JP2011211180A - Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device manufacturing method, capable of driving a wafer stage with high accuracy, and including forming a pattern on an object and developing the object having the pattern formed thereon.SOLUTION: The positions of wafer stages WST1, WST2 to be driven by a flat motor 30 are measured by using an encoder system, and the wafer stage WST1 is driven on the basis of position measurement information for each of the wafer stages WST1, WST2 which is transmitted from the encoder system and correction information for the position measurement information of the wafer stage WST1 depending on the position of the wafer stage WST2. Thus, an error in measurement of the position of the wafer stage WST1 which is mainly caused by variation in peripheral magnetic field associated with the movement of the wafer stage WST2 can be corrected.

Description

本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, an exposure method and an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element, and a device manufacturing using the exposure method. Regarding the method.

半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(いわゆるステッパ)、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))等が用いられている。   In lithography processes for manufacturing electronic devices (microdevices) such as semiconductor elements (integrated circuits, etc.) and liquid crystal display elements, step-and-repeat exposure apparatuses (so-called steppers) and step-and-scan exposures are mainly used. An apparatus (a so-called scanning stepper (also called a scanner)) or the like is used.

この種の露光装置では、半導体素子の高集積化によるデバイスパターンの微細化に伴い、高い重ね合わせ精度(位置合わせ精度)が要求されるようになってきた。そのため、パターンが形成されるウエハ等(基板)の位置計測に一層高い精度が要求されるようになってきた。   In this type of exposure apparatus, a high overlay accuracy (positioning accuracy) has been required with the miniaturization of device patterns due to high integration of semiconductor elements. Therefore, higher accuracy has been required for position measurement of a wafer or the like (substrate) on which a pattern is formed.

かかる要求に応える装置として、例えば特許文献1には、基板テーブル上に搭載された複数のエンコーダタイプのセンサ(エンコーダヘッド)を用いる位置計測システムを備えた露光装置が提案されている。この露光装置では、エンコーダヘッドは、基板テーブルに対向して配置されたスケールに計測ビームを照射し、スケールからの戻りビームを受光することによって、基板テーブルの位置を計測する。スケールは、複数のエンコーダヘッドのそれぞれが対向する複数の部分から構成され、投影光学系直下の領域を除く基板テーブルの移動領域をカバーしている。   As an apparatus that meets such demands, for example, Patent Document 1 proposes an exposure apparatus that includes a position measurement system that uses a plurality of encoder type sensors (encoder heads) mounted on a substrate table. In this exposure apparatus, the encoder head measures the position of the substrate table by irradiating the scale disposed opposite to the substrate table with the measurement beam and receiving the return beam from the scale. The scale is composed of a plurality of portions facing each of the plurality of encoder heads, and covers the movement area of the substrate table excluding the area directly under the projection optical system.

また、露光装置では、高いスループットも求められる。かかる要請に応え得るものとして、基板ステージが複数、例えば2つ設けられたツインステージタイプの露光装置が知られている。この種の露光装置では、2つの基板ステージで、異なる動作、例えば露光動作とアライメント動作を並行して行うことで、スループットの向上が図られている。ツインステージタイプの露光装置では、それぞれの基板ステージの動きの自由度を最大限に確保するため、その駆動源として平面モータが採用される(例えば、特許文献2参照)。   The exposure apparatus is also required to have high throughput. A twin stage type exposure apparatus provided with a plurality of, for example, two substrate stages is known as a device that can meet such a demand. In this type of exposure apparatus, throughput is improved by performing different operations, for example, an exposure operation and an alignment operation in parallel on two substrate stages. In a twin stage type exposure apparatus, a planar motor is employed as a drive source in order to ensure the maximum degree of freedom of movement of each substrate stage (see, for example, Patent Document 2).

しかるに、最近になって、ツインステージタイプの露光装置では、一方の基板ステージの移動に伴って、他方の基板ステージの位置計測を行う位置計測系(エンコーダなど)の計測値が微小ではあるが影響を受けることが判明した。今後のデバイスルールが32nmよりさらに微細となる時代においては、かかる位置計測誤差も無視することができなくなる。   However, recently, in a twin stage type exposure apparatus, the measurement value of a position measurement system (such as an encoder) that measures the position of the other substrate stage is very small as the one substrate stage moves. Turned out to receive. In the era when device rules in the future become finer than 32 nm, such position measurement errors cannot be ignored.

米国特許出願公開第2006/0227309号明細書US Patent Application Publication No. 2006/0227309 米国特許第6,437,463号明細書US Pat. No. 6,437,463

発明者は、上記の位置計測誤差の主要因をつきとめるべく、鋭意研究を行った結果、基板ステージの位置の変化に起因する装置内の磁場変動(変化)が主要因であることが判明した。本発明は、かかる事情の下でなされたものである。   The inventor conducted intensive research to find out the main cause of the above-described position measurement error, and as a result, it was found that the magnetic field fluctuation (change) in the apparatus due to the change in the position of the substrate stage was the main factor. The present invention has been made under such circumstances.

本発明の第1の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、所定平面に平行なガイド面を有する定盤上で平面モータによって個別に駆動される第1、第2移動体のそれぞれに対する位置計測系による第1及び第2位置情報と、前記第2移動体の位置に応じた第1補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第1移動体を駆動することを含む露光方法が、提供される。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which an object is exposed with an energy beam to form a pattern on the object, and individually by a planar motor on a surface plate having a guide surface parallel to a predetermined plane. Holding the object based on the first and second position information by the position measurement system for each of the first and second movable bodies driven by the first and second correction information according to the position of the second movable body An exposure method including driving the first moving body is provided.

これによれば、位置計測系で計測される第1移動体の第1位置情報に含まれる第2移動体の位置に応じた計測誤差を補正することができ、結果的に第1移動体を高精度に駆動することが可能となる。   According to this, it is possible to correct a measurement error according to the position of the second moving body included in the first position information of the first moving body measured by the position measurement system, and as a result, the first moving body It becomes possible to drive with high accuracy.

本発明の第2の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法が、提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: forming a pattern on an object using the exposure method of the present invention; and developing the object on which the pattern is formed. Provided.

本発明の第3の態様によれば、エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、所定平面に平行なガイド面を有する定盤と、前記定盤内に設けられた固定子と、前記ガイド面を介して前記固定子に対向する第1及び第2可動子とを含んで構成される平面モータと、前記第1及び第2可動子をそれぞれ有し、前記平面モータにより前記ガイド面に沿って駆動される第1及び第2移動体と、前記第1及び第2移動体のそれぞれの位置を計測する位置計測系と、前記位置計測系からの前記第1移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第2移動体の位置情報と、前記第2移動体の位置に応じた第1補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第1移動体を駆動する駆動装置と、を備える露光装置が、提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object, the surface plate having a guide surface parallel to a predetermined plane; A planar motor configured to include a stator provided on the first and second movable elements facing the stator via the guide surface, and the first and second movable elements, respectively. The first and second moving bodies driven along the guide surface by the planar motor, the position measuring system for measuring the positions of the first and second moving bodies, and the position measuring system from the position measuring system. The object is held based on position information of the first moving body, position information of the second moving body from the position measurement system, and first correction information corresponding to the position of the second moving body. An exposure apparatus comprising: a driving device that drives the first moving body; It is subjected.

これによれば、駆動装置により、位置計測系からの第1移動体の位置情報と、位置計測系からの第2移動体の位置情報と、第2移動体の位置に応じた第1補正情報とに基づいて、物体を保持する第1移動体が駆動される。ここで、第1補正情報は、位置計測系で計測される第1移動体の位置情報に含まれる第2移動体の位置に応じた計測誤差を補正するための情報である。従って、第1移動体を高精度に駆動することが可能となる。   According to this, the position information of the first moving body from the position measuring system, the position information of the second moving body from the position measuring system, and the first correction information corresponding to the position of the second moving body are driven by the driving device. Based on the above, the first moving body that holds the object is driven. Here, the first correction information is information for correcting a measurement error corresponding to the position of the second moving body included in the position information of the first moving body measured by the position measurement system. Therefore, the first moving body can be driven with high accuracy.

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. 投影光学系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the encoder system arrange | positioned around a projection optical system. アライメント系の周囲に配置されるエンコーダシステムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the encoder system arrange | positioned around an alignment system. ウエハステージを一部破砕して示す拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view showing a partially broken wafer stage. ウエハステージ上のエンコーダヘッドの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the encoder head on a wafer stage. 図1の露光装置におけるステージ制御に関連する制御系の主要な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a main configuration of a control system related to stage control in the exposure apparatus of FIG. 1. 図7(A)及び図7(B)は、図1の露光装置のステージ装置周辺における磁場を示す図である。7A and 7B are diagrams showing the magnetic field around the stage apparatus of the exposure apparatus of FIG. 図8(A)はウエハテーブル上に設けられた空間像計測用スリットを示す図、図8(B)はレチクルステージ上に設けられた計測用マークを示す図、図8(C)は計測用マークの投影像に対する空間像計測用スリットの走査を説明するための図である。FIG. 8A is a diagram showing aerial image measurement slits provided on the wafer table, FIG. 8B is a diagram showing measurement marks provided on the reticle stage, and FIG. It is a figure for demonstrating the scanning of the slit for aerial image measurement with respect to the projection image of a mark.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図8(C)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・スキャン方式の投影露光装置、すなわち、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系PLが設けられており、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とウエハ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なう。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus, that is, a so-called scanner. As will be described later, in the present embodiment, a projection optical system PL is provided. In the following description, a reticle and wafer are arranged in a direction perpendicular to the Z-axis direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL and in a plane perpendicular to the Z-axis direction. And the direction perpendicular to the Z axis and the Y axis are the X axis directions, and the rotation (tilt) directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are θx, θy, and The description will be made with the θz direction.

露光装置100は、照明系10、レチクルRを保持するレチクルステージRST、投影ユニットPU、ウエハWが載置されるウエハステージWST1,WST2を含むウエハステージ装置50、及びこれらの制御系等を備えている。   The exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST for holding the reticle R, a projection unit PU, a wafer stage device 50 including wafer stages WST1 and WST2 on which the wafer W is placed, a control system for these, and the like. Yes.

照明系10は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、及びレチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系とを含む。照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステム)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとしては、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 illumination system 10 includes a light source, an illuminance uniformizing optical system including an optical integrator, a reticle blind, and the like (both not shown) as disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2003/0025890. And an illumination optical system. The illumination system 10 illuminates the slit-shaped illumination area IAR on the reticle R defined by the reticle blind (masking system) with illumination light (exposure light) IL with a substantially uniform illuminance. Here, as the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.

レチクルステージRST上には、回路パターンなどがそのパターン面(図1における下面)に形成されたレチクルRが、例えば真空吸着により固定されている。また、レチクルステージRSTには、後述するレチクルマーク板が設けられている。レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図6参照)によって、XY平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面直交方向であるY軸方向)に所定の走査速度で駆動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed on its pattern surface (the lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST is provided with a later-described reticle mark plate. The reticle stage RST can be finely driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6) including a linear motor, for example, and in the scanning direction (in the direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1). It can be driven at a predetermined scanning speed in a certain Y-axis direction.

レチクルステージRSTのXY平面(移動面)内の位置情報(θz方向の位置(θz回転量)の情報を含む)は、図1に示される、移動鏡15(実際には、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡(あるいは、レトロリフレクタ)とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられている)に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)16によって例えば0.25nm程度の分解能で常時検出される。なお、レチクルRの少なくとも3自由度方向の位置情報を計測するために、レチクル干渉計16の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば米国特許出願公開第2007/0288121号明細書などに開示されているエンコーダシステムを用いても良い。   Position information (including information on the position in the θz direction (θz rotation amount)) in the XY plane (moving plane) of reticle stage RST is shown in FIG. 1 as moving mirror 15 (actually perpendicular to the Y-axis direction). A reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “a movable mirror having a reflecting surface that is provided with an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction”). For example, it is always detected with a resolution of about 0.25 nm. In order to measure the position information of the reticle R in the direction of at least three degrees of freedom, it is disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2007/0288121 instead of or in combination with the reticle interferometer 16. An encoder system may be used.

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方(−Z側)に配置され、不図示のボディの一部を構成するメインフレーム(メトロロジーフレーム)に保持されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、該鏡筒40に保持された複数の光学素子から成る投影光学系PLとを有している。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXに沿って配列された複数の光学素子(レンズエレメント)からな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、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系10からの照明光ILによって照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(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WST1、WST2との同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルRのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系10、及び投影光学系PLによってウエハW上にレチクルRのパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. 1 (on the −Z side), and is held by a main frame (metrology frame) that forms part of a body (not shown). The projection unit PU has a lens barrel 40 and a projection optical system PL composed of a plurality of optical elements held by the lens barrel 40. As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of optical elements (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, 1/5 times, or 1/8 times). For this reason, when the illumination area IAR is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, the illumination that has passed through the reticle R, in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially aligned, is passed. Due to the light IL, a reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) passes through the projection optical system PL on the second surface (image surface) side of the projection optical system PL. Are formed in an area (exposure area) IA conjugated to the illumination area IAR on the wafer W having a resist (sensitive agent) coated on the surface thereof. The reticle R is moved relative to the illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and the exposure area IA (illumination light) by synchronously driving the reticle stage RST and the wafer stages WST1 and WST2. IL) relative to the wafer W in the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and the pattern of the reticle R is formed in the shot area. Transcribed. That is, in the present embodiment, the pattern of the reticle R is generated on the wafer W by the illumination system 10 and the projection optical system PL, and the sensitive layer (resist layer) on the wafer W is exposed on the wafer W by the illumination light IL. A pattern is formed.

なお、メインフレームは、従来用いられている門型、及び例えば米国特許出願公開第2008/0068568号明細書などに開示される吊り下げ支持型のいずれであっても良い。   The main frame may be any of a conventionally used portal type and a suspension support type disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0068568.

鏡筒40の−Z側端部の周囲には、例えば鏡筒40の下端面とほぼ同一面となる高さで、スケール板21がXY平面に平行に配置されている。スケール板21の中央には、図2に示されるように、矩形又は正方形の開口21aが形成され、開口21aの内部に鏡筒40の−Z側端部が配置されている。スケール板21のX軸方向及びY軸方向の幅はそれぞれA及びBである。この場合、AとBとは、同一であっても良い。すなわち、スケール板21は、正方形であっても良い。また、開口21aは、その内部に投影ユニットPUの鏡筒40の下端が配置できれば、矩形又は正方形に限らず、円形であっても良い。   Around the −Z side end of the lens barrel 40, for example, a scale plate 21 is arranged in parallel with the XY plane at a height that is substantially flush with the lower end surface of the lens barrel 40. As shown in FIG. 2, a rectangular or square opening 21 a is formed in the center of the scale plate 21, and the −Z side end of the lens barrel 40 is disposed inside the opening 21 a. The widths of the scale plate 21 in the X-axis direction and the Y-axis direction are A and B, respectively. In this case, A and B may be the same. That is, the scale plate 21 may be square. Further, the opening 21a is not limited to a rectangle or a square, but may be a circle as long as the lower end of the barrel 40 of the projection unit PU can be disposed therein.

スケール板21は、投影ユニットPU及びアライメント系ALG等を支持するメインフレーム(メトロロジーフレーム)の下面(−Z側の面)に固定(又は吊り下げ支持)されている。   The scale plate 21 is fixed (or suspended) to the lower surface (surface on the −Z side) of the main frame (metrology frame) that supports the projection unit PU, the alignment system ALG, and the like.

スケール板21から+X方向に所定距離離間した位置には、図1に示されるように、スケール板22が、メインフレーム(メトロロジーフレーム)の下面(−Z側の面)に固定(又は吊り下げ支持)されている。スケール板22は、図3に示されるように、スケール板21と同様に構成されており、その開口22aの内部の中央には、アライメント系ALGの−Z側端部が挿入されている(図1参照)。ここで、スケール板22は、必ずしもスケール板21と同様に構成する必要はなく、例えば開口22aは、開口21aと形状及び/又は大きさが異なっていても良い。要は、開口22aは、その内部にアライメント系ALGの−Z側端部が挿入可能であれば良い。なお、図1等ではスケール板21,22が固定されたメインフレーム(メトロロジーフレーム)23の一部が示されている。   As shown in FIG. 1, the scale plate 22 is fixed (or suspended) on the lower surface (the surface on the −Z side) of the main frame (metrology frame) at a position spaced a predetermined distance in the + X direction from the scale plate 21. Support). As shown in FIG. 3, the scale plate 22 is configured in the same manner as the scale plate 21, and the -Z side end of the alignment system ALG is inserted into the center of the opening 22a (see FIG. 3). 1). Here, the scale plate 22 is not necessarily configured similarly to the scale plate 21. For example, the opening 22a may be different in shape and / or size from the opening 21a. In short, it is only necessary that the opening 22a can be inserted into the −Z side end of the alignment system ALG. 1 and the like, a part of the main frame (metrology frame) 23 to which the scale plates 21 and 22 are fixed is shown.

スケール板21,22の下面(−Z側の面)には、2次元グレーティングとして、X軸を基準とする45度方向(Y軸を基準とする−45度方向)を周期方向とする所定ピッチ、例えば1μmの格子と、X軸を基準とする−45度方向(Y軸を基準とする−135度方向)を周期方向とする所定ピッチ、例えば1μmの格子とから成る反射型の2次元グレーティングRG(図2、図3及び図4参照)が形成されている。スケール板21,22の2次元グレーティングRGは、それぞれ、露光動作時及びアライメント(計測)時におけるウエハステージWST1,WST2の移動範囲をカバーしている。ここで、2次元グレーティングRGは、必ずしも上記の二方向を周期方向とする必要はなく、XY平面内の二軸方向であれば良い。従って、周期方向は、例えばX軸方向、Y軸方向であっても良い。   On the lower surfaces of the scale plates 21 and 22 (the surface on the -Z side), as a two-dimensional grating, a predetermined pitch with a 45-degree direction based on the X-axis (-45-degree direction based on the Y-axis) as a periodic direction A reflective two-dimensional grating comprising, for example, a 1 μm grating and a predetermined pitch, for example, a 1 μm grating, having a periodic direction in a −45 degree direction with respect to the X axis (−135 degree direction with respect to the Y axis). An RG (see FIGS. 2, 3 and 4) is formed. The two-dimensional gratings RG of the scale plates 21 and 22 cover the moving ranges of the wafer stages WST1 and WST2 during the exposure operation and alignment (measurement), respectively. Here, the two-dimensional grating RG is not necessarily required to have the above two directions as the periodic direction, but may be any biaxial direction in the XY plane. Accordingly, the periodic direction may be, for example, the X-axis direction or the Y-axis direction.

ウエハステージ装置50は、床面上に複数(例えば3つ又は4つ)の防振機構(図示省略)によってほぼ水平に支持されたステージベース12、該ステージベース12上に配置されたウエハステージWST1,WST2、該ウエハステージWST1,WST2を駆動するウエハステージ駆動系27(図1では一部のみ図示、図6参照)、及びウエハステージWST1,WST2の位置を計測する計測系等を備えている。計測系は、図6に示される、エンコーダシステム70,71及びウエハレーザ干渉計システム(以下、ウエハ干渉計システムと略記する)18等を備えている。なお、エンコーダシステム70,71及びウエハ干渉計システム18については、さらに後述する。   Wafer stage apparatus 50 includes a stage base 12 supported substantially horizontally on a floor surface by a plurality of (for example, three or four) vibration isolation mechanisms (not shown), and wafer stage WST1 disposed on stage base 12. , WST2, a wafer stage drive system 27 for driving the wafer stages WST1, WST2 (only part of which is shown in FIG. 1, see FIG. 6), a measurement system for measuring the positions of the wafer stages WST1, WST2, and the like. The measurement system includes encoder systems 70 and 71, a wafer laser interferometer system (hereinafter abbreviated as a wafer interferometer system) 18 and the like shown in FIG. The encoder systems 70 and 71 and the wafer interferometer system 18 will be further described later.

ステージベース12は、平板状の外形を有する部材からなり、その上面は平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージWST1,WST2の移動の際のガイド面とされている。ステージベース12の内部には、XY平面内でXY二次元配列された複数の磁石から成る磁石ユニット14aが収容されている。   The stage base 12 is made of a member having a flat outer shape, and the upper surface thereof is finished with a very high flatness and serves as a guide surface when the wafer stages WST1 and WST2 are moved. Inside the stage base 12 is accommodated a magnet unit 14a composed of a plurality of magnets arranged two-dimensionally in the XY plane.

ウエハステージWST1は、図1に示されるように、ステージ本体91と、該ステージ本体91の上方に配置され、Z・チルト駆動機構28(図1では不図示、図6参照)によって、ステージ本体91に対して非接触で支持されたウエハテーブルWTB1とを有している。Z・チルト駆動機構28は、例えばウエハテーブルWTB1をそれぞれ支持するとともに、各支持点で独立してZ軸方向に駆動する3つのボイスコイルモータなどで構成することができる。この場合、ウエハテーブルWTB1は、Z・チルト駆動機構28によって、電磁力等の上向きの力(斥力)と、自重を含む下向きの力(引力)との釣り合いを3点で調整することで、非接触で支持されるとともに、Z軸方向、θx方向、及びθy方向の3自由度方向に微小駆動される。ステージ本体91の底部には、スライダ部91aが設けられている。スライダ部91aは、XY二次元方向を行方向、列方向としてマトリックス状に配置された複数のコイルを含むコイルユニット(不図示)と、該コイルユニットを収容する筐体と、該筐体の底面の周囲に設けられた複数のエアベアリングとを有している。コイルユニットは、前述の磁石ユニット14aとともに、例えば米国特許第6,437,463号明細書及び米国特許第4,654,571号明細書などに開示されるローレンツ電磁力駆動による平面モータ30を構成している。   As shown in FIG. 1, wafer stage WST1 is arranged above stage main body 91 and stage main body 91, and stage main body 91 by Z / tilt drive mechanism 28 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6). The wafer table WTB1 is supported in a non-contact manner. The Z / tilt driving mechanism 28 can be constituted by, for example, three voice coil motors that respectively support the wafer table WTB1 and independently drive in the Z-axis direction at each supporting point. In this case, wafer table WTB1 adjusts the balance between upward force (repulsive force) such as electromagnetic force and downward force (gravity) including its own weight by Z / tilt drive mechanism 28 at three points. In addition to being supported by contact, it is micro-driven in three degrees of freedom in the Z-axis direction, θx direction, and θy direction. A slider portion 91 a is provided at the bottom of the stage main body 91. The slider portion 91a includes a coil unit (not shown) including a plurality of coils arranged in a matrix with the XY two-dimensional direction as the row direction and the column direction, a housing for housing the coil unit, and a bottom surface of the housing And a plurality of air bearings provided around. The coil unit, together with the above-described magnet unit 14a, constitutes a flat motor 30 driven by Lorentz electromagnetic force disclosed in, for example, US Pat. No. 6,437,463 and US Pat. No. 4,654,571. is doing.

ウエハステージWST1は、上記複数のエアベアリングによってステージベース12上に所定のクリアランス、例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持され、平面モータ30によって、X軸方向、Y軸方向及びθz方向に駆動される。従って、ウエハテーブルWTB1(ウエハW)は、ステージベース12に対して、6自由度方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向、θx方向、θy方向及びθz方向(以下、X,Y,Z,θx、θy、θz)と略記する)に駆動可能である。   Wafer stage WST1 is levitated and supported on stage base 12 by a plurality of air bearings through a predetermined clearance, for example, a clearance of about several μm, and is driven by planar motor 30 in the X-axis direction, Y-axis direction, and θz direction. Is done. Accordingly, the wafer table WTB1 (wafer W) is in a 6-degree-of-freedom direction (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, θx direction, θy direction, and θz direction (hereinafter, X, Y, Abbreviated as Z, θx, θy, θz).

本実施形態では、コイルユニットを構成する各コイル(不図示)に供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置20によって制御される。図6に示されるように、平面モータ30と、前述のZ・チルト駆動機構28とを含んで、ウエハステージ駆動系27が構成されている。また、例えば米国特許第6,437,463号明細書に開示されるXY方向のみでなく、Z方向の力をも発生させる平面モータ(磁気浮上型の平面モータ)を用いることで、ウエハステージWST1を6自由度方向に駆動することとしても良い。また、ウエハテーブルWTB1を、X軸方向、Y軸方向、θz方向のうちの少なくとも一方向に微動可能としても良い。   In the present embodiment, the main controller 20 controls the magnitude and direction of current supplied to each coil (not shown) constituting the coil unit. As shown in FIG. 6, a wafer stage drive system 27 is configured including the planar motor 30 and the aforementioned Z / tilt drive mechanism 28. Further, for example, by using a planar motor (magnetic levitation type planar motor) that generates a force in the Z direction as well as the XY direction disclosed in US Pat. No. 6,437,463, wafer stage WST1. May be driven in the direction of six degrees of freedom. Wafer table WTB1 may be finely movable in at least one of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction.

ウエハテーブルWTB1上には、不図示のウエハホルダを介してウエハWが載置され、不図示のチャック機構によって例えば真空吸着(又は静電吸着)され、固定されている。また、ウエハテーブルWTB1上の1つの角部近傍には、その中央に基準マークMが配置され、基準マークのX軸方向の両側に一対の空間像計測用スリット板SLが配置された基準マーク板FMが、固定されている。基準マーク板FMの表面は、ウエハWの表面とほぼ同一面に設定されている。空間像計測用スリット板SLには、図8(A)に示されるように、Y軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)の開口パターン(Xスリット)SLXと、X軸方向を長手方向とする所定幅(例えば、0.2μm)の開口パターン(Yスリット)SLYと、が形成されている。   On wafer table WTB1, wafer W is placed via a wafer holder (not shown), and, for example, vacuum chucked (or electrostatic chucked) is fixed by a chuck mechanism (not shown). Further, in the vicinity of one corner on wafer table WTB1, a reference mark M is arranged at the center, and a pair of aerial image measurement slit plates SL is arranged on both sides of the reference mark in the X-axis direction. FM is fixed. The surface of the reference mark plate FM is set substantially flush with the surface of the wafer W. As shown in FIG. 8A, the aerial image measurement slit plate SL has an opening pattern (X slit) SLX having a predetermined width (for example, 0.2 μm) whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and an X-axis. An opening pattern (Y slit) SLY having a predetermined width (for example, 0.2 μm) whose direction is the longitudinal direction is formed.

ウエハテーブルWTB1の内部には、一対の空間像計測用スリット板SLに対応して、集光レンズ等を含む光学系及び受光素子(例えば光電子増倍管(PMT:フォト・マルチプライヤ・チューブ)等)が配置されている。そして、一対の空間像計測用スリット板SLと、対応する光学系及び受光素子とによって、例えば米国特許出願公開第2002/0041377号明細書などに開示されるものと同様の一対の空間像計測装置45A,45B(図6参照)が構成されている。空間像計測装置45A,45Bの計測結果(受光素子の出力信号)は、信号処理装置(不図示)により所定の信号処理が施されて、主制御装置20に送られる(図6参照)。   Inside wafer table WTB1, corresponding to the pair of aerial image measurement slit plates SL, an optical system including a condensing lens and a light receiving element (for example, a photomultiplier tube (PMT: photomultiplier tube)) ) Is arranged. Then, a pair of aerial image measuring devices similar to those disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2002/0041377, etc., by a pair of aerial image measuring slit plates SL and corresponding optical systems and light receiving elements. 45A and 45B (see FIG. 6) are configured. The measurement results (output signals of the light receiving elements) of the aerial image measurement devices 45A and 45B are subjected to predetermined signal processing by a signal processing device (not shown) and sent to the main control device 20 (see FIG. 6).

ウエハステージWST2も、ウエハステージWST1と同様に構成されている。   Wafer stage WST2 is configured similarly to wafer stage WST1.

エンコーダシステム70,71は、それぞれ、投影光学系PL直下の領域を含む露光時移動領域とアライメント系ALG直下の領域を含むアライメント時移動領域におけるウエハステージWST1,WST2の6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)の位置情報を求める(計測する)。ここで、エンコーダシステム70,71の構成等について詳述する。   Encoder systems 70 and 71 respectively operate in six-degree-of-freedom directions (X, Y) of wafer stages WST1 and WST2 in an exposure movement area including an area immediately below projection optical system PL and an alignment movement area including an area immediately below alignment system ALG. , Z, θx, θy, θz) is obtained (measured). Here, the configuration and the like of the encoder systems 70 and 71 will be described in detail.

ウエハテーブルWTB1,WTB2には、それぞれ図2及び図3の平面図に示されるように、その4隅のそれぞれにエンコーダヘッド(以下、適宜、ヘッドと略称する)60〜60が配置されている。ここで、ヘッド60,60間のX軸方向の離間距離とヘッド60,60間のX軸方向の離間距離は互いに等しくAである。また、ヘッド60,60間のY軸方向の離間距離とヘッド60,60間のY軸方向の離間距離は互いに等しくBである。これらヘッドの離間距離A,Bは、スケール板21の開口21aのX軸、Y軸方向の幅よりも大きい。ヘッド60〜60は、図4にヘッド60を代表的に採り上げて示されるように、ウエハテーブルWTB1,WTB2に形成されたZ軸方向の所定深さの穴の内部にそれぞれ収容されている。 The wafer table WTBl, WTB2, as shown in a plan view, respectively, of FIG. 2 and FIG. 3, the four corners of the encoder heads each (hereinafter appropriately abbreviated as the head) 60 1 to 60 4 is arranged Yes. The head 60 1, 60 distance in the X-axis direction between the 2 and the head 60 3, 60 X-axis direction of the distance between the 4 are equally A one another. The head 60 1, 60 between 4 Y-axis direction of the distance the head 60 2, 60 Y-axis direction of the distance between the 3 are equally B to each other. The distances A and B between the heads are larger than the widths of the openings 21a of the scale plate 21 in the X-axis and Y-axis directions. Head 60 1 to 60 4, as shown by taking the head 60 1 representatively in FIG. 4, the interior of the bore of the wafer table WTBl, WTB2 to form a Z-axis direction having a predetermined depth are accommodated respectively Yes.

ヘッド60は、図5に示されるように、X軸を基準とする135度方向(すなわちX軸を基準とする−45度方向)及びZ軸方向を計測方向とする2次元ヘッドである。同様に、ヘッド60〜60は、それぞれ、X軸を基準とする225度方向(すなわちX軸を基準とする45度方向)及びZ軸方向、X軸を基準とする315度方向(すなわちX軸を基準とする−45度方向)及びZ軸方向、X軸を基準とする45度方向及びZ軸方向を計測方向とする2次元ヘッドである。ヘッド60〜60としては、例えば米国特許第7,561,280号明細書に開示される変位計測センサヘッドを用いることができる。ヘッド60〜60は、スケール板21,22の表面に形成された2次元グレーティングRGに計測ビームを照射し、2次元グレーティングRGからの反射・回折ビームを受光することにより、それぞれの計測方向についてのウエハテーブルWTB1,WTB2(ウエハステージWST1,WST2)の位置を計測する。 Head 60 1, as shown in FIG. 5, is a two-dimensional head to the (-45 ° direction with respect to the other words the X-axis) and Z-axis direction 135 degree direction relative to the X-axis measurement direction. Similarly, the heads 60 2 to 60 4 respectively have a 225 degree direction with respect to the X axis (that is, a 45 degree direction with respect to the X axis), a Z axis direction, and a 315 degree direction with respect to the X axis (that is, This is a two-dimensional head in which the measurement direction is the −45 degree direction with respect to the X axis) and the Z axis direction, the 45 degree direction with respect to the X axis, and the Z axis direction. As the heads 60 1 to 60 4 , for example, a displacement measurement sensor head disclosed in US Pat. No. 7,561,280 can be used. The heads 60 1 to 60 4 irradiate the two-dimensional grating RG formed on the surfaces of the scale plates 21 and 22 with the measurement beam, and receive the reflected / diffracted beam from the two-dimensional grating RG, thereby measuring each measurement direction. The positions of wafer tables WTB1 and WTB2 (wafer stages WST1 and WST2) are measured.

上述のようにして構成されたヘッド60〜60では、計測ビームの空気中での光路長が極短いため、空気揺らぎの影響が殆ど無視できる。ただし、本実施形態では、光源及び光検出器は各ヘッドの外部、具体的には、ステージ本体91の内部(又は外部)に設けられ、光学系のみが各ヘッドの内部に設けられている。そして、光源及び光検出器と、光学系とは、不図示の光ファイバを介して光学的に接続されている。なお、ウエハテーブルWTB1(微動ステージ)の位置決め精度を向上させるため、ステージ本体91(粗動ステージ)とウエハテーブルWTB1(微動ステージ)との間(以下、粗微動ステージ間と略述する)で、レーザ光等を空中伝送しても良いし、あるいはヘッドをステージ本体91(粗動ステージ)に設けて、該ヘッドによりステージ本体91(粗動ステージ)の位置を計測し、かつ別のセンサで粗微動ステージ間の相対変位を計測する構成としても良い。 In the head 60 through 603 4 configured as described above, since the optical path length in air of the measuring beam is extremely short, the influence of air fluctuation can mostly be ignored. However, in this embodiment, the light source and the photodetector are provided outside each head, specifically, inside (or outside) the stage main body 91, and only the optical system is provided inside each head. The light source and photodetector and the optical system are optically connected via an optical fiber (not shown). In order to improve the positioning accuracy of wafer table WTB1 (fine movement stage), between stage main body 91 (coarse movement stage) and wafer table WTB1 (fine movement stage) (hereinafter abbreviated as between coarse and fine movement stages), Laser light or the like may be transmitted in the air, or the head is provided on the stage main body 91 (coarse movement stage), the position of the stage main body 91 (coarse movement stage) is measured by the head, and the head is coarsely measured by another sensor. The relative displacement between the fine movement stages may be measured.

ウエハステージWST1,WST2が投影光学系PL直下の領域を含む露光時移動領域内に位置する際には、ヘッド60は、スケール板21に計測ビーム(計測光)を照射し、スケール板21の表面(下面)に形成されたX軸を基準とする135度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージWST1,WST2の135度方向及びZ軸方向の位置を計測する2次元エンコーダ70(図6参照)を構成する。同様に、ヘッド60〜60は、それぞれ、スケール板21に計測ビーム(計測光)を照射し、スケール板21の表面(下面)に形成されたX軸を基準とする225度方向、315度方向、及び45度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージWSTの225度方向及びZ軸方向の位置、315度方向及びZ軸方向の位置、及び45度方向及びZ軸方向の位置、を計測する2次元エンコーダ70〜70(図6参照)をそれぞれ構成する。 When wafer stages WST1, WST2 is positioned on the exposure time movement area including a region directly below the projection optical system PL, the head 60 1, the scale plate 21 by irradiating a measurement beam (measurement light), the scale plate 21 Receiving a diffraction beam from a grating formed on the front surface (lower surface) with a period direction of 135 degrees relative to the X axis, the positions of wafer stages WST1, WST2 in the 135 degree direction and the Z axis direction are measured. A two-dimensional encoder 70 1 (see FIG. 6) is configured. Similarly, head 6O2 6O4, respectively irradiating measurement beams (measurement lights) on scale plate 21, 225 degree direction relative to the X axis which is formed on the surface (lower surface) of scale plate 21, 315 Diffracted beam from a grating whose periodic direction is 45 degree direction and 45 degree direction, and receives 225 degree direction and Z axis direction position of wafer stage WST, 315 degree direction and Z axis direction position, and 45 degree direction And two-dimensional encoders 70 2 to 70 4 (see FIG. 6) for measuring the position in the Z-axis direction.

また、ウエハステージWST1,WST2がアライメント系ALG直下の領域を含むアライメント時移動領域内に位置する際には、ヘッド60は、スケール板22に計測ビーム(計測光)を照射し、スケール板22の表面(下面)に形成されたX軸を基準とする135度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージWST1,WST2の135度方向及びZ軸方向の位置を計測する2次元エンコーダ71(図6参照)を構成する。同様に、ヘッド60〜60は、それぞれ、スケール板22に計測ビーム(計測光)を照射し、スケール板22の表面(下面)に形成されたX軸を基準とする225度方向、315度方向、及び45度方向を周期方向とする格子からの回折ビームを受光して、ウエハステージWST1,WST2の225度方向及びZ軸方向の位置、315度方向及びZ軸方向の位置、及び45度方向及びZ軸方向の位置、を計測する2次元エンコーダ71〜71(図6参照)をそれぞれ構成する。 Further, when the wafer stages WST1, WST2 is positioned in alignment during movement area including a region immediately below the alignment system ALG, the head 60 1 irradiates a measurement beam (measurement light) scale plate 22, the scale plate 22 Diffracted beam from a grating formed on the surface (lower surface) of which the periodic direction is the 135 degree direction with respect to the X axis is received, and the positions of the wafer stages WST1, WST2 in the 135 degree direction and the Z axis direction are measured. The two-dimensional encoder 71 1 (see FIG. 6) is configured. Similarly, head 6O2 6O4, respectively irradiating measurement beams (measurement lights) on scale plate 22, 225 degree direction relative to the X axis which is formed on the surface (lower surface) of scale plate 22, 315 Diffracted beams from a grating whose periodic direction is the angular direction and the 45-degree direction, and the wafer stages WST1 and WST2 are positioned in the 225-degree direction and the Z-axis direction, the 315-degree direction and the Z-axis direction, and 45 The two-dimensional encoders 71 2 to 71 4 (see FIG. 6) that measure the degree direction and the position in the Z-axis direction are configured.

2次元エンコーダ(以下、適宜、エンコーダと略称する)70〜70,71〜71のそれぞれの計測値は、主制御装置20(図6参照)に供給される。主制御装置20は、2次元グレーティングRGが形成されたスケール板21の下面に対向する少なくとも3つのエンコーダ(すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも3つのエンコーダ)の計測値に基づいて、投影光学系PL直下の領域を含む露光時移動領域内でのウエハテーブルWTB1,WTB2(ウエハステージWST1,WST2)の位置情報を求める。同様に、主制御装置20は、2次元グレーティングRGが形成されたスケール板22の下面に対向する少なくとも3つのエンコーダ(すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも3つのエンコーダ)の計測値に基づいて、アライメント系ALG直下の領域を含むアライメント時移動領域内でのウエハテーブルWTB1,WTB2(ウエハステージWST1,WST2)の位置情報を求める。 2 dimensional encoder (hereinafter, appropriately abbreviated as encoder) 70 1-70 4 71 1-71 each of the measurement values of 4 is supplied to main controller 20 (see FIG. 6). Based on the measurement values of at least three encoders (that is, at least three encoders that output effective measurement values) facing the lower surface of the scale plate 21 on which the two-dimensional grating RG is formed, Position information of wafer tables WTB1 and WTB2 (wafer stages WST1 and WST2) within a movement area during exposure including an area directly below projection optical system PL is obtained. Similarly, main controller 20 sets the measurement values of at least three encoders (that is, at least three encoders that output effective measurement values) facing the lower surface of scale plate 22 on which two-dimensional grating RG is formed. Based on this, position information of wafer tables WTB1 and WTB2 (wafer stages WST1 and WST2) in the movement area during alignment including the area directly under alignment system ALG is obtained.

また、本実施形態の露光装置100では、ウエハテーブルWTB1,WTB2(ウエハステージWST1,WST2)の位置は、ウエハ干渉計システム18(図6参照)によって、エンコーダシステム70,71とは独立して計測可能になっている。ウエハ干渉計システム18の計測結果は、エンコーダシステム70,71の計測値の長期的変動(例えばスケールの経時的な変形などによる)を補正(較正)する場合、あるいはエンコーダシステムの出力異常時のバックアップ用などとして補助的に用いられる。   Further, in exposure apparatus 100 of the present embodiment, the position of wafer tables WTB1 and WTB2 (wafer stages WST1 and WST2) is measured independently of encoder systems 70 and 71 by wafer interferometer system 18 (see FIG. 6). It is possible. The measurement result of the wafer interferometer system 18 is used to correct (calibrate) long-term fluctuations in the measurement values of the encoder systems 70 and 71 (for example, due to deformation of the scale over time), or to back up when the output of the encoder system is abnormal. It is used as a supplementary purpose.

アライメント系ALGは、図1に示されるように、投影光学系PLの+X側に所定間隔を隔てて配置されたオフアクシス方式のアライメント系である。アライメント系ALGとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式のアライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。アライメント系ALGからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置20(図6参照)に供給される。   As shown in FIG. 1, the alignment system ALG is an off-axis alignment system arranged at a predetermined interval on the + X side of the projection optical system PL. As an example of the alignment system ALG, FIA (Field Image) which is a kind of an image processing type alignment sensor that measures a mark position by illuminating a mark with broadband light such as a halogen lamp and processing the mark image. Alignment) system is used. The imaging signal from the alignment system ALG is supplied to the main controller 20 (see FIG. 6) via an alignment signal processing system (not shown).

なお、アライメント系ALGとしては、FIA系に限らず、例えばコヒーレントな検出光をマークに照射し、そのマークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはマークから発生する2つの回折光(例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光)を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。この他、アライメント系ALGとして、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示される複数の検出領域を有するアライメント系を採用しても良い。   The alignment system ALG is not limited to the FIA system. For example, the mark is irradiated with coherent detection light, and scattered light or diffracted light generated from the mark is detected, or two diffracted lights generated from the mark (for example, Of course, it is possible to use alignment sensors that detect and detect interference light of the same order or diffracted light diffracted in the same direction alone or in combination. In addition, as the alignment system ALG, for example, an alignment system having a plurality of detection regions disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843 may be adopted.

この他、本実施形態の露光装置100には、アライメント系ALGの近傍に、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点焦点位置検出系(以下、多点AF系と略述する)AF(図1では不図示、図6参照)が設けられている。多点AF系AFの検出信号は、AF信号処理系(不図示)を介して主制御装置20に供給される(図6参照)。主制御装置20は、ウエハアライメント時に、アライメントマークの検出と並行して、例えば、スケール板22の下面に対向する少なくとも3つのエンコーダ(すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも3つのエンコーダ)などを用いてウエハテーブル上面のZ軸方向の位置を検出しながら、多点AF系AFの検出信号に基づいて、各検出点におけるウエハW表面の面位置情報(凹凸情報)を取得する処理(以下、フォーカスマッピングと呼ぶ)を行う。そして、主制御装置20は、露光時には、フォーカスマッピングにより取得したウエハW表面の面位置情報と、スケール板21の下面に対向する少なくとも3つのエンコーダ(すなわち、有効な計測値を出力している少なくとも3つのエンコーダ)などを用いて検出したウエハテーブル上面のZ軸方向の位置情報とに基づいて、走査露光中のウエハWのいわゆるフォーカス・レベリング制御を実行する。   In addition, the exposure apparatus 100 of the present embodiment has an oblique incidence type multi-point focal point in the vicinity of the alignment system ALG, which has the same configuration as that disclosed in, for example, US Pat. No. 5,448,332. A position detection system (hereinafter abbreviated as a multi-point AF system) AF (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6) is provided. The detection signal of the multipoint AF system AF is supplied to the main controller 20 via an AF signal processing system (not shown) (see FIG. 6). At the time of wafer alignment, main controller 20 performs, for example, at least three encoders facing the lower surface of scale plate 22 in parallel with the detection of alignment marks (that is, at least three encoders that output effective measurement values). A process of acquiring surface position information (unevenness information) on the surface of the wafer W at each detection point based on the detection signal of the multi-point AF system AF while detecting the position of the wafer table upper surface in the Z-axis direction using Hereinafter, the focus mapping is performed. Then, main controller 20 outputs surface position information on the surface of wafer W acquired by focus mapping and at least three encoders facing the lower surface of scale plate 21 (that is, at least outputs effective measurement values) during exposure. Based on the position information in the Z-axis direction of the upper surface of the wafer table detected by using three encoders), so-called focus leveling control of the wafer W during scanning exposure is executed.

図6には、露光装置100のステージ制御に関連する制御系が一部省略して、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、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等からなるいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含み、装置全体を統括して制御する。   FIG. 6 is a block diagram in which a part of the control system related to the stage control of the exposure apparatus 100 is omitted. This control system is configured around the main controller 20. The main controller 20 includes a so-called microcomputer (or workstation) comprising a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc., and controls the entire apparatus. Control.

上述のようにして構成された露光装置100では、デバイスの製造に際し、主制御装置20により、アライメント時移動領域内でウエハテーブルWTB1,WTB2上に保持されたウエハWに対して、アライメント系ALGを用いたウエハアライメント(例えば米国特許第4,780,617号明細書などに開示されるエンハンスト・グローバル・アライメント(EGA)など)が行われる。その際、エンコーダシステム71(エンコーダ71〜71)により、ウエハステージWST1,WST2の6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)の位置情報が求められる(計測される)。 In the exposure apparatus 100 configured as described above, when the device is manufactured, the main controller 20 performs the alignment system ALG on the wafer W held on the wafer tables WTB1 and WTB2 within the alignment movement region. The used wafer alignment (for example, enhanced global alignment (EGA) disclosed in US Pat. No. 4,780,617) is performed. At this time, the position information of the wafer stages WST1 and WST2 in the six-degree-of-freedom directions (X, Y, Z, θx, θy, θz) is obtained (measured) by the encoder system 71 (encoders 71 1 to 71 4 ). .

ウエハアライメントの後、ウエハステージWST1、WST2は露光時移動領域に移動し、主制御装置20により、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されるPri-BCHKの後半の処理と同様の手順で、投影光学系PLによって投影されたレチクルR上の一対の計測マークの投影像(空間像)を前述した空間像計測装置45A,45Bを用いて計測する処理(すなわちレチクルアライメント)等が行われる。   After wafer alignment, wafer stages WST1 and WST2 move to the movement area during exposure, and are processed by main controller 20 in the latter half of Pri-BCHK disclosed in, for example, US Patent Application Publication No. 2008/0088843. A process (ie, reticle alignment) for measuring the projected images (aerial images) of the pair of measurement marks on the reticle R projected by the projection optical system PL using the above-described aerial image measuring devices 45A and 45B in the same procedure, etc. Is done.

そして、主制御装置20により、ウエハアライメントの結果(EGAの結果得られたウエハW上の複数のショット領域の配列座標を基準マーク板FM上の第2基準マークの位置を基準に換算した配列座標)に基づいて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハW上の複数のショット領域にレチクルRのパターンがそれぞれ転写される。ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作は、レチクルステージRSTとウエハステージWST1,WST2との同期駆動を行う走査露光動作と、ウエハステージWST1,WST2をショット領域の露光のための加速開始位置に移動させるショット間移動(ステッピング)動作とを交互に繰り返すことで行われる。露光動作時には、エンコーダシステム70(エンコーダ70〜70)により、ウエハテーブルWTB1,WTB2の6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)の位置情報が求められる(計測される)。 Then, main controller 20 converts the result of wafer alignment (array coordinates obtained by converting the array coordinates of a plurality of shot areas on wafer W obtained as a result of EGA with reference to the position of the second reference mark on reference mark plate FM). ) Is performed, and the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W, respectively. In the step-and-scan exposure operation, the scanning exposure operation for synchronously driving the reticle stage RST and the wafer stages WST1 and WST2, and the wafer stages WST1 and WST2 are moved to the acceleration start position for exposure of the shot area. This is performed by alternately repeating the movement (stepping) operation between shots. During the exposure operation, the encoder system 70 (encoders 70 1 to 70 4 ) obtains (measures) position information of the wafer tables WTB1 and WTB2 in the six-degree-of-freedom directions (X, Y, Z, θx, θy, θz). ).

また、本実施形態の露光装置100は、2つのウエハステージWST1,WST2を備えている。そこで、一方のウエハステージ、例えばウエハステージWST1上にロードされたウエハに対してステップ・アンド・スキャン方式の露光を行うのと並行して、他方のウエハステージWST2上ではウエハ交換とその交換後のウエハに対するウエハアライメント(例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書などに開示されるPri-BCHKの前半の処理同様の第2基準マークをアライメント系ALGを用いて検出する処理、及びEGA)を行う、並行処理動作が行われる。   Further, the exposure apparatus 100 of the present embodiment includes two wafer stages WST1 and WST2. Therefore, in parallel with performing the step-and-scan exposure on the wafer loaded on one wafer stage, for example, wafer stage WST1, on the other wafer stage WST2, the wafer is exchanged and after the exchange. Wafer alignment with respect to the wafer (for example, processing for detecting a second reference mark similar to the first half of Pri-BCHK disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0088843, etc., using alignment system ALG, and EGA) A parallel processing operation is performed.

本実施形態の露光装置100では、前述の通り、主制御装置20は、露光時移動領域内ではエンコーダシステム70(図6参照)を用いて、アライメント時移動領域内ではエンコーダシステム71(図6参照)を用いて、ウエハテーブルWTB1,WTB2の6自由度方向(X,Y,Z,θx,θy,θz)の位置情報を求める(計測する)。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, as described above, the main controller 20 uses the encoder system 70 (see FIG. 6) in the movement area during exposure, and the encoder system 71 (see FIG. 6) in the movement area during alignment. ) Is used to obtain (measure) the positional information of the wafer tables WTB1 and WTB2 in the six-degree-of-freedom directions (X, Y, Z, θx, θy, θz).

ここで、エンコーダシステム70,71によるウエハテーブル(ウエハステージ)のXY平面内の3自由度方向(X軸方向,Y軸方向及びθz方向(X,Y,θz)とも略記する)の位置計測の原理などについてさらに説明する。ただし、ウエハテーブルWTB2(ウエハステージWST2)はウエハテーブルWTB1(ウエハステージWST1)と同様に構成されているので、ここではウエハテーブルWTB1(ウエハステージWST1)についてのみ説明する。   Here, the position measurement of the wafer table (wafer stage) in the XY plane in the three degrees of freedom direction (X-axis direction, Y-axis direction and θz direction (X, Y, θz)) is performed by the encoder systems 70 and 71. The principle will be further described. However, since wafer table WTB2 (wafer stage WST2) is configured in the same manner as wafer table WTB1 (wafer stage WST1), only wafer table WTB1 (wafer stage WST1) will be described here.

本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド60〜60及びスケール板21の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内ではエンコーダヘッド60〜60のうちの少なくとも3つが、常時、スケール板21に対向する。 In the present embodiment, by employing the configuration and arrangement of the encoder heads 60 1 to 60 4 and scale plate 21 as described above, at least three of the encoder heads 60 1 to 60 4 in the exposure time movement area, It always faces the scale plate 21.

ウエハテーブルWTB1の中心(ウエハの中心に一致)が、露光時移動領域内の露光中心(投影光学系PLの光軸AXに一致)から+X側及び+Y側に位置する場合、ウエハテーブルWTB1上のヘッド60,60,60がスケール板21に対向する。この場合、これらのヘッド60,60,60(エンコーダ70,70,70)から有効な計測値が主制御装置20に送信される。なお、以下の説明において、ウエハテーブルWTB1の中心の位置(ウエハの中心位置)を、単に、ウエハテーブル(ウエハ)の位置と呼ぶ。 When the center of wafer table WTB1 (coincides with the center of the wafer) is located on the + X side and the + Y side from the exposure center (coincidence with optical axis AX of projection optical system PL) in the movement area during exposure, on wafer table WTB1 The heads 60 4 , 60 1 and 60 2 face the scale plate 21. In this case, effective measurement values are transmitted to the main controller 20 from these heads 60 4 , 60 1 , 60 2 (encoders 70 4 , 70 1 , 70 2 ). In the following description, the center position of wafer table WTB1 (wafer center position) is simply referred to as the position of wafer table (wafer).

同様に、ウエハテーブルWTB1が、露光中心(光軸AX)から−X側及び+Y側に位置する場合、ヘッド60,60,60がスケール板21に対向する。ウエハテーブルWTB1が、露光中心(光軸AX)から−X側及び−Y側に位置する場合、ヘッド60,60,60がスケール板21に対向する。ウエハテーブルWTB1が、露光中心Pから+X側及び−Y側に位置する場合、ヘッド60,60,60がスケール板21に対向する。さらに、ウエハテーブルWTB1が、露光中心(光軸AX)の極近傍に位置する場合、すべてのヘッド60〜60がスケール板21に対向する。スケール板21に対向しているヘッド(エンコーダ)から、有効な計測値が主制御装置20に送信される。 Similarly, wafer table WTB1 is, when located on the -X side and the + Y side from the exposure center (optical axis AX), the head 60 1, 60 2, 60 3 are opposed to the scale plate 21. When wafer table WTB1 is positioned on the −X side and the −Y side from the exposure center (optical axis AX), heads 60 2 , 60 3 , and 60 4 face scale plate 21. When the wafer table WTB1 is positioned on the + X side and the −Y side from the exposure center P, the heads 60 3 , 60 4 , and 60 1 face the scale plate 21. Further, wafer table WTB1 is, when positioned in close proximity to the exposure center (optical axis AX), all the heads 60 1 to 60 4 is opposed to the scale plate 21. An effective measurement value is transmitted from the head (encoder) facing the scale plate 21 to the main controller 20.

主制御装置20は、ヘッド60〜60(エンコーダ70〜70)の計測結果に基づいて、ウエハテーブルWTB1(ウエハステージWST1)のXY平面内での位置(X,Y,θz)を算出する。ここで、エンコーダ70〜70の計測値(それぞれC〜Cと表記する)は、ウエハテーブルWTB1の位置(X,Y,θz)に対して、次式(1)〜(4)のように依存する。 Main controller 20 determines the position (X, Y, θz) of wafer table WTB1 (wafer stage WST1) in the XY plane based on the measurement results of heads 60 1 to 60 4 (encoders 70 1 to 70 4 ). calculate. Here, the encoder 70 1 to 70 4 of the measured value (referred to as C 1 -C 4, respectively), the position of the wafer table WTBl (X, Y, [theta] z) with respect to the following equation (1) to (4) It depends on.

=−(cosθz+sinθz)X/√2
+(cosθz−sinθz)Y/√2+√2psinθz…(1)
=−(cosθz−sinθz)X/√2
−(cosθz+sinθz)Y/√2+√2psinθz…(2)
= (cosθz+sinθz)X/√2
−(cosθz−sinθz)Y/√2+√2psinθz…(3)
= (cosθz−sinθz)X/√2
+(cosθz+sinθz)Y/√2+√2psinθz…(4)
ただし、pは、図5に示されるように、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の中心からのヘッドのX軸及びY軸方向に関する距離である。
C 1 = − (cos θz + sin θz) X / √2
+ (Cos θz−sin θ z) Y / √2 + √2 psin θz (1)
C 2 = − (cos θz−sin θz) X / √2
− (Cos θz + sin θz) Y / √2 + √2 psin θz (2)
C 3 = (cos θz + sin θz) X / √2
− (Cos θz−sin θz) Y / √2 + √2 psin θz (3)
C 4 = (cos θz−sin θz) X / √2
+ (Cos θz + sin θz) Y / √2 + √2 psin θz (4)
Here, p is a distance in the X-axis and Y-axis directions of the head from the center of wafer table WTB1 (WTB2), as shown in FIG.

主制御装置20は、ウエハテーブルWTB1(ウエハステージWST1)のXY平面内の位置に応じてスケール板21に対向する3つのヘッド(エンコーダ)を特定し、それらの計測値が従う式を上式(1)〜(4)から選択して連立方程式を組み、3つのヘッド(エンコーダ)の計測値を用いて連立方程式を解くことにより、ウエハテーブルWTB1のXY平面内での位置(X,Y,θz)を算出する。例えば、ウエハテーブルWTB1が露光中心(光軸AX)から+X側及び+Y側に位置する場合、主制御装置20は、ヘッド60,60,60(エンコーダ70,70,70)の計測値が従う式(1),(2),及び(4)から連立方程式を組み、それらの左辺に各ヘッドの計測値を代入して連立方程式を解く。なお、ウエハステージWST1が露光中心Pの極近傍に位置する場合、主制御装置20は、ヘッド60〜60(エンコーダ70〜70)から任意の3つを選択すれば良い。 Main controller 20 specifies three heads (encoders) facing scale plate 21 according to the position of wafer table WTB1 (wafer stage WST1) in the XY plane, and uses the above formula ( The position (X, Y, θz) in the XY plane of the wafer table WTB1 is obtained by combining simultaneous equations selected from 1) to (4) and solving the simultaneous equations using the measurement values of the three heads (encoders). ) Is calculated. For example, when the wafer table WTB1 is located on the + X side and the + Y side from the exposure center (optical axis AX), the main controller 20 has heads 60 1 , 60 2 , 60 4 (encoders 70 1 , 70 2 , 70 4 ). The simultaneous equations are constructed from the equations (1), (2), and (4) followed by the measured values, and the measured values of the respective heads are substituted into the left sides thereof to solve the simultaneous equations. When wafer stage WST1 is located in the very vicinity of exposure center P, main controller 20 may select any three from heads 60 1 to 60 4 (encoders 70 1 to 70 4 ).

主制御装置20は、上の算出結果(X,Y,θz)に基づいて、露光時移動領域内でウエハステージWST1を駆動(位置制御)する。   Main controller 20 drives (position control) wafer stage WST1 within the movement area during exposure based on the above calculation result (X, Y, θz).

ウエハテーブルWTB1(ウエハステージWST1)が、アライメント時移動領域内に位置する場合、主制御装置20は、エンコーダシステム71を用いて3自由度方向(X,Y,θz)の位置情報を計測する。ここで、計測原理等は、露光中心がアライメント系ALGの検出中心に、スケール板21がスケール板22に置き換わる以外、先のエンコーダシステム70を用いる場合と同様である。   When wafer table WTB1 (wafer stage WST1) is positioned within the alignment movement region, main controller 20 uses encoder system 71 to measure position information in the three-degree-of-freedom directions (X, Y, θz). Here, the measurement principle and the like are the same as in the case where the encoder system 70 is used except that the exposure center is the detection center of the alignment system ALG and the scale plate 21 is replaced with the scale plate 22.

さらに、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB1,WTB2(ウエハステージWST1,WST2)のX,Y平面内の位置に応じて、スケール板21,22に対向するヘッド60〜60のうちの3つを切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、例えば米国特許出願公開第2008/0094592号明細書などに開示されているように、ウエハステージの位置計測結果の連続性を保証するためのつなぎ処理が行われる。 Furthermore, the main controller 20, X of wafer table WTBl, WTB2 (wafer stage WST1, WST2), depending on the position of the Y plane, three of the heads 60 through 603 4 facing scale plate 21 Switch between the two. Here, when switching the encoder head, for example, as disclosed in US Patent Application Publication No. 2008/0094592, etc., a linking process is performed to ensure the continuity of the wafer stage position measurement result. Is called.

本実施形態の露光装置100では、ウエハステージWST1,WST2の軽量化及び位置制御性の向上等の観点から、ムービングコイル型の平面モータ30が採用されている。ムービングコイル型の平面モータ30の場合、ステージベース12内に設けられた固定子(磁石ユニット14a)により、例えば図7(A)に示されるように、露光装置100内に定常的な開放磁場が放出される。図7(A)では、開放磁場の力線(磁力線)が点線(破線)で示されている。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, a moving coil type planar motor 30 is employed from the viewpoint of reducing the weight of the wafer stages WST1 and WST2 and improving the position controllability. In the case of the moving coil type planar motor 30, a stationary open magnetic field is generated in the exposure apparatus 100 by a stator (magnet unit 14a) provided in the stage base 12 as shown in FIG. 7A, for example. Released. In FIG. 7 (A), the lines of force (lines of magnetic force) of the open magnetic field are indicated by dotted lines (broken lines).

投影ユニットPU、アライメント系ALG等の露光装置100の構成各部(ステージ装置を除く)を支持するメインフレーム(メトロロジーフレーム)23は、通常その素材として磁性体であるインバーが用いられる。勿論、セラミックス等の非磁性体をメインフレームの素材として用いることもできるが、メインフレームに支持される構成各部の全てを非磁性体とすることはほぼ不可能である。このため、磁石ユニット14aにより放出される開放磁場が媒体となってステージベース12とメインフレーム23(支持される構成各部を含む)との間に磁力が作用し、この磁力の作用によりメインフレーム23が極めて微量ではあるが歪み得る。このメインフレーム23の歪みにより、スケール板21,22の姿勢が変わる、あるいはスケール板21,22自体が歪み、結果的にエンコーダシステム70,71の計測誤差が発生し得る。   The main frame (metrology frame) 23 that supports the constituent parts (excluding the stage apparatus) of the exposure apparatus 100 such as the projection unit PU and the alignment system ALG usually uses a magnetic invar as its material. Of course, a non-magnetic material such as ceramics can also be used as a material for the main frame, but it is almost impossible to make all the components supported by the main frame non-magnetic. For this reason, an open magnetic field emitted by the magnet unit 14a serves as a medium, and a magnetic force acts between the stage base 12 and the main frame 23 (including supported components), and the main frame 23 is caused by the action of the magnetic force. Can be distorted even though the amount is very small. Due to the distortion of the main frame 23, the postures of the scale plates 21 and 22 are changed, or the scale plates 21 and 22 themselves are distorted, resulting in a measurement error of the encoder systems 70 and 71.

さらに、ウエハステージWST1,WST2も、永久磁石等の磁性体を含むZ・チルト駆動機構28等を含んで構成されている。また、平面モータ30を構成する可動子(コイルユニット(不図示))、またZ・チルト駆動機構28のコイルも磁場を発生する。このため、ウエハステージWST1,WST2がステージベース12上を移動することにより開放磁場が変化し、メインフレーム23(支持される構成各部を含む)に作用する磁力がウエハステージWST1,WST2の位置に応じて変わり得る。   Further, wafer stages WST1 and WST2 are also configured to include a Z / tilt driving mechanism 28 including a magnetic material such as a permanent magnet. Further, the mover (coil unit (not shown)) constituting the planar motor 30 and the coil of the Z / tilt drive mechanism 28 also generate a magnetic field. For this reason, when the wafer stages WST1 and WST2 move on the stage base 12, the open magnetic field changes, and the magnetic force acting on the main frame 23 (including supported components) depends on the position of the wafer stages WST1 and WST2. Can change.

図7(B)には、図7(A)と同様に、露光装置100内の開放磁場が示されている。図7(A)及び図7(B)は、ウエハステージWST2がアライメント時移動領域内で−X方向に移動することにより、ウエハステージWST1は露光時移動領域内のほぼ同じ位置にあるにもかかわらず、露光時移動領域内の開放磁場が図7(A)に示される状態から図7(B)に示される状態に変化する様子が示されている。この開放磁場の変化は、上述の通り、スケール板21の姿勢の変化あるいはスケール板21自体の歪みを生じさせる。上記と反対に、ウエハステージWST1が移動すると、ウエハステージWST2が停止していても、アライメント時移動領域内の磁場が変化し、スケール板22の姿勢の変化あるいはスケール板22自体の歪みを生じさせる。   FIG. 7B shows an open magnetic field in the exposure apparatus 100 as in FIG. 7A. 7A and 7B show that wafer stage WST2 moves in the −X direction within the alignment movement area, so that wafer stage WST1 is at substantially the same position within the exposure movement area. First, the state in which the open magnetic field in the moving area during exposure changes from the state shown in FIG. 7A to the state shown in FIG. 7B is shown. As described above, the change in the open magnetic field causes a change in the posture of the scale plate 21 or distortion of the scale plate 21 itself. Contrary to the above, when wafer stage WST1 moves, even if wafer stage WST2 is stopped, the magnetic field in the moving region during alignment changes, causing a change in the posture of scale plate 22 or distortion of scale plate 22 itself. .

従って、一方のウエハステージの位置に応じて、他方のウエハテーブル(ウエハステージ)の位置を計測するエンコーダシステム70又は71の計測誤差が発生し得る。この計測誤差は、露光精度及びアライメント計測精度の低下を招き、ひいては重ね合わせ精度、フォーカス精度等が低下し、最終的には、半導体デバイスの歩留まりの低下をも招くこととなる。   Accordingly, a measurement error of the encoder system 70 or 71 that measures the position of the other wafer table (wafer stage) can occur depending on the position of one wafer stage. This measurement error results in a decrease in exposure accuracy and alignment measurement accuracy, which in turn causes a decrease in overlay accuracy, focus accuracy, and the like, and ultimately a decrease in yield of semiconductor devices.

以下、一方のウエハステージの移動に伴う磁場の変化に起因する他方のウエハテーブル(ウエハステージ)の位置を計測するエンコーダシステム70,71の計測誤差を補正する方法について説明する。   Hereinafter, a method of correcting the measurement error of the encoder systems 70 and 71 that measure the position of the other wafer table (wafer stage) due to the change in the magnetic field accompanying the movement of one wafer stage will be described.

主制御装置20により、露光装置100の起動時、アイドル時等に、エンコーダシステム70,71の計測誤差を補正するための補正マップが作成される。ここで、エンコーダシステム70用の補正マップは、以下の手順により作成される。なお、以下の補正マップの作成に関する説明中では、エンコーダシステム70によるウエハステージの位置の計測情報を(X,Y)とし、エンコーダシステム71によるウエハステージの位置の計測情報を(x,y)として、説明を行う。   The main controller 20 creates a correction map for correcting the measurement error of the encoder systems 70 and 71 when the exposure apparatus 100 is activated or idle. Here, the correction map for the encoder system 70 is created by the following procedure. In the following description regarding the creation of the correction map, the measurement information of the wafer stage position by the encoder system 70 is (X, Y), and the measurement information of the wafer stage position by the encoder system 71 is (x, y). , Explain.

主制御装置20は、ウエハテーブルWTB1上の基準マーク板FMが投影光学系PLの直下(露光中心(投影光学系PLの光軸AXと一致))に位置するよう、ウエハステージWST1を移動させる。同時に、主制御装置20は、レチクルステージRSTを駆動して、レチクルステージRST上に設けられたレチクル基準マーク板RFMを光軸AX上に位置決めする。このとき、ウエハステージWST2は、ウエハステージWST1から十分に離れた基準位置、例えば、ウエハの交換が行われるロード・アンロード位置に位置しているものとする。   Main controller 20 moves wafer stage WST1 so that fiducial mark plate FM on wafer table WTB1 is positioned immediately below projection optical system PL (exposure center (matches optical axis AX of projection optical system PL)). At the same time, main controller 20 drives reticle stage RST to position reticle reference mark plate RFM provided on reticle stage RST on optical axis AX. At this time, it is assumed that wafer stage WST2 is located at a reference position sufficiently separated from wafer stage WST1, for example, a load / unload position where the wafer is exchanged.

レチクル基準マーク板RFMには、基準マーク板FM上の一対の空間像計測用スリット板SLに対応して一対の計測マークPMが設けられている。各計測マークPMとして、図8(B)に示されるように、Y軸方向を長手方向とする所定幅(例えば1μm)の開口パターンがX軸方向に複数配列されたX計測マークPMXと、X軸方向を長手方向とする所定幅(例えば1μm)の開口パターンがY軸方向に複数配列されたY計測マークPMYとから成る二次元マークが用いられる。   The reticle reference mark plate RFM is provided with a pair of measurement marks PM corresponding to the pair of aerial image measurement slit plates SL on the reference mark plate FM. As each measurement mark PM, as shown in FIG. 8B, an X measurement mark PMX in which a plurality of opening patterns with a predetermined width (for example, 1 μm) having the longitudinal direction in the Y-axis direction are arranged in the X-axis direction, A two-dimensional mark composed of Y measurement marks PMY in which a plurality of opening patterns having a predetermined width (for example, 1 μm) with the axial direction as the longitudinal direction is arranged in the Y-axis direction is used.

主制御装置20は、照明光ILでレチクル基準マーク板RFM上の一対の計測用マークPMを照明し、投影光学系PLを介して計測マークPMの投影像(空間像)を基準マーク板FM上の一対の空間像計測用スリット板SL上に形成する。これにより、一例として図8(C)に示されるように、空間像計測用スリット板SL上にX計測マークPMXの像PMX’、Y計測マークPMYの像PMY’が、空間像計測用スリット板SLのXスリットSLX、YスリットSLYの近傍に投影される。主制御装置20は、エンコーダシステム70からの計測情報(X,Y)をモニタしつつ、ウエハステージWST1をX軸方向に駆動し、一対の空間像計測用スリット板SLのXスリットSLXを像PMX’に対してそれぞれ走査し、一対の計測用マークPM内のX計測マークPMXの像PMX’を、空間像計測装置45A,45Bを用いてスリットスキャン方式で検出する。同様に、主制御装置20は、エンコーダシステム70からの計測情報(X,Y)をモニタしつつ、ウエハステージWST1をY軸方向に駆動して、一対の計測用マークPM内のY計測マークPMYの像PMY’を、空間像計測装置45A,45Bを用いてスリットスキャン方式で検出する。   Main controller 20 illuminates a pair of measurement marks PM on reticle reference mark plate RFM with illumination light IL, and displays a projection image (space image) of measurement mark PM on reference mark plate FM via projection optical system PL. Are formed on a pair of aerial image measurement slit plates SL. Thereby, as shown in FIG. 8C as an example, the image PMX ′ of the X measurement mark PMX and the image PMY ′ of the Y measurement mark PMY are displayed on the aerial image measurement slit plate SL. Projected to the vicinity of the X slit SLX and the Y slit SLY of SL. Main controller 20 drives wafer stage WST1 in the X-axis direction while monitoring measurement information (X, Y) from encoder system 70, and displays X slit SLX of a pair of aerial image measurement slit plates SL as image PMX. Are scanned, and an image PMX ′ of the X measurement mark PMX in the pair of measurement marks PM is detected by the slit scan method using the aerial image measurement devices 45A and 45B. Similarly, main controller 20 drives wafer stage WST1 in the Y-axis direction while monitoring measurement information (X, Y) from encoder system 70, and Y measurement mark PMY in a pair of measurement marks PM. The image PMY ′ is detected by the slit scan method using the aerial image measuring devices 45A and 45B.

そして、主制御装置20は、X計測マークPMXの像PMX’に対応する空間像プロファイル、及びY計測マークPMYの像PMY’に対応する空間像プロファイルに基づいて、所定の演算を行って計測マークPMの像の基準位置(X、Y)を求める。 Then, main controller 20 performs a predetermined calculation based on the aerial image profile corresponding to image PMX ′ of X measurement mark PMX and the aerial image profile corresponding to image PMY ′ of Y measurement mark PMY to perform measurement mark measurement. The reference position (X 0 , Y 0 ) of the PM image is obtained.

次に、主制御装置20は、エンコーダシステム71からの計測情報(x,y)に基づいて、ウエハステージWST2を駆動し、計測位置(x、y)に位置決めする。 Next, main controller 20 drives wafer stage WST2 based on measurement information (x, y) from encoder system 71 and positions it at measurement positions (x 1 , y 1 ).

次に、主制御装置20は、前述と同様の手順で、計測マークPMの空間像計測を行い、計測マークPMの像の位置(X、Y)を求める。 Next, main controller 20 performs aerial image measurement of measurement mark PM in the same procedure as described above, and obtains the position (X 1 , Y 1 ) of the image of measurement mark PM.

以後、同様に、主制御装置20は、エンコーダシステム71からの計測情報(x,y)に基づいて、ウエハステージWST2を計測位置(x,y)、(x、y)、……、(x、y)に順次位置決めし、各位置決め位置に対応する計測マークPMの空間像計測を行い、計測マークPMの像の位置(X,Y)、(X、Y)、……、(X、Y)を求める。 Thereafter, similarly, main controller 20 moves wafer stage WST2 to measurement positions (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ),... Based on measurement information (x, y) from encoder system 71. ..., (x I , y I ) are sequentially positioned, and the aerial image measurement of the measurement mark PM corresponding to each positioning position is performed, and the positions (X 2 , Y 2 ), (X 3 , Y) of the image of the measurement mark PM 3 ), ..., (X I , Y I ) are obtained.

ウエハステージWST2を位置決めすべき、計測位置は、少なくとも、アライメント時移動領域内の全域にわたって設定される。なお、ウエハステージWST1とその位置が重複しない限り、アライメント時移動領域のみでなく露光時移動領域を含み、可能な限り広範囲の領域内に計測位置を設定しても良い。   The measurement position at which wafer stage WST2 is to be positioned is set at least over the entire movement area during alignment. As long as wafer stage WST1 and its position do not overlap, the measurement position may be set within a wide range as much as possible, including not only the alignment movement area but also the exposure movement area.

主制御装置20は、上で得られた計測マークPMの像の位置(X、Y)、(X,Y)、(X、Y)、……、(X、Y)のそれぞれと、計測マークPMの像の基準位置(X、Y)との差ΔX、ΔY(i=1〜I)を求め、計測位置(x,y)に対応付けて記憶装置(不図示)に記憶する。これにより、補正マップが、x,yについての関数ΔX(x,y),ΔY(x,y)として求められる。 The main controller 20 determines the positions (X 1 , Y 1 ), (X 2 , Y 2 ), (X 3 , Y 3 ),..., (X I , Y) of the measurement mark PM obtained above. I )) and differences ΔX i and ΔY i (i = 1 to I) between the reference position (X 0 , Y 0 ) of the image of the measurement mark PM are obtained and correspond to the measurement position (x i , y i ). And store it in a storage device (not shown). As a result, a correction map is obtained as functions ΔX i (x i , y i ) and ΔY i (x i , y i ) for x and y.

また、補正マップΔX(x,y),ΔY(x,y)は複数の離散点(x,y)についての離散データとして求められるので、線形補完等を用いてx,yについての連続関数に変換しても良い。すなわち、補正情報を補正マップではなく、補正関数ΔX(x,y),ΔY(x,y)の形で持っておいても良い。 Further, since the correction maps ΔX i (x i , y i ) and ΔY i (x i , y i ) are obtained as discrete data for a plurality of discrete points (x i , y i ), linear interpolation or the like is used. You may convert into the continuous function about x and y. That is, the correction information may be held in the form of correction functions ΔX i (x, y), ΔY i (x, y) instead of the correction map.

主制御装置20は、露光時にウエハステージWST1を露光時移動領域内で駆動する際、エンコーダシステム71からのウエハステージWST2の位置計測情報x,yを用いて補正マップΔX(x,y),ΔY(x,y)から補正値ΔX,ΔYを導出し、該補正値を用いてエンコーダシステム70からのウエハステージWST1の位置計測情報X,YをそれぞれX−ΔX,Y−ΔYと補正する。主制御装置20は、補正した位置計測情報X−ΔX,Y−ΔYを用いて、ウエハステージWST1を駆動(位置制御)する。 Main controller 20 drives correction map ΔX i (x i , y i) using position measurement information x, y of wafer stage WST2 from encoder system 71 when driving wafer stage WST1 in the movement area during exposure during exposure. ), ΔY i (x i , y i ) to derive correction values ΔX i , ΔY i , and using the correction values, position measurement information X, Y of wafer stage WST1 from encoder system 70 is respectively expressed as X−ΔX i. , Y−ΔY i is corrected. Main controller 20 drives wafer stage WST1 (position control) using corrected position measurement information X-ΔX i and Y-ΔY i .

エンコーダシステム71用の補正マップは、前述のエンコーダシステム70用の補正マップの作成の手順において、ウエハステージWST1とウエハステージWST2に関する動作を入れ替えたような手順の動作が行われる。ただし、この場合は、空間像計測装置45A,45Bを用いたマークの空間像の計測はできないので、これに変えて、ウエハテーブルWTB2の基準マーク板FM上の基準マークMをアライメント系ALGで検出することが行われる。   The correction map for the encoder system 71 is operated in such a manner that the operations related to the wafer stage WST1 and the wafer stage WST2 are exchanged in the above-described correction map generation procedure for the encoder system 70. However, in this case, since the aerial image of the mark cannot be measured using the aerial image measuring devices 45A and 45B, the reference mark M on the reference mark plate FM of the wafer table WTB2 is detected by the alignment system ALG instead. To be done.

この場合、ウエハステージWST1がウエハステージWST2から十分に離れている基準状態において、基準マークMの位置(x、y)が、エンコーダシステム71の計測情報とアライメント系ALGの計測結果(指標中心を基準とする基準マークMの位置ずれ)とに基づいて求められる。 In this case, in the reference state in which wafer stage WST1 is sufficiently separated from wafer stage WST2, the position (x 0 , y 0 ) of reference mark M is the measurement information of encoder system 71 and the measurement result of alignment system ALG (index center). Based on the positional deviation of the reference mark M).

そして、ウエハステージWST1が、露光時移動領域内の計測位置(X、Y)(j=1〜J)に順次位置決めされ、各位置決め位置に対応してウエハテーブルWTB2の基準マーク板FM上の基準マークMの位置(x、y)が求められる。なお、ウエハステージWST2とその位置が重複しない限り、露光時移動領域のみでなくアライメント時移動領域を含み、可能な限り広範囲の領域内に計測位置を設定しても良い。 Wafer stage WST1 is sequentially positioned at measurement positions (X j , Y j ) (j = 1 to J ) in the movement area during exposure, and on reference mark plate FM of wafer table WTB2 corresponding to each positioning position. The position (x j , y j ) of the reference mark M is determined. It should be noted that as long as wafer stage WST2 and its position do not overlap, the measurement position may be set within the widest possible region including not only the exposure movement region but also the alignment movement region.

そして、主制御装置20は、得られた基準マークMの位置(x、y)、(x,y)、(x、y)、……、(x、y)のそれぞれと、基準状態における基準マークMの位置(x、y)との差Δx、Δy(j=1〜J)を求め、計測位置(X,Y)に対応付けて記憶装置(不図示)に記憶する。これにより、補正マップが、X,Yについての関数Δx(X,Y),Δy(X,Y)として求められる。 Then, main controller 20 determines the position (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ),..., (X j , y j ) of the obtained reference mark M. And Δx j , Δy j (j = 1 to J ) between the reference mark M and the position (x 0 , y 0 ) of the reference state in the reference state are obtained and associated with the measurement position (X j , Y j ). Store in a storage device (not shown). Thereby, the correction map is obtained as functions Δx j (X j , Y j ) and Δy j (X j , Y j ) for X and Y.

また、補正マップΔx(X,Y),Δy(X,Y)は複数の離散点(X,Y)についての離散データとして求められるので、線形補完等を用いてX,Yについての連続関数に変換しても良い。すなわち、補正情報を補正マップではなく、補正関数Δx(X,Y),Δy(X,Y)の形で持っておいても良い。 Further, since the correction maps Δx j (X j , Y j ) and Δy j (X j , Y j ) are obtained as discrete data for a plurality of discrete points (X j , Y j ), linear interpolation or the like is used. You may convert into the continuous function about X and Y. That is, the correction information may be held in the form of correction functions Δx j (X, Y), Δy j (X, Y) instead of the correction map.

主制御装置20は、アライメント計測時にウエハステージWST2をアライメント時移動領域内で駆動する際、エンコーダシステム70からのウエハステージWST1の位置計測情報X,Yを用いて補正マップΔx(X,Y),Δy(X,Y)から補正値Δx,Δyを導出し、該補正値を用いてエンコーダシステム71からのウエハステージWST2の位置計測情報(x,y)をそれぞれx−Δx,y−Δyと補正する。主制御装置20は、補正した位置計測情報x−Δx,y−Δyを用いて、ウエハステージWST2を駆動(位置制御)する。 When main controller 20 drives wafer stage WST2 in the alignment movement region during alignment measurement, main controller 20 uses correction measurement Δx j (X j) using position measurement information X j and Y j of wafer stage WST1 from encoder system 70. , Y j ), Δy j (X j , Y j ) to derive correction values Δx j , Δy j and use the correction values to obtain position measurement information (x, y) of wafer stage WST2 from encoder system 71. Corrections are made as x−Δx j and y−Δy j , respectively. The main controller 20 corrects the position measurement information x-[Delta] x j, with y-[Delta] y j, drives the wafer stage WST2 (position control) to.

本実施形態の露光装置100では、両ウエハステージWST1,WST2は同様に構成されているので、補正マップΔX(x,y),ΔY(x,y)及びΔx(X,Y),Δy(X,Y)は両方のウエハステージWST1,WST2に対して兼用することができる。なお、ウエハステージWST1,WST2間の個体差がある場合、両ステージのそれぞれに対して補正マップを作成することとする。作成手順は、ウエハステージWST1,WST2が入れ替わる以外、上述の手順と同様である。 In exposure apparatus 100 of the present embodiment, both wafer stages WST1 and WST2 are configured in the same manner, so that correction maps ΔX i (x i , y i ), ΔY i (x i , y i ) and Δx j (X j , Y j ), Δy j (X j , Y j ) can be used for both wafer stages WST1, WST2. If there are individual differences between wafer stages WST1 and WST2, correction maps are created for both stages. The creation procedure is the same as that described above, except that wafer stages WST1 and WST2 are replaced.

なお、本実施形態では、一方のウエハステージの移動に伴う磁場の変化に起因する他方のウエハステージについてのエンコーダシステム70,71の計測誤差に注目しているため、補正マップを作成するに際し、一方のウエハステージを、逐一、計測位置に位置決めすることとした。ここで、一方のウエハステージを、各計測位置から、例えば単位加速度(単位駆動力)でX軸方向及びY軸方向のそれぞれに駆動することとしても良い。この場合、一方のウエハステージの移動に伴う雰囲気中の圧力変動等、力学的効果に起因する他方のウエハステージについてのエンコーダシステム70,71の計測誤差を補正することのできる補正マップが得られる。   In the present embodiment, attention is paid to the measurement error of the encoder systems 70 and 71 for the other wafer stage caused by the change in the magnetic field accompanying the movement of one wafer stage. The wafer stage was positioned at the measurement position one by one. Here, one wafer stage may be driven from each measurement position in the X-axis direction and the Y-axis direction, for example, with unit acceleration (unit driving force). In this case, a correction map that can correct the measurement error of the encoder systems 70 and 71 with respect to the other wafer stage due to a mechanical effect such as pressure fluctuation in the atmosphere accompanying the movement of one wafer stage is obtained.

次に、エンコーダシステム70,71による3自由度方向(Z,θx,θy)の位置計測の原理などについてさらに説明する。   Next, the principle of position measurement in the three degrees of freedom direction (Z, θx, θy) by the encoder systems 70 and 71 will be further described.

本実施形態では、前述のようなエンコーダヘッド60〜60及びスケール板21の構成及び配置を採用したことにより、露光時移動領域内では、ウエハステージWST1(WST2)の位置に応じて、エンコーダヘッド60〜60のうちの少なくとも3つがスケール板21に対向する。スケール板21に対向するヘッド(エンコーダ)から有効な計測値が主制御装置20に送信される。 In the present embodiment, by employing the configuration and arrangement of the encoder heads 60 1 to 60 4 and scale plate 21 as described above, the exposure time movement area, in accordance with the position of wafer stage WST1 (WST2), the encoder At least three of the heads 60 1 to 60 4 face the scale plate 21. Effective measurement values are transmitted from the head (encoder) facing the scale plate 21 to the main controller 20.

主制御装置20は、エンコーダ70〜70の計測結果に基づいて、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置(Z,θx,θy)を算出する。ここで、エンコーダ70〜70のZ軸方向に関する計測値(前述のXY平面内の一軸方向についての計測値C〜Cと区別して、それぞれ、D〜Dと表記する)は、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置(Z,θx,θy)に対して、次式(5)〜(8)のように依存する。 The main controller 20, based on the encoder 70 1 to 70 4 of the measurement results, calculates the position of the wafer table WTB1 (WTB2) (Z, θx , θy) a. Here, the encoder 70 1 to 70 4 in the Z-axis direction about the measured value (as distinguished from the measured value C 1 -C 4 for uniaxial direction in the aforementioned XY plane, respectively, is denoted as D 1 to D 4) is , It depends on the position (Z, θx, θy) of wafer table WTB1 (WTB2) as shown in the following equations (5) to (8).

=−ptanθy+ptanθx+Z …(5)
= ptanθy+ptanθx+Z …(6)
= ptanθy−ptanθx+Z …(7)
=−ptanθy−ptanθx+Z …(8)
ただし、pは、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の中心からのヘッドのX軸及びY軸方向に関する距離(図5参照)である。
D 1 = −ptan θy + ptan θx + Z (5)
D 2 = ptan θy + ptan θx + Z (6)
D 3 = ptan θy−ptan θx + Z (7)
D 4 = −ptan θy−ptan θx + Z (8)
However, p is the distance (refer FIG. 5) regarding the X-axis and Y-axis directions of the head from the center of wafer table WTB1 (WTB2).

主制御装置20は、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置に応じて3つのヘッド(エンコーダ)の計測値の従う式を上式(5)〜(8)から選択し、それらから構成される連立方程式に3つのヘッド(エンコーダ)の計測値を代入して解くことにより、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置(Z,θx,θy)を算出する。例えば、ウエハテーブルWTB1(WTB2)が露光中心(光軸AX)から+X側及び+Y側に位置する場合、主制御装置20は、ヘッド60,60,60(エンコーダ70,70,70)の計測値が従う式(5),(6),及び(8)から連立方程式を組み、それらの左辺に計測値を代入して解く。ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置(Z,θx,θy)の算出は、先に説明したようにウエハアライメント時のフォーカスマッピングの際、及び露光の際に行われる。 Main controller 20 selects an equation according to the measurement values of the three heads (encoders) according to the position of wafer table WTB1 (WTB2) from the above equations (5) to (8), and a simultaneous equation constituted by them. The position (Z, θx, θy) of the wafer table WTB1 (WTB2) is calculated by substituting the measurement values of the three heads (encoders) into For example, when the wafer table WTB1 (WTB2) is positioned on the + X side and the + Y side from the exposure center (optical axis AX), the main controller 20 uses the heads 60 1 , 60 2 , 60 4 (encoders 70 1 , 70 2 , The simultaneous equations are constructed from the equations (5), (6), and (8) followed by the measured value of 70 4 ), and the measured value is substituted into the left side of the equations to solve. The calculation of the position (Z, θx, θy) of wafer table WTB1 (WTB2) is performed at the time of focus mapping at the time of wafer alignment and at the time of exposure as described above.

主制御装置20は、事前に取得したウエハの凹凸情報と、上記の算出結果(Z,θx,θy)とに基づいて、露光時移動領域内でウエハテーブルWTB1(WTB2)をフォーカス・レベリング制御する。   Main controller 20 performs focus leveling control on wafer table WTB1 (WTB2) in the movement area during exposure based on the wafer unevenness information acquired in advance and the above calculation results (Z, θx, θy). .

ウエハテーブルWTB1(WTB2)が、アライメント時移動領域内に位置する場合、主制御装置20は、エンコーダシステム71を用いて3自由度方向(Z,θx,θy)の位置情報を計測する。この場合の計測原理等は、露光中心がアライメント系ALGの検出中心に、スケール板21がスケール板22に置き換わる以外、先のエンコーダシステム70を用いる場合と同様である。主制御装置20は、エンコーダシステム71の計測結果に基づいて、露光時のフォーカス・レベリング制御のため、ウエハの面位置とウエハテーブルWTB1(WTB2)のZ位置との関係を取得する。   When wafer table WTB1 (WTB2) is located in the movement region during alignment, main controller 20 uses encoder system 71 to measure position information in the three-degree-of-freedom directions (Z, θx, θy). The measurement principle and the like in this case are the same as when the encoder system 70 is used except that the exposure center is the detection center of the alignment system ALG and the scale plate 21 is replaced with the scale plate 22. Based on the measurement result of encoder system 71, main controller 20 acquires the relationship between the wafer surface position and the Z position of wafer table WTB1 (WTB2) for focus leveling control during exposure.

さらに、主制御装置20は、ウエハステージWST1,WST2の位置に応じて、スケール板21,22に対向するヘッド60〜60のうちの3つを切り換えて使用する。ここで、エンコーダヘッドを切り換える際には、ウエハテーブルWTB1(WTB2)の位置の計測結果の連続性を保証するため、前述と同様のつなぎ処理が行われる。 Further, main controller 20 switches and uses three of heads 60 1 to 604 facing scale plates 21 and 22 according to the positions of wafer stages WST 1 and WST 2 . Here, when the encoder head is switched, in order to guarantee the continuity of the measurement result of the position of the wafer table WTB1 (WTB2), the same connection processing as described above is performed.

エンコーダシステム70,71によるウエハテーブルWTB1(WTB2)の3自由度方向(Z,θx,θy)の位置計測においても、主制御装置20は、前述と同様に、補正マップを作成し、その補正マップを用いてエンコーダシステム70,71からのウエハテーブルWTB1(WTB2)の3自由度方向(Z,θx,θy)の位置計測情報を補正し、その補正した位置計測情報を用いて、例えば前述のフォーカス・レベリング制御などを行うことができる。   In the position measurement in the three-degree-of-freedom directions (Z, θx, θy) of wafer table WTB1 (WTB2) by encoder systems 70, 71, main controller 20 also creates a correction map and corrects the correction map as described above. Is used to correct the position measurement information in the three-degree-of-freedom direction (Z, θx, θy) of wafer table WTB1 (WTB2) from encoder system 70, 71, and using the corrected position measurement information, for example, the above-described focus・ Leveling control can be performed.

ただし、主制御装置20は、エンコーダシステム70用の補正マップを作成するに際し、空間像計測装置45A,45Bを用いて前述の計測マークを計測してマークのフォーカス情報(ウエハテーブルのZ軸方向の位置)を計測する。また、エンコーダシステム71用の補正マップを作成するに際し、アライメント時移動領域内(アライメント系ALG近傍)に設置された多点AF系AFを用いてウエハテーブルのZ軸方向の位置を計測する。   However, when creating a correction map for the encoder system 70, the main controller 20 measures the above-described measurement marks using the aerial image measurement devices 45A and 45B, and performs focus information on the marks (in the Z-axis direction of the wafer table). Position). Further, when the correction map for the encoder system 71 is created, the position of the wafer table in the Z-axis direction is measured using the multipoint AF system AF installed in the alignment movement region (near the alignment system ALG).

以上説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置20により、エンコーダシステム70で計測された一方のウエハステージWST1(又はWST2)の位置情報と、他方のウエハステージWST2(又はWST1)の位置に応じた補正情報(予め作成した補正マップ又は補正関数)とに基づいて、露光時移動領域内で、平面モータ30を介して一方のウエハステージWST1(又はWST2)が駆動される。ここで、補正マップ等から補正値を取り出すための他方のウエハステージWST2(又はWST1)の位置情報は、エンコーダシステム71で計測された位置情報が用いられる。従って、露光時移動領域内では、一方のウエハステージWST1(又はWST2)を高精度に駆動することが可能となる。   As described above, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the main controller 20 positions information of one wafer stage WST1 (or WST2) measured by the encoder system 70 and the other wafer stage WST2 (or One wafer stage WST1 (or WST2) is driven via the planar motor 30 in the movement area during exposure based on correction information (a correction map or correction function created in advance) according to the position of WST1). . Here, the position information measured by the encoder system 71 is used as the position information of the other wafer stage WST2 (or WST1) for extracting the correction value from the correction map or the like. Therefore, one wafer stage WST1 (or WST2) can be driven with high accuracy within the movement area during exposure.

また、主制御装置20により、エンコーダシステム71で計測された他方のウエハステージWST2(又はWST1)の位置情報と、一方のウエハステージWST1(又はWST2)の位置に応じた補正情報(予め作成した補正マップ又は補正関数)とに基づいて、アライメント時移動領域内で、平面モータ30を介して他方のウエハステージWST2(又はWST1)が駆動される。ここで、補正マップ等から補正値を取り出すための一方のウエハステージWST1(又はWST2)の位置情報は、エンコーダシステム70で計測された位置情報が用いられる。従って、アライメント時移動領域内では、他方のウエハステージWST2(又はWST1)を高精度に駆動することが可能となる。本実施形態では、補正情報は、6自由度方向に関して求められている。   The main controller 20 also measures the position information of the other wafer stage WST2 (or WST1) measured by the encoder system 71 and correction information corresponding to the position of the one wafer stage WST1 (or WST2) (correction created in advance). The other wafer stage WST2 (or WST1) is driven via the planar motor 30 within the movement region during alignment based on the map or the correction function. Here, the position information measured by the encoder system 70 is used as the position information of one wafer stage WST1 (or WST2) for extracting a correction value from the correction map or the like. Therefore, the other wafer stage WST2 (or WST1) can be driven with high accuracy within the alignment movement region. In the present embodiment, the correction information is obtained with respect to the 6 degrees of freedom direction.

従って、本実施形態の露光装置100によると、アライメント時における高いアライメント計測精度及びフォーカスマッピング精度を確保することができ、これらの結果を用いて露光が行われるので、高い露光精度(重ね合わせ精度、フォーカス制御精度等)を実現して、最終的には、半導体デバイスの歩留まりを向上させることが可能となる。   Therefore, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, high alignment measurement accuracy and focus mapping accuracy at the time of alignment can be ensured, and exposure is performed using these results, so that high exposure accuracy (superposition accuracy, Focus control accuracy, etc.) can be realized, and finally the yield of the semiconductor device can be improved.

なお、上記実施形態では、エンコーダシステム70の補正マップ又は補正関数の作成のため、空間像計測装置45A,45Bを用いる場合について説明したが、これに限らず、実際に露光を行うことで、計測マークPM又はその他のマークをウエハ上に転写し、その転写像の位置計測を行うことで、補正マップ又は補正関数の作成のためのデータΔX、ΔY(i=1〜I)を求めても良い。また、この場合、空間像計測装置45A,45Bを必ずしも設ける必要はなくなるが、レチクルアライメントのための装置は必要である。そこで、レチクルRの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書などに開示される露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)方式の一対のレチクルアライメント系を設けても良い。 In the above-described embodiment, the case where the aerial image measurement devices 45A and 45B are used to create the correction map or the correction function of the encoder system 70 has been described. However, the present invention is not limited to this, and measurement is performed by actually performing exposure. By transferring the mark PM or other marks onto the wafer and measuring the position of the transferred image, data ΔX i and ΔY i (i = 1 to I) for creating a correction map or a correction function are obtained. Also good. In this case, the aerial image measurement devices 45A and 45B are not necessarily provided, but a device for reticle alignment is necessary. Therefore, a pair of reticle alignment systems of a TTR (Through The Reticle) system using light having an exposure wavelength disclosed in, for example, US Pat. No. 5,646,413 may be provided above the reticle R. .

また、上記実施形態では、エンコーダシステム70の補正マップ又は補正関数の作成のため、前述の空間像計測及び露光に代えて、ウエハステージWST2を計測位置(x,y)、(x、y)、……、(x、y)に順次位置決めし、各位置決め位置でエンコーダシステム70のエンコーダ70〜70で、ウエハテーブルWTB1の位置計測を実行しても良い。かかる場合であっても、ウエハステージWST2の位置の変化に伴う磁場変化に起因してエンコーダ70〜70の計測値が変化するからである。 Further, in the above embodiment, in order to create a correction map or a correction function of the encoder system 70, the wafer stage WST2 is replaced with the measurement position (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3), ......, (x I, sequentially positioned y I), the encoder 70 1 to 70 4 of the encoder system 70 in the positioning position, may perform position measurement of wafer table WTBl. Even in such a case, due to a magnetic field change due to changes in the position of wafer stage WST2 it is because the measurement value of the encoder 70 1 to 70 4 is changed.

また、上記実施形態では、計測位置とは別に基準位置を定め、基準位置におけるマークの位置の実測値を基準として、各計測位置におけるマーク位置の差を求めるものとしたが、これに限らず、複数の計測位置の1つにおけるマークの位置の実測値を基準として、残りの各計測位置におけるマーク位置の差を求めることとしても良い。   In the above embodiment, the reference position is determined separately from the measurement position, and the difference between the mark positions at each measurement position is obtained based on the actual measurement value of the mark position at the reference position. The difference between the mark positions at the remaining measurement positions may be obtained with reference to the actual measurement value of the mark position at one of the plurality of measurement positions.

また、上記実施形態では、主としてエンコーダシステム70,71を用いてウエハステージWST1,WST2の位置情報を計測し、ウエハステージWST2,WST1の移動に伴う磁場変化を主要因とするエンコーダシステム70,71の計測誤差の補正に本発明を適用する場合を例示した。しかし、これに限らず、エンコーダシステム70,71ではなく、ウエハ干渉計システム18をウエハステージWST1,WST2の位置情報の計測に主として用いる場合に、上記の磁場変化を主要因とするウエハ干渉計システム18の計測誤差の補正にも本発明を適用することは有効である。ウエハ干渉計システム18では、干渉計ユニットからウエハステージWST1,WST2上に設けられた反射面(移動鏡等(不図示))に計測ビームが照射される。この場合、干渉計ユニットがメインフレームに取り付けられている場合は、ウエハステージWST2,WST1の移動に伴う磁場変化により上記実施形態と同様の理由によって干渉計システムに計測誤差が生じる。また、干渉計ユニットがメインフレームに取り付けられていない場合においても、ウエハステージWST1,WST2上の磁性体を含む構造物が磁場変化によって変形し、その構造物の変形に伴って反射面が変位又は変形する蓋然性が高いからである。   In the above-described embodiment, the encoder systems 70 and 71 mainly measure the position information of the wafer stages WST1 and WST2, and the encoder systems 70 and 71 are mainly caused by magnetic field changes accompanying the movement of the wafer stages WST2 and WST1. The case where the present invention is applied to the measurement error correction is illustrated. However, the present invention is not limited to this, and when the wafer interferometer system 18 is used mainly for measuring the positional information of the wafer stages WST1 and WST2 instead of the encoder systems 70 and 71, the wafer interferometer system mainly caused by the change in the magnetic field described above. It is effective to apply the present invention to 18 measurement errors. In wafer interferometer system 18, a measurement beam is irradiated from the interferometer unit onto a reflecting surface (moving mirror or the like (not shown)) provided on wafer stages WST 1 and WST 2. In this case, when the interferometer unit is attached to the main frame, a measurement error occurs in the interferometer system for the same reason as in the above embodiment due to a magnetic field change accompanying the movement of wafer stages WST2 and WST1. Even when the interferometer unit is not attached to the main frame, the structure including the magnetic material on wafer stages WST1 and WST2 is deformed by a magnetic field change, and the reflecting surface is displaced or displaced with the deformation of the structure. This is because the probability of deformation is high.

また、上記実施形態の露光装置100では、ムービングコイル型の平面モータ30を採用したウエハステージ装置50及びこれを備える露光装置100に本発明が適用された場合を例示した。しかし、ステージ装置では、ムービングコイル型の平面モータに代えて例えば米国特許第6,437,463号明細書などで開示されるムービングマグネット型の平面モータを採用することも可能である。この場合、ウエハステージWST1,WST2に永久磁石が設けられ、ステージベース12の内部にコイルが配置されることになる。この場合にも、ウエハステージWST1,WST2の移動に伴って磁場が変化することは明らかであり、この磁場の変化によって、ウエハステージWST1,WST2の位置を計測するエンコーダ又は干渉計等の計測装置に計測誤差が発生することは明らかである。従って、この場合にも、本発明を適用することは有効である。   Moreover, in the exposure apparatus 100 of the said embodiment, the case where this invention was applied to the wafer stage apparatus 50 which employ | adopted the moving coil type planar motor 30, and the exposure apparatus 100 provided with this was illustrated. However, in the stage apparatus, a moving magnet type flat motor disclosed in, for example, US Pat. No. 6,437,463 can be employed instead of the moving coil type flat motor. In this case, permanent magnets are provided on wafer stages WST 1 and WST 2, and coils are arranged inside stage base 12. In this case as well, it is clear that the magnetic field changes as the wafer stages WST1 and WST2 move, and the change in the magnetic field causes the encoder or interferometer to measure the position of the wafer stages WST1 and WST2. It is clear that measurement errors occur. Therefore, it is effective to apply the present invention also in this case.

また、これまでは、ウエハステージWST1,WST2の移動に伴う磁界の変化に起因するエンコーダシステム等の計測誤差の補正について説明したが、一方のウエハステージの移動に伴って磁界の変化以外の要因に起因して他方のウエハステージの位置を計測する計測装置に計測誤差が生じる場合であっても、これらの誤差も本発明を適用することによって結果的に補正される。本発明では、補正情報(補正マップ、又は補正関数など)の作成に関して、実機を用いて補正情報作成のための計測データの取得を行うからである。   In the above, correction of measurement errors in the encoder system and the like due to the change in the magnetic field due to the movement of the wafer stages WST1 and WST2 has been described. However, factors other than the change in the magnetic field due to the movement of one wafer stage have been described. Therefore, even if measurement errors occur in the measurement apparatus that measures the position of the other wafer stage, these errors are corrected as a result by applying the present invention. This is because in the present invention, measurement data for creating correction information is acquired using an actual machine for creating correction information (such as a correction map or a correction function).

なお、上記実施形態では、スケール板21,22のそれぞれの下面に2次元グレーティングRGが形成された場合について例示したが、これに限らず、対応するエンコーダヘッド60〜60の計測方向(XY平面内での一軸方向)のみを周期方向とする1次元回折格子が形成された場合においても、本発明は適用可能である。 In the above embodiment, while an example has been shown where a two-dimensional grating RG in each of the lower surface of scale plate 21, 22 is formed is not limited thereto, the corresponding encoder heads 60 1 to 60 4 of the measurement direction (XY The present invention can also be applied to the case where a one-dimensional diffraction grating having only one axis direction in the plane) as a periodic direction is formed.

また、上記実施形態では、各ヘッド60〜60(エンコーダ70〜70)として、XY平面内の一軸方向とZ軸方向とを計測方向とする2次元ヘッドが採用された場合について例示したが、これに限らず、XY平面内の1軸方向を計測方向とする1次元エンコーダとZ軸方向を計測方向とするZセンサ(例えば光ピックアップ方式あるいはその他の方式の面位置センサなど)とを採用しても良い。また、Zセンサとともに、XY平面内で互いに直交する2軸方向を計測方向とする2次元エンコーダを採用しても良い。 In the above embodiment, illustrated for the case as each head 60 6O4 (encoders 70 1 to 70 4), the two-dimensional head that the uniaxial direction and the Z-axis direction in the XY plane and the measurement direction is adopted However, the present invention is not limited to this, and a one-dimensional encoder whose measurement direction is one axial direction in the XY plane and a Z sensor (for example, an optical pickup type or other type surface position sensor) whose measurement direction is the Z-axis direction. May be adopted. In addition to the Z sensor, a two-dimensional encoder whose measurement direction is a biaxial direction orthogonal to each other in the XY plane may be employed.

また、上記実施形態で説明したエンコーダシステムの構成は一例に過ぎず、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、ウエハテーブル(ウエハステージ)上に回折格子(スケール)を設け、これに対向してエンコーダヘッドをウエハステージの外部に配置する構成のエンコーダシステムを採用することも可能である。この場合においても、エンコーダヘッドとして、上記実施形態において採用したXY平面内の一軸方向とZ軸方向とを計測方向とする2次元ヘッドに限らず、XY平面内の1軸方向又は直交する2軸方向を計測方向とする1次元又は2次元のエンコーダとZセンサとの組み合わせを、採用しても良い。   The configuration of the encoder system described in the above embodiment is merely an example, and the present invention is of course not limited to this. For example, it is also possible to employ an encoder system in which a diffraction grating (scale) is provided on a wafer table (wafer stage) and an encoder head is disposed outside the wafer stage so as to face the diffraction grating. Even in this case, the encoder head is not limited to the two-dimensional head in which the measurement direction is the uniaxial direction and the Z-axis direction in the XY plane employed in the above embodiment, but the uniaxial direction in the XY plane or two axes orthogonal to each other A combination of a one-dimensional or two-dimensional encoder whose direction is the measurement direction and a Z sensor may be employed.

また、上記実施形態では、ウエハアライメント時に、多点AF系AFを用いてフォーカスマッピングを行い、そのフォーカスマッピングにより取得したウエハW表面の面位置情報とウエハテーブル上面のZ軸方向の位置情報とに基づいて、走査露光中のウエハWのフォーカス・レベリング制御を実行する場合について説明した。しかし、アライメント系ALGの近傍ではなく、投影光学系PLの近傍に多点AF系AFを設け、該多点AF系AFを用いて走査露光中のウエハWのフォーカス・レベリング制御を実行することとしても勿論良い。この場合、エンコーダシステム71のZ軸方向に関する位置計測誤差の補正情報の取得のため、ウエハテーブルの面位置を計測するZセンサをアライメント系ALGの近傍に設けても良い。あるいは、ウエハテーブルのZ位置を計測するZ干渉計を設けても良い。   Further, in the above embodiment, during wafer alignment, focus mapping is performed using the multi-point AF system AF, and the surface position information on the surface of the wafer W and the position information in the Z-axis direction on the upper surface of the wafer table acquired by the focus mapping are used. Based on this, the case where the focus / leveling control of the wafer W during the scanning exposure is executed has been described. However, a multi-point AF system AF is provided in the vicinity of the projection optical system PL, not in the vicinity of the alignment system ALG, and focus / leveling control of the wafer W during scanning exposure is executed using the multi-point AF system AF. Is of course good. In this case, a Z sensor for measuring the surface position of the wafer table may be provided in the vicinity of the alignment system ALG in order to obtain correction information for the position measurement error in the Z-axis direction of the encoder system 71. Alternatively, a Z interferometer that measures the Z position of the wafer table may be provided.

なお、上記実施形態では、スキャニング・ステッパ型のツインウエハステージを備えた露光装置(以下、ツインタイプ露光装置と略称する)に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの一括露光型のツインタイプ露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、エンコーダの計測値に基づいて、ウエハステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンのウエハ上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式のツインタイプ露光装置にも本発明は適用することができる。また、例えば、米国特許出願公開第2007/0211235号明細書及び米国特許出願公開第2007/0127006号明細書などに開示されるようにウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置(計測ステージ付き露光装置と略称する)に本発明を適用しても良い。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an exposure apparatus having a scanning / stepper type twin wafer stage (hereinafter abbreviated as a twin type exposure apparatus) has been described. The present invention may be applied to a batch exposure type twin type exposure apparatus such as the above. Even with a stepper, etc., measuring the position of the stage on which the object to be exposed is mounted with an encoder makes it possible to almost eliminate the occurrence of position measurement errors due to air fluctuations. Based on this, it becomes possible to position the wafer stage with high accuracy, and as a result, transfer of a highly accurate reticle pattern onto the wafer becomes possible. The present invention can also be applied to a step-and-stitch twin type exposure apparatus that combines a shot area and a shot area. Further, as disclosed in, for example, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0211235 and U.S. Patent Application Publication No. 2007/0127006, measurement members (for example, fiducial marks, and / or Alternatively, the present invention may be applied to an exposure apparatus (abbreviated as an exposure apparatus with a measurement stage) including a measurement stage including a sensor or the like.

また、例えば国際公開第99/049504号、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型のツインタイプ露光装置又は計測ステージ付き露光装置に本発明を適用しても良い。なお、以下で説明する各種露光装置は、特に明示しないが、ツインタイプ露光装置又は計測ステージ付き露光装置などの複数ステージを備える露光装置である。   Further, the present invention may be applied to an immersion type twin type exposure apparatus or an exposure apparatus with a measurement stage disclosed in, for example, International Publication No. 99/049504, US Patent Application Publication No. 2005/0259234, and the like. . Note that various exposure apparatuses described below are exposure apparatuses including a plurality of stages such as a twin-type exposure apparatus or an exposure apparatus with a measurement stage, although not particularly specified.

また、上記実施形態の露光装置を含む本発明に係る投影露光装置では、投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。   Further, in the projection exposure apparatus according to the present invention including the exposure apparatus of the above embodiment, the projection optical system may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system PL is not only a refraction system, Either a reflection system or a catadioptric system may be used, and the projected image may be an inverted image or an erect image.

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)などの紫外光や、F2レーザ光(波長157nm)などの真空紫外光であっても良い。例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The 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. For example, as disclosed in US Pat. No. 7,023,610, single-wavelength laser light in the infrared region or visible region oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser is used as vacuum ultraviolet light, for example, erbium. A harmonic which is amplified by a fiber amplifier doped with (or both erbium and ytterbium) and wavelength-converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

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、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。かかる可変成形マスクを用いる場合には、ウエハ又はガラスプレート等が搭載されるステージが、可変成形マスクに対して走査されるので、そのステージの位置をエンコーダを用いて計測することで、上記実施形態と同等の効果を得ることができる。   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 (a variable shaping mask, an active mask) 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. When such a variable molding mask is used, the stage on which the wafer or glass plate or the like is mounted is scanned with respect to the variable molding mask. Therefore, by measuring the position of the stage using an encoder, the above embodiment can be used. The same effect can be obtained.

また、例えば国際公開第2001/035168号に開示されているように、干渉縞をウエハW上に形成することによって、ウエハW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 a line-and-space pattern on a wafer W by forming interference fringes on the wafer W. The present invention can also 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 1 on the wafer by one scan exposure. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that double exposes two shot areas almost simultaneously.

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。   In the above embodiment, the object on which the pattern is to be formed (the object to be exposed to the energy beam) is not limited to the wafer, but may be another object such as a glass plate, a ceramic substrate film member, or a mask blank. .

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

なお、半導体デバイスは、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、上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハ(物体)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及び露光方法が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。   The semiconductor device was formed on the mask by the step of designing the function / performance of the device, the step of manufacturing a reticle based on this design step, the step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus of the above embodiment. A lithography step for transferring a pattern onto an object such as a wafer, a development step for developing an exposed wafer (object), an etching step for removing exposed members other than the portion where the resist remains by etching, and etching. 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, since the exposure apparatus and the exposure method of the above embodiment are used in the lithography step, a highly integrated device can be manufactured with a high yield.

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。   As described above, the exposure apparatus and the exposure method of the present invention are suitable for exposing an object. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element.

20…主制御装置、21,22…スケール板、27…ウエハステージ駆動系、30…平面モータ、50…ウエハステージ装置、60〜60…エンコーダヘッド、70,71…エンコーダシステム、70〜70,71〜71…エンコーダ、100…露光装置、ALG…アライメント系、WST1,WST2…ウエハステージ、WTB1,WTB2…ウエハテーブル、W…ウエハ、R…レチクル、PL…投影光学系、RG…2次元グレーティング。 20 ... main control unit, 21, 22 ... scale plate, 27 ... wafer stage drive system 30 ... planar motor, 50 ... wafer stage apparatus, 60 through 603 4 ... encoder heads, 70 and 71 ... encoder system, 70 1 ~ 70 4 , 71 1 to 71 4 ... encoder, 100 ... exposure apparatus, ALG ... alignment system, WST1, WST2 ... wafer stage, WTB1, WTB2 ... wafer table, W ... wafer, R ... reticle, PL ... projection optical system, RG ... two-dimensional grating.

Claims (25)

エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
所定平面に平行なガイド面を有する定盤上で平面モータによって個別に駆動される第1、第2移動体のそれぞれに対する位置計測系による第1及び第2位置情報と、前記第2移動体の位置に応じた第1補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第1移動体を駆動することを含む露光方法。
An exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object,
First and second position information by a position measurement system for each of the first and second moving bodies individually driven by a plane motor on a surface plate having a guide surface parallel to a predetermined plane, and the second moving body An exposure method comprising: driving the first moving body that holds the object based on first correction information corresponding to a position.
前記位置計測系により、前記エネルギビームが光学部材を介して前記物体に照射される照射位置の近傍の領域で前記物体を保持する前記第1移動体の第1位置情報が計測され、第2移動体に存在するマークを検出するマーク検出系の近傍の領域で前記第2移動体の第2位置情報が計測される請求項1に記載の露光方法。   The position measurement system measures first position information of the first moving body that holds the object in a region in the vicinity of an irradiation position where the energy beam is irradiated onto the object via an optical member, and performs second movement. The exposure method according to claim 1, wherein the second position information of the second moving body is measured in a region in the vicinity of a mark detection system that detects a mark present on the body. 前記光学部材及び前記マーク検出系を支持するフレームに前記位置計測系の一部が設けられている請求項2に記載の露光方法。   The exposure method according to claim 2, wherein a part of the position measurement system is provided on a frame that supports the optical member and the mark detection system. 前記駆動することに先立って、前記位置計測系によりその位置を計測しつつ前記第2移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第1移動体又は前記物体上に形成されたマーク像の位置を、前記第1計測系の計測情報を用いて求め、この結果に基づいて前記第1補正情報を算出することをさらに含む請求項2又は3に記載の露光方法。   Prior to the driving, the second moving body is positioned at a plurality of positions on the guide surface while measuring the position by the position measuring system, and the first moving body or the object is positioned at each of the positioning positions. 4. The exposure method according to claim 2, further comprising: obtaining a position of the mark image formed on the surface using measurement information of the first measurement system, and calculating the first correction information based on the result. . 前記マーク像は、前記第1移動体上に前記光学部材を介して形成されたマークの空間像であり、
前記マーク像の位置は、前記第1計測系でその位置情報が計測される前記第1移動体上に少なくとも一部が設けられた空間像計測装置により計測された前記空間像のプロファイルから求められる前記マーク像の結像位置を含む請求項4に記載の露光方法。
The mark image is a spatial image of a mark formed on the first moving body via the optical member,
The position of the mark image is obtained from the profile of the aerial image measured by the aerial image measurement device provided at least in part on the first moving body whose position information is measured by the first measurement system. The exposure method according to claim 4, comprising an imaging position of the mark image.
前記マーク像は、位置決め位置毎に、前記第1計測系の計測情報を用いて前記第1移動体の位置を制御しつつ、前記物体上に転写形成したマークの転写像であり、
前記マーク像の位置は、前記物体上に形成された転写像の位置を計測することで求められる請求項4に記載の露光方法。
The mark image is a transfer image of a mark transferred and formed on the object while controlling the position of the first moving body using measurement information of the first measurement system for each positioning position.
The exposure method according to claim 4, wherein the position of the mark image is obtained by measuring the position of a transfer image formed on the object.
前記位置計測系からの前記第1移動体の第1位置情報と、前記位置計測系からの前記第2移動体の第2位置情報と、前記第1移動体の位置に応じた第2補正情報とに基づいて、前記第2移動体を駆動することをさらに含む請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光方法。   First position information of the first moving body from the position measurement system, second position information of the second moving body from the position measurement system, and second correction information according to the position of the first moving body The exposure method according to claim 1, further comprising driving the second moving body based on the above. 前記第2移動体を駆動することに先立って、前記位置計測系でその位置を計測しつつ前記第1移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記位置計測系と前記マーク検出系とを用いて所定のマークの位置情報を計測し、該位置情報を用いて前記第2補正情報を算出することをさらに含む請求項7に記載の露光方法。   Prior to driving the second moving body, the position measuring system measures the position of the first moving body and positions the first moving body at a plurality of positions on the guide surface. The exposure method according to claim 7, further comprising: measuring position information of a predetermined mark using the mark detection system and the mark detection system, and calculating the second correction information using the position information. 前記第1位置計測系は、前記第1移動体と該第1移動体の外部との一方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光する前記第1移動体と該第1移動体の外部との他方に設けられた少なくとも1つのヘッド部を有し、該ヘッド部の出力に基づいて前記第1移動体の位置を計測するエンコーダシステムを含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光方法。   The first position measurement system irradiates measurement light to a measurement surface provided on one of the first moving body and the outside of the first moving body, and receives return light from the measurement surface. The encoder system which has at least 1 head part provided in the other of the movable body and the exterior of the 1st movable body, and measures the position of the 1st movable body based on the output of this head part. The exposure method according to any one of 1 to 8. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
Using the exposure method according to any one of claims 1 to 9 to form a pattern on an object;
Developing the object on which the pattern is formed;
A device manufacturing method including:
エネルギビームで物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
所定平面に平行なガイド面を有する定盤と、
前記定盤内に設けられた固定子と、前記ガイド面を介して前記固定子に対向する第1及び第2可動子とを含んで構成される平面モータと、
前記第1及び第2可動子をそれぞれ有し、前記平面モータにより前記ガイド面に沿って駆動される第1及び第2移動体と、
前記第1及び第2移動体のそれぞれの位置を計測する位置計測系と、
前記位置計測系からの前記第1移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第2移動体の位置情報と、前記第2移動体の位置に応じた第1補正情報とに基づいて、前記物体を保持する前記第1移動体を駆動する駆動装置と、を備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object,
A surface plate having a guide surface parallel to a predetermined plane;
A planar motor configured to include a stator provided in the surface plate, and first and second movers facing the stator via the guide surface;
First and second movable bodies each having the first and second movers and driven along the guide surface by the planar motor;
A position measurement system for measuring the respective positions of the first and second moving bodies;
Based on the position information of the first moving body from the position measurement system, the position information of the second moving body from the position measurement system, and the first correction information according to the position of the second moving body. An exposure apparatus comprising: a driving device that drives the first moving body that holds the object.
前記エネルギビームを前記物体に照射する光学部材と、
前記第2移動体に存在するマークを検出するマーク検出系と、をさらに備え、
前記位置計測系は、前記エネルギビームの照射位置の近傍の領域で前記物体を保持する前記第1移動体の位置情報を計測する第1計測系と、前記マーク検出系の近傍の領域で前記第2移動体の位置情報を計測する第2計測系とを含む請求項11に記載の露光装置。
An optical member for irradiating the object with the energy beam;
A mark detection system for detecting a mark present on the second moving body,
The position measurement system includes: a first measurement system that measures position information of the first moving body that holds the object in a region in the vicinity of the energy beam irradiation position; and a first region in the vicinity of the mark detection system. The exposure apparatus according to claim 11, further comprising: a second measurement system that measures position information of the two moving bodies.
前記第1計測系の少なくとも一部は、前記光学部材を支持するフレームに設置されている請求項12に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein at least a part of the first measurement system is installed on a frame that supports the optical member. 前記第2計測系の少なくとも一部は、前記マーク検出系を支持するフレームに設置されている請求項12又は13に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12 or 13, wherein at least a part of the second measurement system is installed on a frame that supports the mark detection system. 前記光学部材と前記マーク検出系とは同一のフレームに支持されている請求項12〜14のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the optical member and the mark detection system are supported by the same frame. 前記第1補正情報は、前記第2計測系でその位置を計測しつつ前記第2移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第1移動体又は前記物体上に形成されたマーク像の位置を、前記第1計測系の計測情報を用いて求めることで予め算出される請求項12〜15のいずれか一項に記載の露光装置。   The first correction information is obtained by positioning the second moving body at a plurality of positions on the guide surface while measuring the position by the second measurement system, and for each positioning position, The exposure apparatus according to any one of claims 12 to 15, which is calculated in advance by obtaining the position of the mark image formed on the surface using measurement information of the first measurement system. 前記第1移動体上に少なくとも一部が設けられ、前記第1計測系でその位置情報が計測される前記第1移動体上に前記光学部材を介して形成されたマークの空間像を計測する空間像計測装置をさらに備え、
前記マーク像の位置は、前記空間像計測装置により計測された前記マークの空間像のプロファイルから求められる前記マーク像の結像位置を含む請求項16に記載の露光装置。
An aerial image of a mark formed via the optical member is measured on the first moving body, at least a part of which is provided on the first moving body, and the position information is measured by the first measurement system. It further includes an aerial image measurement device,
The exposure apparatus according to claim 16, wherein the position of the mark image includes an imaging position of the mark image obtained from a profile of the aerial image of the mark measured by the aerial image measurement apparatus.
前記マーク像は、位置決め位置毎に、前記第1計測系の計測情報を用いて前記第1移動体の位置を制御しつつ、前記物体上に転写形成したマークの転写像であり、
前記マーク像の位置は、前記物体上に形成された転写像の位置を計測することで求められる請求項16に記載の露光装置。
The mark image is a transfer image of a mark transferred and formed on the object while controlling the position of the first moving body using measurement information of the first measurement system for each positioning position.
The exposure apparatus according to claim 16, wherein the position of the mark image is obtained by measuring the position of a transfer image formed on the object.
前記駆動装置は、前記位置計測系からの前記第1移動体の位置情報と、前記位置計測系からの前記第2移動体の位置情報と、前記第1移動体の位置に応じた第2補正情報とに基づいて、前記第2移動体を駆動する請求項12〜18のいずれか一項に記載の露光装置。   The drive device includes: position information of the first moving body from the position measurement system; position information of the second moving body from the position measurement system; and second correction according to the position of the first moving body. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the second moving body is driven based on the information. 前記第2補正情報は、前記第1計測系でその位置を計測しつつ前記第1移動体を前記ガイド面上の複数位置に位置決めし、位置決め位置毎に、前記第2計測系と前記マーク検出系とを用いて計測された所定のマークの位置情報を用いて、予め算出される請求項19に記載の露光装置。   The second correction information is obtained by positioning the first moving body at a plurality of positions on the guide surface while measuring the position by the first measurement system, and detecting the second measurement system and the mark for each positioning position. The exposure apparatus according to claim 19, wherein the exposure apparatus is calculated in advance using position information of a predetermined mark measured using a system. 前記位置計測系は、前記第1移動体と該第1移動体の外部との一方に設けられた計測面に計測光を照射し、前記計測面からの戻り光を受光する前記第1移動体と該第1移動体の外部との他方に設けられた少なくとも1つのヘッド部を有し、該ヘッド部の出力に基づいて前記第1移動体の位置を計測するエンコーダシステムを含む請求項11〜20のいずれか一項に記載の露光装置。   The position measurement system irradiates measurement light on a measurement surface provided on one of the first moving body and the outside of the first moving body, and receives the return light from the measurement surface. And an encoder system that measures the position of the first moving body based on an output of the head section. The encoder system includes at least one head section provided on the other side of the first moving body and the outside of the first moving body. The exposure apparatus according to any one of 20. 前記ヘッド部と前記計測面の一方は、前記フレーム部に設置されている請求項21に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 21, wherein one of the head unit and the measurement surface is installed on the frame unit. 前記計測面には、前記所定平面内の少なくとも一軸方向を周期方向とする回折格子が設けられ、
前記ヘッド部は、少なくとも前記一軸方向に関する前記第1移動体の位置を計測する請求項21又は22に記載の露光装置。
The measurement surface is provided with a diffraction grating whose periodic direction is at least one axial direction in the predetermined plane,
The exposure apparatus according to claim 21, wherein the head unit measures the position of the first moving body at least in the uniaxial direction.
前記ヘッド部は、前記所定平面に垂直な方向に関する前記第1移動体の位置を計測する請求項21〜23のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 21 to 23, wherein the head unit measures a position of the first moving body in a direction perpendicular to the predetermined plane. 前記平面モータは、前記第1、第2可動子にコイルが配置されたムービングコイル型である請求項11〜24のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 11 to 24, wherein the planar motor is a moving coil type in which coils are arranged on the first and second movers.
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