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JP2007073546A - Exposure method and equipment, and method for manufacturing device - Google Patents

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JP2007073546A
JP2007073546A JP2005255453A JP2005255453A JP2007073546A JP 2007073546 A JP2007073546 A JP 2007073546A JP 2005255453 A JP2005255453 A JP 2005255453A JP 2005255453 A JP2005255453 A JP 2005255453A JP 2007073546 A JP2007073546 A JP 2007073546A
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JP
Japan
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diffraction grating
light
wafer
flat plate
exposure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005255453A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobutaka Umagome
伸貴 馬込
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure technology capable of forming a fine pattern on the level of the wavelength of illumination light or less inexpensively. <P>SOLUTION: An interference pattern is formed by irradiating two transparent plates P1 and P2, each having a grating formed thereon, with illumination light and a wafer W is exposed by that interference pattern. Holders 36A and 36B are supported movably in a plane parallel with the surface of the wafer W and in the direction perpendicular to that surface, the transparent plate P1 is suction held through air pads 100A and 100B secured to the bottom face of the upper holder 36A, and the transparent plate P2 is suction held through air pads 102A and 102B secured to the bottom face of the lower holder 37A. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、及びマイクロマシン等の電子デバイス製造工程における微細パターンの形成工程で使用される露光技術及び該露光技術を用いる電子デバイス製造技術に関する。   The present invention relates to an exposure technique used in a fine pattern forming process in an electronic device manufacturing process such as a semiconductor integrated circuit, a flat panel display device, a thin film magnetic head, and a micromachine, and an electronic device manufacturing technique using the exposure technique.

半導体集積回路等の電子デバイスの製造工程における微細パターンの形成に際しては、一般的にフォトリソグラフィー技術が使用される。これは、ウエハ等の被加工基板の表面にフォトレジスト(感光性薄膜)を塗布する塗布工程、形成すべきパターンの形状に応じた光量分布を有する露光用の照明光を被加工基板に照射する露光工程、現像工程、及びエッチング工程等により、被加工基板上に所望のパターンを形成するものである。   In forming a fine pattern in a manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor integrated circuit, a photolithography technique is generally used. This is a coating process in which a photoresist (photosensitive thin film) is applied to the surface of a processed substrate such as a wafer, and illumination light for exposure having a light amount distribution corresponding to the shape of a pattern to be formed is irradiated onto the processed substrate. A desired pattern is formed on the substrate to be processed by an exposure process, a development process, an etching process, and the like.

現状で最先端の電子デバイスを製造するための露光工程においては、露光方法として、主に投影露光方法が使用されている。これは、レチクル等のマスク上に形成すべきパターンを4倍又は5倍に拡大して形成しておき、これに露光用の照明光を照射し、その透過光を縮小投影光学系を用いて被加工基板上に露光することで、そのパターンを被加工基板上に転写するものである。   In an exposure process for manufacturing a state-of-the-art electronic device at present, a projection exposure method is mainly used as an exposure method. In this method, a pattern to be formed on a mask such as a reticle is enlarged by 4 times or 5 times, irradiated with illumination light for exposure, and the transmitted light is reduced using a reduction projection optical system. By exposing the substrate to be processed, the pattern is transferred onto the substrate to be processed.

投影露光方法で形成可能なパターンの微細度は縮小投影光学系の解像度で決まり、これは露光波長を投影光学系の開口数(NA)で割った値にほぼ等しい。従って、より微細な回路パターンを形成するためには、露光波長の短波長化又は投影光学系の高NA化が必要である。
一方、例えば非特許文献1及び非特許文献2に開示される如く、光源と被加工基板との間に回折格子を配置し、照明光をこの回折格子に照射することによって発生する複数の回折光を被加工基板上で干渉させ、その干渉縞による明暗パターンを用いて被加工基板上に微細パターンを形成する方法(以下、干渉露光方法と呼ぶ)も提案されている。
J.M. Carter他: "Interference Lithography" http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf Mark L. Schattenburg他: "Grating Production Methods" http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf
The fineness of the pattern that can be formed by the projection exposure method is determined by the resolution of the reduction projection optical system, which is approximately equal to the value obtained by dividing the exposure wavelength by the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Therefore, in order to form a finer circuit pattern, it is necessary to shorten the exposure wavelength or increase the NA of the projection optical system.
On the other hand, for example, as disclosed in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, a plurality of diffracted lights generated by disposing a diffraction grating between a light source and a substrate to be processed and irradiating illumination light on the diffraction grating. Has also been proposed (hereinafter referred to as an interference exposure method) in which a fine pattern is formed on a substrate using a light / dark pattern formed by the interference fringes.
JM Carter et al: "Interference Lithography" http://snl.mit.edu/project_document/SNL-8.pdf Mark L. Schattenburg et al: "Grating Production Methods" http://snl.mit.edu/papers/presentations/2002/MLS-Con-X-2002-07-03.pdf

上述の従来の露光方法のうち投影露光方法においては、より高解像度を得るには、より短波長の露光光源又はより高NAの投影光学系が必要になる。
しかしながら、現在最先端の露光装置では、露光波長は193nmに短波長化されており、今後の一層の短波長化は使用可能なレンズ材料の観点から困難な状況にある。また、現在最先端の投影光学系のNAは0.92程度に達しており、これ以上の高NA化は困難な状況にあるとともに、露光装置の製造コストを大幅に上昇させる原因となる。
Of the conventional exposure methods described above, the projection exposure method requires a shorter wavelength exposure light source or a higher NA projection optical system in order to obtain higher resolution.
However, in the current state-of-the-art exposure apparatus, the exposure wavelength is shortened to 193 nm, and further shortening in the future is difficult from the viewpoint of usable lens materials. Further, the NA of the most advanced projection optical system has reached about 0.92, and it is difficult to increase the NA further, and this causes a significant increase in the manufacturing cost of the exposure apparatus.

一方、従来の露光方法のうちの干渉露光方法では、原理的には、露光波長以下の微細なパターンの露光を実現できる。しかしながら、従来の方法では可干渉性の高いレーザ光源が必要であるとともに、干渉縞を形成するための回折格子の保持機構等が複雑化して、製造コストが高くなるという問題があった。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、微細パターン、例えば照明光の波長程度以下の線幅のパターンを、安価に形成可能な露光技術を提供することを目的とする。
On the other hand, in the interference exposure method of the conventional exposure methods, in principle, it is possible to realize exposure of a fine pattern having an exposure wavelength or less. However, the conventional method requires a laser light source having high coherence, and has a problem that the holding mechanism of the diffraction grating for forming interference fringes is complicated and the manufacturing cost is increased.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an exposure technique that can form a fine pattern, for example, a pattern having a line width less than or equal to the wavelength of illumination light at low cost.

また、本発明は、上記露光技術を用いたデバイス製造技術を提供することをも目的とする。   Another object of the present invention is to provide a device manufacturing technique using the exposure technique.

以下の本発明の一部の要素に付した括弧付き符号は、本発明の実施形態の構成に対応するものである。しかしながら、各符号はその要素の例示に過ぎず、本発明の要素をその実施形態の構成に限定するものではない。
本発明による露光方法は、光源(1)からの照明光により感光性の物体(W)上にパターンを露光する露光方法であって、その光源からのその照明光の照明光路中に、その光源側から順に第1回折格子(G11)及び第2回折格子(G21)を直列に配置して、その第2回折格子からの回折光をその物体に照射し、その物体上に干渉縞パターンを露光するとともに、その第1回折格子及びその第2回折格子の少なくとも一方が形成される基板(P1,P2)をその光源側から吸着保持するものである。
The following reference numerals with parentheses attached to some elements of the present invention correspond to the configuration of the embodiment of the present invention. However, each symbol is merely an example of the element, and the element of the present invention is not limited to the configuration of the embodiment.
An exposure method according to the present invention is an exposure method in which a pattern is exposed on a photosensitive object (W) by illumination light from a light source (1), and the light source is included in an illumination optical path of the illumination light from the light source. The first diffraction grating (G11) and the second diffraction grating (G21) are arranged in series from the side, and the object is irradiated with diffracted light from the second diffraction grating, and an interference fringe pattern is exposed on the object. In addition, the substrate (P1, P2) on which at least one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is formed is sucked and held from the light source side.

本発明によれば、2枚の回折格子を介してその物体(被加工基板)上に干渉縞によるパターンを露光することによって、投影光学系又は空間的な可干渉性の高い光源を用いる場合に比べて安価に、照明光の波長程度以下の線幅の微細パターンを形成できる。また、回折格子が形成される基板の少なくとも1つを光源側から吸着保持することで、回折格子の保持機構を簡素化できる。   According to the present invention, when a projection optical system or a light source having high spatial coherence is used by exposing a pattern of interference fringes on the object (substrate to be processed) through two diffraction gratings. Compared to the illumination light wavelength, it is possible to form a fine pattern with a line width equal to or less than the wavelength of the illumination light. In addition, the holding mechanism of the diffraction grating can be simplified by attracting and holding at least one of the substrates on which the diffraction grating is formed from the light source side.

本発明において、一例としてその第1及び第2回折格子はそれぞれ同一基板の異なる面に形成される。
また、別の例として、その第1及び第2回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方がその光源側から吸着保持される。
また、その吸着保持される基板のその物体側に移動制限用の部材(101A,103A)を配置してもよい。この場合、その吸着保持される基板のその物体側の面内の、その移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部を形成してもよい。
In the present invention, as an example, the first and second diffraction gratings are formed on different surfaces of the same substrate.
As another example, at least one of the different substrates on which the first and second diffraction gratings are respectively formed is sucked and held from the light source side.
Further, a movement limiting member (101A, 103A) may be arranged on the object side of the substrate held by suction. In this case, a notch may be formed at a position corresponding to at least a part of the movement restricting member in the object-side surface of the substrate held by suction.

また、一例として、その基板は少なくともその搬送時にその光源側から吸着保持される。別の例として、その基板は、少なくともその物体の露光中にその光源側から吸着保持される。
また、本発明によるデバイス製造方法は、電子デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、本発明の露光方法を用いるものである。
Further, as an example, the substrate is sucked and held from the light source side at least during its transportation. As another example, the substrate is held by suction from the light source side at least during the exposure of the object.
The device manufacturing method according to the present invention uses the exposure method of the present invention in at least a part of the process of forming a circuit pattern constituting an electronic device.

次に、本発明の露光装置は、光源(1)からの照明光の照明光路中に、その光源側から順に第1回折格子(G11)及び第2回折格子(G21)を直列に配置し、その第2回折格子からの回折光を感光性の物体(W)に照射し、その物体上に干渉縞パターンを露光する露光装置であって、その第1回折格子及びその第2回折格子の少なくとも一方が形成される基板をその光源側から吸着保持する吸着保持機構(100A,102A)を備えたものである。本発明によって、本発明の露光方法を使用できる。   Next, the exposure apparatus of the present invention arranges the first diffraction grating (G11) and the second diffraction grating (G21) in series in the illumination light path of the illumination light from the light source (1) in order from the light source side. An exposure apparatus that irradiates a photosensitive object (W) with diffracted light from the second diffraction grating and exposes an interference fringe pattern on the object, at least of the first diffraction grating and the second diffraction grating. One is provided with a suction holding mechanism (100A, 102A) for sucking and holding the substrate on which one is formed from the light source side. According to the present invention, the exposure method of the present invention can be used.

本発明において、一例として、その吸着保持機構は、真空吸着によってその基板を保持する。
また、一例として、その基板をその光源からの照明光の照明光路中に搬送する搬送機構(104,106)をさらに備え、その吸着保持機構は、少なくともその搬送機構に含まれる。
In the present invention, as an example, the suction holding mechanism holds the substrate by vacuum suction.
Further, as an example, a transport mechanism (104, 106) for transporting the substrate into the illumination optical path of illumination light from the light source is further provided, and the suction holding mechanism is included in at least the transport mechanism.

また、別の例として、その吸着保持機構は、少なくともその照明光路中に配置されたその基板を保持する機構(36A,37A)に含まれる。   As another example, the suction holding mechanism is included in a mechanism (36A, 37A) that holds at least the substrate disposed in the illumination optical path.

本発明によれば、2つの回折格子を介して形成される干渉縞のパターンで物体を露光するとともに、それらの回折格子が形成される基板の少なくとも1つを光源側から吸着保持することで、照明光の波長程度以下の線幅のパターンのような微細パターンを安価に形成することができる。   According to the present invention, an object is exposed with an interference fringe pattern formed through two diffraction gratings, and at least one of the substrates on which the diffraction gratings are formed is held by suction from the light source side. A fine pattern such as a pattern having a line width less than or equal to the wavelength of illumination light can be formed at low cost.

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図1は、本例の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図1中に示したXYZ座標系と、以降の各図で示す座標系とは同一である。図1において、光源1としては波長193nmのパルスレーザビームよりなる照明光IL1を出力するArF(アルゴン・フッ素)エキシマーレーザが使用されている。光源1としては、その他に発振波長248nmのKrF(クリプトン・フッ素)エキシマーレーザ、発振波長157nmのF2 (フッ素ダイマー)レーザ、又は波長変換素子を使用する高調波レーザ等も使用できる。
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of the exposure apparatus of this example. Note that the XYZ coordinate system shown in FIG. 1 is the same as the coordinate systems shown in the following drawings. In FIG. 1, an ArF (argon / fluorine) excimer laser that outputs illumination light IL <b> 1 composed of a pulsed laser beam having a wavelength of 193 nm is used as the light source 1. As the light source 1, a KrF (krypton / fluorine) excimer laser with an oscillation wavelength of 248 nm, an F 2 (fluorine dimer) laser with an oscillation wavelength of 157 nm, a harmonic laser using a wavelength conversion element, or the like can also be used.

光源1を発した照明光IL1は、第1の光軸AX1に沿って配置される第1のレンズ群を構成するレンズ2,3,4,6により、所定のビームサイズを有する平行光線束(平行ビーム)である照明光IL2に変換される。
照明光IL2は、偏光制御素子9により所定の偏光状態に設定された照明光IL3となり、照明光均一化手段の一部を構成する集光光学系10に入射する。集光光学系10を射出した照明光IL5は、照明光均一化手段の一部を構成するオプチカルインテグレータ(ユニフォマイザ又はホモジナイザ)としてのフライアイレンズ13に入射する。フライアイレンズ13の射出側の面の近傍には、必要に応じて開口絞り17が配置される。
The illumination light IL1 emitted from the light source 1 is converted into a parallel light beam (having a predetermined beam size) by the lenses 2, 3, 4, and 6 constituting the first lens group arranged along the first optical axis AX1. The illumination light IL2 is a parallel beam.
The illumination light IL2 becomes illumination light IL3 set in a predetermined polarization state by the polarization control element 9, and enters the condensing optical system 10 constituting a part of the illumination light uniformizing means. The illumination light IL5 emitted from the condensing optical system 10 is incident on a fly-eye lens 13 as an optical integrator (a homogenizer or a homogenizer) that constitutes a part of the illumination light uniformizing means. An aperture stop 17 is disposed near the exit side surface of the fly-eye lens 13 as necessary.

なお、集光光学系10、フライアイレンズ13、開口絞り17等からなる照明光均一化手段の詳細については後述する。
フライアイレンズ13を射出した照明光IL7は、第2の光軸AX2に沿って配置される第2のレンズ群を構成するレンズ19,20,21に入射し、これらのレンズで屈折されて照明光IL8となって視野絞り22(詳細後述)に達する。
The details of the illumination light uniformizing means including the condensing optical system 10, the fly-eye lens 13, the aperture stop 17 and the like will be described later.
The illumination light IL7 emitted from the fly-eye lens 13 is incident on the lenses 19, 20, and 21 constituting the second lens group arranged along the second optical axis AX2, and is refracted by these lenses to illuminate. It becomes the light IL8 and reaches the field stop 22 (details will be described later).

視野絞り22を透過した照明光は、さらに第2の光軸AX2に沿って配置される第3のレンズ群を構成するレンズ25,26,27により屈折されて集光点28に至る。集光点28は、フライアイレンズ13の射出側の面上の1点と、第2のレンズ群(19,20,21)及び第3のレンズ群(25,26,27)を介して共役(結像関係)となっている。   The illumination light transmitted through the field stop 22 is further refracted by the lenses 25, 26, and 27 constituting the third lens group disposed along the second optical axis AX2, and reaches the condensing point. The condensing point 28 is conjugated with one point on the exit-side surface of the fly-eye lens 13 via the second lens group (19, 20, 21) and the third lens group (25, 26, 27). (Imaging relationship).

集光点28を通過した照明光IL9は、さらに第4のレンズ群を構成するレンズ29,30,32,35により屈折されて照明光IL10となって第1の透光性平板P1に入射する。なお、以上の第1のレンズ群(2,3,4,5)から第4のレンズ群(29,30,32,35)に至るまでの照明光IL1〜IL10の光路上の光学部材を含む光学系を、以下では照明光学系ISという。この照明光学系ISは、第1の透光性平板P1が配置される面を所定の照射面とする照明光学装置とみなすこともできる。   The illumination light IL9 that has passed through the condensing point 28 is further refracted by the lenses 29, 30, 32, and 35 constituting the fourth lens group to become the illumination light IL10 and is incident on the first translucent flat plate P1. . In addition, the optical member on the optical path of illumination light IL1-IL10 from the above 1st lens group (2,3,4,5) to 4th lens group (29,30,32,35) is included. The optical system is hereinafter referred to as illumination optical system IS. This illumination optical system IS can also be regarded as an illumination optical device in which the surface on which the first translucent flat plate P1 is disposed is a predetermined irradiation surface.

以下、照明光学系ISの射出側の光軸AX2に沿って光源1側が+方向となるようにZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面に平行な方向にX軸を、図1の紙面に垂直な方向にY軸を取って説明する。本例では、X軸及びY軸を含むXY平面は水平面にほぼ平行である。
第1の透光性平板P1の下方(−Z方向)には、第2の透光性平板P2が設けられる。第2の透光性平板P2は、パターンを形成すべき加工対象である半導体ウエハ等の物体としての基板W(以降、適宜ウエハともいう)に対向して配置される。第1の透光性平板P1には図2(A)に示す第1の回折格子G11が形成されており、その第1の回折格子G11に照明光IL10が照射されることにより発生する回折光は、第2の透光性平板P2に照射される。第2の透光性平板P2には図2(B)に示す第2の回折格子G21が形成されており、上記回折光はその第2の回折格子G21に照射されることになる。そして、第2の回折格子G21で発生した回折光はウエハWに照射され、ウエハW上に複数の回折光からなる干渉縞による明暗パターンが形成される。透光性平板P1及びP2はそれぞれ基板とみなすことができ、透光性平板P1及びP2を1枚の基板で兼用する構成も可能である(詳細後述)。
Hereinafter, the Z-axis is taken along the optical axis AX2 on the emission side of the illumination optical system IS so that the light source 1 side is in the + direction, and the X-axis is set in a direction parallel to the paper surface of FIG. A description will be given taking the Y axis in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. In this example, the XY plane including the X axis and the Y axis is substantially parallel to the horizontal plane.
A second translucent flat plate P2 is provided below the first translucent flat plate P1 (−Z direction). The second translucent flat plate P2 is disposed to face a substrate W (hereinafter also referred to as a wafer as appropriate) as an object such as a semiconductor wafer to be processed on which a pattern is to be formed. A first diffraction grating G11 shown in FIG. 2A is formed on the first translucent flat plate P1, and the diffracted light generated when the illumination light IL10 is irradiated onto the first diffraction grating G11. Is irradiated to the second translucent flat plate P2. A second diffraction grating G21 shown in FIG. 2B is formed on the second translucent flat plate P2, and the diffracted light is applied to the second diffraction grating G21. Then, the diffracted light generated by the second diffraction grating G21 is applied to the wafer W, and a light / dark pattern is formed on the wafer W by interference fringes composed of a plurality of diffracted lights. The translucent flat plates P1 and P2 can be regarded as substrates, respectively, and a configuration in which the translucent flat plates P1 and P2 are also used as one substrate is possible (details will be described later).

図1において、ウエハWの表面には、上記明暗パターンを感光し記録するためのフォトレジスト等の感光部材PRを形成しておく。即ち、ウエハWは感光性の基板とみなすことができる。ウエハWは、一例として直径が300mmの円板状であり、第1の透光性平板P1は一例としてウエハWの表面の全面を覆う直径の円板状とする。同様に第2の透光性平板P2も一例として第1の透光性平板P1の全面を覆う直径の円板状とする。ただし、第1の透光性平板P1の直径は、ウエハWの直径よりも30mm程度以上大きいことが望ましい。なお、本例では透光性平板P1,P2は円板状であるが、透光性平板P1,P2をウエハWの表面を覆う程度の大きさの矩形の平板状としてもよい。   In FIG. 1, a photosensitive member PR such as a photoresist for exposing and recording the light and dark pattern is formed on the surface of a wafer W. That is, the wafer W can be regarded as a photosensitive substrate. The wafer W has a disk shape with a diameter of 300 mm as an example, and the first light transmitting flat plate P1 has a disk shape with a diameter that covers the entire surface of the wafer W as an example. Similarly, the second light-transmitting flat plate P2 has a disk shape with a diameter that covers the entire surface of the first light-transmitting flat plate P1 as an example. However, the diameter of the first translucent flat plate P1 is desirably about 30 mm or more larger than the diameter of the wafer W. In this example, the light-transmitting flat plates P1 and P2 are disk-shaped, but the light-transmitting flat plates P1 and P2 may be rectangular flat plates that are large enough to cover the surface of the wafer W.

ウエハWは、ウエハベース50上をX方向及びY方向に可動な基板保持機構であるウエハステージ38上に保持され、これによりX方向及びY方向に可動となっている。ウエハステージ38及び不図示のリニアモータ等の駆動機構を含んでウエハステージ系が構成されている。また、ウエハWのX方向及びY方向の位置はウエハステージ38上に設けられた移動鏡39の位置を介してレーザ干渉計40により計測される。即ち、レーザ干渉計40からのレーザビームはビームスプリッタ(例えば偏光ビームスプリッタ)90によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡39に照射され、参照ビームはミラーを介してコラム構造体75(位置基準となる基準フレーム)に固定された参照鏡91に照射される。そして、移動鏡39からの計測ビームと参照鏡91からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計40で検出することによって、コラム構造体75を基準としてウエハステージ38のX方向、Y方向の位置を例えば1〜0.1nm程度の分解能で計測することができる。なお、レーザ干渉計40は実際には図6に示すように、2軸のX軸のレーザ干渉計40X1,40X2と3軸のY軸のレーザ干渉計40Y1,40Y2,40Y3とを表しており、移動鏡39も、X軸の移動鏡39X及びY軸の移動鏡39Yを表している。   The wafer W is held on a wafer stage 38 which is a substrate holding mechanism movable on the wafer base 50 in the X direction and the Y direction, and is movable in the X direction and the Y direction. A wafer stage system is configured to include a drive mechanism such as a wafer stage 38 and a linear motor (not shown). Further, the positions of the wafer W in the X direction and the Y direction are measured by the laser interferometer 40 through the position of the movable mirror 39 provided on the wafer stage 38. That is, the laser beam from the laser interferometer 40 is divided into a measurement beam and a reference beam by a beam splitter (for example, a polarization beam splitter) 90, the measurement beam is irradiated to the movable mirror 39, and the reference beam is column-structured via the mirror. The reference mirror 91 fixed to the body 75 (a reference frame serving as a position reference) is irradiated. Then, the interference light between the measurement beam from the movable mirror 39 and the reference beam from the reference mirror 91 is detected by the laser interferometer 40, so that the position of the wafer stage 38 in the X direction and Y direction with respect to the column structure 75. Can be measured with a resolution of about 1 to 0.1 nm, for example. The laser interferometer 40 actually represents two-axis X-axis laser interferometers 40X1, 40X2 and three-axis Y-axis laser interferometers 40Y1, 40Y2, 40Y3, as shown in FIG. The movable mirror 39 also represents an X-axis movable mirror 39X and a Y-axis movable mirror 39Y.

図1において、ウエハベース50の+X方向の上方にウエハマーク検出機構43が配置されている。ウエハマーク検出機構43は、例えば光学顕微鏡からなりウエハW上に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合わせマークの位置を検出するものである。ウエハステージ38上に保持されたウエハWは、必要に応じて露光前にウエハマーク検出機構43の直下に移動され、ウエハW上のパターン又はマークの位置が検出される。図6のY軸のレーザ干渉計40Y3の計測ビームは、Y軸に平行にウエハマーク検出機構43の検出中心を通過するように設定されており、レーザ干渉計40Y3は、例えばウエハWのアライメント時のウエハステージ38のY座標を計測するために使用される。   In FIG. 1, a wafer mark detection mechanism 43 is disposed above the wafer base 50 in the + X direction. The wafer mark detection mechanism 43 is formed of, for example, an optical microscope and detects the position of an existing circuit pattern or alignment mark formed on the wafer W. The wafer W held on the wafer stage 38 is moved immediately below the wafer mark detection mechanism 43 before exposure as necessary, and the position of the pattern or mark on the wafer W is detected. The measurement beam of the Y-axis laser interferometer 40Y3 in FIG. 6 is set so as to pass through the detection center of the wafer mark detection mechanism 43 in parallel with the Y-axis. It is used to measure the Y coordinate of the wafer stage 38.

なお、ウエハWの表面の高さ分布を計測するために、一例としてウエハWの表面の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、ウエハWの表面からの反射光を受光してその複数のスリット像を再結像する受光光学系とを備え、その再結像された複数のスリット像の横ずれ量からその複数の計測点の所定の基準面(以下、第1の基準面という)からのZ方向の位置ずれ量を計測する斜入射方式のウエハ表面位置検出系(不図示)が、例えばウエハマーク検出機構43の近傍に配置されている。その斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系の具体的な構成については、例えば特開平05−129182号公報に開示されている。また、本例ではその第1の基準面は、XY平面に平行である。   In order to measure the height distribution of the surface of the wafer W, for example, a projection optical system that projects a slit image obliquely to a plurality of measurement points on the surface of the wafer W, and reflected light from the surface of the wafer W are received. And a light receiving optical system that re-images the plurality of slit images, and a predetermined reference plane (hereinafter referred to as a first reference surface) of the plurality of measurement points based on the lateral shift amount of the re-imaged slit images. An oblique incidence type wafer surface position detection system (not shown) that measures the amount of positional deviation in the Z direction from the surface) is disposed in the vicinity of the wafer mark detection mechanism 43, for example. A specific configuration of the oblique incidence type multi-point wafer surface position detection system is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-129182. In the present example, the first reference plane is parallel to the XY plane.

本例のウエハステージ38にはウエハWのZ方向の位置とX軸及びY軸の周りの傾斜角(回転角)とを制御するZレベリング機構38Zも組み込まれており、そのウエハ表面位置検出系の計測結果に基づいてそのZレベリング機構38Zは、ウエハWの露光時にウエハWの表面の平均的な面をその第1の基準面に合致させる。Zレベリング機構38Zは、例えばウエハWを保持するテーブル部と、ほぼ正三角形の頂点付近に配置された3箇所でウエハステージ38のベース部に対してそのテーブル部のZ方向の高さを独立に制御する駆動部材とを備えている。   The wafer stage 38 of this example also incorporates a Z leveling mechanism 38Z that controls the position of the wafer W in the Z direction and the tilt angles (rotation angles) around the X and Y axes. Based on the measurement result, the Z leveling mechanism 38Z causes the average surface of the surface of the wafer W to coincide with the first reference surface when the wafer W is exposed. The Z leveling mechanism 38Z has, for example, a table portion for holding the wafer W, and the height of the table portion in the Z direction with respect to the base portion of the wafer stage 38 at three locations arranged near the apex of the regular triangle. And a drive member to be controlled.

また、透光性平板P1は、Y方向に見たときの断面がほぼU字型で中央部に照明光を通す矩形又は円形の開口が形成された第1のホルダ36Aの底面に、ほぼ等角度間隔で配置された3個のエアパッド100A,100B,100C(図2(A)参照)を介して光源1側から真空吸着によって保持されている。同様に、透光性平板P2も、ホルダ36Aと同様の第2のホルダ37Aの底面に、ほぼ等角度間隔で配置された3個のエアパッド102A,102B,102C(図2(B)参照)を介して光源1側から真空吸着によって保持されている。吸着保持機構としてのエアパッド100A〜100C,102A〜102Cはそれぞれ不図示の可撓性のある配管を介して真空ポンプに接続され、その吸着のオン・オフは装置全体の動作を制御する主制御系(不図示)によって制御されている。このように透光性平板P1及びP2を光源1側から吸着保持することによって、照明光学系ISとウエハステージ38との間で透光性平板P1及びP2を保持するための機構を簡素化できる。   Further, the translucent flat plate P1 has a substantially U-shaped cross section when viewed in the Y direction and is substantially equal to the bottom surface of the first holder 36A in which a rectangular or circular opening through which illumination light passes is formed in the central portion. It is held by vacuum suction from the light source 1 side through three air pads 100A, 100B, 100C (see FIG. 2A) arranged at angular intervals. Similarly, the translucent flat plate P2 also has three air pads 102A, 102B, and 102C (see FIG. 2B) arranged at substantially equal angular intervals on the bottom surface of the second holder 37A similar to the holder 36A. And is held by vacuum suction from the light source 1 side. Air pads 100A to 100C and 102A to 102C as suction holding mechanisms are each connected to a vacuum pump via a flexible pipe (not shown), and the suction on / off is a main control system for controlling the operation of the entire apparatus. (Not shown). Thus, by holding the translucent flat plates P1 and P2 from the light source 1 side, the mechanism for holding the translucent flat plates P1 and P2 between the illumination optical system IS and the wafer stage 38 can be simplified. .

図2(A)は透光性平板P1を示す平面図、図2(B)は透光性平板P2を示す平面図であり、本例では、透光性平板P1側のエアパッド100A〜100Cと透光性平板P2側のエアパッド102A〜102Cとは同じ角度位置に配置されている。しかしながら、エアパッド100A〜100Cに対してずれる、例えばほぼ中間の位置になるようにエアパッド102A〜102Cを配置してもよい。なお、透光性平板P1,P2は電磁吸着で保持してもよい。また、透光性平板P1,P2の一方を光源1側からの吸着ではなく、ウエハステージ38側に配置された保持部材上に載置して保持してもよい。さらに、透光性平板P1,P2を保持するエアパッドの数はそれぞれ3つに限られるものでなく任意で構わないし、あるいはその外周の全域に対向する、例えばリング状のエアパッドとしてもよい。   2A is a plan view showing the translucent flat plate P1, and FIG. 2B is a plan view showing the translucent flat plate P2. In this example, the air pads 100A to 100C on the translucent flat plate P1 side are shown. The air pads 102A to 102C on the translucent flat plate P2 side are arranged at the same angular positions. However, the air pads 102A to 102C may be arranged so as to be shifted from the air pads 100A to 100C, for example, at approximately the middle position. The translucent flat plates P1 and P2 may be held by electromagnetic adsorption. Further, one of the translucent flat plates P1 and P2 may be placed and held on a holding member arranged on the wafer stage 38 side instead of being attracted from the light source 1 side. Furthermore, the number of the air pads holding the translucent flat plates P1 and P2 is not limited to three, and may be arbitrary, or may be, for example, a ring-shaped air pad facing the entire outer periphery.

また、図8に拡大して示すように、透光性平板P1及びP2を保持するエアパッド100A及び102Aの反対側に、吸着がオフになったときに透光性平板P1及びP2が−Z方向に大きく移動しないように、移動制限用部材としてのカバー101A及び103Aを設けてもよい。この際に、カバー101A及び103Aを配置し易くするために、透光性平板P1及びP2の底面のカバー101A及び103Aと対向する領域に切り欠き部P1E及びP2Eを設けてもよい。これは、図2(A)、(B)の他のエアパッド100B,100C及び102B,102Cについても同様である。なお、透光性平板P1,P2でそれぞれ外周の一部(本例では3箇所)のみに切り欠き部(P1E,P2E)を設けるものとしたが、例えば外周の全域に渡って切り欠き部を形成しても良い。また、例えばカバー101A,103Aなどの移動制限用部材の少なくとも一部を衝撃吸収部材としてもよく、吸着オフなどによる透光性基板P1,P2の落下時に損傷、破損が生じるのを確実に防止するようにしても良い。   Further, as shown in an enlarged view in FIG. 8, when the suction is turned off on the opposite side of the air pads 100A and 102A holding the translucent flat plates P1 and P2, the translucent flat plates P1 and P2 are in the −Z direction. Covers 101A and 103A as movement restriction members may be provided so as not to move significantly. At this time, in order to make it easier to dispose the covers 101A and 103A, cutout portions P1E and P2E may be provided in regions facing the covers 101A and 103A on the bottom surfaces of the translucent flat plates P1 and P2. The same applies to the other air pads 100B and 100C and 102B and 102C in FIGS. The light-transmitting flat plates P1 and P2 are provided with notches (P1E and P2E) only at a part of the outer periphery (three places in this example). For example, the notches are provided over the entire outer periphery. It may be formed. Further, for example, at least a part of the movement restricting member such as the covers 101A and 103A may be an impact absorbing member, which reliably prevents damage or breakage when the translucent substrates P1 and P2 are dropped due to suction off or the like. You may do it.

なお、カバー101A等を設けた場合に、エアパッド100A〜100Cで透光性平板P1の吸着を行うときには、例えば不図示のアームによって−Z方向から単に透光性平板P1を上昇させる方式では、カバー101A等と透光性平板P1とが機械的に干渉する恐れがある。これを避けるために、図2(A)の1つのエアパッド100Cは、ホルダ36Aに対して不図示の駆動機構によって外側に待避できるように構成されている。このようにエアパッド100Cを待避させた状態で、そのアームで透光性平板P1を上昇させてから、そのアームを+Y方向に移動して透光性平板P1の端部をエアパッド100A,100Bの底面に移動した後、エアパッド100Cを+Y方向に移動することで、エアパッド100A〜100Cで透光性平板P1の吸着を行うことができる。これと同様の動作を透光性平板P2側でも行うために、図2(B)の1つのエアパッド102Cもホルダ37Aに対して外側に待避できるように構成されている。   In the case where the light transmitting plate P1 is sucked by the air pads 100A to 100C when the cover 101A or the like is provided, for example, in a method in which the light transmitting flat plate P1 is simply raised from the −Z direction by an arm (not shown), the cover There is a possibility that 101A and the like and the translucent flat plate P1 may interfere mechanically. In order to avoid this, one air pad 100C shown in FIG. 2A is configured to be retracted to the outside by a drive mechanism (not shown) with respect to the holder 36A. With the air pad 100C retracted in this way, the translucent flat plate P1 is raised by the arm, and then the arm is moved in the + Y direction so that the end of the translucent flat plate P1 is the bottom surface of the air pads 100A and 100B. After moving to, the light pad 100A can be adsorbed by the air pads 100A to 100C by moving the air pad 100C in the + Y direction. In order to perform the same operation on the translucent flat plate P2 side, one air pad 102C in FIG. 2B is also configured to be retracted outward with respect to the holder 37A.

図1において、透光性平板P2は、ホルダ37Aを含む第2保持駆動機構によって、XY平面に平行に、かつウエハWと所定の間隔をもって対向して配置される。また、透光性平板P1は、ホルダ36Aを含む第1保持駆動機構によって、XY平面に平行に、かつ第2の透光性平板P2と所定の間隔をもって対向して配置される。さらに本例では、第1のホルダ36Aのエアパッド100A〜100Cを介して透光性平板P1を保持する部分は、X方向において、第2のホルダ37Aのエアパッド102A〜102Cを介して透光性平板P2を保持する部分内に収納されるように配置されている。このため、例えば透光性平板P1,P2を交換する必要があるときには、ホルダ36A及び37Aを互いに独立にY方向に引き抜くことが可能となっている。従って、本例のホルダ36A及び37Aは、透光性平板P1及びP2の搬送機構と、露光中に透光性平板P1及びP2を保持する機構又は照明光路中に透光性平板P1及びP2を保持する機構とを兼用している。   In FIG. 1, the translucent flat plate P2 is arranged in parallel to the XY plane and facing the wafer W at a predetermined interval by a second holding drive mechanism including a holder 37A. Further, the translucent flat plate P1 is arranged in parallel to the XY plane and facing the second translucent flat plate P2 with a predetermined interval by the first holding drive mechanism including the holder 36A. Further, in this example, the portion of the first holder 36A that holds the translucent flat plate P1 via the air pads 100A to 100C is transparent in the X direction via the air pads 102A to 102C of the second holder 37A. It arrange | positions so that it may accommodate in the part holding P2. For this reason, for example, when it is necessary to replace the translucent flat plates P1 and P2, the holders 36A and 37A can be pulled out in the Y direction independently of each other. Accordingly, the holders 36A and 37A in this example include the translucent flat plates P1 and P2 in the illumination light path, the mechanism for holding the translucent flat plates P1 and P2 during exposure, and the mechanism for holding the translucent flat plates P1 and P2 during exposure. It also serves as a holding mechanism.

図1において、光軸AX2の+X方向側において、XY平面に平行でY軸に平行に、かつZ方向に所定間隔で1対の細長い平板状のベース部材75A及び75Bが配置され、光軸AX2に関してベース部材75A及び75Bに対称にY軸に平行に1対のベース部材75C及び75Dが配置されている。ベース部材75A〜75Dの上面はそれぞれ平面度の良好なガイド面に加工されている。ベース部材75A〜75Dの+Y方向及び−Y方向の端部をそれぞれ連結部材(不図示)によって固定することで、コラム構造体75が構成されている。   In FIG. 1, on the + X direction side of the optical axis AX2, a pair of elongated flat plate-like base members 75A and 75B that are parallel to the XY plane, parallel to the Y axis, and at a predetermined interval in the Z direction are disposed, and the optical axis AX2 A pair of base members 75C and 75D are arranged symmetrically with respect to the base members 75A and 75B and parallel to the Y axis. The upper surfaces of the base members 75A to 75D are each processed into a guide surface with good flatness. The column structure 75 is configured by fixing the ends in the + Y direction and the −Y direction of the base members 75A to 75D with connecting members (not shown).

また、第1の透光性平板P1を保持するホルダ36AのX方向の両端部は、平板状のスライダ36B及び36Cを介してそれぞれベース部材75A及び75C上に移動自在に載置されている。ホルダ36Aとスライダ36B及び36Cとは、ホルダ36AのZ方向の位置を制御可能な3個のZ軸アクチュエータ81Aと相対回転防止用の2個のピン(不図示)とを介して連結されている。従って、ホルダ36A及びスライダ36B,36Cは、ベース部材75A及び75Cの上面で一体的にX方向、Y方向、及びZ軸の周りの回転方向に移動できるとともに、3箇所のZ軸アクチュエータ81Aの高さを制御することで、ベース部材75A,75Cに対するホルダ36A(第1の透光性平板P1)のZ方向の位置とX軸及びY軸の周りの回転角とを調整することができる。   Further, both end portions in the X direction of the holder 36A for holding the first light transmitting flat plate P1 are movably mounted on the base members 75A and 75C via flat sliders 36B and 36C, respectively. The holder 36A and the sliders 36B and 36C are connected via three Z-axis actuators 81A capable of controlling the position of the holder 36A in the Z direction and two pins (not shown) for preventing relative rotation. . Accordingly, the holder 36A and the sliders 36B and 36C can be moved integrally in the X direction, the Y direction, and the rotational direction around the Z axis on the upper surfaces of the base members 75A and 75C, and the three Z-axis actuators 81A can By controlling the height, the position in the Z direction of the holder 36A (first translucent flat plate P1) with respect to the base members 75A and 75C and the rotation angles around the X axis and the Y axis can be adjusted.

また、+X方向のスライダ36BはY方向に離れた2個のX軸アクチュエータ80Aを介してスライダ77Aに連結され、スライダ77Aはベース部材75A上に固定されたY軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってY方向に駆動される。2個のX軸アクチュエータ80Aの駆動量を制御することによって、ベース部材75Aに対するホルダ36A(第1の透光性平板P1)のX方向の位置とZ軸の周りの回転角とを調整することができる。また、スライダ77AをY方向に駆動することで、それに連動してホルダ36A(第1の透光性平板P1)をY方向に大きく移動できるとともに、そのY方向の位置の調整を行うことができる。   Further, the + X direction slider 36B is connected to the slider 77A via two X axis actuators 80A separated in the Y direction, and the slider 77A is driven along a Y axis guide fixed on the base member 75A. It is driven in the Y direction by a motor. By adjusting the drive amount of the two X-axis actuators 80A, the position in the X direction of the holder 36A (first translucent flat plate P1) relative to the base member 75A and the rotation angle around the Z axis are adjusted. Can do. Further, by driving the slider 77A in the Y direction, the holder 36A (first translucent flat plate P1) can be moved greatly in the Y direction in conjunction with it, and the position in the Y direction can be adjusted. .

この結果、コラム構造体75に対してホルダ36A(第1の透光性平板P1)のX方向、Y方向、Z方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角の6自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ36A(第1の透光性平板P1)を照明光学系ISの下方から+Y方向に引き抜いて、透光性平板P1の交換等を行うことができる。
また、ホルダ36A(第1の透光性平板P1)のX方向、Y方向の位置、及びZ軸の周りの回転角は、ホルダ36A上に設けられた移動鏡84の位置を介してレーザ干渉計82により計測される。
As a result, the position of the holder 36 </ b> A (first translucent flat plate P <b> 1) in the X direction, Y direction, and Z direction with respect to the column structure 75, and the rotation angle of 6 around the X axis, Y axis, and Z axis are 6. The displacement of the degree of freedom can be adjusted, and the holder 36A (first translucent flat plate P1) is pulled out from the lower side of the illumination optical system IS in the + Y direction as necessary to replace the translucent flat plate P1. Can do.
Further, the position of the holder 36A (first translucent flat plate P1) in the X direction and the Y direction, and the rotation angle around the Z axis are determined by laser interference via the position of the movable mirror 84 provided on the holder 36A. It is measured by a total 82.

即ち、レーザ干渉計82からのレーザビームはビームスプリッタ83によって計測ビームと参照ビームとに分割され、計測ビームは移動鏡84に照射され、参照ビームはミラーを介してベース75C(コラム構造体75)に固定された参照鏡85に照射される。そして、移動鏡84からの計測ビームと参照鏡85からの参照ビームとの干渉光をレーザ干渉計82で検出することによって、コラム構造体75を基準としてホルダ36AのX方向、Y方向の位置を例えば1〜0.1nm程度の分解能で計測することができ、2箇所のY方向(又はX方向でも可)の位置の差分からホルダ36AのZ軸の周りの回転角を計測できる。このため、実際にはレーザ干渉計82はX方向に1軸でY方向に2軸のレーザ干渉計から構成されており、移動鏡84もX方向に1軸でY方向に2軸の移動鏡から構成されている。なお、Y方向の移動鏡は2軸に限定されることがなく、例えば1つの移動鏡(又はホルダ36A自体に加工された反射面)で2軸のレーザ干渉計からのレーザビームを反射してもよい。また、X軸のレーザ干渉計を2軸として、Y軸のレーザ干渉計を1軸としてもよい。   That is, the laser beam from the laser interferometer 82 is split into a measurement beam and a reference beam by the beam splitter 83, the measurement beam is irradiated to the movable mirror 84, and the reference beam is passed through the mirror to the base 75C (column structure 75). The reference mirror 85 fixed to the beam is irradiated. Then, the interference light between the measurement beam from the movable mirror 84 and the reference beam from the reference mirror 85 is detected by the laser interferometer 82, whereby the positions of the holder 36A in the X direction and the Y direction are determined with the column structure 75 as a reference. For example, the measurement can be performed with a resolution of about 1 to 0.1 nm, and the rotation angle around the Z axis of the holder 36A can be measured from the difference between the positions in two Y directions (or in the X direction). For this reason, the laser interferometer 82 is actually composed of one axis in the X direction and two axes in the Y direction, and the movable mirror 84 is also one axis in the X direction and two axes in the Y direction. It is composed of The moving mirror in the Y direction is not limited to two axes. For example, one moving mirror (or a reflecting surface processed on the holder 36A itself) reflects the laser beam from the two-axis laser interferometer. Also good. Alternatively, the X-axis laser interferometer may be two axes and the Y-axis laser interferometer may be one axis.

また、必要に応じて、不図示の第1のZ位置検出系のレーザ光源から透光性平板P1の上面に斜めに複数本、例えば3本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面(以下、第2の基準面という)に対して、透光性平板P1の上面のZ方向の位置、及びX軸、Y軸の周りの回転角が計測される。その第2の基準面はXY平面に平行である。   Further, if necessary, a plurality of, for example, three laser beams are irradiated obliquely on the upper surface of the translucent flat plate P1 from a laser light source of the first Z position detection system (not shown) and reflected by the upper surface. By detecting the position of the laser beam with a photoelectric detector, the position of the upper surface of the translucent flat plate P1 in the Z direction with respect to a predetermined reference plane (hereinafter referred to as a second reference plane), The rotation angle around the X axis and the Y axis is measured. The second reference plane is parallel to the XY plane.

この結果、ホルダ36A(第1の透光性平板P1)のX方向、Y方向、Z方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角の6自由度の変位が計測され、この計測値に基づいて3個のZ軸アクチュエータ81A、2個のX軸アクチュエータ80A、及びスライダ77A用のY軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ36A(第1の透光性平板P1)の6自由度の変位が目標とする状態に制御される。   As a result, the displacement of the holder 36A (first translucent flat plate P1) in the X direction, the Y direction, and the Z direction, and the six-degree-of-freedom displacement of the rotation angle around the X axis, the Y axis, and the Z axis are measured. By driving the three Z-axis actuators 81A, the two X-axis actuators 80A, and the Y-axis drive motor for the slider 77A based on the measured values, the holder 36A (first translucent flat plate P1) is driven. ) Is controlled to a target state.

図1において、第1のホルダ36Aと同様に、第2の透光性平板P2を保持する第2のホルダ37AのX方向の両端部は、平板状のスライダ37B及び37Cを介してそれぞれベース部材75B及び75D上に移動自在に載置されている。ホルダ37Aとスライダ37B,37Cとは、ホルダ37AのZ方向の位置を制御可能な3個のZ軸アクチュエータ81Bと相対回転防止用の2個のピン(不図示)とを介して連結されている。また、+X方向のスライダ37BはY方向に離れた2個のX軸アクチュエータ80Bを介してスライダ77Bに連結され、スライダ77Bはベース部材75B上に固定されたY軸ガイドに沿って不図示の駆動モータによってY方向に駆動される。   In FIG. 1, as in the case of the first holder 36A, both end portions in the X direction of the second holder 37A that holds the second translucent flat plate P2 are respectively base members via flat sliders 37B and 37C. It is movably mounted on 75B and 75D. The holder 37A and the sliders 37B and 37C are connected via three Z-axis actuators 81B that can control the position of the holder 37A in the Z direction and two pins (not shown) for preventing relative rotation. . The + X direction slider 37B is connected to the slider 77B via two X axis actuators 80B separated in the Y direction, and the slider 77B is driven along a Y axis guide fixed on the base member 75B. It is driven in the Y direction by a motor.

この結果、コラム構造体75に対してホルダ37A(第2の透光性平板P2)のX方向、Y方向、Z方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角の6自由度の変位を調整できるとともに、必要に応じてホルダ37A(第2の透光性平板P2)を照明光学系ISの下方から+Y方向に引き抜いて、透光性平板P2の交換等を行うことができる。
また、ホルダ37A(第2の透光性平板P2)のX方向、Y方向の位置、及びZ軸の周りの回転角は、ホルダ36Aと同様にして、ベース75D(コラム構造体75)に固定された参照鏡89を基準として、ホルダ37A上に設けられた移動鏡88の位置を介してレーザ干渉計86により計測される。
As a result, the position of the holder 37 </ b> A (second translucent flat plate P <b> 2) in the X direction, the Y direction, and the Z direction with respect to the column structure 75 and the rotation angle of 6 around the X axis, Y axis, and Z axis are 6. The displacement of the degree of freedom can be adjusted, and the holder 37A (second translucent flat plate P2) is pulled out from the lower side of the illumination optical system IS in the + Y direction as necessary to replace the translucent flat plate P2. Can do.
Further, the position of the holder 37A (second translucent flat plate P2) in the X and Y directions and the rotation angle around the Z axis are fixed to the base 75D (column structure 75) in the same manner as the holder 36A. The measurement is performed by the laser interferometer 86 through the position of the movable mirror 88 provided on the holder 37A with the reference mirror 89 as a reference.

なお、この構成の他に、例えばレーザ干渉計86の参照鏡89をホルダ36Aに固定することによって、レーザ干渉計82を用いることなく、レーザ干渉計86によって直接ホルダ36Aとホルダ37AとのX方向、Y方向の相対的な位置関係を計測してもよい。また、例えばレーザ干渉計40の参照鏡91をホルダ37Aに固定することによって、レーザ干渉計86を用いることなく、レーザ干渉計40によって直接ウエハステージ38とホルダ37AとのX方向、Y方向の相対的な位置関係を計測してもよい。   In addition to this configuration, for example, by fixing the reference mirror 89 of the laser interferometer 86 to the holder 36A, the X direction between the holder 36A and the holder 37A can be directly adjusted by the laser interferometer 86 without using the laser interferometer 82. The relative positional relationship in the Y direction may be measured. Further, for example, by fixing the reference mirror 91 of the laser interferometer 40 to the holder 37A, the X- and Y-direction relative of the wafer stage 38 and the holder 37A can be directly adjusted by the laser interferometer 86 without using the laser interferometer 86. A general positional relationship may be measured.

また、必要に応じて、不図示の第2のZ位置検出系のレーザ光源から透光性平板P2の上面に斜めに複数本、例えば3本のレーザビームが照射され、その上面で反射されたレーザビームの位置を光電検出器で検出することによって、予め定められている所定の基準面(以下、第3の基準面という)に対して、透光性平板P2の上面のZ方向の位置、及びX軸、Y軸の周りの回転角が計測される。その第3の基準面はXY平面に平行である。なお、その第1及び第2のZ位置検出系の代わりに、上記のウエハWのZ位置を計測するための斜入射方式の多点のウエハ表面位置検出系と同じ構成の検出系、あるいはZ方向の位置を計測するレーザ干渉計などを使用することも可能である。   Further, if necessary, a plurality of, for example, three laser beams are obliquely applied to the upper surface of the translucent flat plate P2 from a laser light source of a second Z position detection system (not shown) and reflected by the upper surface. By detecting the position of the laser beam with a photoelectric detector, the position of the upper surface of the translucent flat plate P2 in the Z direction with respect to a predetermined reference surface (hereinafter referred to as a third reference surface), The rotation angle around the X axis and the Y axis is measured. The third reference plane is parallel to the XY plane. In place of the first and second Z position detection systems, a detection system having the same configuration as the oblique incidence type multi-point wafer surface position detection system for measuring the Z position of the wafer W, or Z It is also possible to use a laser interferometer that measures the position in the direction.

この結果、ホルダ37A(第2の透光性平板P2)のX方向、Y方向、Z方向の位置、及びX軸、Y軸、Z軸の周りの回転角の6自由度の変位が計測される。そして、その計測値に基づいて3個のZ軸アクチュエータ81B、2個のX軸アクチュエータ80B、及びスライダ77B用のY軸の駆動モータを駆動することで、ホルダ37A(第2の透光性平板P2)の6自由度の変位が目標とする状態に制御される。   As a result, the displacement of the holder 37A (second translucent flat plate P2) in the X direction, the Y direction, and the Z direction, and the six-degree-of-freedom displacement of the rotation angles around the X, Y, and Z axes are measured. The Then, based on the measured values, the holder 37A (second translucent flat plate) is driven by driving the three Z-axis actuators 81B, the two X-axis actuators 80B, and the Y-axis drive motor for the slider 77B. The displacement of 6 degrees of freedom of P2) is controlled to a target state.

本例では、上記の第1、第2、及び第3の基準面はいずれもXY平面に平行であり、その第1及び第2の基準面のZ方向の間隔と、その第3及び第1の基準面のZ方向の間隔とは装置全体の動作を制御する主制御系内に予め記憶されている。本例では露光時にウエハWの表面がその第1の基準面に平行になるように制御されるとともに、ウエハWの表面と第2の透光性平板P2(第2の回折格子)との位置関係、及び第1の透光性平板P1(第1の回折格子)と第2の透光性平板P2との位置関係が所定の関係になるように制御される。さらに、必要に応じて、ウエハWの表面がその第1の基準面に対してZ方向に所定間隔だけずれるように制御される。   In this example, each of the first, second, and third reference planes is parallel to the XY plane, and the interval between the first and second reference planes in the Z direction, and the third and first reference planes. The distance between the reference planes in the Z direction is stored in advance in a main control system that controls the operation of the entire apparatus. In this example, the surface of the wafer W is controlled to be parallel to the first reference plane at the time of exposure, and the position of the surface of the wafer W and the second translucent flat plate P2 (second diffraction grating). The relationship and the positional relationship between the first translucent flat plate P1 (first diffraction grating) and the second translucent flat plate P2 are controlled to be a predetermined relationship. Furthermore, as necessary, the surface of the wafer W is controlled so as to be shifted from the first reference plane by a predetermined distance in the Z direction.

次に、本例の露光装置によってウエハW上に形成される干渉縞の明暗パターンについて、図2〜図4を用いて説明する。
図1の第1の透光性平板P1の+Z側、即ち光源1側の表面には、X方向に周期性を有する1次元の位相変調型の回折格子G11が形成されている。そして、第2の透光性平板P2の+Z側、即ち第1の透光性平板P1側の表面にも、X方向に周期性を有する1次元の位相変調型の回折格子G21が形成されている。
Next, a bright and dark pattern of interference fringes formed on the wafer W by the exposure apparatus of this example will be described with reference to FIGS.
A one-dimensional phase modulation type diffraction grating G11 having periodicity in the X direction is formed on the + Z side of the first translucent flat plate P1 in FIG. A one-dimensional phase modulation type diffraction grating G21 having periodicity in the X direction is also formed on the surface of the second translucent flat plate P2 on the + Z side, that is, the first translucent flat plate P1 side. Yes.

まず、これらの回折格子G11,G21について図2を用いて説明する。
図2(A)は、図1の第1の透光性平板P1を+Z側から見た図であり、その表面にはY方向に長手方向を有し、それと直交するX方向に1次元的な周期T1を有する、位相変調型の第1の回折格子G11が形成されている。
第1の回折格子G11は、いわゆるクロムレス位相シフトレチクルの様に第1の透光性平板P1の表面部分と、当該平板表面をエッチング等により掘り込んだ掘り込み部分(図2(A)中の斜線部)とからなる。掘り込み部分の深さは、その表面部を透過する照明光と掘り込み部を透過する照明光との間に概ね180度の位相差が形成されるように設定される。両照明光に180度の位相差を形成する場合には、露光光の波長λ、第1の透光性平板P1の屈折率n、任意の自然数mに対し、その掘り込み深さを、
(2m−1)λ/(2(n−1)) …(1)
とすればよい。
First, these diffraction gratings G11 and G21 will be described with reference to FIG.
FIG. 2A is a view of the first light-transmitting flat plate P1 of FIG. 1 as viewed from the + Z side. The surface has a longitudinal direction in the Y direction and is one-dimensional in the X direction perpendicular thereto. A phase-modulation type first diffraction grating G11 having a long period T1 is formed.
The first diffraction grating G11 includes a surface portion of the first light-transmitting flat plate P1 and a dug portion in which the flat plate surface is dug by etching or the like as in a so-called chromeless phase shift reticle (in FIG. 2A). (Shaded part). The depth of the digging portion is set so that a phase difference of approximately 180 degrees is formed between the illumination light transmitted through the surface portion and the illumination light transmitted through the digging portion. When a phase difference of 180 degrees is formed in both illumination lights, the digging depth is set for the wavelength λ of the exposure light, the refractive index n of the first light-transmissive plate P1, and an arbitrary natural number m.
(2m−1) λ / (2 (n−1)) (1)
And it is sufficient.

また、表面部分と掘り込み部分との幅の比率(デューティ比)は、概ね1:1とすることが好ましい。ただし、上記位相差及びデューティ比のいずれについても、上記180度及び1:1から異なる値を採用することもできる。
図2(B)は、図1の第2の透光性平板P2を+Z側から見た図であり、その表面(第1の透光性平板P1側の面)には、Y方向に長手方向を有し、X方向に1次元的な周期T2を有する第2の回折格子G21が形成されている。第2の回折格子G21も、その構造は上述の第1の回折格子G11と同様である。
Moreover, it is preferable that the ratio (duty ratio) of the width between the surface portion and the dug portion is approximately 1: 1. However, values different from 180 degrees and 1: 1 can be adopted for both the phase difference and the duty ratio.
FIG. 2B is a view of the second light-transmitting flat plate P2 of FIG. 1 viewed from the + Z side, and the surface (the surface on the first light-transmitting flat plate P1 side) is long in the Y direction. A second diffraction grating G21 having a direction and a one-dimensional period T2 in the X direction is formed. The structure of the second diffraction grating G21 is the same as that of the first diffraction grating G11 described above.

第1の透光性平板P1、第2の透光性平板P2は合成石英等の、紫外線に対する透過性(透光性)が高く、熱膨張係数(線膨張係数)が小さく、従って露光光の吸収に伴う熱変形の小さな材料で形成する。その厚さは、自重変形等の変形を防止するために、例えば5mm以上とすることが好ましい。ただし、自重変形等をより一層防止するために、10mm以上の厚さとすることもできる。また、特に光源1としてF2 レーザを使用する場合には、フッ素の添加された合成石英を使用することが好ましい。 The first light-transmitting flat plate P1 and the second light-transmitting flat plate P2 are made of synthetic quartz or the like and have a high transmittance (translucency) to ultraviolet rays and a small thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient). It is made of a material that has a small thermal deformation accompanying absorption. The thickness is preferably 5 mm or more, for example, in order to prevent deformation such as self-weight deformation. However, in order to further prevent the self-weight deformation and the like, the thickness may be 10 mm or more. In particular, when an F 2 laser is used as the light source 1, it is preferable to use synthetic quartz to which fluorine is added.

なお、図2(A)、(B)中では、説明の便宜上周期T1を第1の透光性平板P1の直径(一例として300mm以上)の1割程度と表わしているが、実際には周期T1は例えば240nm程度、周期T2は例えば120nm程度であり、第1の透光性平板P1の直径に比して圧倒的に小さい。これは、図2(A)、(B)以外の各図においても同様である。   2A and 2B, for convenience of explanation, the period T1 is represented as about 10% of the diameter (for example, 300 mm or more) of the first translucent flat plate P1. T1 is about 240 nm, for example, and the period T2 is about 120 nm, for example, which is overwhelmingly smaller than the diameter of the first translucent flat plate P1. The same applies to each figure other than FIGS. 2 (A) and 2 (B).

以下、図3を用いて、照明光IL10の第1の回折格子G11及び第2の回折格子G21への照射により、ウエハW上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図3は、相互に対向して配置された第1の透光性平板P1、第2の透光性平板P2及びウエハWの断面図であり、図3において、照明光IL10が照射されると、第1の回折格子G11からはその周期T1に応じた回折光が発生する。第1の回折格子G11が、デューティ比1:1で位相差180度の位相変調型格子であれば、発生する回折光は主に+1次回折光LPと−1次回折光LMとなる。ただし、それ以外の次数の回折光が発生する可能性もある。
Hereinafter, the principle of forming a bright / dark pattern of interference fringes on the wafer W by irradiating the first diffraction grating G11 and the second diffraction grating G21 with the illumination light IL10 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the first translucent flat plate P1, the second translucent flat plate P2, and the wafer W arranged to face each other. In FIG. 3, when the illumination light IL10 is irradiated. From the first diffraction grating G11, diffracted light corresponding to the period T1 is generated. If the first diffraction grating G11 is a phase modulation type grating having a duty ratio of 1: 1 and a phase difference of 180 degrees, the generated diffracted light is mainly + 1st order diffracted light LP and −1st order diffracted light LM. However, other orders of diffracted light may be generated.

±1次回折光LP,LMの回折角θは、露光光(照明光IL10)の波長λに対して、
sinθ= λ/T1 …(2)
により表わされる角である。
ただし、これは、±1次回折光LP,LMが第1の透光性平板P1を透過して空気(その代わりの窒素又は希ガス等であってもよい。以下も同様である。)中に射出した後の回折角である。即ち、±1次回折光LP,LMの第1の透光性平板P1中の回折角θ’は、第1の透光性平板P1の屈折率nを用いて、
sinθ’= λ/(n×T1) …(3)
により表わされる角となる。
The diffraction angle θ of the ± first-order diffracted light LP and LM is relative to the wavelength λ of the exposure light (illumination light IL10).
sin θ = λ / T1 (2)
Is the angle represented by
However, this is because ± 1st-order diffracted light LP, LM passes through the first light-transmitting flat plate P1 and is in the air (it may be nitrogen or a rare gas instead. The same applies hereinafter). It is the diffraction angle after ejection. That is, the diffraction angle θ ′ of the ± first-order diffracted light LP, LM in the first light-transmitting flat plate P1 is obtained by using the refractive index n of the first light-transmitting flat plate P1.
sin θ ′ = λ / (n × T1) (3)
Is the angle represented by

続いて、±1次回折光LP,LMは第2の透光性平板P2上の第2の回折格子G21に入射する。ここで、上述の如く第2の回折格子G21も位相変調型の回折格子であるから、第2の回折格子G21からも主に±1次回折光が発生する。
本例においては、第2の回折格子G21の周期T2が第1の回折格子G11の周期T1の半分、即ちT1=2×T2の条件を満たす。この場合、+1次回折光LPの第2の回折格子G21への照射により発生する−1次回折光LP1は、Z方向に対し傾き角θをもって−X方向に傾いて発生する。また、−1次回折光LMの第2の回折格子G21への照射により発生する+1次回折光LM1は、Z方向に対し傾き角θをもって+X方向に傾いて発生する。なお、第2の回折格子G21によって発生する2次以上(自然数Qを用いてQ次)の回折光を使用することを前提に、T2=Q×T1/2である第2の回折格子を使用することもできる。なお、上式はQが自然数の場合について全般に成立するものであり、形成される干渉縞の周期は、第2の回折格子G21の周期のQ分の1(1/Q)の周期を持つことになる。
Subsequently, the ± first-order diffracted lights LP and LM are incident on the second diffraction grating G21 on the second translucent flat plate P2. Here, since the second diffraction grating G21 is also a phase modulation type diffraction grating as described above, ± first-order diffracted light is mainly generated from the second diffraction grating G21.
In this example, the period T2 of the second diffraction grating G21 satisfies the condition of half the period T1 of the first diffraction grating G11, that is, T1 = 2 × T2. In this case, the −1st order diffracted light LP1 generated by irradiating the second diffraction grating G21 with the + 1st order diffracted light LP is generated with an inclination angle θ with respect to the Z direction and tilted in the −X direction. Further, the + 1st order diffracted light LM1 generated by irradiating the second diffraction grating G21 with the −1st order diffracted light LM is generated tilted in the + X direction with an inclination angle θ with respect to the Z direction. Note that the second diffraction grating T2 = Q × T1 / 2 is used on the assumption that second-order or higher-order (Q order using natural number Q) generated by the second diffraction grating G21 is used. You can also The above equation is generally established when Q is a natural number, and the period of the interference fringes formed has a period of 1 / Q (1 / Q) of the period of the second diffraction grating G21. It will be.

図4に示す如く、上記2本の回折光は、ウエハWの鉛直方向(法線方向)VWに対して上記傾き角θを保ってウエハW上に照射され、ウエハWに干渉縞としての明暗パターンIFを形成する。このとき、ウエハW上に形成される干渉縞の明暗パターンIFの周期(強度分布の周期)T3は、
T3 = λ/(2×sinθ) …(4)
となる。これは第1の回折格子G11の周期T1の半分であり、第2の回折格子G21の周期T2の1/Q倍に等しい。
As shown in FIG. 4, the two diffracted lights are irradiated onto the wafer W while maintaining the tilt angle θ with respect to the vertical direction (normal direction) VW of the wafer W, and the wafer W is subjected to light and dark as interference fringes. A pattern IF is formed. At this time, the period (intensity distribution period) T3 of the light / dark pattern IF of the interference fringes formed on the wafer W is:
T3 = λ / (2 × sin θ) (4)
It becomes. This is half of the period T1 of the first diffraction grating G11 and is equal to 1 / Q times the period T2 of the second diffraction grating G21.

この明暗パターンIFが、その明暗に応じてウエハWの表面に形成されているフォトレジストPR等の感光部材を感光し、明暗パターンIFがウエハW上に露光転写される。
従って、ウエハW上には、その全面にX方向に周期T3を有するY方向に平行な明暗パターンが形成される。そして、ウエハW上に形成されたフォトレジストPRには、この明暗パターンが照射され露光される。
The light / dark pattern IF exposes a photosensitive member such as a photoresist PR formed on the surface of the wafer W according to the light / dark, and the light / dark pattern IF is exposed and transferred onto the wafer W.
Accordingly, a bright and dark pattern parallel to the Y direction having a period T3 in the X direction is formed on the entire surface of the wafer W. The light and dark pattern is irradiated and exposed on the photoresist PR formed on the wafer W.

ところで、第2の回折格子G21の周期T2が所定の値より大きい場合には、+1次回折光LPの第2の回折格子G21への照射により不図示の+1次回折光が発生し、−1次回折光LMの第2の回折格子G21への照射により不図示の−1次回折光が発生することになる。そしてこのような回折光は、不要な回折光として明暗パターンIFのコントラストを低下させることとなる。   By the way, when the period T2 of the second diffraction grating G21 is larger than a predetermined value, the + 1st order diffracted light (not shown) is generated by irradiating the second diffraction grating G21 with the + 1st order diffracted light LP, and the −1st order diffracted light. Irradiation to the second diffraction grating G21 of the LM generates −1st order diffracted light (not shown). Such diffracted light reduces the contrast of the light / dark pattern IF as unnecessary diffracted light.

本例では、図3において、第1の回折格子G11と第2の回折格子G21との間の第1の距離L1と、第2の回折格子G21とウエハWとの間の第2の距離L2とは、一例として、第1の回折格子G11上の任意の一点を発した±1次回折光LP,LMが、ウエハWにおいて、ほぼ同一の点に照射されるように設定される。この結果、ウエハW上の各点に照射される回折光は、それぞれ第1の回折格子G11上のほぼ同一の点から発した±1次回折光LP,LMであるから、それらの回折光の可干渉性は高く、良好なコントラストをもって干渉縞を形成することが可能となる。   In this example, in FIG. 3, the first distance L1 between the first diffraction grating G11 and the second diffraction grating G21, and the second distance L2 between the second diffraction grating G21 and the wafer W. As an example, the first-order diffracted light LP, LM emitted from an arbitrary point on the first diffraction grating G11 is set so as to irradiate substantially the same point on the wafer W. As a result, the diffracted light irradiated to each point on the wafer W is ± 1st order diffracted light LP and LM emitted from substantially the same point on the first diffraction grating G11. Interference is high, and interference fringes can be formed with good contrast.

この場合でも、回折格子G11及びG21を介して形成される干渉縞は、その第2の回折格子G21の第1の回折格子G11とは反対側の近傍に、例えば数mm程度離れて形成されていると言うことができる。
なお、ウエハWの第2の回折格子G21からの距離L2が、上記の如き基準位置からずれて設定されている場合には、当該Z方向へのずれ量と照明光IL10のX方向の入射角度範囲の積に概ね比例して、ウエハW上に形成される干渉縞IFのコントラストが低下する。従って、ウエハWに表面の凸凹や設定誤差があっても、ウエハWの全面に高コントラストな干渉縞を形成するためには、照明光IL10のX方向の入射角度範囲は、所定の値より小さいことが望ましい。
Even in this case, the interference fringes formed via the diffraction gratings G11 and G21 are formed in the vicinity of the second diffraction grating G21 on the opposite side to the first diffraction grating G11, for example, about several mm apart. I can say.
When the distance L2 from the second diffraction grating G21 of the wafer W is set so as to deviate from the reference position as described above, the deviation amount in the Z direction and the incident angle in the X direction of the illumination light IL10. In general, the contrast of the interference fringes IF formed on the wafer W decreases in proportion to the product of the range. Accordingly, in order to form high-contrast interference fringes over the entire surface of the wafer W even if the wafer W has surface irregularities or setting errors, the incident angle range in the X direction of the illumination light IL10 is smaller than a predetermined value. It is desirable.

次に、図5を参照して、本例の照明光均一化手段の一例につき説明する。本例の照明光均一化手段は、図1中の集光光学系10と、フライアイレンズ13とよりなるものである。
図5(A)は、そのうちのフライアイレンズ13と、図1のレンズ19からレンズ35までのレンズ系を総括的に表す照明系後群レンズ35aと、透光性平板P1及びP2とを+X方向から見た図であり、図5(B)はこれを−Y方向から見た図である。図5(A)において、フライアイレンズ13は、遮光性の部材14上にレンズエレメントF1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8をY方向に沿って一列に配列して構成されている。図1の集光光学系10からの照明光IL5がフライアイレンズ13に照射され、フライアイレンズ13を射出した照明光IL7は、照明系後群レンズ35aで屈折され照明光IL10となって第1の透光性平板P1に入射する。
Next, an example of the illumination light uniformizing means of this example will be described with reference to FIG. The illumination light uniformizing means of this example comprises the condensing optical system 10 and the fly eye lens 13 in FIG.
FIG. 5A shows a fly-eye lens 13, an illumination system rear group lens 35 a that collectively represents the lens system from the lens 19 to the lens 35 in FIG. 1, and translucent plates P 1 and P 2. It is the figure seen from the direction, FIG.5 (B) is the figure seen from the -Y direction. 5A, the fly-eye lens 13 is configured by arranging lens elements F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, and F8 in a line along the Y direction on a light-shielding member. ing. Illumination light IL5 from the condensing optical system 10 of FIG. 1 is applied to the fly-eye lens 13, and the illumination light IL7 emitted from the fly-eye lens 13 is refracted by the illumination system rear group lens 35a and becomes the illumination light IL10. 1 is incident on a translucent flat plate P1.

この場合、フライアイレンズ13の一列に配置された複数のレンズエレメントF1〜F8に光束を集光させるインプット光学系を備えてもよい。
このとき、フライアイレンズ13がY方向に沿って一列に配置された複数のレンズエレメントF1〜F8からなるものであるため、照明光IL10の第1の透光性平板P1への入射角度特性は、X方向とY方向とで異なったものとなる。
In this case, you may provide the input optical system which condenses a light beam to several lens element F1-F8 arrange | positioned at the line of the fly eye lens 13. FIG.
At this time, since the fly-eye lens 13 is composed of a plurality of lens elements F1 to F8 arranged in a line along the Y direction, the incident angle characteristic of the illumination light IL10 to the first translucent flat plate P1 is as follows. The X direction and the Y direction are different.

照明系後群レンズ35aは、その入射側焦点面がフライアイレンズ13の射出面と一致し、その射出側焦点面が第1の透光性平板P1の上面(+Z方向の面)と一致する様に配置される。従って、照明系後群レンズ35aは、いわゆるフーリエ変換レンズを構成する。
フライアイレンズ13の各レンズエレメントを射出した照明光IL7は、照明系後群レンズ35aにより屈折され、照明光IL10となって第1の透光性平板P1上に重畳して照射される。従って、第1の透光性平板P1上の照明光の強度分布は、当該重畳による平均化効果により均一化される。
The illumination system rear group lens 35a has an incident-side focal plane that coincides with the exit surface of the fly-eye lens 13, and an exit-side focal plane that coincides with the upper surface (the surface in the + Z direction) of the first translucent flat plate P1. Arranged. Accordingly, the illumination system rear group lens 35a constitutes a so-called Fourier transform lens.
The illumination light IL7 emitted from each lens element of the fly-eye lens 13 is refracted by the illumination system rear group lens 35a, and is irradiated with the illumination light IL10 superimposed on the first translucent flat plate P1. Therefore, the intensity distribution of the illumination light on the first translucent flat plate P1 is made uniform by the averaging effect due to the superposition.

第1の透光性平板P1上の任意の一点IPへの照明光IL10のY方向についての入射角度範囲φは、フライアイレンズ13のY方向への配列に応じて図5(A)に示す如き所定の値となる。
一方、フライアイレンズ13がX方向については1列しかないことから、X方向についての入射角度範囲を、所定の値以下に設定できる。従って、一点IPへの照明光IL10の入射角度分布を、X方向への入射角度範囲をY方向への入射角度範囲より小さく設定することができる。そして、X方向の入射角度範囲を所定の値以下に、Y方向への入射角度範囲を所定の値以上に設定することができる。
An incident angle range φ in the Y direction of the illumination light IL10 to an arbitrary point IP on the first translucent flat plate P1 is shown in FIG. 5A according to the arrangement of the fly-eye lenses 13 in the Y direction. It becomes such a predetermined value.
On the other hand, since the fly-eye lens 13 has only one row in the X direction, the incident angle range in the X direction can be set to a predetermined value or less. Therefore, the incident angle distribution of the illumination light IL10 at one point IP can be set such that the incident angle range in the X direction is smaller than the incident angle range in the Y direction. The incident angle range in the X direction can be set to a predetermined value or less, and the incident angle range in the Y direction can be set to a predetermined value or more.

また、必要に応じて、フライアイレンズ13の射出面に、図5(C)に示す如くY方向に長くX方向に狭いスリット状の開口部18を有する開口絞り17を設けることにより、照明光IL10のX方向への入射角度範囲を、さらに制限することもできる。なお、開口部18の長手方向(Y方向)の長さの調節により、第1の透光性平板P1上の一点IPへの照明光IL10のY方向への入射角度範囲を可変とすることができる。また、この開口絞り17は、フライアイレンズ13の射出面と共役な、図1中の集光点28の位置に設けることもできる。   Further, if necessary, the illumination light is provided by providing an aperture stop 17 having a slit-shaped opening 18 that is long in the Y direction and narrow in the X direction as shown in FIG. The incident angle range of the IL 10 in the X direction can be further limited. Note that, by adjusting the length of the opening 18 in the longitudinal direction (Y direction), the incident angle range in the Y direction of the illumination light IL10 to the one point IP on the first translucent flat plate P1 can be made variable. it can. Further, the aperture stop 17 can be provided at the position of the condensing point 28 in FIG. 1 which is conjugate with the exit surface of the fly-eye lens 13.

ところで、1次元的な周期を有する干渉縞の明暗パターンIFを形成する場合、その形成に用いる照明光IL10は、その偏光方向(電場方向)が明暗パターンIFの長手方向に平行、即ち第1の回折格子G11及び第2の回折格子G21の長手方向に平行な直線偏光光であることが好ましい。この場合に、干渉縞IFのコントラストを最高にすることができるからである。   By the way, when the interference fringe light / dark pattern IF having a one-dimensional period is formed, the polarization direction (electric field direction) of the illumination light IL10 used for the formation is parallel to the longitudinal direction of the light / dark pattern IF. The linearly polarized light is preferably parallel to the longitudinal direction of the diffraction grating G11 and the second diffraction grating G21. This is because the contrast of the interference fringe IF can be maximized in this case.

ただし、照明光IL10は、完全な直線偏光光でなくとも、第1の回折格子G11の長手方向(Y方向)の電場成分が、周期方向(X方向)の電場成分よりも大きな照明光であれば、上述のコントラスト向上効果を得ることができる。
照明光IL10のこのような偏光特性は、図1の照明光学系中に設けた偏光制御素子9により実現される。偏光制御素子9は、例えば光軸AX1を回転軸方向として回転可能に設けられた偏光フィルター(ポラロイド板)や偏光ビームスプリッターであり、その回転により照明光IL3の偏光方向を所定の直線偏光とすることができる。
However, even if the illumination light IL10 is not perfect linearly polarized light, it may be illumination light in which the electric field component in the longitudinal direction (Y direction) of the first diffraction grating G11 is larger than the electric field component in the periodic direction (X direction). Thus, the above-described contrast improvement effect can be obtained.
Such polarization characteristics of the illumination light IL10 are realized by the polarization control element 9 provided in the illumination optical system of FIG. The polarization control element 9 is, for example, a polarization filter (polaroid plate) or a polarization beam splitter that is rotatably provided with the optical axis AX1 as the rotation axis direction, and the polarization direction of the illumination light IL3 is changed to a predetermined linear polarization by the rotation. be able to.

光源1がレーザ等の概ね直線偏光に偏光した照明光IL1を放射する光源である場合には、偏光制御素子9として、同じく回転可能に設けられた1/2波長板を用いることもできる。また、それぞれ独自に回転可能に直列に設けられた2枚の1/4波長板を採用することもできる。この場合には、照明光IL3〜IL10の偏光状態を、概ね直線偏光光とするのみでなく、円偏光及び楕円偏光の偏光光とすることもできる。   When the light source 1 is a light source that emits illumination light IL1 polarized in substantially linear polarization, such as a laser, a half-wave plate that is also rotatably provided can be used as the polarization control element 9. It is also possible to employ two quarter-wave plates provided in series so as to be independently rotatable. In this case, the polarization states of the illumination lights IL3 to IL10 can be not only substantially linearly polarized light but also circularly polarized light and elliptically polarized light.

なお、露光装置で露光すべきウエハW上には、以前の露光工程(フォトリソグラフィー工程)において既にパターンが形成されており、新たな露光工程においては、そのパターンと所定の位置関係を保ってパターンを形成する必要があるのが一般的である。
そして、ウエハW上の既存のパターンは、ウエハWへの成膜工程、エッチング工程に伴う熱変形や応力変形により、設計値に比べある程度の伸縮が生じている場合が多い。そこで、露光装置には、このようなウエハWの伸縮に適用して、新たなパターンをある程度伸縮補正してウエハW上に形成することが求められる。
Note that a pattern has already been formed in the previous exposure process (photolithography process) on the wafer W to be exposed by the exposure apparatus. In the new exposure process, the pattern is kept in a predetermined positional relationship. Generally, it is necessary to form.
In many cases, the existing pattern on the wafer W has a certain degree of expansion and contraction compared to the design value due to thermal deformation and stress deformation accompanying the film forming process and etching process on the wafer W. Therefore, the exposure apparatus is required to be applied to such expansion / contraction of the wafer W to form a new pattern on the wafer W by correcting the expansion / contraction to some extent.

本例の露光装置では、Zレベリング機構38Z(高さ制御装置)によって設定されるウエハWのZ位置若しくは照明光IL10の収束発散状態のいずれか一方、又はこれらの両方を変更することにより、ウエハW上に形成する明暗パターンの伸縮補正を行なうことができる。
そして、本例の露光装置においては、図1に示した通り、照明光学系IS中の第4のレンズ群を構成するレンズ29,30,32,35のうち、負レンズ30にはレンズ駆動機構31a,31bが取り付けられ、正レンズ32にはレンズ駆動機構33a,33bが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構31a,31b,33a,33bは、固定軸34a,34b上をZ方向に可動であり、これによりレンズ30及びレンズ32もそれぞれ独立してZ方向に可動である。
In the exposure apparatus of this example, the wafer W is changed by changing either the Z position of the wafer W set by the Z leveling mechanism 38Z (height control apparatus), the convergence / divergence state of the illumination light IL10, or both. Expansion / contraction correction of the light / dark pattern formed on W can be performed.
In the exposure apparatus of the present example, as shown in FIG. 1, among the lenses 29, 30, 32, and 35 constituting the fourth lens group in the illumination optical system IS, the negative lens 30 has a lens driving mechanism. Reference numerals 31a and 31b are attached, and lens drive mechanisms 33a and 33b are attached to the positive lens 32. These lens driving mechanisms 31a, 31b, 33a, and 33b are movable in the Z direction on the fixed shafts 34a and 34b, whereby the lens 30 and the lens 32 are also independently movable in the Z direction.

即ち、第4のレンズ群29,30,32,35は、全体としていわゆるインナーフォーカスレンズを構成することとなり、その焦点距離または焦点位置が可変となる。そのレンズ駆動機構31a,31b,33a,33bでその第4のレンズ群29,30,32,35の焦点距離又は焦点位置を制御することにより、照明光IL10の収束発散状態を可変とすることができる。なお、これに併せて、照明光学系ISの第1のレンズ群2,3,4,6についてもZ位置調整機構を設け、上記第4のレンズ群29,30,32,35と併せて、照明光IL10の収束発散状態を可変とすることもできる。   That is, the fourth lens group 29, 30, 32, 35 constitutes a so-called inner focus lens as a whole, and its focal length or focal position is variable. By controlling the focal lengths or focal positions of the fourth lens groups 29, 30, 32, and 35 with the lens driving mechanisms 31a, 31b, 33a, and 33b, the convergence / divergence state of the illumination light IL10 can be made variable. it can. In addition to this, a Z position adjusting mechanism is also provided for the first lens groups 2, 3, 4, and 6 of the illumination optical system IS, and together with the fourth lens groups 29, 30, 32, and 35, The convergence / divergence state of the illumination light IL10 may be variable.

このために、図1に示した通り、第1のレンズ群2,3,4,6中の負レンズ4にはレンズ駆動機構5a,5bが取り付けられ、正レンズ6にはレンズ駆動機構7a,7bが取り付けられている。そして、これらのレンズ駆動機構5a,5b,7a,7bは、固定軸8a,8b上をZ方向に可動であり、これによりレンズ4及びレンズ6もそれぞれ独立してZ方向に可動とすることができる。   For this purpose, as shown in FIG. 1, lens driving mechanisms 5a and 5b are attached to the negative lens 4 in the first lens group 2, 3, 4 and 6, and the lens driving mechanisms 7a and 5a are attached to the positive lens 6. 7b is attached. These lens driving mechanisms 5a, 5b, 7a and 7b are movable in the Z direction on the fixed shafts 8a and 8b, whereby the lens 4 and the lens 6 can be independently moved in the Z direction. it can.

これらの伸縮補正は、ウエハWの露光に先立ち、ウエハマーク検出機構43によりウエハW上の複数箇所に形成されている既存の回路パターンあるいは位置合せマークの位置を検出することにより予め計測したウエハWの伸縮量に基いて行なうことが望ましい。また、露光装置には、ウエハマーク検出機構43による上記位置計測精度を向上するために、ウエハマーク検出機構43の位置でウエハステージ38の位置計測を可能とする検出機構であるY軸のレーザ干渉計40Y3(図6参照)等を設けておくことが望ましい。   These expansion / contraction corrections are performed in advance by measuring the positions of existing circuit patterns or alignment marks formed at a plurality of locations on the wafer W by the wafer mark detection mechanism 43 prior to exposure of the wafer W. It is desirable to carry out based on the amount of expansion / contraction. The exposure apparatus also includes a Y-axis laser interference that is a detection mechanism that enables the position measurement of the wafer stage 38 at the position of the wafer mark detection mechanism 43 in order to improve the position measurement accuracy by the wafer mark detection mechanism 43. It is desirable to provide a total of 40Y3 (see FIG. 6).

次に、本例の露光方法の一例につき説明する。本例においては、図1の第1の透光性平板P1に照射される照明光IL10の領域は、ウエハWを覆う円形領域、又は図6に示すようにウエハWよりも小さな照明領域42のいずれでも可能である。後者の照明領域42のX方向の幅はウエハWの直径より大きい。このように小さな照明領域42を用いる際には、干渉縞が形成されている照明領域42に対してウエハWを干渉縞の長手方向、すなわちY方向と概ね平行な方向に走査して露光を行う必要がある。   Next, an example of the exposure method of this example will be described. In this example, the area of the illumination light IL10 irradiated to the first translucent flat plate P1 in FIG. 1 is a circular area covering the wafer W or an illumination area 42 smaller than the wafer W as shown in FIG. Either is possible. The width of the latter illumination area 42 in the X direction is larger than the diameter of the wafer W. When such a small illumination area 42 is used, exposure is performed by scanning the wafer W in the longitudinal direction of the interference fringes, that is, in a direction substantially parallel to the Y direction, with respect to the illumination areas 42 where the interference fringes are formed. There is a need.

即ち、図6は、図1のウエハステージ38をレンズ35側から見た図であり、ウエハWへの露光は、図1の光源1、照明光学系IS、第1の透光性平板P1、及び第2の透光性平板P2に対して、図6に示すように、ウエハWをウエハステージ38によりY方向と概ね平行な方向に走査して行なうものとする。上述の通り、ウエハW上には照明光IL10、第1の透光性平板P1上の第1の回折格子G11、及び第2の透光性平板P2上の第2の回折格子G21によりX方向に周期方向を有し、Y方向に長手方向を有する干渉縞の明暗パターンが形成されているから、当該Y方向への走査は干渉縞の明暗パターンの長手方向に沿って行なわれることになる。   6 is a view of the wafer stage 38 of FIG. 1 as viewed from the lens 35 side, and the exposure to the wafer W is performed by the light source 1, the illumination optical system IS, the first light-transmitting flat plate P1, FIG. As shown in FIG. 6, the wafer W is scanned by the wafer stage 38 in a direction substantially parallel to the Y direction with respect to the second translucent flat plate P2. As described above, the illumination light IL10, the first diffraction grating G11 on the first translucent flat plate P1, and the second diffraction grating G21 on the second translucent flat plate P2 are placed on the wafer W in the X direction. Since the bright and dark pattern of the interference fringes having the periodic direction in the longitudinal direction and the longitudinal direction in the Y direction is formed, the scanning in the Y direction is performed along the longitudinal direction of the bright and dark pattern of the interference fringes.

上記走査露光に際しては、ウエハW(ウエハステージ38)のX方向及びY方向の位置やZ軸を回転中心とする回転角は、ウエハステージ38に設けられたX軸の移動鏡39X及びY軸の移動鏡39Yを介して、X軸のレーザ干渉計40X1及び40X2と、Y軸のレーザ干渉計40Y1及び40Y2とを用いて計測され、その計測された位置や回転角が不図示のステージ制御機構により制御される。   In the scanning exposure, the position of the wafer W (wafer stage 38) in the X direction and the Y direction and the rotation angle about the Z axis as the rotation center are set on the X axis movable mirror 39X and the Y axis provided on the wafer stage 38. It is measured using the X-axis laser interferometers 40X1 and 40X2 and the Y-axis laser interferometers 40Y1 and 40Y2 via the movable mirror 39Y, and the measured position and rotation angle are measured by a stage control mechanism (not shown). Be controlled.

このような走査露光により、ウエハWには第1の回折格子G11及び第2の回折格子G21により形成される干渉縞の明暗パターンが、概ねY方向と平行なステージ走り方向に積算されて露光されることになるため、これらの回折格子の欠陥や異物の影響が緩和され、ウエハW上には、欠陥のない良好なパターンが露光される。
なお、走査露光中に生じる干渉縞の明暗パターンとウエハWとのX、Y方向の位置ずれや回転ずれは、前述した透過性平板P1、P2、及びウエハステージ38の位置のレーザ干渉計の計測結果に基づき、第1及び第2の透過性平板P1、P2と、ウエハWとの少なくとも一方の移動により補正される。
By such scanning exposure, the wafer W is exposed by integrating the bright and dark patterns of interference fringes formed by the first diffraction grating G11 and the second diffraction grating G21 in a stage running direction substantially parallel to the Y direction. As a result, the effects of these diffraction grating defects and foreign matter are alleviated, and a good pattern without defects is exposed on the wafer W.
Note that the positional deviation and rotational deviation in the X and Y directions between the bright and dark patterns of interference fringes and the wafer W generated during scanning exposure are measured by the laser interferometers at the positions of the transmissive plates P1, P2 and the wafer stage 38 described above. Based on the result, correction is made by the movement of at least one of the first and second transparent flat plates P1 and P2 and the wafer W.

また、照明領域42内に残存する恐れのある照度の不均一性についても、その誤差が概ねY方向に積算され平均化されるため、実質的により高い均一性を実現することができる。さらに、照明領域42の形状を、X方向の位置によってY方向の幅が変化するものであるとすることもできる。これにより、照明領域42の形状自体を変化させることにより、照明領域42内の照明光照度分布の概ねY方向の積算値を一層均一化することができるからである。   In addition, the illuminance non-uniformity that may remain in the illumination region 42 is also accumulated and averaged substantially in the Y direction, so that substantially higher uniformity can be realized. Further, the shape of the illumination area 42 may be such that the width in the Y direction changes depending on the position in the X direction. This is because, by changing the shape of the illumination area 42 itself, the integrated value in the generally Y direction of the illumination light illuminance distribution in the illumination area 42 can be made more uniform.

このような照明領域42の形状は、図1の照明光学系IS中の視野絞り22に設ける開口の形状により決定することができる。なお、視野絞り22は、第1の透光性基板P1の光源側の近傍に配置しても良い。
また、図7に示すように、ウエハWの大きさに対してX方向及びY方向の両方向で小さい照明領域42aを用いることも可能である。図7において、照明領域42aはX方向に細長い領域であり、X方向の両端部のY方向の幅がほぼ線形に外側に向かって狭くなっている。この場合、照明領域42aでウエハWの全面を露光するためには、図7に照明領域42aの中心の軌跡45で示すように、一例としてウエハWと照明領域42aとをY方向に相対的に移動して露光する動作(走査露光)と、その間にウエハWと照明領域42aとをX方向に相対的に移動する動作(ステップ移動動作)とを繰り返す必要がある。その際に、隣り合う列においては、ウエハWと照明領域42aとの相対移動の方向は反転するとともに、隣接する列間の継ぎ誤差を低減するために、或る列の照明領域42aの端部と、それに隣接する列における照明領域42aの端部とが重なるように露光が行われる。
The shape of the illumination area 42 can be determined by the shape of the opening provided in the field stop 22 in the illumination optical system IS of FIG. The field stop 22 may be disposed in the vicinity of the light source side of the first light-transmitting substrate P1.
Further, as shown in FIG. 7, it is also possible to use an illumination area 42a that is smaller in both the X direction and the Y direction with respect to the size of the wafer W. In FIG. 7, the illumination area 42 a is an elongated area in the X direction, and the width in the Y direction at both ends in the X direction is narrowed outward in a substantially linear manner. In this case, in order to expose the entire surface of the wafer W in the illumination area 42a, as shown by the locus 45 of the center of the illumination area 42a in FIG. 7, as an example, the wafer W and the illumination area 42a are relatively moved in the Y direction. It is necessary to repeat an operation of moving and exposing (scanning exposure) and an operation of moving the wafer W and the illumination area 42a relative to each other in the X direction (step moving operation). At that time, in the adjacent rows, the relative movement direction between the wafer W and the illumination region 42a is reversed, and in order to reduce the joint error between the adjacent rows, the end portions of the illumination regions 42a in a certain row Then, exposure is performed so that the end of the illumination area 42a in the adjacent row overlaps.

なお、実際には照明領域42aが固定されており、ウエハステージ38を駆動することで照明領域42aに対してウエハWがX方向、Y方向に移動するが、図7では説明の便宜上、ウエハWに対して照明領域42aが移動するように表している。なお、照明光学系ISを構成する各レンズを必要に応じて大型化し、視野絞り22の開口を広げることにより、照明領域42をウエハWの全面を覆う程度の大視野に設定することもできる。そして、この場合には、上記の走査露光を行うことなく、上記の干渉縞の明暗パターンをウエハWの全面に一括露光することも可能である。   Actually, the illumination area 42a is fixed, and the wafer W moves in the X direction and the Y direction with respect to the illumination area 42a by driving the wafer stage 38. In FIG. It represents that the illumination area | region 42a moves with respect to. It is to be noted that the illumination area 42 can be set to a large field of view that covers the entire surface of the wafer W by enlarging the lenses constituting the illumination optical system IS as necessary and widening the opening of the field stop 22. In this case, the light and dark patterns of the interference fringes can be collectively exposed on the entire surface of the wafer W without performing the scanning exposure.

なお、ウエハWに対する露光が重ね合わせ露光である場合には、予めその干渉縞の明暗パターンとウエハW上にそれまでの工程で形成されている回路パターンとのアライメントを行っておく必要がある。そのため、図8のウエハステージ38上には図2の回折格子G11及びG21によって形成される干渉縞の位置を計測するための干渉縞計測系41も設けられている。   If the exposure on the wafer W is a superposition exposure, it is necessary to previously align the bright and dark pattern of the interference fringes with the circuit pattern formed on the wafer W in the steps so far. Therefore, an interference fringe measurement system 41 for measuring the position of the interference fringes formed by the diffraction gratings G11 and G21 in FIG. 2 is also provided on the wafer stage 38 in FIG.

なお、上記の実施形態では、図2に示すように回折格子G11及びG21が形成された透光性平板P1及びP2は3箇所でエアパッドによって保持されていたが、次の図9(A)の例で示すように、そのエアパッドの個数及び配置は任意である。
図9(A)は、ホルダ36Aの底面にほぼ90度間隔で配置された4個のエアパッド100A、100B,100C,100Dを介して透光性平板P1を吸着保持する構成を示し、この図9(A)において、一つのエアパッド100Cは外側に待避できるように構成されている。この場合、透光性平板P1を保持するエアパッドの個数と透光性平板P2を保持するエアパッドの個数とが異なってもよいことは言うまでもない。
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the light-transmitting flat plates P1 and P2 on which the diffraction gratings G11 and G21 are formed are held by the air pads at three locations. As shown in the example, the number and arrangement of the air pads are arbitrary.
FIG. 9A shows a configuration in which the translucent flat plate P1 is sucked and held via the four air pads 100A, 100B, 100C, and 100D arranged on the bottom surface of the holder 36A at intervals of about 90 degrees. In (A), one air pad 100C is configured to be retracted to the outside. In this case, it goes without saying that the number of air pads holding the translucent flat plate P1 may be different from the number of air pads holding the translucent flat plate P2.

また、上記の実施形態では、透光性平板P1,P2の搬送機構と露光時の保持機構とが共通であったが、それらを分離してもよい。
図10は、そのように搬送機構と露光時の保持機構とを分離した構成の要部を示す図であり、この図1に対応する部分に同一符号を付して示す図10において、ホルダ36A上に透光性平板P1が吸着保持され、透光性平板P1の端部の上面にエアパッド107B,107D(4箇所のエアパッドの一部である)が固定された搬送アーム106(搬送機構)がY方向及びZ方向の所定範囲内で移動できる状態で配置されている。同様に、ホルダ37A上に透光性平板P2が吸着保持され、透光性平板P2の端部の上面にエアパッド105B,105D(4箇所のエアパッドの一部である)が固定された搬送アーム104(搬送機構)がY方向及びZ方向の所定範囲内で移動できる状態で配置されている。透光性平板P1及びP2にはそれぞれ図2(A)、(B)の回折格子G11及びG21が形成されている。
Moreover, in said embodiment, although the conveyance mechanism of translucent flat plate P1, P2 and the holding mechanism at the time of exposure were common, you may isolate | separate them.
FIG. 10 is a diagram showing a main part of the structure in which the transport mechanism and the holding mechanism at the time of exposure are separated as described above. In FIG. 10 in which parts corresponding to those in FIG. A translucent flat plate P1 is adsorbed and held thereon, and a transport arm 106 (transport mechanism) having air pads 107B and 107D (which are a part of four air pads) fixed to the upper surface of the end of the translucent flat plate P1. They are arranged so as to be movable within a predetermined range in the Y direction and the Z direction. Similarly, the translucent flat plate P2 is sucked and held on the holder 37A, and the air arms 105B and 105D (which are a part of four air pads) are fixed to the upper surface of the end of the translucent flat plate P2. The (conveyance mechanism) is arranged in a state where it can move within a predetermined range in the Y direction and the Z direction. Diffraction gratings G11 and G21 shown in FIGS. 2A and 2B are formed on the translucent flat plates P1 and P2, respectively.

なお、本例のホルダ36A及び37Aには透光性平板P1及びP2の直径よりも小さい円形の開口部が形成され、その開口部の近傍に真空吸着又は電磁吸着用の吸着部が形成されており、その吸着部で透光性平板P1及びP2が露光時に吸着保持される。また、ホルダ36A及び37Aはそれぞれ+Y方向に引き抜くことができるため、搬送アーム104及び106は実際には照明光IL10の光路に対して+Y方向に外れた位置に配置されている。   The holders 36A and 37A of this example are formed with circular openings smaller than the diameters of the light-transmitting flat plates P1 and P2, and a suction part for vacuum suction or electromagnetic suction is formed in the vicinity of the openings. The translucent flat plates P1 and P2 are adsorbed and held by the adsorbing portion during exposure. Further, since the holders 36A and 37A can be pulled out in the + Y direction, the transfer arms 104 and 106 are actually arranged at positions deviated in the + Y direction with respect to the optical path of the illumination light IL10.

この例においては、搬送アーム106にエアパッド107B,107D等を介して吸着保持されている透光性平板P1をホルダ36Aに渡す際には、ホルダ36Aを+Y方向の搬送アーム106の底面側に引き抜いた状態で、搬送アーム106を次第に降下させる。そして、透光性平板P1がホルダ36A上に載置された後(図10の状態)、エアパッド107B,107D等の吸着をオフにして搬送アーム106を上昇させて、ホルダ36A側の吸着をオンにすることで、透光性平板P1がホルダ36A側に受け渡される。その後、ホルダ36Aを手前に移動することで、透光性平板P1が照明光IL10の光路上に配置される。ホルダ36Aから搬送アーム106に透光性平板P1を渡す場合には、これと逆の動作を行えばよい。同様にして、搬送アーム104とホルダ37Aとの間で透光性平板P2の受け渡しを行うことができる。   In this example, when the translucent flat plate P1 sucked and held by the transport arm 106 via the air pads 107B and 107D is passed to the holder 36A, the holder 36A is pulled out to the bottom surface side of the transport arm 106 in the + Y direction. In this state, the transfer arm 106 is gradually lowered. Then, after the translucent flat plate P1 is placed on the holder 36A (the state shown in FIG. 10), the suction of the air pads 107B, 107D, etc. is turned off and the transfer arm 106 is raised to turn on the suction on the holder 36A side. By doing so, the translucent flat plate P1 is delivered to the holder 36A side. Then, the translucent flat plate P1 is disposed on the optical path of the illumination light IL10 by moving the holder 36A to the front. When passing the translucent flat plate P1 from the holder 36A to the transfer arm 106, the reverse operation may be performed. Similarly, the translucent flat plate P2 can be transferred between the transfer arm 104 and the holder 37A.

このように図10の例では、搬送機構と露光時に透光性平板P1,P2を保持する機構とが分離されているため、露光時に透光性平板P1,P2(回折格子G11,G21)を保持する機構を小型化できる。また、その搬送機構では搬送時に透光性平板P1,P2を下方に(図1の光源1側から)吸着保持しているため、その搬送機構の構成を簡素化して小型化でき、露光装置全体の製造コストを低減できる。   As described above, in the example of FIG. 10, the transport mechanism and the mechanism for holding the light-transmitting flat plates P1 and P2 at the time of exposure are separated, so that the light-transmitting flat plates P1 and P2 (diffraction gratings G11 and G21) are disposed at the time of exposure. The holding mechanism can be downsized. Further, since the translucent flat plates P1 and P2 are attracted and held downward (from the light source 1 side in FIG. 1) in the transport mechanism, the structure of the transport mechanism can be simplified and miniaturized, and the entire exposure apparatus. The manufacturing cost can be reduced.

なお、上記の実施形態の透光性平板P1及びP2は円形であったが、それらの形状は図9(B)の例で示すように矩形等のどのような形状でもよい。
図9(B)は、図1の第2のホルダ37A上に載置された第2の透光性平板P2Aを示し、この図9(B)において、矩形の透光性平板P2Aには図2(B)と同じ回折格子G21が形成されている。この例では、透光性平板P2AのY方向の両端部がホルダ37Aの開口37AaをY方向に挟む辺部37Ac及び37Abの上部に位置決めされ、辺部37Ac及び37Abにはそれぞれ透光性平板P2Aを底面側から吸着保持するための真空吸着又は電磁吸着方式の吸着部が形成されている。また、ホルダ37Aの上方に搬送アーム104(搬送機構)が配置され、搬送アーム104の2つのアーム部104Aa及び104Aaの底面に固定されたエアパッド105A,105B及び105C,105Dによって透光性平板P2Aを吸着保持できる。言い換えると、この例では、搬送アーム104の吸着部(エアパッド105A〜105D)と、ホルダ37Aの吸着部とは互いに直交するように配置されている。
In addition, although translucent flat plate P1 and P2 of said embodiment were circular, those shapes may be any shapes, such as a rectangle, as shown in the example of FIG. 9 (B).
FIG. 9B shows a second translucent flat plate P2A placed on the second holder 37A of FIG. 1, and in FIG. 9B, there is no figure on the rectangular translucent flat plate P2A. The same diffraction grating G21 as 2 (B) is formed. In this example, both end portions of the translucent flat plate P2A in the Y direction are positioned above the side portions 37Ac and 37Ab sandwiching the opening 37Aa of the holder 37A in the Y direction. A suction part of a vacuum suction or electromagnetic suction method for sucking and holding the substrate from the bottom side is formed. Further, a transfer arm 104 (transfer mechanism) is disposed above the holder 37A, and the translucent flat plate P2A is attached by air pads 105A, 105B and 105C, 105D fixed to the bottom surfaces of the two arm portions 104Aa and 104Aa of the transfer arm 104. Adsorption can be held. In other words, in this example, the suction part (air pads 105A to 105D) of the transfer arm 104 and the suction part of the holder 37A are arranged so as to be orthogonal to each other.

図9(B)の例では、搬送アーム104はY方向及びZ方向の所定範囲で移動可能であり、ホルダ37Aから搬送アーム104に透光性平板P2Aを受け渡す際には、搬送アーム104を+Y方向からホルダ37Aの上方に移動して、ホルダ37A側の吸着をオフにする。そして、搬送アーム104を次第に降下させて、エアパッド105A〜105Dが透光性平板P2Aに接触した後、搬送アーム104を停止して吸着をオンにした後、搬送アーム104を上昇させてから+Y方向の保管庫(不図示)側に移動させればよい。搬送アーム104からホルダ37A側に透光性平板P2Aを受け渡す際には、逆の動作を行えばよい。   In the example of FIG. 9B, the transfer arm 104 is movable in a predetermined range in the Y direction and the Z direction. When transferring the translucent flat plate P2A from the holder 37A to the transfer arm 104, the transfer arm 104 is moved. Moving from the + Y direction to above the holder 37A, the suction on the holder 37A side is turned off. Then, after the transport arm 104 is gradually lowered and the air pads 105A to 105D come into contact with the translucent flat plate P2A, the transport arm 104 is stopped and suction is turned on, and then the transport arm 104 is raised and then the + Y direction What is necessary is just to move to the storage (not shown) side. When transferring the translucent flat plate P2A from the transfer arm 104 to the holder 37A, the reverse operation may be performed.

このように図9(B)の例でも、搬送機構と露光時に透光性平板P2Aを保持する機構とが分離されているため、露光時に透光性平板P2A(回折格子G21)を保持する機構を小型化できるとともに、下方に透光性平板P2Aを吸着保持する搬送機構の構成も簡素化して小型化できる。
なお、図1の例においては、第1の回折格子G11及び第2の回折格子G21はそれぞれ位相変調型回折格子であるとしたが、両回折格子の構成は、これに限るものではない。例えば、いずれの回折格子も、ハーフトーン位相シフトレチクル(Attenuated Phase Shift Mask)の如く、透過光の位相及び強度の双方を変調する回折格子を用いることもできる。また、第1の回折格子を位相変調型回折格子として、第2の回折格子を強度変調型回折格子としてもよい。
In this way, in the example of FIG. 9B as well, the transport mechanism and the mechanism that holds the translucent flat plate P2A at the time of exposure are separated, so the mechanism that holds the translucent flat plate P2A (diffraction grating G21) at the time of exposure. Can be miniaturized, and the structure of the transport mechanism that holds the translucent flat plate P2A by suction can be simplified and miniaturized.
In the example of FIG. 1, the first diffraction grating G11 and the second diffraction grating G21 are each a phase modulation type diffraction grating, but the configuration of both diffraction gratings is not limited to this. For example, any of the diffraction gratings may be a diffraction grating that modulates both the phase and intensity of transmitted light, such as a halftone phase shift reticle. Further, the first diffraction grating may be a phase modulation type diffraction grating, and the second diffraction grating may be an intensity modulation type diffraction grating.

図11は、図1において、第1の透光性平板P1の+Z方向側(光源側)の面にX方向に周期T1の位相変調型の第1の回折格子G11,G12を形成し、第2の透光性平板P2の−Z方向側(ウエハW側)に周期T2(ここではT1/2に等しい)の強度変調型の第2の回折格子G21Aを形成した場合を示している。なお、図11の例においても、透光性平板P1及びP2は、図1の例と同様にそれぞれエアパッド100A〜100C及び102A〜102Cを介して光源1側から吸着保持されている。   FIG. 11 is a diagram illustrating the first light-transmitting flat plate P1 on the surface on the + Z direction side (light source side) formed with phase modulation type first diffraction gratings G11 and G12 having a period T1 in the X direction. This shows a case where an intensity-modulated second diffraction grating G21A having a period T2 (here, equal to T1 / 2) is formed on the −Z direction side (wafer W side) of the second translucent flat plate P2. Also in the example of FIG. 11, the translucent flat plates P1 and P2 are sucked and held from the light source 1 side through the air pads 100A to 100C and 102A to 102C, respectively, as in the example of FIG.

以下、図11を用いて、照明光IL10の第1の回折格子G11,G12及び第2の回折格子G21Aへの照射により、ウエハW上に干渉縞の明暗パターンが形成される原理について説明する。
図11において、照明光IL10が照射されると、第1の回折格子G11,G12からはその周期T1に応じた回折光が発生する。第1の回折格子G11,G12が、デューティ比1:1で位相差180度の位相変調型格子であれば、0次回折光は消失し発生しない。この場合、主に±1次光の2本の回折光が発生するが、±2次光等の高次回折光も発生する可能性もある。
Hereinafter, the principle that the bright and dark patterns of interference fringes are formed on the wafer W by irradiating the first diffraction gratings G11 and G12 and the second diffraction grating G21A with the illumination light IL10 will be described with reference to FIG.
In FIG. 11, when the illumination light IL10 is irradiated, diffracted light corresponding to the period T1 is generated from the first diffraction gratings G11 and G12. If the first diffraction gratings G11 and G12 are phase modulation type gratings having a duty ratio of 1: 1 and a phase difference of 180 degrees, the 0th-order diffracted light disappears and does not occur. In this case, two diffracted lights of ± 1st order light are mainly generated, but there is a possibility that higher order diffracted lights such as ± 2nd order light are also generated.

しかしながら、周期T1が照明光の実効波長λの3倍より短い場合には、3次以上の高次回折光は発生し得ない。また、上記の如くデューティ比1:1で位相差180度の位相変調型格子であれば2次回折光も発生し得ない。従って、この場合には、第1の回折格子G11,G12からは、+1次回折光LPと−1次回折光LMとの2本のみが発生し、第1の透光性平板P1を透過して第2の透光性平板P2に入射する。続いて、+1次回折光LPと−1次回折光LMとは、第2の透光性平板P2のウエハW側の表面に設けられた第2の回折格子G21Aに照射される。両回折光は対称であるため、以下+1次回折光LPについてのみ説明する。   However, when the period T1 is shorter than three times the effective wavelength λ of the illumination light, the third-order or higher-order diffracted light cannot be generated. Further, if the phase modulation type grating has a duty ratio of 1: 1 and a phase difference of 180 degrees as described above, no second-order diffracted light can be generated. Therefore, in this case, only two of the + 1st order diffracted light LP and the −1st order diffracted light LM are generated from the first diffraction gratings G11 and G12, and pass through the first translucent flat plate P1 to obtain the second. 2 is incident on the translucent flat plate P2. Subsequently, the + 1st order diffracted light LP and the −1st order diffracted light LM are applied to the second diffraction grating G21A provided on the wafer W side surface of the second translucent flat plate P2. Since both diffracted lights are symmetrical, only the + 1st order diffracted light LP will be described below.

+1次回折光LPは、第1の回折格子G11,G12の周期T1により、第2の回折格子G21Aに対して鉛直な方向(法線方向)から所定の角度だけ傾いて第2の回折格子G21Aへ入射する。+1次回折光LPが第2の回折格子G21Aに照射されると、第2の回折格子G21Aからも回折光が発生する。第2の回折格子G21Aが強度変調型の回折格子であることから、当該回折光は0次光を含む回折光となる。   The + 1st-order diffracted light LP is inclined by a predetermined angle from a direction perpendicular to the second diffraction grating G21A (normal direction) by the period T1 of the first diffraction gratings G11 and G12, and enters the second diffraction grating G21A. Incident. When the + 1st order diffracted light LP is irradiated onto the second diffraction grating G21A, diffracted light is also generated from the second diffraction grating G21A. Since the second diffraction grating G21A is an intensity modulation type diffraction grating, the diffracted light is diffracted light including zeroth-order light.

ここで、当該各回折光の発生する角度方向は、照射される照明光(+1次回折光LP)の入射角の傾斜に応じて傾いたものとなる。即ち、第2の回折格子G21Aからは、照射された+1次回折光LPに平行な方向に進行する0次回折光LP0と、第2の回折格子G21AのX方向の周期T2に応じて回折される−1次回折光LP1とが発生する。
なお、第2の回折格子G21Aの周期T2が、上記周期T1及び実効波長との関係で決まる所定の値より大きい場合には、不図示の+1次回折光も発生する可能性がある。しかし、周期T2を、照明光の実効波長以下とすることで、実質的に不図示の+1次回折光の発生を防止することができる。
Here, the angle direction in which each diffracted light is generated is inclined according to the inclination of the incident angle of the illuminating illumination light (+ 1st order diffracted light LP). That is, the second diffraction grating G21A is diffracted according to the zero-order diffracted light LP0 traveling in the direction parallel to the irradiated + 1st-order diffracted light LP and the X-direction period T2 of the second diffraction grating G21A. First-order diffracted light LP1 is generated.
If the period T2 of the second diffraction grating G21A is larger than a predetermined value determined by the relationship between the period T1 and the effective wavelength, + 1st order diffracted light (not shown) may also be generated. However, by setting the period T2 to be equal to or less than the effective wavelength of the illumination light, it is possible to substantially prevent the generation of + 1st order diffracted light (not shown).

この結果、ウエハW上には、0次回折光LP0と−1次回折光LP1との2本の回折光が照射されることとなり、これらの回折光の干渉により干渉縞の明暗パターンが形成される。
なお、図11の構成では、一例として、第1の回折格子G11,G12と第2の回折格子G21Aとの間隔D1に対して、第2の回折格子G21AとウエハWの表面との間隔D2は小さく設定される。
As a result, two diffracted lights of 0th-order diffracted light LP0 and −1st-order diffracted light LP1 are irradiated on the wafer W, and a light / dark pattern of interference fringes is formed by interference of these diffracted lights.
In the configuration of FIG. 11, as an example, the distance D2 between the second diffraction grating G21A and the surface of the wafer W is set to the distance D1 between the first diffraction grating G11, G12 and the second diffraction grating G21A. Set small.

なお、以上の例においては、第1の回折格子G11(又はG11,G12)と第2の回折格子G21(又はG21A)とはそれぞれ別の透光性平板上に形成されるものとしたが、両回折格子を同一の透光性平板上に形成することもできる。
図12は、第1の回折格子G13と第2の回折格子G14とを、それぞれ一つの透光性平板P3の光源側及びウエハW側に形成した例を示す図である。なお、本例においても、各回折格子の構造や製法は上述の例と同様である。また、レンズ35及びその上流の照明光学系も、図1の例と同様であり、透光性平板P3は、図1の透光性平板P1と同様にホルダ36Aに固定されたエアパッド100A,100B等を介して光源1側から吸着保持されており、ホルダ36Aによって搬送及び露光中の保持が行われる。
In the above example, the first diffraction grating G11 (or G11, G12) and the second diffraction grating G21 (or G21A) are formed on different translucent flat plates, respectively. Both diffraction gratings can also be formed on the same translucent flat plate.
FIG. 12 is a diagram showing an example in which the first diffraction grating G13 and the second diffraction grating G14 are formed on the light source side and the wafer W side of one translucent flat plate P3, respectively. Also in this example, the structure and manufacturing method of each diffraction grating are the same as those in the above example. The lens 35 and the illumination optical system upstream thereof are the same as in the example of FIG. 1, and the translucent flat plate P3 is air pads 100A and 100B fixed to the holder 36A in the same manner as the translucent flat plate P1 of FIG. Is held by suction from the light source 1 side and held during conveyance and exposure by the holder 36A.

なお、図12中の透光性平板P4は、第2の回折格子G14の汚染防止、及び第1の距離L1と第2の距離L2とをほぼ等しくするために設けているものである。また、一例として、図1のホルダ36Aによって透光性平板P3とともにその透光性平板P4を保持することが可能であり、この場合、図1のホルダ37A及びその保持駆動機構は省略することが可能である。なお、±2次以上の高次回折光と0次光との干渉縞の明暗パターンを形成することもできる。   Note that the translucent flat plate P4 in FIG. 12 is provided to prevent contamination of the second diffraction grating G14 and to make the first distance L1 and the second distance L2 substantially equal. Further, as an example, it is possible to hold the translucent flat plate P4 together with the translucent flat plate P3 by the holder 36A of FIG. 1, and in this case, the holder 37A and the holding drive mechanism of FIG. Is possible. It is also possible to form a light / dark pattern of interference fringes of higher-order diffracted light of ± 2nd order or higher and 0th-order light.

また、第1の回折格子及び第2の回折格子は、いずれも透光性平板の表面にのみ設けられるものに限られるわけではない。
ところで、以上の例においては、第2の透光性平板P2とウエハWとの間には、空気が存在するものとしていたが、これに代わり、所定の誘電体を満たすこととしても良い。これにより、ウエハWに照射される照明光(回折光)の実質的な波長を、上記誘電体の屈折率分だけ縮小することができ、ウエハW上に形成される干渉縞の明暗パターンの周期T3を一層縮小することが可能となる。なお、そのためには、第2の回折格子G21の周期T2及び第1の回折格子G11の周期T1も、それに比例して縮小する必要があることは言うまでも無い。
Further, the first diffraction grating and the second diffraction grating are not limited to those provided only on the surface of the translucent flat plate.
In the above example, air is present between the second translucent flat plate P2 and the wafer W, but instead, a predetermined dielectric may be filled. Thereby, the substantial wavelength of the illumination light (diffracted light) irradiated to the wafer W can be reduced by the refractive index of the dielectric, and the period of the bright and dark pattern of the interference fringes formed on the wafer W. It becomes possible to further reduce T3. For this purpose, it goes without saying that the period T2 of the second diffraction grating G21 and the period T1 of the first diffraction grating G11 also need to be reduced in proportion thereto.

図13(A)は、これに適したウエハステージ38a等の例を示す図である。ウエハステージ38aの周囲には、連続的な側壁38b,38cが設けられ、側壁38b,38cで囲まれた部分には水等の液体56を保持可能となっている。これにより、ウエハWとホルダ37Aにエアパッド102A,102B等を介して保持された第2の透光性平板P2との間は水に満たされ、照明光の波長は、水の屈折率(波長193nmの光に対して1.46)だけ縮小される。   FIG. 13A is a diagram showing an example of a wafer stage 38a and the like suitable for this. Continuous side walls 38b and 38c are provided around the wafer stage 38a, and a liquid 56 such as water can be held in a portion surrounded by the side walls 38b and 38c. As a result, the space between the wafer W and the second translucent flat plate P2 held on the holder 37A via the air pads 102A, 102B and the like is filled with water, and the wavelength of the illumination light is the refractive index of water (wavelength 193 nm). Is reduced by 1.46).

なお、給水機構54及び排水機構55も併設され、これにより側壁38b,38cで囲まれた部分には汚染の無い清浄な液体が供給されかつ排出される。
また、図13(B)に示す如く、ウエハステージ38aの側壁38d,38eの最上面を第1の透光性平板P1の下面より高くし、ホルダ36Aにエアパッド100A,100B等を介して保持された第1の透光性平板P1とホルダ37Aにエアパッド102A,102B等を介して保持された第2の透光性平板P2との間の空間にも液体を満たすこともできる。給液機構54a及び排液機構55bの機能は上述と同様である。
A water supply mechanism 54 and a drainage mechanism 55 are also provided so that a clean liquid without contamination is supplied to and discharged from a portion surrounded by the side walls 38b and 38c.
Further, as shown in FIG. 13B, the uppermost surfaces of the side walls 38d and 38e of the wafer stage 38a are made higher than the lower surface of the first translucent flat plate P1, and are held by the holder 36A via the air pads 100A and 100B. The space between the first translucent flat plate P1 and the second translucent flat plate P2 held by the holder 37A via the air pads 102A, 102B, etc. can be filled with liquid. The functions of the liquid supply mechanism 54a and the drainage mechanism 55b are the same as described above.

これにより、第1の回折格子G11からウエハWに至る全光路を、空気以外の誘電体で覆うことが可能となり、上述の照明光の実効波長λを、液体の屈折分だけ縮小することが可能となる。そしてこれにより、一層微細な周期を有するパターンの露光が可能となる。
なお、第2の透光性平板P2とウエハWの間に満たす誘電体は水に限らず、他の誘電性液体であっても良いことは言うまでも無い。その場合、その誘電性液体の屈折率は、1.2以上であることが、干渉縞の明暗パターンの周期の縮小の点から好ましい。
As a result, the entire optical path from the first diffraction grating G11 to the wafer W can be covered with a dielectric other than air, and the effective wavelength λ of the illumination light can be reduced by the amount of refraction of the liquid. It becomes. As a result, a pattern having a finer period can be exposed.
Needless to say, the dielectric filled between the second translucent flat plate P2 and the wafer W is not limited to water but may be another dielectric liquid. In that case, the refractive index of the dielectric liquid is preferably 1.2 or more from the viewpoint of reducing the period of the bright and dark pattern of interference fringes.

また、図13(A)、(B)ではウエハWが液体中に配置されるものとしたが、第2の透過性平板P2とウエハWとの間で、少なくとも干渉縞パターンの形成領域を含む所定領域が液体で満たされるようにその供給及び排出を行うようにしてもよい。このとき、特に走査型露光装置では、走査露光時に液体を走査方向に沿って流すようにしてもよいし、ウエハステージ38上でウエハWを囲む所定領域の表面の高さをウエハWの表面とほぼ一致させることが好ましい。さらに、第1及び第2の透過性平板P1、P2の間で、少なくとも照明光IL10の通過領域を含む所定領域を液体で満たすようにしてもよいし、特に走査型露光装置では走査方向に沿って液体を流してもよい。このとき、第2の透過性平板P2とウエハWとの間とは独立に、第1及び第2の透過性平板P1、P2の間で液体の供給及び排出を行うようにしてもよい。   13A and 13B, the wafer W is disposed in the liquid, but includes at least an interference fringe pattern formation region between the second transparent flat plate P2 and the wafer W. The supply and discharge may be performed so that the predetermined area is filled with the liquid. At this time, particularly in the scanning exposure apparatus, the liquid may flow along the scanning direction at the time of scanning exposure, and the height of the surface of a predetermined region surrounding the wafer W on the wafer stage 38 is set to the surface of the wafer W. It is preferable to make them substantially coincide. Further, a predetermined area including at least the passage area of the illumination light IL10 may be filled with the liquid between the first and second transmissive flat plates P1 and P2, and in the scanning exposure apparatus, in particular, along the scanning direction. The liquid may flow. At this time, the liquid may be supplied and discharged between the first and second permeable flat plates P1 and P2 independently of the space between the second permeable flat plate P2 and the wafer W.

なお、本例の露光装置では、各種透光性平板を光路に沿って近接して配置することになるため、その各表面での表面反射に伴う多重干渉による悪影響のおそれがある。そこで、本例においては、図1の光源1からの照明光IL1〜IL10として、その時間的な可干渉距離(光の進行方向についての可干渉距離)が、100[μm]以下の光を使用することが好ましい。これにより多重干渉に伴う不要な干渉縞の発生を避けることができる。   In the exposure apparatus of this example, various translucent flat plates are arranged close to each other along the optical path, and there is a risk of adverse effects due to multiple interference accompanying surface reflection on each surface. Therefore, in this example, as the illumination lights IL1 to IL10 from the light source 1 in FIG. 1, light whose temporal coherence distance (coherence distance in the light traveling direction) is 100 [μm] or less is used. It is preferable to do. Thereby, it is possible to avoid generation of unnecessary interference fringes due to multiple interference.

光の時間的な可干渉距離は、その光の波長をλ、その光の波長分布における波長半値幅をΔλとしたとき、概ねλ2/Δλ で表わされる距離である。従って、露光波長λがArFレーザからの193nmの場合には、その波長半値幅Δλが370pm以上程度である照明光IL1〜IL10を使用することが望ましい。
また、照明光IL1〜IL10の波長としても、より微細な干渉縞パターンIFを得るために200[nm]以下の照明光を使用する事が望ましい。
The temporal coherence distance of light is a distance approximately represented by λ 2 / Δλ, where λ is the wavelength of the light and Δλ is the half-value width of the wavelength distribution of the light. Therefore, when the exposure wavelength λ is 193 nm from the ArF laser, it is desirable to use the illumination light IL1 to IL10 whose wavelength half width Δλ is about 370 pm or more.
Moreover, it is desirable to use illumination light of 200 [nm] or less as the wavelengths of the illumination lights IL1 to IL10 in order to obtain a finer interference fringe pattern IF.

なお、上記の実施形態において、例えば図1のレーザ干渉計40,86,82等の移動鏡39,89,84は独立の部材としてウエハステージ38やホルダ36A,37Aに固定されているが、それらの移動鏡を用いることなく、ウエハステージ38の上端部の側面自体、及びホルダ36A,37Aの側面自体を鏡面加工して、これらの鏡面加工された反射面を移動鏡として使用しても良い。これは参照鏡91,89,85についても同様である。   In the above embodiment, for example, the movable mirrors 39, 89, 84 such as the laser interferometers 40, 86, 82 in FIG. 1 are fixed to the wafer stage 38 and the holders 36A, 37A as independent members. Instead of using the movable mirror, the side surface of the upper end portion of the wafer stage 38 and the side surfaces of the holders 36A and 37A themselves may be mirror-finished, and these mirror-finished reflecting surfaces may be used as the movable mirror. The same applies to the reference mirrors 91, 89, and 85.

また、干渉縞パターンを形成する露光装置(特に照明光学系IS、及び透過性平板P1、P2)の構成は上記実施形態に限られるものでなく、干渉縞パターンを形成する干渉露光方式の露光装置なら本発明を適用することができる。
上記の如くして干渉縞による明暗パターンの露光されたウエハWは、不図示のウエハローダーにより露光装置外に搬送され、現像装置に搬送させる。現像により、ウエハW上のフォトレジストには、露光された明暗パターンに応じたレジストパターンが形成される。そして、エッチング装置において、このレジストパターンをエッチングマスクとして、ウエハW又はウエハW上に形成された所定の膜をエッチングすることにより、ウエハWに所定のパターンが形成される。
In addition, the configuration of the exposure apparatus (in particular, the illumination optical system IS and the transmissive flat plates P1 and P2) for forming the interference fringe pattern is not limited to the above embodiment, and the exposure apparatus of the interference exposure system for forming the interference fringe pattern. Then, the present invention can be applied.
The wafer W having the light and dark pattern exposed by the interference fringes as described above is transferred to the outside of the exposure apparatus by a wafer loader (not shown) and is transferred to the developing apparatus. By development, a resist pattern corresponding to the exposed light and dark pattern is formed on the photoresist on the wafer W. In the etching apparatus, a predetermined pattern is formed on the wafer W by etching the wafer W or a predetermined film formed on the wafer W using the resist pattern as an etching mask.

半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程は、上記の如き微細パターンを多数層に亘って形成する工程を含む。本発明の露光装置による上記露光方法を、そのような多数回のパターン形成工程の中の少なくとも1つの工程に使用して、電子デバイスを製造することができる。
また、上記少なくとも1つの工程において、本発明の露光装置による上記露光方法を用いて干渉縞による明暗パターンを露光したウエハW上のフォトレジストPRに対し、一般的な投影露光装置により所定形状のパターンを合成露光して、合成露光されたフォトレジストPRを現像し、上記パターン形成を行なうこともできる。
A manufacturing process of an electronic device such as a semiconductor integrated circuit, a flat panel display, a thin film magnetic head, or a micromachine includes a process of forming the fine pattern as described above over a plurality of layers. An electronic device can be manufactured by using the above-described exposure method by the exposure apparatus of the present invention in at least one of such multiple pattern forming steps.
In addition, in the at least one step, a pattern having a predetermined shape is formed by a general projection exposure apparatus on the photoresist PR on the wafer W that has been exposed to the bright and dark pattern by the interference fringes using the exposure method by the exposure apparatus of the present invention. And the pattern formation can be performed by developing the photoresist PR subjected to the synthetic exposure.

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, Of course, a various structure can be taken in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明の露光方法及び装置は、半導体集積回路、フラットパネルディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程において使用することができる。   The exposure method and apparatus of the present invention can be used in the manufacturing process of electronic devices such as semiconductor integrated circuits, flat panel displays, thin film magnetic heads, and micromachines.

本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた図である。1 is a partially cutaway view showing a schematic configuration of an exposure apparatus as an example of an embodiment of the present invention. (A)は第1の透光性平板P1上に形成した第1の回折格子G11を示す図、(B)は第2の透光性平板P2上に形成した第2の回折格子G21を示す図である。(A) shows the first diffraction grating G11 formed on the first translucent flat plate P1, and (B) shows the second diffraction grating G21 formed on the second translucent flat plate P2. FIG. 第1の回折格子G11と第2の回折格子G21とウエハWとの位置関係、及び回折光LP,LM,LM1,LP1を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the positional relationship of the 1st diffraction grating G11, the 2nd diffraction grating G21, and the wafer W, and the diffracted light LP, LM, LM1, LP1. ウエハW上に形成される干渉縞の強度分布を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing an intensity distribution of interference fringes formed on a wafer W. FIG. (A)は第1の透光性平板への照明光の入射角度範囲を+X方向から見た側面図、(B)はそれを−Y方向から見た側面図、(C)は開口絞り17を示す図である。(A) is a side view of the incident angle range of illumination light on the first light-transmitting flat plate as viewed from the + X direction, (B) is a side view of the incident angle range from the -Y direction, and (C) is the aperture stop 17. FIG. 本発明の実施形態における干渉縞の照明領域の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the illumination area of the interference fringe in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における干渉縞の照明領域の別の例を示す平面図である。It is a top view which shows another example of the illumination area of the interference fringe in embodiment of this invention. 図1の透光性平板P1及びP2の底面側にカバーを設ける構成例を示す要部の拡大図である。It is an enlarged view of the principal part which shows the structural example which provides a cover in the bottom face side of the translucent flat plates P1 and P2 of FIG. (A)は透光性平板P1を吸着保持する複数のエアパッドの別の配置を示す平面図、(B)は矩形の透光性平板P2Aの搬送機構及び保持機構の要部を示す平面図である。(A) is a top view which shows another arrangement | positioning of the several air pad which adsorbs and holds the translucent flat plate P1, (B) is a top view which shows the principal part of the conveyance mechanism and holding mechanism of a rectangular translucent flat plate P2A. is there. 本発明の実施形態の他の例の透光性平板P1及びP2の搬送機構及び保持機構の要部を示す一部を切り欠いた図である。It is the figure which notched the part which shows the principal part of the conveyance mechanism and holding mechanism of the translucent flat plates P1 and P2 of the other example of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の他の例における、第1の回折格子G11,G12と第2の回折格子G21AとウエハWとの位置関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the positional relationship of 1st diffraction grating G11, G12, 2nd diffraction grating G21A, and wafer W in the other example of embodiment of this invention. 第1の回折格子G13と第2の回折格子G14とを、透光性平板P3の両面のそれぞれに設けた状態を示す図である。It is a figure which shows the state which provided the 1st diffraction grating G13 and the 2nd diffraction grating G14 on each of both surfaces of the translucent flat plate P3. (A)はウエハWと第2の透光性平板P2の間にのみ液体を満たす機構の説明図、(B)はさらに透光性平板P2と透光性平板P1との間にも液体を満たす機構の説明図である。(A) is explanatory drawing of the mechanism with which a liquid is filled only between the wafer W and the 2nd translucent flat plate P2, (B) is also liquid also between the translucent flat plate P2 and the translucent flat plate P1. It is explanatory drawing of the mechanism to satisfy | fill.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源、IS…照明光学系、P1…第1の透光性平板、P2…第2の透光性平板、36A…第1ホルダ、37A…第2ホルダ、W…ウエハ,38…ウエハステージ,40…レーザ干渉計、G11…第1の回折格子、G21…第2の回折格子、IL1〜IL10…照明光、100A〜100C,102A〜102C…エアパッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, IS ... Illumination optical system, P1 ... 1st translucent flat plate, P2 ... 2nd translucent flat plate, 36A ... 1st holder, 37A ... 2nd holder, W ... Wafer, 38 ... Wafer stage , 40 ... laser interferometer, G11 ... first diffraction grating, G21 ... second diffraction grating, IL1 to IL10 ... illumination light, 100A to 100C, 102A to 102C ... air pad

Claims (17)

光源からの照明光により感光性の物体上にパターンを露光する露光方法であって、
前記光源からの前記照明光の照明光路中に、前記光源側から順に第1回折格子及び第2回折格子を直列に配置して、前記第2回折格子からの回折光を前記物体に照射し、前記物体上に干渉縞パターンを露光するとともに、
前記第1回折格子及び前記第2回折格子の少なくとも一方が形成される基板を前記光源側から吸着保持することを特徴とする露光方法。
An exposure method for exposing a pattern on a photosensitive object with illumination light from a light source,
In the illumination light path of the illumination light from the light source, a first diffraction grating and a second diffraction grating are arranged in series from the light source side, and the object is irradiated with the diffraction light from the second diffraction grating, Exposing an interference fringe pattern on the object;
An exposure method comprising sucking and holding a substrate on which at least one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is formed from the light source side.
前記第1及び第2回折格子はそれぞれ同一基板の異なる面に形成されることを特徴とする請求項1に記載の露光方法。   2. The exposure method according to claim 1, wherein the first and second diffraction gratings are formed on different surfaces of the same substrate. 前記第1及び第2回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方を前記光源側から吸着保持することを特徴とする請求項1に記載の露光方法。   2. The exposure method according to claim 1, wherein at least one of different substrates on which the first and second diffraction gratings are respectively formed is sucked and held from the light source side. 前記吸着保持される基板の前記物体側に移動制限用の部材を配置することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の露光方法。   4. The exposure method according to claim 1, wherein a member for restricting movement is disposed on the object side of the substrate held by suction. 前記吸着保持される基板の前記物体側の面内の、前記移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部を形成したことを特徴とする請求項4に記載の露光方法。   5. The exposure method according to claim 4, wherein a notch is formed at a position corresponding to at least a part of the movement restricting member in the object side surface of the substrate held by suction. 前記基板は少なくともその搬送時に前記光源側から吸着保持されることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の露光方法。   6. The exposure method according to claim 1, wherein the substrate is sucked and held from at least the light source side during transport. 前記基板は、少なくとも前記物体の露光中に前記光源側から吸着保持されることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 1, wherein the substrate is sucked and held from the light source side at least during exposure of the object. 電子デバイスを構成する回路パターンの形成工程の少なくとも一部において、
請求項1から7のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
In at least a part of the process of forming the circuit pattern constituting the electronic device,
A device manufacturing method using the exposure method according to claim 1.
光源からの照明光の照明光路中に、前記光源側から順に第1回折格子及び第2回折格子を直列に配置し、前記第2回折格子からの回折光を感光性の物体に照射し、前記物体上に干渉縞パターンを露光する露光装置であって、
前記第1回折格子及び前記第2回折格子の少なくとも一方が形成される基板を前記光源側から吸着保持する吸着保持機構を備えたことを特徴とする露光装置。
A first diffraction grating and a second diffraction grating are arranged in order from the light source side in the illumination optical path of the illumination light from the light source, and the photosensitive object is irradiated with the diffracted light from the second diffraction grating, An exposure apparatus that exposes an interference fringe pattern on an object,
An exposure apparatus comprising: a suction holding mechanism for sucking and holding a substrate on which at least one of the first diffraction grating and the second diffraction grating is formed from the light source side.
前記吸着保持機構は、真空吸着によって前記基板を保持することを特徴とする請求項9に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9, wherein the suction holding mechanism holds the substrate by vacuum suction. 前記吸着保持機構は、前記第1及び第2回折格子がそれぞれ異なる面に形成される同一基板を保持することを特徴とする請求項9又は10に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9 or 10, wherein the suction holding mechanism holds the same substrate on which the first and second diffraction gratings are formed on different surfaces. 前記吸着保持機構は、前記第1及び第2回折格子がそれぞれ形成される異なる基板の少なくとも一方を保持することを特徴とする請求項9から11のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9, wherein the suction holding mechanism holds at least one of different substrates on which the first and second diffraction gratings are respectively formed. 前記吸着保持機構は、前記吸着保持される基板の前記物体側に配置される移動制限用の部材を含むことを特徴とする請求項9から12のいずれか一項に記載の露光装置。   13. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the suction holding mechanism includes a movement limiting member disposed on the object side of the suction held substrate. 前記吸着保持される基板の前記物体側の面内の、前記移動制限用の部材の少なくとも一部に対応する位置に切り欠き部が形成されたことを特徴とする請求項13に記載の露光装置。   14. The exposure apparatus according to claim 13, wherein a notch is formed at a position corresponding to at least a part of the movement restricting member in the object side surface of the substrate held by suction. . 前記基板を前記光源からの照明光の照明光路中に搬送する搬送機構をさらに備え、
前記吸着保持機構は、少なくとも前記搬送機構に含まれることを特徴とする請求項9から14のいずれか一項に記載の露光装置。
A transport mechanism for transporting the substrate into an illumination light path of illumination light from the light source;
The exposure apparatus according to claim 9, wherein the suction holding mechanism is included in at least the transport mechanism.
前記搬送機構は、前記物体の露光時にも前記基板を保持することを特徴とする請求項15に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 15, wherein the transport mechanism holds the substrate even when the object is exposed. 前記吸着保持機構は、少なくとも前記照明光路中に配置された前記基板を保持する機構に含まれることを特徴とする請求項9から15のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9, wherein the suction holding mechanism is included in a mechanism that holds at least the substrate disposed in the illumination optical path.
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