂ）及び図３０（Ｂ）に示されるように、Ｚヘッド７２ｃの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）に、Ｚヘッド７２ｄの計測位置が計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）に一致するように、ウエハステージＷＳＴを位置決めする。ただし、Ｙｊ＝Ｙｊ＋１−δＹである。また、この時、Ｚヘッド７２ａの計測位置は計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋１）に、Ｚヘッド７２ｂの計測位置は計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ）に一致している。
【０２８７】
ここで、先と同様に、Ｚヘッド７２ｃを用いて計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｃｉｊ＋１を計測し、Ｚヘッド７２ｄを用いて計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）のＹスケール３９Ｙ1の面位置Ｚｄｉｊを計測し、２つの計測結果の差よりＹスケール３９Ｙ1の傾きδＺ１ｉｊ＝Ｚｄｉｊ−Ｚｃｉｊ＋１を求める。また、Ｚヘッド７２ａを用いて計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ2の面位置Ｚａｉｊ＋１を計測し、Ｚヘッド７２ｂを用いて計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ）のＹスケール３９Ｙ2の面位置Ｚｂｉｊを計測し、２つの計測結果の差よりＹスケール３９Ｙ2の傾きδＺ２ｉｊ＝Ｚｂｉｊ−Ｚａｉｊ＋１を求める。
【０２８８】
そして、現ステップにおいてＺヘッド７２ｃにより得られる計測点（Ｘｉ，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測結果Ｚｃｉｊ＋１と、前ステップにおいてＺヘッド７２ｄにより得られた同計測点の面位置の計測結果Ｚｄｉｊ＋１の差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺ１ｉｊ＋１＝Ｚｃｉｊ＋１−Ｚｄｉｊ＋１を求める。また、現ステップにおいてＺヘッド７２ａにより得られる計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ＋１）のＹスケール３９Ｙ2の面位置の計測結果Ｚａｉｊ＋１と、前ステップにおいてＺヘッド７２ｂにより得られた同計測点の面位置の計測結果Ｚｂｉｊ＋１の差より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺ２ｉｊ＋１＝Ｚｂｉｊ＋１−Ｚａｉｊ＋１を求める。なお、原理上ｄＺ１ｉｊ＋１＝ｄＺ２ｉｊ＋１が成り立つ。そして、基準計測点からの、ウエハステージＷＳＴのＺ変位は、ΔＺｉｊ＝Σｊ≦ｋ≦ＮｄＺ１ｉｋ=Σｊ≦ｋ≦ＮｄＺ２ｉｋと求められる。それと同時に、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０ｊ＋１＝Ｙ０Ｎ−Ｙ０ｊ＋１と、Ｙ干渉計１６より得られるＹ変位ΔＹｊ＋１＝ＹＮ−Ｙｊ＋１とを求める。
【０２８９】
図２７（Ａ）〜図２７（Ｃ）及び図３０（Ａ）〜図３０（Ｃ）に示されるように、逐次、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に距離δＹ、ステップ駆動し、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄを用いて一連の計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）間のＹスケール３９Ｙ1の傾きδＺ１ｉｊを、Ｚヘッド７２ａ，７２ｂを用いて一連の計測点（Ｘｉ’，Ｙｊ）間のＹスケール３９Ｙ2の傾きδＺ２ｉｊを、計測する。それと同時に、Ｚヘッド７２ｃにより得られるＹスケール３９Ｙ1の面位置の計測結果Ｚｃｉｊと、前ステップにおいてＺヘッド７２ｄにより得られた同計測点の面位置の計測結果Ｚｄｉｊの差より、ステップ毎のウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺ１ｉｊを、求める。また、Ｚヘッド７２ａにより得られるＹスケール３９Ｙ2の面位置の計測結果Ｚａｉｊと、前ステップにおいてＺヘッド７２ｂにより得られた同計測点の面位置の計測結果Ｚｂｉｊの差より、ステップ毎のウエハステージＷＳＴのＺ変位ｄＺ２ｉｊを、求める。そして、基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊを、求める。さらに、基準計測点からの、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂより得られるウエハステージＷＳＴのＹ変位ΔＹ０ｊと、Ｙ干渉計１６より得られるＹ変位ΔＹｊを求める。
【０２９０】
Ｙ軸方向についてのＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の傾きδＺ１ｉｊ，δＺ２ｉｊの計測を、すべてのＸ計測点Ｘｉ，Ｘｉ’に対して実行する。その計測結果δＺ１ｉｊ，δＺ２ｉｊを用いて、次の式（３５）、式（３６）より、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸データδＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ），δＺ2（Ｘｉ’，Ｙｊ）が求められる。
【０２９１】
δＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ）＝Σｊ≦ｋ≦ＮδＺ１ｉｋ              ……（３５）
δＺ2（Ｘｉ’，Ｙｊ）＝Σｊ≦ｋ≦ＮδＺ２ｉｋ          ……（３６）
なお、各計測点（Ｘｉ，Ｙｊ）の間の凹凸データは、離散データδＺ1（Ｘｉ，Ｙｊ），δＺ2（Ｘｉ’，Ｙｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）が得られる。
【０２９２】
以上の手順の処理により、Ｙスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸を表す連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）が得られる。これらの連続関数δＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）（又はこれに対応するマップデータ）が、メモリに３４に格納されている。
【０２９３】
主制御装置２０は、フォーカスマッピング中、又は露光中などに、次のようにしてＺヘッドのスケールの凹凸に起因する計測誤差を補正する。例えば、Ｙスケール３９Ｙ１の点（Ｘ，Ｙ）における面位置の実測値Ｚ０が得られたとすると、次式（３７）に基づいて、補正値ΔＺを算出する。
【０２９４】
ΔＺ＝Ｚ０−δＺ1（Ｘ，Ｙ）            ……（３７）
【０２９５】
また、基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊの計測を、Ｘ軸方向の計測点Ｘｉ，Ｘｉ’のいずれか１つに対して実行する。あるいは、すべてのＸ計測点について実行し、計測結果の平均を求める。そして、基準計測点からの、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊと、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの計測結果より得られるＹ変位ΔＹ０ｊと、Ｙ干渉計１６より得られるＹ変位ΔＹｊの計測結果を用いて、式（３２）、式（３３）より、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり関数δｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）が求められる。
【０２９６】
なお、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の各計測点Δｒ１ｊ，Δｒ２ｊの間の曲がりは、離散データδｈ１（Δｒ１ｊ），δｈ２（Δｒ２ｊ）に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを表す連続関数δｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）が得られる。
【０２９７】
なお、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向へのステップ駆動距離δＹは、Ｚヘッド７２ｃ，７２ｄのＹ間隔及びＺヘッド７２ａ，７２ｂのＹ間隔に等しいとしたが、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の傾きが十分緩やかで、かつ固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりが十分緩やかであれば、すなわちＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の傾きが計測点の間隔δＹ内でほとんど一定で、かつ固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりが計測点の間隔δＹ×ｓｉｎθ内でほとんど一定であれば、ステップ駆動距離δＹをＺヘッドのＹ間隔より小さく設定しても良い。
【０２９８】
以上の手順の処理により求められた固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり関数δｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を用いることにより、式（２５）、式（２６）に基づき、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化の実測値ΔＬ１０，ΔＬ２０を補正することができる。そして、それらの補正値を用いて、例えば式（３）’、式（４）’より、ウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺ、Ｙ変位ΔＹが求められる。
【０２９９】
上述の手法では、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりとＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸を同時に計測したが、勿論独立に計測しても良い。また、基準計測点からのウエハステージＷＳＴのＺ変位ΔＺｉｊを、２つのＺヘッド７２ａ，７２ｂ又は７２ｃ，７２ｄの計測結果の平均から求め、得られたＺ変位ΔＺｉｊより固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりδｈ１（Δｒ１），δｈ２（Δｒ２）を求めることとしても良い。その場合、Ｙスケール３９Ｙ1または３９Ｙ2の凹凸に起因する計測誤差が発生するので、同時に計測されるＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の２次元（Ｘ，Ｙ）の凹凸データδＺ1（Ｘ，Ｙ），δＺ2（Ｘ，Ｙ）を用いて補正すれば良い。
【０３００】
本計測手法では、２つのＺヘッド７２ｃ，７２ｄを用いたＹスケール３９Ｙ1の面位置の差分、あるいは２つのＺヘッド７２ａ，７２ｂを用いたＹスケール３９Ｙ2の面位置の差分、を計測する。それにより、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がり計測では、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸に起因する計測誤差が生じない。また、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸計測では、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりに起因する計測誤差が生じない。従って、固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりとＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2表面の凹凸の、高精度な計測が可能となる。
【０３０１】
主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの動作範囲内での移動中に、上記のような補正値（Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長の変化の実測値ΔＬ１０，ΔＬ２０を補正値）の計算を、各ＺヘッドでＹスケール３９Ｙ１，３９Ｙ２のＺ位置情報を検出する度、あるいは所定のサンプリング回数おきに繰り返し実行しつつ、ウエハステージＷＳＴのＺ、θｙ方向の面位置制御を実行する。
【０３０２】
なお、これまでは、説明を簡略化するために、主制御装置２０が、ステージ系の制御、干渉計システム、エンコーダシステムなどを含め、露光装置の構成各部の制御を行うものとしたが、これに限らず、上記の主制御装置２０が行う制御の少なくとも一部を、複数の制御装置で分担して行っても良いことは勿論である。例えば、ステージ系の制御、エンコーダシステム、面位置計測システムのヘッドの切り換えなどを行なうステージ制御装置を、主制御装置２０の配下に設けても良い。また、上記主制御装置２０が行う制御は必ずしもハードウェアによって実現する必要はなく、主制御装置２０、または前述のように分担して制御を行ういくつかの制御装置それぞれの動作を規定するコンピュータ・プログラムによりソフトウェア的に実現しても良い。
【０３０３】
以上詳細に説明したように、本実施形態によると、主制御装置２０により、上述した手法により、干渉計システム１１８と、面位置計測システム１８０とを用いて、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂで用いられる固定鏡４７Ａ，４７Ｂの反射面の曲がりを、簡単にかつ高精度に計測することができる。そして、この求めた曲がりの情報が、メモリ３４に格納されている。従って、主制御装置２０では、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂの反射面の曲がりの影響を受けることなく、そのＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂを用いてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面に直交するＺ軸方向の位置を精度良く制御することができる。
【０３０４】
また、露光装置１００によると、主制御装置２０は、面位置計測システム１８０の２つ又は４つのＺヘッドを用いてウエハテーブルＷＴＢの表面のうちＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2部分のＸＹ平面に直交する方向（Ｚ軸方向）に関する位置情報を検出し、その検出値に含まれるＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2部分の凹凸に起因する計測誤差をＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2部分の凹凸情報（既知の情報）に基づいて補正した補正後の検出値に基づいて、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向とＸＹ平面に対する傾斜方向（θｙ方向）との少なくとも一方について駆動することが可能となる。従って、ウエハテーブルＷＴＢの表面（Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2部分の表面の凹凸）に影響を受けることなく、面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴを精度良くＺ軸方向とＸＹ平面に対する傾斜方向（θｙ方向）との少なくとも一方に駆動することが可能となる。
【０３０５】
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、上述のようにしてＺ軸方向（及びθｙ方向）の位置が高精度に制御されたウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）上に載置されたウエハＷの各ショット領域にレチクルＲのパターンを転写形成することで、ウエハＷ上の各ショット領域に精度良くパターンを形成することが可能になる。
【０３０６】
また、本実施形態に係る露光装置１００によると、事前に行なわれた前述のフォーカスマッピングの結果に基づいて、露光中にウエハＷ表面の面位置情報を計測することなく、Ｚヘッドを用いて走査露光中にウエハのフォーカス・レベリング制御を高精度に行うことで、ウエハＷ上に精度良くパターンを形成することが可能になる。さらに、本実施形態では、液浸露光により高解像度の露光を実現できるので、この点においても微細パターンを精度良くウエハＷ上に転写することが可能になる。
【０３０７】
なお、上記実施形態では、各ＺヘッドのフォーカスセンサＦＳは、前述のフォーカスサーボを行なうに際し、スケールＹ1，Ｙ2上に形成された回折格子面を保護するカバーガラス表面に焦点を合わせても良いが、カバーガラス表面より遠くの面、例えば回折格子面などに焦点を合わせることが望ましい。このようにすると、カバーガラス表面にパーティクル等の異物（ゴミ）が存在している場合などに、そのカバーガラス表面がカバーガラスの厚み分デフォーカスした面となるので、その異物の影響をＺヘッドが受け難くなるからである。
【０３０８】
なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴの動作範囲（移動範囲のうち、装置の実際のシーケンス上移動する範囲）のウエハステージＷＳＴの外部（上方）に複数のＺヘッドを配置し、各ＺヘッドでウエハテーブルＷＴＢ（Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2）表面のＺ位置を検出する構成の面位置計測システムを採用するものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、移動体上面にＺヘッドを複数配置し、これに対向して移動体の外部にＺヘッドからのプローブビームを反射する反射面が設けられた検出装置を、面位置検出システム１８０に代えて採用しても良い。この場合も、その反射面の凹凸情報と、Ｚヘッドの計測情報とに基づいて、移動体をＺ軸方向及びθｘ方向及びθｙ方向などに駆動することが望ましい。また、上記実施形態のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2の代わりに、その反射面を用いて、上記実施形態と同様の手順で、Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂで用いる固定鏡の反射面の曲がり計測、及びＺヘッドからのプローブビームを反射する反射面の凹凸計測を行うことが可能である。
【０３０９】
また、上記実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｘスケール、Ｙ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、移動体にエンコーダヘッドを設け、これに対向して移動体の外部に２次元格子（又は２次元配置された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、移動体上面にＺヘッドをも配置する場合には、その２次元格子（又は２次元配置された１次元の格子部）を、Ｚヘッドからのプローブビームを反射する反射面として兼用しても良い。
【０３１０】
また、上記実施形態では、各Ｚヘッドが、図７に示されるように、駆動部（不図示）によってＺ軸方向に駆動される、フォーカスセンサＦＳを収納したセンサ本体ＺＨ（第１センサ）と、第１センサ（センサ本体ＺＨ）のＺ軸方向の変位を計測する計測部ＺＥ（第２センサ）等を備える場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、Ｚヘッド（センサヘッド）は、必ずしも第１センサそのものが、Ｚ軸方向に可動である必要はなく、第１センサ（例えば前述のフォーカスセンサなど）を構成する部材の一部が移動可能で、第１センサとその計測対象物表面との光学的な位置関係（例えば第１センサ内の受光素子の受光面（検出面）と共役関係）が保たれるように、移動体のＺ軸方向の移動に応じて、その部材の移動が移動するようになっていれば良い。その場合、第２センサは、その移動部材の基準位置からの移動方向の変位を計測する。勿論、移動体上にセンサヘッドが設けられる場合には、二次元平面に垂直な方向での前記移動体の前記二次元平面に垂直な方向での位置変化に応じて、第１センサの計測対象物、例えば上述の２次元格子（又は２次元配置された１次元の格子部）などと第１センサとの光学的な位置関係を維持するように移動部材が移動すれば良い。
【０３１１】
なお、上記実施形態ではノズルユニット３２の下面と投影光学系ＰＬの先端光学素子の下端面とがほぼ面一であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット３２の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系ＰＬの像面（すなわちウエハ）の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置８は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第１４２０２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット（対応米国特許公開第２００６／０２３１２０６号）、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２８０７９１号）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号）などに記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット（対応米国特許公開第２００５／０２４８８５６号）に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部（少なくとも液体との接触面を含む）又は全部に、親液性及び／又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
【０３１２】
なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）、あるいは屈折率が約１．６０のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも１つが添加（混合）されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであっても良い。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであっても良い。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端の光学部材）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ＩＬに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系ＰＬの先端光学素子を、例えば石英（シリカ）、あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で形成しても良い。屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示される、塩化カリウム（屈折率は約１．７５）等を用いることができる。
【０３１３】
また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。
【０３１４】
なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置にも採用することができる。
【０３１５】
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）、米国特許第６，２０８，４０７号などに開示されているように、複数のウエハステージＷＳＴを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。
【０３１６】
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬが照射される露光領域ＩＡは、投影光学系ＰＬの視野内で光軸ＡＸを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも１回形成する光学系（反射系又は反屈系）がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０３１７】
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、あるいはｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許７,０２３,６１０号）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。
【０３１８】
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲ又はプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
【０３１９】
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号公報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。
【０３２０】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【０３２１】
さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
【０３２２】
また、物体上にパターンを形成する装置は前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。
【０３２３】
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０３２４】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
【０３２５】
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施形態の露光装置により露光を行いウエハ上にパターンを形成するステップ、パターンが形成されたウエハを現像するステップ、現像後にウエハにエッチング等の処理を施すステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【産業上の利用可能性】
【０３２６】
以上説明したように、本発明の計測方法は、Ｚ干渉計の固定鏡の反射面の凹凸の計測に適している。また、本発明の露光方法、並びにデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【０３２７】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のステージ装置を示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備える各種計測装置（エンコーダ、アライメント系、多点ＡＦ系、Ｚヘッドなど）の配置を示す平面図である。
【図４】図４（Ａ）はウエハステージＷＳＴを示す平面図、図４（Ｂ）はウエハステージＷＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図５】図５（Ａ）は計測ステージＭＳＴを示す平面図、図５（Ｂ）は計測ステージＭＳＴを示す一部断面した概略側面図である。
【図６】一実施形態に係る露光装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図７】Ｚヘッドの構成の一例を概略的に示す図である。
【図８】図８（Ａ）は、フォーカスセンサの構成の一例を示す図、図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）は、図８（Ａ）の円筒レンズの形状及び機能を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）は、四分割受光素子の検出領域の分割の様子を示す図、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）は、それぞれ、前ピン状態、理想フォーカス状態、及び後ピン状態での、反射ビームＬＢ2の検出面上での断面形状を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、一実施形態に係る露光装置で行われるフォーカスマッピングについて説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、一実施形態に係る露光装置で行われるフォーカスキャリブレーションについて説明するための図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、一実施形態に係る露光装置で行われるＡＦセンサ間オフセット補正について説明するための図である。
【図１３】ウエハステージ上のウエハに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態のウエハステージ及び計測ステージの状態を示す図である。
【図１４】ウエハのアンローディング時（計測ステージがSec-BCHK（インターバル）を行う位置に到達したとき）における両ステージの状態を示す図である。
【図１５】ウエハのローディング時における両ステージの状態を示す図である。
【図１６】干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時（ウエハステージがPri-BCHKの前半の処理を行う位置へ移動したとき）における、両ステージの状態を示す図である。
【図１７】アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのファーストアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図１８】フォーカスキャリブレーション前半の処理が行われているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図１９】アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのセカンドアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図２０】Pri-BCHK後半の処理及びフォーカスキャリブレーション後半の処理の少なくとも一方が行われているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図２１】アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、５つのサードアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図２２】アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２2，ＡＬ２3を用いて、３つのフォースアライメントショット領域に付設されたアライメントマークを同時検出しているときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図２３】フォーカスマッピングが終了したときのウエハステージと計測ステージとの状態を示す図である。
【図２４】図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、Ｚヘッドの計測結果を用いた、ウエハステージＷＳＴのＺ位置と傾斜量の算出方法について説明するための図である。
【図２５】図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、ＺヘッドとＺ干渉計を用いた反射型回折格子の表面凹凸の計測方法を説明するための図である。
【図２６】図２６（Ａ）〜図２６（Ｄ）は、Ｚヘッドを１つ用いる面位置計測による、反射型回折格子の表面凹凸の計測方法を説明するための図である。
【図２７】図２７（Ａ）〜図２７（Ｄ）は、Ｚヘッドを２つ用いる傾き計測による、反射型回折格子の表面凹凸の計測方法を説明するための図である。
【図２８】図２８（Ａ）及び図２８（Ｂ）は、ＺヘッドとＺ干渉計を用いた固定鏡の反射面の曲がりの計測方法を説明するための図である。
【図２９】図２９（Ａ）〜図２９（Ｄ）は、Ｚヘッドを１つ用いる固定鏡の反射面の曲がりの計測方法を説明するための図である。
【図３０】図３０（Ａ）〜図３０（Ｄ）は、Ｚヘッドを２つ用いる固定鏡の反射面の曲がりの計測方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０３２８】
２０…主制御装置、３４…メモリ、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、５０…ステージ装置、７２ａ〜７２ｄ…Ｚヘッド、７４1〜７４5…Ｚヘッド、７６1〜７６5…Ｚヘッド、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１５０…エンコーダシステム、１８０…面位置計測システム、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル、ＦＳ…フォーカスセンサ、ＺＨ…センサ本体、ＺＥ…計測部、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…物体。
【図１】
0005360453.tif 000002
【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】
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【図８】
0005360453.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005360453.tif 000018
【図１８】
0005360453.tif 000019
【図１９】
0005360453.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0005360453.tif 000025
【図２５】
0005360453.tif 000026
【図２６】
0005360453.tif 000027
【図２７】
0005360453.tif 000028
【図２８】
0005360453.tif 000029
【図２９】
0005360453.tif 000030
【図３０】
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