(57)【要約】【課題】動的移動平均により補正情報を作成する。【解決手段】エンコーダシステムと干渉計システムとの計測結果の間の誤差の変化の程度に応じて、適当な数ウエハについての誤差情報を用いて移動平均を求める動的移動平均により、エンコーダシステムの計測結果を補正するための補正情報を求める。これにより、誤差（例えばＸ−Ｘ０）の変化が小さい時（例えば区間ｂ）には、多くの誤差情報を用いて移動平均を求めるので、ランダムに発生する誤差を効率良く抑制することが可能となるとともに、誤差が急激に変化するとき（例えば区間ｃ）には、少しの数のウエハについての誤差情報を用いて移動平均を求めるので、移動平均による飛び値に伴う応答の遅れを回避することが可能となる。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の物体を連続して露光する露光方法であって、
物体の露光の度毎に、露光対象の物体を保持して移動する移動体の位置を第１及び第２位置計測系により計測し、前記第１位置計測系の計測結果と、補正情報とに基づいて、前記移動体を駆動しつつ該移動体に保持された物体を露光することと、
前記露光することと並行して、前記第１及び第２位置計測系の計測結果の間の誤差から前記物体についての誤差情報を作成することと、
露光対象の物体の露光に先立ち、露光が終了した複数の物体の露光処理と並行して、前記作成することにより作成された前記複数の物体についての前記誤差情報のうち、前記誤差の変化の大小に応じた適当な数の物体についての前記誤差情報を用いて、誤差情報の移動平均を求め、該移動平均から前記補正情報を求めることと、を含み、
前記補正情報を求めることでは、前記誤差の変化が小さい場合に、前記適当な数を大きくし、前記誤差の変化が大きい場合に、前記適当な数を小さくする露光方法。
【請求項２】
前記補正情報を求めることでは、前記複数の物体のうちの少なくとの１つの物体についての誤差情報の組を複数用いて、前記誤差情報の基準情報からのずれを求め、該ずれの中の最小自乗値を与える前記複数の組のうちの１つの組に含まれる前記誤差情報の移動平均から前記補正情報を求める請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記誤差情報は、前記複数（ｎ）の物体のそれぞれについて、前記移動体の駆動領域内の複数の計測点ｉ（ｉ≫１）に関する離散値の集合Ｗ（ｎ’）ｉ（ｎ’＝１〜ｎ）として与えられ、
前記補正情報を求めることでは、前記複数の物体のうちのｎ番目に露光された物体についての前記誤差情報Ｗ（ｎ）ｉを前記基準情報とし、前記複数の物体のうちのｎ−１番目からｎ−ｋ番目に露光された物体についての前記誤差情報Ｗ（ｎ−ｊ）ｉ（ｊ＝１〜ｋ）の平均ＡＷ（ｎ−１〜ｎ−ｋ）ｉ＝（１／ｋ）Σｊ＝１〜ｋＷ（ｎ−ｊ）ｉを用いて前記ずれεｋｉ＝ＡＷ（ｎ−１〜ｎ−ｋ）ｉ−Ｗ（ｎ）ｉをｋ＝１〜Ｋ（Ｋ≧１）に対して求める請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記補正情報を求めることでは、前記ずれεｋｉ（ｋ＝１〜Ｋ）の中から最小自乗値を与えるｋの値を用いて、前記補正情報１／（ｋ＋１）Σｊ＝０〜ｋＷ（ｎ−ｊ）ｉを求める請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記補正情報を求めることでは、前記露光することを実行する毎に、前記最小自乗値を与えるｋの値を記録し、該記録された値の中から直近の奇数個の値の中間値を前記最小自乗値を与えるｋの値として用いる請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第１位置計測系は、前記移動体と該移動体の外部との一方に配置されたヘッドから前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された計測面に光を照射し、前記計測面からの光を受光して、前記移動体の位置を計測する請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記第２位置計測系として干渉計が用いられる請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法により物体上にパターンを形成することと、
パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及びデバイス製造方法に係り、特に、物体を露光する露光方法及び該露光方法を利用す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・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージが、例えばリニアモータ等により２次元方向に駆動される。ウエハステージの位置は、一般的に、長期に渡って高い安定性を有するレーザ干渉計を用いて、計測されていた。
【０００４】
近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになった。そのため、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化や温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動が、無視できなくなった。
【０００５】
そこで、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダと面位置計測センサが採用された露光装置に関する発明がされている。例えば、特許文献１に記載される露光装置では、ウエハステージに設けられた計測面（を構成する反射型回折格子）に計測ビームを照射し、その反射光を検出することによって、計側面（すなわちウエハステージ）の回折格子の周期方向に関する変位又は面位置を計測するエンコーダシステム及び面位置計測システムが採用されている。
【０００６】
しかし、これらの計測システムを採用しても、次世代の露光装置で要求されるウエハステージの位置の計測精度（及び制御精度）を達成することは、困難であることが、最近になって判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、複数の物体を連続して露光する露光方法であって、物体の露光の度毎に、露光対象の物体を保持して移動する移動体の位置を第１及び第２位置計測系により計測し、前記第１位置計測系の計測結果と、補正情報とに基づいて、前記移動体を駆動しつつ該移動体に保持された物体を露光することと、前記露光することと並行して、前記第１及び第２位置計測系の計測結果の間の誤差から前記物体についての誤差情報を作成することと、露光対象の物体の露光に先立ち、露光が終了した複数の物体の露光処理と並行して、前記作成することにより作成された前記複数の物体についての前記誤差情報のうち、前記誤差の変化の大小に応じた適当な数の物体についての前記誤差情報を用いて、誤差情報の移動平均を求め、該移動平均から前記補正情報を求めることと、を含み、前記補正情報を求めることでは、前記誤差の変化が小さい場合に、前記適当な数を大きくし、前記誤差の変化が大きい場合に、前記適当な数を小さくする露光方法が、提供される。
【０００９】
ここで、移動平均は、単純移動平均に限らず、荷重移動平均、指数移動平均等、その他の移動平均を含む。
【００１０】
これによれば、第１及び第２位置計測系の計測結果の間の誤差の変化の程度に応じて適当な数の物体についての誤差情報を用いて移動平均を求めることで、第１位置計測系の計測結果を補正するための補正情報が求められる。この場合、誤差の変化が小さい場合には、多くの数の物体についての誤差情報を用いて移動平均を求めるので、ランダムに発生する誤差を効率良く抑制することが可能となるとともに、誤差の変化が大きい場合には、少しの数の物体についての誤差情報を用いて移動平均を求めるので、移動平均による応答の遅れを回避することが可能となる。
【００１１】
本発明は、第２の観点からすると、本発明の露光方法により物体上にパターンを形成することと、パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１のウエハステージとともに干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備える各種計測装置（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５】エンコーダヘッド（Ｘヘッド、Ｙヘッド）とアライメント系の配置を示す平面図である。
【図６】Ｚヘッドと多点ＡＦ系の配置を示す平面図である。
【図７】一実施形態に係る露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。
【図８】ステップ・アンド・スキャン方式の露光におけるウエハステージの移動経路に対応する露光中心のウエハ上の移動経路を表す図である。
【図９】ウエハを露光すると同時に求められる誤差情報の例を表す図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ、サンプル数１（ＭＡ１）及び１０（ＭＡ９）の誤差情報の移動平均から求められた補正情報を示す図である。
【図１１】サンプル数が固定の誤差情報の移動平均及び動的移動平均から求められる補正情報を用いてエンコーダシステム及び面位置計測システムの計測結果を補正した場合の補正残差を表す表である。
【図１２】図１２（Ａ）は誤差情報の移動平均（ＭＡ１及びＭＡ１０）、並びに動的移動平均から求められる補正情報を示すグラフ、図１２（Ｂ）は動的移動平均における平均回数（ＭＡ数）毎の使用回数の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施形態について、図１〜図１２（Ｂ）に基づいて説明する。
【００１４】
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系ＰＬが設けられている。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１５】
露光装置１００は、照明系１０、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系等を備えている。図１では、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている。
【００１６】
照明系１０は、レチクルブラインド（マスキングシステムとも呼ばれる）で設定（制限）されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲを、照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明系１０の構成は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００１７】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図７参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図７参照）に送られる。
【００１９】
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、不図示のメインフレームに支持されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、鏡筒４０内に保持された投影光学系ＰＬと、を含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。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によってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系１０及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
【００２０】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図７参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図７参照）等を備えている。計測システム２００は、図７に示されるように、干渉計システム１１８、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０などを含む。
【００２１】
ウエハステージＷＳＴは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μｍ程度の隙間（ギャップ／クリアランス）を介して、ベース盤１２の上方に支持されている。また、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系１２４（図７参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動可能である。
【００２２】
ウエハステージＷＳＴは、ステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを含む。ウエハテーブルＷＴＢ及びステージ本体９１は、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軸，Ｙ軸，Ｚ軸，θｘ，θｙ及びθｚの各方向）に駆動可能に構成されている。
【００２３】
ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ上面のウエハホルダ（ウエハＷ）の＋Ｙ側には、計測プレート３０が設けられている。この計測プレート３０には、中央に基準マークＦＭが設けられ、基準マークＦＭのＸ軸方向の両側に一対の空間像計測用スリット板ＳＬが、設けられている。各空間像計測用スリット板ＳＬには、一例としてＹ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）のライン状の開口パターン（Ｘスリット）と、Ｘ軸方向を長手方向とする所定幅（例えば、０．２μｍ）のライン状の開口パターン（Ｙスリット）と、が形成されている。
【００２４】
そして、各空間像計測用スリット板ＳＬに対応して、ウエハテーブルＷＴＢの内部には、レンズ等を含む光学系及び光電子増倍管（フォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ））等の受光素子が配置され、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一対の空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂ（図７参照）が設けられている。空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂの計測結果（受光素子の出力信号）は、信号処理装置（不図示）により所定の信号処理が施されて、主制御装置２０に送られる（図７参照）。
【００２５】
また、ウエハテーブルＷＴＢ上面には、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが配置されている。詳述すると、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）の一側と他側の領域には、それぞれＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2が固定されている。Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2は、例えば、Ｘ軸方向を長手方向とする格子線３８が所定ピッチでＹ軸方向に配列された、Ｙ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００２６】
同様に、ウエハテーブルＷＴＢ上面のＹ軸方向（図２における紙面内上下方向）の一側と他側の領域には、Ｙスケール３９Ｙ1及び３９Ｙ2に挟まれた状態で、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2がそれぞれ固定されている。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は、例えば、Ｙ軸方向を長手方向とする格子線３７が所定ピッチでＸ軸方向に配列された、Ｘ軸方向を周期方向とする反射型の格子（例えば回折格子）によって構成されている。
【００２７】
なお、格子線３７，３８のピッチは、例えば１μｍと設定される。図２及びその他の図においては、図示の便宜上から、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
【００２８】
また、回折格子を保護するために、低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ１ｍｍのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハの表面と同じ高さ（同一面）になるよう、ウエハテーブルＷＴＢ上面に設置される。
【００２９】
また、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ端面，−Ｘ端面には、図２に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面１７ａ，反射面１７ｂが形成されている。
【００３０】
また、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の面には、図２に示されるように、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示されるＣＤバーと同様の、Ｘ軸方向に延びるフィデューシャルバー（以下、「ＦＤバー」と略記する）４６が取り付けられている。ＦＤバー４６の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインＬＬに関して対称な配置で、Ｙ軸方向を周期方向とする基準格子（例えば回折格子）５２がそれぞれ形成されている。また、ＦＤバー４６の上面には、複数の基準マークＭが形成されている。各基準マークＭとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の２次元マークが用いられている。
【００３１】
本実施形態の露光装置１００では、図４及び図５に示されるように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通るＹ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＶ上で、光軸ＡＸから−Ｙ側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系ＡＬ１が配置されている。プライマリアライメント系ＡＬ１は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図５に示されるように、プライマリアライメント系ＡＬ１を挟んで、Ｘ軸方向の一側と他側には、基準軸ＬＶに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２2と、ＡＬ２3，ＡＬ２4とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4は、可動式の支持部材を介してメインフレーム（不図示）の下面に固定されており、駆動機構６０1〜６０4（図７参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００３２】
本実施形態では、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれとして、例えば画像処理方式のＦＩＡ（Field Image
Alignment）系が用いられている。アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。
【００３３】
干渉計システム１１８は、図３に示されるように、反射面１７ａ又は１７ｂにそれぞれ干渉計ビーム（測長ビーム）を照射し、その反射光を受光して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置を計測するＹ干渉計１６と、３つのＸ干渉計１２６〜１２８と、一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂとを備えている。詳述すると、Ｙ干渉計１６は、基準軸ＬＶに関して対称な一対の測長ビームＢ４1，Ｂ４2を含む少なくとも３つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ａ、及び後述する移動鏡４１に照射する。また、Ｘ干渉計１２６は、図３に示されるように、光軸ＡＸと基準軸ＬＶとに直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＨに関して対称な一対の測長ビームＢ５1，Ｂ５2を含む少なくとも３つのＸ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２７は、プライマリアライメント系ＡＬ１の検出中心にて基準軸ＬＶと直交するＸ軸に平行な直線（以下、基準軸と呼ぶ）ＬＡを測長軸とする測長ビームＢ６を含む少なくとも２つのＹ軸に平行な測長ビームを反射面１７ｂに照射する。また、Ｘ干渉計１２８は、Ｙ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００３４】
干渉計システム１１８の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、Ｙ干渉計１６及びＸ干渉計１２６又は１２７の計測結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ，Ｙ位置に加え、θｘ方向の回転（すなわちピッチング）、θｙ方向の回転（すなわちローリング）、及びθｚ方向の回転（すなわちヨーイング）をも算出することができる。
【００３５】
また、図１に示されるように、ステージ本体９１の−Ｙ側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡４１が取り付けられている。移動鏡４１は、図２からわかるように、Ｘ軸方向の長さがウエハテーブルＷＴＢの反射面１７ａよりも長い。
【００３６】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図７参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、それぞれ２つのＹ軸に平行な測長ビームＢ１，Ｂ２を移動鏡４１に照射し、該移動鏡４１を介して測長ビームＢ１，Ｂ２のそれぞれを、例えばメインフレーム（不図示）に固定された固定鏡４７Ａ，４７Ｂに照射する。そして、それぞれの反射光を受光して、測長ビームＢ１，Ｂ２の光路長を計測する。その結果より、主制御装置２０は、ウエハステージＷＳＴの４自由度方向（Ｙ軸，Ｚ軸，θｙ及びθｚの各方向）の位置を算出する。
【００３７】
本実施形態の露光装置１００には、干渉計システム１１８とは独立に、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を計測するために、エンコーダシステム１５０を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
【００３８】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、メインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００３９】
ヘッドユニット６２Ａ、６２Ｃは、図５に示されるように、前述の基準軸ＬＨ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは５個）のＹヘッド６５1〜６５5、Ｙヘッド６４1〜６４5を、それぞれ備えている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６５1〜６５5及びＹヘッド６４1〜６４5を、それぞれ、Ｙヘッド６５及びＹヘッド６４とも表記する。
【００４０】
ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、Ｙスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＹ軸方向の位置（Ｙ位置）を計測する多眼のＹリニアエンコーダ７０Ａ，７０Ｃ（図７参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４１】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも記述する。
【００４２】
ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を用いて、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）を計測する多眼のＸリニアエンコーダ７０Ｂ，７０Ｄ（図７参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「エンコーダ」と略記する。
【００４３】
ここで、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃがそれぞれ備える５個のＹヘッド６５，６４（より正確には、Ｙヘッド６５，６４が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＸ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。同様に、ヘッドユニット６２Ｂ，６２Ｄがそれぞれ備える隣接するＸヘッド６６（より正確には、Ｘヘッド６６が発する計測ビームのスケール上の照射点）のＹ軸方向の間隔ＷＤは、露光の際などに、少なくとも１つのヘッドが、常に、対応するＸスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に対向する（計測ビームを照射する）ように定められている。
【００４４】
なお、ヘッドユニット６２Ｂの最も−Ｙ側のＸヘッド６６5とヘッドユニット６２Ｄの最も＋Ｙ側のＸヘッド６６4との間隔は、ウエハステージＷＳＴ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（つなぎ）が可能となるように、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の幅よりも狭く設定されている。
【００４５】
ヘッドユニット６２Ｅは、図５に示されるように、複数（ここでは４個）のＹヘッド６７1〜６７4を備えている。
【００４６】
ヘッドユニット６２Ｆは、複数（ここでは４個）のＹヘッド６８1〜６８4を備えている。Ｙヘッド６８1〜６８4は、基準軸ＬＶに関して、Ｙヘッド６７4〜６７1と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Ｙヘッド６７4〜６７1及びＹヘッド６８1〜６８4を、それぞれＹヘッド６７及びＹヘッド６８とも表記する。
【００４７】
アライメント計測の際には、少なくとも各１つのＹヘッド６７，６８が、それぞれＹスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向する。このＹヘッド６７，６８（すなわち、Ｙヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ（図７参照））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。
【００４８】
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系ＡＬ２1，ＡＬ２4にＸ軸方向でそれぞれ隣接するＹヘッド６７3，６８2が、ＦＤバー４６の一対の基準格子５２とそれぞれ対向し、その一対の基準格子５２と対向するＹヘッド６７3，６８2によって、ＦＤバー４６のＹ位置が、それぞれの基準格子５２の位置で計測される。以下では、一対の基準格子５２にそれぞれ対向するＹヘッド６７3，６８2によって構成されるエンコーダをＹリニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2と呼ぶ。また、識別のため、Ｙスケール３９Ｙ2，３９Ｙ1に対向するＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダを、Ｙエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1と呼ぶ。
【００４９】
エンコーダシステム１５０（図７参照）を構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの上記各ヘッド（６４1〜６４5，６５1〜６５5，６６1〜６６8，６７1〜６７４，６８1〜６８4）として、例えば、米国特許第７，２３８，９３１号明細書、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されている回折干渉型のエンコーダヘッドを用いることができる。この種のエンコーダヘッドでは、２つの計測ビームを対応するスケールに照射し、それぞれの戻り光を１つの干渉光に合成して受光し、その干渉光の強度を光検出器により検出し、その干渉光の強度変化より、スケールの計測方向（回折格子の周期方向）への変位を計測する。
【００５０】
上述したエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆの計測値は、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｄのうちの３つ、又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1，７０Ｂ及び７０Ｄのうちの３つの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。また、主制御装置２０は、リニアエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ方向の回転を制御する。
【００５１】
さらに、本実施形態の露光装置１００では、図４及び図６に示されるように、照射系９０ａ及び受光系９０ｂから成る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。多点ＡＦ系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式が採用されている。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。なお、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）は、メインフレームの下面に固定されている。
【００５２】
図４及び図６では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、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として示されている。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。
【００５３】
図６に示されるように、多点ＡＦ系（９０ａ，９０ｂ）の検出領域ＡＦの両端部近傍に、基準軸ＬＶに関して対称な配置で、面位置計測システム１８０の一部を構成する各一対のＺ位置計測用のヘッド（以下、「Ｚヘッド」と略記する）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。
【００５４】
Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄとしては、例えば、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のヘッドが用いられる。Ｚヘッド７２ａ〜７２ｄは、ウエハテーブルＷＴＢに対し上方から計測ビームを照射し、その反射光を受光して、照射点におけるウエハテーブルＷＴＢの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Ｚヘッドの計測ビームは、前述のＹスケール３９Ｙ1，３９Ｙ2を構成する反射型回折格子の面によって反射される。
【００５５】
さらに、前述のヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃは、図６に示されるように、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。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７６j，７４i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用いられる。
【００５６】
上述したＺヘッド７２ａ〜７２ｄ，７４1〜７４5，７６1〜７６5は、図７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，７４1〜７４5，７６1〜７６5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，７４1〜７４5，７６1〜７６5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。
【００５７】
本実施形態では、主制御装置２０は、面位置計測システム１８０（図７参照）を用いて、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわち露光及びアライメント計測のためにウエハステージＷＳＴが移動する領域において、その２自由度方向（Ｚ，θｙ）の位置座標を計測する。
【００５８】
図７には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００５９】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書の実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、アンローディングポジションＵＰ（図４参照）でのウエハＷのアンロード、ローディングポジションＬＰ（図４参照）での新たなウエハＷのウエハテーブルＷＴＢ上へのロード、計測プレート３０の基準マークＦＭとプライマリアライメント系ＡＬ１とを用いたプライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック前半の処理、エンコーダシステム及び干渉計システムの原点の再設定（リセット）、アライメント系ＡＬ１，ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いたウエハＷのアライメント計測、これと並行したフォーカスマッピング、空間像計測装置４５Ａ，４５Ｂを用いたプライマリアライメント系ＡＬ１のベースラインチェック後半の処理、並びにアライメント計測の結果求められるウエハ上の各ショット領域の位置情報と、最新のアライメント系のベースラインとに基づく、ステップ・アンド・スキャン方式でのウエハＷ上の複数のショット領域の露光などの、ウエハステージＷＳＴを用いた一連の処理が、主制御装置２０によって実行される。なお、詳細説明については省略する。
【００６０】
なお、セカンダリアライメント系ＡＬ２1〜ＡＬ２4のベースライン計測は、適宜なタイミングで、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される方法と同様に、前述のエンコーダ７０Ｅ2，７０Ｆ2の計測値に基づいて、ＦＤバー４６（ウエハステージＷＳＴ）のθｚ回転を調整した状態で、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4を用いて、それぞれの視野内にあるＦＤバー４６上の基準マークＭを同時に計測することで行われる。
【００６１】
次に、本実施形態の露光装置１００における、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果の誤差補正について説明する。
【００６２】
主制御装置２０は、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷを露光する際に、これと並行して、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果の誤差情報を作成する。ここで、誤差情報を作成するために、干渉計システム１１８を基準計測系として採用する。
【００６３】
露光にあたり、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０を構成する複数のＸヘッド及びＹヘッドのうち、ウエハステージＷＳＴの移動に伴って、Ｘスケール、Ｙスケールに対向するＸヘッド、Ｙヘッド、及び面位置計測システム１８０を構成する複数のＺヘッドのうち、ウエハステージＷＳＴの移動に伴って、Ｙスケールに対向するＺヘッドを用いて、ウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測する。主制御装置２０は、その結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に駆動する。なお、以下では、説明の簡略化のため、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測するものとする。
【００６４】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光におけるウエハステージＷＳＴの移動経路は、ウエハＷのショットマップ（ショット領域のサイズ及び配置）に応じて一意に定められているものとする。図８には、一例として、２６個のショット領域Ｓｍ（ｍ＝１〜２６）を有するウエハＷに対する上記露光におけるウエハステージＷＳＴの移動経路が示されている。この移動経路は、露光中心（露光領域ＩＡの中心）の開始位置Ｂから終了位置Ｅまでの移動経路（以下、移動経路ＢＥと呼ぶ）である。ステップ・アンド・スキャン方式の露光において、露光中心は、開始位置Ｂから、移動経路ＢＥに沿って、終了位置Ｅまで、停止することなく、ウエハＷに対して移動する。なお、実際には、露光中心が固定で、ウエハＷが、移動経路ＢＥとは、逆の経路に沿って移動するが、ここでは、説明を分かり易くする等のため、露光中心が移動経路ＢＥに沿ってウエハＷ上を移動するものとしている。
【００６５】
図８中に実線で示されるＹ軸に平行な直線区間では、それぞれのショット領域を走査露光するために、ウエハステージＷＳＴは等速で駆動される。また、直線区間を繋ぐ破線で示される曲線区間では、あるショット領域Ｓｍに対する走査露光が終了し、次のショット領域Ｓｍ＋１に対する走査露光を開始するために、ウエハステージＷＳＴは非走査方向（Ｘ軸方向）にステッピング駆動される。このステッピングと並行して、ウエハステージＷＳＴは、走査方向に関して速度ゼロまで減速され、さらに逆向きに加速される。
【００６６】
主制御装置２０は、上述の移動経路ＢＥ（に対応するステージ座標上の経路）に沿ってウエハステージＷＳＴを駆動すると同時に、干渉計システム１１８を用いてウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を計測し、その計測結果に対する（を基準とする）エンコーダシステム１５０の計測結果（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の差、すなわち誤差（Ｘ−Ｘ０，Ｙ−Ｙ０，Ｚ−Ｚ０）を求める。ここで、主制御装置２０は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光により１枚のウエハＷを露光処理する時間、例えば約１０秒の間に、計測クロックの発生周期（Δｔ＝約１００μ秒）毎に誤差を記録する。従って、１枚のウエハについて、１０５の誤差（Ｘ−Ｘ０，Ｙ−Ｙ０，Ｚ−Ｚ０）の集合である誤差情報が求められる。なお、計算機リソース、補正に求められる精度等に応じて、誤差情報をショット領域毎に平均化することにより、或いは間引くことによりその情報量を減らしても良い。なお、誤差情報は、ｎ番目のウエハについて、計測点ｉ（＝１〜１０５）についての誤差（Ｘ−Ｘ０，Ｙ−Ｙ０，Ｚ−Ｚ０）ｉの離散値の集合Ｗ（ｎ）ｉ＝（Ｘ−Ｘ０，Ｙ−Ｙ０，Ｚ−Ｚ０）ｉ（ｉ＝１〜１０５）として表すこととする。
【００６７】
なお、ウエハステージＷＳＴの移動経路は、上述の通り、一意に定められているため、計測点ｉ（＝１〜１０５）は移動経路ＢＥ上の位置に読み替えることができる。従って、主制御装置２０は、誤差情報を、移動経路ＢＥ上の位置の関数として（マップ形式で）記録する。
【００６８】
図９には、一例として、Ｘ位置計測に関する誤差情報（Ｘ−Ｘ０）の変動の一例が、横軸を時間として示されている。この図９に示されるように、誤差情報（Ｘ−Ｘ０）、すなわちこれに対応する信号波形は、区間ａでは徐々に変化（例えば増加）し、区間ｂでは、ほぼ一定の状態を維持し、区間ｃでは、急激に変化（増減）している。このように、一言に変動と言っても、波形はいろいろ、変化が激しい時もあれば安定な時もある。
【００６９】
主制御装置２０は、露光対象のすべてのウエハについて、誤差情報Ｗ（ｎ）ｉを記録する。主制御装置２０は、記録された誤差情報Ｗ（ｎ）ｉのうちのいくつかを平均する、特に直近の露光済みのいくつかのウエハについての誤差情報Ｗ（ｎ）ｉを移動平均（単純移動平均）することにより、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を補正するための補正情報Δｉ＝（ΔＸｉ，ΔＹｉ，ΔＺｉ）を求める。
【００７０】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）には、ある計測点ｉについて、２９０から３９０番目に露光されたウエハ（ｎ＝２９０〜３９０）に対して求められた誤差情報Ｗ（ｎ）ｉの変動が示されている。図１０（Ａ）中に円で囲んで示されるように、ランダムに発生する誤差（ランダム誤差）が頻繁に発生していることが分かる。従って、誤差情報を用いて補正情報を求めるに際し、ランダム誤差を除去しなければ、該ランダム誤差により補正誤差が生じ、計測精度の低下を招くこととなる。そこで、多くの数（サンプル数）のウエハについての誤差情報を用いて移動平均を求める、本実施形態では大きなサンプル数の移動平均を求めることにより、平均化効果により、ランダム誤差を抑制した補正情報を求めることとする。
【００７１】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）には、それぞれ、サンプル数１（ＭＡ１）及び１０（ＭＡ９）の誤差情報の移動平均から求められた補正情報（図中、「Correction value」と表されている）が誤差情報（図中、「real
value」と表されている）とあわせてプロットされている。図１０（Ａ）より明らかなように、サンプル数１の場合、ランダム誤差は平均化されることなく補正情報に取り込まれる。これに対し、図１０（Ｂ）より明らかなように、サンプル数１０の場合、ランダム誤差は平均化され、ほとんど補正情報に取り込まれないことが分かる。
【００７２】
上述の通り、大きなサンプル数の移動平均から補正情報を求めることにより、ランダム誤差が抑制された補正情報を求めることができる。しかし、その一方で、飛び値が発生した場合に、補正誤差が発生し、その回復の遅れが生ずることとなる。
【００７３】
そこで、本実施形態では、誤差情報の変化の程度により移動平均のサンプル数を調整する動的移動平均を採用する。この結果、誤差情報Ｗ（ｎ）ｉの変化が小さい場合、例えば図９におけるｂ区間では多くのサンプルを用いて誤差情報の移動平均を求め、誤差情報Ｗ（ｎ）ｉの変化が大きい場合、例えば図９におけるｃ区間では少しのサンプルの誤差情報を用いて、誤差情報の移動平均を求めることになる。
【００７４】
複数（ｎ）のウエハが露光され、誤差情報Ｗ（ｎ’）ｉ（ｎ’＝１〜ｎ，ｉ＝１〜１０５）が記録されているものとして、誤差情報の動的移動平均による補正情報の作成について説明する。
【００７５】
主制御装置２０は、複数のウエハのうちｎ番目（直近）に露光されたウエハについての誤差情報Ｗ（ｎ）ｉを基準情報とし、複数のウエハのうちのｎ−１番目からｎ−ｋ番目に露光されたｋ枚のウエハについての誤差情報Ｗ（ｎ−ｊ）ｉ（ｊ＝１〜ｋ）の平均ＡＷ（ｎ−１〜ｎ−ｋ）ｉ＝（１／ｋ）Σｊ＝１〜ｋＷ（ｎ−ｊ）ｉを用いて、ずれεｋｉ＝ＡＷ（ｎ−１〜ｎ−ｋ）ｉ−Ｗ（ｎ）ｉを、ｋ＝１〜Ｋ（例えばＫ＝１０とする）に対して求める。主制御装置２０は、求められたずれεｋｉ（ｋ＝１〜Ｋ）の中から最小自乗値εｋｉ２を与えるｋの値を選択する。そのｋの値を用いて、補正情報Δ（ｎ＋１）ｉ＝１／（ｋ＋１）Σｊ＝０〜ｋＷ（ｎ−ｊ）ｉを求める。
【００７６】
主制御装置２０は、ウエハを露光する毎に、上述の通り補正情報Δ（ｎ＋１）ｉを求め、その結果を記録するとともに、最小自乗値εｋｉ２を与えるｋの値も記録する。ここで、記録された値（ｋの値）の中から直近の奇数個の値の中間値を、最小自乗値を与えるｋの値に替えて用いて、補正情報Δ（ｎ＋１）ｉを求めることとしても良い。これにより、最小自乗値を与えるｋの値の飛び値を取り除くことができる。
【００７７】
図１１には、平均回数（サンプル数−１）が固定で１〜９の移動平均（ＭＡ１〜ＭＡ９）及び動的移動平均（動的ＭＡ）を用いた場合の補正残差（補正後の残留誤差）が示されている。この図１１の表から、平均回数が固定の移動平均を用いた場合、サンプル数（平均回数）が増すにつれ、補正残差は改善される傾向にあることが分かる。これに対し、動的移動平均（動的ＭＡ）を用いた場合の補正残差は、ＭＡ９の補正残差よりも小さいことがわかる。
【００７８】
図１２（Ａ）には、１０９から１５４番目に露光されたウエハ（ｎ＝１０９〜１５４）に対して（かつ、ある複数の計測点ｉについて）、平均回数１及び１０の移動平均ＭＡ１及びＭＡ１０により求めた補正情報と本実施形態の動的移動平均により求めた補正情報とがプロットされている。ＭＡ１より求められた補正情報は、ランダム誤差が抑制されていないため、そのばらつきの程度が大きいことが分かる。これに対し、ＭＡ１０より求められた補正情報は、ランダム誤差が抑制され、そのばらつきの程度は小さい。しかし、１３０番目のウエハに対する補正情報について発生した飛び値の影響が１３１番目から１３９番目のウエハに対する補正情報に現れ、その回復の遅れが生じていることがわかる。これに対して、本実施形態の動的移動平均により求めた補正情報では、ＭＡ１０より求められた補正情報と同様、ランダム誤差が抑制され、そのばらつきの程度は小さい。さらに、１３０番目のウエハに対する補正情報について発生した飛び値の影響も、１３２番目のウエハに対する補正情報には現れず、素早く回復していることが分かる。
【００７９】
図１２（Ｂ）には、動的移動平均における、平均回数（ＭＡ数）毎の使用回数の分布が示されている。ＭＡ１０が最も多く、ほとんどはＭＡ６以上である。従って、動的移動平均では、ランダム誤差が効率良く抑制されることが分かる。これに対し、僅かではあるが、ＭＡ４以下も確認することができる。これは稀に発生する飛び値に伴うもので、応答の遅れが回避されていることが期待される。
【００８０】
主制御装置２０は、次のｎ＋１番目のウエハの露光において、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０を用いてウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計測し、その結果と対応する補正情報Δ（ｎ＋１）ｉ＝（ΔＸ（ｎ＋１）ｉ，ΔＹ（ｎ＋１）ｉ，ΔＺ（ｎ＋１）ｉ）とに基づいて、換言すれば（Ｘ−ΔＸ（ｎ＋１）ｉ，Ｙ−ΔＹ（ｎ＋１）ｉ，Ｚ−ΔＺ（ｎ＋１）ｉ）に基づいて、ウエハステージＷＳＴを駆動してｎ＋１番目のウエハを露光する。ここで、ｉの値として、計測時間（あるいは移動経路ＢＥ上の位置）に対応する値が選択される。
【００８１】
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置２０により、エンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０と干渉計システム１１８との計測結果の間の誤差の変化の程度に応じて、適当な数のウエハについての誤差情報を用いて移動平均が求められ、該移動平均からエンコーダシステム１５０及び面位置計測システム１８０の計測結果を補正するための補正情報が求められる。主制御装置２０は、誤差の変化が小さい場合には、多くの数のウエハについての誤差情報を用いて移動平均を求めるので、ランダムに発生する誤差を効率良く抑制することが可能となるとともに、誤差の変化が大きい場合には、少しの数のウエハについての誤差情報を用いて移動平均を求めるので、移動平均による飛び値に伴う応答の遅れを回避することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施形態では、移動平均として、単純移動平均を採用したが、これに限らず、荷重移動平均、指数移動平均等、その他の移動平均を採用することもできる。
【００８３】
また、本実施形態の露光装置１００では、最小自乗値εｋｉ２を与える誤差情報の組み合わせを用いてそれらの移動平均から補正情報を求めるので、誤差の変化が小さい場合には、多くの誤差情報を用いて移動平均を求めることとなり、ランダムに発生する誤差を効率良く抑制することが可能となり、誤差の変化が大きい場合には、少しの誤差情報を用いて移動平均を求めることとなり、移動平均による飛び値に伴う応答の遅れを抑制することが可能となる。
【００８４】
なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステム及び面位置計測システムの構成は一例に過ぎないことは勿論である。例えば、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（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＹヘッド、Ｘヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。この場合において、Ｚヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Ｚヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。また、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部を設ける場合にも、２次元格子を設けても良い。
【００８５】
また、上記実施形態では、例えばヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとが、別々に設けられている場合について説明したが、エンコーダヘッドとＺヘッドとの機能を備えた単一のヘッドを、エンコーダヘッドとＺヘッドの組に代えて用いても良い。かかるヘッドとしては、例えば、米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示されている変位計測センサヘッドを用いることができる。
【００８６】
また、上述の実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、米国特許第６,９５２,２５３号明細書、米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
【００８７】
また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも上記実施形態は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。
【００８８】
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及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【００８９】
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、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【００９０】
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や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、かかる装置にも上記実施形態を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記実施形態は適用できる。
【００９１】
また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。
【００９２】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記実施形態を適用することができる。
【００９３】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。
【００９４】
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。
【００９５】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。
【００９６】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【符号の説明】
【００９７】
２０…主制御装置、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、３９Ｙ1，３９Ｙ2…Ｙスケール、５０…ステージ装置、６２Ａ〜６２Ｆ…ヘッドユニット、６４，６５，６７，６８…Ｙヘッド、６６…Ｘヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘエンコーダ、７２ａ〜７２ｄ，７４，７６…Ｚヘッド、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２４…ステージ駆動系、１５０…エンコーダシステム、１８０…面位置計測システム、２００…計測システム、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。
【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１１】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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