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JP7140219B2 - 露光装置及びフラットパネルディスプレイ製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、露光装置及びフラットパネルディスプレイ製造方法に係り、更に詳しくは、液晶表示素子等の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装置に関する。
従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）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、マスク（フォトマスク）又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）と、ガラスプレート又はウエハ（以下、「基板」と総称する）とを所定の走査方向（スキャン方向）に沿って同期移動させつつ、エネルギビームで照明されるマスクに形成されたパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが用いられている。
この種の露光装置としては、基板ステージ装置が有するバーミラー（長尺の鏡）を用いて露光対象基板の水平面内の位置情報を求める光干渉計システムを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、光干渉計システムを用いて基板の位置情報を求める場合、いわゆる空気揺らぎの影響を無視することができない。また、上記空気揺らぎの影響は、エンコーダシステムを用いることにより低減できるが、近年の基板の大型化により、基板の全移動範囲をカバーすることができるスケールを用意することが困難である。
米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書
本発明の第１の態様によれば、投影光学系を介して照明光で第１方向へ移動中の基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系の下方に配置され、前記基板を保持する第１移動体と、前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する前記第１方向と第２方向とに関して前記第１移動体を移動可能な駆動系と、前記投影光学系を支持するフレーム部材と、前記光軸と平行な第３方向に関して、前記第１移動体と前記フレーム部材との間に設けられ、前記第２方向へ移動可能な第２移動体と、前記第１方向に関して複数の格子領域が互いに離れて配置される格子部材と、前記格子部材に対してそれぞれ計測ビームを照射する複数の第１ヘッドとを有し、前記格子部材が前記第１移動体に設けられるとともに、前記複数の第１ヘッドが前記第２移動体に設けられる計測系であって、前記計測系は、前記第２移動体に第２ヘッドが設けられるとともに、スケール部材が前記フレーム部材に設けられ、前記第２ヘッドを介して前記スケール部材に計測ビームを照射し、前記第２方向に関する前記複数の第１ヘッドの位置情報を計測する計測装置を有し、前記複数の第１ヘッドのうち、前記計測ビームが前記複数の格子領域の少なくとも１つに照射される少なくとも３つの第１ヘッドの計測情報と、前記計測装置の計測情報と、に基づき、少なくとも前記所定平面内の３自由度方向に関する前記第１移動体の位置情報を計測し、前記スケール部材と前記第２ヘッドとの少なくとも一方に起因して生じる前記計測装置の計測誤差を補償するための補正情報と、前記計測系で計測される位置情報と、に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と、を備え、前記複数の第１ヘッドはそれぞれ、前記第１方向への前記第１移動体の移動中、前記計測ビームが前記複数の格子領域の１つから外れるとともに、前記１つの格子領域に隣接する別の格子領域に乗り換える露光装置が、提供される。
第１の実施形態に係る液晶露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の液晶露光装置が備える基板ステージ装置の一例を示す図である。 図３（Ａ）は、マスクエンコーダシステムの構成を概略的に示す図、図３（Ｂ）は、マスクエンコーダシステムの一部（図３（Ａ）のＡ部）拡大図である。 図４（Ａ）は、基板エンコーダシステムの構成を概略的に示す図、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、基板エンコーダシステムの一部（図４（Ａ）のＢ部）拡大図である。 基板エンコーダシステムが有するヘッドユニットの側面図である。 図５のＣ－Ｃ線断面図である。 基板エンコーダシステムの概念図である。 液晶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９（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その１）であり、図９（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その１）である。 図１０（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その２）であり、図１０（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その２）である。 図１１（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その３）であり、図１１（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その３）である。 図１２（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その４）であり、図１２（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その４）である。 図１３（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その５）であり、図１３（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その５）である。 図１４（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その６）であり、図１４（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その６）である。 図１５（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その７）であり、図１５（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その７）である。 図１６（Ａ）は、露光動作時におけるマスクエンコーダシステムの動作を示す図（その８）であり、図１６（Ｂ）は、露光動作時における基板エンコーダシステムの動作を示す図（その８）である。 第２の実施形態に係る液晶露光装置が有する基板ホルダ及び基板エンコーダシステムの一対のヘッドユニットを、投影光学系とともに示す平面図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、基板ホルダの位置計測が行われる際の基板ホルダのＸ軸方向の移動範囲を説明するための図である。 図１９（Ａ）～図１９（Ｄ）は、第２の実施形態において、基板ホルダがＸ軸方向に移動する過程における一対のヘッドユニットとスケールとの位置関係の状態遷移のうちの第１の状態～第４の状態を説明するための図である。 図２０（Ａ）～図２０（Ｃ）は、第２の実施形態に係る液晶露光装置で行われる、基板ホルダの位置情報を計測する、基板エンコーダシステムのヘッドの切り換え時におけるつなぎ処理について説明するための図である。 第３の実施形態に係る液晶露光装置が有する基板ホルダ及び基板エンコーダシステムの一対のヘッドユニットを、投影光学系とともに示す平面図である。 第４の実施形態に係る液晶露光装置の特徴的構成について説明するための図である。 ピッチング量θｙ＝αにおけるＺ位置の変化に対するエンコーダの計測誤差を示すグラフである。
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態について、図１～図１６（Ｂ）を用いて説明する。
図１には、第１の実施形態に係る液晶露光装置１０の構成が概略的に示されている。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・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。
液晶露光装置１０は、照明系１２、回路パターンなどが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ装置１４、投影光学系１６、装置本体１８、表面（図１で＋Ｚ側を向いた面）にレジスト（感応剤）が塗布された基板Ｐを保持する基板ステージ装置２０、及びこれらの制御系等を有している。以下、走査露光時に照明光ＩＬに対してマスクＭと基板Ｐとがそれぞれ相対走査される方向を、投影光学系１６の光軸（本実施形態では照明系１２の光軸と一致）と直交する所定平面（ＸＹ平面、図１では水平面）内のＸ軸方向とし、水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に関する位置をそれぞれＸ位置、Ｙ位置、及びＺ位置として説明を行う。
照明系１２は、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書などに開示される照明系と同様に構成されている。照明系１２は、図示しない光源（例えば、水銀ランプ）から射出された光を、それぞれ図示しない反射鏡、ダイクロイックミラー、シャッター、波長選択フィルタ、各種レンズなどを介して、露光用照明光（照明光）ＩＬとしてマスクＭに照射する。照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、およびｈ線（波長４０５ｎｍ）の少なくとも１つを含む光（本実施形態では、上記ｉ線、ｇ線、ｈ線の合成光）が用いられる。照明系１２は、Ｙ軸方向に関して位置が異なる複数の照明領域にそれぞれ照明光ＩＬを照射する複数の光学系を有し、この複数の光学系は後述の投影光学系１６の複数の光学系と同数である。
マスクステージ装置１４は、マスクＭを、例えば真空吸着により保持するマスクホルダ（スライダ、可動部材とも呼ぶ）４０、マスクホルダ４０を走査方向（Ｘ軸方向）に所定の長ストロークで駆動するとともに、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に適宜微少駆動するためのマスク駆動系９１（図１では不図示。図８参照）、及びマスクホルダ４０の少なくともＸＹ平面内の位置情報（Ｘ軸及びＹ軸方向とθｚ方向を含む３自由度方向の位置情報で、θｚ方向は回転（ヨーイング）情報）。以下、同じ）を計測するためのマスク位置計測系を含む。マスクホルダ４０は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示されるような、平面視矩形の開口部が形成された枠状部材から成る。マスクホルダ４０は、装置本体１８の一部である上架台部１８ａに固定された一対のマスクガイド４２上に、例えばエアベアリング（不図示）を介して載置されている。マスク駆動系９１は、例えばリニアモータ（不図示）を含む。以下では、マスクホルダ４０を移動するものとして説明を行うが、マスクＭの保持部を有するテーブルあるいはステージを移動するものとしても良い。すなわち、マスクを保持するマスクホルダを、マスクテーブル又はマスクステージとは別に必ずしも設ける必要はなく、マスクテーブル又はマスクステージ上にマスクを真空吸着等により保持しても良く、その場合には、マスクを保持するマスクテーブル又はマスクステージがＸＹ平面内の３自由度方向に移動されることとなる。
マスク位置計測系は、一対のエンコーダヘッドユニット４４（以下、単にヘッドユニット４４と称する）と、ヘッドユニット４４を介して計測ビームが照射される複数のエンコーダスケール４６（図１では紙面奥行き方向に重なっている。図３（Ａ）参照）との一方がマスクホルダ４０に設けられ、エンコーダヘッド４４と複数のエンコーダスケール４６との他方がマスクホルダ４０と対向するように設けられるマスクエンコーダシステム４８を備える。本実施形態では、エンコーダヘッド４４がエンコーダベース４３を介して上架台部１８ａに設けられ、複数のエンコーダスケール４６がそれぞれ一対のエンコーダヘッド４４と対向するようにマスクホルダ４０の下面側に設けられる。なお、上架台部１８ａではなく、例えば投影光学系１６の上端側にエンコーダヘッド４４を設けても良い。マスクエンコーダシステム４８の構成については、後に詳しく説明する。
投影光学系（投影系）１６は、上架台部１８ａに支持され、マスクステージ装置１４の下方に配置されている。投影光学系１６は、例えば米国特許第６，５５２，７７５号明細書などに開示される投影光学系と同様な構成の、いわゆるマルチレンズ投影光学系であり、例えば両側テレセントリックな等倍系で正立正像を形成する複数（本実施形態では、例えば１１本。図３（Ａ）参照）の光学系（投影光学系）を備えている。
液晶露光装置１０では、照明系１２からの照明光ＩＬによってマスクＭ上の照明領域が照明されると、マスクＭを通過した照明光により、投影光学系１６を介してその照明領域内のマスクＭの回路パターンの投影像（部分正立像）が、基板Ｐ上の照明領域に共役な照明光の照射領域（露光領域）に形成される。そして、照明領域（照明光ＩＬ）に対してマスクＭが走査方向に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対して基板Ｐが走査方向に相対移動することで、基板Ｐ上の１つのショット領域の走査露光が行われ、そのショット領域にマスクＭに形成されたパターンが転写される。
装置本体（本体部、フレーム構造などとも呼ぶ）１８は、上記マスクステージ装置１４、投影光学系１６、及び基板ステージ装置２０を支持しており、複数の防振装置１９を介してクリーンルームの床１１上に設置されている。装置本体１８は、例えば米国特許出願公開第２００８／００３０７０２号明細書に開示される装置本体と同様に構成されている。本実施形態では、上記投影光学系１６を支持する上架台部１８ａ（光学定盤などとも称される）、基板ステージ装置２０が配置される一対の下架台部１８ｂ（図１では、紙面奥行き方向に重なっているため一方は不図示。図２参照。）、及び一対の中架台部１８ｃを有している。
基板ステージ装置２０は、走査露光において、投影光学系１６を介して投影される、マスクパターンの複数の部分像（露光光ＩＬ）に対して基板Ｐを高精度に位置決めするためのものであり、基板Ｐを６自由度方向（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向とθｘ、θｙ及びθｚ方向）に駆動する。基板ステージ装置２０の構成は、特に限定されないが、例えば米国特許出願公開第２００８／１２９７６２号明細書、あるいは米国特許出願公開第２０１２／００５７１４０号明細書などに開示されるような、ガントリタイプの２次元粗動ステージと、該２次元粗動ステージに対して微少駆動される微動ステージとを含む、いわゆる粗微動構成のステージ装置を用いることができる。この場合、粗動ステージによって基板Ｐが水平面内の３自由度方向に移動可能、かつ微動ステージによって基板Ｐが６自由度方向に微動可能となっている。
図２には、本実施形態の液晶露光装置１０で用いられる、いわゆる粗微動構成の基板ステージ装置２０の一例が示されている。基板ステージ装置２０は、一対のベースフレーム２２、Ｙ粗動ステージ２４、Ｘ粗動ステージ２６、重量キャンセル装置２８、Ｙステップガイド３０、微動ステージ３２を備えている。
ベースフレーム２２は、Ｙ軸方向に延びる部材から成り、装置本体１８と振動的に絶縁された状態で、床１１上に設置されている。また、装置本体１８の一対の下架台部１８ｂの間には、補助ベースフレーム２３が配置されている。Ｙ粗動ステージ２４は、一対のベースフレーム２２間に架設された一対（図２では一方は不図示）のＸビーム２５を有している。前述した補助ベースフレーム２３は、Ｘビーム２５の長手方向中間部を下方から支持している。Ｙ粗動ステージ２４は、基板Ｐを６自由度方向に駆動するための基板駆動系９３（図２では不図示。図８参照）の一部である複数のＹリニアモータを介して一対のベースフレーム２２上でＹ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。Ｘ粗動ステージ２６は、一対のＸビーム２５間に架設された状態でＹ粗動ステージ２４上に載置されている。Ｘ粗動ステージ２６は、基板駆動系９３の一部である複数のＸリニアモータを介してＹ粗動ステージ２４上でＸ軸方向に所定の長ストロークで駆動される。また、Ｘ粗動ステージ２６は、Ｙ粗動ステージ２４に対するＹ軸方向への相対移動が機械的に制限されており、Ｙ粗動ステージ２４と一体的にＹ軸方向に移動する。
重量キャンセル装置２８は、一対のＸビーム２５間に挿入され、且つＸ粗動ステージ２６に機械的に接続されている。これにより、重量キャンセル装置２８は、Ｘ粗動ステージ２６と一体的にＸ軸及び／又はＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。Ｙステップガイド３０は、Ｘ軸方向に延びる部材から成り、Ｙ粗動ステージ２４に機械的に接続されている。これにより、Ｙステップガイド３０は、Ｙ粗動ステージ２４と一体的にＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。上記重量キャンセル装置２８は、複数のエアベアリングを介してＹステップガイド３０上に載置されている。重量キャンセル装置２８は、Ｘ粗動ステージ２６がＸ軸方向にのみ移動する場合、静止状態のＹステップガイド３０上をＸ軸方向に移動し、Ｘ粗動ステージ２６がＹ軸方向に移動する場合（Ｘ軸方向への移動を伴う場合も含む）、Ｙステップガイド３０と一体的に（Ｙステップガイド３０から脱落しないように）Ｙ軸方向に移動する。
微動ステージ３２は、平面視矩形の板状（あるいは箱形）の部材から成り、中央部が球面軸受け装置２９を介してＸＹ平面に対して揺動自在な状態で重量キャンセル装置２８に下方から支持されている。微動ステージ３２の上面には、基板ホルダ３４が固定され、該基板ホルダ３４上に基板Ｐが載置される。なお、基板を保持する基板ホルダを、基板の保持部が設けられたテーブル又はステージ、ここでは微動ステージ３２とは別に必ずしも設ける必要はなく、テーブル又はステージ上に基板を真空吸着等により保持しても良い。微動ステージ３２は、Ｘ粗動ステージ２６が有する固定子と微動ステージ３２が有する可動子とを含み、上記基板駆動系９３（図２では不図示。図８参照）の一部を構成する複数のリニアモータ３３（例えば、ボイスコイルモータ）により、Ｘ粗動ステージ２６に対して６自由度方向に微少駆動される。また、微動ステージ３２は、上記複数のリニアモータ３３を介してＸ粗動ステージ２６から付与される推力により、該Ｘ粗動ステージ２６とともにＸ軸及び／又はＹ軸方向に所定の長ストロークで移動する。以上説明した基板ステージ装置２０の構成（ただし、計測系を除く）は、例えば米国特許出願公開第２０１２／００５７１４０号明細書に開示されている。
また、基板ステージ装置２０は、微動ステージ３２（すなわち基板ホルダ３４、及び基板Ｐ）の６自由度方向の位置情報を計測するための基板位置計測系を有している。基板位置計測系は、図８に示されるように、基板ＰのＺ軸、θｘ、θｙ方向（以下、Ｚ・チルト方向と称する）の位置情報を求めるためのＺ・チルト位置計測系９８、及び基板ＰのＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報を求めるための基板エンコーダシステム５０を含む。Ｚ・チルト位置計測系９８は、図２に示されるように、微動ステージ３２の下面に取り付けられたプローブ３６ａと、重量キャンセル装置２８に取り付けられたターゲット３６ｂとを含むＺセンサ３６を複数備えている。複数のＺセンサ３６は、例えば微動ステージ３２の中心を通るＺ軸に平行な軸線回りに所定間隔で、例えば４つ（少なくとも３つ）配置されている。主制御装置９０（図８参照）は、上記複数のＺセンサ３６の出力に基づいて、微動ステージ３２のＺ位置情報、及びθｘ、及びθｙ方向の回転量情報を求める。上記Ｚセンサ３６を含み、Ｚ・チルト位置計測系９８の構成については、例えば米国特許出願公開第２０１０／００１８９５０号明細書に詳しく開示されている。基板エンコーダシステム５０の構成は、後述する。
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いてマスクエンコーダシステム４８の構成について説明する。図３（Ａ）に模式的に示されるように、マスクホルダ４０におけるマスクＭ（より詳細には、マスクＭを収容するための不図示の開口部）の＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域には、それぞれ複数のエンコーダスケール４６（格子部材、格子部、グリッド部材などとも呼ぶが、以下、単にスケール４６と称する）が配置されている。なお、理解を容易にするために、図３（Ａ）では、複数のスケール４６が実線で図示され、マスクホルダ４０の上面に配置されているように図示されているが、複数のスケール４６は、実際には、図１に示されるように、複数のスケール４６それぞれの下面のＺ位置と、マスクＭの下面（パターン面）のＺ位置とが一致するように、マスクホルダ４０の下面側に配置されている。複数のスケール４６はそれぞれ、反射型の２次元格子または配列方向（周期方向）が異なる（例えば直交する）２つの反射型の１次元格子が形成される格子領域（格子部）を有し、マスクホルダ４０の下面側でＹ軸方向に関してマスクＭの載置領域（前述の開口部を含む）の両側にそれぞれ、Ｘ軸方向に関して格子領域が互いに離れて配置されるように複数のスケール４６が設けられる。なお、Ｘ軸及びＹ軸方向ともスケール４６の全域に渡って格子を形成しても良いが、スケール４６の端部で精度良く格子を形成するのが困難であるため、本実施形態ではスケール４６において格子領域の周囲が余白部となるように格子を形成する。このため、Ｘ軸方向に関して隣接する一対のスケール４６の間隔よりも格子領域の間隔の方が広くなっており、計測ビームが格子領域外に照射されている間は位置計測が不能な非計測期間（非計測区間とも呼ぶが、以下では非計測期間と総称する）となる。
本実施形態のマスクホルダ４０において、マスクＭの載置領域の＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域には、それぞれスケール４６がＸ軸方向に所定間隔で、例えば３つ配置されている。すなわち、マスクホルダ４０は、合計で、例えば６つのスケール４６を有している。複数のスケール４６それぞれは、マスクＭの＋Ｙ側と－Ｙ側とで紙面上下対称に配置されている点を除き、実質的に同じものである。スケール４６は、例えば石英ガラスにより形成されたＸ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。マスクホルダ４０は、例えばセラミックスにより形成され、複数のスケール４６は、マスクホルダ４０に固定されている。本実施形態では、Ｘ軸方向に関して互いに離れて配置される複数のスケール４６の代わりに１つ（単一）のスケールをマスクホルダ用スケールとして用いても良い。この場合、格子領域も１つで良いが、複数の格子領域をＸ軸方向に離して１つのスケールに形成しても良い。
図３（Ｂ）に示されるように、スケール４６の下面（本実施形態では、－Ｚ側を向いた面）における、幅方向一側（図３（Ｂ）では、－Ｙ側）の領域には、Ｘスケール４７ｘが形成されている。また、スケール４６の下面における、幅方向他側（図３（Ｂ）では、＋Ｙ側）の領域には、Ｙスケール４７ｙが形成されている。Ｘスケール４７ｘは、Ｘ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｘ軸方向を周期方向とする）Ｙ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｘグレーティング）によって構成されている。同様に、Ｙスケール４７ｙは、Ｙ軸方向に所定ピッチで形成された（Ｙ軸方向を周期方向とする）Ｘ軸方向に延びる複数の格子線を有する反射型の回折格子（Ｙグレーティング）によって構成されている。本実施形態のＸスケール４７ｘ、及びＹスケール４７ｙにおいて、複数の格子線は、例えば１０ｎｍ以下の間隔で形成されている。なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、図示の便宜上、格子間の間隔（ピッチ）は、実際よりも格段に広く図示されている。その他の図も同様である。
また、図１に示されるように、上架台部１８ａの上面には、一対のエンコーダベース４３が固定されている。一対のエンコーダベース４３は、一方が＋Ｘ側のマスクガイド４２の－Ｘ側、他方が－Ｘ側のマスクガイド４２の＋Ｘ側（すなわち一対のマスクガイド４２の間の領域）に配置されている。また、上記投影光学系１６の一部が、一対のエンコーダベース４３の間に配置されている。エンコーダベース４３は、図３（Ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に延びる部材から成る。一対のエンコーダベース４３それぞれの長手方向中央部には、エンコーダヘッドユニット４４（以下、単にヘッドユニット４４と称する）が固定されている。すなわち、ヘッドユニット４４は、エンコーダベース４３を介して装置本体１８（図１参照）に固定されている。一対のヘッドユニット４４は、マスクＭの＋Ｙ側と－Ｙ側とで紙面上下対称に配置されている点を除き、実質的に同じものであるので、以下、一方（－Ｙ側）についてのみ説明する。
図３（Ｂ）に示されるように、ヘッドユニット４４は、Ｘ軸方向に配置される複数のスケール４６の少なくとも１つに照射される計測ビームの位置がＸ軸及びＹ軸方向の少なくとも一方に関して異なる複数のヘッドを有し、平面視矩形の板状部材から成るユニットベース４５を有している。ユニットベース４５には、Ｘ軸方向に関して隣接する一対のＸスケール４７ｘ（格子領域）の間隔よりも広い間隔で計測ビームを照射し、互いに離間して配置された一対のＸヘッド４９ｘ、及びＸ軸方向に関して隣接する一対のＹスケール４７ｙ（格子領域）の間隔よりも広い間隔で計測ビームを照射し、互いに離間して配置された一対のＹヘッド４９ｙが固定されている。すなわち、マスクエンコーダシステム４８は、Ｘヘッド４９ｘを、例えばＹ軸方向に関してマスクホルダ４０のマスクＭの載置領域の両側にそれぞれ一対ずつ、計４つ有するとともに、Ｙヘッド４９ｙを、例えばＹ軸方向に関してマスクＭの載置領域の両側にそれぞれ一対ずつ、計４つ有している。なお、一対のＸヘッド４９ｘ又は一対のＹヘッド４９ｙはそれぞれ、一対のＸスケール４９ｘ又は一対のＹスケール４９ｙの間隔よりも広く離間して配置されている必要はなく、スケール間隔と同程度以下の間隔で配置されていても、あるいは互いに接触して配置されていても良く、要はＸ軸方向に関して一対の計測ビームがスケール間隔よりも広い間隔で配置されていれば良い。また、図３（Ｂ）では、一方のＸヘッド４９ｘと一方のＹヘッド４９ｙとが１つの筐体内に収容され、他方のＸヘッド４９ｘと他方のＹヘッド４９ｙとが別の１つの筐体内に収容されているが、上記一対のＸヘッド４９ｘ、及び一対のＹヘッド４９ｙは、それぞれ独立して配置されていても良い。また、図３（Ｂ）では、理解を容易にするため、一対のＸヘッド４９ｘと一対のＹヘッド４９ｙとがスケール４６の上方（＋Ｚ側）に配置されたように図示されているが、実際には、一対のＸヘッド４９ｘは、Ｘスケール４７ｙの下方に、一対のＹヘッド４９ｙは、Ｙスケール４７ｙの下方にそれぞれ配置されている（図１参照）。
一対のＸヘッド４９ｘ、及び一対のＹヘッド４９ｙは、例えば振動などに起因して一対のＸヘッド４９ｘ（計測ビーム）の少なくとも一方の位置（特に計測方向（Ｘ軸方向）の位置）あるいはヘッド（計測ビーム）間隔、及び一対のＹヘッド４９ｙ（計測ビーム）の少なくとも一方の位置（特に計測方向（Ｙ軸方向）の位置）あるいはヘッド（計測ビーム）間隔が変化しないように、ユニットベース４５に対して固定されている。また、ユニットベース４５自体も、一対のＸヘッド４９ｘの位置や間隔、及び一対のＹヘッド４９ｙの位置や間隔が、例えば温度変化などに起因して変化しないように、熱膨張率がスケール４６より低い（あるいはスケール４６と同等の）材料で形成されている。
Ｘヘッド４９ｘ、及びＹヘッド４９ｙは、例えば米国特許出願公開第２００８／００９４５９２号明細書に開示されるような、いわゆる回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、対応するスケール（Ｘスケール４７ｘ、Ｙスケール４７ｙ）に計測ビームを照射し、そのスケールからのビームを受光することにより、マスクホルダ４０（すなわち、マスクＭ。図３（Ａ）参照）の変位量情報を主制御装置９０（図８参照）に供給する。すなわち、マスクエンコーダシステム４８では、例えば４つのＸヘッド４９ｘと、該Ｘヘッド４９ｘに対向するＸスケール４７ｘ（マスクホルダ４０のＸ位置によって異なる）とによって、マスクＭのＸ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＸリニアエンコーダ９２ｘ（図３（Ｂ）では不図示。図８参照）が構成され、例えば４つのＹヘッド４９ｙと、該Ｙヘッド４９ｙに対向するＹスケール４７ｙ（マスクホルダ４０のＸ位置によって異なる）とによって、マスクＭのＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＹリニアエンコーダ９２ｙ（図３（Ｂ）では不図示。図８参照）が構成される。本実施形態では、ＸＹ平面内の異なる２方向（本実施形態ではＸ軸及びＹ軸方向と一致）の一方を計測方向とするヘッドを用いているが、計測方向がＸ軸及びＹ軸方向の一方と異なるヘッドを用いても良い。例えば、ＸＹ平面内でＸ軸又はＹ軸方向に対して４５度回転した方向を計測方向とするヘッドを用いても良い。また、ＸＹ平面内の異なる２方向の一方を計測方向とする１次元ヘッド（Ｘヘッド又はＹヘッド）の代わりに、例えばＸ軸及びＹ軸方向の一方とＺ軸方向との２方向を計測方向とする２次元ヘッド（ＸＺヘッド又はＹＺヘッド）を用いても良い。この場合、上記３自由度方向（Ｘ軸及びＹ軸方向とθｚ方向）と異なる３自由度方向（Ｚ軸方向とθｘ及びθｙ方向を含み、θｘ方向はローリング情報、θｙ方向はピッチング情報）に関するマスクホルダ４０の位置情報も計測可能となる。
主制御装置９０は、図８に示されるように、例えば４つのＸリニアエンコーダ９２ｘ、及び、例えば４つのＹリニアエンコーダ９２ｙの出力に基づいてマスクホルダ４０（図３（Ａ）参照）のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報を、例えば１０ｎｍ以下の分解能で求める。また、主制御装置９０は、例えば４つのＸリニアエンコーダ９２ｘ（あるいは、例えば４つのＹリニアエンコーダ９２ｙ）のうちの少なくとも２つの出力に基づいてマスクホルダ４０のθｚ位置情報（回転量情報）を求める。主制御装置９０は、上記マスクエンコーダシステム４８の計測値から求められたマスクホルダ４０のＸＹ平面内の３自由度方向の位置情報に基づき、マスク駆動系９１を用いてマスクホルダ４０のＸＹ平面内の位置を制御する。
ここで、図３（Ａ）に示されるように、マスクホルダ４０には、上述したように、マスクＭの＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域それぞれにスケール４６がＸ軸方向に所定間隔で、例えば３つ配置されている。また、少なくとも基板Ｐの走査露光において、上記Ｘ軸方向に所定間隔で配置された、例えば３つのスケール４６のうち、最も＋Ｘ側のスケール４６にヘッドユニット４４（一対のＸヘッド４９ｘ、一対のＹヘッド４９ｙ（それぞれ図３（Ｂ）参照）の全て）が対向する位置と、最も－Ｘ側のスケール４６にヘッドユニット４４が対向する位置との間で、マスクホルダ４０がＸ軸方向に駆動される。なお、マスクＭの交換動作とプリアライメント動作との少なくとも一方において、Ｘ軸方向に関して照明光ＩＬが照射される照明領域から離れるようにマスクホルダ４０を移動し、ヘッドユニット４４の少なくとも１つのヘッドがスケール４６から外れる場合には、Ｘ軸方向に関してヘッドユニット４４から離れて配置される少なくとも１つのヘッドを設け、交換動作やプリアライメント動作においてもマスクエンコーダシステム４８によるマスクホルダ４０の位置計測を継続可能としても良い。
そして、本実施形態のマスクステージ装置１４では、図３（Ｂ）に示されるように、１つのヘッドユニット４４が有する一対のＸヘッド４９ｘ、及び一対のＹヘッド４９ｙそれぞれの間隔が、複数のスケール４６のうち隣接する一対のスケール４６の間隔よりも広く設定されている。これにより、マスクエンコーダシステム４８では、一対のＸヘッド４９ｘのうち常に少なくとも一方がＸスケール４７ｘに対向するとともに、一対のＹヘッド４９ｙのうちの少なくとも一方が常にＹスケール４７ｙに対向する。従って、マスクエンコーダシステム４８は、マスクホルダ４０（図３（Ａ）参照）の位置情報を途切れさせることなく主制御装置９０（図８参照）に供給することができる。
具体的に説明すると、例えばマスクホルダ４０（図３（Ａ）参照）が＋Ｘ側に移動する場合、マスクエンコーダシステム４８は、隣接する一対のＸスケール４７ｘのうちの＋Ｘ側のＸスケール４７ｘに対して一対のヘッド４９ｘの両方が対向する第１の状態（図３（Ｂ）に示される状態）、－Ｘ側のＸヘッド４９ｘが上記隣接する一対のＸスケール４７ｘの間の領域に対向し（いずれのＸスケール４７ｘにも対向せず）、＋Ｘ側のＸヘッド４９ｘが上記＋Ｘ側のＸスケール４７ｘに対向する第２の状態、－Ｘ側のＸヘッド４９ｘが－Ｘ側のＸスケール４７ｘに対向し、且つ＋Ｘ側のＸヘッド４９ｘが＋Ｘ側のＸスケール４７ｘに対向する第３の状態、－Ｘ側のＸヘッド４９ｘが－Ｘ側のスケール４７ｘに対向し、＋Ｘ側のＸヘッド４９ｘが一対のＸスケール４７ｘの間の領域に対向する（いずれのＸスケール４７ｘにも対向しない）第４の状態、及び－Ｘ側のＸスケール４７ｘに対して一対のヘッド４９ｘの両方が対向する第５の状態、を上記順序で移行する。従って、常に少なくとも一方のＸヘッド４９ｘがＸスケール４７ｘに対向する。
主制御装置９０（図８参照）は、上記第１、第３、及び第５の状態では、一対のＸヘッド４９ｘの出力の平均値に基づいてマスクホルダ４０のＸ位置情報を求める。また、主制御装置９０は、上記第２の状態では、＋Ｘ側のＸヘッド４９ｘの出力のみに基づいてマスクホルダ４０のＸ位置情報を求め、上記第４の状態では、－Ｘ側のＸヘッド４９ｘの出力のみに基づいてマスクホルダ４０のＸ位置情報を求める。したがって、マスクエンコーダシステム４８の計測値が途切れることがない。なお、第１、第３、第５の状態でも一対のＸヘッド４９ｘの一方の出力のみを用いてＸ位置情報を求めても良い。ただし、第２、第４の状態では、一対のヘッドユニット４４の両方において一対のＸヘッド４９ｘの一方および一対のＹヘッド４９ｙの一方がスケール４６から外れてマスクホルダ４０のθｚ方向の位置情報（回転情報）を取得できなくなる。そこで、マスクＭの載置領域に対して＋Ｙ側に配置される３つのスケール４６と－Ｙ側に配置される３つのスケール４６とで、隣接する一対のスケール４６の間隔（格子が形成されていない非格子領域）がＸ軸方向に関して重ならないように互いにずらして配置し、＋Ｙ側に配置される３つのスケール４６と－Ｙ側に配置される３つのスケール４６との一方で、Ｘヘッド４９ｘおよびＹヘッド４９ｙがスケール４６から外れても、他方でＸヘッド４９ｘおよびＹヘッド４９ｙがスケール４６から外れないようにすることが好ましい。または、Ｘ軸方向に関して一対のヘッドユニット４４を、隣接する一対のスケール４６の間隔（非格子領域の幅）よりも広い距離だけずらして配置しても良い。これにより、＋Ｙ側に配置される一対のＸヘッド４９ｘおよび－Ｙ側に配置される一対のＸヘッド４９ｘの計４つのヘッドにおいて、Ｘ軸方向に関して計測ビームがスケール４６の格子領域から外れる（計測不能な）非計測期間が重ならず、少なくとも走査露光においてマスクホルダ４０のθｚ方向の位置情報を常時計測可能となる。なお、一対のヘッドユニット４４の少なくとも一方において、一対のＸヘッド４９ｘおよび一対のＹヘッド４９ｙの少なくとも一方に対してＸ軸方向に関して離れて配置される少なくとも１つのヘッドを配置し、第２、第４の状態でもＸヘッド４９ｘおよびＹヘッド４９ｙの少なくとも一方で２つのヘッドがスケール４６と対向するようにしても良い。
次に、基板エンコーダシステム５０の構成について説明する。基板エンコーダシステム５０は、図１に示されるように、基板ステージ装置２０に配置された複数のエンコーダスケール５２（図１では紙面奥行き方向に重なっている。図４（Ａ）参照）、上架台部１８ａの下面に固定されたエンコーダベース５４、エンコーダベース５４の下面に固定された複数のエンコーダスケール５６、及び一対のエンコーダヘッドユニット６０を備えている。
図４（Ａ）に模式的に示されるように、本実施形態の基板ステージ装置２０において、基板Ｐ（基板載置領域）の＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域には、それぞれエンコーダスケール５２（以下、単にスケール５２と称する）がＸ軸方向に所定間隔で、例えば５つ配置されている。すなわち、基板ステージ装置２０は、合計で、例えば１０のスケール５２を有している。複数のスケール５２それぞれは、基板Ｐの＋Ｙ側と－Ｙ側とで紙面上下対称に配置されている点を除き、実質的に同じものである。スケール５２は、上記マスクエンコーダシステム４８のスケール４６（それぞれ図３（Ａ）参照）と同様に、例えば石英ガラスにより形成されたＸ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。また、複数のスケール５２はそれぞれ、反射型の２次元格子または配列方向（周期方向）が異なる（例えば直交する）２つの反射型の１次元格子が形成される格子領域（格子部）を有し、Ｙ軸方向に関して基板載置領域の両側にそれぞれ、Ｘ軸方向に関して格子領域が互いに離れて配置されるように５つのスケール５２が設けられる。
なお、図１及び図４（Ａ）では、理解を容易にするために、複数のスケール５２が基板ホルダ３４の上面に固定されているように図示されているが、複数のスケール５２は、実際には、図２に示されるように、基板ホルダ３４とは離間した状態で、微動ステージ３２にスケールベース５１を介して固定されている（なお、図２には、複数のスケール５２が基板Ｐの＋Ｘ側及び－Ｘ側に配置される場合が示されている）。ただし、場合によっては、実際に基板ホルダ３４上に複数のスケール５２が固定されても良い。以下の説明では、複数のスケール５２が基板ホルダ３４上に配置されているのものとして説明を行う。なお、複数のスケール５２は、基板ホルダ３４を有し、少なくともＺ軸方向とθｘおよびθｙ方向に関して微動可能な基板テーブルの上面、あるいは基板テーブルを微動可能に支持する基板ステージの上面などに配置しても良い。
図４（Ｂ）に示されるように、スケール５２の上面における、幅方向一側（図４（Ｂ）では、－Ｙ側）の領域には、Ｘスケール５３ｘが形成されている。また、スケール５２の上面における、幅方向他側（図４（Ｂ）では、＋Ｙ側）の領域には、Ｙスケール５３ｙが形成されている。Ｘスケール５３ｘ、及びＹスケール５３ｙの構成は、上記マスクエンコーダシステム４８のスケール４６（それぞれ図３（Ａ）参照）に形成されたＸスケール４７ｘ、及びＹスケール４７ｙ（それぞれ図３（Ｂ）参照）と同じであるので説明を省略する。
エンコーダベース５４は、図５及び図６から分かるように、上架台部１８ａの下面に固定されたＹ軸方向に延びる板状の部材から成る第１部分５４ａと、第１部分５４ａの下面に固定されたＹ軸方向に延びるＸＺ断面Ｕ字状の部材から成る第２部分５４ｂとを備え、全体的にＹ軸方向に延びる筒状に形成されている。図４（Ａ）に示されるように、エンコーダベース５４のＸ位置は、投影光学系１６の中心のＸ位置と概ね一致しているが、エンコーダベース５４と投影光学系１６とが接触しないように配置されている。なお、エンコーダベース５４は、投影光学系１６と＋Ｙ側と－Ｙ側とで分離して配置されていても良い。エンコーダベース５４の下面には、図６に示されるように、一対Ｙリニアガイド６３ａが固定されている。一対のＹリニアガイド６３ａは、それぞれＹ軸方向に延びる部材から成り、Ｘ軸方向に所定間隔で互いに平行に配置されている。
エンコーダベース５４の下面には、複数のエンコーダスケール５６（以下、単にスケール５６と称する）が固定されている。本実施形態において、スケール５６は、図１に示されるように、投影光学系１６よりも＋Ｙ側の領域に、例えば２つ、投影光学系１６よりも－Ｙ側の領域に、例えば２つ、それぞれＹ軸方向に離間して配置されている。すなわち、エンコーダベース５４には、合計で、例えば４つのスケール５６が固定されている。複数のスケール５６それぞれは、実質的に同じものである。スケール５６は、Ｙ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成り、基板ステージ装置２０に配置されたスケール５２と同様に、例えば石英ガラスにより形成されている。複数のスケール５６はそれぞれ、反射型の２次元格子または配列方向（周期方向）が異なる（例えば直交する）２つの反射型の１次元格子が形成される格子領域（格子部）を有しており、本実施形態ではスケール４６、５２と同様、Ｘ軸方向を配列方向（周期方向）とする１次元格子が形成されるＸスケールと、Ｙ軸方向を配列方向（周期方向）とする１次元格子が形成されるＹスケールを有し、Ｙ軸方向に関して投影光学系１６の両側にそれぞれ、Ｙ軸方向に関して格子領域が互いに離れて２つのスケール５６が設けられる。なお、理解を容易にするために、図４（Ａ）では、複数のスケール５６が実線で図示され、エンコーダベース５４の上面に配置されているように図示されているが、複数のスケール５６は、実際には、図１に示されるようにエンコーダベース５４の下面側に配置されている。なお、本実施形態では投影光学系１６の＋Ｙ側と－Ｙ側にそれぞれ２つのスケール５６を設けるものとしたが、２つではなく１つあるいは３つ以上のスケール５６を設けても良い。また、本実施形態では格子面を下方に向けて（格子領域がＸＹ平面と平行になるように）スケール５６を設けるものとしたが、例えば格子領域がＹＺ平面と平行になるようにスケール５６を設けても良い。
図４（Ｃ）に示されるように、スケール５６の下面における、幅方向一側（図４（Ｃ）では、＋Ｘ側）の領域には、Ｘスケール５７ｘが形成されている。また、スケール５６の下面における、幅方向他側（図４（Ｃ）では、－Ｘ側）の領域には、Ｙスケール５７ｙが形成されている。Ｘスケール５７ｘ、及びＹスケール５７ｙの構成は、上記マスクエンコーダシステム４８のスケール４６（それぞれ図３（Ａ）参照）に形成されたＸスケール４７ｘ、及びＹスケール４７ｙ（それぞれ図３（Ｂ）参照）と同じであるので説明を省略する。
図１に戻り、一対のエンコーダヘッドユニット６０（以下、単にヘッドユニット６０と称する）は、エンコーダベース５４の下方にＹ軸方向に離間して配置されている。一対のヘッドユニット６０それぞれは、図１で紙面左右対称に配置されている点を除き実質的に同じものであるので、以下一方（－Ｙ側）について説明する。ヘッドユニット６０は、図５に示されるように、Ｙスライドテーブル６２、一対のＸヘッド６４ｘ、一対のＹヘッド６４ｙ（図５では一対のＸヘッド６４ｘの紙面奥側に隠れているため不図示。図４（Ｃ）参照）、一対のＸヘッド６６ｘ（図５では一方のＸヘッド６６ｘは不図示。図４（Ｂ）参照）、一対のＹヘッド６６ｙ（図５では一方のＹヘッド６６ｙは不図示。図４（Ｂ）参照）、及びＹスライドテーブル６２をＹ軸方向に駆動するためのベルト駆動装置６８を備えている。なお、本実施形態の一対のヘッドユニット６０は、９０度回転している点を除き、マスクエンコーダシステム４８の一対のヘッドユニット４４と同一構成となっている。
Ｙスライドテーブル６２は、平面視矩形の板状の部材から成り、エンコーダベース５４の下方に、該エンコーダベース５４に対して所定のクリアランスを介して配置されている。また、Ｙスライドテーブル６２のＺ位置は、基板ステージ装置２０が有する基板ホルダ３４（それぞれ図１参照）のＺ・チルト位置に関わらず、該基板ホルダ３４よりも＋Ｚ側となるように設定されている。
Ｙスライドテーブル６２の上面には、図６に示されるように、上記Ｙリニアガイド６３ａに対して不図示の転動体（例えば循環式の複数のボール）を介してＹ軸方向にスライド自在に係合するＹスライド部材６３ｂが複数（１本のＹリニアガイド６３ａに対して、例えば２つ（図５参照））固定されている。Ｙリニアガイド６３ａと、該Ｙリニアガイド６３ａに対応するＹスライド部材６３ｂとは、例えば米国特許第６，７６１，４８２号明細書に開示されるように機械的なＹリニアガイド装置６３を構成しており、Ｙスライドテーブル６２は、一対のＹリニアガイド装置６３を介してエンコーダベース５４に対してＹ軸方向に直進案内される。
ベルト駆動装置６８は、図５に示されるように、回転駆動装置６８ａ、プーリ６８ｂ、及びベルト６８ｃを備えている。なお、－Ｙ側のＹスライドテーブル６２駆動用と＋Ｙ側のＹスライドテーブル６２（図５では不図示。図４（Ａ）参照）駆動用とで、独立してベルト駆動装置６８が配置されても良いし、ひとつのベルト駆動装置６８で一対のＹスライドテーブル６２を一体的に駆動しても良い。
回転駆動装置６８ａは、エンコーダベース５４に固定され、不図示の回転モータを備えている。該回転モータの回転数、回転方向は、主制御装置９０（図８参照）により制御される。プーリ６８ｂは、回転駆動装置６８ａによりＸ軸に平行な軸線回りに回転駆動される。また、不図示であるが、ベルト駆動装置６８は、上記プーリ６８ｂに対してＹ軸方向に離間して配置され、Ｘ軸に平行な軸線回りに回転自在の状態でエンコーダベース５４に取り付けられた別のプーリを有している。ベルト６８ｃは、一端、及び他端がＹスライドテーブル６２に接続されるとともに、長手方向の中間部の２箇所が上記プーリ６８ｂ、及び上記別のプーリ（不図示）に所定の張力が付与された状態で巻き掛けられている。ベルトの６８ｃの一部は、エンコーダベース５４内に挿通されており、例えばベルト６８ｃからの粉塵がスケール５２、５６に付着することなどが抑制されている。Ｙスライドテーブル６２は、プーリ６８ｂが回転駆動されることにより、ベルト６８ｃに牽引されてＹ軸方向に所定のストロークで往復移動する。
主制御装置９０（図８参照）は、一方（＋Ｙ側）のヘッドユニット６０を投影光学系１６よりも＋Ｙ側に配置された、例えば２つのスケール５６の下方で、他方（－Ｙ側）のヘッドユニット６０を投影光学系１６よりも－Ｙ側に配置された、例えば２つのスケール５６の下方で、Ｙ軸方向に所定のストロークで適宜同期駆動する。ここで、基板ステージ装置２０のＹ軸方向への移動に同期して一対のヘッドユニット６０をそれぞれ移動しても良いが、本実施形態では、一対のヘッドユニット６０でそれぞれ、Ｙ軸方向に関して一対のＸヘッド６６ｘおよび一対のＹヘッド６６ｙの計測ビームが全てスケール５２の格子領域から外れない（少なくとも１つの計測ビームの格子領域への照射が維持される）ように一対のヘッドユニット６０を移動する。なお、Ｙスライドテーブル６２を駆動するアクチュエータとして、本実施形態では、歯付きのプーリ６８ｂと、歯付きのベルト６８ｃとを含むベルト駆動装置６８が用いられているが、これに限られず、歯無しプーリとベルトとを含む摩擦車装置が用いられても良い。また、Ｙスライドテーブル６２を牽引する可撓性部材は、ベルトに限られず、例えばロープ、ワイヤ、チェーンなどであっても良い。また、Ｙスライドテーブル６２を駆動するためのアクチュエータの種類は、ベルト駆動装置６８に限られず、例えばリニアモータ、送りネジ装置などの他の駆動装置であっても良い。
Ｘヘッド６４ｘ、Ｙヘッド６４ｙ（図５では不図示。図６参照）、Ｘヘッド６６ｘ、及びＹヘッド６６ｙそれぞれは、上述したマスクエンコーダシステム４８が有するＸヘッド４９ｘ、Ｙヘッド４９ｙと同様の、いわゆる回折干渉方式のエンコーダヘッドであり、Ｙスライドテーブル６２に固定されている。ここで、ヘッドユニット６０において、一対のＹヘッド６４ｙ、一対のＸヘッド６４ｘ、一対のＹヘッド６６ｙ、及び一対のＸヘッド６６ｘは、それぞれの相互間の距離が、例えば振動などに起因して変化しないように、Ｙスライドテーブル６２に対して固定されている。また、Ｙスライドテーブル６２自体も、一対のＹヘッド６４ｙ、一対のＸヘッド６４ｘ、一対のＹヘッド６６ｙ、及び一対のＸヘッド６６ｘそれぞれの相互間の距離が、例えば温度変化に起因して変化しないように、熱膨張率がスケール５２、５６より低い（あるいはスケール５２、５６と同等の）材料で形成されている。
図７に示されるように、一対のＸヘッド６４ｘそれぞれは、Ｘスケール５７ｘの上のＹ軸方向に互いに離間した２箇所（２点）に計測ビームを照射し、一対のＹヘッド６４ｙそれぞれは、Ｙスケール５７ｙ上のＹ軸方向に互いに離間した２箇所（２点）に計測ビームを照射する。基板エンコーダシステム５０では、上記Ｘヘッド６４ｘ、及びＹヘッド６４ｙが対応するスケールからのビームを受光することにより、Ｙスライドテーブル６２（図７では不図示。図５及び図６参照）の変位量情報を主制御装置９０（図８参照）に供給する。すなわち、基板エンコーダシステム５０では、例えば４つのＸヘッド６４ｘと、該Ｘヘッド６４ｘに対向するＸスケール５７ｘ（Ｙスライドテーブル６２のＹ位置によって異なる）とによって、一対のＹスライドテーブル６２（すなわち一対のヘッドユニット６０（図１参照））それぞれのＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＸリニアエンコーダ９６ｘ（図７では不図示。図８参照）が構成され、例えば４つのＹヘッド６４ｙと、該Ｙヘッド６４ｙに対向するＹスケール５７ｙ（Ｙスライドテーブル６２のＹ位置によって異なる）とによって、一対のＹスライドテーブル６２それぞれのＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＹリニアエンコーダ９６ｙ（図７では不図示。図８参照）が構成される。
主制御装置９０は、図８に示されるように、例えば４つのＸリニアエンコーダ９６ｘ、及び、例えば４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力に基づいて、一対のヘッドユニット６０（図１参照）それぞれのＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報を、例えば１０ｎｍ以下の分解能で求める。また、主制御装置９０は、一方のヘッドユニット６０に対応する、例えば２つのＸリニアエンコーダ９６ｘ（あるいは、例えば２つのＹリニアエンコーダ９６ｙ）の出力に基づいて該一方のヘッドユニット６０のθｚ位置情報（回転量情報）を、他方のヘッドユニット６０に対応する、例えば２つのＸリニアエンコーダ９６ｘ（あるいは、例えば２つのＹリニアエンコーダ９６ｙ）の出力に基づいて該他方のヘッドユニット６０のθｚ位置情報（回転量情報）をそれぞれ求める。主制御装置９０は、一対のヘッドユニット６０それぞれのＸＹ平面内の位置情報に基づき、ベルト駆動装置６８を用いてヘッドユニット６０のＹ軸方向の位置を制御する。
ここで、図４（Ａ）に示されるように、エンコーダベース５４には、上述したように、投影光学系１６の＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域それぞれにスケール５６がＹ軸方向に所定間隔で、例えば２つ配置されている。また、上記Ｙ軸方向に所定間隔で配置された、例えば２つのスケール５６のうち、＋Ｙ側のスケール５６にヘッドユニット６０（一対のＸヘッド６４ｘ、一対のＹヘッド６４ｙ（それぞれ図４（Ｃ）参照）の全て）が対向する位置と、－Ｙ側のスケール５６にヘッドユニット６０が対向する位置との間で、Ｙスライドテーブル６２がＹ軸方向に駆動される。
そして、上記マスクエンコーダシステム４８と同様に、基板エンコーダシステム５０においても、ひとつのヘッドユニット６０が有する一対のＸヘッド６４ｘ、及び一対のＹヘッド６４ｙそれぞれの間隔は、図４（Ｃ）に示されるように、隣接するスケール５６間の間隔よりも広く設定されている。これにより、基板エンコーダシステム５０では、一対のＸヘッド６４ｘのうち常に少なくとも一方がＸスケール５７ｘに対向するとともに、一対のＹヘッド６４ｙのうちの少なくとも一方が常にＹスケール５７ｙに対向する。従って、基板エンコーダシステム５０は、計測値を途切れさせることなくＹスライドテーブル６２（ヘッドユニット６０）の位置情報を求めることができる。
また、図７に示されるように、一対のＸヘッド６６ｘそれぞれは、Ｘスケール５３ｘの上のＸ軸方向に互いに離間した２箇所（２点）に計測ビームを照射し、一対のＹヘッド６６ｙそれぞれは、Ｙスケール５３ｙ上のＸ軸方向に互いに離間した２箇所（２点）に計測ビームを照射する。基板エンコーダシステム５０では、上記Ｘヘッド６６ｘ、及びＹヘッド６６ｙが対応するスケールからのビームを受光することにより、基板ホルダ３４（図７では不図示。図２参照）の変位量情報を主制御装置９０（図８参照）に供給する。すなわち、基板エンコーダシステム５０では、例えば４つのＸヘッド６６ｘと、該Ｘヘッド６６ｘに対向するＸスケール５３ｘ（基板ホルダ３４のＸ位置によって異なる）とによって、基板ＰのＸ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＸリニアエンコーダ９４ｘ（図７では不図示。図８参照）が構成され、例えば４つのＹヘッド６６ｙと、該Ｙヘッド６６ｙに対向するＹスケール５３ｙ（基板ホルダ３４のＸ位置によって異なる）とによって、基板ＰのＹ軸方向の位置情報を求めるための、例えば４つのＹリニアエンコーダ９４ｙ（図７では不図示。図８参照）が構成される。
主制御装置９０は、図８に示されるように、例えば４つのＸリニアエンコーダ９４ｘ、及び、例えば４つのＹリニアエンコーダ９４ｙの出力、並びに上記４つのＸリニアエンコーダ９６ｘ、及び、例えば４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力（すなわち、一対のヘッドユニット６０それぞれのＸＹ平面内の位置情報）に基づいて基板ホルダ３４（図２参照）のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報を、例えば１０ｎｍ以下の分解能で求める。また、主制御装置９０は、例えば４つのＸリニアエンコーダ９４ｘ（あるいは、例えば４つのＹリニアエンコーダ９４ｙ）のうちの少なくとも２つの出力に基づいて基板ホルダ３４のθｚ位置情報（回転量情報）を求める。主制御装置９０は、上記基板エンコーダシステム５０の計測値から求められた基板ホルダ３４のＸＹ平面内の位置情報に基づき、基板駆動系９３を用いて基板ホルダ３４のＸＹ平面内の位置を制御する。
また、図４（Ａ）に示されるように、基板ホルダ３４には、上述したように、基板Ｐの＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域それぞれにスケール５２がＸ軸方向に所定間隔で、例えば５つ配置されている。また、上記Ｘ軸方向に所定間隔で配置された、例えば５つのスケール５２のうち、最も＋Ｘ側のスケール５２にヘッドユニット６０（一対のＸヘッド６６ｘ、一対のＹヘッド６６ｙ（それぞれ図４（Ｂ）参照）の全て）が対向する位置と、最も－Ｘ側のスケール５２にヘッドユニット６０が対向する位置との間で、基板ホルダ３４がＸ軸方向に駆動される。
そして、上記マスクエンコーダシステム４８と同様に、ひとつのヘッドユニット６０が有する一対のＸヘッド６６ｘ、及び一対のＹヘッド６６ｙそれぞれの間隔は、図４（Ｂ）に示されるように、隣接するスケール５２間の間隔よりも広く設定されている。これにより、基板エンコーダシステム５０では、一対のＸヘッド６６ｘのうち常に少なくとも一方がＸスケール５３ｘに対向するとともに、一対のＹヘッド６６ｙのうちの少なくとも一方が常にＹスケール５３ｙに対向する。従って、基板エンコーダシステム５０は、計測値を途切れさせることなく基板ホルダ３４（図４（Ａ）参照）の位置情報を求めることができる。
なお。基板エンコーダシステム５０の一対のヘッドユニット６０のそれぞれが有する一対のＹヘッド６４ｙ、一対のＸヘッド６４ｘ、一対のＹヘッド６６ｙ、及び一対のＸヘッド６６ｘ、並びにこれらのヘッドからの計測ビームが照射されるスケール５６、５２について、前述したマスクエンコーダシステム４８を構成するヘッド、スケールに関して説明した全ての説明（なお書き含む）の構成を同様に適用することができる。
図６に戻り、防塵カバー５５は、ＸＺ断面Ｕ字状に形成されたＹ軸方向に延びる部材から成り、一対の対向面間に上述したエンコーダベース５４の第２部分５４ｂ、及びＹスライドテーブル６２が所定のクリアランスを介して挿入されている。防塵カバー５５の下面には、Ｘヘッド６６ｘ、及びＹヘッド６６ｙを通過させる開口部が形成されている。これにより、Ｙリニアガイド装置６３、ベルト６８ｃなどから発生する粉塵がスケール５２に付着することが抑制される。また、エンコーダベース５４の下面には、一対の防塵板５５ａ（図５では不図示）が固定されている。スケール５６は、一対の防塵板５５ａ間に配置されており、Ｙリニアガイド装置６３などから発生する粉塵がスケール５６に付着することが抑制される。
図８には、液晶露光装置１０（図１参照）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９０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９０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、液晶露光装置１０の構成各部を統括制御する。
上述のようにして構成された液晶露光装置１０（図１参照）では、主制御装置９０（図８参照）の管理の下、不図示のマスクローダによって、マスクステージ装置１４上へのマスクＭのロードが行われるとともに、不図示の基板ローダによって、基板ステージ装置２０（基板ホルダ３４）上への基板Ｐのロードが行われる。その後、主制御装置９０により、不図示のアライメント検出系を用いてアライメント計測（基板Ｐの複数のアライメントマークの検出）が実行され、そのアライメント計測の終了後、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域に逐次ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。なお、アライメント計測動作においても基板エンコーダシステム５０によって基板ホルダ３４の位置情報が計測される。
次に、露光動作時におけるマスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０の動作の一例を、図９（Ａ）～図１６（Ｂ）を用いて説明する。なお、以下の説明では、１枚の基板Ｐ上に４つのショット領域が設定された場合（いわゆる４面取りの場合）を説明するが、１枚の基板Ｐ上に設定されるショット領域の数、及び配置は、適宜変更可能である。
図９（Ａ）には、アライメント動作が完了した後のマスクステージ装置１４が、図９（Ｂ）には、アライメント動作が完了した後の基板ステージ装置２０（ただし基板ホルダ３４以外の部材は不図示。以下、同じ）がそれぞれ示されている。露光処理は、一例として、図９（Ｂ）に示されるように、基板Ｐの－Ｙ側かつ＋Ｘ側に設定された第１ショット領域Ｓ１から行われる。マスクステージ装置１４では、図９（Ａ）に示されるように、照明系１２からの照明光ＩＬ（それぞれ図１参照）が照射される照明領域（ただし、図９（Ａ）に示される状態では、まだマスクＭに対し照明光ＩＬは照射されていない）よりもマスクＭの＋Ｘ側の端部が幾分－Ｘ側に位置するように、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクＭの位置決めがされる。具体的には、例えば、照明領域に対してマスクＭのパターン領域の＋Ｘ側の端部が、所定の速度で走査露光するために必要な助走距離（すなわち、所定の速度に達するために必要な加速距離）だけ－Ｘ側に配置され、その位置においてマスクエンコーダシステム４８によりマスクＭの位置が計測できるようにスケール４６が設けられている。また、基板ステージ装置２０では、図９（Ｂ）に示されるように、投影光学系１６からの照明光ＩＬ（図１参照）が照射される露光領域（ただし、図９（Ｂ）に示される状態では、まだ基板Ｐに対し照明光ＩＬは照射されていない）よりも第１ショット領域Ｓ１の＋Ｘ側の端部が幾分－Ｘ側に位置するように、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板Ｐの位置決めがされる。具体的には、例えば、露光領域に対して基板Ｐの第１ショット領域Ｓ１の＋Ｘ側の端部が、所定の速度で走査露光するために必要な助走距離（すなわち、所定の速度に達するために必要な加速距離）だけ－Ｘ側に配置され、その位置において基板エンコーダシステム５０により基板Ｐの位置が計測できるようにスケール５２が設けられている。なお、ショット領域の走査露光を終えてマスクＭおよび基板Ｐをそれぞれ減速する側においても、同様に走査露光時の速度から所定の速度まで減速させるために必要な減速距離だけマスクＭおよび基板Ｐをさらに移動させるまでマスクエンコーダシステム４８、基板エンコーダシステム５０によりそれぞれマスクＭ、基板Ｐの位置を計測可能なようにスケール４６，５２が設けられている。あるいは、加速中および減速中の少なくとも一方の動作中には、マスクエンコーダシステム４８、基板エンコーダシステム５０とは別の計測系によってマスクＭおよび基板Ｐの位置をそれぞれ計測できるようにしても良い。
次いで、図１０（Ａ）に示されるように、マスクホルダ４０が＋Ｘ方向に駆動（加速、等速駆動、及び減速）されるとともに、該マスクホルダ４０に同期して、図１０（Ｂ）に示されるように、基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に駆動（加速、等速駆動、及び減速）される。マスクホルダ４０が駆動される際、主制御装置９０（図８参照）は、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクＭの位置制御を行うとともに、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板Ｐの位置制御を行う。基板ホルダ３４がＸ軸方向に駆動される際、一対のヘッドユニット６０は、静止状態とされる。マスクホルダ４０、及び基板ホルダ３４がＸ軸方向に等速駆動される間、基板Ｐには、マスクＭ及び投影光学系１６を通過した照明光ＩＬ（それぞれ図１参照）が照射され、これによりマスクＭが有するマスクパターンがショット領域Ｓ１に転写される。
基板Ｐ上の第１ショット領域Ｓ１に対するマスクパターンの転写が完了すると、基板ステージ装置２０では、図１１（Ｂ）に示されるように、第１ショット領域Ｓ１の＋Ｙ側の設定された第２ショット領域Ｓ２への露光動作のために、基板ホルダ３４が－Ｙ方向に所定距離（基板Ｐの幅方向寸法のほぼ半分の距離）、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて駆動（Ｙステップ）される。上記基板ホルダ３４のＹステップ動作時において、マスクホルダ４０は、図１１（Ａ）に示されるように、マスクＭの－Ｘ側の端部が照明領域（ただし、図１１（Ａ）に示される状態では、マスクＭは照明されない）よりも幾分＋Ｘ側に位置した状態で静止している。
ここで、図１１（Ｂ）に示されるように、上記基板ホルダ３４のＹステップ動作時において、基板ステージ装置２０では、一対のヘッドユニット６０が、基板ホルダ３４に同期してＹ軸方向に駆動される。すなわち、主制御装置９０（図８参照）は、基板エンコーダシステム５０（図８参照）のうち、Ｙリニアエンコーダ９４ｙの出力に基づいて、基板ホルダ３４を基板駆動系９３（図８参照）を介して目標位置までＹ軸方向に駆動しつつ、Ｙリニアエンコーダ９６ｙ（図８参照）の出力に基づいて、一対のヘッドユニット６０を対応するベルト駆動装置６８（図８参照）を介してＹ軸方向に駆動する。この際、主制御装置９０は、一対のヘッドユニット６０と基板ホルダ３４とを同期して（一対のヘッドユニット６０が基板ホルダ３４に追従するように）駆動する。従って、基板ホルダ３４のＹ位置（基板ホルダ３４の移動中も含む）に関わらず、Ｘヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙ（それぞれ図７参照）から照射される計測ビームそれぞれが、Ｘスケール５３ｘ、Ｙスケール５３ｙ（それぞれ図７参照）から外れることがない。換言すると、基板ホルダ３４をＹ軸方向に移動中（Ｙステップ動作中）にＸヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙから照射される計測ビームそれぞれがＸスケール５３ｘ、Ｙスケール５３ｙから外れない程度、すなわちＸヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙからの計測ビームによる計測が途切れない（計測を継続できる）程度に、一対のヘッドユニット６０と基板ホルダ３４とをＹ軸方向へ移動させれば良い。すなわち、一対のヘッドユニット６０と基板ホルダ３４とのＹ軸方向への移動は、同期、追従移動でなくても良い。
基板ホルダ３４のＹステップ動作が完了すると、図１２（Ａ）に示されるように、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクホルダ４０が－Ｘ方向に駆動されるとともに、該マスクホルダ４０に同期して、図１２（Ｂ）に示されるように、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板ホルダ３４が－Ｘ方向に駆動される。これにより、第２ショット領域Ｓ２にマスクパターンが転写される。この際も一対のヘッドユニット６０は、静止状態とされる。
第２ショット領域Ｓ２への露光動作が完了すると、マスクステージ装置１４では、図１３（Ａ）に示されるように、マスクホルダ４０が＋Ｘ方向に駆動され、照明領域よりもマスクＭの－Ｘ側の端部が幾分＋Ｘ側に位置するように、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクＭの位置決めがされる。また、基板ステージ装置２０では、図１３（Ｂ）に示されるように、第２ショット領域Ｓ２の－Ｘ側に設定された第３ショット領域Ｓ３への露光動作のために、基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に駆動され、露光領域よりも第３ショット領域Ｓ３の－Ｘ側の端部が幾分＋Ｘ側に位置するように、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板Ｐの位置決めがされる。図１３（Ａ）及び図１３（Ａ）に示されるマスクホルダ４０、及び基板ホルダ３４の移動動作時において、照明系１２（図１参照）からは、照明光ＩＬがマスクＭ（図１３（Ａ）参照）及び基板Ｐ（図１３（Ｂ）参照）に対して照射されない。すなわち、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるマスクホルダ４０、及び基板ホルダ３４の移動動作は、単なるマスクＭ、及び基板Ｐの位置決め動作（Ｘステップ動作）である。
マスクＭ、及び基板ＰのＸステップ動作が完了すると、マスクステージ装置１４では、図１４（Ａ）に示されるように、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクホルダ４０が－Ｘ方向に駆動されるとともに、該マスクホルダ４０に同期して、図１４（Ｂ）に示されるように、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板ホルダ３４が－Ｘ方向に駆動される。これにより、第３ショット領域Ｓ３にマスクパターンが転写される。この際も一対のヘッドユニット６０は、静止状態とされる。
第３ショット領域Ｓ３への露光動作が完了すると、基板ステージ装置２０では、図１５（Ｂ）に示されるように、第３ショット領域Ｓ３の－Ｙ側の設定された第４ショット領域Ｓ４への露光動作のために、基板ホルダ３４が＋Ｙ方向に所定距離、駆動（Ｙステップ駆動）される。この際、図１１（Ｂ）に示される基板ホルダ３４のＹステップ動作時と同様に、マスクホルダ４０は静止状態とされる（図１５（Ａ）参照）。また、一対のヘッドユニット６０は、基板ホルダ３４に同期して（基板ホルダ３４に追従するように）＋Ｙ方向に駆動される。
基板ホルダ３４のＹステップ動作が完了すると、図１６（Ａ）に示されるように、マスクエンコーダシステム４８（図８参照）の出力に基づいてマスクホルダ４０が＋Ｘ方向に駆動されるとともに、該マスクホルダ４０に同期して、図１６（Ｂ）に示されるように、基板エンコーダシステム５０（図８参照）の出力に基づいて基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に駆動される。これにより、第４ショット領域Ｓ４にマスクパターンが転写される。この際も一対のヘッドユニット６０は、静止状態とされる。
以上説明したように、本実施形態に係る液晶露光装置１０によれば、マスクＭのＸＹ平面内の位置情報を求めるためのマスクエンコーダシステム４８、及び基板ＰのＸＹ平面内の位置情報を求めるための基板エンコーダシステム５０（それぞれ図１参照）それぞれは、対応するスケールに対して照射される計測ビームの光路長が短いので、例えば従来の干渉計システムに比べて空気揺らぎの影響を低減できる。従って、マスクＭ、及び基板Ｐの位置決め精度が向上する。また、空気揺らぎの影響が小さいので、従来の干渉計システムを用いる場合に必須となる部分空調設備を省略でき、コストダウンが可能となる。
さらに、干渉計システムを用いる場合には、大きくて重いバーミラーをマスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０に備える必要があったが、本実施形態に係るマスクエンコーダシステム４８、及び基板エンコーダシステム５０では、上記バーミラーが不要となるので、マスクホルダ４０を含む系（例えば、マスクステージ装置）、及び基板ホルダ３４を含む系（例えば、基板ステージ装置）それぞれが小型・軽量化するとともに重量バランスが良くなり、これによりマスクＭ、基板Ｐの位置制御性が向上する。また、干渉計システムを用いる場合に比べ、調整箇所が少なくて済むので、マスクステージ装置１４、及び基板ステージ装置２０のコストダウンし、さらにメンテナンス性も向上する。また、組み立て時の調整も容易（あるいは不要）となる。
また、本実施形態に係る基板エンコーダシステム５０では、Ｙ軸方向への基板Ｐの移動（例えばステップ動作）において、一対のヘッドユニット６０をＹ軸方向に駆動することにより、基板ＰのＹ位置情報を求める構成であるため、基板ステージ装置２０側にＹ軸方向に延びるスケールを配置する、またはＸ軸方向に延びるスケールの幅をＹ軸方向に広げる必要（あるいは装置本体１８側にＹ軸方向に複数のヘッドを配列する必要）がない。従って、基板位置計測系の構成をシンプルにすることができ、コストダウンが可能となる。
また、本実施形態に係るマスクエンコーダシステム４８では、隣接する一対のエンコーダヘッド（Ｘヘッド４９ｘ、Ｙヘッド４９ｙ）の出力をマスクホルダ４０のＸ位置に応じて適宜切り換えながら該マスクホルダ４０のＸＹ平面内の位置情報を求める構成であるので、複数のスケール４６をＸ軸方向に所定間隔で（互いに離間して）配置しても、マスクホルダ４０の位置情報を途切れることなく求めることができる。従って、マスクホルダ４０の移動ストロークと同等の長さ（本実施形態のスケール４６の約３倍の長さ）のスケールを用意する必要がなく、コストダウンが可能であり、特に本実施形態のような大型のマスクＭを用いる液晶露光装置１０に好適である。本実施形態に係る基板エンコーダシステム５０も同様に、複数のスケール５２がＸ軸方向に、複数のスケール５６がＹ軸方向に、それぞれ所定間隔で配置されるので、基板Ｐの移動ストロークと同等の長さのスケールを用意する必要がなく、大型の基板Ｐを用いる液晶露光装置１０に好適である。
なお、上記第１の実施形態では、一対のヘッドユニット６０が、それぞれ基板ホルダ３４の位置を計測するための４つのヘッド（各一対のＸヘッド６６ｘ及びＹヘッド６６ｙ）を有し、合計で８つの基板ホルダ位置計測用のヘッドが設けられた場合について説明したが、基板ホルダ位置計測用のヘッドの数は、８つより少なくても良い。以下では、このような実施形態について説明する。
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について図１７～図２０（Ｃ）に基づいて説明する。本第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板エンコーダシステム５０の一部の構成を除き、前述の第１の実施形態と同じなので、以下、相違点についてのみ説明し、第１の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、第１の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
図１７には、本第２の実施形態に係る基板ホルダ３４及び基板エンコーダシステム５０の一対のヘッドユニット６０が、投影光学系１６とともに平面図にて示されている。図１７では、説明をわかり易くするため、エンコーダベース５４等の図示が省略されている。また、図１７では、ヘッドユニット６０（Ｙスライドテーブル６２）が点線で図示されるとともに、Ｙスライドテーブル６２の上面に設けられたＸヘッド６４ｘ、Ｙヘッド６４ｙの図示も省略されている。
本第２の実施形態に係る液晶露光装置では、図１７に示されるように、基板ホルダ３４の基板載置領域を挟む＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域に、それぞれエンコーダスケール１５２（以下、単にスケール１５２と称する）がＸ軸方向に関して格子領域が互いに離れて配置されるようにＸ軸方向に所定間隔で、例えば５つ配置されている。基板載置領域の＋Ｙ側に配置された５つのスケール１５２と、－Ｙ側の領域に配置された５つのスケール１５２では、隣接するスケール１５２（格子領域）間の間隔は、同じであるが、その配置位置が、＋Ｙ側の５つのスケール１５２に対して、－Ｙ側の５つのスケール１５２が全体的に、所定距離Ｄ（隣接するスケール１５２（格子領域）の間隔より幾分大きな距離）＋Ｘ側にずれて配置されている。これは、基板ホルダ３４の位置情報を計測する後述する２つのＸヘッド６６ｘ及び２つのＹヘッド６６ｙの合計４つのヘッドのうちの２つ以上がいずれのスケールにも対向しない状態が発生しない（すなわち、４つのヘッドで計測ビームがスケールから外れる非計測期間が重ならない）ようにするためである。
各スケール１５２は、例えば石英ガラスにより形成されたＸ軸方向に延びる平面視矩形の板状（帯状）の部材から成る。各スケール１５２の上面には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする所定ピッチ（例えば１μｍ）の反射型の２次元回折格子（２次元グレーティング）ＲＧが形成されている。以下では、前述の格子領域を単に２次元グレーティングＲＧとも呼ぶ。なお、図１７では、図示の便宜上、２次元グレーティングＲＧの格子線間の間隔（ピッチ）は、実際よりも格段に広く図示されている。以下で説明するその他の図においても同様である。以下では、基板ホルダ３４の＋Ｙ側の領域に配置された５つのスケール１５２を、第１格子群と称し、基板ホルダ３４の－Ｙ側の領域に配置された５つのスケール１５２を、第２格子群と称するものとする。
＋Ｙ側に位置する一方のヘッドユニット６０のＹスライドテーブル６２の下面（－Ｚ側の面）には、スケール１５２にそれぞれ対向する状態で、Ｘヘッド６６ｘとＹヘッド６６ｙがＸ軸方向に所定間隔（隣接するスケール１５２の間隔より大きな距離）離れて固定されている。同様に、－Ｙ側に位置する他方のヘッドユニット６０のＹスライドテーブル６２の下面（－Ｚ側の面）には、スケール１５２にそれぞれ対向する状態で、Ｙヘッド６６ｙとＸヘッド６６ｘがＸ軸方向に所定間隔離れて固定されている。すなわち、第１格子群と対向するＸヘッド６６ｘおよびＹヘッド６６ｙと、第２格子群と対向するＸヘッド６６ｘおよびＹヘッド６６ｙはそれぞれ、隣接するスケール１５２の格子領域の間隔よりも広い間隔で計測ビームをスケール１５２に照射する。以下では、説明の便宜上、一方のヘッドユニット６０が有するＸヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙを、それぞれヘッド６６ａ、ヘッド６６ｂと呼び、他方のヘッドユニット６０が有するＹヘッド６６ｙ、Ｘヘッド６６ｘを、それぞれヘッド６６ｃ、ヘッド６６ｄとも呼ぶものとする。
この場合、ヘッド６６ａとヘッド６６ｃが、同一のＸ位置（Ｙ軸方向と平行な同一直線上）に配置され、ヘッド６６ｂとヘッド６６ｄが、ヘッド６６ａとヘッド６６ｃのＸ位置と異なる、同一のＸ位置（Ｙ軸方向と平行な同一直線上）に配置されている。ヘッド６６ａ、６６ｄとそれぞれ対向する２次元グレーティングＲＧとによって、一対のＸリニアエンコーダが構成され、ヘッド６６ｂ、６６ｃとそれぞれ対向する２次元グレーティングＲＧとによって、一対のＹリニアエンコーダが構成されている。
本第２の実施形態に係る液晶露光装置では、ヘッドユニット６０の残りの部分を含み、その他の部分の構成は、主制御装置９０の基板エンコーダシステムを用いた基板ホルダ３４の駆動制御（位置制御）を除き、前述した第１の実施形態に係る液晶露光装置１０と同様になっている。
本第２の実施形態に係る液晶露光装置では、図１８（Ａ）に示される、基板ホルダ３４の＋Ｘ端部に一対のヘッドユニット６０が対向する第１位置と、図１８（Ｂ）に示される、基板ホルダ３４の－Ｘ端部に一対のヘッドユニット６０が対向する第２位置との間で、基板ホルダ３４がＸ軸方向に移動する範囲内で、一対のヘッドユニット６０のヘッド６６ａ～６６ｄ、すなわち一対のＸリニアエンコーダ及び一対のＹリニアエンコーダによる基板ホルダ３４の位置計測が可能である。図１８（Ａ）は、ヘッド６６ｂのみがいずれのスケール１５２にも対向していない状態を示し、図１８（Ｂ）は、ヘッド６６ｃのみがいずれのスケール１５２にも対向していない状態を示している。
図１８（Ａ）に示される第１位置と図１８（Ｂ）に示される第２位置との間で基板ホルダ３４がＸ軸方向に移動する過程で、一対のヘッドユニット６０とスケール１５２との位置関係は、図１９（Ａ）～図１９（Ｄ）にそれぞれ示される第１の状態～第４の状態と、４つのヘッド６６ａ～６６ｄの全てが、いずれかのスケール１５２の２次元グレーティングＲＧに対向する（すなわち、４つのヘッド６６ａ～６６ｄの全てで計測ビームが２次元グレーティングＲＧに照射される）第５の状態との５つの状態の間で遷移する。以下では、ヘッドがスケール１５２の２次元グレーティングＲＧに対向する、あるいは計測ビームがスケール１５２の２次元グレーティングＲＧに照射されると言う代わりに、単にヘッドがスケールに対向すると表現する。
ここでは、説明の便宜上、６つのスケール１５２を取り上げ、各スケールにそれぞれ識別のための記号ａ～ｆを付して、スケール１５２ａ～１５２ｆと表記する（図１９（Ａ）参照）。
図１９（Ａ）の第１状態は、ヘッド６６ａがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃ、６６ｄがスケール１５２ｅに対向し、ヘッド６６ｂのみが、いずれのスケールにも対向しない状態を示し、図１９（Ｂ）の第２状態は、図１９（Ａ）の状態から基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に所定距離移動してヘッド６６ａ、６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｄがスケール１５２ｅに対向し、ヘッド６６ｃのみがいずれのスケールにも対向しなくなった状態を示す。図１９（Ａ）の状態から図１９（Ｂ）の状態に遷移する過程で、ヘッド６６ａ、６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃ，６６ｄが、スケール１５２ｅに対向する第５の状態を経由する。
図１９（Ｃ）の第３の状態は、図１９（Ｂ）の状態から基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に所定距離移動してヘッド６６ａのみがいずれのスケールにも対向しなくなった状態を示す。図１９（Ｂ）の状態から図１９（Ｃ）の状態に遷移する過程で、ヘッド６６ａ、６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃがスケール１５２ｄに対向し、且つヘッド６６ｄがスケール１５２ｅに対向する第５の状態を経由する。
図１９（Ｄ）の第４の状態は、図１９（Ｃ）の状態から基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に所定距離移動してヘッド６６ｄのみがいずれのスケールにも対向しなくなった状態を示す。図１９（Ｃ）の状態から図１９（Ｄ）の状態に遷移する過程で、ヘッド６６ａがスケール１５２ａに対向し、且つヘッド６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃがスケール１５２ｄに対向し、且つヘッド６６ｄがスケール１５２ｅに対向する第５の状態を経由する。
図１９（Ｄ）の状態から、基板ホルダ３４が所定距離＋Ｘ方向に移動すると、ヘッド６６ａがスケール１５２ａに対向し、且つヘッド６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃ、６６ｄがスケール１５２ｄに対向する第５の状態を経由した後、ヘッド６６ａがスケール１５２ａに対向し、且つヘッド６６ｃ、６６ｄがスケール１５２ｄに対向し、ヘッド６６ｂのみが、いずれのスケールにも対向しない第１の状態となる。
以上は、基板ホルダ３４の±Ｙ側にそれぞれ５つ配置されたスケール１５２のうちの各３つのスケール１５２と、一対のヘッドユニット６０との間の状態（位置関係）の遷移についての説明であるが、１０のスケール１５２と一対のヘッドユニット６０との間でも、基板ホルダ３４の±Ｙ側にそれぞれ配置された５つのスケールのうちの隣接する各３つのスケール１５２について見れば、一対のヘッドユニット６０との位置関係は、上述と同様の順序で遷移する。
このように、本第２の実施形態では、基板ホルダ３４がＸ軸方向に移動されても、２つのＸヘッド６６ｘ、すなわちヘッド６６ａ、６６ｄと２つのＹヘッド６６ｙ、すなわちヘッド６６ｂ、６６ｃとの合計４つのうちの少なくとも３つが、常にいずれかのスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）に対向する。さらに、基板ホルダ３４がＹ軸方向に移動されても、４つのヘッドともＹ軸方向に関して計測ビームがスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）から外れないように一対のＹスライドテーブル６２がＹ軸方向に駆動されるため、４つのヘッドの少なくとも３つが常にいずれかのスケール１５２に対向する。したがって、主制御装置９０は、常時、ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つを用いて、基板ホルダ３４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置情報を管理することが可能である。以下、この点についてさらに説明する。
Ｘヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙの計測値を、それぞれＣＸ、ＣＹとすると、計測値ＣＸ，ＣＹは、それぞれ、次式（１ａ）、（１ｂ）で表すことができる。
ＣＸ＝ （ｐｉ－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑｉ－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（１ａ）
ＣＹ＝－（ｐｉ－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑｉ－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（１ｂ）
ここで、Ｘ、Ｙ、θｚは、それぞれ基板ホルダ３４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置を示す。また、ｐｉ、ｑｉは、ヘッド６６ａ～６６ｄそれぞれのＸ位置（Ｘ座標値）、Ｙ位置（Ｙ座標値）である。本実施形態では、ヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄそれぞれのＸ座標値ｐｉ及びＹ座標値ｑｉ（ｉ＝１、２、３、４）は、前述の４つのＸリニアエンコーダ９６ｘと、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力から算出される一対のヘッドユニット６０（図１参照）それぞれのＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報（Ｙスライドテーブル６２の中心のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置）から、各ヘッドのＹスライドテーブル６２の中心に対する既知の位置関係に基づいて簡単に算出することができる。
したがって、基板ホルダ３４と一対のヘッドユニット６０とが図１８（Ａ）に示されるような位置関係にあり、このとき基板ホルダ３４のＸＹ平面内の３自由度方向の位置が（Ｘ、Ｙ、θｚ）であるものとすると、３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄの計測値は、理論上、次の式（２ａ）～（２ｃ）（アフィン変換の関係とも呼ぶ）で表すことができる。
Ｃ１＝ （ｐ１－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ１－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（２ａ）
Ｃ３＝－（ｐ３－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ３－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（２ｂ）
Ｃ４＝ （ｐ４－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ４－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（２ｃ）
基板ホルダ３４が座標原点（Ｘ，Ｙ、θｚ）＝（０，０，０）にある基準状態では、連立方程式（２ａ）～（２ｃ）より、Ｃ１＝ｐ１，Ｃ３＝ｑ３，Ｃ４＝ｐ４となる。基準状態は、例えば投影光学系１６による投影領域の中心に、基板ホルダ３４中心（基板Ｐの中心にほぼ一致）が一致し、θｚ回転がゼロの状態である。したがって、基準状態では、ヘッド６６ｂによる基板ホルダ３４のＹ位置の計測も可能となっており、ヘッド６６ｂによる計測値Ｃ２は、式（１ｂ）に従い、Ｃ２＝ｑ２となる。
従って、基準状態において、３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄの計測値を、それぞれｐ１，ｑ３，ｐ４と初期設定すれば、以降基板ホルダ３４の変位（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄは、式（２ａ）～（２ｃ）で与えられる理論値を提示することになる。
なお、基準状態において、ヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄのいずれか１つ、例えばヘッド６６ｃに代えて、ヘッド６６ｂの計測値Ｃ２を、ｑ２に初期設定しても良い。
この場合には、以降基板ホルダ３４の変位（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄは、式（２ａ）、（２ｃ）、（２ｄ）で与えられる理論値を提示することになる。
Ｃ１＝ （ｐ１－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ１－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（２ａ）
Ｃ４＝ （ｐ４－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ４－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（２ｃ）
Ｃ２＝－（ｐ２－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ２－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（２ｄ）
連立方程式（２ａ）～（２ｃ）及び連立方程式（２ａ）、（２ｃ）、（２ｄ）では、変数が３つ（Ｘ，Ｙ，θｚ）に対して３つの式が与えられている。従って、逆に、連立方程式（２ａ）～（２ｃ）における従属変数Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４、あるいは連立方程式（２ａ）、（２ｃ）、（２ｄ）における従属変数Ｃ１，Ｃ４，Ｃ２が与えられれば、変数Ｘ，Ｙ，θｚを求めることができる。ここで、近似ｓｉｎθｚ≒θｚを適用すると、あるいはより高次の近似を適用しても、容易に方程式を解くことができる。従って、ヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄ（又はヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄ）の計測値Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４（又はＣ１，Ｃ２，Ｃ４）よりウエハステージＷＳＴの位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出することができる。
次に、本第２の実施形態に係る液晶露光装置で行われる、基板ホルダ３４の位置情報を計測する、基板エンコーダシステムのヘッドの切り換え時におけるつなぎ処理、すなわち計測値の初期設定について、主制御装置９０の動作を中心として説明する。
本第２の実施形態では、前述の如く、基板ホルダ３４の有効ストローク範囲では常に３つのエンコーダ（Ｘヘッド及びＹヘッド）が基板ホルダ３４の位置情報を計測しており、エンコーダ（Ｘヘッド又はＹヘッド）の切り換え処理を行う際には、例えば図２０（Ｂ）に示されるように、４つのヘッド６６ａ～６６ｄのそれぞれが、いずれかのスケール１５２に対向し、基板ホルダ３４の位置を計測可能な状態（前述の第５の状態）となる。図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示されるように、ヘッド６６ａ、６６ｂ及び６６ｄで基板ホルダ３４の位置を計測していた状態から、基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に移動して、図２０（Ｃ）に示されるように、ヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄで基板ホルダ３４の位置を計測する状態に遷移する途中で出現する第５の状態の一例を示す。すなわち、図２０（Ｂ）は、基板ホルダ３４の位置情報の計測に用いられる３つのヘッドが、ヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄからヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄに切り換えられている最中の状態を示す。
基板ホルダ３４のＸＹ平面内の位置制御（位置情報の計測）に用いられるヘッド（エンコーダ）の切り換え処理（つなぎ）を行おうとする瞬間において、図２０（Ｂ）に示されるように、ヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ及び６６ｄが、それぞれスケール１５２ｂ、１５２ｂ、１５２ｄ、１５２ｅに対向している。図２０（Ａ）から図２０（Ｃ）を一見すると、図２０（Ｂ）においてヘッド６６ａからヘッド６６ｃに切り換えようとしているように見えるが、ヘッド６６ａとヘッド６６ｃとでは、計測方向が異なることからも明らかなように、つなぎを行おうとするタイミングにおいてヘッド６６ａの計測値（カウント値）をそのままヘッド６６ｃの計測値の初期値として与えても何の意味もない。
そこで、本実施形態では、主制御装置９０が、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ及び６６ｄを用いる基板ホルダ３４の位置情報の計測（及び位置制御）から、３つのヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄを用いる基板ホルダ３４の位置情報の計測（及び位置制御）に切り換えるようになっている。すなわち、この方式は通常のエンコーダつなぎの概念とは異なり、あるヘッドから別のヘッドにつなぐというのではなく、３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせから別の３つのヘッド（エンコーダ）の組み合わせにつなぐものである。
主制御装置９０は、まず、ヘッド６６ａ、６６ｄ及び６６ｂの計測値Ｃ１，Ｃ４，Ｃ２に基づいて、連立方程式（２ａ）、（２ｃ）、（２ｄ）を解き、基板ホルダのＸＹ平面内の位置情報（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。
次に、主制御装置９０は、次式（３）のアフィン変換の式に、上で算出したＸ，θｚを代入して、ヘッド６６ｃの計測値の初期値（ヘッド６６ｃが計測すべき値）を求める。
Ｃ３＝－（ｐ３－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ３－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（３）
上式（３）において、ｐ３，ｑ３は、ヘッド６６ｃの計測点のＸ座標値、Ｙ座標値である。本実施形態では、Ｘ座標値ｐ３及びＹ座標値ｑ３は、前述した通り、４つのＸリニアエンコーダ９６ｘと、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力から算出される一対のヘッドユニット６０それぞれのＹスライドテーブル６２の中心のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置から、ヘッド６６ｃのＹスライドテーブル６２の中心に対する既知の位置関係に基づいて算出された値が用いられる。
上記初期値Ｃ３をヘッド６６ｃの初期値として与えることで、基板ホルダ３４の３自由度方向の位置（Ｘ，Ｙ，θｚ）を維持したまま、矛盾なくつなぎが完了することになる。それ以降は、切り換え後に使用するヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄの計測値Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を用いて、次の連立方程式（２ｂ）～（２ｄ）を解いて、ウエハステージＷＳＴの位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出する。
Ｃ３＝－（ｐ３－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ３－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（２ｂ）
Ｃ４＝ （ｐ４－Ｘ）ｃｏｓθｚ＋（ｑ４－Ｙ）ｓｉｎθｚ ……（２ｃ）
Ｃ２＝－（ｐ２－Ｘ）ｓｉｎθｚ＋（ｑ２－Ｙ）ｃｏｓθｚ ……（２ｄ）
なお、上では、３つのヘッドから、この３つのヘッドと異なる別のヘッドを１つ含む異なる３つのヘッドへの切り換えについて説明したが、これは切り換え前の３つのヘッドの計測値から求まる基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を用いて、切り換え後に用いられる別のヘッドで計測すべき値を、アフィン変換の原理に基づいて、算出し、その算出した値を、切り換え後に用いられる別のヘッドの初期値として設定しているため、このように説明した。しかしながら、切り換え後に用いられる別のヘッドで計測すべき値の算出等の手順には触れず、切り換え及びつなぎ処理の直接の対象である２つのヘッドにのみ注目すれば、切り換え前に使用している３つのヘッドのうちの１つのヘッドを別の１つのヘッドに切り換えているとも言える。いすれにしても、ヘッドの切り換えは、切り換え前に基板ホルダの位置情報の計測及び位置制御に用いられているヘッドと、切り換え後に用いられるヘッドとが、ともに、いずれかのスケール１５２に同時に対向している状態で行われる。
なお、上の説明は、ヘッド６６ａ～６６ｄの切り換えの一例であるが、いずれの３つのヘッドから別の３つのヘッドへの切り換え、あるいはいずれのヘッドから別のヘッドへの切り換えにおいても、上記の説明と同様の手順でヘッドの切り換えが行われる。
ところで、本第２の実施形態のように、格子部を複数のスケール（２次元グレーティングＲＧ）で構成する場合、それぞれ計測ビームが照射されるスケール同士が、より厳密には各スケールに形成された格子（２次元グレーティングＲＧ）が相互にずれると、エンコーダシステムの計測誤差が発生する。
また、本第２の実施形態では、基板ホルダ３４のＸ位置に応じて、基板ホルダ３４の位置情報計測及び位置制御に用いられる少なくとも３つのヘッドの計測ビームが照射される少なくとも２つのスケール１５２の組み合わせが異なり、いわば、これら少なくとも２つのスケールの組み合わせ毎に座標系が存在すると考えることができ、例えば少なくとも２つのスケールの相対位置変動などによって、これらの座標系間にずれ（グリッド誤差）が生じると、エンコーダシステムの計測誤差が発生する。なお、少なくとも２つのスケールの相対位置関係は長期的に変化するため、グリッド誤差、すなわち計測誤差も変動する。
しかるに、本第２の実施形態では、ヘッドの切り換えに際し、切り換え後のヘッドの初期値を設定する時点では、４つのヘッド６６ａ～６６ｄの全てが同時に少なくとも２つのスケール１５２のいずれかに対向する第５の状態が発生する。この第５の状態では、４つのヘッド全てで基板ホルダ３４の位置情報の計測が可能であるが、基板ホルダの位置座標（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測のためには、ヘッドは３つしか必要がないので、１つは冗長となる。そこで、主制御装置９０は、この冗長ヘッドの計測値を利用することで、座標系間のずれ（グリッド誤差）に起因するエンコーダシステムの計測誤差の補正情報（グリッド又は格子補正情報）の取得、及びグリッド誤差に起因するエンコーダシステムの計測誤差が補償されるような基板ホルダ３４の駆動（位置制御）を行うこととしている。
例えば４つのヘッド６６ａ～６６ｄのそれぞれが、同時に少なくとも２つのスケールに対向しているときに、２組の３つ１組のヘッドによる基板ホルダの位置座標（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測を行い、その計測により得られた、具体的には、前述のアフィン変換の式を利用した連立方程式を解くことで得られた位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の差、すなわちオフセットΔｘ、Δｙ、Δθｚを求め、このオフセットを、そのとき４つのヘッド６６ａ～６６ｄが対向している少なくとも２つのスケールの組み合わせから成る座標系のオフセットとする。このオフセットは、その少なくとも２つのスケールに対向する４つのヘッドのうちの３つのヘッドによる基板ホルダ３４の位置情報の計測及び基板ホルダ３４の位置の制御で用いられる。なお、前述したヘッドの切り換え及びつなぎ処理が行われる前後では、切り換え前に基板ホルダ３４の位置情報の計測及び位置の制御に用いられていた３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケールの組み合わせと、切り換え後に基板ホルダ３４の位置情報の計測及び位置の制御に用いられていた３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケールの組み合わせとは、当然異なるので、ヘッドの切り換えが行われる前と後では、異なるオフセットが、基板ホルダ３４の位置情報の計測及び位置の制御でグリッド又は格子補正情報として用いられる。
ここで、一例として、基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に移動している過程で、図２０（Ａ）の状態の直前に現れる、次のような第５の状態（ケース１の状態と呼ぶ）を考える。すなわち、ヘッド６６ａ、６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、ヘッド６６ｃ、６６ｄがスケール１５２ｅに対向する状態である。この状態では、ヘッド６６ａ～６６ｄのうち、いずれの３つヘッドの組み合わせから成る２組のヘッドを用いても、オフセットを求めることはできる。しかるに、図２０（Ａ）の状態では、ヘッド６６ｃが計測不能となり、このヘッド６６ｃの計測を復帰させるために、図２０（Ｂ）に示され第５の状態において、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの計測値から算出される基板ホルダの位置座標（Ｘ、Ｙ、θｚ）が用いられる。また、基板ホルダ３４が＋Ｘ方向に移動している過程で、ケース１の状態に先立ち、計測不能状態となっていたヘッド６６ｂの復帰が行われる。このヘッド６６ｂの復帰には、３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄの計測値から算出される基板ホルダの位置座標（Ｘ、Ｙ、θｚ）が用いられる。そこで、ケース１の状態では、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの組及び３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｄの組を除く、３つのヘッドの組、すなわち、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃの組と、３つのヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄを用いてスケール１５２ｂ、１５２ｅの組み合わせから成る座標系の格子補正情報を取得するものとする。
具体的には、主制御装置９０は、ケース１の状態で、ヘッド６６ａ、６６ｂ，６６ｃの計測値を用いて基板ホルダ３４の位置座標（便宜上、（Ｘ１、Ｙ１、θｚ１）とする）を算出するとともに、ヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄの計測値を用いて基板ホルダ３４の位置座標（便宜上、（Ｘ２、Ｙ２、θｚ２）とする）を算出する。そして、２つの位置の差ΔＸ＝Ｘ２－Ｘ１、ΔＹ＝Ｙ２－Ｙ１、Δθｚ＝Δθｚ１－Δθｚ２を求め、このオフセットを格子補正情報として、例えば内部メモリ（記憶装置）に記憶する。
また、例えば、図２０（Ｂ）に示される第５の状態では、基板ホルダ３４の位置制御に用いられるヘッドが、ヘッド６６ａからヘッド６６ｃへ切り換えられ、その際に、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの計測値を用いて前述のアフィン変換の式により基板ホルダ３４の位置座標の算出が行われる。このとき、主制御装置９０は、この位置座標の算出ととともに、このヘッドの切り換えのための基板ホルダ３４の位置座標の算出に用いられる３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの組と、次のヘッドの切換時に切り換え後のヘッドの計測値の設定のために用いられる３つのヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄの組とを除く、例えば３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃの組と、３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの組とを用いて、スケール１５２ｂ、１５２ｅの組み合わせと同様に、上記のヘッドの切り換え後において基板ホルダ３４の位置計測および位置制御に用いられるヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｄが対向する３つのスケール１５２ｂ，１５２ｄ及び１５２ｅの組み合わせから成る座標系の格子補正情報（オフセット）を取得する。
本実施形態では、主制御装置９０は、図１８（Ａ）に示される第１位置から図１８（Ｂ）に示される第２位置へ基板ホルダ３４が＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に移動する過程で、順次切り換えられる、基板ホルダ３４の位置制御に用いられる３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の全ての組み合わせに対応する複数の座標系について、上述した手順で、オフセットΔＸ、ΔＹ、Δθｚを求め、格子補正情報として記憶装置に記憶している。
また、例えば、主制御装置９０は、図１９（Ａ）に示される第１の状態から図１９（Ｂ）に示される第２の状態に遷移する過程で、ヘッド６６ａ、６６ｂがスケール１５２ｂに対向し、且つヘッド６６ｃ，６６ｄが、スケール１５２ｅに対向する第５の状態で、前述のヘッドの切り換え及びつなぎ処理を行った後、復帰したヘッド６６ｂを含む３つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｄの計測値を位置制御に用いながら、ヘッド６６ｃの計測が不能となるまでの基板ホルダ３４の移動中に、複数の位置でそれぞれ、前述した手順で、スケール１５２ｂとスケール１５２ｅとから成る座標系の格子補正情報（オフセット）を取得しても良い。すなわち、基板ホルダ３４の位置計測及び位置制御に用いる３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の組み合わせ毎に１つの格子補正情報ではなく、複数の格子補正情報を取得しても良い。また、基板ホルダ３４の位置計測及び位置制御に用いる３つのヘッドと、冗長な１つのヘッドと、を含む４つのヘッドが同じ組み合わせの少なくとも２つのスケール１５２と対向している間、上記手法を用いて実質的に連続して格子補正情報を取得しても良い。この場合、組み合わせが同じ少なくとも２つのスケール１５２において４つのヘッドが対向する期間（区間）の全域に渡って格子補正情報を取得することが可能となる。なお、基板ホルダ３４の位置計測及び位置制御に用いる３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の組み合わせ毎に取得する格子補正情報は同数でなくても良く、例えばスケールの組み合わせによって取得する格子補正情報の数を異ならせても良い。例えば、露光動作において３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の組み合わせと、露光動作以外（アライメント動作、基板交換動作など）において３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の組み合わせで、格子補正情報の数を異ならせても良い。また、本実施形態では、一例として、基板ホルダ３４への基板のロード前、あるいはロード後かつ基板処理動作（露光動作やアライメント動作などを含む）前に、基板ホルダ３４の位置計測及び位置制御に用いる３つのヘッドが対向する少なくとも２つのスケール１５２の全ての組み合わせについて格子補正情報を取得して記憶装置に記憶しておき、定期的または随時、格子補正情報の更新を行っていく。格子補正情報の更新は、例えば基板処理動作を行える状態であれば、基板処理動作中も含めて任意のタイミングで行って良い。
なお、実際には、一度必要な全ての格子補正情報（オフセットΔＸ、ΔＹ、Δθｚ）を取得した後は、ヘッドの切り換えが行われる度にオフセットΔＸ、ΔＹ、Δθｚの更新を行っても良いが、必ずしもこのようにする必要はなく、所定回数のヘッドの切り換えが行われる毎、あるいは所定枚数の基板の露光終了毎など、予め定めたインターバルでオフセットΔＸ、ΔＹ、Δθｚの更新を行うこととしても良い。ヘッドの切り換えが行われない期間中に、オフセットの取得、更新を行っても良い。また、上述のオフセット更新は露光動作前に行っても良いし、必要であれば、露光動作中に行っても良い。
なお、上記の各オフセットを用いて、基板エンコーダシステム５０の計測情報（位置座標）ではなく、例えば基板ホルダ３４の駆動の際の位置決め又は位置制御の目標値を補正することとしても良く、この場合には、基板ホルダ３４の位置誤差（目標値の補正が行われなかった場合に発生するグリッド誤差に起因する位置誤差）を補償することが可能になる。
ところで、スケール（格子領域）とヘッドとを用いるエンコーダシステムでは、スケール又はヘッド、あるいは計測方向以外の方向（非計測方向）に関する両者の相対運動などに起因して計測誤差が生じることが知られている。スケールに起因する計測誤差（以下、スケール起因誤差と呼ぶ）としては、スケールに形成された格子領域の変形、変位、平坦性、あるいは形成誤差などに起因する計測誤差がある。また、ヘッドに起因する誤差（以下、ヘッド起因誤差と呼ぶ）としては、ヘッドの変位（計測方向の変位の他、回転、倒れなども含む）又は光学特性に起因する計測誤差がある。この他、アッベ起因誤差も生じることが知られている。
本第２の実施形態に係る液晶露光装置では、上述のようなエンコーダシステムの計測誤差を補償するため、補正情報が用いられる。ここで、エンコーダの計測誤差を求めれば、その計測誤差をそのまま補正情報として用いることができる。
最初に、一対のヘッドユニット６０の下端側に設けられた各２つのヘッド６６ａ、６６ｂ、及び６６ｃ、６６ｄとこれらが対向するスケール１５２とから構成されるエンコーダシステム（以下、ホルダエンコーダシステムと呼ぶ）の計測誤差について説明する。
〈スケール起因誤差〉〈スケールの凹凸（平坦性）に起因する計測誤差の補正情報〉
ホルダエンコーダシステムの各ヘッドの光軸がＺ軸にほぼ一致しており、かつ基板ホルダ３４のピッチング量、ローリング量及びヨーイング量が、全てゼロの場合には、基板ホルダ３４の姿勢に起因する各エンコーダの計測誤差は生じない筈である。しかし、実際には、このような場合であっても各エンコーダの計測誤差はゼロとはならいない。これは、スケール１５２の格子面（例えば表面）が理想的な平面ではなく、多少の凹凸が存在するからである。スケールの格子面に凹凸があると、基板ホルダ３４がＸＹ平面と平行に動いた場合でも、ヘッドに対してスケール格子面はＺ軸方向に変位したり（上下動したり）、傾斜したりすることになる。これは、結果的にヘッドとスケールとに非計測方向に関する相対運動が生じることに他ならず、このような相対運動は、計測誤差の要因となることは、前述したとおりである。
そこで、本第２の実施形態に係る液晶露光装置では、例えば、メンテナンス時等に、主制御装置９０は、基板ホルダ３４を、そのピッチング量、ローリング量及びヨーイング量を全てゼロに維持した状態で、測長の基準となる計測装置、例えば干渉計システムで基板ホルダ３４のＸ位置を計測しつつ、基板ホルダ３４が固定された微動ステージ３２（以下、適宜、「基板ホルダ３４」と略記する）を、＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に移動させる。かかる計測を実現するため、本実施形態では、メンテナンス時等には、基板ホルダ３４に、平坦度の高い所定面積の反射面を有する反射部材が必要な数取付けられる。これに限らず、干渉計システムの使用を想定して、基板ホルダ３４の各端面の所定位置に平坦度の高い所定面積の反射面を予め形成しても良い。
上記の基板ホルダ３４のＸ軸方向の移動中に、主制御装置９０は、高い計測分解能を有するセンサを用いてスケール１５２表面のＺ位置計測を行い、センサの計測値と干渉計システムの計測値とを所定のサンプリング間隔で取り込み、記憶装置に保存する。ここで、基板ホルダ３４の移動は、干渉計システムの空気揺らぎに起因する計測誤差が無視できる程度の低い速度で行うことが望ましい。そして、主制御装置９０は、その取り込んだ各計測値に基づいてセンサの計測値と干渉計の計測値との関係を求める。この関係として、例えばスケール格子面（２次元グレーティングＲＧの格子面）の凹凸を表す関数Ｚ＝ｆｉ（ｘ）を求めることができる。ここで、ｘは、干渉計で計測される基板ホルダ３４のＸ位置である。なお、スケール格子面の凹凸をｘ，ｙの関数として求める必要がある場合には、例えば、Ｙヘッド６６ｙの計測値に基づいて、所定ピッチで基板ホルダ３４をＹ軸方向に移動して位置決めし、上述したように基板ホルダ３４をＸ軸方向に移動させながら、干渉計の計測値とセンサの計測値とを同時に取り込むことを、位置決め位置毎に繰り返せば良い。これにより、スケール１５２表面の凹凸を表す関数Ｚ＝ｇｉ（ｘ，ｙ）が求められる。ここで、ｉは、複数のスケール１５２の識別のための番号である。
なお、例えば米国特許第８，６７５，１７１号明細書に開示されるように、ホルダエンコーダシステムそのものを用いて、スケール格子面の凹凸を表す関数Ｚ＝ｆｉ（ｘ）、又はＺ＝ｇｉ（ｘ，ｙ）を求めても良い。具体的には、ホルダエンコーダシステムのいずれかのエンコーダヘッドについて、上記米国特許明細書に開示される手法で基板ホルダ３４のチルト動作に対して感度を持たない点、すなわち基板ホルダ３４のＸＹ平面に対する傾斜角度によらず、エンコーダの計測誤差がゼロになる特異点を見つける動作を、スケール上の複数の計測点について行うことにより、スケール格子面の凹凸を表す関数Ｚ＝ｆｉ（ｘ）、又はＺ＝ｇｉ（ｘ，ｙ）を求めても良い。なお、スケール格子面の凹凸情報は、関数に限らず、マップの形式で記憶しても良い。
〈スケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報〉
エンコーダのスケールは、使用時間の経過と共に熱膨張その他により回折格子が変形したり、回折格子のピッチが部分的は又は全体的に変化したりする等、機械的な長期安定性に欠ける。このため、その計測値に含まれる誤差が使用時間の経過と共に大きくなるので、これを補正する必要がある。
スケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報は、例えば、液晶露光装置のメンテナンス時等に、例えば次のようにして取得される。この取得動作に先立って、上述した各スケールの格子面の凹凸情報の計測が行われ、凹凸を表す関数Ｚ＝ｆｉ（ｘ）、又はＺ＝ｇｉ（ｘ，ｙ）が、記憶装置内に記憶されているものとする。
主制御装置９０は、まず、記憶装置内に記憶されている関数Ｚ＝ｆｉ（ｘ）（又はＺ＝ｇｉ（ｘ，ｙ））を、内部メモリに読み込む。
次に、主制御装置９０は、基板ホルダ３４を、そのピッチング量、ローリング量及びヨーイング量を全てゼロに維持した状態で、例えば前述の干渉計システムで基板ホルダ３４のＸ位置を計測しつつ基板ホルダ３４を＋Ｘ方向又は－Ｘ方向に移動させる。この基板ホルダ３４の移動も、干渉計システムの空気揺らぎに起因する計測誤差が無視できる程度の低い速度で行うことが望ましい。この移動中に、主制御装置９０は、上述の関数ｚ＝ｆｉ（ｘ）を用いてヘッド６６ａと取得対象のスケール１５２とによって構成されるＸリニアエンコーダ（以下、適宜、Ｘエンコーダと略記する）の計測値（出力）を補正しながら、その補正後の計測値と干渉計の計測値とを、所定のサンプリング間隔で取り込み、その取り込んだ各計測値に基づいてＸリニアエンコーダの計測値（Ｘエンコーダの出力－関数ｆｉ（ｘ）に対応する計測値）と干渉計の計測値との関係を求める。すなわち、このようにして、主制御装置９０は、基板ホルダ３４の移動に伴ってヘッド６６ａに順次対向配置されるスケール１５２の２次元グレーティングＲＧのＸ軸方向を周期方向とする回折格子（Ｘ回折格子）の格子ピッチ（隣接する格子線の間隔）及び該格子ピッチの補正情報を求める。この格子ピッチの補正情報としては、例えば、横軸が干渉計の計測値、縦軸がエンコーダの計測値（スケール面の凹凸に起因する誤差が補正された計測値）とした場合の両者の関係を曲線で示す補正マップなどを求めることができる。
上述の格子ピッチ及び該格子ピッチの補正情報の取得を、第１格子群を構成する隣接する複数のスケール１５２について行う場合、ヘッド６６ａからの計測ビームが最初のスケール１５２に当たらなくなった後、隣接するスケールに当たり始め、ヘッドからの検出信号の出力が再開された時点でヘッド６６ａと取得対象のスケール１５２とによって構成されるＸリニアエンコーダの計測値の初期値を、その時点の干渉計の計測値に設定して、その隣接するスケール１５２についての計測を開始する。このようにして、第１格子群を構成するスケール１５２の列に対する計測が行われる。
第２格子群を構成する各スケール１５２についても上記と同様にして（ただし、ヘッド６６ａに代えて、ヘッド６６ｄを用いて）格子ピッチ及び該格子ピッチの補正情報の取得が行われる。
上記の格子ピッチの補正情報の取得と並行して、ヘッド６６ｂの計測値と干渉計の計測値との取り込みを所定のサンプリング間隔で行い、取り込んだ各計測値に基づいてヘッド６６ｂの計測値と干渉計の計測値との関係を求めても良い。ヘッド６６ｂの計測値の取り込みに際し、ヘッド６６ｂ（ヘッド６６ｂと対向するスケール１５２とによって構成されるＹリニアエンコーダ（以下、適宜、Ｙエンコーダと略記する）の初期値を所定の値、例えば零として、計測を開始する。これにより、ヘッド６６ｂが対向するスケール１５２の２次元グレーティングＲＧのＹ軸方向を周期方向とする回折格子（Ｙ回折格子）の格子線曲がり及びその補正情報を得ることができる。この格子線曲がりの補正情報としては、例えば、横軸が干渉計の計測値、縦軸がヘッド６６ｂの計測値とした場合の両者の関係を曲線で示す補正マップなどを求めることができる。上述の格子線曲がりの補正情報の取得を、第１格子群を構成する隣接する複数のスケール１５２について行う場合、ヘッド６６ｂからの計測ビームが最初のスケール１５２に当たらなくなった後、隣接するスケールに当たり始めヘッドからの検出信号の出力が再開された時点でヘッド６６ｂの計測値の初期値を、所定の値、例えば零として、計測を再開する。
第２格子群を構成する各スケール１５２についても上記と同様にして（ただし、ヘッド６６ｂに代えて、ヘッド６６ｃを用いて）格子線曲がりの補正情報の取得が行われる。なお、スケール毎に２次元グレーティングＲＧを撮像して得られる格子情報（ピッチ、変形など）に基づいて補正情報を取得しても良い。
〈非計測方向に関するヘッドとスケールとの相対運動に起因する計測誤差〉
ところで基板ホルダ３４が計測方向、例えばＸ軸方向（又はＹ軸方向）とは異なる方向に移動し、ヘッド６６ｘ（又はヘッド６６ｙ）とスケール５２との間に計測したい方向以外の相対運動（非計測方向の相対運動）が生じると、殆どの場合、それによってＸエンコーダ（又はＹエンコーダ）に計測誤差が生じる。
そこで、本実施形態では、上述した非計測方向へのヘッドとスケールとの相対運動に起因する各エンコーダの計測誤差を補正する補正情報を、例えば露光装置の立ち上げ時、あるいはメンテナンス時などに次のようにして取得している。
ａ． まず、主制御装置９０は、補正情報の取得対象のエンコーダシステムとは異なる計測システム、例えば前述の干渉計システムなどの計測値をモニタしつつ、基板駆動系９３を介して基板ホルダ３４を駆動し、ヘッド６６ａを、第１格子群の任意のスケール１５２の任意の領域（便宜上、キャリブレーション領域と呼ぶ）に対向させる。
ｂ． そして、主制御装置９０は干渉計システムの計測値に基づいて、基板ホルダ３４のローリング量θｘ及びヨーイング量θｚをともにゼロ、且つピッチング量θｙが所望の値α0（ここでは、α0＝２００μｒａｄであるものとする。）となるように、基板ホルダ３４を駆動し、その駆動後にヘッド６６ａからスケール１５２のキャリブレーション領域に計測ビームを照射し、その反射光を受光したヘッド６６ａからの光電変換信号に応じた計測値を内部メモリに記憶する。
ｃ． 次に、主制御装置９０は、干渉計システムの計測値に基づいて基板ホルダ３４の姿勢（ピッチング量θｙ＝α0、ヨーイング量θｚ＝０、ローリング量θｘ＝０）を維持しつつ、基板ホルダ３４を所定範囲内、例えば－１００μｍ～＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動し、その駆動中にヘッド６６ａからスケール１５２のキャリブレーション領域に検出光を照射しつつ、所定のサンプリング間隔で、その反射光を受光したヘッド６６ａからの光電変換信号に応じた計測値を順次取り込み、内部メモリに記憶する。なお、上記の計測に際し、基板ホルダ３４のＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向の位置を、Ｚ・チルト位置計測系９８で計測することも可能である。
ｄ． 次いで、主制御装置９０は、干渉計システムの計測値に基づいて基板ホルダ３４のピッチング量θｙを（α＝α0－Δα）に変更する。
ｅ． 次いで、その変更後の姿勢について、上記ｃ．と同様の動作を繰り返す。
ｆ． その後、上記ｄ．とｅとの動作を交互に繰り返して、ピッチング量θｙが例えば－２００μｒａｄ＜θｘ＜＋２００μｒａｄの範囲について、Δα（ｒａｄ）、例えば４０μｒａｄ間隔で上記Ｚ駆動範囲内のヘッド６６ａの計測値を取り込む。
ｇ． 次に、上記ｂ．～ｅ．の処理によって得られた内部メモリ内の各データを、横軸をＺ位置、縦軸をエンコーダカウント値とする２次元座標系上にプロットし、ピッチング量が同じときのプロット点を順次結び、ピッチング量がゼロのライン（中央の横のライン）が、原点を通るように、縦軸方向に関して横軸をシフトすることで、基板ホルダ３４のＺレベリングに応じたエンコーダ（ヘッド）の計測値の変化特性を示す図２３のグラフが得られる。
この図２３のグラフ上の各点の縦軸の値は、ピッチング量θｙ＝αにおける、各Ｚ位置におけるエンコーダの計測誤差に他ならない。そこで、主制御装置９０では、このグラフ上の各点のピッチング量θｙ、Ｚ位置、エンコーダ計測誤差をテーブルデータとし、そのテーブルデータを、そのヘッド６６ａとスケール１５２のＸ回折格子とによって構成されるＸエンコーダのホルダ位置起因誤差補正情報としてメモリに記憶する。あるいは、主制御装置９０は、計測誤差を、Ｚ位置ｚ、ピッチング量θｙの関数とし、例えば最小二乗法により未定係数を算出することでその関数を求め、その関数をホルダ位置起因誤差補正情報として記憶装置に記憶する。
ｈ． 次に、主制御装置６０は、干渉計システムの計測値をモニタしつつ、基板駆動系９３を介して基板ホルダ３４を駆動し、ヘッド６６ｄ（もう一つのＸヘッド６６ｘ）を、第２格子群の任意のスケール１５２の任意の領域（キャリブレーション領域）に対向させる。
ｉ． そして、主制御装置９０は、そのヘッド６６ｄについて、上述と同様の処理を行い、そのヘッド６６ｄとスケール１５２のＸ回折格子とによって構成されるＸエンコーダの補正情報を、記憶装置に記憶する。
ｊ． 以後同様にして、ヘッド６６ｂと第１格子群の任意のスケール１５２のＹ回折格子とによって構成されるＹエンコーダ、及びヘッド６６ｃと第２格子群の任意のスケール１５２のＹ回折格子とによって構成されるＹエンコーダの補正情報を、それぞれ求め、記憶装置に記憶する。
次に、主制御装置９０は、上述のピッチング量を変化させた場合と同様の手順で、基板ホルダ３４のピッチング量及びローリング量をともにゼロに維持したまま、基板ホルダ３４のヨーイング量θｚを－２００μｒａｄ＜θｚ＜＋２００μｒａｄの範囲について順次変化させ、各位置で、基板ホルダ３４を所定範囲内、例えば－１００μｍ～＋１００μｍの範囲内でＺ軸方向に駆動し、その駆動中に所定のサンプリング間隔で、ヘッドの計測値を、順次取り込み、内部メモリに記憶する。このような計測を、全てのヘッド６６ａ～６６ｄについて行い、前述と同様の手順で、内部メモリ内の各データを、横軸をＺ位置、縦軸をエンコーダカウント値とする２次元座標上にプロットし、ヨーイング量が同じときのプロット点を順次結び、ヨーイング量がゼロのライン（中央の横のライン）が、原点を通るように、横軸をシフトすることで、図２３と同様のグラフを得る。そして、主制御装置９０は、得られた図２３と同様のグラフ上の各点のヨーイング量θｚ、Ｚ位置ｚ、計測誤差をテーブルデータとし、そのテーブルデータを補正情報として記憶装置に記憶する。あるいは、主制御装置９０は、計測誤差を、Ｚ位置ｚ、ヨーイング量θｚの関数とし、例えば最小二乗法により未定係数を算出することでその関数を求め、その関数を補正情報として記憶装置に記憶する。
ここで、基板ホルダ３４のピッチング量がゼロでなく、かつヨーイング量がゼロでない場合における、基板ホルダ３４のＺ位置ｚのときの、各エンコーダの計測誤差は、そのＺ位置ｚのときの、上記のピッチング量に応じた計測誤差と、ヨーイング量に応じた計測誤差との単純な和（線形和）であると考えて差し支えない。
以下では、説明の簡略化のため、各ＸエンコーダのＸヘッド（ヘッド６６ａ、６６ｄ）について、次式（４）で示されるような、計測誤差Δｘを表す、基板ホルダのピッチング量θｙ、ヨーイング量θｚ、Ｚ位置ｚの関数が求められ、記憶装置内に記憶されているものとする。また、各ＹエンコーダのＹヘッド（ヘッド６６ｂ、６６ｃ）について、次式（５）で示されるような、計測誤差Δｙを表す、基板ホルダ３４のローリング量θｘ、ヨーイング量θｚ、Ｚ位置ｚの関数が求められ、記憶装置内に記憶されているものとする。
Δｘ＝ｆ（ｚ，θｙ，θｚ）＝θｙ（ｚ－ａ）＋θｚ（ｚ－ｂ） ……（４）
Δｙ＝ｇ（ｚ，θｘ，θｚ）＝θｘ（ｚ－ｃ）＋θｚ（ｚ－ｄ） ……（５）
上式（４）において、ａは、Ｘエンコーダの補正情報の取得のためにピッチング量を変化させた場合の図２３のグラフの、ピッチング量が同じときのプロット点をそれぞれ結んだ各直線が交わる点のＺ座標であり、ｂは、Ｘエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図２３と同様のグラフの、ヨーイング量が同じときのプロット点をそれぞれ結んだ各直線が交わる点のＺ座標である。また、上式（５）において、ｃは、Ｙエンコーダの補正情報の取得のためにローリング量を変化させた場合の図２３と同様のグラフの、ローリング量が同じときのプロット点をそれぞれ結んだ各直線が交わる点のＺ座標であり、ｄは、Ｙエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図２３と同様のグラフの、ヨーイング量が同じときのプロット点をそれぞれ結んだ各直線が交わる点のＺ座標である。
なお、上記のΔｘやΔｙは、Ｘエンコーダ又はＹエンコーダの非計測方向（例えばθｙ方向又はθｘ方向、θｚ方向及びＺ軸方向）に関する基板ホルダ３４の位置が、Ｘエンコーダ又はＹエンコーダの計測値に影響する度合いを示すものであるから、本明細書では、ホルダ位置起因誤差と呼び、このホルダ位置起因誤差をそのまま補正情報として用いることができるので、この補正情報をホルダ位置起因誤差補正情報と呼ぶものとする。
〈ヘッド起因誤差〉
ヘッド起因誤差としては、代表的にヘッドの倒れに起因するエンコーダの計測誤差が挙げられる。ヘッド６６ｘ（又は６６ｙ）の光軸がＺ軸に対して傾いている（ヘッド６６ｘ（又は６６ｙ）が傾いている）状態から、基板ホルダ３４がＺ軸方向に変位した場合（ΔＺ≠０，ΔＸ＝０（又はΔＹ＝０））について考える。この場合、ヘッドが傾いていることにより、Ｚ変位ΔＺに比例して位相差φ（Ｘ回折格子又はＹ回折格子）からの２つの戻り光束間の位相の差）に変化が生じ、結果として、エンコーダの計測値が変化する。なお、ヘッド６６ｘ（６６ｙ）に倒れが生じていなくても、例えばヘッドの光学特性（テレセントリシティなど）などによっては、２つの戻り光束の光路の対称性が崩れ、同様にカウント値が変化する。すなわち、エンコーダシステムの計測誤差の発生要因となるヘッドユニットの特性情報はヘッドの倒れだけでなくその光学特性なども含む。
本実施形態に係る液晶露光装置では、一対のＹスライドテーブル６２のそれぞれに一対のヘッド６６ａ、６６ｂ、及び一対のヘッド６６ｃ、６６ｄが固定されているので、Ｙスライドテーブル６２のθｘ方向及びθｙ方向の傾斜量を、干渉計その他の変位センサにより計測することで、ヘッドの倒れを計測することができる。
ただし、本実施形態に係る液晶露光装置では、次の点に留意する必要がある。
ホルダエンコーダシステムによる計測では、前述のヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つの計測値を用いて基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）が算出されるが、この算出に用いられるヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄそれぞれのＸ座標値ｐｉ及びＹ座標値ｑｉ（ｉ＝１、２、３、４）は、前述の４つのＸリニアエンコーダ９６ｘと、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力から算出される一対のヘッドユニット６０（図１参照）それぞれのＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置情報（Ｙスライドテーブル６２の中心のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置）から、各ヘッドのＹスライドテーブル６２の中心に対する既知の位置関係に基づいて算出される。以下では、４つのＸリニアエンコーダ９６ｘと、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙとから成るエンコーダシステムを、ヘッドエンコーダシステムと呼ぶ。したがって、ヘッドエンコーダシステムの計測誤差は、ホルダエンコーダシステムの各ヘッドのＸ変位、Ｙ変位に起因する計測誤差の要因となる。
また、一対のＹスライドテーブル６２のそれぞれに一対のヘッド６６ａ、６６ｂ、及び一対のヘッド６６ｃ、６６ｄが固定されているので、Ｙスライドテーブル６２にθｚ方向の回転誤差が発生すれば、ヘッド６６ａ～６６ｄに、対向する２次元グレーティングＲＧに対するθｚ回転誤差が発生する。これにより、前述の式（４）、（５）から明らかなように、ヘッド６６ａ～６６ｄに計測誤差が発生する。したがって、Ｙスライドテーブル６２のθｚ回転を、干渉計その他の変位センサで計測しておくことが望ましい。本実施形態では、ヘッドエンコーダシステムにより、Ｙスライドテーブル６２のθｚ方向の回転量（ヨーイング量）、すなわちヘッド６６ａ～６６ｄの対向する２次元グレーティングＲＧに対するθｚ回転誤差を検出することができる。
〈アッベ起因誤差〉
ところで、基板ホルダ３４上の各スケール格子面（２次元グレーティング表面）の高さ（Ｚ位置）と、露光中心（前述の露光領域の中心）を含む基準面の高さとに誤差（又はギャップ）があると、基板ホルダ３４のＸＹ平面と平行な軸（Ｙ軸又はＸ軸）回りの回転（ピッチング又はローリング）の際にエンコーダの計測値にいわゆるアッベ誤差が生じるので、この誤差を補正することが必要である。ここで、基準面とは、基板ホルダ３４のＺ軸方向の位置制御のための基準となる面（基板ホルダ３４のＺ軸方向の変位の基準となる面）、あるいは基板Ｐの露光動作において基板Ｐが一致する面であって、本実施形態では、投影光学系１６の像面に一致しているものとする。
上記の誤差の補正のためには、基準面に対する各スケール１５２表面（２次元グレーティング表面）の高さの差（いわゆるアッベ外し量）を正確に求めておく必要がある。これは、上記のアッベ外し量に起因するアッベ誤差を補正することが、エンコーダシステムを用いて基板ホルダ３４のＸＹ平面内の位置を正確に制御するためには必要だからである。かかる点を考慮して、本実施形態では、主制御装置９０が、例えば露光装置の立ち上げ時に次のような手順で上記アッベ外し量を求めるためのキャリブレーションを行っている。
まず、このキャリブレーション処理の開始に当たり、主制御装置９０は、基板ホルダ３４を駆動して、第１格子群の１つのスケール１５２をヘッド６６ａの下方に位置させると同時に、第２格子群の１つのスケール１５２をヘッド６６ｄの下方に位置させる。例えば、図２０（Ａ）に示されるように、スケール１５２ｂをヘッド６６ａの下方に位置させると同時に、スケール１５２ｅをヘッド６６ｄの下方に位置させる。
次に、主制御装置９０は、前述した干渉計システムの計測結果に基づき、基板ホルダ３４のＸＹ平面に対するθｙ方向の変位（ピッチング量）Δθｙが零でない場合には、干渉計システムの計測結果に基づき、そのピッチング量Δθｙが零となるように基板ホルダ３４を、露光中心を通る、Ｙ軸に平行な軸回りに傾斜させる。このとき、干渉計システムは、各干渉計（各計測軸）について必要な全ての補正が完了しているので、このような基板ホルダ３４のピッチング制御は可能である。
そして、このような基板ホルダ３４のピッチング量の調整後、ヘッド６６ａ、６６ｄと、これらが対向するスケール１５２ｂ、１５２ｅとでそれぞれ構成される２つのＸエンコーダの計測値ｘb0，ｘe0を取得する。
次に、主制御装置９０は、干渉計システムの計測結果に基づき、基板ホルダ３４を角度φだけ露光中心を通るＹ軸に平行な軸回りに傾斜させる。そして、上記２つのＸエンコーダの計測値の計測値ｘb1，ｘe1を取得する。
そして、主制御装置９０は、上で取得した２つのエンコーダの計測値ｘb0，ｘe0及びｘb1，ｘe1、並びに上記角度φに基づいて、スケール１５２ｂ、１５２ｅのいわゆるアッベ外し量ｈb，ｈeを算出する。この場合、φは微小角であるから、ｓｉｎφ＝φ、ｃｏｓφ＝１が成立する。
ｈb＝（ｘb1－ｘb0）／φ ……（６）
ｈe＝（ｘe1－ｘe0）／φ ……（７）
主制御装置９０は、上述と同様の手順で、第１格子群の１つのスケール１５２と、これにＹ軸方向でほぼ対向する第２格子群の１つのスケール１５２とを組として、残りのスケールについても、アッベ外し量を、それぞれ取得する。なお、第１格子群の１つのスケール１５２と、第２格子群の１つのスケール１５２とについて、必ずしも同時にアッベ外し量の計測を行う必要はなく、各スケール１５２について、別々にアッベ外し量を計測しても良い。
上式（６）、（７）からわかるように、基板ホルダ３４のピッチング量をφｙとすると、基板ホルダ３４のピッチングに伴う、各Ｘエンコーダのアッベ誤差Δｘabbは、次式（８）で表せる。
Δｘabb＝ｈ・φｙ ……（８）
式（８）において、ｈは、Ｘエンコーダを構成するＸヘッドが対向するスケール１５２のアッベ外し量である。
同様に、基板ホルダ３４のローリング量をφｘとすると、基板ホルダ３４のローリングに伴う、各Ｙエンコーダのアッベ誤差Δｙabbは、次式（９）で表せる。
Δｙbb＝ｈ・φｘ ……（９）
式（９）において、ｈは、Ｙエンコーダを構成するＹヘッドが対向するスケール１５２のアッベ外し量である。
主制御装置９０は、上述のようにして求めたそれぞれのスケール１５２のアッベ外し量ｈを記憶装置に記憶する。これにより、主制御装置９０は、ロット処理中などの実際の基板ホルダ３４の位置制御に際して、ホルダエンコーダシステムによって計測されたＸＹ平面（移動面）内における基板ホルダ３４の位置情報に含まれるアッベ誤差、すなわちスケール１５２格子面（２次元グレーティングＲＧ表面）の前述の基準面に対するアッベ外し量ｈに起因する、基板ホルダ３４のピッチング量に応じた各Ｘエンコーダの計測誤差、又はスケール１５２格子面（２次元グレーティングＲＧ表面）の前述の基準面に対するアッベ外し量ｈに起因する、基板ホルダ３４のローリング量に応じた各Ｙエンコーダの計測誤差を、式（８）又は式（９）に基づいて補正しつつ、ＸＹ平面内の任意の方向に関して基板ホルダ３４を高精度に駆動（位置制御）することが可能になる。
前述したように、ヘッドエンコーダシステムの計測誤差は、ホルダエンコーダシステムの各ヘッドのＸ変位、Ｙ変位に起因する計測誤差の要因となる。したがって、ヘッドエンコーダシステムについても、スケール起因誤差、非計測方向に関するヘッドとスケールとの相対運動に起因する計測誤差、及びヘッド起因誤差を、露光装置の立ち上げ時、あるいはメンテナンス時などに取得しておくことが望ましい。ヘッドエンコーダシステムの上述の各種の計測誤差及びその補正情報は、基本的には、前述したホルダエンコーダシステムの計測誤差及びその補正情報と同様にして取得できるので、詳細説明は省略する。
本第２の実施形態では、ロット処理中などの実際の基板ホルダ３４の位置制御に際して、主制御装置９０は、基板ホルダ３４のＸ軸方向の位置の変化に伴い、ホルダエンコーダシステムのヘッド６６ａ～６６ｄの切り換えを行いつつ、ヘッド６６ａ～６６ｄ、該ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つが対向する少なくとも２つのスケール、及び基板ホルダ３４の移動の少なくもと１つに起因して生じる基板位置計測系（Ｚ・チルト位置計測系９８及び基板エンコーダシステム５０を含む）の計測誤差を補償するための補正情報（便宜上、第１の補正情報と呼ぶ）、スケール５６と、該スケール５６のＸスケール及びＹスケールにそれぞれ対向する各一対のＸヘッド６４ｘ及びＹヘッド６４ｙとの一方に起因して生じるヘッドエンコーダシステムの計測誤差を補償するための補正情報（便宜上、第２の補正情報と呼ぶ）と、基板位置計測系で計測される位置情報と、に基づいて、基板駆動系９３を制御する。
ここで、基板位置計測系で計測される位置情報には、Ｚ・チルト位置計測系９８による微動ステージ３２の位置（Ｚ、θｘ、θｙ）の計測情報、基板エンコーダシステム５０の一部を構成するヘッドエンコーダシステムによるＹスライドテーブル６２（すなわちヘッド６６ａ～６６ｄ）の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測情報、及び基板エンコーダシステム５０の一部を構成するホルダエンコーダシステムによる基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測情報が含まれる。第１補正情報には、前述したホルダエンコーダシステムの各種の計測誤差（スケール起因誤差、非計測方向に関するヘッドとスケールとの相対運動に起因する計測誤差（ホルダ位置起因誤差）、ヘッド起因誤差、及びアッベ誤差）の補正情報が含まれる。第２補正情報には、前述したヘッドエンコーダシステムの各種の計測誤差（スケール起因誤差、非計測方向に関するヘッドとスケールとの相対運動に起因する計測誤、ヘッド起因誤差）の補正情報が含まれる。
したがって、例えば基板Ｐの露光時などに、基板ホルダ３４のＸ軸方向と異なる方向の位置情報（傾斜情報を含み、例えばθｙ方向の回転情報など）と、Ｘヘッドが対向するスケール１５２の特性情報（例えば、２次元グレーティングＲＧの格子面の平面度、及び／又は格子形成誤差など）と、スケール１５２（２次元グレーティングＲＧの格子面）のアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補正情報と、に基づいて、補正された基板ホルダ３４のＸ位置を計測するＸエンコーダ（ヘッド６６ａ、６６ｄ）の計測値Ｃ１、Ｃ４が、前述の基板ホルダ３４の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するために用いられる。より具体的には、主制御装置９０により、基板ホルダ３４のＸ軸方向とは異なる方向（非計測方向）の位置情報、例えばＺ・チルト位置計測系９８で計測される基板ホルダ３４のθｙ方向、θｚ方向及びＺ軸方向の位置情報に応じたホルダ位置起因誤差の補正情報（前述した式（４）で算出される補正情報）と、２次元グレーティングＲＧのＸ回折格子の格子ピッチの補正情報（これはスケール格子面（２次元グレーティングＲＧの表面）の凹凸（平面度）が考慮された補正情報である）と、２次元グレーティングＲＧのＸ回折格子の格子線の曲がり（形成時の誤差及び経時的変化など）の補正情報と、スケール５２（２次元グレーティングＲＧの格子面）のアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補正情報と、に基づいて、Ｘ軸方向に関する基板ホルダ３４の位置情報を計測するＸエンコーダ（ヘッド６６ａ、６６ｄ）の計測値が補正され、その補正後の計測値Ｃ１、Ｃ４が、前述の基板ホルダ３４の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するために用いられる。
同様に、基板ホルダ３４のＹ軸方向と異なる方向の位置情報（傾斜情報を含み、例えばθｘ方向の回転情報など）と、Ｙヘッドが対向するスケール１５２の特性情報（例えば、２次元グレーティングＲＧの格子面の平面度、及び／又は格子形成誤差など）と、スケール１５２（２次元グレーティングＲＧの格子面）のアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補正情報と、に基づいて、補正された基板ホルダ３４のＹ位置を計測するＹエンコーダ（ヘッド６６ｂ、６６ｃ）の計測値Ｃ２、Ｃ３が、前述の基板ホルダ３４の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するために用いられる。より具体的には、主制御装置９０により、基板ホルダ３４のＹ軸方向とは異なる方向（非計測方向）の位置情報、例えばＺ・チルト位置計測系９８で計測され、基板ホルダ３４のθｘ方向、θｚ方向及びＺ軸方向の位置情報に応じたホルダ位置起因誤差の補正情報（前述した式（５）で算出される補正情報）と、２次元グレーティングＲＧのＹ回折格子の格子ピッチの補正情報（これはスケール格子面（２次元グレーティングＲＧの表面）の凹凸（平面度）が考慮された補正情報である）と、２次元グレーティングＲＧのＹ回折格子の格子線の曲がり（形成時の誤差及び経時的変化など）の補正情報と、スケール５２（２次元グレーティングＲＧの格子面）のアッベ外し量に起因するアッベ誤差の補正情報と、に基づいて、Ｙ軸方向に関する基板ホルダ３４の位置情報を計測するＹエンコーダ（ヘッド６６ｂ、６６ｃ）の計測値が補正され、その補正後の計測値Ｃ２、Ｃ３が、前述の基板ホルダ３４の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）を算出するために用いられる。
また、本実施形態では、ヘッドエンコーダシステムの各ヘッド６４ｘ、６４ｙと、各ヘッドが対向するスケール５６とによって構成されるＸリニアエンコーダ、Ｙリニアエンコーダのそれぞれについても、スケール起因誤差、非計測方向に関するヘッドとスケールとの相対運動に起因する計測誤差、及びヘッド起因誤差を、それぞれの補正情報を用いて補正することができるので、結果的に、その補正後のヘッドエンコーダシステムの各エンコーダの計測値を用いて算出されるホルダエンコーダシステムの各ヘッドの位置座標（ｐｉ、ｑｉ）に誤差が極力含まれないこととなる。
したがって、本実施形態では、上述の補正後のＸエンコーダ（ヘッド６６ａ、６６ｄ）の計測値及び補正後のＹエンコーダ（ヘッド６６ｂ、６６ｃ）の計測値のうちの３つを用いて、かつ上述のようにして算出される誤差が極力含まれない、ホルダエンコーダシステムの各ヘッドの位置座標（ｐｉ、ｑｉ）を用いて、基板ホルダ３４の位置座標（Ｘ，Ｙ，θｚ）が算出されつつ、その基板ホルダ３４の移動が制御される。これにより、基板ホルダの位置制御に用いられる３つのヘッド（ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つ）と対向するスケール１５２とから成る３つのエンコーダの、前述したスケール起因誤差、ホルダ位置起因誤差、ヘッド起因誤差及びアッベ誤差の全てを補償するように、基板ホルダ３４が駆動（位置制御）される。
ただし、前述した切り換え後に用いられるエンコーダ（ヘッド）がヘッド６６ｃであるとすると、該ヘッド６６ｃの計測値の初期値を求める際には、前述のアフィン変換の式（３）で求められるＣ３は、前述した各種のエンコーダの計測誤差が補正された補正済みのエンコーダの計測値であるから、主制御装置９０は、前述したホルダ位置起因誤差補正情報、スケールの格子ピッチの補正情報（及び格子変形の補正情報）、アッベ外し量（アッベ誤差補正情報）などを用いて、計測値Ｃ３を逆補正し、補正前の生値Ｃ３’を算出し、その生値Ｃ３’をエンコーダ（ヘッド６６ｃ）の計測値の初期値として求める。
ここで、逆補正とは、何ら補正を行わないエンコーダの計測値Ｃ３’を、前述のホルダ位置起因誤差補正情報、スケール起因誤差補正情報（例えば、スケールの格子ピッチの補正情報（及び格子変形の補正情報）など）、及びアッベ外し量（アッベ誤差補正情報）などを用いて補正した補正後のエンコーダの計測値がＣ３であるとの仮定の下、計測値Ｃ３に基づいて計測値Ｃ３’を算出する処理を意味する。
以上説明した本第２の実施形態に係る液晶露光装置は、前述した第１の実施形態と同等の作用効果を奏する。これに加え、本第２の実施形態に係る液晶露光装置によると、基板ホルダ３４の駆動中に、基板エンコーダシステム５０のＸヘッド６６ｘ（Ｘリニアエンコーダ）とＹヘッド６６ｙ（Ｙリニアエンコーダ）とを少なくとも各１つ含む３つのヘッド（エンコーダ）によりＸＹ平面内における基板ホルダ３４の位置情報（θｚ回転を含む）が計測される。そして、主制御装置９０により、ＸＹ平面内における基板ホルダ３４の位置が切り換えの前後で維持されるように、ＸＹ平面内における基板ホルダ３４の位置情報の計測に用いるヘッド（エンコーダ）が、切り換え前に基板ホルダ３４の位置計測及び位置制御に用いられていた３つのヘッド（エンコーダ）のうちのいずれかのヘッド（エンコーダ）から別のヘッド（エンコーダ）に切り換えられる。このため、基板ホルダ３４の位置の制御に用いるエンコーダの切り換えが行われているにもかかわらず、切り換えの前後で基板ホルダ３４のＸＹ平面内の位置が維持され、正確なつなぎが可能になる。したがって、複数のヘッド（エンコーダ）間でヘッドの切り換え及びつなぎ（計測値のつなぎ処理）を行いながら、所定の経路に沿って正確に基板ホルダ３４（基板Ｐ）をＸＹ平面に沿って移動させることが可能になる。
また、本第２の実施形態に係る液晶露光装置によると、例えば基板の露光中、主制御装置９０により、基板ホルダ３４の位置情報の計測結果と該位置情報の計測に用いられた３つのヘッドのＸＹ平面内における位置情報（（Ｘ，Ｙ）座標値）とに基づいて、ＸＹ平面内で基板ホルダ３４が駆動される。この場合、主制御装置９０は、アフィン変換の関係を利用してＸＹ平面内における基板ホルダ３４の位置情報を算出しながらＸＹ平面内で基板ホルダ３４を駆動する。これにより、複数のＹヘッド６６ｙ又は複数のＸヘッド６６ｘをそれぞれ有するエンコーダシステムを用いて基板ホルダ３４の移動中に制御に用いるヘッド（エンコーダ）を切り換えながら、基板ホルダ３４（基板Ｐ）の移動を精度良く制御することが可能になる。
また、本第２の実施形態に係る液晶露光装置によると、基板ホルダ３４のＸ位置に応じて異なる、基板ホルダ３４の位置情報計測及び位置制御に用いられるヘッドが対向するスケールの組み合わせ毎に、前述したオフセットΔＸ、ΔＹ、Δθｚ（格子補正情報）が取得され、必要に応じて更新される。したがって、基板ホルダ３４のＸ位置に応じて異なる基板ホルダ３４の位置情報計測及び位置制御に用いられるヘッドが対向するスケールの組み合わせ毎の座標系間のグリッド誤差（Ｘ，Ｙ位置誤差及び回転誤差）に起因するエンコーダの計測誤差、又は基板ホルダ３４の位置誤差が補償されるように、基板ホルダ３４を駆動（位置制御）することが可能となる。したがって、この点においても、基板ホルダ（基板Ｐ）を精度良く位置制御することが可能になる。
また、本第２の実施形態に係る液晶露光装置によると、ロット処理中などの実際の基板ホルダ３４の位置制御に際して、主制御装置９０により、ホルダエンコーダシステムのヘッド６６ａ～６６ｄ、該ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つが対向する少なくとも２つのスケール、及び基板ホルダ３４の移動に起因して生じる基板位置計測系（Ｚ・チルト位置計測系９８及び基板エンコーダシステム５０を含む）の計測誤差を補償するための補正情報（前述の第１の補正情報）、スケール５６と、該スケール５６のＸスケール及びＹスケールにそれぞれ対向する各一対のＸヘッド６４ｘ及びＹヘッド６４ｙ及び両者の相対運動に起因して生じるヘッドエンコーダシステムの計測誤差を補償するための補正情報（前述の第２の補正情報）と、基板位置計測系で計測される位置情報と、に基づいて、基板駆動系９３が制御される。したがって、ヘッドエンコーダシステム及びホルダエンコーダシステムをそれぞれ構成する各Ｘエンコーダ、Ｙエンコーダの前述した各種の計測誤差を補償するような基板ホルダ３４の駆動制御が可能となる。この点においても、基板ホルダ（基板Ｐ）を精度良く位置制御することが可能になる。
なお、上記第２の実施形態では、主制御装置９０により、ホルダエンコーダシステムのヘッド６６ａ～６６ｄ、該ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つが対向する少なくとも２つのスケール、及び基板ホルダ３４（微動ステージ３２）の移動に起因して生じる基板位置計測系の計測誤差を補償するための補正情報（第１の補正情報）と、ヘッドエンコーダシステムの前述の計測誤差を補償するための補正情報（第２の補正情報）と、基板位置計測系で計測される位置情報と、に基づいて、基板駆動系９３が制御されるものとした。しかしながら、これに限らず、主制御装置９０は、基板位置計測系で計測される位置情報と、上記第１の補正情報及び第２補正情報の一方と、に基づいて、基板駆動系９３が制御することとしても良い。かかる場合であっても、基板位置計測系で計測される位置情報のみに基づいて、基板駆動系を制御する場合に比べて、精度の高い基板ホルダ３４の駆動（位置制御）が可能となる。
また、上記第２の実施形態では、第１の補正情報に、ホルダエンコーダシステムのヘッド６６ａ～６６ｄに起因して生じる基板位置計測系の計測誤差を補償するための補正情報（ヘッド起因誤差の補正情報）、ヘッド６６ａ～６６ｄのうちの３つが対向する少なくとも２つのスケールに起因する基板位置計測系の計測誤差（スケール起因誤差）を補償するための補正情報（スケール起因誤差の補正情報）、及び基板ホルダ３４の移動に起因して生じる基板位置計測系の計測誤差（ホルダ位置起因誤差）を補償するための補正情報の全てが含まれるもとした。しかしながら、これに限らず、ホルダエンコーダシステムについては、ヘッド起因誤差、スケール起因誤差、及びホルダ位置起因誤差の少なくとも１つを補償する補正情報を用いることとしても良い。なお、アッベ誤差（アッベ起因誤差）は、スケール起因誤差及びホルダ位置起因誤差のいずれか、又は両方に含まれる。また、スケール起因誤差の補正情報として、スケールの凹凸に起因する計測誤差の補正情報、スケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報の全てが、基板ホルダの３４の位置制御に用いられるものとしたが、これらのスケール起因誤差のうちの少なくとも１つの補正情報を用いるのみでも良い。同様に、ヘッド起因誤差として、ヘッドの変位（傾斜、回転を含む）に起因する計測誤差と、ヘッドの光学特性に起因する計測誤差とを取り上げたが、これらのヘッド起因誤差の少なくとも１つの補正情報のみを、基板ホルダ３４の位置制御に用いても良い。
また、上記第２の実施形態では、第２の補正情報に、スケール５６に起因して生じるヘッドエンコーダシステムの計測誤差（スケール起因誤差）を補償するための補正情報、スケール５６のＸスケール及びＹスケールにそれぞれ対向する各一対のＸヘッド６４ｘ及びＹヘッド６４ｙに起因して生じるヘッドエンコーダシステムの計測誤差（ヘッド起因誤差）を補償するための補正情報、及びスケール５６とヘッド６４ｘ、６４ｙとの相対運動に起因して生じる計測誤差（Ｙスライドテーブル位置起因誤差と呼ぶことができる）を補償するための補正情報の全てが含まれるもとした。しかしながら、これに限らず、ヘッドエンコーダシステムについては、ヘッド起因誤差、スケール起因誤差、及びＹＹスライドテーブル位置起因誤差の少なくとも１つを補償する補正情報を用いることとしても良い。ヘッドエンコーダシステムに関しても、スケール起因誤差の補正情報として、スケールの凹凸に起因する計測誤差の補正情報、スケールの格子ピッチの補正情報及び格子変形の補正情報のうちの少なくとも１つの補正情報を、基板ホルダ３４の位置制御に用いるのみでも良い。また、ヘッド起因誤差として、ヘッドの変位（傾斜、回転を含む）に起因する計測誤差と、ヘッドの光学特性に起因する計測誤差の少なくとも１つの補正情報のみを、基板ホルダ３４の位置制御に用いても良い。また、ヘッド起因誤差、スケール起因誤差、ホルダ起因誤差などについて個別に補正情報を取得しても良いし、少なくとも２つの計測誤差について１つの補正情報を取得しても良い。
また、基板ホルダ３４の位置情報を計測するエンコーダシステムの各エンコーダと同様に、マスクエンコーダシステムの各ヘッド（エンコーダ）についても各エンコーダの計測方向とは異なる方向に関する各ヘッドと該各ヘッドが対向するスケールとの相対運動に起因するヘッド（エンコーダ）の計測誤差の補正情報を、前述と同様にして求め、該補正情報を用いてそのヘッド（エンコーダ）の計測誤差を補正するようにしても良い。
なお、上記第２の実施形態に係る液晶露光装置において、前述したメンテナンス時等に行われる、ホルダエンコーダシステムのスケール起因誤差（及びその補正情報）等の取得に用いられた干渉計システムと同様の干渉計システムを、装置内に設けても良い。かかる場合には、メンテナンス時等のみでなく、装置の稼働中においても、適宜ホルダエンコーダシステムのスケール起因誤差の補正情報等の取得、更新を行うことが可能になる。同様に、ヘッドエンコーダシステムのスケール起因誤差（及びその補正情報）等の取得に用いられる干渉計等の計測装置を、装置内に設けても良い。また、上記補正情報についてエンコーダシステムとは別の計測装置（干渉計など）を用いて取得するものとしたが、別の計測装置を用いず、エンコーダシステムを用いる、あるいは計測用ウエハを用いる露光処理などによって同様に補正情報を取得しても良い。
なお、上記第２実施形態において、隣接する一対のスケールの１つから外れて計測ビームが他方のスケールに乗り換えるヘッド（上記別のヘッドに相当）を用いて基板ホルダの移動を制御するための補正情報（前述した別のヘッドの初期値）を、少なくとも１つのスケール１５２と対向する３つのヘッドで計測される位置情報に基づいて取得するものとしたが、この補正情報は、別のヘッドの計測ビームが他方のスケールに乗り換えた後で、少なくとも１つのスケール１５２と対向する３つのヘッドの１つが２次元グレーティングＲＧから外れる前までに取得すれば良い。また、少なくとも１つのスケール１５２と対向する３つのヘッドを、上記別のヘッドを含む異なる３つのヘッドに切り換えて基板ホルダの位置計測あるいは位置制御を行う場合、その切換は、上記補正情報が取得された後で、少なくとも１つのスケール１５２と対向する３つのヘッドの１つが２次元グレーティングＲＧから外れる前までに行えば良い。なお、補正情報の取得と切換とを実質的に同時に行っても良い。
なお、上記第２の実施形態では、Ｘ軸方向（第１方向）に関して、第１格子群の２次元グレーティングＲＧがない領域（非格子領域）が第２格子群の２次元グレーティングＲＧがない領域（非格子領域）と重ならないように、言い換えれば、計測ビームが２次元グレーティングＲＧから外れる非計測期間が４つのヘッドで重ならないように、第１格子群、第２格子群の各５つのスケール１５２が基板ホルダ３４上に配置されている。この場合、＋Ｙ側のヘッドユニット６０が有するヘッド６６ａ、６６ｂは、Ｘ軸方向に関して第１格子群の２次元グレーティングＲＧのない領域の幅よりも広い間隔で配置され、－Ｙ側のヘッドユニット６０が有するヘッド６６ｃ、６６ｄは、Ｘ軸方向に関して第２格子群の２次元グレーティングＲＧのない領域の幅よりも広い間隔で配置されている。しかしながら、複数の２次元格子を含む格子部とこれに対向可能な複数のヘッドとの組み合わせがこれに限定されるものではない。要は、Ｘ軸方向への移動体の移動中、２次元グレーティングＲＧから計測ビームが外れる(計測不能な)非計測期間が４つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄで重ならないように、ヘッド６６ａ、６６ｂの間隔及びヘッド６６ｃ、６６ｄの間隔、位置、第１、第２格子群の格子部の位置や長さ又は格子部の間隔やその位置を設定すれば良い。例えば、第１格子群と第２格子群とで、Ｘ軸方向に関して非格子領域の位置および幅が同一であっても、第１格子群の少なくとも１つのスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）と対向する２つのヘッドと、第２格子群の少なくとも１つのスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）と対向する２つのヘッドを、Ｘ軸方向に関して非格子領域の幅よりも広い距離だけずらして配置しても良い。この場合、第１格子群と対向する２つのヘッドのうち＋Ｘ側に配置されるヘッドと、第２格子群と対向する２つのヘッドのうち－Ｘ側に配置されるヘッドとの間隔を、非格子領域の幅よりも広い間隔としても良いし、第１格子群と対向する２つのヘッドと、第２格子群と対向する２つのヘッドを、Ｘ軸方向に関して交互に配置し、かつ隣接する一対のヘッドの間隔を非格子領域の幅よりも広く設定しても良い。
また、上記第２の実施形態では、基板ホルダ３４の＋Ｙ側の領域に第１格子群が配置され、かつ基板ホルダ３４の－Ｙ側の領域に第２格子群が配置される場合について説明したが、第１格子群及び第２格子群の一方、例えば第１格子群に代えて、Ｘ軸方向に延びる２次元格子が形成された単一のスケール部材を用いても良い。この場合において、その単一のスケール部材には、１つのヘッドが常時対向することとしても良い。この場合には、第２格子群に対向して３つのヘッドを設け、該３つのヘッドのＸ軸方向の間隔（計測ビームの照射位置間の間隔）を、隣接するスケール１５２上の２次元グレーティングＲＧ間の間隔より広くすることで、基板ホルダ３４のＸ軸方向の位置によらず、第２格子群に対向する３つのヘッドのうちの少なくとも２つが第２格子群の少なくとも１つの２次元グレーティングＲＧに対向可能な構成としても良い。あるいは、基板ホルダ３４のＸ軸方向の位置によらず、上記の単一のスケール部材に常時少なくとも２つのヘッドが対向可能な構成を採用し、併せて第２格子群の少なくとも１つの２次元グレーティングＲＧに少なくとも２つのヘッドが対向可能な構成としても良い。この場合には、その少なくとも２つのヘッドはそれぞれ、Ｘ軸方向への基板ホルダ３４の移動中、計測ビームが複数のスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）の１つから外れるととともに、１つのスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）に隣接する別のスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）に乗り換えることになる。しかしながら、少なくとも２つのヘッドのＸ軸方向の間隔を、隣接するスケール１５２の２次元グレーティングＲＧの間隔より広くすることで、少なくとも２つのヘッドで非計測期間が重ならない、すなわち常に少なくとも１つのヘッドで計測ビームがスケール１５２に照射される。これらの構成では常に少なくとも３つのヘッドが少なくとも１つのスケール１５２と対向して３自由度方向の位置情報を計測可能である。
なお、第１格子群と第２格子群とで、スケールの数、隣接するスケールの間隔などが異なっても良い。この場合、第１格子群と対向する少なくとも２つのヘッドと第２格子群と対向する少なくとも２つのヘッドで、ヘッド（計測ビーム）の間隔、位置などが異なっても良い。
なお、上記第２の実施形態では、ヘッド６６ａ～６６ｄのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置は、４つのＸリニアエンコーダ９６ｘと、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力から算出される一対のヘッドユニット６０それぞれのＹスライドテーブル６２の中心のＸ軸方向、及びＹ軸方向の位置から、各ヘッドのＹスライドテーブル６２の中心に対する既知の位置関係に基づいて算出されるものとした。すなわち、ヘッド６６ａ～６６ｄのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置の計測に、エンコーダシステムが用いられるものとした。しかしながら、これに限らず、ヘッド６６ａ～６６ｄ（一対のヘッドユニット６０）は、Ｙ軸方向にのみ移動可能であるから、ヘッド６６ａ～６６ｄのＹ軸方向の位置情報のみをエンコーダシステム等を用いて計測しても良い。すなわち、上記第２の実施形態では、４つのＸリニアエンコーダ９６ｘは、必ずしも設けなくても良い。この場合、ヘッド６６ａ～６６ｄについて、前述の式（２ａ）～（２ｄ）等の適用に際して、ｐ１～Ｐ４（Ｘ位置）として設計値（固定値）が用いられ、ｑ１～ｑ４（Ｙ位置）は、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの出力から算出される値が用いられる。なお、アフィン変換の関係を利用しない場合、ヘッド６６ｂ、６６ｃにより基板ホルダ３４のＹ軸方向に関する位置情報を計測するに際して、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの計測情報が用いられ、ヘッド６６ａ、６６ｄにより基板ホルダ３４のＸ軸方向に関する位置情報を計測する際には、４つのＹリニアエンコーダ９６ｙの計測情報を用いなくても良い。
なお、上記第２の実施形態では、単一の２次元グレーティングＲＧ（格子領域）がそれぞれ形成された複数のスケール１５２を用いることとしたが、これに限らず、２つ以上の格子領域が、Ｘ軸方向に離れて形成されたスケール１５２を、第１格子群又は第２格子群の少なくとも一方に含んでいても良い。
なお、上記第２の実施形態では、常に３つのヘッドにより基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を計測、制御するため、同一構成の各５つのスケール１５２を含む第１格子群と第２格子群とで、Ｘ軸方向に関して所定距離ずらして配置する場合について説明したが、これに限らず、第１格子群と第２格子群とで、Ｘ軸方向に関してずらすことなく（互いにほぼ完全に対向してスケール１５２の列を配置し）、一方のヘッドユニット６０と他方のヘッドユニット６０とで、基板ホルダ３４の位置計測用のヘッド（ヘッド６６ｘ、６６ｙ）の配置をＸ軸方向に関して異ならせても良い。この場合にも、常に３つのヘッドにより基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を計測、制御することが可能になる。
なお、上記第２の実施形態では、ヘッド６６ａ、６６ｂとヘッド６６ｃ、６６ｄとの合計４つのヘッドを用いる場合について説明したが、これに限らず、５つ以上のヘッドを用いることとしても良い。すなわち、第１格子群、第２格子群にそれぞれ対向する各２つのヘッドの少なくとも一方に、少なくとも１つの冗長ヘッドを加えても良い。この構成について以下の第３の実施形態で説明する。
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態にについて図２１に基づいて説明する。本第３の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、基板エンコーダシステム５０の一部の構成を除き、前述の第１及び第２の実施形態と同じなので、以下、相違点についてのみ説明し、第１及び第２の実施形態と同じ構成及び機能を有する要素については、第１及び第２の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。
図２１には、本第３の実施形態に係る基板ホルダ３４及び基板エンコーダシステム５０の一対のヘッドユニット６０が、投影光学系１６とともに平面図にて示されている。図２１では、説明をわかり易くするため、エンコーダベース５４等の図示が省略されている。また、図２１では、ヘッドユニット６０（Ｙスライドテーブル６２）が点線で図示されるとともに、Ｙスライドテーブル６２の上面に設けられたＸヘッド６４ｘ、Ｙヘッド６４ｙの図示も省略されている。
本第３の実施形態に係る液晶露光装置では、図２１に示されるように、基板ホルダ３４の基板載置領域を挟んで＋Ｙ側、及び－Ｙ側の領域に、それぞれスケール１５２がＸ軸方向に所定間隔で、例えば５つ配置されている。基板載置領域の＋Ｙ側に配置された５つのスケール１５２と、－Ｙ側の領域に配置された５つのスケール１５２では、隣接するスケール１５２間の間隔は、同じであり、かつ基板載置領域の＋Ｙ側、及び－Ｙ側の各５つのスケール１５２同士は、互いに対向して同一のＸ位置に配置されている。したがって、隣接するスケール１５２間の隙間の位置が、ほぼ同一のＹ軸方向の所定線幅の直線上に位置している。
＋Ｙ側に位置する一方のヘッドユニット６０のＹスライドテーブル６２の下面（－Ｚ側の面）には、スケール１５２にそれぞれ対向する状態で、Ｙヘッド６６ｙ、Ｘヘッド６６ｘ及びＹヘッド６６ｙの合計３つのヘッドが－Ｘ側から順にＸ軸方向に所定間隔（隣接するスケール１５２相互の間隔より大きな距離）離れて固定されている。－Ｙ側に位置する他方のヘッドユニット６０のＹスライドテーブル６２の下面（－Ｚ側の面）には、スケール１５２にそれぞれ対向する状態で、Ｙヘッド６６ｙとＸヘッド６６ｘがＸ軸方向に所定間隔離れて固定されている。以下では、説明の便宜上、一方のヘッドユニット６０が有する３つのヘッドを、－Ｘ側から順にそれぞれヘッド６６ｅ、ヘッド６６ａ、ヘッド６６ｂと呼び、他方のヘッドユニット６０が有するＹヘッド６６ｙ、Ｘヘッド６６ｘを、それぞれヘッド６６ｃ、ヘッド６６ｄとも呼ぶものとする。
この場合、ヘッド６６ａとヘッド６６ｃが、同一のＸ位置（同一のＹ軸方向の直線上）に配置され、ヘッド６６ｂとヘッド６６ｄが、同一のＸ位置（同一のＹ軸方向の直線上）に配置されている。ヘッド６６ａ、６６ｄとそれぞれ対向する２次元グレーティングＲＧとによって、一対のＸリニアエンコーダが構成され、ヘッド６６ｂ、６６ｃ、６６ｅとそれぞれ対向する２次元グレーティングＲＧとによって、３つのＹリニアエンコーダが構成されている。
本第３の実施形態に係る液晶露光装置では、その他の部分の構成は、前述の第２の実施形態に係る液晶露光装置と同様になっている。
本第３の実施形態では、＋Ｙ側と－Ｙ側のスケール１５２の列の配置を、Ｘ軸方向に関してずらしていないにも拘らず、一対のヘッドユニット６０が基板ホルダ３４に同期してＹ軸方向に移動している（又は一対のヘッドユニット６０とスケール１５２の列とが対向する位置で基板ホルダ３４のＹ位置が維持されている）限り、ヘッド６６ａ～６６ｅのうちの３つが、基板ホルダ３４のＸ位置によらず、常にスケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）に対向する。
以上説明した本第３の実施形態に係る液晶露光装置は、前述した第２の実施形態に係る液晶露光装置と同様の作用効果を奏する。
なお、上記第３の実施形態は、基板ホルダ３４の位置情報計測用の複数のヘッドは、ヘッドの切り換えに必要な４つのヘッド、例えばヘッド６６ｅ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄに加え、その４つのヘッドのうちの１つのヘッド６６ｃと非計測期間が一部重なる１つのヘッド６６ａを含んでいるとも捉えることができる。そして、本第３の実施形態では、基板ホルダ３４の位置情報（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測において、４つのヘッド６６ｅ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄと、１つのヘッド６６ｃと、を含む５つのヘッドのうち、計測ビームが複数の格子領域（２次元グレーティングＲＧ）の少なくとも１つに照射される少なくとも３つのヘッドの計測情報が用いられる。
なお、上記第３の実施形態は、複数のヘッドのうち、少なくとも２つのヘッドで非計測期間が重なる場合、例えば２つのヘッドが同時にスケール１５２（格子領域、例えば２次元グレーティングＲＧ）から外れ、同時に隣接するスケール１５２（格子領域、例えば２次元グレーティングＲＧ）に乗り換える場合の一例である。この場合、少なくとも２つのヘッドの計測が切れても、計測を継続するために少なくとも３つのヘッドが格子部の格子領域（２次元グレーティング）と対向している必要がある。しかも、その少なくとも３つのヘッドは、計測が切れた少なくとも２つのヘッドの１つ以上が隣接する格子領域に乗り換えるまでは計測が切れないことが前提である。すなわち、非計測期間が重なる少なくとも２つのヘッドがあっても、それに加えて少なくとも３つのヘッドがあれば、格子領域が間隔を空けて配置されていても計測を継続できる。
《第４の実施形態》
次に、第４の実施形態について図２２に基づいて説明する。本第４の実施形態に係る液晶露光装置の構成は、図２２に示されるように、基板ホルダ３４の基板載置領域の＋Ｙ側と－Ｙ側にそれぞれ配置されたスケール５２の列が、第３の実施形態と同様に対向配置され、且つ－Ｙ側に位置する一方のヘッドユニット６０が、前述の第１の実施形態と同様に各２つのＸヘッド６６ｘ、Ｙヘッド６６ｙを有している点が、前述の第２の実施形態に係る液晶露光装置の構成と相違するが、その他の部分の構成は第２の実施形態に係る液晶露光装置と同様になっている。
一方のヘッドユニット６０のＹスライドテーブル６２の下面（－Ｚ側の面）には、Ｙヘッド６６ｙ（ヘッド６６ｃ）の－Ｙ側に隣接してＸヘッド６６ｘ（以下、適宜、ヘッド６６ｅと呼ぶ）が設けられるとともに、Ｘヘッド６６ｘ（ヘッド６６ｄ）の－Ｙ側に隣接してＹヘッド６６ｙ（以下、適宜、ヘッド６６ｆと呼ぶ）が設けられている。
本実施形態に係る液晶露光装置では、一対のヘッドユニット６０がＹ軸方向に移動している状態（又は一対のヘッドユニット６０とスケール１５２の列とが対向する位置で基板ホルダ３４のＹ位置が維持されている状態）において、基板ホルダ３４のＸ軸方向の移動に伴い、３つのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｅ（第１グループのヘッドと称する）及び３つのヘッド６６ｂ，６６ｄ、６６ｆ（第２グループのヘッドと称する）の一方が、いずれのスケールにも対向しなくなる場合があるが、そのときには、必ず第１グループのヘッドと第２グループのヘッドとの他方が、スケール１５２（２次元グレーティングＲＧ）に対向する。すなわち、本第４の実施形態に係る液晶露光装置では、＋Ｙ側と－Ｙ側のスケール１５２の列の配置を、Ｘ軸方向に関してずらしていないにも拘らず、基板ホルダ３４のＸ軸方向への移動において、一対のヘッドユニット６０がＹ軸方向に移動している（又は一対のヘッドユニット６０とスケール１５２の列とが対向する位置で基板ホルダ３４のＹ位置が維持されている）限り、第１グループのヘッドと第２グループのヘッドの少なくとも一方に含まれる３つのヘッドによって、基板ホルダ３４のＸ位置によらず、基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測が可能になっている。
ここで、例えば第１グループのヘッド（ヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｅ）がいずれのスケールにも対向しなくなって計測不能となった後に、再度、スケール１５２に対向した場合に、それらのヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｅを復帰させる（計測を再開させる）場合について考える。この場合、第１グループのヘッド（ヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｅ）による計測が再開される前の時点では、第２グループのヘッド（ヘッド６６ｂ，６６ｄ、６６ｆ）によって、基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測、制御が続行されている。そこで、主制御装置９０は、図２２に示されるように、一対のヘッドユニット６０が、＋Ｙ側、－Ｙ側にそれぞれ配置された隣接する２つのスケール１５２を跨ぎ、第１グループのヘッドと第２グループのヘッドとが、隣接する２つのスケール１５２の一方と他方に対向した時点で、前述した第２実施形態で詳述した手法により、第２グループのヘッド（ヘッド６６ｂ，６６ｄ、６６ｆ）の計測値に基づき、基板ホルダの位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を算出し、この算出した基板ホルダの位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を、前述したアフィン変換の式に代入することで、第１のグループのヘッド（ヘッド６６ａ、６６ｃ、６６ｅ）の初期値を同時に算出して設定する。これにより、簡単に、第１グループのヘッドを復帰させて、これらのヘッドによる基板ホルダ３４の位置の計測、制御を再開させることができる。
以上説明した本第４の実施形態に係る液晶露光装置によると、前述した第２の実施形態に係る液晶露光装置と同様の作用効果を奏する。
《第４の実施形態の変形例》
この変形例は、第４の実施形態に係る液晶露光装置において、＋Ｙ側に位置する他方のヘッドユニット６０として、一方のヘッドユニット６０と同じ構成（又は紙面上下方向に関して対称な構成）のヘッドユニットが用いられる場合である。
この場合、上述と同様に、同一のＹ軸方向の直線状に配置された各４つのヘッドが属する第１グループのヘッドと、第２グループのヘッドとに８つのヘッドをグループ分けする。
第１グループのヘッドがいずれのスケールにも対向しなくなって計測不能となった後に、再度、スケール１５２に対向した場合に、第１グループのヘッドを復帰させ、それらのヘッドによる計測を再開させる場合について考える。
この場合、第１グループのヘッドによる計測が再開される前の時点では、第２グループのヘッドのうちの３つのヘッドによって、基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）の計測、制御が続行されている。そこで、主制御装置９０は、前述と同様、一対のヘッドユニット６０が、＋Ｙ側、－Ｙ側にそれぞれ配置された隣接する２つのスケール１５２を跨ぎ、第１グループのヘッドと第２グループのヘッドとが、隣接する２つのスケール１５２の一方と他方に対向した時点で、第１グループのヘッドそれぞれの計測値の初期値を算出するが、この場合は、第１グループの４つのヘッドの全ての初期値を同時に算出することはできない。その理由は、計測に復帰させるヘッドが３つ（ＸヘッドとＹヘッドとを合わせた数）であれば、前述と同様の手順でそれら３つのヘッドの計測値の初期値を設定した場合に、それらの初期値を前述の計測値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３等として、前述の連立方程式を解くことで、基板ホルダの位置（Ｘ、Ｙ、θ）が一意に定まるので、特に問題はない。しかし、基板ホルダの位置（Ｘ、Ｙ、θ）を一意に定めることのできる、４つのヘッドの計測値を用いる、アフィン変換の関係を利用した連立方程式を観念できないからである。
そこで、本変形例では、復帰させる第１グループを、別のヘッドをそれぞれ含む３つヘッドが属する、２つのグループにグループ分けし、グループ毎に前述と同様の手法で、３つのヘッドについて、初期値を同時に算出して設定する。初期値の設定後は、いずれかのグループの３つのヘッドの計測値を、基板ホルダ３４の位置制御に用いれば良い。位置制御に用いない方のグループのヘッドによる基板ホルダ３４の位置計測を、基板ホルダ３４の位置制御と並行して実行しても良い。なお、復帰させる第１のグループの各ヘッドの初期値を、前述の手法により、順次個別に算出することも可能である。
なお、以上説明した第１～第４実施形態の構成は、適宜変更が可能である。例えば、上記第１実施形態のマスクエンコーダシステム４８、基板エンコーダシステム５０において、エンコーダヘッド、及びスケールの配置は逆であっても良い。すなわち、例えばマスクホルダ４０の位置情報を求めるためのＸリニアエンコーダ９２ｘ、Ｙリニアエンコーダ９２ｙは、マスクホルダ４０にエンコーダヘッドが取り付けられ、エンコーダベース４３にスケールが取り付けられる構成であっても良い。また、基板ホルダ３４の位置情報を求めるためのＸリニアエンコーダ９４ｘ、Ｙリニアエンコーダ９４ｙは、基板ホルダ３４にエンコーダヘッドが取り付けられ、Ｙスライドテーブル６２にスケールが取り付けられても良い。その場合、基板ホルダ３４に取り付けられるエンコーダヘッドは、例えばＸ軸方向に沿って複数配置され、相互に切り換え動作可能に構成されると良い。また、基板ホルダ３４に設けられるエンコーダヘッドを可動にし、かつそのエンコーダヘッドの位置情報を計測するセンサを設け、エンコーダベース４３にスケールを設けても良い。この場合、エンコーダベース４３に設けられるスケールは、は固定となる。同様に、Ｙスライドテーブル６２の位置情報を求めるためのＸリニアエンコーダ９６ｘ、Ｙリニアエンコーダ９６ｙは、Ｙスライドテーブル６２にスケールが取り付けられ、エンコーダベース５４（装置本体１８）にエンコーダヘッドが取り付けられても良い。その場合、エンコーダベース５４に取り付けられるエンコーダヘッドは、例えばＹ軸方向に沿って複数配置され、相互に切り換え動作可能に構成されると良い。基板ホルダ３４、及びエンコーダベース５４にエンコーダヘッドが固定される場合、Ｙスライドテーブル６２に固定されるスケールを共通化しても良い。
また、基板エンコーダシステム５０において、基板ステージ装置２０側にＸ軸方向に延びるスケール５２が複数固定され、装置本体１８（エンコーダベース５４）側にＹ軸方向に延びるスケール５６が複数固定される場合について説明したが、これに限られず、基板ステージ装置２０側にＹ軸方向に延びるスケール、装置本体１８側にＸ軸方向に延びるスケールがそれぞれ複数固定されても良い。この場合、ヘッドユニット６０は、基板Ｐの露光動作などにおける基板ホルダ３４の移動中にＸ軸方向に駆動される。
また、マスクエンコーダシステム４８では、例えば３つのスケール４６がＸ軸方向に離間して配置され、基板エンコーダシステム５０では、例えば２つのスケール５２がＹ軸方向、例えば５つのスケール５６がＸ軸方向にそれぞれ離間して配置される場合を説明したが、スケールの数は、これに限られず、例えばマスクＭ、基板Ｐの大きさ、あるいは移動ストロークに応じて適宜変更が可能である。また、必ずしも複数のスケールが離間して配置されていなくても良く、例えばより長いひとつのスケール（上記実施形態の場合では、例えばスケール４６の約３倍の長さのスケール、スケール５２の約２倍の長さのスケール、スケール５６の約５倍の長さのスケール）を用いても良い。また、長さの異なる複数のスケールを用いても良いし、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に並んで配置された複数の格子領域をそれぞれの格子部に含むのであれば、格子部を構成するスケールの数は、特に問わない。
また、Ｙスライドテーブル６２、ベルト駆動装置６８は、装置本体１８の上架台部１８ａの下面（図４参照）に設けるよう構成しているが、下架台部１８ｂや中架台部１８ｃに設けるようにしても良い。
また、上記第１の実施形態では、スケール４６、５２、５６それぞれの表面にＸスケールとＹスケールとが独立に形成された場合を説明したが、これに限られず、前述の第２なし第４の実施形態と同様に、２次元グレーティングが形成されたスケールを用いても良い。この場合、エンコーダヘッドもＸＹ２次元ヘッドを用いることができる。また、基板ホルダ３４上に形成されているスケール５２内において、Ｘスケール５３ｘとＹスケール５３ｙとがＸ軸方向に同一長さで形成されているが、これらの長さを互いに異ならせるようにしても良い。また両者をＸ軸方向に相対的にずらして配置するようにしても良い。また、回折干渉方式のエンコーダシステムを用いる場合について説明したが、これに限られず、いわゆるピックアップ方式、磁気方式などの他のエンコーダも用いることができ、例えば米国特許第６，６３９，６８６号明細書などに開示されるいわゆるスキャンエンコーダなども用いることができる。また、Ｙスライドテーブル６２の位置情報は、エンコーダシステム以外の計測システム（例えば光干渉計システム）により求められても良い。
なお、上記第２～第４の実施形態及びその変形例（以下、第４の実施形態と略記する）では、ヘッドを少なくとも４つ設ける場合について説明したが、かかる場合、第１方向に関して並んで配置された複数の格子領域を格子部に含むのであれば、格子部を構成するスケール１５２の数は、特に問わない。その複数の格子領域は、基板ホルダ３４の基板Ｐを挟むＹ軸方向の一側及び他側の両方に配置する必要はなく、一方にのみ配置されていても良い。ただし、少なくとも基板Ｐの露光動作中、基板ホルダ３４の位置（Ｘ、Ｙ、θｚ）を継続して制御するためには、以下の条件を満足する必要がある。
すなわち、少なくとも４つのヘッドのうち１つのヘッドで計測ビームが複数の格子領域（例えば、前述の２次元グレーティングＲＧ）から外れている間、残りの少なくとも３つのヘッドは計測ビームが複数の格子領域の少なくとも１つに照射されるとともに、Ｘ軸方向（第１方向）への基板ホルダ３４の移動によって、上述の少なくとも４つのヘッドの中で計測ビームが複数の格子領域から外れる上記１つのヘッドが切り換わる。この場合において、少なくとも４つのヘッドは、Ｘ軸方向（第１方向）に関して互いに計測ビームの位置（照射位置）が異なる２つのヘッドと、Ｙ軸方向（第２方向）に関して前記２つのヘッドの少なくとも一方と計測ビームの位置が異なるととともに、Ｘ軸方向に関して互いに計測ビームの位置（照射位置）が異なる２つのヘッドと、を含み、前記２つのヘッドは、Ｘ軸方向に関して、複数の格子領域のうち隣接する一対の格子領域の間隔よりも広い間隔で計測ビームを照射する。
なお、Ｘ軸方向に並んだ格子領域（例えば２次元グレーティングＲＧ）の列を、Ｙ軸方向に関して３列以上配置しても良い。例えば、上記第４の実施形態では、－Ｙ側の５つのスケール１５２に代えて、その５つのスケール１５２のそれぞれをＹ軸方向に２等分したような面積をそれぞれ有する１０個の格子領域（例えば２次元グレーティングＲＧ）から成る、Ｙ軸方向に隣接した２つの格子領域（例えば２次元グレーティングＲＧ）の列を設け、一方の列の２次元グレーティングＲＧにヘッド６６ｅ、６６ｆが対向可能、且つ他方の列の２次元グレーティングＲＧにヘッド６６ｃ、６６ｄが対向可能となるような構成を採用しても良い。また、上記第４の実施形態の変形例では、＋Ｙ側の５つのスケール１５２についても、上述と同様の１０個の格子領域から成る、Ｙ軸方向に隣接した２つの格子領域（例えば２次元グレーティングＲＧ）の列を設け、一方の列の２次元グレーティングＲＧに一対のヘッドが対向可能、且つ他方の列の２次元グレーティングＲＧに残りの一対のヘッドが対向可能となるような構成を採用しても良い。
なお、上記第２～第４の実施形態では、Ｘ軸方向（第１方向）への基板ホルダ３４の移動において、少なくとも４つのヘッド相互間で、いずれの２つのヘッドについてみても、計測ビームがいずれの２次元グレーティングＲＧにも照射されない（格子領域から外れる）、すなわちヘッドでの計測が不能となる（非計測区間）が重ならないように、スケール及びヘッドの少なくとも一方の位置あるいは間隔、あるいは位置及び間隔などを設定することが重要である。
なお、上記第２ないし第４の実施形態において、計測ビームが１つのスケールから外れて別のスケールに乗り換える別のヘッドの初期値を設定するものとしたが、これに限らず、別のヘッドの計測値の補正情報など、別のヘッドを用いて基板ホルダの移動を制御するための補正情報を取得しても良い。別のヘッドを用いて基板ホルダの移動を制御するための補正情報には、初期値は勿論含まれるが、これに限らず、その別のヘッドが計測を再開できるための情報であれば良く、計測再開後に計測すべき値からのオフセット値などでも良い。
なお、上記第２ないし第４の実施形態において、基板ホルダ３４の位置情報を計測する各Ｘヘッド６６ｘに代えて、Ｘ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とするエンコーダヘッド（ＸＺヘッド）を用いるとともに、各Ｙヘッド６６ｙに代えて、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を計測方向とするエンコーダヘッド（ＹＺヘッド）を用いても良い。これらのヘッドとしては、例えば米国特許第７，５６１，２８０号明細書に開示される変位計測センサヘッドと同様の構成のセンサヘッドを用いることができる。かかる場合には、主制御装置９０は、前述のヘッドの切り換え及びつなぎ処理に際して、切り換え前に基板ホルダ３４の位置制御に用いられる３つのヘッドの計測値を用いて、所定の演算を行うことで、ＸＹ平面内の３自由度方向（Ｘ、Ｙ、θｚ）に関する基板ホルダ３４の位置の計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理に加えて、前述と同様の手法により、残りの３自由度方向（Ｚ、θｘ、θｙ）に関する基板ホルダ３４の位置の計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理をも行っても良い。代表的に第２の実施形態を例にとって具体的に説明すると、主制御装置９０は、４つのヘッド６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄのうち、計測ビームが１つの２次元グレーティングＲＧ（格子領域）から外れて別の２次元グレーティングＲＧ（格子領域）に乗り換える１つのヘッドを用いて残りの３自由度方向（Ｚ、θｘ、θｙ）に関する基板ホルダ３４の移動を制御するための補正情報を、残りの３つのヘッドによるＺ軸方向（第３方向）の計測情報、あるいはその残りの３つのヘッドを用いて計測される残りの３自由度方向（Ｚ、θｘ、θｙ）に関する基板ホルダ３４の位置情報に基づいて取得することとすれば良い。
また、複数のスケール板１５２の高さと傾斜が相互にずれていると、前述の座標系間にずれが生じ、これによりエンコーダシステムの計測誤差が発生する。そこで、複数のスケール板１５２間の高さと傾斜のずれに起因するエンコーダシステムの計測誤差も補正することとしても良い。例えば、前述したように第２の実施形態では、ヘッドの切り換えに際し、切り換え後のヘッドの初期値を設定する時点では、４つのヘッド６６ａ～６６ｄの全てが同時にいずれかのスケール１５２に対向する第５の状態が発生する。そこで、主制御装置９０は、この第５の状態における冗長ヘッドの計測値を利用することで、複数のスケール板１５２間の高さと傾斜のずれに起因する座標系間のずれをキャリブレーション（較正）することとしても良い。
例えば、前述のオフセット（ΔＸ、ΔＹ、Δθｚ）の取得の際と同様に、第５の状態において、２組の３つ１組のヘッドによる基板ホルダ３４の位置（Ｚ、θｘ、θｙ）の計測を行い、その計測により得られた計測値同士の差、すなわちオフセットΔＺ、Δθｘ、Δθｙを求め、このオフセットをヘッドの切り換え前後の基板ホルダ３４の位置情報の計測及び位置の制御に用いられる３つのヘッドと対向する少なくとも２つのスケールの組み合わせによってそれぞれ定まる座標系間のＺ軸方向、θｘ、θｙ方向のずれのキャリブレーションに用いることができる。
なお、上記第１～第４実施形態において、Ｚ・チルト位置計測系９８及び基板エンコーダシステム５０によって基板位置計測系を構成するものとしたが、例えばＸ、Ｙヘッドの代わりにＸＺ、ＹＺヘッドを用いることで、基板エンコーダシステム５０のみで基板位置計測系を構成しても良い。
また、上記第１～第４実施形態において、基板エンコーダシステム５０の一対のヘッドユニット６０とは別に、Ｘ軸方向に関してヘッドユニット６０から離れて配置される少なくとも１つのヘッドを設けても良い。例えば、Ｘ軸方向に関して投影光学系１６から離れて配置され、基板Ｐのアライメントマークを検出するマーク検出系（アライメント系）に対して±Ｙ側にそれぞれヘッドユニット６０と同じ可動のヘッドユニットを設け、基板マークの検出動作においてマーク検出系の±Ｙ側に配置される一対のヘッドユニットを用いて基板ホルダ３４の位置情報を計測しても良い。この場合、マーク検出動作において、一対のヘッドユニット６０で全ての計測ビームがスケール１５２（又は５２）から外れても、基板エンコーダシステム５０（別の一対のヘッドユニット）による基板ホルダ３４の位置情報の計測が継続可能となり、マーク検出系の位置など、露光装置の設計の自由度を高められる。なお、Ｚ軸方向に関する基板Ｐの位置情報を計測する基板位置計測系をマーク検出系に近傍に配置することで、基板のＺ位置の検出動作においても基板エンコーダシステム５０による基板ホルダ３４の位置情報の計測が可能となる。または、基板位置計測系を投影光学系１６の近傍に配置し、基板のＺ位置の検出動作において一対のヘッドユニット６０で基板ホルダ３４の位置情報を計測しても良い。また、本実施形態では、投影光学系１６から離れて設定される基板交換位置に基板ホルダ３４が配置されると、一対のヘッドユニット６０の全てのヘッドで計測ビームがスケール１５２（又は５２）から外れる。そこで、基板交換位置に配置される基板ホルダ３４の複数のスケール１５２（又は５２）の少なくとも１つと対向する少なくとも１つのヘッド（可動のヘッド又は固定のヘッドのいずれでも良い）を設け、基板交換動作においても基板エンコーダシステム５０による基板ホルダ３４の位置情報の計測を可能としても良い。ここで、基板ホルダ３４が基板交換位置に到達する前、言い換えれば、基板交換位置に配置される少なくとも１つのヘッドがスケール１５２（又は５２）に対向する前に、一対のヘッドユニット６０の全てのヘッドで計測ビームがスケール１５２（又は５２）から外れる場合は、基板ホルダ３４の移動経路の途中に少なくとも１つのヘッドを追加で配置し、基板エンコーダシステム５０による基板ホルダ３４の位置情報の計測を継続可能としても良い。なお、一対のヘッドユニット６０とは別に設けられる少なくとも１つのヘッドを用いる場合、一対のヘッドユニット６０の計測情報を用いて前述のつなぎ処理を行っても良い。
また、上記第１～第４実施形態において、マスクエンコーダシステム４８の各Ｘヘッドに代えて、前述したＸＺヘッドを用いるとともに、各Ｙヘッドに代えて、前述のＹＺヘッドを用いても良い。あるいは、上記第１～第４実施形態において、マスクエンコーダシステムを、基板エンコーダシステム５０の基板ホルダ３４の位置計測用のエンコーダと同様に、複数のヘッドがＹ軸方向に関してスケール４６に対して相対移動可能な構成しても良い。また、スケール４６に代えて、前述したスケール１５２と同様の２次元グレーティングＲＧが形成されたスケールを用いても良い。
同様に、上記第１～第４実施形態において、各Ｘヘッド６４ｘに代えて、前述のＸＺヘッドを用いるとともに、各Ｙヘッド６４ｙに代えて、前述のＹＺヘッドを用いても良い。かかる場合において、また、スケール５６に代えて、前述したスケール１５２と同様の２次元グレーティングＲＧが形成されたスケールを用いても良い。かかる場合、一対のＸＺヘッドと一対のＹＺヘッドと、これらが対向可能なエンコーダシステムでは、複数のヘッド６６ｘ、６６ｙの回転（θｚ）と傾斜（θｘ及びθｙの少なくとも一方）との少なくとも一方に関する位置情報を計測することとしても良い。
なお、スケール４６，５２，５６，１５２などでは表面に格子が形成される（表面が格子面である）ものとしたが、例えば格子を覆うカバー部材（ガラス又は薄膜など）を設け、格子面をスケールの内部としても良い。
なお、上記第１～第４の実施形態では、各一対のＸヘッド６４ｘ及びＹヘッド６４ｙが、基板ホルダ３４の位置を計測するためのヘッドとともに、Ｙスライドテーブル６２に設けられる場合について説明したが、各一対のＸヘッド６４ｘ及びＹヘッド６４ｙは、Ｙスライドテーブルを介することなく、基板ホルダ３４の位置を計測するためのヘッドに設けられていても良い。
なお、これまでの説明では、マスクエンコーダシステム、基板エンコーダシステムがそれぞれ備える各ヘッドのＸＹ平面内における計測方向が、Ｘ軸方向又はＹ軸方向である場合について説明したが、これに限らず、例えば上記第２～第４の実施形態の場合、２次元グレーティングＲＧに代えて、ＸＹ平面内で、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に交差し、かつ互いに直交する２方向（便宜上、α方向、β方向と呼ぶ）を周期方向とする２次元格子を用いても良く、これに対応して前述の各ヘッドとして、α方向（及びＺ軸方向）又はβ方向（及びＺ軸方向）をそれぞれの計測方向とするヘッドを用いることとしても良い。また、前述の第１の実施形態では、各Ｘスケール、Ｙスケールに代えて、例えばα方向、β方向を周期方向とする１次元格子を用いるとともに、これに対応して前述の各ヘッドとして、α方向（及びＺ軸方向）又はβ方向（及びＺ軸方向）をそれぞれの計測方向とするヘッドを用いることとしても良い。
なお、上記第２～第４の実施形態において、第１格子群を前述のＸスケールの列で構成し、第２格子群を前述のＹスケールの列で構成し、これに対応して、Ｘスケールの列に対向可能に複数のＸヘッド（又はＸＺヘッド）を所定の間隔（隣接するＸスケール間の間隔より大きな間隔）で配置するとともに、Ｙスケールの列に対向可能に複数のＹヘッド（又はＹＺヘッド）を所定の間隔（隣接するＹスケール間の間隔より大きな間隔）で配置することとしても良い。
なお、上記第１～第４の実施形態において、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に並んで配置される各スケールとして、長さの異なる複数のスケールを用いても勿論良い。この場合において、周期方向が同じ、あるいは直交するスケールの列を２列以上、並んで設ける場合には、スケール間のスペースが、お互いに重ならないように設定可能な長さのスケールを選択することとしても良い。すなわち、一列のスケール列を構成するスケール間のスペースの配置間隔は、等間隔でなくても良い。また、例えば、基板ホルダ３４上のスケール列において、Ｘ軸方向における両端部寄りにそれぞれ配置されるスケール（スケール列において、各端部に配置されるスケール）のＸ軸方向の長さよりも、中央部に配置されるスケールの方を物理的に長くしても良い。
なお、上記第１～第４実施形態において、可動ヘッド用エンコーダは、少なくとも可動ヘッドの移動方向（上記実施形態ではＹ軸方向）の位置情報を計測すれば良いが、移動方向と異なる少なくとも１つの方向（Ｘ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの少なくとも１つ）の位置情報も計測して良い。例えば、計測方向がＸ軸方向のヘッド（Ｘヘッド）のＸ軸方向の位置情報も計測し、このＸ情報とＸヘッドの計測情報とでＸ軸方向の位置情報を求めても良い。ただし、計測方向がＹ軸方向のヘッド（Ｙヘッド）では、計測方向と直交するＸ軸方向の位置情報を用いなくても良い。同様に、Ｘヘッドでは、計測方向と直交するＹ軸方向の位置情報を用いなくても良い。要は、ヘッドの計測方向と異なる少なくとも１つの方向の位置情報を計測し、この計測情報とヘッドの計測情報とで計測方向に関する基板ホルダ３４の位置情報を求めても良い。また、例えばＸ軸方向に関して位置が異なる２本の計測ビームを使って可動ヘッドのθｚ方向の位置情報（回転情報）を計測し、この回転情報を用いてＸ、Ｙヘッドの計測情報とでＸ軸、Ｙ軸方向の位置情報を求めても良い。この場合、ＸヘッドとＹヘッドとの一方を２つ、他方を１つ、計測方向が同じ２つのヘッドが計測方向と直交する方向に関して同一位置とならないように配置することで、Ｘ、Ｙ、θｚ方向の位置情報を計測可能となる。もう１つのヘッドは、２つのヘッドと異なる位置に計測ビームを照射すると良い。さらに、可動ヘッド用エンコーダのヘッドがＸＺ又はＹＺヘッドであれば、例えばＸＺヘッドとＹＺヘッドの一方を２つ、他方を１つ、同一直線上とならないように配置することで、Ｚ情報だけでなくθｘ及びθｙ方向の位置情報（傾斜情報）も計測できる。θｘ及びθｙ方向の位置情報の少なくとも一方と、Ｘ、Ｙヘッドの計測情報とでＸ軸、Ｙ軸方向の位置情報を求めても良い。同様に、ＸＺ又はＹＺヘッドでも、Ｚ軸方向と異なる方向に関する可動ヘッドの位置情報を計測し、この計測情報とヘッド計測情報とでＺ軸方向の位置情報を求めても良い。なお、可動ヘッドの位置情報を計測するエンコーダのスケールが単一のスケール（格子領域）であれば、ＸＹθｚもＺθｘθｙも３つのヘッドで計測できるが、複数のスケール（格子領域）が離れて配置される場合は、Ｘ、Ｙヘッドを２つずつ、あるいはＸＺ、ＹＺヘッドを２つずつ配置し、４つのヘッドで非計測期間が重ならないようにＸ軸方向の間隔を設定すれば良い。この説明は、格子領域がＸＹ平面と平行に配置されるスケールを前提としたが、格子領域がＹＺ平面と平行に配置されるスケールでも同様に適用できる。
また、上記第１～第４実施形態において、可動ヘッドの位置情報を計測する計測装置としてエンコーダを用いるものとしたが、エンコーダ以外、例えば干渉計などを用いても良い。この場合、例えば可動ヘッド（又はその保持部）に反射面を設け、Ｙ軸方向と平行に計測ビームを反射面に照射すれば良い。特に可動ヘッドがＹ軸方向のみに移動される場合は反射面を大きくする必要がなく、空気揺らぎを低減するための干渉計ビームの光路の局所的な空調も容易となる。
また、上記第１～第４実施形態において、基板ホルダのスケールに計測ビームを照射する可動ヘッドを、Ｙ軸方向に関して投影系の両側に１つずつ設けるものとしたが、複数ずつ可動ヘッドを設けても良い。例えば、Ｙ軸方向に関して複数の可動ヘッドで計測期間が一部重なるように隣接する可動ヘッド（計測ビーム）を配置すれば、基板ホルダがＹ軸方向に移動しても、複数の可動ヘッドによって位置計測を継続できる。この場合、複数の可動ヘッドでつなぎ処理が必要となる。そこで、投影系の±Ｙ側の一方のみに配置され、少なくとも１つのスケールに計測ビームが照射される複数のヘッドの計測情報を用いて、計測ビームがスケールに入る別のヘッドに関する補正情報を取得しても良いし、±Ｙ側の一方だけでなく他側に配置される少なくとも１つのヘッドの計測情報を用いても良い。要は、±Ｙ側にそれぞれ配置される複数のヘッドのうち、スケールに計測ビームが照射されている少なくとも３つのヘッドの計測情報を用いれば良い。
また、上記第１～第４実施形態の基板エンコーダシステム５０において、走査露光において基板Ｐが移動される走査方向（Ｘ軸方向）に関して複数のスケール（格子領域）を互いに離して配置するとともに、複数のヘッドを基板Ｐのステップ方向（Ｙ軸方向）に移動可能としたが、これとは逆に、ステップ方向（Ｙ軸方向）に関して複数のスケールを互いに離して配置するとともに、複数のヘッドを走査方向（Ｘ軸方向）に移動可能としても良い。
また、上記第１～第４実施形態において、マスクエンコーダシステム４８および基板エンコーダシステム５０のヘッドは、光源からのビームをスケールに照射する光学系の全てを有している必要はなく、光学系の一部、例えば射出部のみを有するものとしても良い。
また、上記第２～第４実施形態において、一対のヘッドユニット６０のヘッドは図１７の配置（Ｘヘッド及びＹヘッドが±Ｙ側にそれぞれ配置されかつ±Ｙ側の一方と他方とでＸ軸方向に関してＸ、Ｙヘッドの配置が逆）に限られるものではなく、例えばＸヘッド及びＹヘッドが±Ｙ側にそれぞれ配置され、かつ±Ｙ側の一方と他方とでＸ軸方向に関してＸ、Ｙヘッドの配置が同一でも良い。ただし、２つのＹヘッドのＸ位置が同一であると、２つのＸヘッドの一方で計測が切れると、θｚ情報が計測できなくなるため、２つのＹヘッドのＸ位置を異ならせることが好ましい。
また、上記第１～第４の実施形態において、エンコーダシステムのヘッドから計測ビームが照射されるスケール（スケール部材、格子部）を、投影光学系１６側に設ける場合、投影光学系１６を支持する装置本体１８（フレーム部材）の一部に限らず、投影光学系１６の鏡筒部分に設けても良い。
また、上記第１～第４の実施形態では、走査露光時のマスクＭ及び基板Ｐの移動方向（走査方向）がＸ軸方向である場合について説明したが、走査方向をＹ軸方向としても良い。この場合、マスクステージの長ストローク方向をＺ軸回りに９０度回転させた向きに設定するとともに、投影光学系１６の向きもＺ軸回りに９０度回転させるなどする必要がある。
なお、上記第１～第４の実施形態において、基板ホルダ３４上において、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）を、複数列、互いにＹ軸方向に離れた異なる位置（例えば投影光学系１６に対して一方の側（＋Ｙ側）の位置と、他方（－Ｙ側）の位置）に配置する場合に、この複数のスケール群（複数のスケール列）を、基板上におけるショットの配置（ショットマップ）に基づいて使い分け出来るように構成しても良い。たとえば、複数のスケール列の全体としての長さを、スケール列間で互いに異ならせておけば、異なるショットマップに対応でき、４面取りの場合と６面取りの場合など、基板上に形成するショット領域の数の変化にも対応できる。またこのように配置すると共に、各スケール列の隙間の位置をＸ軸方向において互いに異なる位置にすれば、複数のスケール列にそれぞれ対応するヘッドが同時に計測範囲外になることがないので、繋ぎ処理において不定値とされるセンサの数を減らすことができ、繋ぎ処理を高精度に行うことができる。
また、また基板ホルダ３４上で、Ｘ軸方向に複数のスケールが、所定間隔の隙間を介しながら連なって配置されたスケール群（スケール列）において、１つのスケール（Ｘ軸計測用のパターン）のＸ軸方向の長さを、１ショット領域の長さ（基板ホルダ上の基板をＸ軸方向に移動させながらスキャン露光を行う際に、デバイスパターンが照射されて基板上に形成される長さ）分だけ連続して測定できるような長さにしても良い。このようにすれば、１ショット領域のスキャン露光中に、複数スケールに対するヘッドの乗継制御を行わずに済むため、スキャン露光中の基板Ｐ（基板ホルダ）の位置計測（位置制御）を容易にできる。
また、上記第１～第４の実施形態において、基板エンコーダシステムは、基板ステージ装置２０が基板ローダとの基板交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のスケールを設け、下向きのヘッド（Ｘヘッド６６ｘなど）を使って基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。あるいは、基板ステージ装置２０又は別のステージ装置に基板交換用のヘッドを設け、スケール５６や基板交換用のスケールを計測することによって基板ステージ装置２０の位置情報を取得しても良い。
また、各実施形態に係るマスクエンコーダシステムは、マスクステージ装置１４がマスクローダとのマスク交換位置まで移動する間の位置情報を取得するために、マスクステージ装置１４又は別のステージ装置にマスク交換用のスケールを設け、ヘッドユニット４４を使ってマスクステージ装置１４の位置情報を取得しても良い。
またエンコーダシステムとは別の位置計測系（たとえばステージ上のマークとそれを観察する観察系）を設けてステージの交換位置制御（管理）を行っても良い。
また、上記各実施形態では、基板ホルダ３４上にスケールを設けるように構成しているが、スケールを露光処理で基板Ｐに直接形成するようにしても良い。たとえばショット領域間のスクライブライン上に形成するようにしても良い。このようにすれば、基板上に形成されたスケールを計測し、その位置計測結果に基づいて、基板上の各ショット領域ごとの非線形成分誤差を求めることができ、またその誤差に基づいて露光の際の重ね精度を向上させることもできる。
なお、基板ステージ装置２０は、少なくとも基板Ｐを水平面に沿って長ストロークで駆動できれば良く、場合によっては６自由度方向の微少位置決めができなくても良い。このような２次元ステージ装置に対しても上記第１～第４の実施形態に係る基板エンコーダシステムを好適に適用できる。
また、照明光は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。また、照明光としては、例えば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。また、固体レーザ（波長：３５５ｎｍ、２６６ｎｍ）などを使用しても良い。
また、投影光学系１６が複数本の光学系を備えたマルチレンズ方式の投影光学系である場合について説明したが、投影光学系の本数はこれに限らず、１本以上あれば良い。また、マルチレンズ方式の投影光学系に限らず、オフナー型の大型ミラーを用いた投影光学系などであっても良い。また、投影光学系１６としては、拡大系、又は縮小系であっても良い。
また、露光装置の用途としては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に限定されることなく、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、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マスク又はレチクルを製造するために、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適用できる。
また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、例えばウエハ、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。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が５００ｍｍ以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。
液晶表示素子（あるいは半導体素子）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マスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板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、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、ガラス基板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。
なお、上記実施形態で引用した露光装置などに関する全ての米国特許出願公開明細書及び米国特許明細書の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、リソグラフィ工程において物体に照明光を照射して露光するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイ製造方法は、フラットパネルディスプレイの生産に適している。
１０…液晶露光装置、１４…マスクステージ装置、２０…基板ステージ装置、３４…基板ホルダ、４０…マスクホルダ、４４…ヘッドユニット、４６…スケール、４８…マスクエンコーダシステム、５０…基板エンコーダシステム、５２…スケール、５６…スケール、６０…ヘッドユニット、９０…主制御装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板。

Claims (12)

  1. 投影光学系を介して照明光で第１方向へ移動中の基板を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系の下方に配置され、前記基板を保持する第１移動体と、
    前記投影光学系の光軸と直交する所定平面内で互いに直交する前記第１方向と第２方向とに関して前記第１移動体を移動可能な駆動系と、
    前記投影光学系を支持するフレーム部材と、
    前記光軸と平行な第３方向に関して、前記第１移動体と前記フレーム部材との間に設けられ、前記第２方向へ移動可能な第２移動体と、
    前記第１方向に関して複数の格子領域が互いに離れて配置される格子部材と、前記格子部材に対してそれぞれ計測ビームを照射する複数の第１ヘッドとを有し、前記格子部材が前記第１移動体に設けられるとともに、前記複数の第１ヘッドが前記第２移動体に設けられる計測系であって、前記計測系は、前記第２移動体に第２ヘッドが設けられるとともに、スケール部材が前記フレーム部材に設けられ、前記第２ヘッドを介して前記スケール部材に計測ビームを照射し、前記第２方向に関する前記複数の第１ヘッドの位置情報を計測する計測装置を有し、前記複数の第１ヘッドのうち、前記計測ビームが前記複数の格子領域の少なくとも１つに照射される少なくとも３つの第１ヘッドの計測情報と、前記計測装置の計測情報と、に基づき、少なくとも前記所定平面内の３自由度方向に関する前記第１移動体の位置情報を計測し、
    前記スケール部材と前記第２ヘッドとの少なくとも一方に起因して生じる前記計測装置の計測誤差を補償するための補正情報と、前記計測系で計測される位置情報と、に基づいて、前記駆動系を制御する制御系と、を備え、
    前記複数の第１ヘッドはそれぞれ、前記第１方向への前記第１移動体の移動中、前記計測ビームが前記複数の格子領域の１つから外れるとともに、前記１つの格子領域に隣接する別の格子領域に乗り換える露光装置。
  2. 請求項１に記載の露光装置において、
    前記スケール部材は、前記第２方向に関して互いに離れて配置される複数の格子部を有し、
    前記計測装置は、前記第２方向に関して前記計測ビームの位置が異なる少なくとも２つの前記第２ヘッドを含む複数の前記第２ヘッドを有し、
    前記少なくとも２つの第２ヘッドは、前記第２方向に関して、前記複数の格子部のうち隣接する一対の格子部の間隔よりも広い間隔で配置される露光装置。
  3. 請求項２に記載の露光装置において、
    前記複数の前記第２ヘッドは、前記第１方向と、前記所定平面と直交する第３方向との一方に関して、前記少なくとも２つの第２ヘッドの少なくとも１つと前記計測ビームの位置が異なる少なくとも１つの第２ヘッドを含む露光装置。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記計測装置は、前記スケール部材に対して互いに異なる位置に複数の前記計測ビームを照射し、前記第２方向と異なる方向に関する前記複数の第１ヘッドの位置情報を計測する露光装置。
  5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記計測装置は、前記複数の第１ヘッドの回転と傾斜との少なくとも一方に関する位置情報を計測する露光装置。
  6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記スケール部材は、反射型の２次元格子あるいは互いに配列方向が異なる２つの１次元格子の少なくとも一方を有する露光装置。
  7. 請求項１～６のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記補正情報は、前記スケール部材に形成された格子領域部の変形、変位、平坦性、および形成誤差の少なくもと１つに起因して生じる前記計測装置の計測誤差を補償する露光装置。
  8. 請求項１～７のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記補正情報は、前記第２ヘッドの変位と光学特性との少なくとも一方に起因して生じる前記計測装置の計測誤差を補償する露光装置。
  9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記第２ヘッドは、前記第２方向を計測方向とし、
    前記補正情報は、前記第２方向と異なる方向に関する前記第２ヘッドと前記スケール部材との相対運動に起因して生じる、前記第２方向に関する前記計測装置の計測誤差を補償する露光装置。
  10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記複数の第１ヘッドはそれぞれ、前記所定平面内で互いに交差する２方向の一方を計測方向とし、
    前記計測系で計測に用いられる前記少なくとも３つの第１ヘッドは、前記２方向の一方を計測方向とする少なくとも１つの第１ヘッドと、前記２方向の他方を計測方向とする少なくとも２つの第１ヘッドと、を含む露光装置。
  11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記基板は、少なくとも一辺の長さ、または対角長が５００ｍｍ以上であり、フラットパネルディスプレイ用である露光装置。
  12. フラットパネルディスプレイ製造方法であって、
    請求項１～１０のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイ製造方法。
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