JP2009252992A - Moving body driving method, aligning method, device method for manufacturing, and aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体駆動方法、露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置に係り、さらに詳しくは、所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動方法、該移動体駆動方法を利用する露光方法、及び該露光方法を用いるデバイス製造方法、並びに前記露光方法の実施に好適な露光装置に関する。 The present invention relates to a moving body driving method, an exposure method, a device manufacturing method, and an exposure apparatus, and more particularly, a moving body driving method for driving a moving body in a predetermined plane, and an exposure method using the moving body driving method. And a device manufacturing method using the exposure method, and an exposure apparatus suitable for carrying out the exposure method.
従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.), liquid crystal display elements, etc., a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type Projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) are mainly used.
この種の露光装置では、一般的に、パターンが転写・形成されるウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、ウエハと総称する)を保持して2次元移動するウエハステージの位置が、レーザ干渉計を用いて計測されていた。しかし、近年の半導体素子の高集積化に伴うパターンの微細化により、さらに高精度なウエハステージの位置制御性能が要求されるようになり、その結果、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、無視できなくなってきた。 In this type of exposure apparatus, in general, the position of a wafer stage that holds a substrate (hereinafter collectively referred to as a wafer) such as a wafer or glass plate on which a pattern is transferred and formed and moves two-dimensionally is a laser interferometer. It was measured using. However, with the miniaturization of patterns due to the recent high integration of semiconductor devices, more precise wafer stage position control performance is required, and as a result, the temperature change of the atmosphere on the beam path of the laser interferometer And / or short-term fluctuations in measured values due to air fluctuations caused by the effects of temperature gradients have become non-negligible.
かかる不都合を改善するものとして、レーザ干渉計と同程度以上の計測分解能を有するエンコーダを、ウエハステージの位置計測装置として採用した露光装置に係る発明が、先に提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に開示される露光装置では、ウエハステージの上面に計測面となる複数のスケール(反射型回折格子)が設けられ、ウエハステージの移動領域内でスケールに対向し得る位置に、その計測面に計測ビームを投射し、その反射光を検出する、複数のエンコーダのヘッド及び面位置計測センサのヘッドが設置されている。
In order to improve such an inconvenience, an invention relating to an exposure apparatus that employs an encoder having a measurement resolution equal to or higher than that of a laser interferometer as a wafer stage position measuring apparatus has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). In the exposure apparatus disclosed in
しかるに、計測面を構成する回折格子の表面は、必ずしも理想的な平面ではなく、微小な凹凸を有する。また、長時間の使用において、経時変化により凹凸が生ずる、あるいは拡大することもあり得る。そこで、計測面(回折格子の表面)の凹凸に起因するエンコーダのヘッド及び/又は面位置計測センサのヘッドの計測誤差を補正することが必要となる。 However, the surface of the diffraction grating constituting the measurement surface is not necessarily an ideal plane, and has minute irregularities. In addition, when used for a long time, unevenness may occur or expand due to changes over time. Therefore, it is necessary to correct the measurement error of the encoder head and / or the head of the surface position measurement sensor due to the unevenness of the measurement surface (the surface of the diffraction grating).
本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第1の観点からすると、所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、前記所定平面に実質的に平行な前記移動体の一面に設けられた計測面に第1計測ビームを投射する第1ヘッドを用いて、前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測するとともに、前記計測面に第2計測ビームを投射する第2ヘッドを用いて、前記第2計測ビームの投射点における、前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の位置情報を計測し、前記第1及び第2ヘッドの計測結果と、前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する工程を含む第1の移動体駆動方法である。 The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention is a moving body driving method for driving a moving body in a predetermined plane, which is substantially parallel to the predetermined plane. Position information of the measurement surface in a direction parallel to the predetermined plane at a projection point of the first measurement beam using a first head that projects the first measurement beam on a measurement surface provided on one surface of the moving body. And measuring the position information of the measurement surface with respect to the direction perpendicular to the predetermined plane at the projection point of the second measurement beam using the second head that projects the second measurement beam onto the measurement surface. It is a first moving body driving method including a step of driving the moving body based on the measurement results of the first and second heads and the uneven distribution of the measurement surface.
これによれば、第1及び第2ヘッドの計測結果と、第1、第2ヘッドからの第1、第2計測ビームがそれぞれ照射される共通の計測面の凹凸分布と、に基づいて、移動体が駆動される。従って、その計測面の凹凸分布を用いて、計測面の凹凸に起因する第1及び第2ヘッドの計測誤差をそれぞれ補正することができ、補正後の第1及び第2ヘッドの計測結果に基づいて、移動体を高精度で駆動することが可能になる。 According to this, the movement based on the measurement results of the first and second heads and the uneven distribution of the common measurement surface irradiated with the first and second measurement beams from the first and second heads, respectively. The body is driven. Therefore, the measurement errors of the first and second heads caused by the unevenness of the measurement surface can be corrected using the unevenness distribution of the measurement surface, and based on the measurement results of the corrected first and second heads. Thus, the moving body can be driven with high accuracy.
本発明は、第2の観点からすると、所定平面内で移動体を駆動する移動体駆動方法であって、前記所定平面に実質的に平行な前記移動体の一面に設けられた計測面に第1計測ビームを投射する第1ヘッドを用いて、前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測した計測結果と、前記計測面に第2計測ビームを投射し、該計測面からの戻り光を受光することによって、前記第2計測ビームの投射点における前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の面位置情報を計測する第2ヘッドを用いて、事前に計測された前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する工程を含む第2の移動体駆動方法である。 From a second point of view, the present invention provides a moving body driving method for driving a moving body in a predetermined plane, wherein the measuring surface provided on one surface of the moving body is substantially parallel to the predetermined plane. A measurement result obtained by measuring positional information of the measurement surface with respect to a direction parallel to the predetermined plane at a projection point of the first measurement beam using a first head that projects one measurement beam; A second head that measures surface position information of the measurement surface in a direction perpendicular to the predetermined plane at the projection point of the second measurement beam by projecting a measurement beam and receiving return light from the measurement surface. And a second moving body driving method including a step of driving the moving body based on the uneven distribution of the measurement surface measured in advance.
これによれば、第1ヘッドの計測結果と、第2ヘッドを用いて事前に計測された計測面の凹凸分布と、に基づいて移動体が駆動される。従って、第2ヘッドを用いて事前に計測された計測面の凹凸分布を用いて、計測面の凹凸に起因する第1ヘッドの計測誤差を補正することが可能となり、補正後の第1ヘッドの計測結果に基づいて、移動体を高精度で駆動することが可能になる。 According to this, the moving body is driven based on the measurement result of the first head and the uneven distribution of the measurement surface measured in advance using the second head. Therefore, it is possible to correct the measurement error of the first head caused by the unevenness of the measurement surface using the unevenness distribution of the measurement surface measured in advance using the second head, and the first head after the correction is corrected. Based on the measurement result, the moving body can be driven with high accuracy.
本発明は、第3の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、前記パターンを形成するために、本発明の第1、第2の移動体駆動方法のいずれかを用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含む露光方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which an object is exposed with an energy beam to form a pattern on the object, and the first and second aspects of the present invention are used to form the pattern. The exposure method includes a step of driving a moving body that holds the object using any one of the moving body driving methods.
これによれば、物体上にパターンを形成するために、本発明の第1、第2の移動体駆動方法のいずれかを用いて、物体を保持する移動体が精度良く駆動される。このため、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。 According to this, in order to form a pattern on the object, the moving body that holds the object is driven with high accuracy using either the first or second moving body driving method of the present invention. For this reason, it becomes possible to form a pattern on an object with high accuracy.
本発明は、第4の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: a step of forming a pattern on an object using the exposure method of the present invention; and a step of processing the object on which the pattern is formed. is there.
本発明は、第5の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記物体を保持して所定平面内で移動するとともに、前記所定平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた移動体と;前記計測面に第1、第2計測ビームをそれぞれ投射する第1及び第2ヘッドを有し、前記第1ヘッドにより前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測するとともに、前記第2ヘッドにより前記第2計測ビームの投射点における、前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の位置情報を計測する計測システムと;前記第1及び第2ヘッドの計測結果と、前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する処理装置と;を備える露光装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object, and moves the object within a predetermined plane while holding the object. A movable body provided with a measurement surface on one surface substantially parallel to the first surface; and a first head and a second head for projecting first and second measurement beams to the measurement surface, respectively. The position information of the measurement surface in a direction parallel to the predetermined plane at the projection point of one measurement beam is measured, and the second head is related to a direction perpendicular to the predetermined plane at the projection point of the second measurement beam. A measurement system for measuring positional information of the measurement surface; a processing device for driving the movable body based on the measurement results of the first and second heads and the uneven distribution of the measurement surface; Is an exposure apparatus comprising.
これによれば、処理装置により、第1及び第2ヘッドの計測結果と、第1及び第2ヘッドからの第1、第2計測ビームがそれぞれ照射される共通の計測面の凹凸分布と、に基づいて、移動体が駆動される。従って、その計測面の凹凸分布を用いて、計測面の凹凸に起因する第1及び第2ヘッドの計測誤差をそれぞれ補正することができ、補正後の第1及び第2ヘッドの計測結果に基づいて、移動体を高精度で駆動することが可能になる。また、物体上にパターンを形成するために、処理装置により、物体を保持する移動体を精度良く駆動することができ、これにより、物体上にパターンを精度良く形成することが可能になる。 According to this, by the processing device, the measurement results of the first and second heads, and the uneven distribution of the common measurement surface irradiated with the first and second measurement beams from the first and second heads, respectively. Based on this, the moving body is driven. Therefore, the measurement errors of the first and second heads caused by the unevenness of the measurement surface can be corrected using the unevenness distribution of the measurement surface, and based on the measurement results of the corrected first and second heads. Thus, the moving body can be driven with high accuracy. In addition, in order to form a pattern on an object, the moving body that holds the object can be driven with high accuracy by the processing device, and thereby, it is possible to form the pattern on the object with high accuracy.
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図13に基づいて説明する。図1には、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a configuration of an
露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系PLとプライマリアライメント系AL1(図4、図5等参照)が設けられている。以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内で光軸AXとプライマリアライメント系AL1の検出中心を結ぶ直線と平行な方向を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。
The
露光装置100は、図1に示されるように、照明系10、レチクルステージRST、投影ユニットPU、局所液浸装置8、ウエハステージWST及び計測ステージMSTを有するステージ装置50、並びにこれらの制御系等を備えている。図1において、ウエハステージWST上には、ウエハWが載置されている。
As shown in FIG. 1, the
照明系10は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系と、を含む。照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステム)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。
The
レチクルステージRST上には、そのパターン面(図1における下面)に回路パターンなどが形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図7参照)によって、XY平面内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)に所定の走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R having a circuit pattern or the like formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 7) including, for example, a linear motor, etc. In the Y-axis direction) at a predetermined scanning speed.
レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)116によって、移動鏡15(実際には、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡(あるいは、レトロリフレクタ)とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計116の計測値は、主制御装置20(図1では不図示、図7参照)に送られる。
Position information in the XY plane of reticle stage RST (including rotation information in the θz direction) is transferred by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116 to movable mirror 15 (actually in the Y-axis direction). Through a Y-moving mirror (or retro reflector) having an orthogonal reflecting surface and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction), detection is always performed with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Is done. The measurement value of
投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に保持された投影光学系PLと、を含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられる。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系10によってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、その第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系10、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。
Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a
本実施形態の露光装置100には、液浸方式の露光を行うために、前述の如く、局所液浸装置8が設けられている。局所液浸装置8は、液体供給装置5、液体回収装置6(いずれも図1では不図示、図7参照)、液体供給管31A、液体回収管31B、及びノズルユニット32等を含む。ノズルユニット32は、図1に示されるように、投影光学系PLを構成する最も像面側(ウエハW側)の光学素子、ここではレンズ(以下、「先端レンズ」ともいう)191を保持する鏡筒40の下端部周囲を取り囲むように、投影ユニットPUを保持する不図示のメインフレームに吊り下げ支持されている。本実施形態では、ノズルユニット32は、図1に示されるように、その下端面が先端レンズ191の下端面とほぼ同一面に設定されている。また、ノズルユニット32は、液体Lqの供給口及び回収口と、ウエハWが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管31A及び液体回収管31Bとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管31Aと液体回収管31Bとは、図4に示されるように、平面視(上方から見て)でX軸方向及びY軸方向に対してほぼ45°傾斜し、投影光学系PLの光軸AXとプライマリアライメント系AL1の検出中心とを結ぶY軸に平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LVに関して対称な配置となっている。図4において、符号UPはウエハステージWST上のウエハのアンロード時にウエハステージWSTの中心が位置するアンローディングポジションを示し、符号LPはウエハステージWST上へのウエハのロード時にウエハステージWSTの中心が位置するローディングポジションを示す。
In the
液体供給管31Aは液体供給装置5(図1では不図示、図7参照)に、液体回収管31Bは液体回収装置6(図1では不図示、図7参照)に接続されている。ここで、液体供給装置5には、液体を貯蔵するタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。液体回収装置6には、回収した液体を貯蔵するタンク、吸引ポンプ、液体の流量を制御するためのバルブ等が備えられている。
The
主制御装置20は、液体供給装置5(図7参照)を制御して、液体供給管31Aを介して先端レンズ191とウエハWとの間に液体を供給するとともに、液体回収装置6(図7参照)を制御して、液体回収管31Bを介して先端レンズ191とウエハWとの間から液体を回収する。このとき、主制御装置20は、供給される液体の量と回収される液体の量とが常に等しくなるように、液体供給装置5と液体回収装置6を制御する。従って、先端レンズ191とウエハWとの間には、一定量の液体Lq(図1参照)が常に入れ替わって保持され、これにより液浸領域14(図4参照)が形成される。なお、投影ユニットPUの下方に後述する計測ステージMSTが位置する場合にも、同様に先端レンズ191と計測テーブルとの間に液浸領域14を形成することができる。
The
本実施形態では、上記の液体として、ArFエキシマレーザ光(波長193nmの光)が透過する純水(以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する)を用いるものとする。なお、ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率nは、ほぼ1.44であり、水の中では、照明光ILの波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。 In this embodiment, pure water that transmits ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) (hereinafter, simply referred to as “water” unless otherwise required) is used as the liquid. Note that the refractive index n of water with respect to ArF excimer laser light is approximately 1.44, and the wavelength of the illumination light IL is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm in water.
ステージ装置50は、図1に示されるように、ベース盤12の上方に配置されたウエハステージWST及び計測ステージMST、両ステージWST,MSTの位置情報を計測する計測システム200(図7参照)、及び両ステージWST,MSTを駆動するステージ駆動系124(図7参照)等を備えている。計測システム200は、図7に示されるように、干渉計システム118、エンコーダシステム150、及び面位置計測システム180などを含む。
As shown in FIG. 1, the
ウエハステージWST及び計測ステージMSTは、不図示の非接触軸受、例えばエアベアリングなどにより、数μm程度のクリアランスを介して、ベース盤12の上方に支持されている。また、両ステージWST,MSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系124(図7参照)によって、独立して駆動可能である。
Wafer stage WST and measurement stage MST are supported above
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91と、該ステージ本体91上に搭載されたウエハテーブルWTBとを含む。ウエハテーブルWTB及びステージ本体91は、リニアモータ及びZ・レベリング機構(ボイスコイルモータなどを含む)を含む駆動系によって、ベース盤12に対し、6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)に駆動可能に構成されている。
Wafer stage WST includes a stage
ウエハテーブルWTBの上面の中央には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が設けられている。ウエハホルダ(ウエハの載置領域)の外側には、図2(A)に示されるように、ウエハW(ウエハホルダ)よりも一回り大きな円形の開口が中央に形成され、かつ矩形状の外形(輪郭)を有するプレート(撥液板)28が設けられている。プレート28の表面は、液体Lqに対して撥液化処理されている(撥液面が形成されている)。なお、プレート28は、その表面の全部(あるいは一部)がウエハWの表面と同一面となるようにウエハテーブルWTB上面に固定されている。
At the center of the upper surface of wafer table WTB, a wafer holder (not shown) for holding wafer W by vacuum suction or the like is provided. As shown in FIG. 2A, a circular opening that is slightly larger than the wafer W (wafer holder) is formed in the center on the outside of the wafer holder (wafer mounting region) and has a rectangular outer shape (contour). ) Having a plate (liquid repellent plate) 28. The surface of the
プレート28は、中央に上述の円形の開口が形成された矩形の外形(輪郭)を有する第1撥液領域(第1撥液板)28aと、その周囲に配置された矩形枠状(環状)の第2撥液領域(第2撥液板)28bと、を有する。
The
第1撥液板28aの+Y側の端部には、長方形の切り欠きが形成され、該切り欠きの内部にその表面がプレート28とほぼ同一面となる状態で計測プレート30が設けられている。この計測プレート30には、中央に基準マークFMが設けられ、基準マークFMのX軸方向の両側に一対の空間像計測スリットパターン(スリット状の計測用パターン)SLが、設けられている。そして、各空間像計測スリットパターンSLに対応して、それらを透過する照明光ILを、ウエハステージWST外部(後述する計測ステージMSTに設けられる受光系)に導く送光系(不図示)が設けられている。
A rectangular cutout is formed at the + Y side end of the first liquid
第2撥液板28bには、後述するエンコーダシステムで用いられるスケールが形成されている。詳述すると、第2撥液板28bのX軸方向(図2(A)における紙面内左右方向)の一側と他側の領域には、それぞれYスケール39Y1,39Y2が形成されている。Yスケール39Y1,39Y2は、例えば、X軸方向を長手方向とする格子線38が所定ピッチでY軸方向に配列された、Y軸方向を周期方向とする反射型の格子(例えば回折格子)RG(例えば図8参照)によって構成されている。格子線38の長さは、一例として約76mmに設定されている。
On the second liquid
同様に、第2撥液板28bのY軸方向(図2(A)における紙面内上下方向)の一側と他側の領域には、Yスケール39Y1及び39Y2に挟まれた状態で、Xスケール39X1,39X2がそれぞれ形成されている。Xスケール39X1,39X2は、例えば、Y軸方向を長手方向とする格子線37が所定ピッチでX軸方向に配列された、X軸方向を周期方向とする反射型の格子(例えば回折格子)によって構成されている。
Similarly, a region between one side and the other side of the second liquid
なお、格子線37,38のピッチは、例えば1μmと設定される。図2(A)及びその他の図において、図示の便宜のため、格子のピッチは実際のピッチよりも大きく図示されている。
The pitch of the
また、回折格子RGは、撥液性をそなえた低熱膨張率のガラス板CG(図8、図10等参照)でカバーされ、保護されている。ここで、ガラス板(カバーガラスとも呼ばれる)CGとしては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ1mmのものを用いることができ、そのカバーガラスCGの表面がウエハ面と同じ高さ(同一面)になるよう、ウエハテーブルWST上面に設置されている。 The diffraction grating RG is covered and protected by a low thermal expansion glass plate CG (see FIGS. 8 and 10) having liquid repellency. Here, as the glass plate (also referred to as cover glass) CG, a glass plate having the same thickness as the wafer, for example, a thickness of 1 mm can be used, and the surface of the cover glass CG has the same height (same as the wafer surface). Surface) to be on the upper surface of wafer table WST.
また、ウエハテーブルWTBの−Y端面,−X端面には、図2(A)に示されるように、後述する干渉計システムで用いられる反射面17a,反射面17bが形成されている。
Further, as shown in FIG. 2A, a reflecting
計測ステージMSTは、図1に示されるように、不図示のリニアモータ等によってXY平面内で駆動されるステージ本体92と、ステージ本体92上に搭載された計測テーブルMTBとを含んでいる。計測ステージMSTも、不図示の駆動系によりベース盤12に対し、少なくとも3自由度方向(X,Y,θz)に駆動可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the measurement stage MST includes a stage
なお、図7では、ウエハステージWSTの駆動系と計測ステージMSTの駆動系とを含んで、ステージ駆動系124として示されている。
In FIG. 7, a
計測テーブルMTB(及びステージ本体92)には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図2(B)に示されるように、照度むらセンサ94、空間像計測器96、波面収差計測器98、照度モニタ(不図示)などが設けられている。また、ステージ本体92には、前述の一対の送光系(不図示)に対向する配置で、一対の受光系(不図示)が設けられている。本実施形態では、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとがY軸方向に関して所定距離以内に近接した状態(接触状態を含む)において、ウエハステージWST上の計測プレート30の各空間像計測スリットパターンSLを透過した照明光ILを各送光系(不図示)で案内し、計測ステージMST内の各受光系(不図示)の受光素子で受光する、空間像計測装置45(図7参照)が構成される。
Various measurement members are provided on the measurement table MTB (and the stage main body 92). As this measuring member, for example, as shown in FIG. 2B, an
また、計測テーブルMTBの+Y端面、−X端面には、干渉計用の反射面19a,19bが形成されている。 Further, reflection surfaces 19a and 19b for interferometers are formed on the + Y end surface and the −X end surface of the measurement table MTB.
計測テーブルMTBの−Y側の面には、図2(B)に示されるように、X軸方向に延びるフィデューシャルバー(以下、「FDバー」と略述する)46が取り付けられている。FDバー46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、センターラインCLに関して対称な配置で、Y軸方向を周期方向とする基準格子(例えば回折格子)52がそれぞれ形成されている。また、FDバー46の上面には、複数の基準マークMが形成されている。各基準マークMとしては、後述するアライメント系によって検出可能な寸法の2次元マークが用いられている。なお、FDバー46の表面及び計測テーブルMTBの表面も撥液膜で覆われている。
A fiducial bar (hereinafter abbreviated as “FD bar”) 46 extending in the X-axis direction is attached to the −Y side surface of the measurement table MTB, as shown in FIG. . Reference gratings (for example, diffraction gratings) 52 having a periodic direction in the Y-axis direction are formed in the vicinity of one end and the other end in the longitudinal direction of the
本実施形態の露光装置100では、図4及び図5に示されるように、前述の基準軸LV上で、投影光学系PLの光軸AXから−Y側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系AL1が設けられている。プライマリアライメント系AL1は、不図示のメインフレームの下面に固定されている。図5に示されるように、プライマリアライメント系AL1を挟んで、X軸方向の一側と他側には、基準軸LVに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系AL21,AL22と、AL23,AL24とがそれぞれ設けられている。セカンダリアライメント系AL21〜AL24は、可動式の支持部材を介してメインフレーム(不図示)の下面に固定されており、駆動機構601〜604(図7参照)を用いて、X軸方向に関してそれらの検出領域の相対位置が調整可能となっている。
In the
本実施形態では、アライメント系AL1,AL21〜AL24のそれぞれとして、例えば画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。アライメント系AL1,AL21〜AL24のそれぞれからの撮像信号は、不図示の信号処理系を介して主制御装置20に供給される。
In the present embodiment, for example, an image processing type FIA (Field Image Alignment) system is used as each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 . Imaging signals from each of the alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are supplied to the
干渉計システム118は、図3に示されるように、反射面17a又は17bにそれぞれ干渉計ビーム(測長ビーム)を投射し、その反射光を受光して、ウエハステージWSTの位置を計測するY干渉計16、及び3つのX干渉計126〜128、並びに計測ステージMSTの位置を計測するY干渉計18、及びX干渉計130等を備えている。詳述すると、Y干渉計16は、基準軸LVに関して対称な一対の測長ビームB41,B42を含む少なくとも3つのY軸に平行な測長ビームを反射面17a、及び後述する移動鏡41に投射する。また、X干渉計126は、図3に示されるように、光軸AXと基準軸LVとに直交するX軸に平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LH(図4参照)に関して対称な一対の測長ビームB51,B52を含む少なくとも3つのX軸に平行な測長ビームを反射面17bに投射する。また、X干渉計127は、アライメント系AL1の検出中心にて基準軸LVと直交するX軸に平行な直線(以下、基準軸と呼ぶ)LA(図4参照)を測長軸とする測長ビームB6を含む少なくとも2つのY軸に平行な測長ビームを反射面17bに投射する。また、X干渉計128は、Y軸に平行な測長ビームB7を反射面17bに投射する。
As shown in FIG. 3,
干渉計システム118の上記各干渉計からの位置情報は、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、Y干渉計16及びX干渉計126又は127の計測結果に基づいて、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)のX,Y位置に加え、θx方向の回転情報(すなわちピッチング情報)、θy方向の回転情報(すなわちローリング情報)、及びθz方向の回転情報(すなわちヨーイング情報)も求めることができる。
Position information from each interferometer of the
また、図1に示されるように、ステージ本体91の−Y側の側面に、凹形状の反射面を有する移動鏡41が取り付けられている。移動鏡41は、図2(A)からわかるように、X軸方向の長さがウエハテーブルWTBの反射面17aよりも、長く設計されている。
As shown in FIG. 1, a
移動鏡41に対向して、干渉計システム118(図7参照)の一部を構成する一対のZ干渉計43A,43Bが配置されている(図1及び図3参照)。Z干渉計43A,43Bは、移動鏡41を介して、例えば投影ユニットPUを支持するフレーム(不図示)に固定された固定鏡47A,47Bにそれぞれ2つの測長ビームB1,B2を投射する。そして、Z干渉計43A,43Bは、それぞれの反射光を受光して、測長ビームB1,B2の光路長を計測する。その結果より、主制御装置20は、ウエハステージWSTの4自由度(Y,Z,θy,θz)方向の位置を算出する。
A pair of
本実施形態では、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、主として、後述するエンコーダシステム150を用いて計測される。干渉計システム118は、ウエハステージWSTがエンコーダシステム150の計測領域外(例えば、アンローディングポジション又はローディングポジション付近)に位置する際に、使用される。また、干渉計システム118はエンコーダシステム150の計測結果の長期的変動(例えばスケールの経時的な変形などによる)を補正(較正)する場合などに補助的に使用される。勿論、干渉計システム118とエンコーダシステム150とを併用して、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)の全位置情報を計測することとしても良い。
In the present embodiment, position information (including rotation information in the θz direction) of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY plane is mainly measured using
干渉計システム118のY干渉計18、及びX干渉計130は、図3に示されるように、反射面19a,19bに、干渉計ビーム(測長ビーム)を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、計測ステージMSTの位置情報(例えば、少なくともX軸及びY軸方向の位置情報とθz方向の回転情報とを含む)を計測し、その計測結果を、主制御装置20に供給する。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態の露光装置100には、干渉計システム118とは独立に、ウエハステージWSTのXY平面内での位置(X,Y,θz)を計測するためのエンコーダシステム150を構成する複数のヘッドユニットが設けられている。
In
図4に示されるように、ノズルユニット32の+X側、+Y側、−X側、及びプライマリアライメント系AL1の−Y側に、4つのヘッドユニット62A、62B、62C、及び62Dが、それぞれ配置されている。また、図5に示されるように、アライメント系AL1、AL21〜AL24のX軸方向の両外側にヘッドユニット62E、62Fが、それぞれ配置されている。これらのヘッドユニット62A〜62Fは、支持部材を介して、投影ユニットPUを保持するメインフレーム(不図示)に吊り下げ状態で固定されている。
As shown in FIG. 4, four
ヘッドユニット62A及び62Cは、図5に示されるように、それぞれ複数(ここでは5個)のYヘッド651〜655及びYヘッド641〜645を備えている。ここで、Yヘッド652〜655及びYヘッド641〜644は、基準軸LH上に間隔WDで配置されている。Yヘッド651及びYヘッド645は、基準軸LHから−Y方向に所定距離離れたノズルユニット32の−Y側の位置に配置されている。Yヘッド651,652間、及びYヘッド644,645間のX軸方向の間隔もWDに設定されている。なお、Yヘッド651〜655とYヘッド645〜641は、基準軸LVに関して対称に配置されている。以下では、必要に応じて、Yヘッド651〜655及びYヘッド641〜645を、それぞれ、Yヘッド65及びYヘッド64とも記述する。
As shown in FIG. 5, each of the
ヘッドユニット62Aは、Yスケール39Y1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY軸方向の位置(Y位置)を計測する多眼(ここでは5眼)のYリニアエンコーダ70A(図7参照)を構成する。同様に、ヘッドユニット62Cは、Yスケール39Y2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY位置を計測する多眼(ここでは5眼)のYリニアエンコーダ70C(図7参照)を構成する。なお、以下では、Yリニアエンコーダを、適宜、「Yエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する。
The
ここで、ヘッドユニット62A,62Cがそれぞれ備える5個のYヘッド65,64(より正確には、Yヘッド65,64が発する計測ビームのスケール上の投射点)のX軸方向の間隔WDは、Yスケール39Y1,39Y2のX軸方向の幅(より正確には、格子線38の長さ)より僅かに狭く設定されている。従って、例えば、露光の際などにはそれぞれ5個のYヘッド65,64のうち、少なくとも各1つのYヘッドが、常に、対応するYスケール39Y1,39Y2に対向する(計測ビームを投射する)。
Here, the interval WD in the X-axis direction of the five Y heads 65 and 64 (more precisely, the projection points on the scale of the measurement beams emitted by the Y heads 65 and 64) provided in the
ヘッドユニット62Bは、図5に示されるように、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4個)のXヘッド665〜668を備えている。また、ヘッドユニット62Dは、基準軸LV上に間隔WDで配置された複数(ここでは4個)のXヘッド661〜664を備えている。以下では、必要に応じて、Xヘッド665〜668及びXヘッド661〜664をXヘッド66とも記述する。
As shown in FIG. 5, the head unit 62 </ b> B includes a plurality (four in this case) of X heads 66 5 to 66 8 arranged on the reference axis LV at intervals WD. Further,
ヘッドユニット62Bは、Xスケール39X1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX軸方向の位置(X位置)を計測する、多眼(ここでは4眼)のXリニアエンコーダ70B(図7参照)を構成する。また、ヘッドユニット62Dは、Xスケール39X2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX位置を計測する多眼(ここでは4眼)のXリニアエンコーダ70D(図7参照)を構成する。なお、以下では、Xリニアエンコーダを、適宜、「エンコーダ」と略述する。
The
ここで、ヘッドユニット62B,62Dがそれぞれ備える隣接するXヘッド66(より正確には、Xヘッド66が発する計測ビームのスケール上の投射点)のY軸方向の間隔WDは、Xスケール39X1,39X2のY軸方向の幅(より正確には、格子線37の長さ)よりも狭く設定されている。また、ヘッドユニット62Bの最も−Y側のXヘッド665とヘッドユニット62Dの最も+Y側のXヘッド664との間隔は、ウエハステージWSTのY軸方向の移動により、その2つのXヘッド間で切り換え(つなぎ)が可能となるように、ウエハテーブルWTBのY軸方向の幅よりも狭く設定されている。従って、例えば、露光の際などには、ヘッドユニット62B,62Dが備えるXヘッド66のうち少なくとも1つが、常に、対応するXスケール(39X1又は39X2)に対向する(計測ビームを投射する)。
Here, the interval WD in the Y-axis direction between adjacent X heads 66 (more precisely, projection points on the scale of the measurement beam emitted by the X head 66) included in the
ヘッドユニット62Eは、図5に示されるように、複数(ここでは4個)のYヘッド671〜674を備えている。ここで、3個のYヘッド671〜673は、セカンダリアライメント系AL21の−X側に、基準軸LA上に間隔WDとほぼ同一間隔で配置されている。Yヘッド674は、基準軸LAから+Y方向に所定距離離れたセカンダリアライメント系AL21の+Y側に配置されている。なお、Yヘッド673,674間のX軸方向の間隔もWDと設定されている。
ヘッドユニット62Fは、複数(ここでは4個)のYヘッド681〜684を備えている。これらのYヘッド681〜684は、基準軸LVに関して、Yヘッド674〜671と対称な位置に配置されている。以下では、必要に応じて、Yヘッド671〜674及びYヘッド681〜684を、それぞれYヘッド67及びYヘッド68とも記述する。
アライメント計測の際には、少なくとも各1つのYヘッド67,68が、それぞれYスケール39Y2,39Y1に対向する。このYヘッド67,68(すなわち、これらYヘッド67,68によって構成されるYエンコーダ70E,70F)によってウエハステージWSTのY位置(及びθz回転)が計測される。 At the time of alignment measurement, at least one Y head 67 and 68 faces the Y scales 39Y 2 and 39Y 1 , respectively. The Y position (and θz rotation) of wafer stage WST is measured by Y heads 67 and 68 (that is, Y encoders 70E and 70F constituted by Y heads 67 and 68).
また、本実施形態では、セカンダリアライメント系のベースライン計測時などに、セカンダリアライメント系AL21,AL24にX軸方向で隣接するYヘッド673,682が、FDバー46の一対の基準格子52とそれぞれ対向し、その一対の基準格子52と対向するYヘッド673,682によって、FDバー46のY位置が、それぞれの基準格子52の位置で計測される。以下では、一対の基準格子52にそれぞれ対向するYヘッド673,682によって構成されるエンコーダをYリニアエンコーダ70E2,70F2(図7参照)と呼ぶ。また、識別のため、Yスケール39Y2,39Y1に対向するYヘッド67,68によって構成されるYエンコーダを、Yエンコーダ70E1、70F1と呼ぶ。
In the present embodiment, the Y heads 67 3 and 68 2 adjacent to the secondary alignment systems AL2 1 and AL2 4 in the X-axis direction are used as a pair of reference grids of the
上述したリニアエンコーダ70A〜70Fの計測値は、主制御装置20に供給され、主制御装置20は、リニアエンコーダ70A〜70Dのうちの3つ、又はリニアエンコーダ70E1,70F1,70B及び70Dのうちの3つの計測値に基づいて、ウエハテーブルWTBのXY平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ70E2,70F2の計測値に基づいて、FDバー46(計測ステージMST)のθz方向の回転を制御する。
Measurement values of
本実施形態の露光装置100には、図4及び図6に示されるように、ウエハステージWSTに載置されるウエハWの全面の面位置を計測するための、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系(90a,90b)が設けられている。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
多点AF系(90a,90b)の複数の検出点は、被検面上でX軸方向に沿って所定間隔で配置される。図4及び図6では、それぞれ検出ビームが照射される複数の検出点が、個別に図示されず、照射系90a及び受光系90bの間でX軸方向に延びる細長い検出領域(ビーム領域)AFとして示されている。
A plurality of detection points of the multi-point AF system (90a, 90b) are arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on the surface to be measured. In FIG. 4 and FIG. 6, a plurality of detection points irradiated with the detection beam are not shown individually, but as elongated detection areas (beam areas) AF extending in the X-axis direction between the
図6に示されるように、多点AF系(90a,90b)の検出領域AFの両端部近傍に、基準軸LVに関して対称な配置で、各一対のZ位置計測用の面位置センサのヘッド(以下、「Zヘッド」と略述する)72a,72b、及び72c,72dが設けられている。これらのZヘッド72a〜72dは、不図示のメインフレームの下面に固定されている。 As shown in FIG. 6, each pair of Z position measuring surface position sensor heads (in the vicinity of both ends of the detection area AF of the multipoint AF system (90a, 90b) and symmetrical with respect to the reference axis LV (see FIG. 6). (Hereinafter abbreviated as “Z head”) 72a, 72b and 72c, 72d are provided. These Z heads 72a to 72d are fixed to the lower surface of a main frame (not shown).
さらに、前述のヘッドユニット62A,62Cは、図6に示されるように、それぞれが備える5つのYヘッド65j,64i(i,j=1〜5)と同じX位置に、ただしY位置をずらして、それぞれ5つのZヘッド76j,74i(i,j=1〜5)を備えている。ここで、ヘッドユニット62A,62Cのそれぞれに属する外側の3つのZヘッド763〜765,741〜743は、基準軸LHから+Y方向に所定距離隔てて、基準軸LHと平行に配置されている。また、ヘッドユニット62Aと62Cのそれぞれに属する最も内側のZヘッド761と745は投影ユニットPUの+Y側に、残りのZヘッド762,744はそれぞれYヘッド652,644の−Y側に、配置されている。そして、ヘッドユニット62A,62Cのそれぞれに属する5つのZヘッド76j,74iは、互いに基準軸LVに関して対称に配置されている。
Further, as shown in FIG. 6, the
ヘッドユニット62A,62Cがそれぞれ備える5つのZヘッド76j,74i(より正確には、Zヘッドが発する計測ビームのスケール上の投射点)のX軸方向の間隔は、Yヘッドの65,64のX軸方向の間隔WDと等しく設定されている。従って、Yヘッド65,64と同様に、例えば露光時などには、それぞれ5個のZヘッド76j,74iのうち、少なくとも1つのヘッドが、常に、対応するYスケール39Y1,39Y2に対向する。
The intervals in the X-axis direction of the five Z heads 76 j and 74 i (more precisely, the projection points on the scale of the measurement beam emitted by the Z head) provided in the
Zヘッド72a〜72d、76j,74iとしては、例えば、CDドライブ装置などで用いられる光ピックアップと同様の光学式変位センサのヘッドが用いられる。Zヘッド72a〜72d、76j,74iは、ウエハテーブルWTBに対し上方から計測ビームを投射し、その反射光を受光して、投射点におけるウエハテーブルWTBの面位置を計測する。なお、本実施形態では、Zヘッドの計測ビームは、前述のYスケール39Y1,39Y2(反射型回折格子)によって反射される構成を採用している。 Z heads 72a to 72d, as the 76 j, 74 i, for example, CD drives device similar optical displacement sensor head and the optical pickup used in such are used. Z heads 72a to 72d, 76 j, 74 i is to project the measurement beam from above to the wafer table WTB, and receives the reflected light, measures the surface position of wafer table WTB in the projection point. In this embodiment, a configuration is adopted in which the measurement beam of the Z head is reflected by the aforementioned Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (reflection type diffraction grating).
上述したZヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765は、図7に示されるように、信号処理・選択装置170を介して主制御装置20に接続されている。主制御装置20は、信号処理・選択装置170を介してZヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765の中から任意のZヘッドを選択して作動状態とし、その作動状態としたZヘッドで検出した面位置情報を信号処理・選択装置170を介して受け取る。本実施形態では、Zヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765と、信号処理・選択装置170とを含んでウエハステージWSTのZ軸方向及びXY平面に対する傾斜方向の位置情報を計測する面位置計測システム180が構成されている。
Above Z heads 72a to 72d, 74 to 72d, 76 1 to 76 5, as shown in FIG. 7, and is connected to
主制御装置20は、面位置計測システム180を用いて、ウエハステージWSTの有効ストローク領域、すなわちアライメント計測及び露光動作のためにウエハステージWSTが移動する領域において、その少なくとも2自由度方向(Z,θy)の位置座標を計測する。
図7には、露光装置100の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ(又はワークステーション)から成る主制御装置20を中心として構成されている。主制御装置20には、後述する補正データが、格納される、メモリ34が併設されている。なお、図7においては、前述した照度むらセンサ94、空間像計測器96、及び波面収差計測器98など、計測ステージMSTに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群99として示されている。
FIG. 7 shows the main configuration of the control system of the
エンコーダ70A〜70Fのヘッド(エンコーダヘッド)641〜645,651〜655,661〜668,671〜674,681〜684、及びZヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765は、ともに対応するスケールの反射面(スケールを構成する反射型回折格子の反射面)に検出光を投射し、その反射光を検出する。そして、各エンコーダヘッドは、回折格子の周期方向へのスケールに対する相対変位を計測し、各Zヘッドは、スケールの反射面の面位置(Z位置)を計測する。そのため、スケールの回折格子面(反射面)に凹凸がある場合、及び/又は回折格子面を覆うカバーガラスの厚みが場所によって異なる場合には、エンコーダヘッド及びZヘッドに計測誤差が発生する。
ここで、計測誤差の補正方法の説明に先立って、エンコーダ(ヘッド)及びZヘッドについて、さらに詳細に説明する。 Here, prior to the description of the measurement error correction method, the encoder (head) and the Z head will be described in more detail.
図8には、エンコーダ70A〜70Fを代表して、エンコーダ70Cの構成が示されている。図8では、エンコーダ70Cを構成するヘッドユニット62Cの1つのYヘッド64が、Yスケール39Y2に検出光(計測ビーム)を照射している。
FIG. 8 shows a configuration of an
Yヘッド64は、大別すると、照射系64a、光学系64b、及び受光系64cの3部分から構成されている。
The
照射系64aは、レーザ光LBをY軸及びZ軸に対して45度を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザLDと、該半導体レーザLDから射出されるレーザビームLBの光路上に配置されたレンズL1とを含む。
The
光学系64bは、その分離面がXZ平面と平行である偏光ビームスプリッタPBS、各一対の反射ミラーR1a,R1b、レンズL2a,L2b、四分の一波長板(以下、λ/4板と記述する)WP1a,WP1b、及び反射ミラーR2a,R2b等を備えている。
The
受光系64cは、偏光子(検光子)及び光検出器等を含む。
The
半導体レーザLDから射出されたレーザビームLBはレンズL1を介して偏光ビームスプリッタPBSに入射し、偏光分離されて2つのビームLB1、LB2となる。偏光ビームスプリッタPBSを透過したビームLB1は反射ミラーR1aを介してYスケール39Y2に形成された反射型回折格子RGに到達し、偏光ビームスプリッタPBSで反射されたビームLB2は反射ミラーR1bを介して反射型回折格子RGに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをP偏光成分とS偏光成分に分離することを意味する。 The laser beam LB emitted from the semiconductor laser LD is incident on the polarization beam splitter PBS via the lens L1, and is polarized and separated into two beams LB 1 and LB 2 . The beam LB 1 transmitted through the polarization beam splitter PBS reaches the reflection type diffraction grating RG formed on the Y scale 39Y 2 via the reflection mirror R1a, and the beam LB 2 reflected by the polarization beam splitter PBS passes through the reflection mirror R1b. Through the reflection type diffraction grating RG. Here, “polarized light separation” means that an incident beam is separated into a P-polarized component and an S-polarized component.
ビームLB1、LB2の照射によって回折格子RGから発生する所定次数の回折ビーム、例えば1次回折ビームはそれぞれ、レンズL2b、L2aを介してλ/4板WP1b、WP1aにより円偏光に変換された後、反射ミラーR2b、R2aにより反射されて再度λ/4板WP1b、WP1aを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタPBSに達する。 A diffracted beam of a predetermined order generated from the diffraction grating RG by irradiation of the beams LB 1 and LB 2 , for example, a first-order diffracted beam is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plates WP1b and WP1a via the lenses L2b and L2a, respectively. Thereafter, the light is reflected by the reflection mirrors R2b and R2a, passes through the λ / 4 plates WP1b and WP1a again, follows the same optical path as the forward path in the reverse direction, and reaches the polarization beam splitter PBS.
偏光ビームスプリッタPBSに達した2つのビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して90度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタPBSを透過したビームLB1に由来する1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSで受光系64cに向けて反射される。一方、先に偏光ビームスプリッタPBSで反射されたビームLB2に由来する1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSを透過してビームLB1の1次回折ビームと同軸上に集光されて受光系64cに入射する。
The polarization directions of the two beams that have reached the polarization beam splitter PBS are each rotated by 90 degrees with respect to the original direction. For this reason, the first-order diffracted beam derived from the beam LB 1 that has passed through the polarizing beam splitter PBS is reflected by the polarizing beam splitter PBS toward the
そして、上記2つの1次回折ビームは、受光系64cの内部で、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。ここで、Yスケール39Y2(すなわちウエハステージWST)が計測方向(この場合、Y軸方向)に移動すると、2つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化が、受光系64cによって検出され、その強度変化に応じた位置情報がYエンコーダ70Cの計測値として出力される。
The two first-order diffracted beams are aligned in the polarization direction by the analyzer inside the
ヘッドユニット62C内のその他のヘッド、ヘッドユニット62A,62B,62D,62E,62Fがそれぞれ備えるヘッド65,66,67,68も、ヘッド64(エンコーダ70C)と同様に構成されている。
The heads 65, 66, 67, and 68 included in the other heads in the
以上の説明からわかるように、ヘッド64〜68(エンコーダ70A〜70F)は、干渉させる2つのビームの光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。なお、各エンコーダとしては、分解能が、例えば0.1nm程度のものが用いられている。
As can be seen from the above description, the
次に、Zヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765の構成等について、図10に示されるZヘッド72aを代表的に採り上げて、さらに詳述する。図10では、Zヘッド72aからYスケール39Y2に検出光(計測ビーム)LBが照射されている。
Then, Z heads 72a to 72d, the 72d, 76 1 to 76 5 configuration and the like of, representatively taken up the
Zヘッド72aは、図10に示されるように、フォーカスセンサFS、フォーカスセンサFSを収納したセンサ本体ZH、及びセンサ本体ZHをZ軸方向に駆動する駆動部(不図示)、並びにセンサ本体ZHのZ軸方向の変位を計測する計測部ZE等を備えている。
As shown in FIG. 10, the
フォーカスセンサFSとしては、計測ビームLBを計測対象面(計測面)に投射し、その反射光を受光することで、計測対象面の変位を光学的に読み取るピックアップ方式のフォーカスセンサが用いられている。フォーカスセンサFSの出力信号は、不図示の駆動部に送られる。 As the focus sensor FS, a pickup type focus sensor that projects the measurement beam LB onto the measurement target surface (measurement surface) and receives the reflected light to optically read the displacement of the measurement target surface is used. . The output signal of the focus sensor FS is sent to a drive unit (not shown).
駆動部(不図示)は、アクチュエータ、例えばボイスコイルモータを含み、ボイスコイルモータの可動子及び固定子の一方は、センサ本体ZHに、他方はセンサ本体ZH及び計測部ZE等を収容する不図示の筐体の一部に、それぞれ固定されている。この駆動部は、フォーカスセンサFSからの出力信号に従って、センサ本体ZHと計測対象面との距離を一定に保つように(より正確には、計測対象面をフォーカスセンサFSの受光光学系のベストフォーカス位置に保つように)、センサ本体ZHをZ軸方向に駆動する。これにより、センサ本体ZHは計測対象面のZ軸方向の変位に追従し、フォーカスロック状態が保たれる。 The drive unit (not shown) includes an actuator, for example, a voice coil motor. One of the mover and the stator of the voice coil motor is accommodated in the sensor body ZH, and the other is accommodated in the sensor body ZH, the measurement unit ZE, and the like. Each is fixed to a part of the housing. This drive unit keeps the distance between the sensor body ZH and the measurement target surface constant according to the output signal from the focus sensor FS (more precisely, the measurement target surface is the best focus of the light receiving optical system of the focus sensor FS). The sensor body ZH is driven in the Z-axis direction so as to maintain the position. Thereby, the sensor main body ZH follows the displacement of the measurement target surface in the Z-axis direction, and the focus lock state is maintained.
計測部ZEとしては、本実施形態では、一例として、エンコーダ70A〜70Fと同様の回折干渉方式のエンコーダが用いられている。計測部ZEは、センサ本体ZHの上面に固定されたZ軸方向に延びる支持部材SMの側面に設けられたZ軸方向を周期方向とする反射型の回折格子EGと、回折格子EGに対向して不図示の筐体に取付けられたエンコーダヘッドEHとを含む。エンコーダヘッドEHは、計測ビームELを回折格子EGに投射し、回折格子EGからの反射・回折光を受光素子で受光して計測ビームELの照射点の原点からの変位を読み取ることで、センサ本体ZHのZ軸方向の変位、すなわち計測対象面のZ軸方向の位置を計測する。エンコーダヘッドEHの計測値が、Zヘッド72aの計測値として前述の信号処理・選択装置170を介して主制御装置20に供給される。
In the present embodiment, as the measurement unit ZE, for example, a diffraction interference type encoder similar to the
上述のように、エンコーダ70A〜70Fでは、各ヘッドからスケールの反射型回折格子に2つの検出光を投射し、それぞれの反射光が各ヘッドにより合成されて干渉光が生成され、該干渉光の強度変化に応じた位置情報が、エンコーダの計測値(ヘッドとスケールとの計測方向に関する相対変位)として出力される。例えば、図9(A)に示されるエンコーダヘッドの中心軸LEとスケール39(反射型回折格子RG)の面(反射面)が直交している基準状態から、図9(B)に示されるように、スケール39が傾斜すると、2つのビーム(検出光)LB1,LB2の間に光路差が発生する。図9(A)〜図9(C)では、2つの検出光LB1,LB2の光路が、それらが中心軸LEと反射型回折格子RGの反射面との交点Oで反射するように図示されている。また、図9(A)〜図9(C)では、検出光LB1,LB2の光路と反射型回折格子RGを覆うカバーガラスCGの表面との交点が、白丸(白抜きの丸)で示されている。従って、図9(B)では、中心軸LEに関する4つの交点の位置が非対称になっていることから、2つの検出光LB1、LB2に光路差が生じていることがわかる。
As described above, in each of the
ここで、2つの検出光LB1、LB2に光路差が発生すると、干渉光の強度が変化する。このため、実際にはエンコーダヘッドとスケール間に相対変位はないにもかかわらず、相対変位が検出されてしまう。 Here, when an optical path difference occurs between the two detection lights LB 1 and LB 2 , the intensity of the interference light changes. For this reason, although there is actually no relative displacement between the encoder head and the scale, the relative displacement is detected.
また、図9(C)に示されるように、図9(A)に示される基準状態と同様に反射型回折格子RGの反射面がエンコーダヘッドの中心軸LEと直交していても、反射型回折格子RGを覆うカバーガラスCGの厚みが場所によって異なる場合にも、2つの検出光LB1、LB2のカバーガラスCG中での光路差が非零となり、かつ場所によって変化する。そのため、実際のエンコーダヘッドとスケールとの間の相対変位量と、干渉光の強度変化から検出される変位量との間の線形性が破れ、計測誤差が発生する。 Further, as shown in FIG. 9 (C), even if the reflecting surface of the similarly reflection grating RG and the reference state shown in FIG. 9 (A) are perpendicular to the center axis L E of the encoder head, the reflection Even when the thickness of the cover glass CG covering the diffraction grating RG varies depending on the location, the optical path difference between the two detection lights LB 1 and LB 2 in the cover glass CG becomes non-zero and varies depending on the location. For this reason, the linearity between the relative displacement amount between the actual encoder head and the scale and the displacement amount detected from the change in the intensity of the interference light is broken, and a measurement error occurs.
また、上述したように、Zヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765は、フォーカスセンサFSから計測対象面(計測面)に計測ビームを投射し、その反射光を受光して、計測面をフォーカスセンサFSの受光光学系のベストフォーカス位置に保つようにセンサ本体ZHを計測方向に関して計測面に追従駆動する。そして、センサ本体ZHの計測方向の変位量を計測部ZEで読み取ることにより、計測面の面位置(Z位置)を計測する。従って、Zヘッド72a〜72d,741〜745,761〜765の計測面であるスケールの反射型回折格子の反射面に凹凸があると、その凹凸が、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)のZ変位として検出されてしまう。また、スケールの反射型回折格子に凹凸がなくても、それを覆うカバーガラスの厚みが場所によって異なる場合にも、計測ビーム(検出光)の光路が変化するため、計測誤差が発生する。
Further, as described above, Z heads 72a to 72d, 74 to 72d, 76 1 to 76 5, projecting a measuring beam from the focus sensor FS to the measurement target surface (measurement surface), it receives the reflected light Then, the sensor body ZH is driven to follow the measurement surface in the measurement direction so as to keep the measurement surface at the best focus position of the light receiving optical system of the focus sensor FS. And the surface position (Z position) of a measurement surface is measured by reading the displacement amount of the measurement direction of the sensor main body ZH with the measurement part ZE. Thus,
次に、本実施形態の露光装置100で行われる、スケールの回折格子面(反射面)の凹凸及びカバーガラスの厚み分布によって発生する計測誤差の補正について説明する。
Next, correction of measurement errors caused by the unevenness of the diffraction grating surface (reflection surface) of the scale and the thickness distribution of the cover glass performed by the
エンコーダヘッド及びZヘッドの計測面(計測ビームの反射面)であるスケールを構成する反射型回折格子の表面は、必ずしも理想的な平面ではなく、微小な凹凸をもつ。また、回折格子が形成されたガラス板及び回折格子を保護するためのカバーガラスは、主として製造時の加工精度などによって凹凸が存在する。そのような回折格子、ガラス板、及びカバーガラスの凹凸は、前述のように、エンコーダ及びZヘッドの計測誤差の発生要因となる。ここで、エンコーダヘッド及びZヘッドの計測原理から明らかなように、回折格子、ガラス板、及びカバーガラスのそれぞれの凹凸による計測誤差は、区別できない。そこで、以下では、特に必要な場合を除いて、これらの誤差要因を、単にスケール表面の凹凸と呼ぶ。 The surface of the reflective diffraction grating that constitutes the scale, which is the measurement surface (measurement beam reflection surface) of the encoder head and Z head, is not necessarily an ideal plane, and has minute irregularities. In addition, the glass plate on which the diffraction grating is formed and the cover glass for protecting the diffraction grating have irregularities mainly due to processing accuracy during manufacturing. Such irregularities of the diffraction grating, the glass plate, and the cover glass cause the measurement error of the encoder and the Z head as described above. Here, as is apparent from the measurement principle of the encoder head and the Z head, measurement errors due to the irregularities of the diffraction grating, the glass plate, and the cover glass cannot be distinguished. Therefore, in the following, these error factors are simply referred to as irregularities on the scale surface, unless particularly required.
本実施形態では、主制御装置20により、予め、Xスケール39X1,39X2とYスケール39Y1,39Y2の表面の凹凸が計測され、その計測結果に基づいて、エンコーダヘッド及びZヘッドの計測誤差の補正データが作成され、メモリ34に格納されている。
In this embodiment, the
次に、スケール表面の凹凸の計測方法について、Yスケール39Y1,39Y2を例として説明する。 Next, a method for measuring the unevenness of the scale surface will be described using Y scales 39Y 1 and 39Y 2 as an example.
主制御装置20は、図11(A)及び図11(B)に示されるように、干渉計システム118の計測値に基づいて、ウエハテーブルWTBの6自由度(X,Y,Z,θx,θy,θz)方向の位置を監視しながらウエハステージWSTを移動させ、Zヘッドの計測値を用いてYスケール39Y1,39Y2の凹凸を計測する。この場合、Zヘッドとしては、72a〜72dが使用されている。
As shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B),
主制御装置20は、Yスケール39Y1,39Y2の凹凸を計測している間、ウエハステージWSTを、4自由度(Z,θx,θy,θz)方向についての基準位置に位置決めし、基準状態に維持する。そして、主制御装置20は、Z干渉計43A,43Bを用いてZ,θy位置を監視し、Y干渉計16を用いてθx,θz位置を監視して、4自由度方向(Z,θx,θy,θz)にウエハステージWSTが変位しないように制御する。そして、主制御装置20は、X干渉計127を用いてX位置を監視し、Y干渉計16を用いてY位置を監視して、ウエハステージWSTを2自由度(X,Y)方向に駆動制御する。
Yスケール39Y1,39Y2の凹凸は、Y軸方向に間隔δY、X軸方向に間隔δXの複数の計測点において、Yスケール39Y1,39Y2の面位置(表面のZ位置)を、Zヘッドを用いて計測することで求められる。ここで、例えば、Y間隔δY=1mm、X間隔δX=35mmと設定する。本実施形態では、Yスケール39Y1,39Y2(の反射型回折格子)のX軸方向の幅は一例として約76mmに設定されているので、図11(B)に示されるように、X軸方向にそれぞれ3つの計測点(X1,X2,X3、ただし|X1−X2|=|X2−X3|=δX、及びX1’,X2’,X3’、ただし|X1’−X2’|=|X2’−X3’|=δX)を取ることができる。 The unevenness of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 indicates the surface position (Z position of the surface) of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 at a plurality of measurement points at intervals δY in the Y-axis direction and intervals δX in the X-axis direction. It is obtained by measuring using a head. Here, for example, the Y interval δY = 1 mm and the X interval δX = 35 mm are set. In the present embodiment, the width of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (the reflection type diffraction gratings) in the X-axis direction is set to about 76 mm as an example, and as shown in FIG. respectively toward the three measurement points (X 1, X 2, X 3, provided that | X 1 -X 2 | = | X 2 -X 3 | = δX, and X 1 ', X 2', X 3 ', provided that | X 1 ′ −X 2 ′ | = | X 2 ′ −X 3 ′ | = δX).
主制御装置20は、例えば図11(B)に示されるように、Zヘッド72c,72dの計測位置(計測ビームの照射点)が、Yスケール39Y1のX軸方向の第1の計測直線X1上の隣接する計測点に位置し、同時に、Zヘッド72a,72bの計測位置が、Yスケール39Y2のX軸方向の第1の計測直線X1’ 上の隣接する計測点に位置するように、ウエハステージWSTを位置決めする。そして、主制御装置20は、X干渉計127を用いてウエハステージWSTのX軸方向の位置を一定に維持した状態で、Y干渉計16を用いてウエハステージWSTのY位置を監視しながら、ウエハステージWSTをY軸方向に所定のピッチδYでステップ駆動し、ステップ毎に、Zヘッド72a,72bを用いてYスケール39Y2の面位置を、Zヘッド72c,72dを用いてYスケール39Y1の面位置を、計測する。また、このとき、主制御装置20は、Yスケール39Y1,39Y2上に位置するYヘッドの計測値を、上記面位置の取り込みに同期して取り込む。
The
ここで、図12(A)〜図12(D)を用いて、一例として、Zヘッド72cを用いたYスケール39Y1の凹凸を計測する手順について、より詳細に説明する。
Here, as an example, a procedure for measuring the unevenness of the Y scale 39Y 1 using the
図12(A)では、Zヘッド72cの計測位置が計測点(X1,Yj+1)に一致するように、ウエハステージWSTが位置決めされている。この状態で、主制御装置20により、Zヘッド72cを用いて、計測点(X1,Yj+1)におけるYスケール39Y1の面位置Z1j+1が計測される。
In FIG. 12A, wafer stage WST is positioned so that the measurement position of
次に、主制御装置20により、Y干渉計16を用いてウエハステージWSTのY位置を監視しつつ、ウエハステージWSTがY軸方向に距離δY、ステップ駆動される。これにより、図12(B)に示されるように、Zヘッド72cの計測位置が計測点(X1,Yj)に一致するように、ウエハステージWSTが位置決めされる。ただし、Yj=Yj+1−δYである。この状態で、先と同様に、主制御装置20により、Zヘッド72cを用いて、計測点(X1,Yj)におけるYスケール39Y1の面位置Z1jが計測される。
Next,
図12(A)〜図12(C)に示されるように、本実施形態では、主制御装置20により、上述と同様にして、逐次、ウエハステージWSTがY軸方向に距離δY、ステップ駆動され、Zヘッド72cを用いて、一連の計測点(X1,Yj)におけるYスケール39Y1の面位置Z1jが計測される。
As shown in FIGS. 12A to 12C, in this embodiment, wafer controller WST is sequentially step-driven by a distance δY in the Y-axis direction by
第1の計測直線X1上の全ての計測点についてのYスケール39Y1の面位置の計測が終了すると、各計測点(X1,Yj)における面位置の計測結果Z1jより、図12(D)に示されるような凹凸データが得られる。なお、各計測点Yjの間の凹凸データは、離散データZ1jに線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。 When the measurement of the surface position of the Y scale 39Y 1 for all the measurement points on the first measurement line X1 is completed, the measurement result Z 1j of the surface position at each measurement point (X 1 , Y j ) indicates that FIG. Concavity and convexity data as shown in (D) is obtained. The unevenness data between the measurement points Yj may be obtained by applying linear interpolation or higher-order interpolation formula to the discrete data Z1j .
X軸方向の第1の計測直線X1に対する計測が終了すると、主制御装置20により、ウエハステージWSTがX軸方向に駆動され、Zヘッド72c、72dの計測位置が、Yスケール39Y1の第2の計測直線X2上の隣接する計測点に位置し、同時に、Zヘッド72a,72bの計測位置が、Yスケール39Y2のX軸方向の第2の計測直線X2’上の隣接する計測点に位置するように、ウエハステージWSTが位置決めされる。そして、先と同様に、逐次、ウエハステージWSTをY軸方向に距離δY、ステップ駆動され、Zヘッド72cを用いて、一連の計測点(X2,Yj)のYスケール39Y1の面位置Z2jが計測される。
When the measurement for the first measurement linear X 1 in the X axis direction is completed, the
同様の面位置計測を、すべてのX計測点Xiについて行うことにより、Yスケール39Y1の2次元(X,Y)の凹凸データZijが得られる。なお、各計測点(Xi,Yj)の間の凹凸データは、離散データZijに線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、Yスケール39Y1の2次元(X,Y)の凹凸を表す連続関数δZ1(X,Y)が得られる。 By performing the same surface position measurement for all X measurement points X i , two-dimensional (X, Y) unevenness data Z ij of the Y scale 39Y 1 is obtained. The unevenness data between the measurement points (X i , Y j ) may be obtained by applying linear interpolation or higher-order interpolation formula to the discrete data Z ij . Thereby, a continuous function δZ 1 (X, Y) representing the two-dimensional (X, Y) unevenness of the Y scale 39Y 1 is obtained.
なお、本実施形態では、上記の各計測点における面位置計測に同期して、主制御装置20によって、後述するエンコーダヘッドの計測誤差の補正データの作成に用いられる、Yスケール39Y1に対向するYヘッドの計測値(変位C)の取り込みが行われている。
In the present embodiment, in synchronization with the surface position measurement at each measurement point described above, the
なお、上では、Zヘッド72cを用いる面位置計測についてのみ説明したが、上記と同様にZヘッド72dを用いた計測を行い、2つの計測結果を平均することとしても良い。勿論、Zヘッド72c,72dを用いて面位置の同時計測を行い、2つの計測結果を平均することとしても良い。このようにすると、干渉計システム118の空気揺らぎ及び/又は移動鏡表面の凹凸に起因する誤差等、干渉計の計測誤差に由来するスケールの面位置の計測誤差を軽減することができる。
Although only the surface position measurement using the
また、上述した計測方法では、原理上、Yスケール39Y1の凹凸をウエハステージWSTのZ,θx,θy方向の変位から分離して求めることができない。ここで、干渉計システム118の計測結果から求められるウエハステージWSTの(Z,θx,θy)位置を用いて、Zセンサ72c(及び72d)を用いて計測されるYスケール39Y1の面位置を予測する。この予測値は、Yスケール39Y1及びウエハテーブルWTBの上面を理想的な平面とみなす仮定の下で算出される。そこで、すべての計測点(Xi,Yj)について、Zセンサ72c(及び72d)を用いてYスケール39Y1の面位置を計測し、その実測値と予測値との差から、Yスケール39Y1の2次元(X,Y)の凹凸データZijを求めると良い。このようにすると、ウエハステージWSTのZ,θx,θy方向の変位が分離された、正味のYスケール39Y1の凹凸データが得られる。
Further, in the above-described measuring method, principle, Y scales 39Y 1 of the irregularities of the wafer stage WST Z, [theta] x, it can not be obtained separately from θy direction of displacement. Here, the wafer stage WST obtained from the measurement results of interferometer system 118 (Z, [theta] x, [theta] y) by using the position, the
Yスケール39Y2に対しても、Zヘッド72a,72bのいずれか、あるいは両方を用いて、同様の計測を行い、2次元の凹凸関数δZ2(X,Y)を求める。勿論、Zヘッド72c,72dを用いたYスケール39Y1の凹凸計測と、Zヘッド72a,72bを用いたYスケール39Y2の凹凸計測と、を同時に実行しても良い。
For the Y scale 39Y 2 , the same measurement is performed using either one or both of the Z heads 72a and 72b to obtain a two-dimensional uneven function δZ 2 (X, Y). Of course,
以上の処理により、Yスケール39Y1,39Y2の2次元(X,Y)の凹凸を表す連続関数δZ1(X,Y),δZ2(X,Y)が得られる。これらの連続関数δZ1(X,Y),δZ2(X,Y)(又はこれに対応するマップデータ)は、メモリ34に格納される。
With the above processing, continuous functions δZ 1 (X, Y) and δZ 2 (X, Y) representing the two-dimensional (X, Y) unevenness of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are obtained. These continuous functions δZ 1 (X, Y), δZ 2 (X, Y) (or map data corresponding thereto) are stored in the
なお、主制御装置20は、上記のステップ駆動に代えて、ウエハステージWSTのX軸方向の位置を一定に維持した状態で、ウエハステージWSTをY軸方向に駆動しながら、所定のサンプリング距離毎(又は等速移動の場合にはサンプリング間隔毎)にZヘッド72a,72bを用いてYスケール39Y2の面位置を、Zヘッド72c,72dを用いてYスケール39Y1の面位置を、計測することとしても良い。このようにすると、2次元(X,Y)の連続凹凸データδZ1(X,Y)、δZ2(X,Y)が容易に求められる。なお、ウエハステージWSTを連続移動させる場合、干渉計が空気揺らぎの影響を受けない程度の低速で移動させても良い。
It is noted that
Xスケール39X1,39X2の凹凸データも、同様に、Zヘッドを用いて計測することができる。ここで、Zヘッドは、例えば、Xスケールの長手方向に配列されているZヘッド741〜743又は763〜765のうちの2つを用いれば良い。計測結果は、Yスケールの凹凸の計測結果と同様に、メモリ34に格納される。
The unevenness data of the X scales 39X 1 and 39X 2 can be similarly measured using the Z head. Here, Z head, for example, may be used two of Z head 72d 3 or 76 3-76 5 being arranged in the longitudinal direction of X scales. The measurement result is stored in the
本実施形態の露光装置100では、前述の国際公開第2007/097379号パンフレットの実施形態中に開示されている手順と同様の手順に従って、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとを用いた一連の並行処理動作が行われる。そして、この並行処理動作中の、例えば、フォーカスマッピング中、又は露光中などに、主制御装置20は、次のようにしてエンコーダヘッドとZヘッドのスケールの凹凸に起因する計測誤差を補正する。
In the
まず、Zヘッドの計測誤差は、次のように容易に補正することができる。例えば、Yスケール39Y1の点(X,Y)における面位置の実測値Z0が得られたとすると、次式(1)に基づいて実測値Z0を補正し、補正後の値Zを算出する。 First, the measurement error of the Z head can be easily corrected as follows. For example, if an actual measurement value Z 0 of the surface position at the point (X, Y) of the Y scale 39Y 1 is obtained, the actual measurement value Z 0 is corrected based on the following equation (1), and a corrected value Z is calculated. To do.
Z=Z0−δZ1(X,Y) ……(1)
主制御装置20は、ウエハステージWSTの動作範囲内での移動中に、上記のような補正値の計算を、各ZヘッドでYスケール39Y1,39Y2のZ位置情報を検出する度、あるいは所定のサンプリング回数おきに繰り返し実行しつつ、ウエハステージWSTのZ、θy方向の面位置制御を実行する。
Z = Z 0 −δZ 1 (X, Y) (1)
一方、エンコーダヘッドについては、カバーガラスがない場合には、2つの計測ビームの光路差ΔLを反射型回折格子の傾きから求めることで、計測ビームの波数K(=2π/λ、ただしλは波長)として、干渉光の強度変化より検出される変位量に対する補正値KΔLδ/2πを求めることができる。ただし、δは、計測単位である。 On the other hand, for the encoder head, when there is no cover glass, the optical path difference ΔL between the two measurement beams is obtained from the inclination of the reflection diffraction grating, whereby the wave number K of the measurement beam (= 2π / λ, where λ is the wavelength ), A correction value KΔLδ / 2π for the displacement detected from the intensity change of the interference light can be obtained. Where δ is a unit of measurement.
しかし、本実施形態では、反射型回折格子を覆うカバーガラスCGが設けられており、このカバーガラスCGも一般に厚み分布を持つため、2つの計測ビームの光路差(正確には、雰囲気中の光路差だけでなくカバーガラス中の光路差も含む)を求めることは、実際には容易ではない。また、前述のZヘッドを用いたスケールの凹凸データの計測では、Zヘッドの計測原理上、回折格子の凹凸とカバーガラス板の厚み分布を分離して計測することはできず、両効果が実効的に繰り込まれた1つの凹凸データδZ(X,Y)として求められる。従って、凹凸データδZ(X,Y)を用いて、回折格子の凹凸とカバーガラスの厚み分布による計測誤差を個別に補正することはできない。 However, in this embodiment, a cover glass CG that covers the reflective diffraction grating is provided, and this cover glass CG also generally has a thickness distribution. Therefore, the optical path difference between two measurement beams (more precisely, the optical path in the atmosphere) In practice, it is not easy to obtain not only the difference but also the optical path difference in the cover glass. In the measurement of scale unevenness data using the Z head described above, due to the Z head measurement principle, the unevenness of the diffraction grating and the thickness distribution of the cover glass plate cannot be measured separately, and both effects are effective. It is obtained as one unevenness data δZ (X, Y) that is automatically transferred. Therefore, it is impossible to individually correct measurement errors due to the unevenness of the diffraction grating and the thickness distribution of the cover glass using the unevenness data δZ (X, Y).
そこで、本実施形態では、凹凸データδZ(X,Y)を用いて、スケールの凹凸によるエンコーダの計測誤差を、実効的に補正することとしている。前述の通り、スケールの凹凸によるエンコーダヘッドの計測誤差は、2つの計測ビームの光路差に依存する。光路差は、カバーガラスCGの厚みが一様であれば、スケールの傾きから一意に決まる。ここで、スケールの傾きは、凹凸データδZ(X,Y)を用いて求めることができる。 Therefore, in this embodiment, the measurement error of the encoder due to the unevenness of the scale is effectively corrected using the unevenness data δZ (X, Y). As described above, the measurement error of the encoder head due to the unevenness of the scale depends on the optical path difference between the two measurement beams. The optical path difference is uniquely determined from the inclination of the scale if the thickness of the cover glass CG is uniform. Here, the inclination of the scale can be obtained using the unevenness data δZ (X, Y).
本実施形態では、カバーガラスCGの厚みが一様であるか否かにかかわらず、エンコーダヘッドの計測誤差(ΔCとする)を、次式(2)のように、カバーガラスCGの厚み分布が繰り込まれた凹凸データδZ(X,Y)より求まる実効的なスケールの傾きZ’(=dδZ(X,Y)/dα(αは計測方向))と、関連付けることとしている。 In this embodiment, regardless of whether or not the thickness of the cover glass CG is uniform, the encoder head measurement error (denoted as ΔC) is expressed by the thickness distribution of the cover glass CG as shown in the following equation (2). The effective scale gradient Z ′ (= dδZ (X, Y) / dα (α is the measurement direction)) obtained from the transferred unevenness data δZ (X, Y) is associated with each other.
ΔC=a0+a1・Z’+O(Z’2) ……(2)
ただし、上式(2)において、右辺第3項は高次項である。また、ΔCは、前述のZヘッドを用いてスケールの凹凸データZ(X,Y)を計測する際に、同時計測により取得した、スケールに対向するエンコーダヘッドの計測値Cと、そのエンコーダヘッドの計測値Cを干渉計システム118の計測結果から予測した予測値C0との誤差である。
ΔC = a0 + a1 · Z ′ + O (Z ′ 2 ) (2)
However, in the above equation (2), the third term on the right side is a high-order term. Further, ΔC is the measured value C of the encoder head facing the scale obtained by simultaneous measurement when measuring the unevenness data Z (X, Y) of the scale using the Z head described above, and the encoder head's measured value C. This is an error from the predicted value C0 obtained by predicting the measured value C from the measurement result of the
従って、主制御装置20は、凹凸データZ(X,Y)から求められる実効的な傾きZ’と誤差ΔCを、式(2)にあてはめて、係数a0,a1を決定し、その係数が決定した次式(2)’を、エンコーダヘッドの計測誤差の補正データとして、メモリに34内に格納している。
Therefore,
ΔC=a0+a1・Z’ ……(2)’ ΔC = a0 + a1 · Z ′ (2) ′
エンコーダの計測誤差は、式(2)’を用いて、次のように補正される。例として、Yスケール39Y1の点(X,Y)をYヘッド65で走査した際の実測値Cy0を補正する場合について説明する。凹凸データδZ1(X,Y)より計測点(X,Y)でのYスケール39Y1の計測方向の傾きZ’=dδZ1(X,Y)/dyを求める。得られたZ’を式(2)’に代入して、補正値ΔCを求める。補正値ΔCを実測値Cy0に加える、すなわちCy=Cy0+ΔCと補正される。 The measurement error of the encoder is corrected as follows using equation (2) ′. As an example, a case will be described in which the measured value Cy 0 when the point (X, Y) of the Y scale 39Y 1 is scanned with the Y head 65 is corrected. A slope Z ′ = dδZ 1 (X, Y) / dy in the measurement direction of the Y scale 39Y 1 at the measurement point (X, Y) is obtained from the unevenness data δZ 1 (X, Y). The obtained Z ′ is substituted into the equation (2) ′ to obtain the correction value ΔC. The correction value ΔC is added to the actual measurement value Cy 0 , that is, it is corrected as Cy = Cy 0 + ΔC.
Yスケール39Y1に限らず、Yスケール39Y2及びXスケール39X1,39X2の凹凸によるエンコーダの計測誤差も、同様に補正することができる。 Y is not limited to scales 39Y 1, Y scales 39Y 2 and X scales 39X 1, irregularities encoder measurement error due to the 39X 2 can also be corrected as well.
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置20により、エンコーダヘッド及びZヘッドの計測結果と、スケール表面の凹凸分布とに基づいて、ウエハステージWSTが駆動される。従って、スケール表面の凹凸分布を用いて、スケール表面の凹凸に起因するエンコーダヘッド及びZヘッドの計測誤差をそれぞれ補正することができ、補正後のエンコーダヘッド及びZヘッドの計測結果に基づいて、ウエハステージWSTを高精度で駆動することが可能になる。また、ウエハW上にレチクルRのパターンを形成するために、主制御装置20により、レチクルR(レチクルステージRST)に同期して、ウエハWを保持するウエハステージWSTを精度良く駆動することができ、これにより、走査露光により、ウエハW上にパターンを精度良く形成することが可能になる。
As described above in detail, according to
なお、上記実施形態では、Zヘッドを1つ用いて、スケール表面の凹凸分布を計測する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、Zヘッドを2つ用いて、スケール表面の凹凸分布を計測しても良い。 In the above embodiment, the case where the unevenness distribution on the scale surface is measured using one Z head is described, but the present invention is not limited to this. That is, the unevenness distribution on the scale surface may be measured using two Z heads.
図13(A)〜図13(C)には、Zヘッド72c,72dを用いて、Yスケール39Y1の凹凸を計測する手順が示されている。なお、Y軸方向の計測点の間隔δYは、Zヘッド72c,72dのY間隔と等しいとする。また、基準計測点を(Xi,YN)に選ぶ。 FIGS. 13A to 13C show a procedure for measuring the unevenness of the Y scale 39Y 1 using the Z heads 72c and 72d. It is assumed that the interval δY between the measurement points in the Y-axis direction is equal to the Y interval between the Z heads 72c and 72d. The reference measurement point is selected as (X i , Y N ).
図13(A)では、Zヘッド72cの計測位置は計測点(Xi,Yj+2)に、Zヘッド72dの計測位置は計測点(Xi,Yj+1)に一致するように、ウエハステージWSTが位置決めされている。ただし、Yj+1=Yj+2−δYである。この状態で、主制御装置20により、Zヘッド72cを用いて、計測点(Xi,Yj+2)のYスケール39Y1の面位置Zij+2が計測されると同時に、Zヘッド72dを用いて、計測点(Xi,Yj+1)のYスケール39Y1の面位置Zij+1が計測される。そして、主制御装置20により、2つの面位置の差δZij+1=Zij+1−Zij+2が求められる。
In FIG. 13A, wafer stage WST is such that the measurement position of
次に、主制御装置20により、Y干渉計16を用いてウエハステージWSTのY位置を監視しつつ、ウエハステージWSTがY軸方向に距離δY、ステップ駆動される。これにより、図13(B)に示されるように、Zヘッド72cの計測位置が計測点(Xi,Yj+1)に、Zヘッド72dの計測位置が計測点(Xi,Yj)に一致するように、ウエハステージWSTが位置決めされる。ただし、Yj=Yj+1−δYである。この状態で、先と同様に、主制御装置20により、Zヘッド72cを用いて、計測点(Xi,Yj+1)におけるYスケール39Y1の面位置Zij+1が計測されると同時に、Zヘッド72dを用いて、計測点(Xi,Yj)におけるYスケール39Y1の面位置Zijが計測される。そして、主制御装置20により、2つの面位置の差δZij=Zij−Zij+1が求められる。
Next,
図13(A)〜図13(C)に示されるように、本変形例では、主制御装置20により、上述と同様にして、逐次、ウエハステージWSTがY軸方向に距離δY、ステップ駆動され、Zヘッド72c,72dを用いて、Y軸方向についての一連の計測点(Xi,Yj)内の互いに隣り合う2つの計測点におけるYスケール39Y1の面位置の差分δZij(=Zij−Zij+1)が計測される。
As shown in FIGS. 13A to 13C, in this modification, the
i番目の計測直線Xi上の全ての計測点についてのYスケール39Y1の面位置の計測が終了すると、各計測点(Xi,Yj)間の面位置の差分の計測結果δZijを用いて、次式(3)より、図13(D)に示されるような凹凸データが得られる。 When the measurement of the surface position of the Y scale 39Y 1 for all the measurement points on the i-th measurement line X i is completed, the measurement result δZ ij of the surface position difference between the measurement points (X i , Y j ) is obtained. By using the following equation (3), unevenness data as shown in FIG. 13D is obtained.
δZ1ij=δZ1(Xi,Yj)=Σj≦k≦NδZik ……(3)
なお、同一の計測直線Xi上の隣接する計測点間の凹凸データは、離散データδZ1(Xi,Yj)に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。
δZ 1ij = δZ 1 (X i , Y j ) = Σ j ≦ k ≦ N δZ ik (3)
The unevenness data between adjacent measurement points on the same measurement line X i may be obtained by applying linear interpolation or higher-order interpolation formula to the discrete data δZ 1 (X i , Y j ).
なお、ステップ間隔δYを十分小さくすると、式(3)は、次のように書き換えられる。 If the step interval δY is made sufficiently small, Equation (3) can be rewritten as follows.
δZ1(Xi,Y)=∫dY(dZ/dY) ……(4)
ここで、dZ/dYはYスケール39Y1表面のY軸方向の傾きである。すなわち、面位置の差分δZijは、ステップ間隔δYに対するYスケール39Y1表面の傾きに相当する。従って、原理上、ステップ間隔δYを小さくするほど、凹凸データの精度が向上する。
δZ 1 (X i , Y) = ∫dY (dZ / dY) (4)
Here, dZ / dY is the inclination of the surface of the Y scale 39Y 1 in the Y-axis direction. That is, the surface position difference δZ ij corresponds to the inclination of the surface of the Y scale 39Y 1 with respect to the step interval δY. Therefore, in principle, the accuracy of the unevenness data is improved as the step interval δY is decreased.
同様の傾き計測が、主制御装置20により、すべての計測直線Xi上の全ての計測点に対して実行される。そして、主制御装置20により、その計測結果δZijを用いて、式(3)より、Yスケール39Y1の2次元(X,Y)の凹凸データδZ1(Xi,Yj)が求められる。なお、各計測点(Xi,Yj)の間の凹凸データは、離散データδZ1(Xi,Yj)に線形補間、あるいは高次の補間公式を適用して求めれば良い。それにより、Yスケール39Y1の2次元(X,Y)の凹凸を表す連続関数δZ1(X,Y)が得られる。
Similar inclination measurement, the
上述のZヘッドを2つ用いる傾き計測では、2つのZヘッドで距離δY隔てた計測点の面位置を同時に計測する。ここで、ウエハステージWSTのZ位置を監視するZ干渉計43A,43Bの計測誤差(空気揺らぎ誤差、固定鏡の表面の凹凸に起因する誤差等)によってウエハステージWSTがZ変位したとしても、そのZ変位は2つのZヘッドの計測結果に同等に反映されるので、差を取ることによって相殺される。従って、前述のZヘッドを1つ用いる面位置の計測と比べ、凹凸データの計測精度は格段に向上する。
In the tilt measurement using the two Z heads described above, the surface positions of the measurement points separated by the distance δY by the two Z heads are simultaneously measured. Here, even if wafer stage WST is Z-displaced due to measurement errors of
Yスケール39Y2に対しても、主制御装置20により、Zヘッド72a,72bを用いて、同様の計測が行われ、2次元の凹凸関数δZ2(X,Y)が求められる。勿論、主制御装置20は、Zヘッド72c,72dを用いたYスケール39Y1の凹凸計測と、Zヘッド72a,72bを用いたYスケール39Y2の凹凸計測と、を同時に実行しても良い。
Even for Y scales 39Y 2, the
なお、上記実施形態で説明したエンコーダシステムなどの各計測装置の構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、上記実施形態では、ウエハテーブル(ウエハステージ)上に格子部(Yスケール、Xスケール)を設け、これに対向してXヘッド、Yヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用した場合について例示した。しかし、これに限らず、例えば米国特許出願公開第2006/0227309号明細書などに開示されているように、ウエハステージにエンコーダヘッドを設け、これに対向してウエハステージの外部に格子部(例えば2次元格子又は2次元に配置された1次元の格子部)を配置する構成のエンコーダシステムを採用するとともに、Zヘッドもウエハステージに設け、その格子部の面を、Zヘッドの計測ビームが照射される反射面としても良い。このようにすれば、本発明の移動体駆動方法を適用可能である。 Note that the configuration of each measuring apparatus such as the encoder system described in the above embodiment is merely an example, and the present invention is of course not limited thereto. For example, in the above-described embodiment, an encoder system having a configuration in which a lattice unit (Y scale, X scale) is provided on a wafer table (wafer stage), and an X head and a Y head are arranged outside the wafer stage so as to face the lattice unit. The case where it was adopted was illustrated. However, the present invention is not limited to this. For example, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2006/0227309, etc., an encoder head is provided on the wafer stage, and a grating portion (for example, the outside of the wafer stage) The encoder system is configured to arrange a two-dimensional lattice or a one-dimensional lattice portion arranged two-dimensionally, and a Z head is also provided on the wafer stage, and the measurement beam of the Z head irradiates the surface of the lattice portion. It may be a reflective surface. In this way, the moving body driving method of the present invention is applicable.
また、上述の実施形態では、本発明が、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置に適用された場合について説明したが、非液浸タイプの露光装置にも本発明を適用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention forms an immersion space including an optical path of illumination light between the projection optical system and the wafer, and the wafer is illuminated with illumination light via the liquid in the projection optical system and the immersion space. However, the present invention can also be applied to a non-immersion type exposure apparatus.
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置を上記実施形態と同様に、エンコーダを用いて計測することができるので、同様の効果を得ることができる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。また、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. May be. Even in the case of a stepper or the like, the same effect can be obtained because the position of the stage on which the object to be exposed is mounted can be measured using the encoder as in the above embodiment. The present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus, a proximity exposure apparatus, or a mirror projection aligner that synthesizes a shot area and a shot area. In addition, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441, US Pat. No. 6,208,407, a plurality of wafers. The present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus provided with a stage.
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。 Further, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also any of the same magnification and enlargement systems, and the projection optical system PL may be any of a reflection system and a catadioptric system as well as a refraction system. The projected image may be either an inverted image or an erect image. In addition, the illumination area and the exposure area described above are rectangular in shape, but the shape is not limited to this, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
The light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を露光光とし、オール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたEUV露光装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、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 present invention is also suitable for an EUV exposure apparatus that uses EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) as exposure light and uses an all-reflection reduction optical system and a reflective mask. Can be applied. 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、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。 In the above-described embodiment, a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. Instead of this reticle, For example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257, an electronic mask (variable shaping mask, which forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257. For example, a non-light emitting image display element (spatial light modulator) including a DMD (Digital Micro-mirror Device) may be used.
また、例えば干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。 Further, for example, the present invention can be applied to an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer.
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する液晶用の露光装置、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。 The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing. For example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor ( CCDs, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. 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.
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.
本発明の移動体駆動は、移動体を駆動するのに適している。また、本発明の露光方法及び露光装置は、エネルギビームを照射して物体上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、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。 The moving body drive of the present invention is suitable for driving the moving body. The exposure method and exposure apparatus of the present invention are suitable for forming a pattern on an object by irradiating an energy beam. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element.
10…照明系、20…主制御装置、39X1,39X2…Xスケール、39Y1,39Y2…Yスケール、50…ステージ装置、62A〜62F…ヘッドユニット、64,65…Yヘッド、66…Xヘッド、67,68…Yヘッド、70A,70C…Yリニアエンコーダ、70B,70D…Xリニアエンコーダ、72a〜72d,74,76…Zヘッド、90a,90b…多点AF系、100…露光装置、124…ステージ駆動系、150…エンコーダシステム、170…信号処理・選択装置、180…面位置計測システム、200…計測システム、PL…投影光学系、PU…投影ユニット,W…ウエハ、WST…ウエハステージ、WTB…ウエハテーブル。
10 ...
Claims (27)
前記所定平面に実質的に平行な前記移動体の一面に設けられた計測面に第1計測ビームを投射する第1ヘッドを用いて、前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測するとともに、前記計測面に第2計測ビームを投射する第2ヘッドを用いて、前記第2計測ビームの投射点における、前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の位置情報を計測し、前記第1及び第2ヘッドの計測結果と、前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法。 A moving body driving method for driving a moving body within a predetermined plane,
Parallel to the predetermined plane at the projection point of the first measurement beam using a first head that projects the first measurement beam onto a measurement surface provided on one surface of the moving body substantially parallel to the predetermined plane. The position information of the measurement surface relating to a specific direction is measured, and the second head that projects the second measurement beam onto the measurement surface is used to relate the direction perpendicular to the predetermined plane at the projection point of the second measurement beam. A moving body driving method comprising a step of measuring position information of the measurement surface and driving the moving body based on measurement results of the first and second heads and an uneven distribution of the measurement surface.
前記移動体の位置を位置計測系の計測結果に基づいて管理しつつ、前記移動体を駆動し、その駆動に際して得られる前記第2ヘッドの計測値を用いて前記凹凸分布を作成する工程をさらに含む、請求項1に記載の移動体駆動方法。 Prior to the driving step,
The step of driving the moving body while managing the position of the moving body based on the measurement result of the position measurement system, and creating the uneven distribution using the measurement value of the second head obtained at the time of driving. The moving body drive method according to claim 1, further comprising:
前記凹凸分布を、前記部材の厚み分布を実効的に取り込んで計測する、請求項2に記載の移動体駆動方法。 The measurement surface is covered by a member that transmits the first and second measurement beams,
The moving body drive method according to claim 2, wherein the unevenness distribution is measured by effectively taking in a thickness distribution of the member.
前記所定平面に実質的に平行な前記移動体の一面に設けられた計測面に第1計測ビームを投射する第1ヘッドを用いて、前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測した計測結果と、前記計測面に第2計測ビームを投射し、該計測面からの戻り光を受光することによって、前記第2計測ビームの投射点における前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の面位置情報を計測する第2ヘッドを用いて、事前に計測された前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する工程を含む移動体駆動方法。 A moving body driving method for driving a moving body within a predetermined plane,
Parallel to the predetermined plane at the projection point of the first measurement beam using a first head that projects the first measurement beam onto a measurement surface provided on one surface of the moving body substantially parallel to the predetermined plane. A measurement result obtained by measuring position information of the measurement surface with respect to a specific direction, a second measurement beam is projected onto the measurement surface, and a return light from the measurement surface is received, so that at a projection point of the second measurement beam. Using the second head that measures surface position information of the measurement surface in a direction perpendicular to the predetermined plane, and driving the moving body based on the uneven distribution of the measurement surface measured in advance. A moving body driving method.
前記凹凸分布は、前記部材の厚み分布が実効的に取り込まれて計測される、請求項10〜13のいずれか一項に記載の移動体駆動方法。 The measurement surface is covered by a member that transmits the first and second measurement beams,
The movable body driving method according to any one of claims 10 to 13, wherein the uneven distribution is measured by effectively taking in a thickness distribution of the member.
前記パターンを形成するために、請求項1〜15のいずれか一項に記載の移動体駆動方法を用いて、前記物体を保持する移動体を駆動する工程を含む露光方法。 An exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object,
An exposure method including a step of driving a moving body that holds the object using the moving body driving method according to claim 1 to form the pattern.
前記パターンが形成された前記物体に処理を施す工程と;を含むデバイス製造方法。 Forming a pattern on an object using the exposure method according to claim 16;
And a step of processing the object on which the pattern is formed.
前記物体を保持して所定平面内で移動するとともに、前記所定平面に実質的に平行な一面に計測面が設けられた移動体と;
前記計測面に第1、第2計測ビームをそれぞれ投射する第1及び第2ヘッドを有し、前記第1ヘッドにより前記第1計測ビームの投射点における、前記所定平面に平行な方向に関する前記計測面の位置情報を計測するとともに、前記第2ヘッドにより前記第2計測ビームの投射点における、前記所定平面に垂直な方向に関する前記計測面の位置情報を計測する計測システムと;
前記第1及び第2ヘッドの計測結果と、前記計測面の凹凸分布と、に基づいて、前記移動体を駆動する処理装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object,
A movable body that holds the object and moves in a predetermined plane and is provided with a measurement surface on a surface substantially parallel to the predetermined plane;
The first and second heads respectively projecting the first and second measurement beams onto the measurement surface, and the measurement related to the direction parallel to the predetermined plane at the projection point of the first measurement beam by the first head. A measurement system that measures surface position information and measures position information of the measurement surface in a direction perpendicular to the predetermined plane at a projection point of the second measurement beam by the second head;
An exposure apparatus comprising: a processing device that drives the movable body based on the measurement results of the first and second heads and the uneven distribution of the measurement surface.
前記処理装置は、前記位置計測系の計測結果に基づいて前記移動体を駆動し、その駆動に際して得られる前記第2ヘッドの計測値を用いて前記凹凸分布を作成する、請求項18〜21のいずれか一項に記載の露光装置。 A position measurement system for measuring the position information of the movable body independently of the measurement system;
The said processing apparatus drives the said mobile body based on the measurement result of the said position measurement system, and produces the said uneven | corrugated distribution using the measured value of the said 2nd head obtained at the time of the drive. The exposure apparatus according to any one of the above.
前記処理装置は、前記凹凸分布を、前記部材の厚み分布を実効的に取り込んで作成する、請求項22に記載の露光装置。 The measurement surface is covered by a member that transmits the first and second measurement beams,
The exposure apparatus according to claim 22, wherein the processing apparatus creates the uneven distribution by effectively taking in a thickness distribution of the member.
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