JP2009252850A - Mobile body system, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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本発明は、移動体システム、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体を保持して移動する移動体を備える移動体システム、該移動体システムを備える露光装置及びエネルギビームを物体に照射して前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法、並びに前記露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a moving body system, an exposure apparatus and an exposure method, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a moving body system including a moving body that moves while holding an object, an exposure apparatus including the moving body system, and energy. The present invention relates to an exposure method for irradiating an object with a beam to form a predetermined pattern on the object, and a device manufacturing method using the exposure apparatus or the exposure method.
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス（電子デバイスなど）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが比較的多く用いられている。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing microdevices (electronic devices and the like) such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, a step-and-repeat projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan projection exposure apparatus ( A so-called scanning stepper (also called a scanner)) is used relatively frequently.
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の被露光物体（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域にレチクル（又はマスク）のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージはＸＹ２次元方向に例えばリニアモータ等により駆動される。このウエハステージの位置計測は、長期にわたって計測の安定性が良好で、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。 In this type of exposure apparatus, a wafer stage that holds a wafer in order to transfer a reticle (or mask) pattern to a plurality of shot areas on an object to be exposed (hereinafter referred to as a wafer) such as a wafer or a glass plate. Is driven in the XY two-dimensional direction by, for example, a linear motor. The position measurement of the wafer stage is generally performed using a high-resolution laser interferometer with good measurement stability over a long period of time.
しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化及び／又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになっている。 However, due to the miniaturization of patterns due to the high integration of semiconductor elements, more accurate position control of the stage is required, and now the temperature change and / or temperature of the atmosphere on the beam path of the laser interferometer Short-term fluctuations in measured values due to air fluctuations that occur due to the influence of gradients occupy a large weight in the overlay budget.
一方、ステージの位置計測に使用されるレーザ干渉計以外の計測装置として、エンコーダがあるが、エンコーダは、計測においてスケール（グレーティングなど）を使用するため、格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、あるいは熱膨張等などによりそのスケールの機械的な長期安定性に欠ける。このため、エンコーダは、レーザ干渉計に比べて計測値のリニアリティに欠け、長期安定性に劣るという欠点を有している。 On the other hand, there is an encoder as a measuring device other than the laser interferometer used for measuring the position of the stage. However, since the encoder uses a scale (grating, etc.) in the measurement, the grating pitch drift, fixed position drift, or thermal Lack of mechanical long-term stability of the scale due to expansion or the like. For this reason, the encoder has the disadvantage that it lacks the linearity of the measured value and is inferior in long-term stability compared to the laser interferometer.
上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ（回折格子を用いる位置検出センサ）とを併用して、ステージの位置を計測する装置が、種々提案されている（例えば特許文献１、２等参照）。特に、最近では、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが出現しており（例えば、特許文献３等参照）、上述のレーザ干渉計とエンコーダとを組み合わせる技術が注目されるようになってきた。
In view of the drawbacks of the laser interferometer and the encoder described above, various apparatuses for measuring the position of the stage using both the laser interferometer and the encoder (position detection sensor using a diffraction grating) have been proposed (for example, (See
しかるに、干渉計のミラー又はエンコーダのスケール（グレーティングなど）は、ステージの外面、例えば側面などに設けられた場合、そのステージが加速した際のステージの微小変形に伴い、ステージ上の位置（ステージ上の所定点との位置関係）が変化してしまい、これがステージの位置計測精度を低下させる蓋然性が高い。また、たとえば、スループットを向上させる観点から、スキャニング・ステッパにおいてウエハステージの加速中に露光を開始するという新技術が提案されたとしても、上記のステージの加速に伴うミラー又はスケールのステージ上での位置の変化が、上記新技術の実施のための障害要因となるおそれがある。 However, when the scale of the interferometer or encoder (grating, etc.) is provided on the outer surface of the stage, such as the side surface, the position on the stage (on the stage) (The positional relationship with the predetermined point) changes, and this is likely to reduce the position measurement accuracy of the stage. In addition, for example, from the viewpoint of improving throughput, even if a new technique is proposed in which exposure is started during the acceleration of the wafer stage in the scanning stepper, even if the stage on the mirror or scale accompanying the acceleration of the above stage is proposed. The change in position may be an obstacle for the implementation of the new technology.
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、物体を保持して実質的に所定平面に沿って移動可能で、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体と；前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第１、第２計測点に第１、第２計測光をそれぞれ入射させ、前記第１、第２計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する計測システムと；前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する駆動システムと；を備える移動体システムである。 The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention can hold an object and move substantially along a predetermined plane, and can be moved to the predetermined plane on the back side of the object. A moving body in which a grating is disposed along a substantially parallel plane, and light having a predetermined wavelength can travel inside; from the outside of the moving body through one side surface of the moving body intersecting the predetermined plane; The gratings derived from the first and second measurement lights are respectively incident on the first and second measurement points at different positions with respect to a direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating. A measurement system that receives diffracted light from the movable body and measures position information regarding the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane; and a drive system that drives the movable body based on the positional information of the movable body ; It is a mobile system comprising a.
これによれば、移動体の位置情報の計測において、回折光が移動体内を通過する光路上では、移動体の周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、移動体の外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。そのため、移動体の所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を高精度に計測することができる。さらに、駆動システムは、移動体の位置情報に基づいて、移動体を駆動する。従って、移動体の高精度な駆動制御が可能となる。 According to this, in the measurement of the position information of the moving body, the diffracted light is not affected by the fluctuation of the ambient atmosphere of the moving body on the optical path through which the moving body passes. Furthermore, since the optical path of the diffracted light is close to the outside of the moving body and propagates in almost the same atmosphere, the influence of fluctuations in the surrounding atmosphere is small. Therefore, position information regarding the measurement direction and the rotation direction within a predetermined plane of the moving body can be measured with high accuracy. Further, the drive system drives the moving body based on the position information of the moving body. Therefore, highly accurate drive control of the moving body is possible.
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；エネルギビームが照射される前記物体が前記移動体に保持される本発明の移動体システムと；を備える露光装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam, the patterning apparatus for irradiating the object with the energy beam; and the object irradiated with the energy beam. An exposure apparatus comprising: the moving body system of the present invention held by the moving body.
これによれば、パターニング装置により物体にパターンを高精度に形成することが可能となる。 According to this, it is possible to form a pattern on the object with high accuracy by the patterning device.
本発明は、第３の観点からすると、デバイス製造方法であって、本発明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；を含むデバイス製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a substrate using the exposure apparatus of the present invention; and developing the exposed substrate. is there.
本発明は、第４の観点からすると、エネルギビームを物体に照射して前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記物体を保持するとともに、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体を、前記所定平面に沿って移動させ、前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第１、第２計測点に第１、第２計測光をそれぞれ入射させ、前記第１、第２計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する工程と；前記移動体の前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する工程と；を含む露光方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for irradiating an object with an energy beam to form a predetermined pattern on the object, the object being held, and the predetermined surface on the back side of the object. A grating is arranged along a plane substantially parallel to the plane, and a movable body in which light of a predetermined wavelength can travel is moved along the predetermined plane, and one of the movable bodies crossing the predetermined plane. First and second measurement lights are incident on the first and second measurement points at different positions with respect to the direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body via side surfaces, 1. receiving diffracted light from the grating derived from the second measurement light and measuring positional information on the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane; Is an exposure method comprising: based on the information, a step of driving the movable body.
これによれば、回折光が移動体内を通過する光路上では、移動体の周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、移動体の外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。そのため、移動体の所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を高精度に計測することができる。さらに、駆動する工程では、移動体の位置情報に基づいて、移動体を駆動する。従って、移動体の高精度な駆動制御が可能となる。 According to this, on the optical path through which the diffracted light passes through the moving body, it is not affected by the fluctuation of the ambient atmosphere of the moving body. Furthermore, since the optical path of the diffracted light is close to the outside of the moving body and propagates in almost the same atmosphere, the influence of fluctuations in the surrounding atmosphere is small. Therefore, position information regarding the measurement direction and the rotation direction within a predetermined plane of the moving body can be measured with high accuracy. Further, in the driving step, the moving body is driven based on the position information of the moving body. Therefore, highly accurate drive control of the moving body is possible.
本発明は、第５の観点からすると、本発明の露光方法を用いて前記物体とし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；を含むデバイス製造方法である。 From a fifth aspect, the present invention is a device manufacturing method comprising: exposing a substrate as the object using the exposure method of the present invention; and developing the exposed substrate.
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図４に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１には、一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置である。露光装置１００は、光源及び照明光学系を含み、照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系１２、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及び装置全体を統括制御する主制御装置２０（図１では不図示、図４参照）等を備えている。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。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
照明系１２は、レチクルブラインド（不図示）で規定されたレチクルＲ上でＸ軸方向に延びるスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
The
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターン等が描かれたレチクル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、レチクルＲの位置制御のため、レチクルステージ駆動系１３（図１では不図示、図４参照）により、照明系１２の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（図１における紙面内左右方向、すなわちＹ軸方向）に所定の走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST coincides with the optical axis of illumination system 12 (to be described later, optical axis AX of projection optical system PL) by reticle stage drive system 13 (not shown in FIG. 1, see FIG. 4) for position control of reticle R. 1), and can be driven at a predetermined scanning speed in a predetermined scanning direction (left-right direction in FIG. 1, ie, the Y-axis direction).
レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１１によって、レチクルステージＲＳＴの側面（鏡面加工された端面）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で、常時検出される。レチクル干渉計１１からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、主制御装置２０（図４参照）に送られている。主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系１３を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
The position of the reticle stage RST in the XY plane is, for example, 0.5 to 1 nm by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 11 via the side surface (mirror-finished end surface) of the reticle stage RST. It is always detected with a resolution of the order. Position information of reticle stage RST from
投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向と平行な光軸ＡＸに沿って配列される複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明系１２からの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、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を介してその照明領域内のレチクル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上の前記照明領域に共役な領域（露光領域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（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するとともに、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）に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが形成される。すなわち、本実施形態では、照明系１２、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。
As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of lenses (lens elements) arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used. The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times or 1/5 times). For this reason, when the illumination area is illuminated by the illumination light IL from the
ウエハステージＷＳＴは、その上面にて静電チャック機構（不図示）によりウエハホルダＷＨを吸着保持している。また、ウエハホルダＷＨは、該ウエハホルダＷＨが有する静電チャック機構により、ウエハＷを吸着保持する。ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、ステージ本体１４と、その上に固定されたウエハテーブルＷＴＢと、静電チャック機構（不図示）によってウエハテーブルＷＴＢに対して着脱自在のウエハホルダＷＨと、を含んでいる。なお、ウエハホルダＷＨをウエハテーブルＷＴＢに固定する保持機構は静電チャック機構に限らず、例えば真空チャック機構あるいはクランプ機構などでも良い。また、ウエハホルダＷＨは、ウエハテーブルＷＴＢと一体に形成されても良いし、静電チャック機構と異なる機構、例えば真空チャック機構などによってウエハＷを保持しても良い。
Wafer stage WST attracts and holds wafer holder WH on its upper surface by an electrostatic chuck mechanism (not shown). Further, the wafer holder WH attracts and holds the wafer W by an electrostatic chuck mechanism included in the wafer holder WH. As shown in FIG. 1, wafer stage WST includes a stage
ステージ本体１４（ウエハステージＷＳＴ）は、例えばリニアモータ及びボイスコイルモータ（ＶＣＭ）などを含むステージ駆動系２７（図４参照）により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向の６自由度方向に駆動される。これにより、ウエハＷは６自由度方向に移動可能である。なお、ステージ本体１４はＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθｚ方向に駆動可能とし、かつウエハテーブルＷＴＢを少なくともＺ軸方向、θｘ方向、及びθｙ方向に微動可能としても良い。この場合、ウエハテーブルＷＴＢを６自由度方向に微動可能としても良い。
The stage main body 14 (wafer stage WST) is, for example, driven by a stage drive system 27 (see FIG. 4) including a linear motor, a voice coil motor (VCM), and the like, in the X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, θx direction, θy And 6 degrees of freedom in the θz direction. Thereby, the wafer W can move in the direction of six degrees of freedom. The stage
ウエハテーブルＷＴＢは、透明な部材（例えば、ガラス等）から成る、平面視（上方から見て）、略正方形の板状部材である。ウエハテーブルＷＴＢの上面の中央部にウエハホルダＷＨが保持されている。ウエハテーブルＷＴＢは、その内部を後述するエンコーダシステムの計測光が進行するので、少なくともこの計測光に対して透明な透明部材で構成される。また、ウエハテーブルＷＴＢは、ＸＹ平面と実質的に平行な第１面（上面）及び第２面（下面）と、Ｘ軸方向にそれぞれ延びる一対の側面及びＹ軸方向にそれぞれ延びる一対の側面とを有する。本実施形態では、後述するように、４つの側面（以下では、端面とも呼ぶ）から、計測用のレーザ光（計測光）がウエハテーブルＷＴＢの内部に入射する又は外部に射出される。なお、透明部材は、低熱膨張率の材料であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英などが用いられる。また、ウエハテーブルＷＴＢはその全体が透明部材で構成されても良いが、計測用のレーザ光が通るウエハテーブルＷＴＢの一部のみを透明部材で構成しても良い。 Wafer table WTB is a substantially square plate-like member that is made of a transparent member (for example, glass or the like) in plan view (viewed from above). Wafer holder WH is held at the center of the upper surface of wafer table WTB. Wafer table WTB is composed of a transparent member transparent to at least this measurement light because measurement light of an encoder system, which will be described later, travels inside. Wafer table WTB includes a first surface (upper surface) and a second surface (lower surface) substantially parallel to the XY plane, a pair of side surfaces extending in the X-axis direction, and a pair of side surfaces extending in the Y-axis direction, respectively. Have In this embodiment, as will be described later, laser light for measurement (measurement light) is incident on the inside of wafer table WTB or emitted to the outside from four side surfaces (hereinafter also referred to as end surfaces). The transparent member is preferably a material having a low coefficient of thermal expansion, and synthetic quartz or the like is used as an example in this embodiment. Wafer table WTB may be entirely formed of a transparent member, but only a part of wafer table WTB through which measurement laser light passes may be formed of a transparent member.
ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ側端面及び＋Ｙ側端面は、図３（Ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に延び、かつＸＺ平面に対して所定角度（θ（０°＜θ＜９０°））傾斜している。すなわち、両端面は、ウエハテーブルＷＴＢの上面に対して鋭角（９０°−θ）をなす。同様に、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｘ側端面及び＋Ｘ側端面は、Ｙ軸方向に延び、かつＹＺ平面に対して所定角度（θ）傾斜している。 As shown in FIG. 3A, the −Y side end surface and the + Y side end surface of wafer table WTB extend in the X-axis direction and have a predetermined angle (θ (0 ° <θ <90 °) with respect to the XZ plane. ) Inclined. That is, both end faces form an acute angle (90 ° −θ) with respect to the upper surface of wafer table WTB. Similarly, the −X side end surface and the + X side end surface of wafer table WTB extend in the Y-axis direction and are inclined at a predetermined angle (θ) with respect to the YZ plane.
ウエハテーブルＷＴＢの上面中央部（ウエハホルダＷＨよりも一回り大きい部分）には、図１に示されるように、Ｘ軸方向を周期方向とするグレーティングと、Ｙ軸方向を周期方向とするグレーティングと、を組み合わせた２次元グレーティング（以降、単にグレーティングと呼ぶ）２４が水平に設置されている。グレーティング２４の上面は、保護部材としてのカバーガラス５１によって覆われている。本実施形態では、カバーガラス５１の上面に、ウエハホルダＷＨを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢの上面のほぼ全面を覆うようにカバーガラス５１を設けているが、グレーティング２４を含む上面の一部のみを覆うようにカバーガラス５１を設けても良い。また、本実施形態では、カバーガラス５１をウエハテーブルＷＴＢと同一の材料で構成するが、他の材料、例えば金属、セラミックス、あるいは薄膜などで構成しても良い。
At the center of the upper surface of wafer table WTB (a portion slightly larger than wafer holder WH), as shown in FIG. 1, a grating having a periodic direction in the X-axis direction, a grating having a periodic direction in the Y-axis direction, A two-dimensional grating (hereinafter simply referred to as a “grating”) 24 in combination is installed horizontally. The upper surface of the grating 24 is covered with a
なお、ウエハテーブルＷＴＢはカバーガラス５１を含むものとしても良い。この場合、グレーティング２４の形成面がウエハテーブルＷＴＢの最上面ではなくその内部に配置されることになる。また、グレーティング２４を、ウエハホルダの裏面に設けても良い。さらに、カバーガラスなどの保護部材を設ける代わりに、例えばウエハホルダなどで代用しても良い。
Wafer table WTB may include
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内における、すなわちＸ，Ｙ、θｚ方向に関する位置情報は、後述するエンコーダシステムにより、グレーティング２４を用いて、常時検出されている。検出されるウエハステージＷＳＴの位置情報は主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、この位置情報に基づいて、前述したリニアモータ及びボイスコイルモータを駆動して、ウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
Position information of wafer stage WST in the XY plane, that is, in the X, Y, and θz directions, is always detected using a grating 24 by an encoder system described later. The detected position information of wafer stage WST is sent to
また、露光装置１００では、上述のエンコーダシステムとは独立に、ウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡１７を介して、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）の全６自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θｘ，θｙ，θｚ）方向に関する位置情報を計測するためのレーザ干渉計システム１８が設けられている。なお、レーザ干渉計システム１８は、ウエハテーブルＷＴＢに固定されたＸＹ平面に対して４５度傾斜した不図示の反射面、及び投影光学系ＰＬを保持する不図示のメインフレームに固定された反射面を介してウエハテーブルＷＴＢのＺ位置を計測可能に構成されている。
Further, in the
図４には、露光装置１００の制御系の構成がブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置２０を中心として構成されている。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、上記検出系など、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the
次に、ウエハステージＷＳＴの位置計測に用いられるエンコーダシステム１６（図４参照）の構成について説明する。本実施形態のエンコーダシステム１６は、前述のグレーティング２４と、グレーティング２４に計測用のレーザ光（計測光）Ｌｘ１，Ｌｙ１１，Ｌｙ１２をそれぞれ照射する光源１６Ｘａ，１６Ｙａ１，１６Ｙａ２（光源１６Ｙａ１，１６Ｙａ２は、図１及び図３（Ａ）〜図３（Ｃ）では不図示、図２（Ａ）参照）と、グレーティング２４からの複数の回折光Ｌｘ２，Ｌｙ２１，Ｌｙ２２をそれぞれ受光する光検出器１６Ｘｂ，１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２（光検出器１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２は、図１及び図３（Ａ）〜図３（Ｃ）では不図示、図２（Ａ）参照）と、を備えている。光検出器１６Ｘｂ，１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２は、それぞれ複数の回折光Ｌｘ２，Ｌｙ２１，Ｌｙ２２を集光して干渉光を生成するための回折格子と、生成された干渉光を受光するための受光素子、例えばＣＣＤと、を含む。
Next, the configuration of encoder system 16 (see FIG. 4) used for position measurement of wafer stage WST will be described.
図２（Ａ）には、露光領域ＩＡと、光源１６Ｘａ，１６Ｙａ１，１６Ｙａ２と、光検出器１６Ｘｂ，１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２と、の位置関係が、斜視図にて示されている。光源１６Ｘａと光検出器１６Ｘｂは、露光領域ＩＡの中心から−Ｙ側及び＋Ｙ側にほぼ等間隔離れた位置に配置されている。光源１６Ｙａ１，１６Ｙａ２と光検出器１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２は、露光領域ＩＡの中心から＋Ｘ側及び−Ｘ側にほぼ等間隔離れた位置に配置されている。なお、本実施形態では、露光領域ＩＡの中心はＸＹ平面内で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致している。 2A is a perspective view showing the positional relationship between the exposure area IA, the light sources 16Xa, 16Ya 1 and 16Ya 2 and the photodetectors 16Xb, 16Yb 1 and 16Yb 2 . The light source 16Xa and the light detector 16Xb are arranged at substantially equal intervals from the center of the exposure area IA to the −Y side and the + Y side. The light sources 16Ya 1 and 16Ya 2 and the photodetectors 16Yb 1 and 16Yb 2 are arranged at positions that are substantially equidistant from the center of the exposure area IA on the + X side and the −X side. In the present embodiment, the center of the exposure area IA coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL in the XY plane.
グレーティング２４と光源１６Ｘａと受光系１６Ｘｂとを用いることにより、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＸ軸方向に関する位置情報を検出することができる。これらの要素を含んで構成されるエンコーダを、Ｘエンコーダ１６Ｘと呼ぶ。図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示されるように、光源１６Ｘａは計測光Ｌｘ１を、ＸＹ平面内においてＹ軸に平行に、ＹＺ平面においてＹ軸に対して角θを成す方向に、射出する。計測光Ｌｘ１は、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ側の端面に垂直に入射し、ウエハテーブルＷＴＢの内部に進入する。進入した計測光Ｌｘ１は、ウエハテーブルＷＴＢの内部を伝播し、グレーティング２４にＹＺ平面内において入射角（９０°−θ）で入射する。ここで、図２（Ｂ）に示されるように、計測光Ｌｘ１のグレーティング２４上での照射点が、常に、露光領域ＩＡの中心の直下の点ＩＡａに位置するように、光源１６Ｘａの設置位置、計測光Ｌｘ１の射出角、及びウエハテーブルＷＴＢの端面の傾斜角θ、が定められている。
By using the
計測光Ｌｘ１が、グレーティング２４に入射し、そのＸ軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、±１次の回折光Ｌｘ２が図示されている。これら±１次の回折光Ｌｘ２は、グレーティング２４から、図３（Ａ）に示されるように、ＹＺ平面内において射出角（９０°−θ）をなして、且つ、図２（Ｂ）に示されるように、ＸＹ平面内においてＹ軸に平行な中心軸から互いに絶対値が等しい（ただし符号が異なる）回折角を成す方向へ射出される。なお、これらの回折光は、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）では、紙面垂直方向に重なっている。 The measurement light Lx1 enters the grating 24 and is reflected and diffracted by the grating having the X-axis direction as a periodic direction, thereby generating a plurality of diffracted lights. 2A and 2B show ± first-order diffracted light Lx2. These ± 1st-order diffracted lights Lx2 form an emission angle (90 ° −θ) in the YZ plane from the grating 24 as shown in FIG. 3A and are shown in FIG. 2B. In the XY plane, the light beams are emitted from the central axis parallel to the Y axis in directions that form diffraction angles having the same absolute value (but different signs). Note that these diffracted lights overlap in the direction perpendicular to the paper surface in FIGS. 3 (A) to 3 (C).
回折光Ｌｘ２は、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ側の端面から外部に射出され、光検出器１６Ｘｂによって受光される。光検出器１６Ｘｂは、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Ｌｘ２を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置２０に送られる。主制御装置２０は、受信した検出結果から、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＸ軸方向に関する位置情報を算出する。ここで、Ｘエンコーダ１６Ｘの計測光Ｌｘ１の光路は、図２（Ｂ）からもわかるように、Ｚ軸方向から見て（ＸＹ平面内において）その計測方向（Ｘ軸方向）と直交している。
The diffracted light Lx2 is emitted to the outside from the + Y side end surface of the wafer table WTB, and is received by the photodetector 16Xb. The photodetector 16Xb collects and synthesizes the diffracted light Lx2 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the
同様に、グレーティング２４と光源１６Ｙａ１と受光系１６Ｙｂ１とを用いることにより、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＹ軸方向に関する位置情報を検出することができる。これらの要素を含んで構成されるエンコーダを、Ｙエンコーダ１６Ｙ１と呼ぶ。図２（Ａ）に示されるように、光源１６Ｙａ１は、計測光Ｌｙ１１を、ＸＹ平面内においてＸ軸に平行に、ＸＺ平面においてＸ軸に対して角θを成す方向に射出する。計測光Ｌｙ１１は、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側の端面に垂直に入射し、ウエハテーブルＷＴＢの内部に進入する。進入した計測光Ｌｙ１１は、ウエハテーブルＷＴＢの内部を伝播し、グレーティング２４にＸＺ平面内において入射角（９０°−θ）で入射する。ここで、図２（Ｂ）に示されるように、計測光Ｌｙ１１のグレーティング２４上での照射点が、常に、露光領域ＩＡの中心の直下の点ＩＡａの＋Ｘ側且つ−Ｙ側に位置するように、光源１６Ｙａ１の設置位置、計測光Ｌｙ１１の射出角、及びウエハテーブルＷＴＢの端面の傾斜角θ、が定められている。
Similarly, by using the
計測光Ｌｙ１１が、グレーティング２４に入射し、そのＹ軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、±１次の回折光Ｌｙ２１が図示されている。これら±１次の回折光Ｌｙ２１は、グレーティング２４から、ＸＺ平面内において射出角（９０°−θ）を成し、且つ、図２（Ｂ）に示されるように、ＸＹ平面内においてＸ軸に平行な中心軸から互いに絶対値が等しい（ただし符号が異なる）回折角を成す方向へ射出される。 Measuring light LyI 1 is incident on the grating 24, by being reflected and diffracted by the grating to the Y-axis direction and periodic direction, a plurality of diffracted light is generated. FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), the diffracted light Ly2 1 of ± 1-order is shown. These ± 1st-order diffracted lights Ly2 1 form an emission angle (90 ° −θ) in the XZ plane from the grating 24, and as shown in FIG. 2B, the X-axis in the XY plane Are emitted in directions of diffraction angles having the same absolute value (but with different signs) from the central axis parallel to.
回折光Ｌｙ２１は、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｘ側の端面から外部に射出され、光検出器１６Ｙｂ１によって受光される。光検出器１６Ｙｂ１は、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Ｌｙ２１を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置２０に送られる。
Diffracted light Ly2 1 is emitted to the outside from the −X side end face of wafer table WTB, and is received by photodetector 16Yb 1 . The photodetector 16Yb 1 collects and synthesizes the diffracted light Ly2 1 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the
上述のＹエンコーダ１６Ｙ１と同様に、グレーティング２４と光源１６Ｙａ２と受光系１６Ｙｂ２とを含むＹエンコーダ１６Ｙ２を用いることにより、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＹ軸方向に関する位置情報を検出することができる。図２（Ａ）に示されるように、光源１６Ｙａ２は、計測光Ｌｙ１１と平行に、計測光Ｌｙ１２を射出する。計測光Ｌｙ１２は、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側の端面を介してテーブル内部に進入し、グレーティング２４に入射する。ここで、図２（Ｂ）に示されるように、計測光Ｌｙ１２のグレーティング２４上での照射点が、常に、露光領域ＩＡの中心の直下の点ＩＡａの−Ｘ側且つ＋Ｙ側に位置するように、光源１６Ｙａ２の設置位置、計測光Ｌｙ１２の射出角、及びウエハテーブルＷＴＢの端面の傾斜角θ、が定められている。
Like the
なお、図２（Ｂ）に示されるように、ＸＹ平面内において、計測光Ｌｙ１１，Ｌｙ１２は、点ＩＡａを通るＸ軸に平行な軸を中心に、それぞれ−Ｙ側、＋Ｙ側に等距離離間している。従って、計測光Ｌｙ１１，Ｌｙ１２のグレーティング２４上の照射点は、それぞれ点ＩＡａから−Ｙ側、＋Ｙ側に等距離離間している。さらに、後述するようにウエハテーブルＷＴＢのヨーイング量（θｚ方向の回転）を計測するために、点ＩＡａから＋Ｘ側、−Ｘ側に等距離離間してもいる。
Incidentally, as shown in FIG. 2 (B), in the XY plane, the measuring
計測光Ｌｙ１２が、グレーティング２４に入射し、そのＹ軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には、±１次の回折光Ｌｙ２２が図示されている。これら±１次の回折光Ｌｙ２２は、それぞれ±１次の回折光Ｌｙ２１の光路と平行な光路に沿って、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｘ側の端面から外部に射出され、光検出器１６Ｙｂ２によって受光される。光検出器１６Ｙｂ２は、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Ｌｙ２２を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置２０（不図示）に送られる。 Measuring light LyI 2 is incident on the grating 24, by being reflected and diffracted by the grating to the Y-axis direction and periodic direction, a plurality of diffracted light is generated. FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), ± 1-order diffracted light Ly2 2 is shown. These ± 1st-order diffracted lights Ly2 2 are emitted to the outside from the −X side end surface of wafer table WTB along optical paths parallel to the optical paths of ± 1st-order diffracted lights Ly2 1 , respectively, and are detected by photodetector 16Yb 2. Is received by. The photodetector 16Yb 2 collects and combines the diffracted light Ly22 2 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the main controller 20 (not shown).
主制御装置２０は、光検出器１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２から受信した検出結果に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＹ軸方向及びθｚ方向に関する位置情報を算出する。なお、Ｙエンコーダ１６Ｙ１，１６Ｙ２の計測光Ｌｙ１１，Ｌｙ１２の光路は、図２（Ｂ）からもわかるように、Ｚ軸方向から見て（ＸＹ平面内において）その計測方向（Ｙ軸方向）と直交している。
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示されるように、光源１６Ｘａから射出される計測光Ｌｘ１は、少なくともウエハＷ上に露光領域ＩＡが存在する領域内では、必ず、ウエハテーブルＷＴＢの−Ｙ側の端面に入射する。そのため、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される領域内をウエハテーブルＷＴＢが移動する際には、Ｘエンコーダ１６Ｘを用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向に関する位置情報を計測することができる。同様に、光源１６Ｙａ１，１６Ｙａ２から射出される計測光Ｌｙ１１，Ｌｙ１２は、少なくともウエハＷ上に露光領域ＩＡが存在する領域内では、必ず、ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｘ側の端面に入射する。そのため、露光時移動領域内をウエハテーブルＷＴＢが移動する際には、Ｙエンコーダ１６Ｙ１，１６Ｙ２を用いて、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向及びθｚ方向に関する位置情報を計測することができる。
As shown in FIG. 3A to FIG. 3C, the measurement light Lx1 emitted from the light source 16Xa is always on the wafer table WTB at least in the region where the exposure region IA exists on the wafer W. Incident on the Y side end face. Therefore, when wafer table WTB moves within the area shown in FIGS. 3A to 3C, position information regarding the X-axis direction of wafer table WTB is measured using
以上詳細に説明したように、本実施形態におけるエンコーダシステム１６は、光源１６Ｘａから射出される計測光Ｌｘ１を、ウエハテーブルＷＴＢの外部からその一側面を介して、露光領域ＩＡの直下に位置する点ＩＡａにてグレーティング２４に照射する。同様に、光源１６Ｙａ１，１６Ｙａ２から射出される計測光Ｌｙ１１，Ｌｙ１２を、それぞれ点ＩＡａから＋Ｘ側、−Ｘ側に等距離隔ててグレーティング２４に照射する。それにより、複数の回折光が発生する。そして、計測光Ｌｘ１，Ｌｙ１１，Ｌｙ１２のそれぞれに由来する回折光Ｌｘ２，Ｌｙ２１，Ｌｙ２２を、光検出器１６Ｘｂ，１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２を用いて受光することにより、Ｘ軸，Ｙ軸及びθｚ方向に関するウエハテーブルＷＴＢの位置情報を計測することができる。従って、ウエハテーブルＷＴＢの位置情報の計測において、回折光がウエハテーブルＷＴＢ内を通過する光路上では、ウエハテーブルＷＴＢの周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、ウエハテーブルＷＴＢの外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。従って、高精度なウエハテーブルＷＴＢの位置計測を行うことが可能となる。
As described above in detail, the
さらに、本実施形態では、主制御装置２０が、エンコーダシステムによるウエハテーブルＷＴＢの位置情報に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）を駆動する。従って、高精度にウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）を駆動することが可能になる。
Further, in the present embodiment,
また、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢ及びこれに保持されるウエハＷの位置計測を高精度に行うことが可能なエンコーダシステム１６を備えているので、その計測結果に基づいて、レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）とウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）とを投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比で相対移動させることにより、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンを高精度に形成することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢのウエハホルダＷＨの裏面部分にグレーティング２４が設けられていることから、ウエハテーブルＷＴＢの加速により、ウエハテーブルＷＴＢ上でのグレーティング２４の位置が微小に変化することが無い。このため、ウエハテーブルＷＴＢを加速している間にも高精度な位置計測を行うことができる。したがって、例えば加速している間に露光を開始することも可能となり、高スループットが期待できる。 In the present embodiment, since the grating 24 is provided on the back surface portion of the wafer holder WH of the wafer table WTB, the position of the grating 24 on the wafer table WTB is slightly changed by the acceleration of the wafer table WTB. There is no. Therefore, highly accurate position measurement can be performed while accelerating wafer table WTB. Therefore, for example, exposure can be started during acceleration, and high throughput can be expected.
また、本実施形態では、露光領域ＩＡの中心の直下の点ＩＡａにてウエハテーブルＷＴＢの位置を計測しているので、アッベ誤差無く、高精度な位置計測を行うことができ、該計測結果を用いて、露光の際のウエハの位置制御を行うことで、高精度な露光を行うことが可能である。 In the present embodiment, since the position of the wafer table WTB is measured at a point IAa immediately below the center of the exposure area IA, high-precision position measurement can be performed without Abbe error, and the measurement result can be obtained. It is possible to perform highly accurate exposure by controlling the position of the wafer during exposure.
また、本実施形態では、計測光をウエハテーブルＷＴＢの端面から、その内部を伝播させて、グレーティング２４に入射させている。この構成の場合、例えば計測光をウエハテーブルＷＴＢの上面から入射し、そして底面にて反射させて、グレーティング２４に入射させる構成と比べて、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向及びＸ軸方向のサイズを小さくすることができる。また、計測光とグレーティング２４とのなす角θを小さくすることにより、ウエハテーブルＷＴＢのＺ軸方向のサイズ（高さ又は厚さ）も小さくすることができる。従って、本実施形態のエンコーダシステムの構成を採用することにより、ウエハテーブルＷＴＢを小型化することができる。
In the present embodiment, measurement light is propagated from the end surface of wafer table WTB through the interior thereof and is incident on grating 24. In the case of this configuration, for example, the size of the wafer table WTB in the Y-axis direction and the X-axis direction is larger than that in the configuration in which the measurement light is incident from the upper surface of the wafer table WTB and reflected by the bottom surface and incident on the
なお、上記実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢのθｚ方向に関する位置情報を計測するために一対のＹエンコーダ１６Ｙ１，１６Ｙ２を設け、それらの計測結果からウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向に関する位置情報とともにθｚ方向に関する位置情報を算出することとした。しかし、これに限らず、一対のＸエンコーダを設け、これらの計測結果から、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向に関する位置情報とともにθｚ方向に関する位置情報を算出することとしても良い。この場合においても、一対のＸエンコーダの計測光を、ＸＹ平面内において、点ＩＡａを通るＹ軸に平行な軸を中心に±Ｘ側に等距離離間し、且つ、グレーティング２４上の点ＩＡａから±Ｘ側に等距離離間した点に照射することとする。
In the above embodiment, a pair of Y encoders 16Y 1 and 16Y 2 are provided to measure the position information of wafer table WTB in the θz direction, and θz along with the position information of wafer table WTB in the Y-axis direction is provided from the measurement results. The position information related to the direction was calculated. However, the present invention is not limited thereto, and a pair of X encoders may be provided, and position information regarding the θz direction may be calculated together with position information regarding the X axis direction of wafer table WTB from these measurement results. Also in this case, the measurement light of the pair of X encoders is spaced equidistant from each other by ± X on the axis parallel to the Y axis passing through the point IAa in the XY plane, and from the point IAa on the
また、上記実施形態において、図２（Ａ）に示されるエンコーダシステムの各光源に代えて、２つの計測光を射出する光源を用いても良い。２つの計測光は、光源の内部において、例えば半導体レーザから射出されるレーザ光を回折格子を介して分岐することによって、生成される。射出される２つの計測光は、ウエハテーブルＷＴＢの側面を介してウエハテーブルＷＴＢの内部に進入し、ウエハテーブルＷＴＢの内部を伝播し、グレーティング２４に入射する。そして、グレーティング２４にて発生する複数の回折光のうち、２つの計測光のそれぞれに由来する少なくとも各１つの回折光が同軸上に合成される。その合成光の強度を、光検出器を用いて検出する。ここで、２つの計測光がグレーティング２４上の同一点（例えば点ＩＡａ又はその近傍）に入射し、それぞれの計測光に由来する少なくとも各１つの回折光が同軸上に合成されるように、ウエハテーブルＷＴＢの側面に入射する際の屈折を考慮して、光源の設置位置、２つの計測光の射出角、及びウエハテーブルＷＴＢの端面の傾斜角θ、グレーティング２４のピッチが定められているものとする。この光源を導入したエンコーダシステムを採用した場合も、図２（Ａ）に示される構成のエンコーダシステム１６を用いた場合と同等の効果を得ることができる。
Moreover, in the said embodiment, it may replace with each light source of the encoder system shown by FIG. 2 (A), and may use the light source which inject | emits two measurement light. The two measurement lights are generated inside the light source by, for example, branching laser light emitted from a semiconductor laser via a diffraction grating. The two measurement beams emitted enter the wafer table WTB via the side surface of the wafer table WTB, propagate through the wafer table WTB, and enter the
なお、上記実施形態では、２つの計測光（第１、第２計測光）を、ウエハテーブルのＸ軸方向（又はＹ軸方向）の一側の端面から入射させ、その２つの計測光に由来するグレーティングで発生する回折光をウエハテーブルのＸ軸方向（又はＹ軸方向）の他側の端面を介して光検出器で受光する構成のエンコーダが用いられる場合について説明した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、ウエハテーブルのＸ軸方向（又はＹ軸方向）の一側の端面をビームスプリッタにより構成し、該ビームスプリッタを介して第１、第２の計測光それぞれの一部をウエハテーブルの内部に入射させ、ウエハテーブルの天井部に設けられたグレーティングからの第１、第２の計測光に由来する回折光を、ビームスプリッタ（前記端面）で反射された第１、第２の計測光の一部とそれぞれ同軸に合成し、この合成された２組の光の干渉光の強度を光検出器でそれぞれ検出する構成のエンコーダを用いる、移動体システム又は露光装置などにも本発明は好適に適用することができる。 In the above embodiment, two measurement lights (first and second measurement lights) are incident from one end face of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) and are derived from the two measurement lights. A case has been described in which an encoder configured to receive diffracted light generated by a grating to be received by a photodetector through the other end face of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an end surface on one side of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) is configured by a beam splitter, and a part of each of the first and second measurement lights is placed inside the wafer table via the beam splitter. One of the first and second measurement lights reflected by the beam splitter (the end face) is incident and diffracted light derived from the first and second measurement lights from the grating provided on the ceiling of the wafer table. The present invention is also suitably applied to a mobile system or an exposure apparatus that uses an encoder configured to be coaxially combined with each other and to detect the intensity of interference light of the two sets of combined light with a photodetector. can do.
なお、上記実施形態及び変形例では、ウエハテーブルＷＴＢの少なくとも一部を、エンコーダシステムの計測用レーザ光が透過可能な材料（合成石英など）で構成するものとしたが、これに限らず、例えば中空の枠部材などで構成しても良い。この場合、枠部材の開口部に透過部材を設けてその内部を密封しても良いし、その内部の温度を調整可能としても良い。ウエハテーブルを中空の枠部材などで構成する場合を含み、上記実施形態では、エンコーダ本体の構成部分のうち、熱源となる部分（光源、ディテクタなど）と、熱源と成らない部分（光学系など）とを分離し、両者を光ファイバで接続するような構成を採用しても良い。 In the embodiment and the modification, at least a part of the wafer table WTB is made of a material (such as synthetic quartz) that can transmit the measurement laser light of the encoder system. You may comprise with a hollow frame member. In this case, a transparent member may be provided in the opening of the frame member to seal the inside, or the temperature inside the frame member may be adjustable. Including the case where the wafer table is constituted by a hollow frame member or the like, in the above embodiment, of the constituent parts of the encoder body, the part that becomes the heat source (light source, detector, etc.) and the part that does not become the heat source (optical system etc.) It is also possible to adopt a configuration in which the two are separated and connected by an optical fiber.
なお、上記実施形態では露光装置が単一のウエハステージを備える場合について説明したが、これに限らず、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る露光装置にも、本発明を適用することが可能である。また、例えば、米国特許第６,８９７,９６３号明細書に開示されるように、ウエハステージと、ウエハステージとは独立して移動可能な計測ステージとを含むステージ装置を備える露光装置に本発明を適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus includes a single wafer stage has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441 As disclosed in US Pat. No. 6,208,407, etc., the present invention can also be applied to an exposure apparatus including a plurality of wafer stages. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,897,963, the present invention relates to an exposure apparatus including a stage apparatus including a wafer stage and a measurement stage that can move independently of the wafer stage. It is also possible to apply.
なお、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット及びこれに対応する米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書などに開示される液浸露光装置に、本発明を適用することも可能である。この場合、移動鏡１７に代えて、ウエハテーブルＷＴＢの側面に反射面を形成することで、ウエハテーブルＷＴＢの上面が、ウエハＷを含め、全体としてフルフラットな同一面となるようにすることが望ましい。
Note that the present invention can also be applied to, for example, an immersion exposure apparatus disclosed in International Publication No. 2004/053955 pamphlet and US Patent Application Publication No. 2005/0259234 corresponding thereto. In this case, instead of the
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、前述の露光領域ＩＡは、投影光学系ＰＬの視野内で光軸ＡＸを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第２００４／１０７０１１号パンフレットに開示されるインライン型の反射屈折系と同様に、光軸ＡＸを含まないオフアクシス領域でも良い。また、露光領域ＩＡの形状は矩形に限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。 In addition, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system, but also an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system may be not only a refraction system but also a reflection system or a catadioptric system. The projected image may be an inverted image or an erect image. Further, the above-described exposure area IA is an on-axis area including the optical axis AX within the field of view of the projection optical system PL. For example, the exposure area IA is similar to the inline catadioptric system disclosed in WO 2004/107011. In addition, an off-axis region that does not include the optical axis AX may be used. The shape of the exposure area IA is not limited to a rectangle, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.
また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光、あるいは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、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書など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域に波長変換した高調波を用いても良い。 The illumination light IL is not limited to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), but may be ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). good. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into an ultraviolet region using a nonlinear optical crystal may be used.
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、ＳＯＲ又はプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射光学系、及び反射型マスクを用いるＥＵＶ露光装置にも本発明を好適に適用することができる。このほか、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。 In the above embodiment, it is needless to say that the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used. For example, the SOR or plasma laser is used as a light source to generate EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) and designed under the exposure wavelength (for example, 13.5 nm). The present invention can also be suitably applied to an EUV exposure apparatus that uses an all-reflection optical system and a reflective mask. In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
また、上記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、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（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。 In the above embodiment, a light transmissive mask (reticle) in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. Instead of this reticle, for example, As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, based on electronic data of a pattern to be exposed, an electronic mask (variable shaping mask, active pattern) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern is disclosed. Also called a mask or an image generator, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer. The present invention can be applied.
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本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one scan exposure is performed on one wafer. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of shot areas almost simultaneously.
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。 The apparatus for forming a pattern on an object is not limited to the above-described exposure apparatus (lithography system), and the present invention can also be applied to an apparatus for forming a pattern on an object by, for example, an inkjet method.
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。 Note that the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment (the object to be exposed to the energy beam) is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.
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形成する液晶用の露光装置、あるいは有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。 The application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers and forms a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, or an organic EL, thin magnetic head, imaging The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing elements (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
なお、本発明の移動体システムは、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置（例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他）、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の２次元面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも広く適用できる。 The moving body system of the present invention is not limited to an exposure apparatus, but may be a substrate processing apparatus (for example, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus, etc.), a sample positioning apparatus, a wire bonding apparatus, etc. in other precision machines. The present invention can also be widely applied to apparatuses including a moving body such as a stage that moves in the two-dimensional plane.
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. ) A lithography step for transferring a mask (reticle) pattern onto a wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching is completed. It is manufactured through a resist removal step for removing unnecessary resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
以上説明したように、本発明の移動体システムは、物体を保持して移動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、高集積度のデバイスの製造に適している。 As described above, the mobile system of the present invention is suitable for moving while holding an object. The exposure apparatus and exposure method of the present invention are suitable for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a highly integrated device.
１２…照明系（パターニング装置の一部）、１６Ｘ…Ｘエンコーダ、１６Ｙ１，１６Ｙ２…Ｙエンコーダ、１６Ｘａ，１６Ｙａ１，１６Ｙａ２…光源、１６Ｘｂ，１６Ｙｂ１，１６Ｙｂ２…光検出器、２４…２次元グレーティング、１００…露光装置（パターン形成装置）、ＩＡａ…所定点、ＩＬ…照明光（エネルギビーム）、ＰＬ…投影光学系（パターニング装置の一部）、Ｌｘ１，Ｌｙ１１，Ｌｙ１２…計測光、Ｌｘ２，Ｌｙ２１，Ｌｙ２１…回折光、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＴＢ…ウエハテーブル（移動体、テーブル）。
12 ... illumination system (part of the patterning device), 16X ...
Claims (41)
前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第１、第２計測点に第１、第２計測光をそれぞれ入射させ、前記第１、第２計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する計測システムと；
前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する駆動システムと；を備える移動体システム。 The object can be held and moved substantially along a predetermined plane, and a grating is arranged on the back side of the object along a plane substantially parallel to the predetermined plane so that light of a predetermined wavelength can travel inside. A moving body;
First and second measurement points having different positions with respect to the direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body through one side surface of the movable body intersecting the predetermined plane, Second measurement light is respectively incident, diffracted light from the grating derived from the first and second measurement lights is received, and position information regarding the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane is measured. With a measurement system;
And a driving system that drives the moving body based on position information of the moving body.
前記他の側面は、前記一側面と前記一軸方向に垂直な方向に関して反対側で前記一軸方向に延びる前記移動体の第２側面であり、
前記計測システムは、前記第１側面を介して少なくとも各１つの第１、第２計測光を前記移動体内部に入射させ、該第１、第２計測光に由来する前記回折光を前記第２側面を介してそれぞれ受光する第１計測装置を含む、請求項５に記載の移動体システム。 The one side surface is a first side surface of the movable body extending in a uniaxial direction parallel to the predetermined plane,
The other side surface is a second side surface of the movable body that extends in the uniaxial direction on the opposite side to the one side surface and a direction perpendicular to the uniaxial direction,
The measurement system causes at least one first and second measurement light to enter the movable body through the first side surface, and causes the second diffracted light derived from the first and second measurement lights to be the second. The mobile body system according to claim 5, comprising a first measuring device that receives light through each side surface.
前記第１計測装置は、前記一軸方向に関する前記移動体の位置情報を計測する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の移動体システム。 The grating includes a diffraction grating having the uniaxial direction as a periodic direction,
The mobile body system according to any one of claims 6 to 8, wherein the first measurement device measures position information of the mobile body in the uniaxial direction.
前記計測システムは、前記第３、第４側面の一方を介して少なくとも各１つの第３、第４計測光を前記移動体内部に入射させ、該第３、第４計測光に由来する前記回折光を前記第３、第４側面の他方を介して受光する第２計測装置をさらに含む、請求項６〜９のいずれか一項に記載の移動体システム。 The movable body has third and fourth side surfaces extending in a direction perpendicular to the uniaxial direction within the predetermined plane,
The measurement system causes at least one third and fourth measurement light to enter the movable body via one of the third and fourth side surfaces, and the diffraction derived from the third and fourth measurement lights. The moving body system according to any one of claims 6 to 9, further comprising a second measuring device that receives light via the other of the third and fourth side surfaces.
前記第２計測装置は、前記移動体の前記垂直な方向に関する位置情報及び前記所定平面内の回転情報を計測する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の移動体システム。 The grating includes a diffraction grating whose periodic direction is the perpendicular direction;
The mobile body system according to any one of claims 10 to 12, wherein the second measurement device measures position information regarding the vertical direction of the mobile body and rotation information within the predetermined plane.
前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と；
エネルギビームが照射される前記物体が前記移動体に保持される請求項１〜１８のいずれか一項に記載の移動体システムと；を備える露光装置。 An exposure apparatus that forms a pattern on an object by irradiation with an energy beam,
A patterning device for irradiating the object with the energy beam;
An exposure apparatus comprising: the moving body system according to claim 1, wherein the object irradiated with an energy beam is held by the moving body.
請求項１９〜２２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；を含むデバイス製造方法。 A device manufacturing method comprising:
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 19 to 22;
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
前記物体を保持するとともに、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体を、前記所定平面に沿って移動させ、前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第１、第２計測点に第１、第２計測光をそれぞれ入射させ、前記第１、第２計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する工程と；
前記移動体の前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する工程と；を含む露光方法。 An exposure method for irradiating an object with an energy beam to form a predetermined pattern on the object,
A movable body that holds the object and has a grating disposed along a surface substantially parallel to the predetermined plane on the back surface side of the object and capable of traveling light of a predetermined wavelength along the predetermined plane. First and second measurement points that are different in position with respect to a direction orthogonal to the measurement direction in the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body via one side surface of the movable body that intersects the predetermined plane. The first and second measurement lights are respectively incident on the first and second measurement lights, and the diffraction light from the grating derived from the first and second measurement lights is received, and the position of the movable body in the predetermined plane and the rotation direction is determined. Measuring information;
And a step of driving the moving body based on the position information of the moving body.
前記他の側面は、前記一側面と前記一軸方向に垂直な方向に関して反対側で前記一軸方向に延びる前記移動体の第２側面であり、
前記計測する工程は、前記第１側面を介して少なくとも各１つの第１、第２計測光を前記移動体内部に入射させ、該第１、第２計測光に由来する前記回折光を前記第２側面を介してそれぞれ受光する第１計測工程を含む、請求項２８に記載の露光方法。 The one side surface is a first side surface of the movable body extending in a uniaxial direction parallel to the predetermined plane,
The other side surface is a second side surface of the movable body that extends in the uniaxial direction on the opposite side to the one side surface and a direction perpendicular to the uniaxial direction,
In the measuring step, at least one first and second measurement light is incident on the inside of the moving body via the first side surface, and the diffracted light derived from the first and second measurement light is incident on the first side. The exposure method according to claim 28, further comprising a first measurement step of receiving light through two side surfaces.
前記第１計測工程では、前記一軸方向に関する前記移動体の位置情報を計測する、請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の露光方法。 The grating includes a diffraction grating having the uniaxial direction as a periodic direction,
32. The exposure method according to any one of claims 29 to 31, wherein in the first measurement step, position information of the moving body in the uniaxial direction is measured.
前記計測する工程は、前記第３、第４側面の一方を介して少なくとも各１つの第３、第４計測光を前記移動体内部に入射させ、該第３、第４計測光に由来する前記回折光を前記第３、第４側面の他方を介して受光する第２計測工程をさらに含む、請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の露光方法。 The movable body has third and fourth side surfaces extending in a direction perpendicular to the uniaxial direction within the predetermined plane,
In the measuring step, at least one third and fourth measurement light is incident on the inside of the moving body via one of the third and fourth side surfaces, and the measurement is derived from the third and fourth measurement lights. The exposure method according to any one of claims 29 to 32, further comprising a second measurement step of receiving diffracted light through the other of the third and fourth side surfaces.
前記第２計測工程では、前記移動体の前記垂直な方向及び回転方向に関する位置情報を計測する、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載の露光方法。 The grating includes a diffraction grating whose periodic direction is the perpendicular direction;
36. The exposure method according to any one of claims 33 to 35, wherein in the second measurement step, position information relating to the vertical direction and the rotation direction of the movable body is measured.
前記露光された基板を現像することと；を含むデバイス製造方法。 Exposing a substrate as the object using the exposure method according to any one of claims 24 to 40;
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
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| JP2008096615A JP2009252850A (en) | 2008-04-02 | 2008-04-02 | Mobile body system, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105278255A (en) * | 2015-03-05 | 2016-01-27 | 杭州汇萃智能科技有限公司 | Noncontact six-degree-of-freedom positioning device and method for magnetic levitation planar motor |
-
2008
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