JP2002289514A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

露光装置及び露光方法

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JP2002289514A
JP2002289514A JP2001388574A JP2001388574A JP2002289514A JP 2002289514 A JP2002289514 A JP 2002289514A JP 2001388574 A JP2001388574 A JP 2001388574A JP 2001388574 A JP2001388574 A JP 2001388574A JP 2002289514 A JP2002289514 A JP 2002289514A
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acceleration
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Atsushi Yamaguchi
敦史 山口
Hideaki Sakamoto
英昭 坂本
Yasuhiro Honda
泰弘 本田
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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

(57)【要約】 【課題】 マスクの移動に伴う位置ずれを生じさせずに
高スループットで露光する。 【解決手段】 レチクルステージ11はレチクルRを保
持して移動し、ステージコントローラ17はレーザ干渉
系16の検出結果に基づいてレチクルステージ11の加
速度を検出する。主制御系30はレチクルステージ11
によって検出される加速度が予め求められたレチクルR
に位置ずれが生じないレチクルステージ11の加速度の
範囲内となるようにレチクルステージ11の移動を制御
し、レチクルRとウエハWとを同期移動しつつレチクル
Rに形成されたパターンの像を、投影光学系PLを介し
てウエハWに転写する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のデ
バイス等の製造に用いられる露光装置及び露光方法に関
し、特にマスクと基板とを同期走査させつつ、マスクに
形成されたパターンの像を基板に露光する露光装置及び
露光方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路、液晶表示素子、撮像素
子、薄膜磁気ヘッド、その他のデバイス等の製造におい
ては、露光装置を用いてフォトマスクやレチクル(以
下、これらを総称する場合にはマスクと称する)に形成
された微細なパターンの像を投影光学系を介してフォト
レジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラス
プレート等の基板上に転写することが繰り返し行われ
る。
【0003】半導体集積回路の製造においては、基板を
二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基
板ステージにより基板を歩進(ステッピング)させて、
レチクルのパターンの像を基板上の各ショット領域に順
次露光転写する動作を繰り返す、ステップ・アンド・リ
ピート方式の縮小投影型の露光装置(いわゆるステッパ
ー)が使用されている。
【0004】また、近年においては、基板の大面積化及
びパターンの微細化に伴い、基板を載置した基板ステー
ジと、露光すべきパターンが形成されたレチクルを載置
したレチクルステージとを互いに同期移動させつつ、レ
チクルに形成されたパターンの像を基板に転写するステ
ップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられるよ
うになってきた。
【0005】ステップ・アンド・スキャン方式の露光装
置を用いて露光処理を行う場合であっても、ステッパー
と同様に、既にパターンが形成された基板上にフォトレ
ジスト等の感光剤を塗布して、異なるパターンを露光す
ることが繰り返し行われる。よって、基板と投影される
レチクルに形成されたパターンとの相対位置を高い精度
をもって計測し、更に、露光時における基板とレチクル
との相対位置を精密に合わせる必要がある。特に、ステ
ップ・アンド・スキャン方式の露光装置においては、露
光開始時点におけるレチクルと基板との相対位置及び走
査速度を正確に制御する必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、デバイスの
製造においては、製造コストの低減等を図るため、露光
装置で単位時間に処理することのできる基板の枚数(ス
ループット)を向上させることが要求される。上述した
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、レチク
ルと基板とを同期走査させて露光を行っているが、スル
ープット向上のためには、露光時におけるレチクルステ
ージと基板ステージとの走査速度を向上させる必要があ
る。
【0007】ステップ・アンド・スキャン方式の露光装
置は、露光時には、レチクルステージと基板ステージと
を一定の速度で移動するため、走査開始時点においては
静止した状態から一定の走査速度までレチクルステージ
及び基板ステージを加速させなければならず、走査終了
時点においては一定の走査速度で移動しているレチクル
ステージ及び基板ステージを減速して静止させなければ
ならない。スループット向上のためには、レチクルステ
ージ及び基板ステージの走査速度を高くする必要がある
が、この走査速度が高くするとレチクルステージの加減
速時における加速度の値も高くする必要がある。さら
に、基板上の1つのショット領域の走査露光終了後であ
って次のショット領域の走査露光前では、走査露光時に
基板が移動される走査方向に関する速度成分が零となる
前に、走査方向と直交する非走査方向への基板の移動
(ステッピング動作)を開始するとともに、そのステッ
ピング動作が完了する、即ち非走査方向に関する基板の
速度成分が零となる前に、走査方向への基板の加速を開
始するように基板の移動が制御される。このため、ショ
ット領域間での基板の移動時間が短縮されるので、これ
に対応してレチクルステージの加減速期間の短縮、即ち
加速度を高くすることが要求されるようになっている。
【0008】ステージが移動すると基板やレチクル等の
載置物の位置がずれることが考えられるが、これを防止
するためにステップ・アンド・スキャン方式の露光装置
では、レチクルはレチクルステージ上に負圧吸着された
状態で保持され、基板は基板ステージ上に負圧吸着され
た状態で保持される。よって、レチクル又は基板に加速
又は減速により走査方向又はその反対方向にある程度の
力が加わっても、レチクルステージ上におけるレチクル
の位置又は基板ステージ上における基板の位置がずれる
ことはない。
【0009】しかしながら、レチクルステージ又は基板
ステージの加速時及び減速時における加速度の値を高く
すると、レチクル及び基板を吸着保持していてもその位
置がずれる可能性がある。基板はほぼ底面の全面が基板
ステージに真空吸着されるため吸着力を比較的高くする
ことができるが、レチクルは合成石英などのガラスプレ
ートの一面にパターンが形成され、レチクルを透過した
露光用の照明光が基板上に投射されるので、レチクルス
テージではレチクルの底面(パターン形成面)の周辺部
のみを吸着することしかできない。
【0010】また、投影倍率が1/β(βは例えば4、
5、6等)である縮小投影型の投影光学系を備える場合
には、レチクルステージの走査速度を基板ステージの走
査速度のβ倍に設定しなければならない。よって、その
分レチクルステージの加減速時の加速度を基板ステージ
のそれよりも高く設定しなければならない。以上から、
走査速度を高くすると、レチクルの位置ずれが生ずる可
能性が高くなる。レチクルの位置ずれが生ずると、レチ
クルと基板との相対位置がずれた状態でレチクルに形成
されたパターンの像が基板に転写されるため、製造され
るデバイスが所期の性能を発揮しない不良品になるおそ
れがある。特に、微細なパターンが形成されるデバイス
を製造する際には、僅かな位置ずれで不良品となること
が考えられる。
【0011】さらに、基板の露光時以外、例えばレチク
ルのアライメント時又は交換時、あるいはアライメント
位置から露光位置(加速開始位置)にレチクルを移動す
る場合などでも、レチクルステージの加速度が高いと、
前述と同様にレチクルの位置ずれが発生して基板とのア
ライメント精度などが低下するという問題がある。
【0012】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、マスクの移動に伴う位置ずれ
を生じさせずに高スループットで露光できるようにする
ことを目的とする。また、仮にマスクの移動に伴う位置
ずれが生じた場合には、位置ずれのある状態で露光処理
が進行することを防止できるようにすることも目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の観点によると、パターンが形成され
たマスクを介して基板を露光する露光装置において、前
記マスクを保持して移動するステージと、前記ステージ
の加速度に関連する情報を検出する加速度検出装置と、
前記加速度検出装置により検出される情報に基づく前記
ステージの加速度が、予め求められた前記マスクに位置
ずれが生じない前記ステージの加速度の範囲内となるよ
うに、前記ステージの移動を制御する制御装置とを備え
たことを特徴とする露光装置が提供される。
【0014】この発明によれば、制御装置がマスクを保
持して移動するステージの移動を制御する際に、加速度
検出装置により検出される情報に基づくステージの加速
度がマスクに位置ずれが生じないステージの加速度の範
囲内となるように、ステージの移動を制御しているの
で、露光を行うときにマスクの位置ずれを生じさせるこ
とはない。また、マスクに位置ずれを生じさせない範囲
内で、より高い加速度でステージを移動させることによ
り、マスクステージの移動に伴う位置ずれを生じさせず
に高スループットで露光を行うことができる。
【0015】上記課題を解決するために、本発明の第2
の観点によると、パターンが形成されたマスクを介して
基板を露光する露光装置において、前記マスクを保持し
て移動するステージと、前記ステージの加速度に関連す
る情報を検出する加速度検出装置と、前記ステージ上の
前記マスクの姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記加速
度検出装置により検出された情報に基づく該ステージの
加速度が、予め求められた前記マスクに位置ずれが生じ
ない前記ステージの加速度の範囲外となった場合に、前
記姿勢検出装置による検出を実施し、該マスクに位置ず
れが生じたと判断した場合に、その旨をオペレータに通
知する処理を行う制御装置とを備えたことを特徴とする
露光装置が提供される。
【0016】この発明によれば、加速度検出装置により
検出された情報に基づくステージの加速度がマスクに位
置ずれが生じない加速度の範囲外となったときに、姿勢
検出装置を用いてマスクの姿勢を検出し、姿勢検出装置
の検出結果によりマスクの位置ずれが検出された場合に
は、その旨がオペレータに通知されるため、マスクの位
置ずれが生じたまま露光処理が進行して不良品を生じさ
せるおそれがない。
【0017】また、マスクの位置ずれが生ずる加速度の
範囲は、マスクの位置ずれが生じない加速度の範囲と明
確に区分されているわけではなく、例えば、温度や湿度
等の周囲の状況に応じて加速度が同じであってもマスク
の位置ずれが生じたり生じなかったりする加速度の範囲
がある。高スループットを実現するために位置ずれが全
く生じない範囲でステージの移動を行うのではなく、マ
スクが移動する可能性があってもステージの加速度を高
めたいという要求もあると考えられる。本発明を適用す
ることにより、かかる要求にも応えることができる。仮
に、加速度を高く設定し過ぎてマスクの位置ずれが生じ
た場合であっても、位置ずれが生じたまま露光処理が進
行することを防止できる。
【0018】上記第2の観点による露光装置において、
前記ステージ上の前記マスクと前記基板との相対位置関
係(例えば、マスク又は基板の姿勢など)を調整する姿
勢調整装置をさらに設け、前記制御装置が前記マスクに
位置ずれが生じたと判断した場合に、前記姿勢調整装置
により該位置ずれを相殺するように該マスクと該基板と
の相対位置関係を調整するようにできる。マスクに位置
ずれが生じたと判断したときに、制御装置が姿勢調整装
置により位置ずれを相殺するようにマスクと基板との相
対位置関係を調整しているので、マスクの位置ずれが生
じても自動的にそのずれが修正されるため、高スループ
ットを図る上で好ましい。
【0019】上記第1の観点及び第2の観点による露光
装置において、前記加速度の範囲を、前記ステージの加
速度を段階的に増大又は減少させつつ、前記マスクの位
置ずれの検出を繰り返し行うことにより試行錯誤的に導
出するようにできる。
【0020】上記第1の観点及び第2の観点による露光
装置において、前記加速度の範囲の導出を、前記露光装
置の起動時及び前記マスクの交換時の少なくとも一方に
おいて実施するようにできる。
【0021】上記第1の観点及び第2の観点による露光
装置において、前記ステージの前記加速度の範囲が記憶
される記憶装置をさらに設けることができる。
【0022】上記第1の観点及び第2の観点による露光
装置において、前記ステージによる前記マスクの吸着能
力に関する情報を検出するセンサをさらに設け、前記制
御装置により、前記出された情報に従って前記加速度の
範囲を変更するようにしてもよい。この場合のセンサと
しては、吸着能力(真空圧力)を測定する真空センサな
どを採用することができる。
【0023】上記課題を解決するために、本発明の第3
の観点によると、パターンが形成されたマスクを介して
基板を露光する露光方法において、前記マスク又は前記
基板を保持して移動するステージの加減速によって該マ
スク又は該基板に位置ずれが生じない該ステージの加速
度の範囲を予め求めておき、前記加速度の範囲内で前記
ステージの移動を制御しながら露光することを特徴とす
る露光方法が提供される。
【0024】この発明によれば、上記第1の観点による
露光装置と同様に、露光を行うときにマスク又は基板の
位置ずれを生じさせずに高スループットで露光を行うこ
とができる。
【0025】上記課題を解決するために、本発明の第4
の観点によると、パターンが形成されたマスクを介して
基板を露光する露光方法において、前記マスク又は前記
基板を保持して移動するステージの加減速によって該マ
スク又は該基板に位置ずれが生じない該ステージの加速
度の範囲を予め求めておき、前記ステージの加速度に関
連する情報を検出して該情報に基づく該ステージの加速
度が前記加速度の範囲外となった場合に前記マスク又は
前記基板の位置ずれの有無を検出し、前記マスク又は前
記基板に位置ずれが生じていると判断した場合に、該位
置ずれを相殺するように該マスクと該基板との相対位置
関係(例えば、マスク又は基板の姿勢など)を調整する
ことを特徴とする露光方法が提供される。
【0026】この発明によれば、上記第2の観点による
露光装置と同様に、マスク又は基板に位置ずれが生じた
と判断したときに、該位置ずれを相殺するようにマスク
と基板との相対位置関係を調整しているので、マスク又
は基板の位置ずれが生じても自動的にそのずれが修正さ
れるため高スループットを図る上で好ましい。
【0027】本発明の第4の観点による露光方法におい
て、前記マスク又は前記基板に位置ずれが生じていると
判断した場合に、その旨をオペレータに通知する処理を
行うようにできる。加速度検出装置により検出された加
速度がマスク又は基板に位置ずれが生じない加速度の範
囲外となったときに、マスク又は基板の姿勢を検出し、
該マスク又は該基板の位置ずれが検出された場合には、
その旨がオペレータに通知されるため、マスク又は基板
の位置ずれが生じたまま露光処理が進行して不良品を生
じさせるおそれがない。
【0028】上記第3の観点及び第4の観点による露光
方法において、前記ステージによる前記マスクの吸着能
力に関する情報を検出し、当該検出された情報に従って
前記加速度の範囲を変更するようにしてもよい。
【0029】なお、本発明で「マスク又は基板に位置ず
れが生じない」とは、その位置ずれ量が完全に零である
場合だけでなく、実質的に零とみなせる場合、例えばデ
バイス製造工程で精度上無視できる所定量以下である場
合なども含まれる。
【0030】また、「位置ずれが生じないステージの加
速度」とは、その上限値または範囲などがステージによ
るマスクまたは基板の保持力(吸着力)に応じて異なる
ものであり、例えば環境まはた経時的な要因などによっ
て吸着力が変動する、あるいはその吸着力を可変とする
ステージでは加速度の上限値またはその範囲も変化する
ことになる。従って、加速度の上限値またはその範囲
は、ステージの吸着力の最大値に対応して定めてもよい
が、実際の吸着能力に対応して定めることが望ましい。
さらに、「加速度検出装置」は加速度計、振動センサ、
あるいはステージの位置情報を検出するレーザ干渉計な
ど、加速度を直接または間接に計測する装置に限られる
ものではなく、例えばステージを駆動する駆動系に駆動
指令を与える制御系など、加速度に関連する情報を格納
または生成する装置などを含むものである。このとき、
加速度そのものでなく速度など、他の関連情報を検出し
てもよい。
【0031】本発明の第5の観点に係る露光装置は、パ
ターンが形成されたマスクを介して基板を露光する露光
装置において、前記マスクを保持して移動するステージ
と、前記ステージの加速度に関連する情報を検出する加
速度検出装置と、前記マスクと前記基板との相対位置関
係を調整する姿勢調整装置と、前記ステージの前記加速
度と前記マスクの位置ずれとの関係を示す位置ずれ情報
が予め求められて記憶された記憶装置と、前記加速度検
出装置により検出された情報に基づく前記ステージの加
速度に対応する位置ずれ情報を前記記憶装置から抽出
し、前記姿勢調整装置により当該位置ずれを相殺するよ
うに前記マスクと前記基板との相対位置関係(例えば、
マスク又は基板の姿勢など)を調整する制御装置とを備
えて構成される。
【0032】本発明の第6の観点に係る露光方法は、パ
ターンが形成されたマスクを介して基板を露光する露光
方法において、前記マスク又は前記基板を保持して移動
するステージの加減速によって該マスク又は該基板に生
じる位置ずれを示す位置ずれ情報を該加速度との関係に
おいて予め求めておき、前記ステージの加速度に関連す
る情報を検出し、検出された情報に基づく前記ステージ
の加速度に対応する位置ずれ情報に基づいて、当該位置
ずれを相殺するように前記マスクと前記基板との相対位
置関係(例えば、マスク又は基板の姿勢など)を調整し
て露光するようにした露光方法である。
【0033】本発明の第7の観点に係る露光装置は、パ
ターンが形成されたマスクを介して基板を露光する露光
装置において、前記マスクを保持するステージと、前記
ステージの加速度に関連する情報を検出する検出装置
と、前記検出された情報に応じて前記露光時における前
記マスクと前記基板との相対位置関係(例えば、マスク
又は基板の姿勢など)を調整する調整装置とを備えて構
成される。
【0034】本発明の第8の観点に係る露光装置は、パ
ターンが形成されたマスクを介して基板を露光する露光
装置において、前記マスクを保持するステージと、前記
ステージの加速度に関連する情報を検出する検出装置
と、前記ステージの移動によって前記マスクの位置ずれ
が生じたとき、前記検出された情報に基づいて前記位置
ずれに起因して生じる露光エラーの回復動作と前記露光
エラーの通知との少なくとも一方を実行する制御装置と
を備えて構成される。
【0035】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0036】図1は、本発明の実施形態に係る露光装置
の全体構成を示す図である。なお、以下の説明において
は、図1中に示されたXYZ直交座標系を設定し、この
XYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係につい
て説明する。XYZ直交座標系は、Y軸及びZ軸が紙面
に対して平行となるよう設定され、X軸が紙面に対して
垂直となる方向に設定されている。図中のXYZ座標系
は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、
Z軸が鉛直上方向に設定される。
【0037】図1に示すように、本実施形態の露光装置
35は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置で
あり、レチクルR(マスク)上のパターンの一部を投影
光学系PLを介してレジストが塗布されたウエハW(基
板)上に縮小投影した状態で、レチクルRとウエハWと
を、投影光学系PLに対して同期走査させることによ
り、レチクルR上のパターンの縮小像を逐次ウエハWの
各ショット領域に転写するようになっている。
【0038】この露光装置35は、照明光源1としてK
rFエキシマレーザ(発振波長248nm)を備えてい
る。照明光源1としては、特に限定されず、g線(波長
436nm)やi線(波長365nm)などの輝線、A
rFエキシマレーザ(波長193nm)、Fレーザ
(波長157nm)、Arレーザ(波長126n
m)、金属蒸気レーザ又は半導体レーザなどの高調波発
生装置等を採用することができる。露光光源1からパル
ス発光されたレーザビームLBは、ビーム整形・変調光
学系2へ入射する。本実施形態では、ビーム整形・変調
光学系2は、ビーム整形光学系2aと、エネルギー変調
器2bとから構成されている。ビーム整形光学系2a
は、シリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成さ
れ、これらにより、後続のフライアイレンズ5に効率よ
く入射するようにビームの断面形状が整形される。
【0039】エネルギー変調器2bは、エネルギー粗調
器及びエネルギー微調器等から構成されている。エネル
ギー粗調器は、回転自在なレボルバ上に透過率(=(1
−減光率)×100(%))の異なる複数個のNDフィ
ルタを配置したものであり、そのレボルバを回転するこ
とにより、入射するレーザビームLBに対する透過率を
100%から複数段階で切り換えることができるように
なっている。なお、そのレボルバと同様のレボルバを2
段配置し、2組のNDフィルタの組み合わせによってよ
り細かく透過率を調整できるようにしてもよい。一方、
エネルギー微調器は、ダブル・グレーティング方式又は
傾斜角可変の2枚の平行平板ガラスを組み合わせた方式
等で、所定範囲内でレーザビームLBに対する透過率を
連続的に微調整するものである。但し、このエネルギー
微調器を使用する代わりに、露光光源1の出力変調によ
ってレーザビームLBのエネルギーを微調整してもよ
い。
【0040】ビーム整形・変調光学系2から射出された
レーザビームLBは、光路折り曲げ用のミラーMを介し
てフライアイレンズ5に入射する。フライアイレンズ5
は、後続のレチクルRを均一な照度分布で照明するため
に多数の2次光源を形成する。なお、オプティカルイン
テグレータ(ホモジナイザー)としてのフライアイレン
ズ5を用いる代わりに、ロッドインテグレータ(内面反
射型インテグレータ)あるいは回折光学素子等を採用す
ることができる。
【0041】フライアイレンズ5の射出面には照明系の
開口絞り(いわゆるσ絞り)6が配置されており、その
開口絞り6内の2次光源から射出されるレーザビーム
(以下、「パルス照明光IL」と呼ぶ)は、反射率が低
く透過率の高いビームスプリッタ7に入射し、ビームス
プリッタ7を透過したパルス照明光ILは、リレーレン
ズ8を介してコンデンサレンズ10へ入射する。
【0042】リレーレンズ8は、第1リレーレンズ8A
と、第2リレーレンズ8Bと、これらレンズ8A,8B
間に配置される固定照明視野絞り(固定レチクルブライ
ンド)9A及び可動照明視野絞り9Bとを有する。固定
照明視野絞り9Aは、矩形の開口部を有し、ビームスプ
リッタ7を透過したパルス照明光ILは、第1リレーレ
ンズ8Aを経て固定照明視野絞り9Aの矩形の開口部を
通過するようになっている。また、この固定照明視野絞
り9Aは、レチクルRのパターン面に対する共役面の近
傍に配置されている。可動照明視野絞り9Bは、走査方
向の位置及び幅が可変の開口部を有し、固定照明視野絞
り9Aの近傍に配置されている。走査露光の開始時及び
終了時にその可動照明視野絞り9Bを介して照明視野フ
ィールドを更に制限することによって、不要な部分(レ
クチルに形成されたパターンの像が転写されるウエハW
上のショット領域以外)の露光が防止されるようになっ
ている。
【0043】固定照明視野絞り9A及び可動照明視野絞
り9Bを通過したパルス照明光ILは、第2リレーレン
ズ8B及びコンデンサレンズ10を経て、ステージとし
てのレチクルステージ11上に真空吸着保持されたレチ
クルR上の矩形の照明領域R1を均一な照度分布で照明
する。レチクルR上の照明領域R1内のパターンを投影
光学系PLを介して投影倍率β(βは例えば1/4,1
/5等)で縮小した像が、フォトレジストが塗布された
ウエハW上の照明視野フィールドW1に投影露光され
る。このとき、レチクルステージ11は姿勢調整装置と
してのレチクルステージ駆動部18により+Y軸方向に
走査される。レチクルステージ11は、XY平面内にお
いて微小回転可能に構成され、その回転角はレチクルス
テージ駆動部18により調整される。
【0044】レチクルステージ11の一端には移動鏡1
3が取り付けられており、移動鏡13の鏡面側に配置さ
れたレーザ干渉計16によりレチクルステージ11のX
軸方向及びY軸方向の座標並びにXY平面内における回
転量がステージコントローラ17に供給され、ステージ
コントローラ17は後述する主制御系30の制御の下、
供給された座標及び回転量に基づいて姿勢調整装置とし
てのレチクルステージ駆動部18を介して、レチクルス
テージ11の位置及び速度を制御する。図示していない
が、移動鏡13はX方向に沿って延びる反射面とY方向
に沿って延びる反射面とを有するが、X方向に沿って延
びる反射面の代わりに、少なくとも1つのコーナーキュ
ーブ型ミラーを用いてもよい。なお、レチクルステージ
11の端面を鏡面加工して反射面を形成し、この反射面
を移動鏡13の代わりに用いてもよい。また、ステージ
コントローラ17は、レーザ干渉計16から出力される
検出信号に基づいてレチクルステージ11の加速度を検
出する。ここで、レーザ干渉計16とステージコントロ
ーラ17は、本発明におけるステージの加速度に関連す
る情報(以下、単に加速度と称す)を検出する検出装置
をなすものである。なお、本発明の検出装置はレーザ干
渉計16などに限られるものではなく、加速度計などい
かなるものでもよい。また、本発明の検出装置は加速度
の値を検出するものに限られるものではなく、加速度に
対応する情報であれば何でもよい。
【0045】一方、ウエハWは、不図示のウエハホルダ
を介してウエハステージ21上に真空吸着により保持さ
れる。ウエハステージ21は、Zチルトステージ19
と、Zチルトステージ19が載置されるXYステージ2
0とを有する。XYステージ20は、X軸方向及びY軸
方向にウエハWの位置決めを行うとともに、−Y軸方向
にウエハWを移動する。Zチルトステージ19は、ウエ
ハWのZ軸方向の位置(フォーカス位置)を調整すると
ともに、XY平面に対するウエハWの傾斜角を調整する
機能を有する。また、Zチルトステージ19上の一端に
は移動鏡14が固定され、移動鏡14の鏡面側に配置さ
れたレーザ干渉計22によりXYステージ20(ウエハ
W)のX座標及びY座標並びにXY面内における回転量
(ヨーイング量)が計測される。これらの計測値は、ス
テージコントローラ17に供給され、ステージコントロ
ーラ17は、供給された座標及び回転量に基づいてウエ
ハステージ駆動部23を介してXYステージ20の位置
及び速度を制御する。また、ステージコントローラ17
は、レーザ干渉計22から出力される検出信号に基づい
てXYステージ20の加速度を検出する。なお、図示し
ていないが、移動鏡14はX方向に沿って延びる反射面
とY方向に沿って延びる反射面とを有する。また、Zチ
ルトステージ19の端面を鏡面加工して反射面を形成
し、この反射面を移動鏡14の代わりに用いてもよい。
さらに、レーザ干渉計22はX,Y座標及びヨーイング
量に加えて、YZ面内の回転量(ピッチング量)、XZ
面内の回転量(ローリング量)、及びZ座標(投影光学
系PL又はこれを支持する架台とZチルトステージ19
との投影光学系PLの光軸AXに沿ったZ方向の間隔)
の少なくとも1つを検出可能としてもよい。
【0046】ステージコントローラ17は、装置全体を
統轄制御する主制御装置としての主制御系30によって
制御されている。そして、走査露光時には、レチクルR
がレチクルステージ11を介して+Y軸方向(又は−Y
軸方向)に速度VRで走査されるのに同期して、XYス
テージ20を介してウエハWは照明視野フィールドW1
に対して−Y軸方向(又は+Y軸方向)に速度β・VR
(βはレチクルRからウエハWに対する投影倍率)で走
査される。また、制御装置30は、走査露光前にレチク
ルステージ11の速度が速度VRとなるようにレチクル
ステージ11を加速させる必要があるが、このときレチ
クルステージ11上に載置されたレチクルRに位置ずれ
が生じない範囲でレチクルステージ11の移動を制御す
る。また、走査露光後においても、レチクルステージ1
1を静止させる必要があるが、このときもレチクルステ
ージ11上に載置されたレチクルRに位置ずれが生じな
い範囲でレチクルステージ11の移動を制御する。
【0047】記憶装置31は、レチクルステージ11を
移動させたときにレチクルRの位置ずれが生じない加速
度の範囲を記憶する。この加速度の範囲は、計算(シミ
ュレーション)にて求めてもよいが、本例では実際にレ
チクルRをレチクルステージ11上に載置した状態でレ
チクルステージ11の加速度を段階的に変えて移動させ
ることにより試行錯誤的に求めて記憶装置31に記憶さ
せている。なお、記憶装置31に記憶させる加速度の範
囲は、上記位置ずれが生じない加速度の範囲、位置ずれ
が生ずる可能性のある加速度の範囲、及び必ず位置ずれ
が生ずる加速度の範囲を記憶装置31に記憶させておく
ことが好ましい。なお、以上の加速度の範囲の求め方の
詳細については後述する。
【0048】ここで、「位置ずれが生じない」とは、レ
チクルRが全く位置ずれしないことのみを意味するので
はなく、実際には微小な位置ずれが生じているけれども
実質的に位置ずれが生じていないとみなせる範囲、例え
ば、その状態で露光処理を実施した場合に、パターンの
重ね合わせ精度などが許容範囲内となるような位置ずれ
の範囲が含まれる。これに対し、「位置ずれが生ずる」
とは、実際には微小な位置ずれが生じているけれども実
質的に位置ずれが生じていないとみなせる範囲、例え
ば、その状態で露光処理を実施した場合に、パターンの
重ね合わせ精度などが許容範囲内となるような位置ずれ
の範囲は含まない。
【0049】また、Zチルトステージ19上のウエハW
の近傍には光電変換素子からなる照度むらセンサ15が
常設され、照度むらセンサ15の受光面はウエハWの表
面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ15と
しては、遠紫外で感度があり、且つパルス照明光ILを
検出するために高い応答周波数を有するPIN型のフォ
トダイオード等が使用できる。照度むらセンサ15の検
出信号が不図示のピークホールド回路、及びアナログ/
デジタル(A/D)変換器を介して露光コントローラ2
6に供給されている。
【0050】なお、ビームスプリッタ7で反射されたパ
ルス照明光ILは、集光レンズ24を介して光電変換素
子よりなるインテグレータセンサ25で受光され、イン
テグレータセンサ25の光電変換信号が、不図示のピー
クホールド回路及びA/D変換器を介して出力DSとし
て露光コントローラ26に供給される。インテグレータ
センサ25の出力DSと、ウエハWの表面上でのパルス
照明光ILの照度(露光量)との相関係数は予め求めら
れて露光コントローラ26内に記憶されている。露光コ
ントローラ26は、制御情報TSを照明光源1に供給す
ることによって、照明光源1の発光タイミング及び発光
パワー等を制御する。露光コントローラ26は、更にエ
ネルギー変調器2bでの減光率を制御し、ステージコン
トローラ17はステージ系の動作情報に同期して可動照
明視野絞り9Bの開閉動作を制御する。
【0051】次に、本発明の実施形態に係る露光装置が
備えるアライメント系(アライメント装置)について、
図2を参照して説明する。ウエハステージ21の上方に
おいて、投影光学系PLにはオフアクシス(Off−A
xis)方式のウエハアライメント顕微鏡42が固定さ
れている。一方、レチクルRの上方には、TTR(Th
rough The Reticle)方式の一対のレ
クチルアライメント顕微鏡43A,43Bが配置されて
いる。ウエハステージ21には、レチクルアライメント
顕微鏡43A,43B用の基準マーク(フィジューシャ
ル・マーク)FMA,FMB及びウエハアライメント顕
微鏡42用の基準マーク41が形成された基準マーク板
40が固定されている。
【0052】ウエハアライメント顕微鏡42は、ウエハ
W上に形成されたウエハ・アライメント・マーク(以
下、ウエハマークという)WMや、基準マーク板40に
形成された基準マーク41の位置を計測することができ
る。なお、図示は省略しているが、ウエハアライメント
顕微鏡42の内部には、マークを計測する際の基準とな
る指標が設けられている。また、レチクルRのパターン
が形成された領域(パターン領域)の外側には、レチク
ルアライメント顕微鏡43A,43Bによって観察可能
な一対のレクチル・アライメント・マーク(以下、レチ
クルマークという)RMA,RMBが形成されている。
これらとウエハステージ21上の基準マーク板40に形
成されている一対の基準マークFMA,FMBとを同時
に観察することで、レチクルRのレクチルマークRM
A,RMBと、ウエハステージ21上の基準マークFM
A,FMBとの位置合わせを行うことができる。なお、
図示していないが、レチクルステージ11にも基準マー
クが形成され、レチクルアライメント顕微鏡43A,4
3Bなどによってこの基準マークも検出される。
【0053】ウエハステージ21上の基準マーク板40
に形成されたレチクルアライメント顕微鏡用の基準マー
クFMA,FMBと、ウエハアライメント顕微鏡用の基
準マーク41との位置関係は、予め正確に計測されて、
記憶保持されている。レチクルアライメント顕微鏡43
Aとレチクルアライメント顕微鏡43Bの構成は同一の
構成である。これらレチクルアライメント顕微鏡43
A,43Bは本発明にいう姿勢検出装置に相当するもの
であり、上述したレチクルマークRMA,RMBとウエ
ハステージ21上の基準マークFMA,FMBとの位置
合わせを行う以外に、レチクルステージ11を加速又は
減速させたときに生ずるレチクルRのX軸方向の位置ず
れ、Y軸方向の位置ずれ、及びXY面内におけるレチク
ルRの回転量を含めたレチクルRの姿勢を検出する目的
で用いられる。
【0054】図3(a)及び図3(b)は、レチクルア
ライメント顕微鏡43A,43Bで検出されるレチクル
マーク及び基準マークの像並びにその光電変換信号を示
す図である。これらレチクルマークRMAや基準マーク
FMAの具体的な形状は、特に限定されないが、同図に
示すように、2次元方向に位置ずれ量を検知することが
できるようなマークの組み合わせであることが好まし
い。図3(a)には、矩形状のレチクルマークRMA
が、四方に配置されたストライプ状の基準マークFMA
の内側に配置される例が示されている。また、図3
(b)には、相互に垂直なストライプが十字形に形成し
てある基準マークFMAが内側に配置されており、その
外側にストライプ状のレチクルマークRMAが四方に配
置されている。レチクルマークRMBはレチクルマーク
RMAと同一であり、基準マークFMBは基準マークF
MAと同一の形状である。
【0055】このように、一対のレチクルアライメント
顕微鏡43A,43BがレチクルマークRMAの像と基
準マークFMAの像、レチクルマークRMBの像と基準
マークFMBの像とをそれぞれ同時に観測して、図3
(a)及び図3(b)に示すように、二次元方向に光電
変換信号を検出して、主制御系30に供給し、主制御系
30が、レチクルマークRMAと基準マークFMAとの
位置ずれ及びレチクルマークRMBと基準マークFMB
との位置ずれ量を算出することにより、レチクルRの姿
勢を検出する。主制御系30で求められたマーク相互の
位置ずれ量データは、主制御系30からステージコント
ローラ17へと送られ、レチクルRとウエハWとが正確
に位置合わせされるように、レチクルR(及び/又はウ
エハW)の位置及び姿勢が調整される。
【0056】次に、この露光装置の動作について詳細に
説明する。まず、この露光装置は、レチクルRがレチク
ルステージ11上に吸着保持された状態で、主制御系3
0がステージコントローラ17を制御してレチクルステ
ージ11の加速度を段階的に増大又は減少させつつ、レ
チクルアライメント顕微鏡43A,43Bによるレチク
ルRの姿勢の検出を繰り返し行うことにより、レチクル
ステージ11を加速又は減速させたときにレチクルRの
位置ずれが生じない加速度の範囲を試行錯誤的に導出し
ている。但し、レチクルRの位置ずれが生じない加速度
の範囲を理論的計算(シミュレーション)により導出す
るようにしてもよい。
【0057】図4は、レチクルステージ11を加速させ
たときにレチクルRの位置ずれが生じない加速度の範囲
を求める処理の一例を示すフローチャートである。図4
においては、加速度を段階的に増大させつつレチクルR
の位置ずれが生じない加速度の範囲を求める処理の例に
ついて図示している。処理が開始すると、まず、主制御
系30はレチクルステージ11の加速度を初期値に設定
する処理を行う(ステップS10)。
【0058】ここでは、加速度を段階的に増大させる場
合を例に挙げて説明するため、加速度の初期値は低い値
(この値は、例えばレチクルステージ11の真空吸着力
及び過去の露光装置の運用の経験からレチクルRの位置
ずれが生じない値が用いられる)に設定される。次に、
基準マーク板40に形成された基準マークFMA,FM
Bを用いてレチクルRの位置合わせが行われる(ステッ
プS11)。この処理は、例えば、レチクルアライメン
ト顕微鏡43A,43BによってレクチルマークRM
A,RMBとウエハステージ21上の基準マーク板40
に形成されている基準マークFMA,FMBとを同時に
観察することで、基準マークFMA,FMBとレチクル
マークRMA,RMBとの位置合わせを行う。このと
き、必要であればレチクルステージ駆動部18を介し
て、レチクルステージ11のXY平面内における回転角
を調整する。なお、ステップS11ではレチクルマーク
RMA,RMBと基準マークFMA,FMBとの検出結
果に基づき、レーザ干渉計16によって規定される座標
系とレーザ干渉計22によって規定される座標系との対
応関係を求めるだけでもよい。
【0059】レチクルRの位置合わせが終了すると、主
制御系30はステージコントローラ17に制御信号を出
力し、レチクルステージ11の加速を開始する(ステッ
プS12)。このとき、ステップS10で設定した加速
度が制御信号の1つとして主制御系30からステージコ
ントローラ17へ出力される。ステージコントローラ1
7は主制御系30から出力された加速度に基づいた推力
がレチクルステージ11に与えられるよう、レチクルス
テージ駆動部18を制御する。
【0060】レチクルステージ11を加速させた後、主
制御系30はレチクルステージ11を低速で初期位置ま
で戻し、レチクルアライメント顕微鏡43A,43Bを
用いてレチクルRの位置ずれを検出し(ステップS1
3)、その検出結果を位置ずれの有無を示す情報及び検
出回数を示す情報とともに記憶装置31に記憶する(ス
テップS14)。以上の処理が終了すると、ユーザから
検出終了指示がなされているか否かを判断する(ステッ
プS15)。検出終了指示がなされている場合には処理
を終了する。
【0061】一方、ユーザから検出終了指示がなされて
いない場合(ステップS15の判断結果が「NO」の場
合)には、ステップS13における検出結果に基づい
て、レチクルRの位置ずれが有るか否かが判断される
(ステップS16)。位置ずれが生じていないと判断さ
れた場合(ステップS16の判断結果が「NO」の場
合)には、主制御系30は加速度をより高い値に設定し
(ステップS17)、ステップS12に戻り、新たに設
定した加速度でレチクルステージ11を加速させて、レ
チクルRの位置ずれを検出する。一方、ステップS16
において、レチクルの位置ずれが有ると判断された場合
(判断結果が「YES」の場合)には、主制御系30は
加速度を低い値に設定し(ステップS18)、ステップ
S11に戻ってレチクルRの位置合わせを行って、新た
に設定した加速度でレチクルステージ11を加速させ
て、レチクルRの位置ずれを検出する。
【0062】以上、図4を参照して加速度を段階的に増
大させつつレチクルRの位置ずれが生じない加速度の範
囲を求める処理の例について説明したが、主制御系30
は、以上説明した処理及びレチクルステージ11を減速
させたときのレチクルRの位置ずれを検出する処理を繰
り返し行い、加速度の大きさとレチクルRの位置ずれが
生ずる頻度を統計的に求める。図5は、図4に示す処理
等を行って得られた加速度の大きさとレチクルRの位置
ずれが生ずる頻度との関係の一例を示す図である。
【0063】図5を参照すると、加速度が大きくなるに
つれレチクルRの位置ずれが生ずる頻度が高くなるが、
加速度がα1以下である場合にはレチクルRの位置ずれ
は全く生じなく、加速度がα1よりも大であってα2以
下である場合には、位置ずれが生ずる頻度は低いが、位
置ずれが生ずる可能性があり、加速度がα2より大であ
る場合には、殆ど位置ずれが生ずる。加速度がα1以下
の範囲RE1は、レチクルステージ11を移動させたと
きにレチクルRの位置ずれが生じない加速度の範囲であ
り、加速度がα1よりも大であってα2以下である範囲
RE2は、位置ずれか生ずる可能性のある加速度の範囲
であり、加速度がα2より大である範囲RE3は、位置
ずれが生ずる加速度の範囲である。主制御系30は、図
4に示した処理を繰り返し行うことによって得られた検
出結果に基づいてこれらの範囲を求め、記憶装置31に
記憶する。
【0064】以上、レチクルステージ11を加速させた
ときにレチクルRの位置ずれが生じない加速度の範囲を
求める処理の一例について説明したが、レチクルステー
ジ11を減速させたときにレチクルRの位置ずれが生じ
ない加速度の範囲を求める場合にも同様の処理を行って
試行錯誤的に導出される。このとき、レチクルステージ
の移動方向(例えば正方向と負方向)に応じてそれぞれ
加速度の範囲を求めてもよい。また、環境変化あるいは
経時変化などに起因してレチクルステージによるレチク
ルの保持力(吸着能力)が変動し得るので、例えば環境
条件が所定値を越えて変化するとき、あるいは所定時間
毎に加速度の範囲を求めるようにしてもよい。なお、レ
チクルを静電吸着する場合、特に湿度に応じて吸着能力
が変化する。さらに、その吸着能力を検出するセンサ
(本例ではレチクルを真空吸着するので、一例として真
空センサ)を設け、この検出される吸着能力に応じて先
に導出した加速度の範囲を変更(補正)するようにして
もよい。以上説明した加速度の範囲を導出する処理は、
露光装置の起動時及びレチクルRの交換時の少なくとも
一方において実施される。
【0065】次に、露光時の一連の動作について説明す
る。
【0066】〔第1動作例〕図6は、本発明の実施形態
に係る露光装置の第1動作例を示すフローチャートであ
る。なお、図6は説明の簡単化のために1種類のレチク
ルを用いてウエハを露光処理する際のフローを例示して
いる。
【0067】図6において、まずレチクルRをレチクル
ステージ11上に搬入してレチクルRを吸着保持する
(ステップS20)。次に、レチクルアライメント顕微
鏡43A,43BによってレクチルマークRMA,RM
Bとウエハステージ21上の基準マーク板40に形成さ
れている基準マークFMA,FMBとを同時に観察する
ことで、レチクルステージ11とウエハステージ21と
の相対位置調整(前述のレチクル座標系とウエハ座標系
との対応付け)を行う。そして、ウエハステージ21を
移動した後、ウエハアライメント顕微鏡42で基準マー
ク板40に形成された基準マーク41を観察すること
で、レチクルRの基準位置(例えば、レチクルRの中
心)とウエハアライメント顕微鏡42の基準位置(例え
ば、指標の中心)との距離(ベースライン量)を求め
る。
【0068】以上の処理を終了した後、ウエハステージ
21上にウエハWを搬入し(ステップS21)、ウエハ
アライメント顕微鏡42を用いてウエハマークWMを計
測することによりウエハWの位置情報を計測する。計測
されたウエハWの位置情報を上記のベースライン量で補
正し、レチクルRとウエハWとの相対位置を調整する
(ステップS22)。これにより、レチクルステージ1
1とウエハステージ21はそれぞれウエハW上の第1シ
ョット領域の走査露光を開始するための加速開始位置に
移動される。レチクルRとウエハWとの相対位置が調整
されると、主制御系30は記憶装置31に記憶されてい
るレチクルステージ11を移動させたときにレチクルR
の位置ずれが生じない加速度の範囲RE1(図5参照)
を読み出し、レチクルステージ11を+Y軸方向へ移動
させ、加速度がこの値以上とならないようにステージコ
ントローラ17を介してレチクルステージ11を加速さ
せる(ステップS23)とともに、ウエハステージ21
を−Y軸方向へ加速させる。
【0069】その後、レチクルステージ11とウエハス
テージ21とを同期走査しつつ、パルス照明光ILをレ
チクルRに照射して得られるパターンの像を、投影光学
系PLを介してウエハW上の第1ショット領域に転写す
る(ステップS24)。ウエハW上の第1ショット領域
の走査露光(レチクルRのパターン像の転写)が終了し
た後、主制御系30はレチクルステージ11の加速度が
レチクルRの位置ずれが生じない加速度の範囲を超えな
いように、ステージコントローラ17を介してレチクル
ステージ11の減速を開始する(ステップS25)とと
もに、ウエハステージ21の減速を開始する。
【0070】このとき、ウエハステージ21は第1ショ
ット領域の走査露光(第1走査露光)の終了後で、かつ
走査方向(Y方向)の速度成分が零となる前に、ウエハ
W上の第2ショット領域の走査露光(第2走査露光)を
行うために、非走査方向(X方向)への移動(ステッピ
ング動作)が開始される。本例では、ウエハステージ2
1は走査方向への減速開始とほぼ同時に非走査方向への
加速が開始される。さらに、ウエハステージ21はステ
ッピング動作の終了(非走査方向の速度成分が零とな
る)前に走査方向への加速が開始される。一方、レチク
ルステージ11は第2走査露光前のウエハステージ21
の走査方向への加速が終了する前に、ウエハステージ2
1の移動に同期して走査方向(第1走査露光とは逆向
き)への加速が開始される。そして、レチクルステージ
11とウエハステージ21とがそれぞれ所定の走査速度
に達した後で第2走査露光が開始される。なお、ウエハ
ステージ21とレチクルステージ11とはそれぞれ第1
走査露光と第2走査露光とでその移動方向が逆向きとな
る。以下、ウエハW上でレチクルRのパターンを転写す
べき全てのショット領域の走査露光が終了するまで上記
動作が繰り返し実行され、1枚のウエハの露光処理が終
了した時点でレチクルステージ11とウエハステージ2
1はそれぞれ所定位置まで移動される。なお、走査露光
時のレチクルステージ11及びウエハステージ21の走
査速度は予め決定されているので、その走査速度に達す
るまでの時間が最短となるように、加減速時の各加速度
を対応する加速度の範囲を越えない最大値とすることが
望ましい。
【0071】以上の処理が終了すると、露光処理を終え
たウエハWをウエハステージWから搬出し(ステップS
26)、露光処理を行う他のウエハの有無を判断する
(ステップS27)。他のウエハが有ると判断された場
合には、ステップS21へ戻り、他のウエハが無いと判
断された場合には処理を終了する。
【0072】なお、図6に示したフローにおいて、複数
種類のレチクルを用いてウエハの露光処理を行う場合に
は、ステップS25の処理を終了した後、レチクルが交
換されて新たなレチクルにてステップS22〜ステップ
S25で示される露光処理が行われ、かかる処理がレチ
クルの数に相当する回数行われ、ウエハW全面に対する
露光処理を終えた後、ステップS26にてウエハが搬出
される。また、本例ではウエハW上の各ショット領域に
形成されたパターンにレチクルRのパターンを重ねて転
写するものとしたが、ウエハW上の各ショット領域に第
1層目のレチクルパターンを転写する場合でも上記と全
く同様にレチクルステージ11の加速度を設定すること
が望ましい。
【0073】〔第2動作例〕図7は、本発明の実施形態
に係る露光装置の第2動作例を示すフローチャートであ
る。なお、図7に示した第2動作例も図6に示した第1
動作例と同様に、説明の簡単化のために1種類のレチク
ルを用いてウエハを露光処理する際のフローを例示して
いる。
【0074】処理が開始すると、まず主制御系30は、
記憶装置31に記憶されているレチクルRの位置ずれを
生じさせない加速度の範囲の上限値(図5における加速
度α1)をステージコントローラ17に閾値として出力
する。そして、レチクルRをレチクルステージ11上に
搬入してレチクルRを吸着保持し(ステップS30)、
第1動作例と同様にレチクルステージ11とウエハステ
ージ21との相対位置調整を行った後、ベースライン量
を求める。次に、ウエハステージ21上にウエハWを搬
入し(ステップS31)、ウエハアライメント顕微鏡4
2を用いてウエハWの位置情報を計測して計測値をベー
スライン量で補正し、レチクルRとウエハWとの相対位
置を調整する(ステップS32)。これにより、レチク
ルステージ11とウエハステージ21はそれぞれウエハ
W上の第1ショット領域の走査露光を開始するための加
速開始位置に移動される。
【0075】以上の処理が終了すると露光処理が行われ
る(ステップS33)。この露光処理はレチクルステー
ジ11及びウエハステージ21を加速して一定速度とし
た後、レチクルステージ11とウエハステージ21とを
同期走査しつつ、照明光をレチクルRに照射して得られ
るパターンの像を、投影光学系PLを介してウエハW上
の第1ショット領域に転写し、上記第1動作例と全く同
様にレチクルステージ11及びウエハステージ21の移
動を制御して、全てのショット領域の走査露光が終了し
た時点で、レチクルステージ11及びウエハステージ2
1を減速して静止させる処理である。
【0076】ここで、ステージコントローラ17は露光
処理中においてレチクルステージ17の加速時及び減速
時における加速度を検出しており、検出した加速度が予
め主制御系30から出力された閾値以上となった場合に
は、その旨を示す信号を主制御系30に出力する。露光
処理が終了すると、ウエハステージ21上に載置されて
いるウエハWが搬出される(ステップS34)。
【0077】ウエハWの搬出が終了すると、主制御系3
0は露光処理中におけるレチクルステージ11の加速度
が閾値を越えた旨を示す信号がステージコントローラ1
7から出力されているか否かを判断する(ステップS3
5)。出力されていない場合(ステップS35の判断結
果が「NO」である場合)には、露光処理を行う他のウ
エハWの有無を判断し(ステップS36)、ウエハWが
有る場合にはステップS31へ戻り、ウエハが無い場合
には一連の露光処理が終了する。
【0078】一方、ステップS35において、露光処理
中におけるレチクルステージ11の加速度が閾値を越え
た旨を示す信号がステージコントローラ17から出力さ
れていると判断した場合(判断結果が「YES」の場
合)には、ウエハステージ21とレチクルステージ11
との相対位置が合う位置(ステップS32において調整
を行った位置)にウエハステージ21及びレチクルステ
ージ11を移動させた後、レチクルアライメント顕微鏡
43A,43BによってレクチルマークRMA,RMB
とウエハステージ21上の基準マーク板40に形成され
ている基準マークFMA,FMBとを同時に観察してレ
チクルRの位置ずれ(X軸方向への位置ずれ、Y軸方向
への位置ずれ、及びXY面内における回転量)を計測す
る(ステップS37)。
【0079】その後、レチクルRの位置ずれが生じてい
るか否かを判断し(ステップS38)、位置ずれがない
と判断された場合には、前述したステップS36へ進
む。一方、ステップS38において、位置ずれが生じて
いると判断された場合には、位置ずれが生じた旨をオペ
レータに通知する(ステップS39)。この通知は、例
えば露光装置35の処理状況を示すディスプレイ(図示
省略)に位置ずれが生じた旨を示すメッセージを表示し
たり、警告音を発することにより行う。
【0080】次に、オペレータから露光処理を中止する
指示がなされたか否かを判断し(ステップS40)、中
止指示がなされたと判断した場合には、一連の露光処理
を終了する。一方、露光処理の中止指示がなされない場
合には、主制御系30はステージコントローラ17を介
して、ステップS37で計測されたレチクルRの位置ず
れを相殺するようにレチクルの姿勢を調整し(ステップ
S41)、その後ステップS36へ進む。このように、
本実施形態においては、レチクルRの位置ずれが生じて
もそのずれが自動的に修正されるので、一連の露光処理
が中断される時間を最小限にできるため高スループット
を図る上で好ましい。
【0081】なお、上述した第2動作例では、図7のス
テップS41において、ステップS37で計測されたレ
チクルRの位置ずれを相殺するようにレチクルRの姿勢
を調整するようにしたが、レチクルステージ11とウエ
ハステージ21との相対位置調整(例えばレチクルアラ
イメントマークと基準マークの検出など)及びベースラ
イン計測(ステップS30参照)を再実施するようにし
てもよい。また、ステップS37で計測されたレチクル
Rの位置ずれに基づいて、ベースライン量を補正するよ
うにしてもよい。さらに、ステップS41ではレチクル
Rの姿勢を調整するものとしたが、その代わりにウエハ
Wの姿勢を調整してもよいし、あるいはレチクルRとウ
エハWとの両方を相対移動してもよい。また、ステップ
S35でレチクルステージ11の加速度がしきい値を超
えたと判断されても、露光処理を中断することなくレチ
クルRの位置ずれ量を求め、この位置ずれ量に基づいて
走査露光時のレチクルRとウエハWとの相対位置関係を
補正する、例えばベースライン量を補正する、あるいは
ウエハ上の各ショット領域の座標値に、上記位置ずれ量
に対応したオフセットを加えるようにしてもよい。
【0082】以上説明した実施形態は、本発明の理解を
容易にするために記載されたものであって、本発明を限
定するために記載されたものではない。従って、上記の
実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に
属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【0083】例えば、上記実施形態においては、ステー
ジコントローラ17がレーザ干渉系16の計測結果に基
づいてレチクルステージ11の加速度を検出する場合を
例に挙げて説明したが、レチクルステージ11上に加速
度センサを設ける構成としても良い。また、レチクルス
テージ11を駆動するリニアモータに対する推力指令値
を用いて当該加速度を検出するようにしても良い。
【0084】また、上記実施形態においては、レチクル
Rはレチクルステージ11に真空吸着されるものと説明
したが、レチクルRの吸着による撓み等を考慮して、よ
り弱い吸着力でソフト吸着する場合や複数の支持ピン
(例えば、3本)上に単に載置する無吸着の場合もあ
る。このようなソフト吸着あるいは無吸着の場合には、
レチクルRに位置ずれが生じ易くなるので、このような
場合に本発明は特に有効である。
【0085】さらに、レチクルを真空吸着する代わり
に、あるいは真空吸着と組み合わせて静電吸着を用いる
ようにしてもよい。また、前述の各実施形態では走査露
光におけるレチクルステージ11の加減速時について説
明したが、例えばレチクルRのアライメント、アライメ
ント系42のベースライン計測、及び投影光学系の結像
特性の計測時などでレチクルRを移動する、アライメン
ト位置と露光位置(加速開始位置)との間でレチクルR
を移動する、あるいはレチクルRのパターンを複数回の
露光に分けてウエハ上に転写するためにレチクルRを走
査方向と直交する非走査方向にステッピングさせる場合
などであっても、前述した実施形態と全く同様に加速度
を設定してレチクルステージ11の移動を制御してもよ
い。また、前述の各実施形態での露光装置は走査露光方
式としたが、レチクルとウエハとをほぼ静止させてパタ
ーンを各ショット領域に転写する静止露光方式でもよ
い。さらに、姿勢検出装置はレチクルアライメント顕微
鏡43A,43Bに限られるものではなく、例えば投影
光学系PLを介してレチクルRのパターン、アライメン
トマークなどを検出する光学系、あるいはレチクルRの
端面を鏡面加工してレーザビームを照射する干渉計な
ど、いかなる構成でもよい。また、レチクルステージ1
1は走査方向に大きなストロークで移動される粗動ステ
ージと、粗動ステージに対して相対移動可能な微動ステ
ージとを組み合わせた構成でもよい。
【0086】上記実施形態においては、レチクルRにつ
いて本発明を適用した場合を説明してるが、基板につい
て適用することも勿論可能である。特に、露光装置を用
いてマスク(又はレチクル)を製造する場合の露光対象
としての基板(ブランクス)は、支持に伴う撓み等を考
慮して、上記レチクルRと同様に保持ないし支持される
場合があり、このような場合に本発明を適用することは
有効である。
【0087】上述した実施形態に係る露光装置(図1)
は、スループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可
能となるように、照明光学系、投影光学系PL、駆動部
18を含むレチクルステージ11、駆動部23を含むウ
エハステージ21、レーザ干渉系16,22、レチクル
アライメント系、ウエハアライメント系等の図1に示さ
れた各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して組
み上げられた後、総合調整(電気調整、動作確認等)を
することにより製造される。露光装置の製造は、温度及
びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うこと
が望ましい。
【0088】本発明の実施形態に係る露光装置を用いて
デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネ
ル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)を生
産するには、まず、設計ステップにおいて、デバイスの
機能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、マスク製作ステップにおいて、設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造
ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。
【0089】次に、ウエハプロセスステップにおいて、
上記ステップで用意したマスクとウエハを使用して、リ
ソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、組立ステップにおいて、ウエハプロセス
ステップにおいて処理されたウエハを用いてチップ化す
る。この組立ステップには、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程が含まれる。最後に、検査ステップにおい
て、組立ステップで作製されたデバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た
後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【0090】なお、上述した実施形態では、レチクルと
基板とを同期移動してマスクのパターンを逐次転写する
走査型の露光装置を一例として説明したが、本発明はこ
れに限定されることはなく、順次ステップ移動させつ
つ、マスクと基板とを静止させた状態で一括露光する静
止型の露光装置にも適用することができる。また、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、液晶表示素子やプラズマディスプ
レイ等を含むディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像
素子(CCD)、マスク(レチクル)、DNAチップ、
更には携帯電話や家庭用ゲーム機などで使用されるバイ
ブレータ(振動子)等の製造に用いられる露光装置に対
しても適用することができる。
【0091】本実施形態の露光装置の光源は、g線(波
長436nm)やi線(波長365nm)等の輝線、K
rFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシ
マレーザ(波長193nm)、Fレーザ(波長15
7nm)、Arレーザ(波長126nm)のみなら
ず、金属蒸気レーザ又はYAGレーザなどの高調波など
を用いることができる。また、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
単一波長レーザを、例えばエルビウム(又はエルビウム
とイットリビウムの両方)がドープされたファイバーア
ンプで増幅し、更に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よい。
【0092】例えば、単一波長レーザの発振波長を1.
51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が18
9〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波
長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が
出力される。特に発振波長を1.544〜1.553μ
mの範囲内とすると、193〜194nmの範囲内の8
倍高調波、即ちArFエキシマレーザとほぼ同一波長と
なる紫外光が得られ、発振波長を1.57〜1.58μ
mの範囲内とすると、157〜158nmの範囲内の1
0倍高調波、即ちFレーザとほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。
【0093】また、発振波長を1.03〜1.12μm
の範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範
囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.
099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が
157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レ
ーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単
一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・フ
ァイバーレーザを用いる。
【0094】更に、照明光は前述の遠紫外域、又は真空
紫外域(波長120〜200nm)に限られるものでは
なく、レーザプラズマ光源、又はSORから発生する軟
X線領域(波長5〜15nm程度)、例えば波長13.
4nm、又は11.5nmのEUV(Extreme
Ultra Violet)光であってもよいし、ある
いは硬X線領域(波長1nm程度以下)であってもよ
い。なお、EUV露光装置では反射型レチクル(マス
ク)が用いられるとともに、投影光学系は像面側のみが
テレセントリックな縮小系であって、かつ複数枚(3〜
6枚程度)の反射光学素子のみからなる反射系である。
【0095】また、上述した実施形態では、投影光学系
PLは縮小系としたが、等倍系又は拡大系であってもよ
く、投影光学系PLは複数の屈折素子のみからなる屈折
系、複数の反射素子のみからなる反射系、及び屈折素子
と反射素子からなる反射屈折系のいずれであってもよ
い。
【0096】ウエハステージやレチクルステージにリニ
アモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア
浮上型及びローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、ステージは、
ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設
けないガイドレスタイプでもよい。ステージの駆動装置
としては、2次元に磁石を配置した磁石ユニットと、2
次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電
磁力によりステージを駆動する平面モ−タを用いてもよ
い。
【0097】ウエハステージの移動により発生する反力
は、特開平8−166475号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃が
してもよい。レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平8−330224号公報に記載されている
ように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃
がしてもよい。
【0098】なお、上述した実施形態では、ステージの
移動に伴いレチクル又は基板に位置ずれが生じた場合に
はその位置ずれを計測して該レチクル又は基板の姿勢を
調整するようにしているが、レチクル又は基板の姿勢の
計測を行わずに以下のようにしてもよい。即ち、レチク
ル又は基板を保持して移動するステージの加減速によっ
て該レチクル又は基板に生じる位置ずれを、試行錯誤的
に、あるいは理論的に求めて、ステージと加速度との関
係を示す位置ずれ情報を、記憶装置に予め記憶してお
く。次いで、ステージ移動時に、ステージの加速度を計
測して、そのときの加速度に対応する位置ずれ情報を該
記憶装置から抽出する。この抽出した位置ずれ情報に基
づいて、該レチクル又は基板の姿勢を調整する。レチク
ル又は基板の姿勢の計測が不要になるので、処理の高速
化を図ることが可能である。
【0099】本開示は2000年12月22日に提出さ
れた日本国特許出願第2000−390183号に含ま
れた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項と
して明白に組み込まれる。
【0100】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスク又
は基板の移動に伴う位置ずれを生じさせずに高スループ
ットで露光できるようになり、マイクロデバイス等の生
産性を向上することができるという効果がある。
【0101】また、マスク又は基板の移動に伴う位置ず
れが生じた場合であっても、これをオペレータに通知
し、あるいは位置ずれを自動修復して露光処理を継続す
るようにしたので、位置ずれのある状態で露光処理が継
続されることが防止され、不良品を生じさせることが少
なくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成
を示す図である。
【図2】 本発明の実施形態に係る露光装置が備えるア
ライメント系の概略構成図である。
【図3】 レチクルアライメントで検出されるレチクル
マーク及び基準マークの像並びにその光電変換信号を示
す図である。
【図4】 レチクルステージを加速させたときにレチク
ルの位置ずれが生じない加速度の範囲を求める処理の一
例を示すフローチャートである。
【図5】 図4に示す処理等を行って得られた加速度の
大きさとレチクルの位置ずれが生ずる頻度との関係の一
例を示す図である。
【図6】 本発明の実施形態に係る露光装置の第1動作
例を示すフローチャートである。
【図7】 本発明の実施形態に係る露光装置の第2動作
例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
11…レチクルステージ(ステージ) 17…ステージコントローラ(加速度検出装置) 18…レチクルステージ駆動部(姿勢調整装置) 30…主制御系(制御装置) 35…露光装置 43A,43B…レチクルアライメント顕微鏡(姿勢検
出装置) R…レチクル(マスク) W…ウエハ(基板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 泰弘 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内 Fターム(参考) 5F031 CA02 CA05 CA07 HA13 HA57 JA27 JA45 JA51 MA27 5F046 BA05 CC01 CC02 CC03 CC05 CC16 DA05 DA06 DB04 DB05 DB14 EA02 EA03 EA04 EB02 EB03 EC05 ED03 FA17

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターンが形成されたマスクを介して基
    板を露光する露光装置において、 前記マスクを保持して移動するステージと、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出する加速度
    検出装置と、 前記加速度検出装置により検出される情報に基づく前記
    ステージの加速度が、予め求められた前記マスクに位置
    ずれが生じない前記ステージの加速度の範囲内となるよ
    うに、前記ステージの移動を制御する制御装置と、 を備えた露光装置。
  2. 【請求項2】 パターンが形成されたマスクを介して基
    板を露光する露光装置において、 前記マスクを保持して移動するステージと、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出する加速度
    検出装置と、 前記ステージ上の前記マスクの姿勢を検出する姿勢検出
    装置と、 前記加速度検出装置により検出された情報に基づく前記
    ステージの加速度が、予め求められた前記マスクに位置
    ずれが生じない前記ステージの加速度の範囲外となった
    場合に、前記姿勢検出装置による検出を実施し、該マス
    クに位置ずれが生じたと判断した場合に、その旨をオペ
    レータに通知する処理を行う制御装置と、 を備えた露光装置。
  3. 【請求項3】 前記マスクと前記基板との相対位置関係
    を調整する姿勢調整装置をさらに備え、 前記制御装置が前記マスクに位置ずれが生じたと判断し
    た場合に、前記姿勢調整装置により該位置ずれを相殺す
    るように前記マスクと前記基板との相対位置関係を調整
    するようにした請求項2に記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記加速度の範囲を、前記ステージの加
    速度を段階的に増大又は減少させつつ、前記マスクの位
    置ずれの検出を繰り返し行うことにより試行錯誤的に導
    出するようにした請求項1又は2に記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 前記加速度の範囲の導出を、前記露光装
    置の起動時及び前記マスクの交換時の少なくとも一方に
    おいて実施するようにした請求項4に記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 前記ステージの前記加速度の範囲が記憶
    される記憶装置をさらに備えた請求項1又は2に記載の
    露光装置。
  7. 【請求項7】 前記ステージによる前記マスクの吸着能
    力に関する情報を検出するセンサを更に備え、 前記制御装置は、前記検出された情報に従って前記加速
    度の範囲を変更するようにした請求項1又は2に記載の
    露光装置。
  8. 【請求項8】 パターンが形成されたマスクを介して基
    板を露光する露光方法において、 前記マスク又は前記基板を保持して移動するステージの
    加減速によって該マスク又は該基板に位置ずれが生じな
    い該ステージの加速度の範囲を予め求めておき、 前記加速度の範囲内で前記ステージの移動を制御しなが
    ら露光するようにした露光方法。
  9. 【請求項9】 パターンが形成されたマスクを介して基
    板を露光する露光方法において、 前記マスク又は前記基板を保持して移動するステージの
    加減速によって該マスク又は該基板に位置ずれが生じな
    い該ステージの加速度の範囲を予め求めておき、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出して該情報
    に基づく該ステージの加速度が前記加速度の範囲外とな
    った場合に前記マスク又は前記基板の位置ずれの有無を
    検出し、 前記マスク又は前記基板に位置ずれが生じていると判断
    した場合に、該位置ずれを相殺するように該マスクと該
    基板との相対位置関係を調整するようにした露光方法。
  10. 【請求項10】 前記マスク又は前記基板に位置ずれが
    生じていると判断した場合に、その旨をオペレータに通
    知する処理を行うようにした請求項9に記載の露光方
    法。
  11. 【請求項11】 前記ステージによる前記マスクの吸着
    能力に関する情報を検出し、 前記検出された情報に従って前記加速度の範囲を変更す
    るようにした請求項8又は9に記載の露光方法。
  12. 【請求項12】 パターンが形成されたマスクを介して
    基板を露光する露光装置において、 前記マスクを保持して移動するステージと、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出する加速度
    検出装置と、 前記マスクと前記基板との相対位置関係を調整する姿勢
    調整装置と、 前記ステージの前記加速度と前記マスクの位置ずれとの
    関係を示す位置ずれ情報が予め求められて記憶された記
    憶装置と、 前記加速度検出装置により検出された情報に基づく前記
    ステージの加速度に対応する位置ずれ情報を前記記憶装
    置から抽出し、前記姿勢調整装置により当該位置ずれを
    相殺するように前記マスクと前記基板との相対位置関係
    を調整する制御装置とを備えた露光装置。
  13. 【請求項13】 パターンが形成されたマスクを介して
    基板を露光する露光方法において、 前記マスク又は前記基板を保持して移動するステージの
    加減速によって該マスク又は該基板に生じる位置ずれを
    示す位置ずれ情報を該加速度との関係において予め求め
    ておき、 前記ステージの加速度を検出し、検出された情報に基づ
    く該ステージの加速度に対応する位置ずれ情報に基づい
    て、当該位置ずれを相殺するように前記マスクと前記基
    板との相対位置関係を調整して露光するようにした露光
    方法。
  14. 【請求項14】 パターンが形成されたマスクを介して
    基板を露光する露光装置において、 前記マスクを保持するステージと、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出する検出装
    置と、 前記検出された情報に応じて前記露光時における前記マ
    スクと前記基板との相対位置関係を調整する調整装置と
    を備える露光装置。
  15. 【請求項15】 パターンが形成されたマスクを介して
    基板を露光する露光装置において、 前記マスクを保持するステージと、 前記ステージの加速度に関連する情報を検出する検出装
    置と、 前記ステージの移動によって前記マスクの位置ずれが生
    じたとき、前記検出された情報に基づいて前記位置ずれ
    に起因して生じる露光エラーの回復動作と前記露光エラ
    ーの通知との少なくとも一方を実行する制御装置とを備
    える露光装置。
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