JP2009252850A - Mobile body system, exposure apparatus and exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体システム、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体を保持して移動する移動体を備える移動体システム、該移動体システムを備える露光装置及びエネルギビームを物体に照射して前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法、並びに前記露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a moving body system, an exposure apparatus and an exposure method, and a device manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a moving body system including a moving body that moves while holding an object, an exposure apparatus including the moving body system, and energy. The present invention relates to an exposure method for irradiating an object with a beam to form a predetermined pattern on the object, and a device manufacturing method using the exposure apparatus or the exposure method.
従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス(電子デバイスなど)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)又はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが比較的多く用いられている。 Conventionally, in a lithography process for manufacturing microdevices (electronic devices and the like) such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, a step-and-repeat projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan projection exposure apparatus ( A so-called scanning stepper (also called a scanner)) is used relatively frequently.
この種の露光装置では、ウエハ又はガラスプレート等の被露光物体(以下、ウエハと総称する)上の複数のショット領域にレチクル(又はマスク)のパターンを転写するために、ウエハを保持するウエハステージはXY2次元方向に例えばリニアモータ等により駆動される。このウエハステージの位置計測は、長期にわたって計測の安定性が良好で、高分解能なレーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。 In this type of exposure apparatus, a wafer stage that holds a wafer in order to transfer a reticle (or mask) pattern to a plurality of shot areas on an object to be exposed (hereinafter referred to as a wafer) such as a wafer or a glass plate. Is driven in the XY two-dimensional direction by, for example, a linear motor. The position measurement of the wafer stage is generally performed using a high-resolution laser interferometer with good measurement stability over a long period of time.
しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、より高精度なステージの位置制御が要求されるようになり、今や、レーザ干渉計のビーム路上の雰囲気の温度変化及び/又は温度勾配の影響で発生する空気揺らぎに起因する計測値の短期的な変動がオーバレイバジェット中の大きなウエイトを占めるようになっている。 However, due to the miniaturization of patterns due to the high integration of semiconductor elements, more accurate position control of the stage is required, and now the temperature change and / or temperature of the atmosphere on the beam path of the laser interferometer Short-term fluctuations in measured values due to air fluctuations that occur due to the influence of gradients occupy a large weight in the overlay budget.
一方、ステージの位置計測に使用されるレーザ干渉計以外の計測装置として、エンコーダがあるが、エンコーダは、計測においてスケール(グレーティングなど)を使用するため、格子ピッチのドリフト、固定位置ドリフト、あるいは熱膨張等などによりそのスケールの機械的な長期安定性に欠ける。このため、エンコーダは、レーザ干渉計に比べて計測値のリニアリティに欠け、長期安定性に劣るという欠点を有している。 On the other hand, there is an encoder as a measuring device other than the laser interferometer used for measuring the position of the stage. However, since the encoder uses a scale (grating, etc.) in the measurement, the grating pitch drift, fixed position drift, or thermal Lack of mechanical long-term stability of the scale due to expansion or the like. For this reason, the encoder has the disadvantage that it lacks the linearity of the measured value and is inferior in long-term stability compared to the laser interferometer.
上述のレーザ干渉計とエンコーダとの欠点に鑑みて、レーザ干渉計とエンコーダ(回折格子を用いる位置検出センサ)とを併用して、ステージの位置を計測する装置が、種々提案されている(例えば特許文献1、2等参照)。特に、最近では、計測分解能が、レーザ干渉計と同程度以上のエンコーダが出現しており(例えば、特許文献3等参照)、上述のレーザ干渉計とエンコーダとを組み合わせる技術が注目されるようになってきた。
In view of the drawbacks of the laser interferometer and the encoder described above, various apparatuses for measuring the position of the stage using both the laser interferometer and the encoder (position detection sensor using a diffraction grating) have been proposed (for example, (See
しかるに、干渉計のミラー又はエンコーダのスケール(グレーティングなど)は、ステージの外面、例えば側面などに設けられた場合、そのステージが加速した際のステージの微小変形に伴い、ステージ上の位置(ステージ上の所定点との位置関係)が変化してしまい、これがステージの位置計測精度を低下させる蓋然性が高い。また、たとえば、スループットを向上させる観点から、スキャニング・ステッパにおいてウエハステージの加速中に露光を開始するという新技術が提案されたとしても、上記のステージの加速に伴うミラー又はスケールのステージ上での位置の変化が、上記新技術の実施のための障害要因となるおそれがある。 However, when the scale of the interferometer or encoder (grating, etc.) is provided on the outer surface of the stage, such as the side surface, the position on the stage (on the stage) (The positional relationship with the predetermined point) changes, and this is likely to reduce the position measurement accuracy of the stage. In addition, for example, from the viewpoint of improving throughput, even if a new technique is proposed in which exposure is started during the acceleration of the wafer stage in the scanning stepper, even if the stage on the mirror or scale accompanying the acceleration of the above stage is proposed. The change in position may be an obstacle for the implementation of the new technology.
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第1の観点からすると、物体を保持して実質的に所定平面に沿って移動可能で、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体と;前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第1、第2計測点に第1、第2計測光をそれぞれ入射させ、前記第1、第2計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する計測システムと;前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する駆動システムと;を備える移動体システムである。 The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention can hold an object and move substantially along a predetermined plane, and can be moved to the predetermined plane on the back side of the object. A moving body in which a grating is disposed along a substantially parallel plane, and light having a predetermined wavelength can travel inside; from the outside of the moving body through one side surface of the moving body intersecting the predetermined plane; The gratings derived from the first and second measurement lights are respectively incident on the first and second measurement points at different positions with respect to a direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating. A measurement system that receives diffracted light from the movable body and measures position information regarding the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane; and a drive system that drives the movable body based on the positional information of the movable body ; It is a mobile system comprising a.
これによれば、移動体の位置情報の計測において、回折光が移動体内を通過する光路上では、移動体の周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、移動体の外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。そのため、移動体の所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を高精度に計測することができる。さらに、駆動システムは、移動体の位置情報に基づいて、移動体を駆動する。従って、移動体の高精度な駆動制御が可能となる。 According to this, in the measurement of the position information of the moving body, the diffracted light is not affected by the fluctuation of the ambient atmosphere of the moving body on the optical path through which the moving body passes. Furthermore, since the optical path of the diffracted light is close to the outside of the moving body and propagates in almost the same atmosphere, the influence of fluctuations in the surrounding atmosphere is small. Therefore, position information regarding the measurement direction and the rotation direction within a predetermined plane of the moving body can be measured with high accuracy. Further, the drive system drives the moving body based on the position information of the moving body. Therefore, highly accurate drive control of the moving body is possible.
本発明は、第2の観点からすると、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成する露光装置であって、前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;エネルギビームが照射される前記物体が前記移動体に保持される本発明の移動体システムと;を備える露光装置である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam, the patterning apparatus for irradiating the object with the energy beam; and the object irradiated with the energy beam. An exposure apparatus comprising: the moving body system of the present invention held by the moving body.
これによれば、パターニング装置により物体にパターンを高精度に形成することが可能となる。 According to this, it is possible to form a pattern on the object with high accuracy by the patterning device.
本発明は、第3の観点からすると、デバイス製造方法であって、本発明の露光装置を用いて基板を露光することと;前記露光された基板を現像することと;を含むデバイス製造方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a substrate using the exposure apparatus of the present invention; and developing the exposed substrate. is there.
本発明は、第4の観点からすると、エネルギビームを物体に照射して前記物体上に所定のパターンを形成する露光方法であって、前記物体を保持するとともに、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体を、前記所定平面に沿って移動させ、前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第1、第2計測点に第1、第2計測光をそれぞれ入射させ、前記第1、第2計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する工程と;前記移動体の前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する工程と;を含む露光方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an exposure method for irradiating an object with an energy beam to form a predetermined pattern on the object, the object being held, and the predetermined surface on the back side of the object. A grating is arranged along a plane substantially parallel to the plane, and a movable body in which light of a predetermined wavelength can travel is moved along the predetermined plane, and one of the movable bodies crossing the predetermined plane. First and second measurement lights are incident on the first and second measurement points at different positions with respect to the direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body via side surfaces, 1. receiving diffracted light from the grating derived from the second measurement light and measuring positional information on the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane; Is an exposure method comprising: based on the information, a step of driving the movable body.
これによれば、回折光が移動体内を通過する光路上では、移動体の周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、移動体の外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。そのため、移動体の所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を高精度に計測することができる。さらに、駆動する工程では、移動体の位置情報に基づいて、移動体を駆動する。従って、移動体の高精度な駆動制御が可能となる。 According to this, on the optical path through which the diffracted light passes through the moving body, it is not affected by the fluctuation of the ambient atmosphere of the moving body. Furthermore, since the optical path of the diffracted light is close to the outside of the moving body and propagates in almost the same atmosphere, the influence of fluctuations in the surrounding atmosphere is small. Therefore, position information regarding the measurement direction and the rotation direction within a predetermined plane of the moving body can be measured with high accuracy. Further, in the driving step, the moving body is driven based on the position information of the moving body. Therefore, highly accurate drive control of the moving body is possible.
本発明は、第5の観点からすると、本発明の露光方法を用いて前記物体として基板を露光することと;前記露光された基板を現像することと;を含むデバイス製造方法である。 From a fifth aspect, the present invention is a device manufacturing method comprising: exposing a substrate as the object using the exposure method of the present invention; and developing the exposed substrate.
以下、本発明の一実施形態について、図1〜図4に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、一実施形態に係る露光装置100の概略構成が示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置である。露光装置100は、光源及び照明光学系を含み、照明光ILによりレチクルRを照明する照明系12、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影光学系PL、ウエハWを保持するウエハステージWST、及び装置全体を統括制御する主制御装置20(図1では不図示、図4参照)等を備えている。以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルRとウエハWとが相対走査される方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
照明系12は、レチクルブラインド(不図示)で規定されたレチクルR上でX軸方向に延びるスリット状の照明領域を照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。
The
レチクルステージRST上には、回路パターン等が描かれたレチクルRが、例えば真空吸着により、固定されている。レチクルステージRSTは、レチクルRの位置制御のため、レチクルステージ駆動系13(図1では不図示、図4参照)により、照明系12の光軸(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂直なXY平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向(図1における紙面内左右方向、すなわちY軸方向)に所定の走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is fixed, for example, by vacuum suction. Reticle stage RST coincides with the optical axis of illumination system 12 (to be described later, optical axis AX of projection optical system PL) by reticle stage drive system 13 (not shown in FIG. 1, see FIG. 4) for position control of reticle R. 1), and can be driven at a predetermined scanning speed in a predetermined scanning direction (left-right direction in FIG. 1, ie, the Y-axis direction).
レチクルステージRSTのXY平面内の位置は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)11によって、レチクルステージRSTの側面(鏡面加工された端面)を介して、例えば0.5〜1nm程度の分解能で、常時検出される。レチクル干渉計11からのレチクルステージRSTの位置情報は、主制御装置20(図4参照)に送られている。主制御装置20は、レチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系13を介してレチクルステージRSTを駆動する。
The position of the reticle stage RST in the XY plane is, for example, 0.5 to 1 nm by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 11 via the side surface (mirror-finished end surface) of the reticle stage RST. It is always detected with a resolution of the order. Position information of reticle stage RST from
投影光学系PLとしては、例えばZ軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数のレンズ(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率(例えば1/4倍又は1/5倍)を有する。このため、照明系12からの照明光ILによって照明領域が照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明領域内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、その第2面(像面側)に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域に共役な領域(露光領域IA)に形成される。そしてレチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動するとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動することで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが形成される。すなわち、本実施形態では、照明系12、レチクルR及び投影光学系PLによってウエハW上にパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。
As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of lenses (lens elements) arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used. The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 times or 1/5 times). For this reason, when the illumination area is illuminated by the illumination light IL from the
ウエハステージWSTは、その上面にて静電チャック機構(不図示)によりウエハホルダWHを吸着保持している。また、ウエハホルダWHは、該ウエハホルダWHが有する静電チャック機構により、ウエハWを吸着保持する。ウエハステージWSTは、図1に示されるように、ステージ本体14と、その上に固定されたウエハテーブルWTBと、静電チャック機構(不図示)によってウエハテーブルWTBに対して着脱自在のウエハホルダWHと、を含んでいる。なお、ウエハホルダWHをウエハテーブルWTBに固定する保持機構は静電チャック機構に限らず、例えば真空チャック機構あるいはクランプ機構などでも良い。また、ウエハホルダWHは、ウエハテーブルWTBと一体に形成されても良いし、静電チャック機構と異なる機構、例えば真空チャック機構などによってウエハWを保持しても良い。
Wafer stage WST attracts and holds wafer holder WH on its upper surface by an electrostatic chuck mechanism (not shown). Further, the wafer holder WH attracts and holds the wafer W by an electrostatic chuck mechanism included in the wafer holder WH. As shown in FIG. 1, wafer stage WST includes a stage
ステージ本体14(ウエハステージWST)は、例えばリニアモータ及びボイスコイルモータ(VCM)などを含むステージ駆動系27(図4参照)により、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向の6自由度方向に駆動される。これにより、ウエハWは6自由度方向に移動可能である。なお、ステージ本体14はX軸方向、Y軸方向、及びθz方向に駆動可能とし、かつウエハテーブルWTBを少なくともZ軸方向、θx方向、及びθy方向に微動可能としても良い。この場合、ウエハテーブルWTBを6自由度方向に微動可能としても良い。
The stage main body 14 (wafer stage WST) is, for example, driven by a stage drive system 27 (see FIG. 4) including a linear motor, a voice coil motor (VCM), and the like, in the X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, θx direction, θy And 6 degrees of freedom in the θz direction. Thereby, the wafer W can move in the direction of six degrees of freedom. The stage
ウエハテーブルWTBは、透明な部材(例えば、ガラス等)から成る、平面視(上方から見て)、略正方形の板状部材である。ウエハテーブルWTBの上面の中央部にウエハホルダWHが保持されている。ウエハテーブルWTBは、その内部を後述するエンコーダシステムの計測光が進行するので、少なくともこの計測光に対して透明な透明部材で構成される。また、ウエハテーブルWTBは、XY平面と実質的に平行な第1面(上面)及び第2面(下面)と、X軸方向にそれぞれ延びる一対の側面及びY軸方向にそれぞれ延びる一対の側面とを有する。本実施形態では、後述するように、4つの側面(以下では、端面とも呼ぶ)から、計測用のレーザ光(計測光)がウエハテーブルWTBの内部に入射する又は外部に射出される。なお、透明部材は、低熱膨張率の材料であることが好ましく、本実施形態では一例として合成石英などが用いられる。また、ウエハテーブルWTBはその全体が透明部材で構成されても良いが、計測用のレーザ光が通るウエハテーブルWTBの一部のみを透明部材で構成しても良い。 Wafer table WTB is a substantially square plate-like member that is made of a transparent member (for example, glass or the like) in plan view (viewed from above). Wafer holder WH is held at the center of the upper surface of wafer table WTB. Wafer table WTB is composed of a transparent member transparent to at least this measurement light because measurement light of an encoder system, which will be described later, travels inside. Wafer table WTB includes a first surface (upper surface) and a second surface (lower surface) substantially parallel to the XY plane, a pair of side surfaces extending in the X-axis direction, and a pair of side surfaces extending in the Y-axis direction, respectively. Have In this embodiment, as will be described later, laser light for measurement (measurement light) is incident on the inside of wafer table WTB or emitted to the outside from four side surfaces (hereinafter also referred to as end surfaces). The transparent member is preferably a material having a low coefficient of thermal expansion, and synthetic quartz or the like is used as an example in this embodiment. Wafer table WTB may be entirely formed of a transparent member, but only a part of wafer table WTB through which measurement laser light passes may be formed of a transparent member.
ウエハテーブルWTBの−Y側端面及び+Y側端面は、図3(A)に示されるように、X軸方向に延び、かつXZ平面に対して所定角度(θ(0°<θ<90°))傾斜している。すなわち、両端面は、ウエハテーブルWTBの上面に対して鋭角(90°−θ)をなす。同様に、ウエハテーブルWTBの−X側端面及び+X側端面は、Y軸方向に延び、かつYZ平面に対して所定角度(θ)傾斜している。 As shown in FIG. 3A, the −Y side end surface and the + Y side end surface of wafer table WTB extend in the X-axis direction and have a predetermined angle (θ (0 ° <θ <90 °) with respect to the XZ plane. ) Inclined. That is, both end faces form an acute angle (90 ° −θ) with respect to the upper surface of wafer table WTB. Similarly, the −X side end surface and the + X side end surface of wafer table WTB extend in the Y-axis direction and are inclined at a predetermined angle (θ) with respect to the YZ plane.
ウエハテーブルWTBの上面中央部(ウエハホルダWHよりも一回り大きい部分)には、図1に示されるように、X軸方向を周期方向とするグレーティングと、Y軸方向を周期方向とするグレーティングと、を組み合わせた2次元グレーティング(以降、単にグレーティングと呼ぶ)24が水平に設置されている。グレーティング24の上面は、保護部材としてのカバーガラス51によって覆われている。本実施形態では、カバーガラス51の上面に、ウエハホルダWHを吸着保持する前述の静電チャック機構が設けられている。なお、本実施形態では、ウエハテーブルWTBの上面のほぼ全面を覆うようにカバーガラス51を設けているが、グレーティング24を含む上面の一部のみを覆うようにカバーガラス51を設けても良い。また、本実施形態では、カバーガラス51をウエハテーブルWTBと同一の材料で構成するが、他の材料、例えば金属、セラミックス、あるいは薄膜などで構成しても良い。
At the center of the upper surface of wafer table WTB (a portion slightly larger than wafer holder WH), as shown in FIG. 1, a grating having a periodic direction in the X-axis direction, a grating having a periodic direction in the Y-axis direction, A two-dimensional grating (hereinafter simply referred to as a “grating”) 24 in combination is installed horizontally. The upper surface of the grating 24 is covered with a
なお、ウエハテーブルWTBはカバーガラス51を含むものとしても良い。この場合、グレーティング24の形成面がウエハテーブルWTBの最上面ではなくその内部に配置されることになる。また、グレーティング24を、ウエハホルダの裏面に設けても良い。さらに、カバーガラスなどの保護部材を設ける代わりに、例えばウエハホルダなどで代用しても良い。
Wafer table WTB may include
ウエハステージWSTのXY平面内における、すなわちX,Y、θz方向に関する位置情報は、後述するエンコーダシステムにより、グレーティング24を用いて、常時検出されている。検出されるウエハステージWSTの位置情報は主制御装置20に送られる。主制御装置20は、この位置情報に基づいて、前述したリニアモータ及びボイスコイルモータを駆動して、ウエハステージWSTの位置を制御する。
Position information of wafer stage WST in the XY plane, that is, in the X, Y, and θz directions, is always detected using a grating 24 by an encoder system described later. The detected position information of wafer stage WST is sent to
また、露光装置100では、上述のエンコーダシステムとは独立に、ウエハテーブルWTBに固定された移動鏡17を介して、ウエハテーブルWTB(ウエハW)の全6自由度(X,Y,Z,θx,θy,θz)方向に関する位置情報を計測するためのレーザ干渉計システム18が設けられている。なお、レーザ干渉計システム18は、ウエハテーブルWTBに固定されたXY平面に対して45度傾斜した不図示の反射面、及び投影光学系PLを保持する不図示のメインフレームに固定された反射面を介してウエハテーブルWTBのZ位置を計測可能に構成されている。
Further, in the
図4には、露光装置100の制御系の構成がブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置20を中心として構成されている。主制御装置20は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)等を含み、上記検出系など、露光装置100の構成各部を統括制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the control system of the
次に、ウエハステージWSTの位置計測に用いられるエンコーダシステム16(図4参照)の構成について説明する。本実施形態のエンコーダシステム16は、前述のグレーティング24と、グレーティング24に計測用のレーザ光(計測光)Lx1,Ly11,Ly12をそれぞれ照射する光源16Xa,16Ya1,16Ya2(光源16Ya1,16Ya2は、図1及び図3(A)〜図3(C)では不図示、図2(A)参照)と、グレーティング24からの複数の回折光Lx2,Ly21,Ly22をそれぞれ受光する光検出器16Xb,16Yb1,16Yb2(光検出器16Yb1,16Yb2は、図1及び図3(A)〜図3(C)では不図示、図2(A)参照)と、を備えている。光検出器16Xb,16Yb1,16Yb2は、それぞれ複数の回折光Lx2,Ly21,Ly22を集光して干渉光を生成するための回折格子と、生成された干渉光を受光するための受光素子、例えばCCDと、を含む。
Next, the configuration of encoder system 16 (see FIG. 4) used for position measurement of wafer stage WST will be described.
図2(A)には、露光領域IAと、光源16Xa,16Ya1,16Ya2と、光検出器16Xb,16Yb1,16Yb2と、の位置関係が、斜視図にて示されている。光源16Xaと光検出器16Xbは、露光領域IAの中心から−Y側及び+Y側にほぼ等間隔離れた位置に配置されている。光源16Ya1,16Ya2と光検出器16Yb1,16Yb2は、露光領域IAの中心から+X側及び−X側にほぼ等間隔離れた位置に配置されている。なお、本実施形態では、露光領域IAの中心はXY平面内で投影光学系PLの光軸AXと一致している。 2A is a perspective view showing the positional relationship between the exposure area IA, the light sources 16Xa, 16Ya 1 and 16Ya 2 and the photodetectors 16Xb, 16Yb 1 and 16Yb 2 . The light source 16Xa and the light detector 16Xb are arranged at substantially equal intervals from the center of the exposure area IA to the −Y side and the + Y side. The light sources 16Ya 1 and 16Ya 2 and the photodetectors 16Yb 1 and 16Yb 2 are arranged at positions that are substantially equidistant from the center of the exposure area IA on the + X side and the −X side. In the present embodiment, the center of the exposure area IA coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL in the XY plane.
グレーティング24と光源16Xaと受光系16Xbとを用いることにより、ウエハテーブルWTB(ウエハW)のX軸方向に関する位置情報を検出することができる。これらの要素を含んで構成されるエンコーダを、Xエンコーダ16Xと呼ぶ。図2(A)及び図3(A)に示されるように、光源16Xaは計測光Lx1を、XY平面内においてY軸に平行に、YZ平面においてY軸に対して角θを成す方向に、射出する。計測光Lx1は、ウエハテーブルWTBの−Y側の端面に垂直に入射し、ウエハテーブルWTBの内部に進入する。進入した計測光Lx1は、ウエハテーブルWTBの内部を伝播し、グレーティング24にYZ平面内において入射角(90°−θ)で入射する。ここで、図2(B)に示されるように、計測光Lx1のグレーティング24上での照射点が、常に、露光領域IAの中心の直下の点IAaに位置するように、光源16Xaの設置位置、計測光Lx1の射出角、及びウエハテーブルWTBの端面の傾斜角θ、が定められている。
By using the
計測光Lx1が、グレーティング24に入射し、そのX軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図2(A)及び図2(B)には、±1次の回折光Lx2が図示されている。これら±1次の回折光Lx2は、グレーティング24から、図3(A)に示されるように、YZ平面内において射出角(90°−θ)をなして、且つ、図2(B)に示されるように、XY平面内においてY軸に平行な中心軸から互いに絶対値が等しい(ただし符号が異なる)回折角を成す方向へ射出される。なお、これらの回折光は、図3(A)〜図3(C)では、紙面垂直方向に重なっている。 The measurement light Lx1 enters the grating 24 and is reflected and diffracted by the grating having the X-axis direction as a periodic direction, thereby generating a plurality of diffracted lights. 2A and 2B show ± first-order diffracted light Lx2. These ± 1st-order diffracted lights Lx2 form an emission angle (90 ° −θ) in the YZ plane from the grating 24 as shown in FIG. 3A and are shown in FIG. 2B. In the XY plane, the light beams are emitted from the central axis parallel to the Y axis in directions that form diffraction angles having the same absolute value (but different signs). Note that these diffracted lights overlap in the direction perpendicular to the paper surface in FIGS. 3 (A) to 3 (C).
回折光Lx2は、ウエハテーブルWTBの+Y側の端面から外部に射出され、光検出器16Xbによって受光される。光検出器16Xbは、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Lx2を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置20に送られる。主制御装置20は、受信した検出結果から、ウエハテーブルWTB(ウエハW)のX軸方向に関する位置情報を算出する。ここで、Xエンコーダ16Xの計測光Lx1の光路は、図2(B)からもわかるように、Z軸方向から見て(XY平面内において)その計測方向(X軸方向)と直交している。
The diffracted light Lx2 is emitted to the outside from the + Y side end surface of the wafer table WTB, and is received by the photodetector 16Xb. The photodetector 16Xb collects and synthesizes the diffracted light Lx2 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the
同様に、グレーティング24と光源16Ya1と受光系16Yb1とを用いることにより、ウエハテーブルWTB(ウエハW)のY軸方向に関する位置情報を検出することができる。これらの要素を含んで構成されるエンコーダを、Yエンコーダ16Y1と呼ぶ。図2(A)に示されるように、光源16Ya1は、計測光Ly11を、XY平面内においてX軸に平行に、XZ平面においてX軸に対して角θを成す方向に射出する。計測光Ly11は、ウエハテーブルWTBの+X側の端面に垂直に入射し、ウエハテーブルWTBの内部に進入する。進入した計測光Ly11は、ウエハテーブルWTBの内部を伝播し、グレーティング24にXZ平面内において入射角(90°−θ)で入射する。ここで、図2(B)に示されるように、計測光Ly11のグレーティング24上での照射点が、常に、露光領域IAの中心の直下の点IAaの+X側且つ−Y側に位置するように、光源16Ya1の設置位置、計測光Ly11の射出角、及びウエハテーブルWTBの端面の傾斜角θ、が定められている。
Similarly, by using the
計測光Ly11が、グレーティング24に入射し、そのY軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図2(A)及び図2(B)には、±1次の回折光Ly21が図示されている。これら±1次の回折光Ly21は、グレーティング24から、XZ平面内において射出角(90°−θ)を成し、且つ、図2(B)に示されるように、XY平面内においてX軸に平行な中心軸から互いに絶対値が等しい(ただし符号が異なる)回折角を成す方向へ射出される。 Measuring light LyI 1 is incident on the grating 24, by being reflected and diffracted by the grating to the Y-axis direction and periodic direction, a plurality of diffracted light is generated. FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), the diffracted light Ly2 1 of ± 1-order is shown. These ± 1st-order diffracted lights Ly2 1 form an emission angle (90 ° −θ) in the XZ plane from the grating 24, and as shown in FIG. 2B, the X-axis in the XY plane Are emitted in directions of diffraction angles having the same absolute value (but with different signs) from the central axis parallel to.
回折光Ly21は、ウエハテーブルWTBの−X側の端面から外部に射出され、光検出器16Yb1によって受光される。光検出器16Yb1は、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Ly21を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置20に送られる。
Diffracted light Ly2 1 is emitted to the outside from the −X side end face of wafer table WTB, and is received by photodetector 16Yb 1 . The photodetector 16Yb 1 collects and synthesizes the diffracted light Ly2 1 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the
上述のYエンコーダ16Y1と同様に、グレーティング24と光源16Ya2と受光系16Yb2とを含むYエンコーダ16Y2を用いることにより、ウエハテーブルWTB(ウエハW)のY軸方向に関する位置情報を検出することができる。図2(A)に示されるように、光源16Ya2は、計測光Ly11と平行に、計測光Ly12を射出する。計測光Ly12は、ウエハテーブルWTBの+X側の端面を介してテーブル内部に進入し、グレーティング24に入射する。ここで、図2(B)に示されるように、計測光Ly12のグレーティング24上での照射点が、常に、露光領域IAの中心の直下の点IAaの−X側且つ+Y側に位置するように、光源16Ya2の設置位置、計測光Ly12の射出角、及びウエハテーブルWTBの端面の傾斜角θ、が定められている。
Like the
なお、図2(B)に示されるように、XY平面内において、計測光Ly11,Ly12は、点IAaを通るX軸に平行な軸を中心に、それぞれ−Y側、+Y側に等距離離間している。従って、計測光Ly11,Ly12のグレーティング24上の照射点は、それぞれ点IAaから−Y側、+Y側に等距離離間している。さらに、後述するようにウエハテーブルWTBのヨーイング量(θz方向の回転)を計測するために、点IAaから+X側、−X側に等距離離間してもいる。
Incidentally, as shown in FIG. 2 (B), in the XY plane, the measuring
計測光Ly12が、グレーティング24に入射し、そのY軸方向を周期方向とするグレーティングによって反射・回折されることにより、複数の回折光が発生する。図2(A)及び図2(B)には、±1次の回折光Ly22が図示されている。これら±1次の回折光Ly22は、それぞれ±1次の回折光Ly21の光路と平行な光路に沿って、ウエハテーブルWTBの−X側の端面から外部に射出され、光検出器16Yb2によって受光される。光検出器16Yb2は、その内部に設けられた回折格子を用いて、回折光Ly22を集光、合成して干渉光を発生させ、その強度を検出する。検出結果は、主制御装置20(不図示)に送られる。 Measuring light LyI 2 is incident on the grating 24, by being reflected and diffracted by the grating to the Y-axis direction and periodic direction, a plurality of diffracted light is generated. FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), ± 1-order diffracted light Ly2 2 is shown. These ± 1st-order diffracted lights Ly2 2 are emitted to the outside from the −X side end surface of wafer table WTB along optical paths parallel to the optical paths of ± 1st-order diffracted lights Ly2 1 , respectively, and are detected by photodetector 16Yb 2. Is received by. The photodetector 16Yb 2 collects and combines the diffracted light Ly22 2 using a diffraction grating provided therein, generates interference light, and detects its intensity. The detection result is sent to the main controller 20 (not shown).
主制御装置20は、光検出器16Yb1,16Yb2から受信した検出結果に基づいて、ウエハテーブルWTB(ウエハW)のY軸方向及びθz方向に関する位置情報を算出する。なお、Yエンコーダ16Y1,16Y2の計測光Ly11,Ly12の光路は、図2(B)からもわかるように、Z軸方向から見て(XY平面内において)その計測方向(Y軸方向)と直交している。
図3(A)〜図3(C)に示されるように、光源16Xaから射出される計測光Lx1は、少なくともウエハW上に露光領域IAが存在する領域内では、必ず、ウエハテーブルWTBの−Y側の端面に入射する。そのため、図3(A)〜図3(C)に示される領域内をウエハテーブルWTBが移動する際には、Xエンコーダ16Xを用いて、ウエハテーブルWTBのX軸方向に関する位置情報を計測することができる。同様に、光源16Ya1,16Ya2から射出される計測光Ly11,Ly12は、少なくともウエハW上に露光領域IAが存在する領域内では、必ず、ウエハテーブルWTBの+X側の端面に入射する。そのため、露光時移動領域内をウエハテーブルWTBが移動する際には、Yエンコーダ16Y1,16Y2を用いて、ウエハテーブルWTBのY軸方向及びθz方向に関する位置情報を計測することができる。
As shown in FIG. 3A to FIG. 3C, the measurement light Lx1 emitted from the light source 16Xa is always on the wafer table WTB at least in the region where the exposure region IA exists on the wafer W. Incident on the Y side end face. Therefore, when wafer table WTB moves within the area shown in FIGS. 3A to 3C, position information regarding the X-axis direction of wafer table WTB is measured using
以上詳細に説明したように、本実施形態におけるエンコーダシステム16は、光源16Xaから射出される計測光Lx1を、ウエハテーブルWTBの外部からその一側面を介して、露光領域IAの直下に位置する点IAaにてグレーティング24に照射する。同様に、光源16Ya1,16Ya2から射出される計測光Ly11,Ly12を、それぞれ点IAaから+X側、−X側に等距離隔ててグレーティング24に照射する。それにより、複数の回折光が発生する。そして、計測光Lx1,Ly11,Ly12のそれぞれに由来する回折光Lx2,Ly21,Ly22を、光検出器16Xb,16Yb1,16Yb2を用いて受光することにより、X軸,Y軸及びθz方向に関するウエハテーブルWTBの位置情報を計測することができる。従って、ウエハテーブルWTBの位置情報の計測において、回折光がウエハテーブルWTB内を通過する光路上では、ウエハテーブルWTBの周辺雰囲気の揺らぎの影響を受けることがない。さらに、ウエハテーブルWTBの外部についても、回折光の光路は近接し、ほぼ同じ雰囲気中を伝播するので、周辺雰囲気の揺らぎの影響は小さい。従って、高精度なウエハテーブルWTBの位置計測を行うことが可能となる。
As described above in detail, the
さらに、本実施形態では、主制御装置20が、エンコーダシステムによるウエハテーブルWTBの位置情報に基づいて、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)を駆動する。従って、高精度にウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)を駆動することが可能になる。
Further, in the present embodiment,
また、本実施形態では、ウエハテーブルWTB及びこれに保持されるウエハWの位置計測を高精度に行うことが可能なエンコーダシステム16を備えているので、その計測結果に基づいて、レチクルステージRST(レチクルR)とウエハステージWST(ウエハW)とを投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比で相対移動させることにより、ウエハW上にレチクルRのパターンを高精度に形成することが可能となる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、ウエハテーブルWTBのウエハホルダWHの裏面部分にグレーティング24が設けられていることから、ウエハテーブルWTBの加速により、ウエハテーブルWTB上でのグレーティング24の位置が微小に変化することが無い。このため、ウエハテーブルWTBを加速している間にも高精度な位置計測を行うことができる。したがって、例えば加速している間に露光を開始することも可能となり、高スループットが期待できる。 In the present embodiment, since the grating 24 is provided on the back surface portion of the wafer holder WH of the wafer table WTB, the position of the grating 24 on the wafer table WTB is slightly changed by the acceleration of the wafer table WTB. There is no. Therefore, highly accurate position measurement can be performed while accelerating wafer table WTB. Therefore, for example, exposure can be started during acceleration, and high throughput can be expected.
また、本実施形態では、露光領域IAの中心の直下の点IAaにてウエハテーブルWTBの位置を計測しているので、アッベ誤差無く、高精度な位置計測を行うことができ、該計測結果を用いて、露光の際のウエハの位置制御を行うことで、高精度な露光を行うことが可能である。 In the present embodiment, since the position of the wafer table WTB is measured at a point IAa immediately below the center of the exposure area IA, high-precision position measurement can be performed without Abbe error, and the measurement result can be obtained. It is possible to perform highly accurate exposure by controlling the position of the wafer during exposure.
また、本実施形態では、計測光をウエハテーブルWTBの端面から、その内部を伝播させて、グレーティング24に入射させている。この構成の場合、例えば計測光をウエハテーブルWTBの上面から入射し、そして底面にて反射させて、グレーティング24に入射させる構成と比べて、ウエハテーブルWTBのY軸方向及びX軸方向のサイズを小さくすることができる。また、計測光とグレーティング24とのなす角θを小さくすることにより、ウエハテーブルWTBのZ軸方向のサイズ(高さ又は厚さ)も小さくすることができる。従って、本実施形態のエンコーダシステムの構成を採用することにより、ウエハテーブルWTBを小型化することができる。
In the present embodiment, measurement light is propagated from the end surface of wafer table WTB through the interior thereof and is incident on grating 24. In the case of this configuration, for example, the size of the wafer table WTB in the Y-axis direction and the X-axis direction is larger than that in the configuration in which the measurement light is incident from the upper surface of the wafer table WTB and reflected by the bottom surface and incident on the
なお、上記実施形態では、ウエハテーブルWTBのθz方向に関する位置情報を計測するために一対のYエンコーダ16Y1,16Y2を設け、それらの計測結果からウエハテーブルWTBのY軸方向に関する位置情報とともにθz方向に関する位置情報を算出することとした。しかし、これに限らず、一対のXエンコーダを設け、これらの計測結果から、ウエハテーブルWTBのX軸方向に関する位置情報とともにθz方向に関する位置情報を算出することとしても良い。この場合においても、一対のXエンコーダの計測光を、XY平面内において、点IAaを通るY軸に平行な軸を中心に±X側に等距離離間し、且つ、グレーティング24上の点IAaから±X側に等距離離間した点に照射することとする。
In the above embodiment, a pair of Y encoders 16Y 1 and 16Y 2 are provided to measure the position information of wafer table WTB in the θz direction, and θz along with the position information of wafer table WTB in the Y-axis direction is provided from the measurement results. The position information related to the direction was calculated. However, the present invention is not limited thereto, and a pair of X encoders may be provided, and position information regarding the θz direction may be calculated together with position information regarding the X axis direction of wafer table WTB from these measurement results. Also in this case, the measurement light of the pair of X encoders is spaced equidistant from each other by ± X on the axis parallel to the Y axis passing through the point IAa in the XY plane, and from the point IAa on the
また、上記実施形態において、図2(A)に示されるエンコーダシステムの各光源に代えて、2つの計測光を射出する光源を用いても良い。2つの計測光は、光源の内部において、例えば半導体レーザから射出されるレーザ光を回折格子を介して分岐することによって、生成される。射出される2つの計測光は、ウエハテーブルWTBの側面を介してウエハテーブルWTBの内部に進入し、ウエハテーブルWTBの内部を伝播し、グレーティング24に入射する。そして、グレーティング24にて発生する複数の回折光のうち、2つの計測光のそれぞれに由来する少なくとも各1つの回折光が同軸上に合成される。その合成光の強度を、光検出器を用いて検出する。ここで、2つの計測光がグレーティング24上の同一点(例えば点IAa又はその近傍)に入射し、それぞれの計測光に由来する少なくとも各1つの回折光が同軸上に合成されるように、ウエハテーブルWTBの側面に入射する際の屈折を考慮して、光源の設置位置、2つの計測光の射出角、及びウエハテーブルWTBの端面の傾斜角θ、グレーティング24のピッチが定められているものとする。この光源を導入したエンコーダシステムを採用した場合も、図2(A)に示される構成のエンコーダシステム16を用いた場合と同等の効果を得ることができる。
Moreover, in the said embodiment, it may replace with each light source of the encoder system shown by FIG. 2 (A), and may use the light source which inject | emits two measurement light. The two measurement lights are generated inside the light source by, for example, branching laser light emitted from a semiconductor laser via a diffraction grating. The two measurement beams emitted enter the wafer table WTB via the side surface of the wafer table WTB, propagate through the wafer table WTB, and enter the
なお、上記実施形態では、2つの計測光(第1、第2計測光)を、ウエハテーブルのX軸方向(又はY軸方向)の一側の端面から入射させ、その2つの計測光に由来するグレーティングで発生する回折光をウエハテーブルのX軸方向(又はY軸方向)の他側の端面を介して光検出器で受光する構成のエンコーダが用いられる場合について説明した。しかし、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、ウエハテーブルのX軸方向(又はY軸方向)の一側の端面をビームスプリッタにより構成し、該ビームスプリッタを介して第1、第2の計測光それぞれの一部をウエハテーブルの内部に入射させ、ウエハテーブルの天井部に設けられたグレーティングからの第1、第2の計測光に由来する回折光を、ビームスプリッタ(前記端面)で反射された第1、第2の計測光の一部とそれぞれ同軸に合成し、この合成された2組の光の干渉光の強度を光検出器でそれぞれ検出する構成のエンコーダを用いる、移動体システム又は露光装置などにも本発明は好適に適用することができる。 In the above embodiment, two measurement lights (first and second measurement lights) are incident from one end face of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) and are derived from the two measurement lights. A case has been described in which an encoder configured to receive diffracted light generated by a grating to be received by a photodetector through the other end face of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an end surface on one side of the wafer table in the X-axis direction (or Y-axis direction) is configured by a beam splitter, and a part of each of the first and second measurement lights is placed inside the wafer table via the beam splitter. One of the first and second measurement lights reflected by the beam splitter (the end face) is incident and diffracted light derived from the first and second measurement lights from the grating provided on the ceiling of the wafer table. The present invention is also suitably applied to a mobile system or an exposure apparatus that uses an encoder configured to be coaxially combined with each other and to detect the intensity of interference light of the two sets of combined light with a photodetector. can do.
なお、上記実施形態及び変形例では、ウエハテーブルWTBの少なくとも一部を、エンコーダシステムの計測用レーザ光が透過可能な材料(合成石英など)で構成するものとしたが、これに限らず、例えば中空の枠部材などで構成しても良い。この場合、枠部材の開口部に透過部材を設けてその内部を密封しても良いし、その内部の温度を調整可能としても良い。ウエハテーブルを中空の枠部材などで構成する場合を含み、上記実施形態では、エンコーダ本体の構成部分のうち、熱源となる部分(光源、ディテクタなど)と、熱源と成らない部分(光学系など)とを分離し、両者を光ファイバで接続するような構成を採用しても良い。 In the embodiment and the modification, at least a part of the wafer table WTB is made of a material (such as synthetic quartz) that can transmit the measurement laser light of the encoder system. You may comprise with a hollow frame member. In this case, a transparent member may be provided in the opening of the frame member to seal the inside, or the temperature inside the frame member may be adjustable. Including the case where the wafer table is constituted by a hollow frame member or the like, in the above embodiment, of the constituent parts of the encoder body, the part that becomes the heat source (light source, detector, etc.) and the part that does not become the heat source (optical system etc.) It is also possible to adopt a configuration in which the two are separated and connected by an optical fiber.
なお、上記実施形態では露光装置が単一のウエハステージを備える場合について説明したが、これに限らず、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備える露光装置にも、本発明を適用することが可能である。また、例えば、米国特許第6,897,963号明細書に開示されるように、ウエハステージと、ウエハステージとは独立して移動可能な計測ステージとを含むステージ装置を備える露光装置に本発明を適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the exposure apparatus includes a single wafer stage has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, US Pat. No. 6,590,634, US Pat. No. 5,969,441 As disclosed in US Pat. No. 6,208,407, etc., the present invention can also be applied to an exposure apparatus including a plurality of wafer stages. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,897,963, the present invention relates to an exposure apparatus including a stage apparatus including a wafer stage and a measurement stage that can move independently of the wafer stage. It is also possible to apply.
なお、例えば国際公開第2004/053955号パンフレット及びこれに対応する米国特許出願公開第2005/0259234号明細書などに開示される液浸露光装置に、本発明を適用することも可能である。この場合、移動鏡17に代えて、ウエハテーブルWTBの側面に反射面を形成することで、ウエハテーブルWTBの上面が、ウエハWを含め、全体としてフルフラットな同一面となるようにすることが望ましい。
Note that the present invention can also be applied to, for example, an immersion exposure apparatus disclosed in International Publication No. 2004/053955 pamphlet and US Patent Application Publication No. 2005/0259234 corresponding thereto. In this case, instead of the
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、前述の露光領域IAは、投影光学系PLの視野内で光軸AXを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第2004/107011号パンフレットに開示されるインライン型の反射屈折系と同様に、光軸AXを含まないオフアクシス領域でも良い。また、露光領域IAの形状は矩形に限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。 In addition, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system, but also an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system may be not only a refraction system but also a reflection system or a catadioptric system. The projected image may be an inverted image or an erect image. Further, the above-described exposure area IA is an on-axis area including the optical axis AX within the field of view of the projection optical system PL. For example, the exposure area IA is similar to the inline catadioptric system disclosed in WO 2004/107011. In addition, an off-axis region that does not include the optical axis AX may be used. The shape of the exposure area IA is not limited to a rectangle, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.
また、照明光ILは、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)に限らず、KrFエキシマレーザ光(波長248nm)などの紫外光、あるいはF2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。また、例えば米国特許第7,023,610号明細書などに開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外域に波長変換した高調波を用いても良い。 The illumination light IL is not limited to ArF excimer laser light (wavelength 193 nm), but may be ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). good. Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 7,023,610, a single wavelength laser beam in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used as vacuum ultraviolet light. For example, a harmonic that is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into an ultraviolet region using a nonlinear optical crystal may be used.
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、SOR又はプラズマレーザを光源として、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を発生させるとともに、その露光波長(例えば13.5nm)の下で設計されたオール反射光学系、及び反射型マスクを用いるEUV露光装置にも本発明を好適に適用することができる。このほか、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。 In the above embodiment, it is needless to say that the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used. For example, the SOR or plasma laser is used as a light source to generate EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) and designed under the exposure wavelength (for example, 13.5 nm). The present invention can also be suitably applied to an EUV exposure apparatus that uses an all-reflection optical system and a reflective mask. In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.
また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。 In the above embodiment, a light transmissive mask (reticle) in which a predetermined light shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light transmissive substrate is used. Instead of this reticle, for example, As disclosed in US Pat. No. 6,778,257, based on electronic data of a pattern to be exposed, an electronic mask (variable shaping mask, active pattern) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern is disclosed. Also called a mask or an image generator, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.
また、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer. The present invention can be applied.
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in, for example, US Pat. No. 6,611,316, two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and one scan exposure is performed on one wafer. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of shot areas almost simultaneously.
また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置(リソグラフィシステム)に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。 The apparatus for forming a pattern on an object is not limited to the above-described exposure apparatus (lithography system), and the present invention can also be applied to an apparatus for forming a pattern on an object by, for example, an inkjet method.
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。 Note that the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment (the object to be exposed to the energy beam) is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写形成する液晶用の露光装置、あるいは有機EL、薄型磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。 The application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers and forms a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, or an organic EL, thin magnetic head, imaging The present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing elements (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
なお、本発明の移動体システムは、露光装置に限らず、その他の基板の処理装置(例えば、レーザリペア装置、基板検査装置その他)、あるいはその他の精密機械における試料の位置決め装置、ワイヤーボンディング装置等の2次元面内で移動するステージ等の移動体を備えた装置にも広く適用できる。 The moving body system of the present invention is not limited to an exposure apparatus, but may be a substrate processing apparatus (for example, a laser repair apparatus, a substrate inspection apparatus, etc.), a sample positioning apparatus, a wire bonding apparatus, etc. in other precision machines. The present invention can also be widely applied to apparatuses including a moving body such as a stage that moves in the two-dimensional plane.
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。 An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. ) A lithography step for transferring a mask (reticle) pattern onto a wafer, a development step for developing the exposed wafer, an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching is completed. It is manufactured through a resist removal step for removing unnecessary resist, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.
以上説明したように、本発明の移動体システムは、物体を保持して移動するのに適している。また、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームの照射によって物体にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、高集積度のデバイスの製造に適している。 As described above, the mobile system of the present invention is suitable for moving while holding an object. The exposure apparatus and exposure method of the present invention are suitable for forming a pattern on an object by irradiation with an energy beam. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing a highly integrated device.
12…照明系(パターニング装置の一部)、16X…Xエンコーダ、16Y1,16Y2…Yエンコーダ、16Xa,16Ya1,16Ya2…光源、16Xb,16Yb1,16Yb2…光検出器、24…2次元グレーティング、100…露光装置(パターン形成装置)、IAa…所定点、IL…照明光(エネルギビーム)、PL…投影光学系(パターニング装置の一部)、Lx1,Ly11,Ly12…計測光、Lx2,Ly21,Ly21…回折光、W…ウエハ(物体)、WTB…ウエハテーブル(移動体、テーブル)。
12 ... illumination system (part of the patterning device), 16X ...
Claims (41)
前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第1、第2計測点に第1、第2計測光をそれぞれ入射させ、前記第1、第2計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する計測システムと;
前記移動体の位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する駆動システムと;を備える移動体システム。 The object can be held and moved substantially along a predetermined plane, and a grating is arranged on the back side of the object along a plane substantially parallel to the predetermined plane so that light of a predetermined wavelength can travel inside. A moving body;
First and second measurement points having different positions with respect to the direction orthogonal to the measurement direction within the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body through one side surface of the movable body intersecting the predetermined plane, Second measurement light is respectively incident, diffracted light from the grating derived from the first and second measurement lights is received, and position information regarding the measurement direction and the rotation direction of the movable body in the predetermined plane is measured. With a measurement system;
And a driving system that drives the moving body based on position information of the moving body.
前記他の側面は、前記一側面と前記一軸方向に垂直な方向に関して反対側で前記一軸方向に延びる前記移動体の第2側面であり、
前記計測システムは、前記第1側面を介して少なくとも各1つの第1、第2計測光を前記移動体内部に入射させ、該第1、第2計測光に由来する前記回折光を前記第2側面を介してそれぞれ受光する第1計測装置を含む、請求項5に記載の移動体システム。 The one side surface is a first side surface of the movable body extending in a uniaxial direction parallel to the predetermined plane,
The other side surface is a second side surface of the movable body that extends in the uniaxial direction on the opposite side to the one side surface and a direction perpendicular to the uniaxial direction,
The measurement system causes at least one first and second measurement light to enter the movable body through the first side surface, and causes the second diffracted light derived from the first and second measurement lights to be the second. The mobile body system according to claim 5, comprising a first measuring device that receives light through each side surface.
前記第1計測装置は、前記一軸方向に関する前記移動体の位置情報を計測する、請求項6〜8のいずれか一項に記載の移動体システム。 The grating includes a diffraction grating having the uniaxial direction as a periodic direction,
The mobile body system according to any one of claims 6 to 8, wherein the first measurement device measures position information of the mobile body in the uniaxial direction.
前記計測システムは、前記第3、第4側面の一方を介して少なくとも各1つの第3、第4計測光を前記移動体内部に入射させ、該第3、第4計測光に由来する前記回折光を前記第3、第4側面の他方を介して受光する第2計測装置をさらに含む、請求項6〜9のいずれか一項に記載の移動体システム。 The movable body has third and fourth side surfaces extending in a direction perpendicular to the uniaxial direction within the predetermined plane,
The measurement system causes at least one third and fourth measurement light to enter the movable body via one of the third and fourth side surfaces, and the diffraction derived from the third and fourth measurement lights. The moving body system according to any one of claims 6 to 9, further comprising a second measuring device that receives light via the other of the third and fourth side surfaces.
前記第2計測装置は、前記移動体の前記垂直な方向に関する位置情報及び前記所定平面内の回転情報を計測する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の移動体システム。 The grating includes a diffraction grating whose periodic direction is the perpendicular direction;
The mobile body system according to any one of claims 10 to 12, wherein the second measurement device measures position information regarding the vertical direction of the mobile body and rotation information within the predetermined plane.
前記物体に前記エネルギビームを照射するパターニング装置と;
エネルギビームが照射される前記物体が前記移動体に保持される請求項1〜18のいずれか一項に記載の移動体システムと;を備える露光装置。 An exposure apparatus that forms a pattern on an object by irradiation with an energy beam,
A patterning device for irradiating the object with the energy beam;
An exposure apparatus comprising: the moving body system according to claim 1, wherein the object irradiated with an energy beam is held by the moving body.
請求項19〜22のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと;
前記露光された基板を現像することと;を含むデバイス製造方法。 A device manufacturing method comprising:
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 19 to 22;
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
前記物体を保持するとともに、前記物体の裏面側で前記所定平面に実質的に平行な面に沿ってグレーティングが配置され、所定波長の光が内部を進行可能な移動体を、前記所定平面に沿って移動させ、前記所定平面と交差する前記移動体の一側面を介して前記移動体の外部から前記グレーティングの前記所定平面内で計測方向に直交する方向に関して位置が異なる第1、第2計測点に第1、第2計測光をそれぞれ入射させ、前記第1、第2計測光に由来する前記グレーティングからの回折光を受光して前記移動体の前記所定平面内の計測方向及び回転方向に関する位置情報を計測する工程と;
前記移動体の前記位置情報に基づいて、前記移動体を駆動する工程と;を含む露光方法。 An exposure method for irradiating an object with an energy beam to form a predetermined pattern on the object,
A movable body that holds the object and has a grating disposed along a surface substantially parallel to the predetermined plane on the back surface side of the object and capable of traveling light of a predetermined wavelength along the predetermined plane. First and second measurement points that are different in position with respect to a direction orthogonal to the measurement direction in the predetermined plane of the grating from the outside of the movable body via one side surface of the movable body that intersects the predetermined plane. The first and second measurement lights are respectively incident on the first and second measurement lights, and the diffraction light from the grating derived from the first and second measurement lights is received, and the position of the movable body in the predetermined plane and the rotation direction is determined. Measuring information;
And a step of driving the moving body based on the position information of the moving body.
前記他の側面は、前記一側面と前記一軸方向に垂直な方向に関して反対側で前記一軸方向に延びる前記移動体の第2側面であり、
前記計測する工程は、前記第1側面を介して少なくとも各1つの第1、第2計測光を前記移動体内部に入射させ、該第1、第2計測光に由来する前記回折光を前記第2側面を介してそれぞれ受光する第1計測工程を含む、請求項28に記載の露光方法。 The one side surface is a first side surface of the movable body extending in a uniaxial direction parallel to the predetermined plane,
The other side surface is a second side surface of the movable body that extends in the uniaxial direction on the opposite side to the one side surface and a direction perpendicular to the uniaxial direction,
In the measuring step, at least one first and second measurement light is incident on the inside of the moving body via the first side surface, and the diffracted light derived from the first and second measurement light is incident on the first side. The exposure method according to claim 28, further comprising a first measurement step of receiving light through two side surfaces.
前記第1計測工程では、前記一軸方向に関する前記移動体の位置情報を計測する、請求項29〜31のいずれか一項に記載の露光方法。 The grating includes a diffraction grating having the uniaxial direction as a periodic direction,
32. The exposure method according to any one of claims 29 to 31, wherein in the first measurement step, position information of the moving body in the uniaxial direction is measured.
前記計測する工程は、前記第3、第4側面の一方を介して少なくとも各1つの第3、第4計測光を前記移動体内部に入射させ、該第3、第4計測光に由来する前記回折光を前記第3、第4側面の他方を介して受光する第2計測工程をさらに含む、請求項29〜32のいずれか一項に記載の露光方法。 The movable body has third and fourth side surfaces extending in a direction perpendicular to the uniaxial direction within the predetermined plane,
In the measuring step, at least one third and fourth measurement light is incident on the inside of the moving body via one of the third and fourth side surfaces, and the measurement is derived from the third and fourth measurement lights. The exposure method according to any one of claims 29 to 32, further comprising a second measurement step of receiving diffracted light through the other of the third and fourth side surfaces.
前記第2計測工程では、前記移動体の前記垂直な方向及び回転方向に関する位置情報を計測する、請求項33〜35のいずれか一項に記載の露光方法。 The grating includes a diffraction grating whose periodic direction is the perpendicular direction;
36. The exposure method according to any one of claims 33 to 35, wherein in the second measurement step, position information relating to the vertical direction and the rotation direction of the movable body is measured.
前記露光された基板を現像することと;を含むデバイス製造方法。 Exposing a substrate as the object using the exposure method according to any one of claims 24 to 40;
Developing the exposed substrate; and a device manufacturing method.
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CN105278255A (en) * | 2015-03-05 | 2016-01-27 | 杭州汇萃智能科技有限公司 | Noncontact six-degree-of-freedom positioning device and method for magnetic levitation planar motor |
-
2008
- 2008-04-02 JP JP2008096615A patent/JP2009252850A/en active Pending
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