(57)【要約】【課題】高精度な位置の測定を行う。【解決手段】露光装置１００には、レチクルステージＲＳＴの位置情報を測定するため、エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xを備えるエンコーダシステム１６が設けられている。エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xのプローブ部１９Y1、１９Y2、１９Xから発生られるレーザプローブは、スケール１８1上のパターンの配列方向に沿って振動し、その位置情報を含み、プローブの振動により変調された信号を出力する。変調された信号は、振動周波数の高調波によりその位相が検出され、その検出結果に基づいてレチクルステージＲＳＴの位置情報が検出される。【選択図】図１
2007093546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に配列されたパターンを有する第１スケールと、前記第１スケールのパターンを検出し、前記第１方向に関して第１の周期信号で変調された出力信号を出力する第１プローブと、前記第１プローブから出力される出力信号に基づいて、前記第１スケールと前記第１プローブとの相対位置情報を検出する検出装置とを備える第１エンコーダと；
第２方向に配列されたパターンを有する第２スケールと、前記第２スケールのパターンを検出し、前記第２方向に関して第２の周期信号で変調された出力信号を出力する第２プローブと、前記第２プローブから出力される出力信号に基づいて、前記第２スケールと前記第２プローブとの相対位置情報を検出する検出装置とを備える第２エンコーダと；
前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるエンコーダシステム。
【請求項２】
前記同期装置は、
前記第１の周期信号の周波数と前記第２の周期信号の周波数との比を整数比とすることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダシステム。
【請求項３】
前記同期装置は、
前記第１の周期信号の周波数と前記第２の周期信号の周波数とを同一とし、位相差を０に保つことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダシステム。
【請求項４】
前記第１プローブは、前記第１スケールに照射する光を前記第１方向に振動させる第１の振動素子を有し、
前記第２プローブは、前記第２スケールに照射する光を前記第２方向に振動させる第２の振動素子を有し、
前記同期装置は、前記第１の振動素子を振動させるための駆動信号と、前記第２の振動素子を振動させるための駆動信号とを同期させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項５】
光源から射出された光を振動する振動素子と；
前記振動素子を介した光を前記第１プローブ及び前記第２プローブに供給する供給系と；
前記第１プローブは、前記供給系から供給される光を前記第１方向に振動させた状態で前記第１スケールに照射し、
前記第２プローブは、前記供給系から供給される光を前記第２方向に振動させた状態で前記第２スケールに照射することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項６】
前記第１方向と前記第２方向とは、同一方向であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項７】
前記第１方向と前記第２方向とは異なる第３方向に配列されたパターンを有する第３スケールと、前記第３スケールのパターンを検出し、前記第３方向に関して第３の周期信号で変調された出力信号を出力する第３プローブと、前記第３プローブから出力される出力信号に基づいて、前記第３スケールと前記第３プローブとの相対位置情報を検出する検出装置とを備える第３エンコーダを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンコーダシステム。
【請求項８】
前記同期装置は、
前記第１の周期信号の周波数と前記第２の周期信号の周波数と前記第３周期信号の周波数との比を整数比とすることを特徴とする請求項７に記載のエンコーダシステム。
【請求項９】
前記同期装置は、
前記第１の周期信号の周波数と前記第２の周期信号の周波数と前記第３の周期信号の周波数とを同一とし、位相差を０に保つことを特徴とする請求項７に記載のエンコーダシステム。
【請求項１０】
所定方向に移動するステージと、前記所定方向における前記ステージの位置を計測する計測装置とを備えるステージ装置において、
前記計測装置として、請求項１〜６のいずれか一項に記載のエンコーダシステムを有し、
前記エンコーダシステムを構成する前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダは、前記所定方向と直交する方向に関して所定間隔離して配置されることを特徴とするステージ装置。
【請求項１１】
ステージと、前記ステージの位置を計測する計測装置とを備えるステージ装置において、
前記計測装置として、請求項７〜９のいずれか一項に記載のエンコーダシステムを有し、
前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダは、前記ステージの所定方向の位置を計測し、前記第３エンコーダは、前記所定方向と直交する方向の位置を計測することを特徴とするステージ装置。
【請求項１２】
所定のパターンを感光物体に転写する露光装置であって、
前記感光物体及び前記所定のパターンが形成された部材のいずれか一方の物体がステージ上に載置される請求項１０又は１１に記載のステージ装置と；
前記感光物体に対しエネルギービームを照射するビーム源と；を備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダシステム、ステージ装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、測定方向に配列されたパターンを検出し、被測定物の変位を測定するエンコーダシステム、該エンコーダシステムを備えるステージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体製造工程で用いられる露光装置は、半導体ウエハを保持するステージや、回路パターン等が形成されたマスクを保持するステージを備えている。露光中においては、ステージの位置が計測装置により常時計測されており、その計測結果に基づいてステージの位置制御が行われているので、マスク上の回路パターン等を半導体ウエハ上に正確に転写することができるようになる。
【０００３】
最近では、より微細な回路パターンを正確に転写すべく、ステージの位置制御性能に対する要求が厳しくなってきている。この要求に応えるべく、ステージの位置情報を検出する高分解能なエンコーダが幾つか提案されている（例えば、特許文献１、２等参照）。
【０００４】
これらのエンコーダは、スケールとプローブとを備えており、ステージに取り付けられたスケールに対するプローブの相対位置を検出するように構成されている。スケールは少なくとも１次元方向に配列されたパターンを有しており、そのパターンの配列方向が計測軸に沿うようにステージに取り付けられている。また、プローブは、そのスケール上をそのパターンの配列方向に沿って振動可能に設置されている。このプローブは、スケール上をそのパターンの配列方向に振動することにより、プローブの振動中心を基準位置にしたスケールの相対位置に関する情報を含んだ信号を出力するが、その信号は、プローブを振動をさせるための周期的な駆動信号により変調されている。
【０００５】
そこで、エンコーダでは、プローブから出力された信号に基づいてプローブの振動中心とスケールとの相対位置を検出する検出装置をさらに備えている。この検出装置では、プローブの振動の駆動信号の高調波信号を周波数シンセサイザで発生させ、プローブを振動させる駆動信号と、プローブから出力される信号とを比較することでプローブとスケールとの相対位置を求めている。
【０００６】
エンコーダの検出装置においては、コストなどの観点からすると、上記周波数シンセサイザなどをサンプル値系で構成するのが一般的である。サンプル値系において駆動信号の高調波を不都合なく発生させるためには、その演算周期を、元周波（駆動信号）の周期の整数分の一に設定する必要がある。
【０００７】
このようなエンコーダをステージの位置情報の検出に利用する際には、ステージの複数の異なる場所にこのエンコーダを取り付け、それぞれエンコーダの出力を、その場所でのステージの変位として取得し、それらの取得結果を用いた総合的な演算を行って、ステージの位置座標を算出する。このステージの位置座標の検出は、サンプリング周期ごとに行われるが、各サンプリング時点でのステージの位置座標の算出に用いられる各エンコーダの計測値は、同じタイミングで検出されたものである必要がある。このタイミングがずれていた場合、例えば、ステージが移動速度Ｖで移動しており、測定方向が同じ２つのエンコーダ間の出力のタイミングがｔ秒だけ異なっていたとすると、ステージがＶ×ｔだけ回転しているかのように判断してしまうなど、ステージの位置の誤認識が発生してしまうおそれがある。
【０００８】
したがって、各エンコーダにおける検出装置では、その演算周期を同一とし、出力信号の遅れ時間（データエイジ）を厳密に揃える必要がある。しかしながら、前述のように、各エンコーダの検出装置の演算周期をプローブの駆動信号の周期の整数倍にしなければならないという制約があり、エンコーダごとにプローブを振動させる駆動信号の周波数がまちまちであると、検出装置の演算周期を同一にすることができず、各エンコーダ間の出力のタイミングが異なってしまう。
【０００９】
【特許文献１】特表２０００−５１１６３４号公報
【特許文献２】米国特許第６６３９６８６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、第１の観点からすると、第１方向に配列されたパターンを有する第１スケールと、前記第１スケールのパターンを検出し、前記第１方向に関して第１の周期信号で変調された出力信号を出力する第１プローブと、前記第１プローブから出力される出力信号に基づいて、前記第１スケールと前記第１プローブとの相対位置情報を検出する検出装置とを備える第１エンコーダと；第２方向に配列されたパターンを有する第２スケールと、前記第２スケールのパターンを検出し、前記第２方向に関して第２の周期信号で変調された出力信号を出力する第２プローブと、前記第２プローブから出力される出力信号に基づいて、前記第２スケールと前記第２プローブとの相対位置情報を検出する検出装置とを備える第２エンコーダと；前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを同期させる同期装置と；を備えるエンコーダシステムである。
【００１１】
これによれば、第１プローブの振動の駆動信号である第１の周期信号と、第２プローブの振動の駆動信号である第２の周期信号とを同期させる同期装置を備えているので、第１スケールと第１プローブとの相対位置情報の検出と、第２スケールと第２プローブとの相対位置情報の検出とを、同期した信号を用いて行うことができるようになる。このため、その検出装置の演算周期を第１、第２エンコーダで同一とすることができるようになる。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、所定方向に移動するステージと、前記所定方向における前記ステージの位置を計測する計測装置とを備えるステージ装置において、前記計測装置として、本発明のエンコーダシステムを有し、前記エンコーダシステムを構成する前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダは、前記所定方向と直交する方向に関して所定間隔離して配置されることを特徴とするステージ装置である。かかる場合には、本発明のエンコーダシステムを構成する所定方向の位置情報を測定する２つのエンコーダが、その所定方向に直交する方向に所定間隔離れて配置されているので、その２つのエンコーダの出力に基づいて、その所定方向のステージ位置情報を高精度に検出することができるようになるとともに、その所定方向と、その所定方向に直交する方向とを含む２次元平面内におけるステージの回転量をも検出することができるようになる。
【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、ステージと、前記ステージの位置を計測する計測装置とを備えるステージ装置において、前記計測装置として、本発明のエンコーダシステムを有し、前記第１エンコーダ及び前記第２エンコーダは、前記ステージの所定方向の位置を計測し、前記第３エンコーダは、前記所定方向と直交する方向の位置を計測することを特徴とするステージ装置である。かかる場合には、本発明のエンコーダシステムを構成する第１、第２、第３のエンコーダの位置情報に基づいて、所定方向や、ステージの回転量のみならず、その所定方向に直交するステージの位置情報も検出することができる。
【００１４】
本発明は、第４の観点からすると、所定のパターンを感光物体に転写する露光装置であって、前記感光物体及び前記所定のパターンが形成された部材のいずれか一方の物体がステージ上に載置される本発明のステージ装置と；前記感光物体に対しエネルギービームを照射するビーム源と；を備える露光装置である。かかる場合には、本発明のステージ装置に載置される物体を用いて露光が行われるので、高精度な露光を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るエンコーダシステム、ステージ装置を好適に備える露光装置１００の構成が模式的に示されている。この露光装置１００は、Ｙ軸方向をスキャン方向とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、照明系１０と、レチクルステージＲＳＴと、その位置情報を測定するエンコーダシステム１６と、投影光学系ＰＬと、ウエハステージＷＳＴと、それらの制御系（図３参照）とを含んで構成されている。
【００１６】
照明系１０は、例えば紫外域又は真空紫外域のコヒーレントな照明光（露光光）ＩＬを、レチクルステージＲＳＴに向けて射出する。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴは、転写対象の回路パターン等が形成されたレチクルを保持するステージである。レチクルは、レチクルステージＲＳＴの中央に設けられた開口部３２付近に例えば真空吸着等により吸着保持される。レチクルステージＲＳＴは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部２１（図１では不図示、図３参照）により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直なＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、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。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、エンコーダシステム１６により０．１ｎｍかそれ以下の分解能で検出されている。このエンコーダシステム１６は、３つのエンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xを備えている。エンコーダ１７Y1、１７Y2は、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の変位を検出し、エンコーダ１７Xは、レチクルステージＲＳＴのＸ軸方向の変位を検出している。
【００１９】
エンコーダ１７Y1は、レチクルステージＲＳＴにＹ軸方向に延設されたスケール１８1と、Ｙ軸方向に振動可能なビームプローブを射出するプローブ部１９Y1とを備えている。スケール１８1には、Ｙ軸方向に周期性を有する反射型の回折格子（図２のグレーティング１）が形成されている。図２に示されるように、この回折格子は凹凸面型の回折格子であり、その面形状は正弦波形状となっている。また、そのピッチ（周期）は、全区間で同一となっている。
【００２０】
図２には、プローブ部１９Y1の構成が概略的に示されている。図２に示されるように、プローブ部１９Y1は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、ビームスプリッタ６と、対物レンズ７と、焦点レンズ８と、光センサ９とを備えている。対物レンズ７は、駆動装置１１に接続され、Ｙ軸方向に振動可能に構成されている。
【００２１】
レーザダイオード３から射出されたレーザビーム（波長は例えば、６４０ｎｍ）はコリメータレンズ４でコリメートされた後、ビームスプリッタ６を通過して、対物レンズ７によってスケール１８1上のグレーティング１上に集光される。駆動装置１１は、外部から入力された駆動信号Ｄに従う正弦波電圧（周波数は例えば１．５ＫＨｚ）を発生させ、内部に備える圧電素子がその正弦波電圧に従って対物レンズ７をＹ軸方向に振動させている。この振動によりビーム偏向が実現され、レーザビームがスケール１８Y1上のグレーティング１上でＹ軸方向に振動する。この正弦波電圧の変動を表す関数をｒ×ｓｉｎωｔとする。ｒは振動の振幅であり、ωは振動角周波数であり、ｔは時間である。
【００２２】
グレーティング１上で反射したレーザビームは、対物レンズ７を通過して、ビームスプリッタ６で折り曲げられ、焦点レンズ８を経由して、光センサ９で受光される。光センサ９から受光された信号は、後述する検出装置５０1へ送られる。
【００２３】
このように、プローブ部１９Y1は、スケール１８1に向けてレーザビームを出力し、スケール１８1のグレーティング１上で反射したレーザビーム（ビームプローブ）を光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９Y1は、このビームプローブをＹ軸方向に角周波数ωで振動させている。このため、プローブ部１９Y1から出力される信号は、スケール１８1上の回折格子の空間角周波数ω’の信号成分と、ビームプローブの振動角周波数ωの信号成分とを含んだ信号となっている。言い換えると、この出力信号は、スケール１８1上の回折格子の空間角周波数ω’の信号が、ビームプローブの振動角周波数ωの信号で変調された変調信号となっている。
【００２４】
エンコーダ１７Y2は、レチクルステージＲＳＴにＹ軸方向に延設されたスケール１８2と、Ｙ軸方向に振動可能なビームプローブを射出するプローブ部１９Y2とを備えている。スケール１８2上には、Ｘ、Ｙ軸方向に周期性を有する２次元回折格子が形成されている。この回折格子も凹凸型であり、その面形状は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともにスケール１８1と同じ正弦波形状となっており、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のピッチも、スケール１８1と同じである。
【００２５】
プローブ部１９Y2の構成は、図２のプローブ部１９Y1の構成と同じとなっている。プローブ部１９Y2は、スケール１８2に向けてレーザビーム（ビームプローブ）を出力し、スケール１８2のグレーティング１上で反射したビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９Y2は、このビームプローブを、プローブ部１９Y1と同様に、Ｙ軸方向に振動させている。このため、プローブ部１９Y2から出力されている信号も、スケール１８2上の回折格子の空間角周波数ω’による信号が、レーザビームの振動（角周波数ω）により変調された変調信号となっている。
【００２６】
なお、エンコーダ１７Y1におけるビームプローブの振動中心とエンコーダ１７Y2におけるビームプローブの振動中心とのＸ軸方向の間隔はＬとなっており、それらの中点のＸ位置と、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸのＸ位置とが一致するように規定されている。
【００２７】
エンコーダ１７Xは、プローブ部１９Xを備えている。プローブ部１９Xの構成は、プローブ部１９Y1の構成と同じであり、プローブ部１９Xは、スケール１８2に向けてレーザビーム（ビームプローブ）を出力し、スケール１８2で反射したビームを光センサ９で受光し、その受光結果に相当する信号を出力している。プローブ部１９Xは、このビームプローブをＸ軸方向に振動させている。このためプローブ部１９Xから出力されている信号も、スケール１８2上のグレーティング１のＸ軸方向の空間角周波数（これもω’とする）による信号が、レーザビームの振動（角周波数ω）により変調された変調信号となっている。このように、本実施形態では、スケール１８2を２次元回折格子とし、エンコーダ１７Y2、１７X間で、スケール１８2の共通化が図られている。
【００２８】
なお、エンコーダ１７Y1、１７Y2におけるビームプローブの振動中心のＹ位置は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸのＹ位置と同じとなるように規定されている。
【００２９】
なお、エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xの構成は、特表２０００−５１１６３４号公報又は米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので、詳細な説明を省略する。
【００３０】
図３には、エンコーダシステム１６の概略的な構成がブロック図で示されている。図３に示されるように、エンコーダシステム１６は、前述したエンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xに加え、同期回路５１を備えている。
【００３１】
同期回路５１は、各エンコーダのプローブ部１９Y1，１９Y2、１９Xの対物レンズ７を振動させる駆動電圧の位相ωｔ及び振幅ｒに対応する駆動信号Ｄを出力している。この駆動信号Ｄは、所定の正弦波の位相ωｔ及び振幅ｒに関する情報を含んでいる。プローブ部１９Y1、１９Y2、１９Xでは、この駆動信号Ｄが駆動装置１１に入力される。この結果、各エンコーダ１９Y1、１９Y2、１９Xにおけるビームプローブの振動の角周波数ωは同じとなり、その位相差は０となる。図３に示されるように、プローブ部１９Y1，１９Y2、１９Xから出力された信号は、対応する検出装置５０1、５０2、５０3にそれぞれ送られる。この信号は、前述のとおり、ビームプローブの発振により変調された信号となっている。
【００３２】
検出装置５０1、５０2、５０3の構成としては、様々なものが考えられるが、図４には、検出装置５０1の一般的な構成を示すブロック図が示されている。この検出装置５０1は、フィルタ９１と、周波数シンセサイザ９２と、乗算部９３1、９３2と、位相検出部９４と、振幅検出部９５と、距離算出部９６とを備えている。
【００３３】
プローブ部１９Y1から出力された信号は、フィルタ９１に入力される。フィルタ９１では、この信号の高調波成分が除去される。一方、周波数シンセサイザ９２は、同期装置５１から入力された駆動信号Ｄに基づいて、ビームプローブの発振に対応する周期信号（振動角周波数ω、振幅ｒ）を発生させる。フィルタ９１の出力と、周期信号とは、乗算器９３1、９３2で掛け合わされ、それぞれ位相検出部９４、振幅検出部９５に入力される。位相検出部９４では、周波数シンセサイザ９２から出力された周期信号の周波数に対応するフィルタ９１の出力の位相が検出され、振幅検出部９５では、その周期信号に対応するフィルタ９１の出力の振幅が検出される。距離算出部９６では、検出された位相及び振幅に基づいて、スケール１８1の頂点（峰）からのビームプローブの振動中心の距離が算出される。
【００３４】
なお、この検出装置５０1の構成は、特表２０００−５１１６３４号公報又は米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので、詳細な説明を省略する。
【００３５】
検出装置５０1の構成は、図４のものには限られない。特に、ビームプローブ発振の振幅ｒが適切に設定されていれば、その装置構成を簡便なものとすることができる。図５には、そのような場合における、検出装置５０1の他の詳細な構成例が示されている。図５に示されるように、検出装置５０1は、フィルタ６１と、周波数シンセサイザ６２と、乗算器６３1、６３2と、加算器６４と、ループフィルタ６５と、積分器６６と、加算器６７1、６７2と、正弦波関数発生器６８1、６８2とを備えている。
【００３６】
プローブ部１９Y1から出力された信号は、フィルタ６１に入力される。フィルタ６１では、この信号の高調波成分が除去される。
【００３７】
一方、同期回路５１から出力された駆動信号Ｄは、周波数シンセサイザ６２に入力されている。周波数シンセサイザ６２は、この駆動信号Ｄ（位相ωｔ）の２倍波の位相信号２ωｔと、駆動信号Ｄ（位相ωｔ）の３倍波の位相信号３ωｔとを生成して出力する。この２倍波の位相信号２ωｔは加算器６７1に入力され、３倍波の駆動信号３ωｔは加算器６７2に入力される。加算器６７1は、２倍波の位相信号２ωｔとそれぞれ後述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力し、加算器６７2は、３倍波の位相信号３ωｔとそれぞれ後
述する推定位置情報ω’Ｘ0とを加算して出力する。
【００３８】
加算器６７1の出力は正弦波発生器６８1に入力され、加算器６７2の出力は正弦波発生器６８2に入力される。一方、正弦波発生器６８1にも駆動信号Ｄが入力されている。正弦波発生器６８1は、２倍波の位相（２ωｔ＋ω’Ｘ0）と、駆動信号Ｄに含まれる振幅ｒとに基づいて、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００３９】
【数１】
2007093546.tif 000003
ここで、Ｊn（ｒω’）（ｎ＝０、１、２、３、…）は、ｎ次の第一種ベッセル関数である。また、Ｘ0は、スケールの峰（凸部の頂点）からプローブの振動中心までの距離を意味する。特表２０００−５１１６３４号公報に開示されるように、プローブ部１７Y1から出力される信号、すなわち、本実施形態における光センサ９で受光された光強度に相当する信号は、ビームプローブ発振により変調された信号であり、その信号は、時間ｔに関してベッセル級数展開することができる。したがって、上記式（１）で示される信号を、後述するように、フィルタ６１の出力と掛け合わせることにより、上記式（１）に含まれる信号と、ビームプローブの振動角周波数ωの２倍の周波数の成分との位相差を抽出することが可能となる。
【００４０】
一方、正弦波発生器６８2にも、駆動信号Ｄが入力されている。正弦波発生器６８2は、３倍波の位相（３ωｔ＋ω’Ｘ0）と、駆動信号Ｄに含まれる振幅ｒとに基づいて、次式で示される信号を生成し、出力する。
【００４１】
【数２】
2007093546.tif 000004
正弦波発生器６８1から出力された信号は、フィルタ６１の出力と乗算器６３1で掛け合わせられ、正弦波発生器６８2から出力された信号は、フィルタ６１の出力と乗算器６３2で掛け合わせられる。乗算器６３1、６３2の出力信号は、加算器６４で加算された後、ループフィルタ６５に入力され、高周波成分が除去される。
【００４２】
このループフィルタ６５の出力は、スケール１８1のグレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の推定相対位置に対応する空間上の位相と、その振動中心の実際の相対位置に対応する位相の位相差に応じた値となっている。この値は、積分器６６に入力される。積分器６６の出力（すなわちω’Ｘ0）は、前述のように、加算器６７1、６７2によって、第２、第３高調波信号に加算されるので、検出装置５０1内に閉ループが形成され、ビームプローブの振動中心の推定位置における位相と、実際の位置における位相の位相差は０に保たれ、グレーティング１の峰（凸部の頂点）に対するビームプローブの振動中心の位相ω’Ｘ0が精度良く検出されるようになる。この位相差に応じた信号は、変換器７０に入力されて、推定位置Ｘ0に変換される。変換器７０は、この推定位置と、内部に保持されているカウント値とに基づいて、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向に関する変位量を算出する。その変位量は、エンコーダ１７Y1の検出結果としてステージ制御装置３９に送られる。
【００４３】
なお、この検出装置５０1における信号検出の原理及び回路構成は、特表２０００−５１１６３４号公報及び米国特許第６６３９６８６号明細書等に詳細に開示されているので、詳細な説明を省略する。また、これらの公報には、検出装置５０1の構成の様々な変形例が開示されており、それらは、この検出装置５０1の回路構成として採用可能なものである。
【００４４】
検出装置５０2、５０3の構成は、検出装置５０1と同等であり、検出装置５０2は、レチクルステージＲＳＴのＹ変位を検出し、検出装置５０3は、レチクルステージＲＳＴのＸ変位を検出する。検出装置５０2、５０3の出力は、ステージ制御装置３９に送られる。
【００４５】
検出装置５０1、５０2、５０3は、サンプル値系で構成されており、所定の演算周期（サンプリング周期）Δｔで、一連のデジタル演算が行われる。図６（Ａ）に示されるように、検出装置５０1、５０2、５０3では、この演算周期Δｔと、プローブ発振の駆動信号の振動周期２π／ωとの比が整数比となるように設定されている。
【００４６】
前述したように、エンコーダ１７Y1、１７Y2の計測値は、レチクルステージＲＳＴのＹ変位に相当し、エンコーダ１７Xの計測値は、レチクルステージＲＳＴのＸ変位に相当する。また、エンコーダ１７Y1、１７Y2のビームプローブの振動中心の中点のＸ位置と、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸのＸ位置とか一致しており、エンコーダ１７Y1、１７Y2のビームプローブの振動中心のＹ位置は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸのＹ位置に一致している。そこで、ステージ制御装置３９は、エンコーダ１７Y1、１７Y2の計測値の平均値を、レチクルステージＲＳＴのＹ位置として算出し、各計測ライン間の距離と、エンコーダ１７Y1、１７Y2の計測値とに基づいて、レチクルステージＲＳＴのＺ軸回りθｚの回転量を算出し、エンコーダ１７Xの計測値をレチクルステージＲＳＴのＸ位置とする。
【００４７】
ステージ制御装置３９は、所定周期で、エンコーダシステム１６のエンコーダ１７X，１７Y1、１７Y2の計測値を取得して、レチクルステージＲＳＴのＸ、Ｙ、θｚの位置情報を算出し、その位置情報に基づいて、レチクルステージ駆動部２１を介して、レチクルステージＲＳＴの位置を制御する。
【００４８】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、両側テレセントリックで所定の縮小倍率（例えば１／５又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、レチクルＲの回路パターンの照明領域の縮小像（部分倒立像）が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の前記照明領域に共役な投影光学系ＰＬの視野内の投影領域に投影され、ウエハＷ表面のレジスト層に転写される。
【００４９】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置され、例えばリニアモータ等を含むウエハステージ駆動部２４（図１では不図示、図３参照）によってＹ軸方向及びこれに直交するＸ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微小駆動可能な構成となっている。このウエハステージＷＳＴ上には、不図示のウエハホルダが載置されており、このウエハホルダ上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。
【００５０】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、レーザ干渉計３８（図３参照）によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴのステージ座標系上における位置情報（又は速度情報）はステージ制御装置３９に供給される。ステージ制御装置３９では、ウエハステージＷＳＴの上記位置情報（又は速度情報）に基づき、ウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを制御する。
【００５１】
ステージ制御装置３９には、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの位置を制御する制御系が構築されている。この制御系は、各ステージＷＳＴ、ＲＳＴを、独立して駆動することも互いに同期駆動することも可能となるように構成されている。例えば、レチクルをレチクルステージＲＳＴ上にロードする際に、レチクルステージＲＳＴは、ウエハステージＷＳＴから独立して動作できるようになっており、ウエハＷのロードや、ウエハアライメントなどを行う際には、ウエハステージＷＳＴは、レチクルステージＲＳＴに対して単独で動作できるようになっている。また、走査露光を行う際には、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に所定の走査速度で移動するのに同期して、レチクルステージＲＳＴも所定の走査速度で移動するように、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの同期制御が行われる。
【００５２】
露光装置１００では、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルがロードされ、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷがロードされた後、レチクルとウエハＷとの位置合わせが所定の方法で実施され、走査露光により、レチクル上の回路パターン等がウエハＷ上に転写される。これらの一連の処理において、レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報は、分解能が０．１ｎｍ程度のエンコーダシステム１６により計測されるので、レチクルのロード、レチクルとウエハＷとの位置合わせを精度良く行うことができるようになり、結果的に、レチクル上のパターンをウエハＷ上に高精度に転写することができるようになる。
【００５３】
また、エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xのビームプローブ発振は、同期装置５１からの駆動信号Ｄを元周波として行われており、その発振周期が同じであり、位相差も０に設定されている。これにより、エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xの検出装置５０1、５０2、５０3におけるサンプリングのタイミングとを同一とすることができる。その結果、エンコーダ１７Y1、１７Y2、１７Xからは、同時に検出されたレチクルステージＲＳＴのＹ変位及びＸ変位に関する情報が出力することができる。ステージ制御装置１９では、同時に検出されたレチクルステージＲＳＴのＹ変位、Ｘ変位に基づいて、レチクルステージＲＳＴの位置情報を誤認識することなく、レチクルステージＲＳＴの位置制御を行うことができる。
【００５４】
以上詳細に述べたように、本実施形態によれば、エンコーダ１７Y1のプローブ部１９Ｙ1のビームプローブ発振の駆動信号と、エンコーダ１７Y2のプローブ部１９Ｙ2のビームプローブの振動の駆動信号とを同期させる同期装置５１を備えているので、スケール１８1とプローブ１９Y1との相対位置情報の検出と、スケール１８2とプローブ１９Y2との相対位置情報の検出とを、その同期した信号を用いて行うことができるようになる。このため、検出装置５０1、５０2の演算周期をエンコーダ１９Y1、１９Y2で同一とすることができるようになる。この結果、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の変位を誤認識することなく、レチクルステージＲＳＴを高精度に制御することができる。
【００５５】
すなわち、本実施形態では、同期装置５１は、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動を駆動するための信号と、プローブ部１９Y2のビームプローブの振動を駆動するための信号とを、同期装置５１から出力される駆動信号Ｄに基づくものとし、それらの振動角周波数ωを同一とし、位相差を０に保ち、２つのエンコーダ１７Y1、１７Y2におけるビームプローブの振動を完全同期させている。このようにすれば、検出装置５０1、５０2の演算周期を同一として、レチクルステージＲＳＴのＹ変位の検出タイミングを同時とすることができるようになるうえ、検出装置５０1、５０2の回路構成などを同じとすることができ、装置の設計・製造が容易となる。
【００５６】
なお、２つのプローブ部１９Y1、１９Y2のビームプローブの振動を、完全に同期させる必要はなく、同期装置５１は、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数と、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数との比を整数比とすればよい。図６（Ｂ）には、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数をω１とし、プローブ部１９Y2のビームプローブの振動角周波数をω２として、２ω１＝ω２の関係がある場合のサンプル値系のタイムチャートが示されている。このようにしても、図６（Ｂ）に示されるように、検出装置５０1、５０2の演算周期をΔｔで同一とすることが可能である。すなわちエンコーダ１９Y1、１９Y2のビームプローブの発振周波数の比を整数としておけば、演算周期Δｔを同一に設定することができ、エンコーダ１９Y1、１９Y2における検出信号の出力タイミングを完全に同期させることが可能である。
【００５７】
また、本実施形態によれば、プローブ部１９Y1は、スケール１８1に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有し、プローブ部１９Y2は、スケール１８2に照射するレーザビームをＹ軸方向に振動させるために対物レンズ７を駆動する駆動装置１１を有している。そして、プローブ部１９Y1を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号Ｄと、プローブ部１９Y2を構成する駆動装置１１を振動させるための駆動信号Ｄとを同期装置５１から出力された同一の信号としている。しかしながら、本発明はこれには限られず、各プローブ部に入力される駆動信号は、一定の位相差を有していても良い。図６（Ｃ）には、プローブ部１９Y1の駆動信号と、プローブ部１９Y2の駆動信号との間に、位相差Δθが生じている場合のタイムチャートが示されている。この場合には、ステージ制御装置３９で、プローブ部１９Y2の出力をΔθだけ遅延させた状態で、レチクルステージＲＳＴの位置情報を算出すればよい。
【００５８】
また、エンコーダシステム１６の構成は、上記実施形態のものには限られない。図７には、エンコーダシステム１６の代わりに用いることができるエンコーダシステム１６’の構成が概略的に示されている。図７に示されるように、エンコーダシステム１６’は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、分岐装置７１と、プローブ部１９Y1’、１９Y2’、１９X’を備えている。
【００５９】
プローブ部１９Y1’、１９Y2’、１９X’は、レーザダイオード３と、コリメータレンズ４と、駆動装置１１とを備えていない他は、プローブ部１９Y1、１９Y2、１９Xとほぼ同じ構成となっている。
【００６０】
レーザダイオード３は、駆動装置１１に接続されており、Ｙ軸方向に振動可能となっている。レーザダイオード３から射出されたレーザビームはコリメータレンズ４で平行光に変換される。
【００６１】
分岐装置７１は、ハーフミラー７４、７５と、ミラー７６、７７とを備えている。ハーフミラー７４で反射したビームは、ミラー７６で反射され、プローブ部１９Y1’に入射する。一方、ハーフミラー７４を透過したビームは、ハーフミラー７５に進む。ハーフミラー７５を透過したビームは、プローブ部１９Y2’に入射し、ハーフミラー７５で反射したビームは、幾つかの不図示のミラーで反射され、最終的にミラー７６で反射し、プローブ部１９X’に入射する。
【００６２】
すなわち、分岐装置７１は、駆動装置１１により振動されたレーザダイオード３から射出されコリメータレンズ４を介したレーザビームをプローブ１９Y1’、１９Y2’、１９X’に分配供給する。なお、プローブ１９X’に入射するレーザビームについては、その振動方向がＸ軸方向となるように、分岐装置７１内に幾つかの不図示の光学系が設定されている。
【００６３】
プローブ１９Y1’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態で、スケール１８1のグレーティング１に照射する。プローブ１９Y2’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＹ軸方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。また、プローブ１９X’は、分岐装置７１から供給されるレーザビームをＸ軸方向に振動させた状態でスケール１８2のグレーティング１上に照射する。
【００６４】
このように、各プローブ部で光源を共通化し、かつ光源自体を振動させるようにすれば、各エンコーダから出力される信号は、同じように変調されているため、その検出信号の位相等の検出を同一の信号に基づいて行うことができるようになる。このため、各検出装置５０1、５０2、５０3の演算周期を同一とすることができる。
【００６５】
また、上記実施形態では、エンコーダ１７Y1、１７Y2のビームプローブの振動方向を同じＹ軸方向とし、検出する変位をＹ軸方向の変位としている。エンコーダ１７Y1、１７Y2のビームプローブの振動中心は、Ｘ軸方向にＬだけ離れており、かつその中点のＸ位置が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸのＸ位置と同一となっているので、アッベ誤差を考慮することなく、エンコーダ１７Y1、１７Y2の計測値の平均値をレチクルステージＲＳＴのＹ位置とすることができ、エンコーダ１７Y1、１７Y2の計測値と、その計測点の間隔Ｌとに基づいて、Ｚ軸回りのレチクルステージＲＳＴの回転量を検出することも可能となる。
【００６６】
また、エンコーダ１７Xには、エンコーダ１７Y1、１７Y2に入力されている駆動信号Ｄが入力され、その駆動信号Ｄに従ってビームプロープが振動している。すなわち、エンコーダ１７Xのビームプローブ発振の周波数及び位相は、エンコーダ１７Y1、１７Y2のビームの周波数及び位相と同一となっている。このようにすれば、検出装置５０3の演算周期及び検出タイミングを、検出装置５０1、５０2のそれらと同一とし、レチクルステージＲＳＴのＸ変位の検出タイミングを、そのＹ変位の検出タイミングと同時とすることができるようになるうえ、検出装置５０1、５０2、５０3の回路構成を同じとすることができるようになり、装置の設計・製造が容易となる。
【００６７】
なお、３つのプローブ部１９Y1、１９Y2、１９Xのビームプローブの振動を、完全に同期させる必要はなく、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数と、プローブ部１９Y1のビームプローブの振動角周波数と、プローブ部１９Xのビームプローブの振動角周波数との比を整数比とすればよいことは前述したとおりである。そのときに生じる検出タイミングの遅れは、ステージ制御装置３９で吸収することができる。
【００６８】
本実施形態では、レチクルステージＲＳＴとエンコーダシステム１６とで、１つのステージ装置を構成するものとみなすことができる。
【００６９】
なお、スケール１８1、１８2のグレーティング1の面形状は、正弦波形状でなくてもよく、矩形波状であってもよい。また、グレーティング１は、反射率が異なる素子が交互に配列されたものであってもよく、要は、その測定方向に特定のパターンが配列されたものであればよい。
【００７０】
また、上記実施形態のエンコーダシステム１６には、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態のように、対物レンズ７を振動させて、ビームプローブを発振させるのではなく、レーザビームの光路中にミラーを置き、そのミラーを振動させるようにしてもよい。また、レーザビームの光路中に回折格子を置き、その回折格子を振動させるようにしてもよい。
【００７１】
また、例えば、図８に示されるように、レーザダイオード３から出力されたレーザビームの光路上に、回折角変更の要因となるアコースティック光学デバイスＡ／Ｏ又は屈折率変更の要因となる電子工学デバイスＥ／Ｏ等の光学デバイス５を挿入し、この光学デバイス５に正弦波制御信号Ｄを加え、回折角や屈折率を正弦波状に変動させてグレーティング１上のビームプローブを発振させるようにしてもよい。
【００７２】
また、図９（Ａ）に示されるような、プローブ部１９Y1”を採用することも可能である。このプローブは、レーザダイオード３と、ビームスプリッタ６との間の光路に、音響光学効果により回折光の角度を任意に設定可能な回折格子５’が挿入されている。回折格子５’の作用により、レーザビームは、０次回折光（メインビーム）と、外側の１次回折光（サブビーム）とに分割され、グレーティング１上に到達する。そして、グレーティング１で反射した各ビームは、ビームスプリッタ６で反射され、光センサ９で受光される。グレーティング１を空間周波数をω’とする。
【００７３】
この回折格子５’は、例えば音響光学効果又は電気光学効果により、回折光の角度を調整可能な回折格子である。駆動装置１１は、入力される駆動信号Ｄに従って、回折格子５’に対して正弦波信号を入力する。この入力により、グレーティング１上の各１次回折光の角度が正弦波的に変動する。したがって、光センサ９により検出されたサブビームは、ビームプローブの発振によって変調された信号となっており、この信号から、上記実施形態と同様の原理を用いて、グレーティング１の峰に対するビームプローブの振動中心との距離を検出することができる。
【００７４】
このようなプローブを採用した場合、光センサ９としては、図９（Ｂ）に示されるように、メインビーム検出用の４分割の光センサ９3と、サブビーム検出用の２つのセンサ９１、９2とが用いられる。
【００７５】
２つのサブビームの受光結果、光センサ９1、９2からの検出信号のいずれか一方からは、上記実施形態と同様の原理で、グレーティング１の峰と、ビームプローブの振動中心の相対距離を検出することが可能である。図９（Ｂ）に示される検出装置では、光センサ９1、９2からの信号から検出された振幅／位相の検出値を加算した結果をエンコーダの計測値として検出し、減算した結果をレーザダイオードの位置ドリフトなどによるビームプローブのドリフト量として検出している。
【００７６】
４分割の光センサ９１の各センサをそれぞれ９A、９B、９C、９Dとし、９A、９B、９C、９Dの出力を、ａ，ｂ，ｃ，ｄとする。メインビームの検出結果からは、２つの信号（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ、ａ＋ｃ−ｂーｄ）を作成することができる。この２つの信号は、９０度の位相差を有しているので、この２つの信号は、不図示のフォーカスサーボ回路へ送られ、対物レンズとグレーティング１とのフォーカス制御に用いられる。
【００７７】
レーザビームには、様々な集束レーザビームを適用することができる。例えば、電子ビーム、イオンビームその他の放射線ビームを適用することができる。また、グレーティング１上に照射されるビームプローブのビーム断面形状、Ｙ方向に延びた楕円や線形にすることも可能である。また、例えば、プローブ１９XのビームプローブをＸ方向の発振周波数より高い周波数でＹ軸方向に振動させるようにして、検出結果を平均化することにより、検出精度を高めるようにすることもできる。
【００７８】
また、エンコーダとしては、スケールとして磁気媒体を適用し、プローブとして磁気読み取りヘッドを適用することも可能である。
【００７９】
なお、上記実施形態のプローブ部１９Y1、１９Y2では、対物レンズ７の変位を検出するセンサを設けるようにしてもよい。この場合には、そのセンサの検出信号を、検出装置５０1、５０2、５０3で発生させる高調波の元周波とすることが可能である。ただし、この場合には、ＰＬＬ回路などを用いて、同期回路５１から発せられる位相信号を用いて、センサの出力信号の位相をロックするのが望ましい。
【００８０】
なお、上記実施形態では、スケール１８2を２次元回折格子とし、エンコーダ１７Y2とエンコーダXとで、スケールを共通化したが、これには限られず、エンコーダ１７Y2とエンコーダ１７Xとで、スケールを別々とする（すなわち、Ｙ軸方向のスケールを備え、Ｘ軸方向のスケールを備えるようにする）ようにしてもよいことは勿論である。
【００８１】
また、スケールを２次元格子として、ビームプローブを１つとし、ビームプローブの振動方向を１次元ではなく、ＸＹ平面内を円弧状に移動させるようにしてもよい。この場合にも、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のスケールの峰とビームプローブの振動中心との相対距離を計測することは可能である。また、１つのビームプローブが、Ｘ軸方向に振動させた後、Ｙ軸方向に振動させ、Ｘ軸方向に関する位置情報、Ｙ軸方向に関する位置情報を交互に検出するようにしてもよい。
【００８２】
また、１つのエンコーダにつき複数のビームプローブが用意されていてもよい。例えば、振動周波数が同一で、振動の位相が異なる２つのビームプローブをスケールの周期方向に並べて配置したものを用いることができる。この２つのビームプローブの距離は、そのプローブ発振の位相差とスケールの空間角周波数とに基づく距離に規定されている。このようにすれば、位置測定に際して基本周波数成分のみを検出すればよく、検出装置に要求されるバンド幅を下げることができるようになる。なお、単一のプローブの場合には、少なくとも基本周波数の２倍のバンド幅が必要となる。
【００８３】
また、これらのビームの断面形状を、楕円形や線形に伸ばすことも可能である。
【００８４】
なお、プローブは、上記実施形態のようなビームプローブである必要はない。例えば、先端が鋭く尖ったタングステンやＰｔ−Ｉｒワイヤ等で構成されるフィジカルプローブを用いたエンコーダであってもよい。この場合には、スケールを導電性のものとし、プローブとスケールとの間にトンネル電流を発生させ、その出力電圧をＩ−Ｖコンバータで測定する必要がある。この出力電圧には、プローブの振動の周波数成分と、スケールの振動周波数成分とが含まれており、上記実施形態と同様に、プローブの振動周波数成分による位相等の検出により、スケールの峰とプローブの振動中心との相対距離を取得することができる。
【００８５】
フィジカルプローブを適用する場合には、その検出方式は、上述したトンネル電流を発生させる方式には限られない。例えば、プローブとスケールとの間の容量を検出する容量式のものであってもよいし、スケール上に周期的に設けられた磁場や電場などを検出するものであってもよい。
【００８６】
上記実施形態では、各エンコーダのプローブ部に入力されるビームプローブの駆動装置の駆動信号を、検出装置における変調信号の元周波としてそのまま用いたが、これには限られない。例えば、フィジカルプローブを用いる場合には、各プローブの実際の振動を検出し、元周波として用いる駆動装置の駆動信号の位相を、実際の振動の位相にあわせるようにしてもよい。このようにすれば、プローブの振動の位相シフトが補正されるので、その振動周波数がそのプローブの共振周波数近くであったとしても、エンコーダにおいて安定した位置計測を実現することが可能となる。
【００８７】
また、プローブの検出信号から位置情報を検出する検出装置の構成は、上記実施形態のものには限られず、様々な変形例が考えられる。このような検出装置の変形例などについては、米国特許第６６３９６８６号明細書に開示されているので詳細な説明を省略する。
【００８８】
なお、上記実施形態では、上述したエンコーダを用いて、レチクルステージＲＳＴの位置情報を計測する場合について述べたが、実際の走査露光で高精度な露光を実現するためには、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージＲＳＴの相対的な位置情報を検出する必要がある。この場合には、投影光学系ＰＬの位置情報も上述したエンコーダにより検出し、その位置情報と、レチクルステージＲＳＴの位置情報とに基づいて、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージＲＳＴの相対位置を算出し、その算出結果をレチクルステージＲＳＴの位置制御に用いればよい。
【００８９】
また、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴの位置の計測に、本発明を適用する場合について説明したが、これには限られず、本発明を、ウエハステージＷＳＴの位置の計測に適用してもよいことはよいことは勿論である。この場合にも、最終的には、投影国学系ＰＬに対するウエハステージＷＳＴの相対位置を算出するのが望ましい。
【００９０】
このように、レチクルステージＲＳＴと投影光学系ＰＬとの相対位置情報、ウエハステージＷＳＴと投影光学系ＰＬとの相対位置情報とを、本発明のエンコーダシステムで検出し、それらの位置情報に基づいて、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの相対走査させて、走査露光を行えば、レチクル上の回路パターン等をウエハＷ上に高精度に転写することが可能となる。
【００９１】
また、本発明は上記実施形態の如き、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に限らず、ステップ・アンド・リピート方式、又はプロキシミティ方式の露光装置（Ｘ線露光装置等）を始めとする各種方式の露光装置にも全く同様に適用が可能である。
【００９２】
上記実施形態では、光源として、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザなどの遠紫外光源や、Ｆ2レーザなどの真空紫外光源、紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を発する超高圧水銀ランプなどを用いることができる。この他、真空紫外域の光を露光用照明光として用いる場合に、上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、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（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）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よい。
【００９３】
更に、露光用照明光としてＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置に本発明を適用してもよい。この他、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用してもよい。また、露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報や国際公開ＷＯ９８／４０７９１号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系を介してレチクルパターンの転写が行われる露光位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能なツイン・ウエハステージタイプでも良い。さらに、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
【００９４】
なお、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（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、これらのマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されている。
【００９５】
なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ:Liquid Crystral Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror Device,またはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。
【００９６】
また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ:Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ:Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。
【００９７】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００９８】
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、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１００によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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。
【００９９】
この他、光ディスク等のマスタディスクの製造や、人工衛星に搭載される特殊ミラーなどのダイヤモンド加工や仕上げにも本発明を適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上説明したように、本発明のエンコーダシステムは、物体の位置情報を検出するのに適しており、ステージ装置は、高精度な位置決めな必要な製造工程に用いられるのに適しており、本発明の露光装置は、半導体デバイス等のリソグラフィ工程に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】プローブ部の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】エンコーダの構成を示す図である。
【図４】検出装置の一般的な構成を示すブロック図である。
【図５】検出装置の詳細な他の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は、検出装置の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図６（Ｂ）は、２つのエンコーダのプローブの発振周期が整数倍の関係にある場合の検出装置の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートであり、図６（Ｃ）は、２つのエンコーダのプローブの振動に位相差があるときの検出装置の演算周期と、プローブの発振周期との関係を示すタイミングチャートである。
【図７】エンコーダシステムの他の構成例を示す図である。
【図８】プローブ部の他の構成例（その１）を示す図である。
【図９】図９（Ａ）は、プローブ部の他の構成例（その１）を示す図であり、図９（Ｂ）は、検出装置の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１…グレーティング、３…レーザダイオード、４…コリメータレンズ、５…光学デバイス、６…ビームスプリッタ、７…対物レンズ、８…焦点レンズ、９…光センサ、１０…照明系、１１…駆動装置、１６、１６’…エンコーダシステム、１７X，１７Y1，１７Y2…エンコーダ、１８1，１８2…スケール、１９Y1、１９Y2、１９X、１９Y1’、１９Y2’、１９X’…プローブ部、２１…レチクルステージ駆動部、２４…ウエハステージ駆動部、３２…開口部、３８…レーザ干渉計、３９…ステージ制御装置、５０1、５０2、５０3…検出装置、６１…フィルタ、６２…周波数シンセサイザ、６３1、６３2…乗算器、６４…加算器、６５…ループフィルタ、６６…積分器、６７1、６７2…加算器、６８1、６８2…正弦波関数発生器、７０…変換器、７１…分岐装置、７４、７５…ハーフミラー、７６、７７…ミラー、９１…フィルタ、９２…周波数シンセサイザ、９３1、９３2…乗算器、９４…位相検出部、９６…振幅検出部、９７…距離同定部、１００…露光装置、ＡＸ…光軸、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【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】
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【図８】
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【図９】
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