(57)【要約】【課題】位置計測系の周期誤差が発生する場合にでも露光精度を維持する。【解決手段】エンコーダシステムによってウエハステージの位置情報を計測するとともに、その計測結果に基づいて、走査方向（Ｙ軸方向）に対して所定角φを成す方向（斜め走査方向）にウエハステージをスキャン駆動しつつ、ウエハステージ上のウエハＷを走査露光する。これにより、ウエハステージがスキャン露光中に非走査方向（Ｘ軸方向）にも駆動されるので、非走査方向に関するウエハステージの位置計測において周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。【選択図】図１１
2013016680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギビームを照射して物体を露光する露光方法であって、
物体を保持して移動する移動体の第１方向に関する位置情報を計測し、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により、前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された前記第１方向に直交する第２方向を少なくともその周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第２方向に関する位置情報を計測するとともに、前記移動体の前記第１及び第２方向に関する位置情報の計測結果に基づいて、前記第１方向に対して所定角を成す第３方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体に前記エネルギビームを照射することを含む露光方法。
【請求項２】
前記移動体をスキャン駆動すると同時に、前記物体上に転写するパターンが形成されたマスクを保持して移動する別の移動体を前記第３方向に対応する方向に駆動しつつ、前記マスクを介して前記エネルギビームを前記物体上に照射する請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記移動体を前記第２方向にステップ駆動し、該ステップ駆動毎に前記スキャン駆動の方向を前記第３方向の順方向と逆方向とで切り換えることをさらに含む請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記移動体の応答限界に対応する周波数をｆｎとし、前記移動体の前記第２方向に関する位置の計測周期をｆｓとし、前記スキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｎ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｎを満たすように定められている請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項５】
前記移動体に設けられた光学部材に光を照射し、該光学部材からの光を受光して得られる前記移動体の前記前記第２方向に関する位置に応じた第１信号をハイパスフィルタに通し、前記ヘッドを用いて得られる前記移動体の前記第２方向に関する位置に応じた第２信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタに通し、前記第１及び第２信号を合成して得られる合成信号に基づいて前記移動体の前記第２方向に関する位置を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項６】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記カットオフ周波数をｆｃとし、前記第２信号のサンプリング周期をｆｓとし、前記移動体のスキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｃ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｃを満たすように定められている請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
エネルギビームを照射して物体を露光する露光方法であって、
物体を保持して移動する移動体の第１方向に関する位置情報を計測し、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により、前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された前記第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向を少なくともその周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を計測するとともに、前記移動体の前記第１及び第３方向に関する位置情報の計測結果に基づいて、前記第１方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体に前記エネルギビームを照射することを含む露光方法。
【請求項８】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記移動体の応答限界に対応する周波数をｆｎとし、前記移動体の前記第２方向に関する位置の計測周期をｆｓとし、前記スキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｎ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｎを満たすように定められている請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記スキャン駆動中に前記エネルギビームが照射される前記物体上の領域の前記第１方向の幅をｌとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、｜φ・ｌ｜≫λを満たすように定められている請求項１〜３、７のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１〜９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。
【請求項１１】
物体を保持して移動する移動体と、
前記移動体の第１方向に関する位置情報を計測する第１計測器と、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を有し、該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前記第１方向に直交する第２方向を少なくとも周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第２方向に関する位置情報を計測する第２計測器と、を有する位置計測系と、を備え、
前記位置計測系により前記移動体の前記第１及び第２方向に関する位置情報を計測しつつ、該計測結果に基づいて、前記走査方向に対して所定角を成す第３方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体にエネルギビームを照射する露光装置。
【請求項１２】
前記物体上に転写するパターンが形成されたマスクを保持して移動する別の移動体をさらに備え、
前記移動体をスキャン駆動すると同時に、前記別の移動体を前記第３方向に対応する方向に駆動しつつ、前記マスクを介して前記エネルギビームを前記物体上に照射する請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記移動体を前記第２方向にステップ駆動し、該ステップ駆動毎に前記スキャン駆動の方向を前記交差する方向の順方向と逆方向とで切り換える請求項１１又は１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記移動体の応答限界に対応する周波数をｆｎとし、前記移動体の前記第２方向に関する位置の計測周期をｆｓとし、前記スキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｎ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｎを満たすように定められている請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記位置計測系は、前記移動体に設けられた光学部材に光を照射し、該光学部材からの光を受光して、前記移動体の前記第２方向に関する位置を計測する第３計測器をさらに有し、該第３計測器からの前記移動体の前記第２方向に関する位置に応じた第１信号をハイパスフィルタに通し、前記第２計測器からの前記移動体の前記第２方向に関する位置に応じた第２信号を前記ハイパスフィルタと同一のカットオフ周波数を有するローパスフィルタに通し、前記第１及び第２信号を合成して得られる合成信号に基づいて前記移動体の前記第２方向に関する位置を制御する請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記カットオフ周波数をｆｃとし、前記第２信号のサンプリング周期をｆｓとし、前記移動体のスキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｃ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｃを満たすように定められている請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】
物体を保持して移動する移動体と、
前記移動体の第１方向に関する第１位置を計測する第１計測器と、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を有し、該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前記第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向を少なくとも周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を計測する第２計測器と、を有する位置計測系と、を備え、
前記位置計測系により前記移動体の前記第１及び第３方向に関する位置情報を計測しつつ、該計測結果に基づいて、前記第１方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体にエネルギビームを照射する露光装置。
【請求項１８】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記移動体の応答限界に対応する周波数をｆｎとし、前記移動体の前記第２方向に関する位置の計測周期をｆｓとし、前記スキャン駆動の速度をＶとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、ｆｎ＜｜Ｖ・φ／λ｜＜ｆｓ―ｆｎを満たすように定められている請求項１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記所定角は、該所定角をφとし、前記スキャン駆動中に前記エネルギビームが照射される前記物体上の領域の前記第１方向の幅をｌとし、前記ヘッドの誤差周期をλとして、｜φ・ｌ｜≫λを満たすように定められている請求項１１〜１３、１７のいずれか一項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、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用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を含むデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ、ガラスプレート等の被露光物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する、例えば、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（いわゆるスキャナ）等が、主として用いられている。
【０００３】
半導体素子等は、デバイスパターンを十数層以上重ね合わせて形成されるため、投影露光装置では、レチクルに形成されたパターンとウエハ上に既に形成されたパターンとを正確に位置合わせすることが要求される。また、半導体素子は次第に高集積化し、これに伴ってウエハ上に形成すべき回路パターンが微細化してきており、半導体素子の大量生産装置である露光装置には、ウエハ等の位置検出精度の更なる向上が要請される。
【０００４】
従来、ウエハを保持するウエハステージ等の位置計測には、レーザ干渉計が用いられていたが、近年では、レーザ干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受けにくい、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が採用されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
しかるに、デバイスルール（実用最小線幅）の微細化に伴い、エンコーダの計測誤差、特に周期的な計測誤差（周期誤差）が、ウエハの位置合わせ（露光精度）において無視できないことがあることが、最近、判明した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、エネルギビームを照射して物体を露光する露光方法であって、物体を保持して移動する移動体の第１方向に関する位置情報を計測し、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により、前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された前記第１方向に直交する第２方向を少なくともその周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第２方向に関する位置情報を計測するとともに、前記移動体の前記第１及び第２方向に関する位置情報の計測結果に基づいて、前記第１方向に対して所定角を成す第３方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体に前記エネルギビームを照射することを含む第１の露光方法が、提供される。
【０００８】
これによれば、移動体は、第１方向に対して所定角を成す第３方向（所定角度で交差する第３方向）にスキャン駆動され、物体のスキャン露光が行われる。これにより、スキャン露光中に、移動体が、第１方向のみならず第２方向にも駆動されるので、第２方向に関する位置計測において周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、エネルギビームを照射して物体を露光する露光方法であって、物体を保持して移動する移動体の第１方向に関する位置情報を計測し、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により、前記移動体と該移動体の外部との他方に配置された前記第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向を少なくともその周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を計測するとともに、前記移動体の前記第１及び第３方向に関する位置情報の計測結果に基づいて、前記第１方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体に前記エネルギビームを照射することを含む第２の露光方法が、提供される。
【００１０】
これによれば、移動体をスキャン露光中に第１方向にスキャン駆動すると、第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向にも駆動されるので、この第３方向の位置計測において周期誤差が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、上記第１及び第２の露光方法のいずれか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が、提供される。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、物体を保持して移動する移動体と、前記移動体の第１方向に関する位置情報を計測する第１計測器と、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を有し、該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前記第１方向に直交する第２方向を少なくとも周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第２方向に関する位置情報を計測する第２計測器と、を有する位置計測系と、を備え、前記位置計測系により前記移動体の前記第１及び第２方向に関する位置情報を計測しつつ、該計測結果に基づいて、前記走査方向に対して所定角を成す第３方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体にエネルギビームを照射する第１の露光装置が、提供される。
【００１３】
これによれば、移動体は、第１方向に対して所定角を成す方向にスキャン駆動され、物体のスキャン露光が行われる。これにより、スキャン露光中に、移動体が、第１方向のみならず第２方向にも駆動されるので、第２位置の計測において周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【００１４】
本発明の第５の態様によれば、物体を保持して移動する移動体と、前記移動体の第１方向に関する第１位置を計測する第１計測器と、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を有し、該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前記第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向を少なくとも周期方向とする格子を有するスケールに計測ビームを照射し、前記スケールからの戻りビームを受光して、前記移動体の前記第３方向に関する位置情報を計測する第２計測器と、を有する位置計測系と、を備え、前記位置計測系により前記移動体の前記第１及び第３方向に関する位置情報を計測しつつ、該計測結果に基づいて、前記第１方向に前記移動体をスキャン駆動しつつ、該移動体上の前記物体にエネルギビームを照射する第２の露光装置が、提供される。
【００１５】
これによれば、移動体をスキャン露光中に第１方向にスキャン駆動すると、第１方向に直交する第２方向に対して所定角を成す第３方向にも駆動されるので、この第３方向の位置計測において周期誤差が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ウエハステージを示す平面図である。
【図３】図１の露光装置が備えるステージ装置及び干渉計の配置を示す平面図である。
【図４】図１の露光装置が備える干渉計システム以外の計測装置をウエハステージとともに示す平面図である。
【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】第１の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７】エンコーダの構成の一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、エンコーダの計測結果の解析方法を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、エンコーダの出力の例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ、レチクル上のパターンとウエハ上に形成済みのパターンを模式的に示す図、図１０（Ｃ）は走査露光によりレチクル上のパターンがウエハ上のパターンに重ね合わせて転写される例を示す図である。
【図１１】ステップ・アンド・スキャン方式の露光におけるウエハ上での露光領域の軌道を示す図である。
【図１２】第２の実施形態におけるハイブリッドシステムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態を、図１〜図１１に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、第１の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。
【００１９】
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。
【００２０】
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２００３／００２５８９０号明細書などに開示されている。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
【００２１】
レチクルステージＲＳＴ上には、そのパターン面（図１における下面）に回路パターンなどが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図６参照）によって、ＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。
【００２２】
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１６によって、移動鏡１５（又はレチクルステージＲＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図６参照）に送られる。
【００２３】
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、その第２面（像面）側に配置される表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させるとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動させることで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。すなわち、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。
【００２４】
ステージ装置５０は、図１に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージＷＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測する計測システム２００（図６参照）、及びウエハステージＷＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図６参照）等を備えている。計測システム２００は、図６に示されるように、干渉計システム１１８及びエンコーダシステム１５０などを含む。
【００２５】
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６参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に所定ストロークで駆動可能である。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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６参照）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６参照）。
【００２９】
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１５０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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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」と略述する）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。
【００３５】
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６参照）により、Ｘ軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
【００３６】
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。
【００３７】
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１２８は、Ｘ軸に平行な測長ビームＢ７を反射面１７ｂに照射する。
【００３８】
干渉計システム１１８の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）も算出することができる。
【００３９】
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、長く設計されている。
【００４０】
移動鏡４１に対向して、干渉計システム１１８（図６参照）の一部を構成する一対のＺ干渉計４３Ａ，４３Ｂが設けられている（図１及び図３参照）。Ｚ干渉計４３Ａ，４３Ｂは、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（Ｙ，Ｚ，θｙ，θｚ）方向の位置を算出する。
【００４１】
本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、主として、後述するエンコーダシステム１５０を用いて計測される。干渉計システム１１８は、ウエハステージＷＳＴがエンコーダシステム１５０の計測領域外（例えば、アンローディングポジションとローディングポジション付近）に位置する際に、使用される。また、エンコーダシステム１５０の計測結果の長期的変動（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使用される。勿論、干渉計システム１１８とエンコーダシステム１５０とを併用して、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の全位置情報を計測することとしても良い。
【００４２】
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。
【００４３】
図４に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｘ側、及びプライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に、４つのヘッドユニット６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、及び６２Ｄが、それぞれ配置されている。また、アライメント系ＡＬ１、ＡＬ２1〜ＡＬ２4のＸ軸方向の両外側にヘッドユニット６２Ｅ、６２Ｆが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット６２Ａ〜６２Ｆは、支持部材を介して、投影ユニットＰＵを保持するメインフレーム（不図示）に吊り下げ状態で固定されている。なお、図４において、符号ＵＰは、ウエハステージＷＳＴ上にあるウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号ＬＰは、ウエハステージＷＳＴ上への新たなウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。
【００４４】
ヘッドユニット６２Ａ及び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。
【００４５】
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６参照）を構成する。なお、以下では、Ｙリニアエンコーダを、適宜、「Ｙエンコーダ」又は「エンコーダ」と略記する。
【００４６】
ヘッドユニット６２Ｂは、図５に示されるように、投影ユニットＰＵの＋Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６5〜６６8を備えている。また、ヘッドユニット６２Ｄは、プライマリアライメント系ＡＬ１の−Ｙ側に配置され、基準軸ＬＶ上に間隔ＷＤで配置された複数（ここでは４個）のＸヘッド６６1〜６６4を備えている。以下では、必要に応じて、Ｘヘッド６６5〜６６8及びＸヘッド６６1〜６６4をＸヘッド６６とも表記する。
【００４７】
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６参照）を構成する。なお、以下では、Ｘリニアエンコーダを、適宜、「エンコーダ」と略記する。
【００４８】
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。
【００４９】
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）が可能になるように、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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、これらＹヘッド６７，６８によって構成されるＹエンコーダ７０Ｅ，７０Ｆ（図６参照））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。
【００５３】
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。
【００５４】
エンコーダシステム１５０（図６参照）を構成するエンコーダ７０Ａ〜７０Ｆのヘッド（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が用いられている。回折干渉型のエンコーダヘッドについては、後に詳述する。
【００５５】
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。
【００５６】
また、主制御装置２０は、Ｙ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。
【００５７】
この他、本実施形態の露光装置１００では、投影ユニットＰＵの近傍に、ウエハＷ表面のＺ位置を多数の検出点で検出するための照射系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（図６参照）。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の多点ＡＦ系が採用されている。なお、多点ＡＦ系の照射系９０ａ及び受光系９０ｂを、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されるように、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂの近傍に配置し、ウエハアライメント時にウエハ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）を計測する（フォーカスマッピングを行う）ようにしても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置を、そのフォーカスマッピング中に計測する面位置計測系を設けることが望ましい。
【００５８】
図６には、露光装置１００の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置２０の入出力関係を示すブロック図が示されている。主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等を含み、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、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】
本実施形態では、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０（図６参照）を用いることにより、ウエハステージＷＳＴの有効ストローク領域、すなわちアライメント及び露光動作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３自由度（Ｘ，Ｙ，θｚ）方向の位置を計測することができる。
【００６２】
図７には、エンコーダ７０Ａ〜７０Ｆを代表して、エンコーダ７０Ｃの構成が示されている。以下では、このエンコーダ７０Ｃ（ヘッドユニット６２Ｃ）を取り上げて、エンコーダの構成及び計測原理等について説明する。なお、図７では、エンコーダ７０Ｃを構成するヘッドユニット６２Ｃの１つのＹヘッド６４からＹスケール３９Ｙ2に対し計測ビームが照射されている。
【００６３】
Ｙヘッド６４は、大別すると、照射系６４ａ、光学系６４ｂ、及び受光系６４ｃの３部分から構成されている。照射系６４ａは、レーザビームＬＢ０を射出する光源、例えば半導体レーザＬＤと、レーザビームＬＢ０の光路上に配置されたレンズＬ１と、を含む。光学系６４ｂは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、一対の反射ミラーＲ１ａ，Ｒ１ｂ、レンズＬ２ａ，Ｌ２ｂ、四分の一波長板（以下、λ／４板と記述する）ＷＰ１ａ，ＷＰ１ｂ、及び反射ミラーＲ２ａ，Ｒ２ｂ等を備えている。受光系６４ｃは、偏光子（検光子）及び光検出器等を含む。
【００６４】
半導体レーザＬＤから射出されたレーザビームＬＢ０はレンズＬ１を介して偏光ビームスプリッタＰＢＳに入射し、２つの計測ビームＬＢ1，ＬＢ2に偏光分離される。ここで「偏光分離」とは、入射ビームをＰ偏光成分とＳ偏光成分に分離することを意味する。偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢ1は反射ミラーＲ１ａを介してＹスケール３９Ｙ2に形成された反射型回折格子ＲＧに到達し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢ2は反射ミラーＲ１ｂを介して反射型回折格子ＲＧに到達する。
【００６５】
計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の照射によって回折格子ＲＧから発生する所定次数の回折ビーム、例えば１次回折ビームは、それぞれ、レンズＬ２ｂ，Ｌ２ａを介してλ／４板ＷＰ１ｂ，ＷＰ１ａにより円偏光に変換された後、反射ミラーＲ２ｂ，Ｒ２ａにより反射されて再度λ／４板ＷＰ１ｂ，ＷＰ１ａを通り、往路と同じ光路を逆に辿って偏光ビームスプリッタＰＢＳに向かう。
【００６６】
偏光ビームスプリッタＰＢＳに向かう２つの回折ビームの偏光方向は、元の偏光方向から９０度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過した計測ビームＬＢ1に由来する回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射される。一方、先に偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射された計測ビームＬＢ2に由来する回折ビームは、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して計測ビームＬＢ1の１次回折ビームと同軸上に集光される。そして、これら２つの回折ビームが、出力ビームＬＢ３として受光系６４ｃに送光される。
【００６７】
受光系６４ｃに送光された出力ビームＬＢ３中の２つの回折ビーム（正確には、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2にそれぞれ由来する出力ビームＬＢ３のＳ，Ｐ偏光成分）は、受光系６４ｃ内部の検光子（不図示）によって偏光方向が揃えられて干渉光となる。さらに、例えば米国特許出願公開第２００３／０２０２１８９号明細書などに開示されているように、その干渉光は４つに分岐される。分岐された４つの光は、それぞれの位相が相対的に０，π／２，π，３π／２シフトされた後、光検出器（不図示）によって受光されて、それぞれの光強度（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４とする）に応じた電気信号に変換され、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力として、主制御装置２０に送られる。
【００６８】
主制御装置２０は、Ｙエンコーダ７０Ｃの出力から、Ｙヘッド６４とＹスケール３９Ｙ2間の相対変位ΔＹを求める。ここで、本実施形態における相対変位ΔＹの算出方法について、その原理を含め、詳述する。簡単のため、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の強度は互いに等しい状況を考える。この状況において、出力Ｉ１〜Ｉ４は、次のように表される。
【００６９】
Ｉ１＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ））∝Ｉ        …（１ａ）
Ｉ２＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π／２））    …（１ｂ）
Ｉ３＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋π））        …（１ｃ）
Ｉ４＝Ａ（１＋ｃｏｓ（φ＋３π／２））  …（１ｄ）
ここで、φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2（それらに由来する出力ビームＬＢ３のＳ，Ｐ偏光成分）の間の位相差である。
【００７０】
主制御装置２０は、出力Ｉ１〜Ｉ４から、次式（２ａ）、（２ｂ）で表される差Ｉ１３，Ｉ４２を求める。
【００７１】
Ｉ１３＝Ｉ１−Ｉ３＝２Ａｃｏｓ（φ）    …（２ａ）
Ｉ４２＝Ｉ４−Ｉ２＝２Ａｓｉｎ（φ）    …（２ｂ）
なお、差Ｉ１３，Ｉ４２は、光学回路（又は電気回路）を光検出器内に導入し、光学回路（又は電気回路）により光学的（又は電気的）に求めても良い。
【００７２】
ここで、Ｙエンコーダ７０Ｃ（ヘッド６４）の出力Ｉ１〜Ｉ４の解析原理を説明するため、図８（Ａ）に示されるように、直交座標系上にプロットされた点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の動きを考える。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）がベクトルρを用いて表され、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相がφと表記されている。ベクトルρの長さ、すなわち点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の原点Ｏからの距離は２Ａである。
【００７３】
理想状態では、干渉光ＬＢ３の強度Ｉの振幅は常に一定である。図９（Ａ）に示されるように、強度Ｉは、点線で示される一定振幅で、ウエハステージＷＳＴの移動に伴い（時間ｔに対して）振動する。従って、出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の振幅Ａも常に一定である。そのため、図８（Ａ）において、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、干渉光ＬＢ３の強度Ｉの変化（すなわち出力Ｉ１〜Ｉ４の変化）とともに、原点からの距離（半径）が２Ａの円周上を移動する。
【００７４】
また、理想状態では、干渉光ＬＢ３の強度Ｉは、Ｙスケール３９Ｙ1（すなわちウエハステージＷＳＴ）が計測方向（回折格子の周期方向、すなわちＹ軸方向）に変位することにより、正弦的に変化する。同様に、４つの分岐光の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、それぞれ式（１ａ），（１ｂ），（１ｃ），（１ｄ）で表されるように、正弦的に変化する。この理想状態では、位相差φは、図８（Ａ）における点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の位相φと等価である。位相差φ（以下では、特に区別する必要が無い限り、位相と呼ぶ）は、相対変位ΔＹに対し、次のように変化する。
【００７５】
φ（ΔＹ）＝２πΔＹ／（ｐ／４ｎ）＋φ０  …（３）
ここで、ｐはＹスケール３９Ｙ2が有する回折格子のピッチ、ｎは回折次数（例えばｎ＝１）、φ０は境界条件（例えば変位ΔＹの基準位置の定義など）より定まる定位相である。
【００７６】
式（３）より、位相φは、計測ビームＬＢ1，ＬＢ2の波長に依存しないことがわかる。また、位相φは、変位ΔＹが計測単位ｐ／４ｎ増加（減少）する毎に２π増加（減少）することがわかる。従って、干渉光ＬＢ３の強度Ｉ及び出力Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４は、変位ΔＹが計測単位増加又は減少する毎に、振動することがわかる。
【００７７】
式（３）によって表わされる位相φと変位ΔＹとの関係及び式（１ａ）〜（１ｄ）によって表される出力Ｉ１〜Ｉ４と位相φとの関係（すなわち差Ｉ１３，Ｉ４２と変位ΔＹとの関係）より、変位ΔＹの増加に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、半径２Ａの円周上を、例えば図８（Ｂ）に示されるように点ａから点ｂへと、左回りに回転する。反対に、変位ΔＹの減少に応じて、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、上記円周上を右回りに回転する。そして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）は、変位ΔＹが計測単位増加（減少）する毎に、円周上を一周する。
【００７８】
そこで、主制御装置２０は、予め定められた基準位相（例えば定位相φ０）を基準にして、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の周回数を数える。この周回数は、干渉光ＬＢ３の強度Ｉの振動回数に等しい。その計数値（カウント値）をｃΔＹと表記する。さらに、主制御装置２０は、点ρ（Ｉ１３，Ｉ４２）の基準位相に対する位相の変位φ’＝φ−φ０を求める。これらのカウント値ｃΔＹと位相の変位φ’から、変位ΔＹの計測値ＣΔＹが、次のように求められる。
【００７９】
ＣΔＹ＝（ｐ／４ｎ）×（ｃΔＹ＋φ’／２π）    …（４）
ここで、定位相φ０を位相オフセット（ただし、０≦φ０＜２πと定義する）とし、変位ΔＹの基準位置での位相φ（ΔＹ＝０）を保持することとする。
【００８０】
以上の説明より明らかなように、Ｙエンコーダ７０Ｃは、計測単位λ＝ｐ／４ｎに等しい計測周期を有する。
【００８１】
なお、例えば迷光との干渉が生じる等により、位相φと変位ΔＹとの比例関係が崩れることがある。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に示されるように、時間ｔ（正確にはウエハステージＷＳＴの位置）に対して強度Ｉの振幅が変化し、その変化する振幅で、強度Ｉが時間ｔに対して（ウエハステージＷＳＴの移動に伴い）振動する。その場合、見かけ上、上述のような理想的な出力Ｉ１〜Ｉ４であっても、変位ΔＹの計測値ＣΔＹに対して、計測周期に等しい周期の誤差が発生し得る。また、出力Ｉ１〜Ｉ４が理想的な出力からずれると、位相φの算出誤差が発生するため、計測周期に等しい周期の誤差が発生し得る。これらのような計測周期に等しい周期の誤差を、周期誤差と総称する。
【００８２】
ヘッドユニット６２Ｃ内のその他のヘッド、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｄ，６２Ｅ，６２Ｆがそれぞれ備えるヘッド６５，６６，６７，６８も、ヘッド６４（エンコーダ７０Ｃ）と同様に構成されている。
【００８３】
また、本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッドの配置を採用したことにより、常時、Ｘスケール３９Ｘ1又は３９Ｘ2に少なくとも１つのＸヘッド６６が、Ｙスケール３９Ｙ1に少なくとも１つのＹヘッド６５（又は６８）が、Ｙスケール３９Ｙ2に少なくとも１つのＹヘッド６４（又は６７）が、それぞれ対向する。スケールに対向しているエンコーダヘッドからは、上述の分岐光の強度Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４の測定結果が、主制御装置２０に供給される。主制御装置２０は、供給された測定結果Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４から、それぞれのヘッドの計測方向についてのウエハステージＷＳＴの変位（より正確には計測ビームが照射されるスケールの変位）を求める。求められた結果は、上述のエンコーダ７０Ａ、７０Ｃ及び７０Ｂ又は７０Ｄ（又はエンコーダ７０Ｅ1，７０Ｆ1及び７０Ｂ又は７０Ｄ）の計測値として扱われる。
【００８４】
上述のエンコーダ（エンコーダシステム１５０）の周期誤差は、近年のデバイスルールの微細化に伴い、ウエハの位置合わせ（露光精度）において無視できない程度の計測誤差の要因になることが分かっている。
【００８５】
詳述すると、ウエハＷを走査露光する際にウエハステージＷＳＴが走査方向（Ｙ軸方向）に移動する距離、すなわち各ショット領域のＹ軸方向の距離Ｌ（図１１参照）に対して、エンコーダの計測単位（計測周期）λＥ（＝ｐ／４ｎ）は十分に短い。そのため、露光中、Ｙヘッド６４，６５の出力信号は、図９（Ｃ）に示されるように、時間ｔに対して激しく振動することになる。その振動周期は主制御装置２０による信号処理の周期（制御クロックの発生周期）に対して十分長くはないため、Ｙヘッド６４，６５の出力信号に上述の周期誤差が現れても、ウエハの位置合わせ（露光精度）への影響は無視できる程度である。
【００８６】
しかし、非走査方向（Ｘ軸方向）については、ウエハステージＷＳＴが移動する距離は零である。実際には、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2あるいはＸヘッド６６の設置誤差等により、Ｘヘッド６６の出力からは、僅かな距離、ウエハステージＷＳＴが移動しているかのように計測される。その距離に対して、エンコーダの計測単位（計測周期）λＥは十分に短くはない。そのため、露光中、Ｘヘッド６６の出力信号は、図９（Ｂ）に示されるように、時間ｔに対してゆっくり振動することになる。その振動周期は主制御装置２０による信号処理の周期（制御クロックの発生周期）に対して十分長いため、Ｘヘッド６６の出力信号に上述の周期誤差が現れると、ウエハの位置合わせ（露光精度）への無視できない程度の影響が生ずることとなる。
【００８７】
そこで、本実施形態では、走査方向（Ｙ軸方向）に対して所定角を成す方向（以下、斜め走査方向と呼ぶ）にウエハステージＷＳＴを駆動しつつ、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを露光（走査露光）する。
【００８８】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）には、それぞれ、レチクルＲ上のパターンＰＲとウエハＷ上に形成済みのパターンＰＷとが模式的に示されている。主制御装置２０は、レチクル干渉計１１６及びエンコーダシステム１５０からの計測結果に基づいて、レチクルＲ及びウエハＷのそれぞれの回転θｚをゼロに設定（位置決め）する（あるいは、レチクルＲの回転をウエハＷの回転θｚに一致させる。）。その上で、主制御装置２０は、エンコーダシステム１５０からの計測結果に基づいて、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）を走査方向（Ｙ軸方向）に対して所定角（φ）を成す方向（図１０（Ｃ）中の矢印方向と反対方向）に駆動する。図１０（Ｃ）には、この駆動の際に露光領域ＩＡ内に現れる、ウエハＷ上のパターンＰＷと転写されるレチクルＲ上のパターンＰＲの合成が模式的に示されている。主制御装置２０は、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の駆動に合わせて、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）を交差する方向に対応する方向に対応する速度で追従駆動する。これにより、露光領域ＩＡ内に現れるウエハＷ上のパターンとレチクルＲのパターンとが位置合わせされた上で、ウエハＷが走査方向（Ｙ軸方向）に駆動されつつ、僅かに非走査方向（Ｘ軸方向）にも駆動される。
【００８９】
所定角φは、幾つかの指針に基づいて決定される。
【００９０】
上述のように、ウエハステージＷＳＴは、走査露光中、走査方向（Ｙ軸方向）に露光領域ＩＡの幅ｌだけ進む間に、非走査方向（Ｘ軸方向）に距離ｌφ移動する。ここで、｜ｌφ｜≫λＥであれば、平均化効果により、上述の周期誤差のウエハの位置合わせ（露光精度）への影響は無視できる程度に軽減されると考えられる。従って、一例として、所定角φは条件｜φ・ｌ｜≫λＥを満たすように定めることができる。なお、エンコーダの周期誤差の周期λＥＲＲが計測単位（計測周期）λＥに等しくない場合には、条件においてλＥに代えてλＥＲＲを用いれば良い。
【００９１】
例えば、λＥ＝２５０ｎｍ、ｌ＝４〜５ｍｍに対し、｜φ｜≫５０〜６３μｒａｄと求められる。
【００９２】
また、周期誤差をウエハステージＷＳＴの応答能力を超えるような高周波にすれば、周期誤差が存在しても事実上ウエハステージＷＳＴは追従することができず、結果としてウエハ上に露光されるパターンの位置を安定させることができる。ただし、主制御装置２０によるステージ座標のサンプリング周波数の２分の１（ナイキスト周波数）を超える周波数成分については、エイリアシングが起こるため、忠実に再現することはできない。出力信号をローパスフィルタに通した場合と同様の効果を生ずる。従って、ナイキスト周波数を目安にして、例えば、ナイキスト周波数近傍で、エイリアシング込みでｆｎ＝１ｋＨｚ（ウエハステージＷＳＴの応答能力の限界周波数）以上の高周波に見えるように所定角φの望ましい範囲を決めることができる。ここで、走査露光中、上述したウエハステージＷＳＴの駆動により、走査露光の時間をＴとして、Ｘヘッド６６の出力はＬφ／（λＥＴ）の周期で振動する（スキャン速度Ｖ＝Ｌ／Ｔを用いるとＶφ／λＥ）。この周期が、サンプリング周波数ｆｓに対して、ｆｎ＜｜Ｌφ／（λＥＴ）｜＜ｆｓ−ｆｎを満たすように所定角φを定めれば、上述の周期誤差のウエハの位置合わせ（露光精度）への影響は無視できる程度になる。なお、エンコーダの周期誤差の周期λＥＲＲが計測単位（計測周期）λＥに等しくない場合には、条件においてλＥに代えてλＥＲＲを用いれば良い。
【００９３】
例えば、露光装置１００におけるｆｓ＝１０ｋＨｚ、λＥ＝２５０ｎｍ、Ｖ＝７００ｍｍ／ｓに対し、０．３６ｍｒａｄ＜｜φ｜＜３．２ｍｒａｄと求められる。
【００９４】
ウエハステージＷＳＴ上の２つのＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2は別部材であり、それぞれの設置誤差等により、対応するＸヘッド６６（６６５〜６６８及び６６１〜６６４）の計測方向は僅かではあるがずれることがある。この計測方向のずれ（Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の回転位置）も考慮して、所定角φを決定する必要がある。例えば、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の回転位置が２φ以上ずれている場合、それらの中心を基準に所定角φを成す方向を斜め走査方向とする。Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のうち回転の小さい方の回転位置を基準に所定角−φ（φ＞０）を成す方向を斜め走査方向とする。あるいは、Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2のうち回転の大きい方の回転位置を基準に所定角φを成す方向を斜め走査方向とする。又は、これらの候補の中から、絶対値が最も小さいものを所定角φとする。
【００９５】
図１１には、ステップ・アンド・スキャン方式の露光におけるウエハＷ上での露光領域ＩＡの中心の軌道Ｃが示されている。主制御装置２０は、ウエハＷ上のショット領域を走査露光する毎に、すなわちウエハステージＷＳＴをステップ駆動する毎に、ウエハステージＷＳＴの走査駆動の方向を斜め走査方向の順方向と逆方向とで切り換える。これにより、一列のショット領域のステップ・アンド・スキャン露光において、ウエハステージＷＳＴは軌道Ｃに対応するステージ座標上の起動に沿って蛇行して駆動される。
【００９６】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１００では、エンコーダシステム１５０によりウエハステージＷＳＴの位置を計測するとともに、その計測結果に基づいて、走査方向に対して所定角φを成す方向（斜め走査方向）にウエハステージＷＳＴをスキャン駆動しつつ、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを走査露光する。これにより、ウエハステージＷＳＴがスキャン露光中に非走査方向にも駆動されるので、非走査方向に関するウエハステージＷＳＴの位置計測において周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【００９７】
なお、上記実施形態の露光装置１００において、ウエハステージＷＳＴを走査方向に対して所定角φを成す方向（斜め走査方向）にスキャン駆動するのに代えて、ウエハステージＷＳＴ上のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を非走査方向に対して所定角φを成す方向にそれらの周期方向を向けて設置し、その上でウエハステージＷＳＴを走査方向にスキャン駆動することとしても良い。係る場合においても、スキャン露光中に、Ｘヘッド６６の計測方向（Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の周期方向）に対して所定角φを成す方向にウエハステージＷＳＴがスキャン駆動されるので、Ｘヘッド６６からの計測結果に周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【００９８】
また、エンコーダに限らず、干渉計等、周期誤差が発生する位置計測器を用いてウエハステージＷＳＴの位置計測を行う場合にも、上述の露光方法を適用することができる。
【００９９】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について、図１２に基づいて説明する。本第２の実施形態に係る露光装置では、制御系内に、図１２にブロック図にて示されるように、エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッドシステムが、構築されている。その他の部分の構成は、前述した第１の実施形態の露光装置１００と同様になっている。
【０１００】
ハイブリッドシステムでは、信号処理装置１６０により、カットオフ周波数ｆｃのハイパスフィルタＨｆｃとローパスフィルタＬｆｃとを用いて、干渉計（干渉計システム１１８）からのステージ座標の計測結果ＦＩとエンコーダ（エンコーダシステム１５０）からのステージ座標の計測結果ＦＥとからハイブリッド座標ＦＨ（＝ＨｆｃＦＩ＋ＬｆｃＦＥ）が合成（作成）される。ここで、ハイパスフィルタＨｆｃは、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域（ｆ＞ｆｃ）で利得（絶対値）１、低い周波数帯域（ｆ＜ｆｃ）で利得（絶対値）０を与える。一方、ローパスフィルタＬｆｃは、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数帯域（ｆ＞ｆｃ）で利得（絶対値）０、低い周波数帯域（ｆ＜ｆｃ）で利得（絶対値）１を与える。なお、本実施形態では、ハイパスフィルタＨｆｃとローパスフィルタＬｆｃとのカットオフ周波数をともにｆｃと等しく定めたため、任意の周波数ｆに対して、関係Ｈｆｃ＋Ｌｆｃ＝１が満たされる。これにより、ハイブリッド座標ＦＨは、周波数ｆがカットオフ周波数ｆｃより高い成分については、ハイパスフィルタＨｆｃを通る干渉計システム１１８からのステージ座標ＦＩとなり、周波数ｆがカットオフ周波数ｆｃより低い成分については、ローパスフィルタＬｆｃを通るエンコーダシステムからのステージ座標ＦＩとなる。
【０１０１】
信号処理装置１６０は、上述の通り求めたハイブリッド座標ＦＨを主制御装置２０に転送する。主制御装置２０は、そのハイブリッド座標ＦＨに基づいてウエハステージＷＳＴを駆動する。
【０１０２】
エンコーダシステム１５０と干渉計システム１１８とによるハイブリッドシステムを採用した場合にも、エンコーダ（エンコーダシステム１５０）の周期誤差によるウエハの位置合わせ（露光精度）に対する影響を回避するために、第１の実施形態と同様に、走査方向（Ｙ軸方向）に対して所定角φを成す方向（斜め走査方向）にウエハステージＷＳＴを駆動しつつ、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを走査露光することができる。
【０１０３】
かかる場合、所定角φは、カットオフ周波数をｆｃとし、エンコーダシステム１５０からのステージ座標ＦＥのサンプリング周期をｆｓとし、ウエハステージＷＳＴのスキャン駆動の速度をＶとし、エンコーダヘッド（Ｘヘッド６６等）の誤差周期をλＥＲＲ（あるいは計測単位λＥ）として、ｆｃ＜｜Ｖ・φ／λＥＲＲ｜＜ｆｓ―ｆｃを満たすように定めると良い。例えばｆｃ＝１００Ｈｚ、露光装置１００におけるｆｓ＝１０ｋＨｚ、Ｖ＝７００ｍｍ／ｓ、λＥＲＲ＝２５０ｎｍに対し、０．０３６ｍｒａｄ＜｜φ｜＜３．５ｍｒａｄが得られる。
【０１０４】
以上説明したように、本第２の実施形態にかかる露光装置においても、第１の実施形態に係る露光装置１００と同等の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、第２の実施形態に係る露光装置においても、ウエハステージＷＳＴを走査方向に対して所定角φを成す方向（斜め走査方向）にスキャン駆動するのに代えて、ウエハステージＷＳＴ上のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を非走査方向に対して所定角φを成す方向にそれぞれの格子の周期方向を向けて設置し、ウエハステージＷＳＴを走査方向にスキャン駆動することとしても良い。かかる場合においても、スキャン露光中に、Ｘヘッド６６の計測方向（Ｘスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2の周期方向）に対して所定角φを成す方向にウエハステージＷＳＴがスキャン駆動されるので、Ｘヘッド６６からの計測結果に周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【０１０６】
また、上記各実施形態に係る露光装置において、ウエハステージＷＳＴ上のＸスケール３９Ｘ1，３９Ｘ2を非走査方向に対して所定角φを成す方向にそれぞれの格子の周期方向を向けて設置する場合、例えば定期的に行われるエンコーダのキャリブレーションにおいて、格子ピッチ、格子曲がりなどの更生情報（補正情報）を取得する際に併せて格子の周期方向に関する実測情報も得ることができる。
【０１０７】
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴの位置計測における周期的な計測誤差（周期誤差）を、ウエハステージＷＳＴを斜め走査方向にスキャン駆動する等により、ウエハステージの追従性能を超える周波数帯域に高周波化して、露光精度に対する影響を軽減するものである。これによりウエハステージの追従誤差が生じ得るが、見かけ上のものにすぎない。さらに、エンコーダ（エンコーダヘッド）に、ウエハステージを所定の速度で移動することで周期誤差を補正する機能を持たせても良い。これにより、周期誤差を低減するとともに、補正できなかった残留周期誤差の露光精度に対する影響を軽減することもできる。
【０１０８】
また、上記各実施形態では、ウエハステージの位置を計測する計測装置（エンコーダシステム）の非走査方向の計測結果（又は非計測方向の位置を計測するヘッドの計測結果）に周期的な計測誤差（周期誤差）が発生する場合に、この周期誤差が露光精度に与える影響を軽減する場合について説明したが、ウエハステージに限らず、レチクルステージの位置を計測する計測装置（エンコーダシステム）に上記各実施形態と同様の手法を適用することとしても良い。
【０１０９】
なお、上記各実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記各実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設け、これに対向してＸヘッド、Ｙヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示したが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第２００６／０２２７３０９号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部（例えば２次元格子又は２次元に配置された１次元の格子部）を配置する構成のエンコーダシステムを採用しても良い。
【０１１０】
また、上記各実施形態において、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示されるように、ヘッドユニット６２Ａ，６２Ｃの内部にエンコーダヘッドとＺヘッドとを、別々に設けても良いし、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ヘッドの組に代え設けても良い。
【０１１１】
また、上記各実施形態では、ウエハテーブル（ウエハステージ）上に一軸方向を周期方向とする格子部（Ｙスケール、Ｘスケール）を設けたが、これに代えて互いに直交する二軸方向を周期方向とする２次元格子部を設けても良い。これに対応して、その二軸方向を計測方向とする２次元ヘッドを用いることとしても良い。
【０１１２】
また、上記各実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置である場合について説明したが、これに限らず、例えば欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記各実施形態を適用することができる。
【０１１３】
また、上記各実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。かかる場合、静止露光中に、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）をＸヘッドとＹヘッドのそれぞれの計測方向から所定角（例えば４５度）を成す方向に駆動する。これに合わせて、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）を対応する方向に対応する速度で駆動する。これにより、露光領域ＩＡ内に現れるウエハＷ上のパターンとレチクルＲのパターンとが位置合わせされた上で、ウエハＷが所定角を成す方向に僅かに駆動されるため、ウエハステージＷＳＴの位置計測において周期的な計測誤差（周期誤差）が発生したとしても、露光精度に対する影響を軽減することが可能になる。
【０１１４】
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上記各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本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記各実施形態は適用が可能である。
【０１１５】
また、上記各実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
【０１１６】
なお、上記各実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ2レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ2レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許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。
【０１１７】
また、上記各実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。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各実施形態を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、上記各実施形態は適用できる。
【０１１８】
また、上記各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。
【０１１９】
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも上記各実施形態を適用することができる。
【０１２０】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記各実施形態を適用することができる。
【０１２１】
なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
【０１２２】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記各実施形態を適用できる。
【０１２３】
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、上記各実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光装置によっ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。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の露光方法及び露光装置は、物体上にパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０１２５】
２０…主制御装置、３９Ｘ1，３９Ｘ2…Ｘスケール、６６…Ｘヘッド、７０Ａ，７０Ｃ…Ｙエンコーダ、７０Ｂ，７０Ｄ…Ｘリニアエンコーダ、１００…露光装置、１１８…干渉計システム、１２６…Ｘ干渉計、１５０…エンコーダシステム、２００…計測システム、ＩＬ…照明光、Ｒ…レチクル、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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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