JP2003309055A - Exposure method, aligner, and device production method - Google Patents

Exposure method, aligner, and device production method

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JP2003309055A
JP2003309055A JP2002111394A JP2002111394A JP2003309055A JP 2003309055 A JP2003309055 A JP 2003309055A JP 2002111394 A JP2002111394 A JP 2002111394A JP 2002111394 A JP2002111394 A JP 2002111394A JP 2003309055 A JP2003309055 A JP 2003309055A
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JP
Japan
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stage
projection system
exposure
reticle
exposure apparatus
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Application number
JP2002111394A
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Japanese (ja)
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Takechika Nishi
健爾 西
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To offer an exposure technology which prevents vibration transfer between a stage holding a mask and a projection optical system, and can control the positional relations between the mask and projection optical system. <P>SOLUTION: A micromotion stage 31 which holds a reticle R and moves, and a projection optical system PL are independently supported with different active vibration isolation stands. A reticle X-Z axis interferometer 35 measures the amount of change in the space between the top face of a moving mirror 64 secured on the micromotion stage 31 and the top face of a reference mirror 65X secured on the side of the projection optical system PL at three points, and determines the amount of change from these measurement results in the space between the micromotion stage 31 (reticle R) and the projection optical system PL as well as the rotation inclination angle of two axes of the micromotion stage 31. Based on these results, the height and inclination angle of the micromotion stage 31 are controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子又は薄膜
磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ
工程でマスクパターンを基板上に転写する際に使用され
る露光方法及び装置に関する。
The present invention is used for transferring a mask pattern onto a substrate in a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, a plasma display device or a thin film magnetic head. An exposure method and apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に使用される
一括露光型(ステッパー型)、又は走査露光型(ステッ
プ・アンド・スキャン方式等)で縮小投影型の露光装置
には高い露光精度と共に高いスループットが要求されて
いる。そのため、露光装置において、マスクとしてのレ
チクルを保持して位置決め又は走査を行うレチクルステ
ージ系、及び基板としてのウエハを保持して2次元移動
するウエハステージ系には、それぞれ高精度な位置決め
及び高速移動を行うことができるような機構が採用され
ている。例えば走査露光型の露光装置においては、ステ
ージ系の可動部の移動に伴う振動の影響を軽減するため
に、その可動部が移動する際の反力を相殺するように固
定部を逆方向に移動するカウンターバランス方式の駆動
機構や、その可動部が移動する際の反力を露光装置が設
置されている床に逃がす方式の駆動機構などが開発され
ている。
2. Description of the Related Art A batch exposure type (stepper type) or a scanning exposure type (step-and-scan type) reduction projection type exposure apparatus used for manufacturing semiconductor elements and the like has high exposure accuracy. High throughput is required. Therefore, in the exposure apparatus, the reticle stage system that holds a reticle as a mask for positioning or scanning and the wafer stage system that holds a wafer as a substrate and moves two-dimensionally have high-precision positioning and high-speed movement, respectively. The mechanism is adopted so that For example, in a scanning exposure type exposure apparatus, in order to reduce the influence of vibration associated with the movement of the movable part of the stage system, the fixed part is moved in the opposite direction so as to cancel the reaction force when the movable part moves. There have been developed a counter balance type drive mechanism and a drive mechanism of a type in which a reaction force generated when a movable part of the counter part moves is released to a floor on which an exposure apparatus is installed.

【0003】このようにカウンターバランス方式や反力
を床に逃がす方式の駆動機構を用いても、僅かに反力が
残存する恐れがある。また、例えば半導体製造工場内で
同じ階に設置されている他の製造装置や階下の機械室に
設置されている空調装置などからの振動の影響が露光装
置本体に及ぶ恐れもある。そこで、外部からの振動を減
衰させると共に、ステージ系で発生する振動が外部に伝
わらないように、従来の露光装置は床面上に全体として
防振台を介して設置されていた。
Even if a counter balance type drive mechanism or a drive mechanism of releasing the reaction force to the floor is used, the reaction force may slightly remain. Further, for example, there is a possibility that the exposure apparatus main body may be affected by vibrations from other manufacturing apparatuses installed on the same floor in a semiconductor manufacturing factory or an air conditioner installed in a machine room downstairs. Therefore, the conventional exposure apparatus is installed on the floor surface as a whole via a vibration isolation table so that the vibration generated from the outside is attenuated and the vibration generated in the stage system is not transmitted to the outside.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く露光装置を
全体として防振台を介して床面に設置する場合には、露
光装置とその他の装置との間の振動の伝達を防止するこ
とができる。しかしながら、特に走査露光型の露光装置
においては、互いに同期して駆動されるレチクルステー
ジ系とウエハステージ系との間を残存している振動が相
互に伝わると、ステージ系の同期誤差が許容範囲を超え
る恐れがある。また、レチクルステージ系やウエハステ
ージ系で残存している振動が投影光学系に伝わると、投
影像の解像度や重ね合わせ精度が低下する恐れもある。
When the exposure apparatus as a whole is installed on the floor through the vibration isolation table as described above, it is possible to prevent the transmission of vibration between the exposure apparatus and other apparatuses. it can. However, particularly in the scanning exposure type exposure apparatus, if the residual vibrations are transmitted to each other between the reticle stage system and the wafer stage system that are driven in synchronization with each other, the synchronization error of the stage system falls within the allowable range. There is a risk of exceeding. Further, if the vibration remaining in the reticle stage system or the wafer stage system is transmitted to the projection optical system, the resolution of the projected image and the overlay accuracy may decrease.

【0005】特に縮小投影方式の露光装置においては、
ウエハステージ系に比べてレチクルステージ系の方が走
査露光時の走査速度が速く移動距離が長くなるため、レ
チクルステージ系からの残存する振動を投影光学系にで
きるだけ伝えないようにすることが望ましい。また、今
後は露光光としてArFエキシマレーザよりも更に短波
長のF2 レーザ(波長157nm)などの使用も検討さ
れているが、このような真空紫外光(VUV光)を用い
る場合には、露光光の光路に有機系ガスなどの不純物を
高度に取り除いたヘリウムガスなどのパージガスを供給
する必要がある。この結果、レチクルステージ系を囲む
気密室に連結される配管やケーブルなどが増加して、制
御系からの振動等がレチクルステージ系を介して投影光
学系に伝わり易くなる。従って、レチクルステージ系と
投影光学系との間で振動が伝わりにくい機構の開発が望
まれている。
Particularly, in a reduction projection type exposure apparatus,
Since the reticle stage system has a faster scanning speed during scanning exposure and a longer moving distance than the wafer stage system, it is desirable to prevent residual vibration from the reticle stage system from being transmitted to the projection optical system as much as possible. Further, in the future, use of an F 2 laser (wavelength 157 nm) having a shorter wavelength than the ArF excimer laser as an exposure light is being considered, but when such a vacuum ultraviolet light (VUV light) is used, an exposure light is used. It is necessary to supply a purge gas such as helium gas from which impurities such as organic gases are highly removed to the optical path of light. As a result, the number of pipes and cables connected to the airtight chamber that surrounds the reticle stage system increases, and vibrations from the control system are easily transmitted to the projection optical system via the reticle stage system. Therefore, it is desired to develop a mechanism in which vibration is difficult to be transmitted between the reticle stage system and the projection optical system.

【0006】また、レチクルステージ系のレチクルを保
持して移動する可動部を例えばエアーベアリングを介し
てベース部材上に支持する場合に、レチクルステージ系
では走査速度が速く移動距離が長いために、偏荷重等に
よって走査露光中にその可動部の高さ(気体層の厚さ)
が僅かに変化する恐れもある。このように可動部の高さ
が変化すると、レチクルと投影光学系との間隔が変化し
て、投影像にデフォーカスが生じて、解像度が低下する
ことになる。これに関して、レチクルステージ系と投影
光学系との間で振動が伝わりにくい機構を開発するに際
しても、レチクルと投影光学系との間隔の変化による投
影像の劣化を防止する機構を備えることが望ましい。
Further, when a movable part which holds and moves a reticle of a reticle stage system is supported on a base member via, for example, an air bearing, the reticle stage system has a high scanning speed and a long moving distance. Height of the movable part (thickness of gas layer) during scanning exposure due to load etc.
May change slightly. When the height of the movable portion changes in this way, the distance between the reticle and the projection optical system changes, defocusing occurs in the projected image, and the resolution decreases. In this regard, even when developing a mechanism in which vibration is less likely to be transmitted between the reticle stage system and the projection optical system, it is desirable to provide a mechanism that prevents deterioration of the projected image due to a change in the distance between the reticle and the projection optical system.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、マスクを保持す
るステージ系と投影光学系との間で振動が伝わりにくい
露光技術を提供することを第1の目的とする。また、本
発明は、投影光学系の像面と被露光基板との位置関係を
所定の状態に制御できる露光技術を提供することを第2
の目的とする。更に、本発明は、走査露光型の露光装置
に適用した場合に、マスクを保持して移動する可動部の
位置が変化した場合にも、投影光学系の像面と被露光基
板との位置関係を所定の状態に制御できる露光技術を提
供することを第3の目的とする。
In view of the above point, the first object of the present invention is to provide an exposure technique in which vibration is less likely to be transmitted between the stage system holding the mask and the projection optical system. The present invention also provides an exposure technique capable of controlling the positional relationship between the image plane of the projection optical system and the substrate to be exposed in a predetermined state.
The purpose of. Furthermore, when the present invention is applied to a scanning exposure type exposure apparatus, the positional relationship between the image plane of the projection optical system and the substrate to be exposed is changed even when the position of the movable portion that holds and moves the mask changes. A third object is to provide an exposure technique capable of controlling the exposure to a predetermined state.

【0008】更に、本発明は、走査露光型の露光装置に
適用した場合に、マスクを保持して移動する可動部の位
置が変化しても、投影光学系によって基板上に投影され
るパターン像の結像状態を良好に維持できる露光技術を
提供することを第4の目的とする。
Furthermore, when the present invention is applied to a scanning exposure type exposure apparatus, even if the position of the movable portion that holds and moves the mask changes, the pattern image projected on the substrate by the projection optical system. A fourth object of the present invention is to provide an exposure technique capable of maintaining an excellent image formation state of the image.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の露光
方法は、露光ビームで第1物体(R)を照明し、その第
1物体及び投影系(PL)を介して第2物体(W1,W
2)を露光する露光方法において、その第1物体を保持
するステージ(31)をその投影系とは独立に支持し、
そのステージとその投影系との位置関係を計測し、この
計測情報に基づいてその第2物体の露光中にそのステー
ジとその投影系との間隔及び傾斜角の少なくとも一つを
制御するものである。
According to a first exposure method of the present invention, an exposure beam illuminates a first object (R), and a second object (W1) passes through the first object and a projection system (PL). , W
In the exposure method of exposing 2), the stage (31) holding the first object is supported independently of the projection system,
The positional relationship between the stage and the projection system is measured, and at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system is controlled during the exposure of the second object based on the measurement information. .

【0010】斯かる本発明によれば、その第1物体を保
持するステージとその投影系とが互いに独立に支持され
る。即ち、例えばそのステージとその投影系とは所定の
支持機構に対して互いに異なる防振装置を介して支持さ
れるため、その第1物体がマスクである場合、そのマス
クを駆動する際にそのステージで発生する振動がその投
影系に伝わりにくくなる。このようにそのステージとそ
の投影系とを互いに独立に支持すると、そのステージ
(第1物体)とその投影系との位置関係が変化し易くな
る。そこで、本発明では、そのステージとその投影系と
の位置関係を計測し、この計測結果に基づいて一例とし
てそのステージとその投影系との位置関係を所定の状態
に維持する。これによって、その投影系の像面にその第
2物体の露光面を合焦できるため、その第2物体上に転
写される投影像の結像特性(解像度等)を常に高く維持
できる。
According to the present invention, the stage holding the first object and the projection system thereof are supported independently of each other. That is, for example, since the stage and the projection system thereof are supported by a predetermined support mechanism via different vibration isolation devices, when the first object is a mask, the stage is driven when the mask is driven. The vibration generated at is difficult to be transmitted to the projection system. By supporting the stage and the projection system independently of each other in this manner, the positional relationship between the stage (first object) and the projection system is likely to change. Therefore, in the present invention, the positional relationship between the stage and the projection system is measured, and based on the measurement result, the positional relationship between the stage and the projection system is maintained in a predetermined state as an example. As a result, the exposure surface of the second object can be focused on the image plane of the projection system, so that the imaging characteristics (resolution or the like) of the projection image transferred onto the second object can always be kept high.

【0011】本発明において、そのステージとその投影
系との位置関係を計測する際に、そのステージのその投
影系に対するその投影系の光軸方向の位置、及びこの光
軸に垂直な平面内の直交する2軸の回りの傾斜角(3自
由度の相対変位)を計測することが望ましい。そのステ
ージとその投影系との位置関係の自由度は6であり、そ
のステージは露光中に一例としてその投影系の光軸に垂
直な面内で位置決め、又は走査のための2次元的な移動
及び回転(3自由度の相対変位)を行うため、残りの3
自由度の相対変位の計測を行うことで、そのステージと
その投影系との位置関係を補正するための完全な情報を
得ることができる。
In the present invention, when measuring the positional relationship between the stage and the projection system, the position of the stage in the direction of the optical axis of the projection system with respect to the projection system and the plane in the plane perpendicular to the optical axis. It is desirable to measure the tilt angle around two orthogonal axes (relative displacement with three degrees of freedom). The degree of freedom of the positional relationship between the stage and the projection system is 6, and the stage is, for example, positioned in a plane perpendicular to the optical axis of the projection system during exposure or moved two-dimensionally for scanning. And rotation (relative displacement of 3 degrees of freedom), the remaining 3
By measuring the relative displacement of the degrees of freedom, it is possible to obtain complete information for correcting the positional relationship between the stage and the projection system.

【0012】この場合、その計測情報に基づいてそのス
テージとその投影系との間隔及び傾斜角が所定の状態に
維持されるように制御することが望ましい。これによっ
て、投影像の結像特性を最良の状態に維持できる。ま
た、本発明による第2の露光方法は、その第1の露光方
法において、その第2物体を露光する際に、その第1物
体とその第2物体とをその投影系に対して同期して走査
するとともに、そのステージとその投影系との間隔及び
傾斜角の少なくとも一つを制御する際に、そのステージ
の移動に伴う偏荷重による位置関係の変動を抑制するも
のである。
In this case, it is desirable to control the distance between the stage and the projection system and the inclination angle to be maintained in a predetermined state based on the measurement information. This makes it possible to maintain the imaging characteristics of the projected image in the optimum state. A second exposure method according to the present invention is the first exposure method, wherein the first object and the second object are synchronized with the projection system when the second object is exposed. While scanning, when controlling at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system, it is possible to suppress the change in the positional relationship due to the offset load due to the movement of the stage.

【0013】これは本発明を走査露光方式で露光を行う
場合に適用したものである。本発明によれば、そのステ
ージとその投影系とは互いに独立に支持されているた
め、走査露光時にそのステージが移動して、そのステー
ジの支持機構(防振装置等)に対する重心位置の変化、
即ち偏荷重が生じると、そのステージ(第1物体)とそ
の投影系との位置関係が変化する恐れがある。そこで、
そのステージとその投影系との位置関係の計測情報に基
づいて、例えばその位置関係を所定の状態に戻すことに
よって、常に良好な結像特性で走査露光を行うことがで
きる。
This is one in which the present invention is applied when performing exposure by a scanning exposure method. According to the present invention, since the stage and the projection system thereof are supported independently of each other, the stage moves during scanning exposure, and the change of the position of the center of gravity with respect to the support mechanism (anti-vibration device etc.) of the stage,
That is, when an unbalanced load is generated, the positional relationship between the stage (first object) and the projection system may change. Therefore,
Based on the measurement information on the positional relationship between the stage and the projection system, for example, by returning the positional relationship to a predetermined state, it is possible to always perform scanning exposure with good imaging characteristics.

【0014】次に、本発明による第1の露光装置は、露
光ビームで第1物体(R)を照明し、その第1物体及び
投影系(PL)を介して第2物体(W1,W2)を露光
する露光装置において、その第1物体を保持するステー
ジ(31)と、このステージをその投影系とは独立に支
持する能動型の防振機構(8)と、そのステージとその
投影系との位置関係を計測する計測装置(64,65
X,35,66)と、この計測装置の計測情報に基づい
てその第2物体の露光中にその防振機構を介してそのス
テージとその投影系との間隔及び傾斜角の少なくとも一
つを制御する制御系(85)とを有するものである。
Next, the first exposure apparatus according to the present invention illuminates the first object (R) with the exposure beam, and the second object (W1, W2) through the first object and the projection system (PL). In an exposure apparatus that exposes a first stage, a stage (31) for holding the first object, an active vibration isolation mechanism (8) for supporting the stage independently of the projection system, and the stage and the projection system. Measuring device (64,65
X, 35, 66) and at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system via the anti-vibration mechanism during the exposure of the second object based on the measurement information of the measuring device. And a control system (85) for

【0015】斯かる本発明によれば、その計測装置の計
測情報に基づいて、例えばそのステージとその投影系と
の位置関係が所定の状態に維持されるようにその防振機
構を制御することで、本発明の露光方法を使用できる。
従って、そのステージとその投影系との間で振動が伝わ
りにくく、且つ常に良好な結像特性が得られる。また、
本発明の第2の露光装置は、その第1の露光装置におい
て、その投影系に対して所定方向に駆動される粗動ステ
ージ(33)と、この粗動ステージに対してそのステー
ジを連動させると共に、その粗動ステージに対するその
ステージの相対位置を調整する微動機構(58X,58
YA,58YB)と、その粗動ステージを駆動する際の
反力を相殺するためのバランス部材(32)とを有し、
その第2物体を露光する際に、その第1物体とその第2
物体とをその投影系に対して同期して走査するものであ
る。
According to the present invention, the anti-vibration mechanism is controlled based on the measurement information of the measuring device so that, for example, the positional relationship between the stage and the projection system is maintained in a predetermined state. Then, the exposure method of the present invention can be used.
Therefore, vibration is unlikely to be transmitted between the stage and the projection system, and good imaging characteristics can always be obtained. Also,
A second exposure apparatus of the present invention, in the first exposure apparatus, links a coarse movement stage (33) driven in a predetermined direction with respect to the projection system and the stage to the coarse movement stage. At the same time, a fine movement mechanism (58X, 58) for adjusting the relative position of the coarse movement stage to the stage.
YA, 58YB) and a balance member (32) for canceling the reaction force when driving the coarse movement stage,
When exposing the second object, the first object and the second object are exposed.
The object and the projection system are synchronously scanned.

【0016】これは本発明を走査露光型の露光装置に適
用したものである。本発明によれば、その粗動ステージ
によって例えば実質的に非接触でそのステージを一定速
度で走査することができる。また、そのバランス部材に
よってその粗動ステージを駆動する際の振動が抑制され
る。この場合、その粗動ステージは、そのステージ及び
その投影系とは独立に支持されることが望ましい。これ
によって、その粗動ステージを駆動する際に残存する振
動がそのステージ(第1物体)及び投影系に伝わりにく
くなるため、更に高い結像特性が得られる。
This is an application of the present invention to a scanning exposure type exposure apparatus. According to the present invention, the coarse movement stage allows the stage to be scanned at a constant speed, for example, substantially non-contact. Further, the balance member suppresses vibration when driving the coarse movement stage. In this case, it is desirable that the coarse movement stage is supported independently of the stage and the projection system. This makes it difficult for the vibrations remaining when the coarse movement stage is driven to be transmitted to the stage (first object) and the projection system, so that higher imaging characteristics can be obtained.

【0017】また、その制御系は、その防振機構を介し
てそのステージとその投影系との間隔及び傾斜角の少な
くとも一つを制御する際に、そのステージの移動に伴う
偏荷重による位置関係の変動を抑制することが望まし
い。これによって、走査露光時にそのステージが移動し
ても、結像特性が高く維持される。また、その計測装置
は、一例として、そのステージ(31)に保持されるそ
の第1物体の走査方向に垂直な方向(非走査方向)の位
置を示す移動鏡(64)と、その投影系に設けられた参
照鏡(65X)と、その移動鏡とその参照鏡とのその投
影系の光軸方向(Z方向)の間隔を1つ又は複数の計測
軸で計測する間隔計測用の干渉計(35,66)とを有
するものである。
Further, the control system, when controlling at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system via the vibration isolation mechanism, the positional relationship due to the eccentric load accompanying the movement of the stage. It is desirable to suppress the fluctuation of As a result, even if the stage moves during scanning exposure, the imaging characteristics are kept high. In addition, the measuring device includes, as an example, a movable mirror (64) indicating the position of the first object held on the stage (31) in a direction (non-scanning direction) perpendicular to the scanning direction, and a projection system thereof. A reference mirror (65X) provided, and an interferometer for distance measurement that measures the distance between the movable mirror and the reference mirror in the optical axis direction (Z direction) of the projection system (one or more measurement axes). 35, 66).

【0018】この場合、その移動鏡(64)は、その非
走査方向の位置計測用の干渉計と、その間隔計測用の干
渉計とで兼用できるため、そのステージ(31)に別途
計測機構を設けることなく、その間隔を計測することが
できる。また、その計測装置の間隔計測用の干渉計は、
少なくとも3つの計測軸を有することが望ましい。これ
によって、その干渉計をあまり大型化することなく、そ
の干渉計の計測情報に基づいて、そのステージのその投
影系に対するその投影系の光軸方向の位置、及びこの光
軸に垂直な平面内の直交する2軸の回りの傾斜角(3自
由度の相対変位)を求めることができる。
In this case, since the movable mirror (64) can be used both as an interferometer for measuring the position in the non-scanning direction and an interferometer for measuring the interval, a separate measuring mechanism is provided on the stage (31). The interval can be measured without providing. Also, the interferometer for measuring the interval of the measuring device,
It is desirable to have at least 3 measuring axes. With this, based on the measurement information of the interferometer, the position of the stage in the optical axis direction of the projection system with respect to the projection system and the plane perpendicular to the optical axis can be achieved without increasing the size of the interferometer. It is possible to obtain an inclination angle (relative displacement of three degrees of freedom) about two orthogonal axes.

【0019】また、その間隔計測用の干渉計の光学系の
一部(67,66)が、その投影系を支持する支持部材
(11,12,13)に支持されることが望ましい。こ
れによって、その第1物体用のステージ系側の構成を簡
素化することができる。次に、本発明による第3の露光
装置は、露光ビームで第1物体(R)を照明し、その第
1物体及び投影系(PL)を介して第2物体(W1,W
2)を露光する露光装置において、その第1物体を保持
する第1ステージ(31)と、その第2物体を保持する
第2ステージ(43A,43B)と、その露光ビームに
対してその第1及び第2物体をそれぞれ相対移動してそ
の露光ビームでその第2物体を走査露光するために、そ
の第1及び第2ステージを同期して駆動する駆動装置
(82,83)と、その走査露光時にその第1物体が移
動される所定方向に沿って延びる第1及び第2基準面
(64)がその第1ステージに形成され、その第1基準
面を用いてその所定方向と直交する方向に関するその第
1ステージの位置情報を計測するとともに、その第2基
準面を用いてその投影系の光軸方向に関するその第1ス
テージとその投影系との位置関係を計測する計測装置
(35,66)と、その計測装置の計測情報に基づいて
その走査露光中にその投影系の像面とその第2物体との
位置関係を調整する調整装置(8A〜8C;43A,4
3B)とを備えるものである。
Further, it is preferable that a part (67, 66) of the optical system of the interferometer for measuring the distance is supported by a supporting member (11, 12, 13) which supports the projection system. This can simplify the configuration of the stage system side for the first object. Next, the third exposure apparatus according to the present invention illuminates the first object (R) with the exposure beam, and transmits the second object (W1, W1) through the first object and the projection system (PL).
In the exposure apparatus for exposing 2), the first stage (31) holding the first object, the second stage (43A, 43B) holding the second object, and the first stage for the exposure beam And a driving device (82, 83) for synchronously driving the first and second stages in order to relatively move the second object and the second object by scanning and exposing the second object, and the scanning exposure. Sometimes a first and a second reference surface (64) extending along a predetermined direction in which the first object is moved is formed on the first stage, and the first reference surface is used to relate to a direction orthogonal to the predetermined direction. Measuring device (35, 66) for measuring the positional information of the first stage and measuring the positional relationship between the first stage and the projection system in the optical axis direction of the projection system using the second reference plane. And its Adjusting device for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system during its scanning exposure on the basis of the measurement information of measurement apparatus and its second object (8A~8C; 43A, 4
3B).

【0020】斯かる本発明によれば、その計測装置の計
測情報に基づいて、例えばその投影系の像面にその第2
物体の露光面が合焦されるようにその調整装置を制御す
ることで、その第1ステージとその投影系との位置関係
が変化したような場合でも、その投影系の像面にその第
2物体の露光面を合焦できる。従って、その第2物体上
で常に良好な結像特性が得られる。
According to the present invention, based on the measurement information of the measuring device, for example, the second value is displayed on the image plane of the projection system.
By controlling the adjusting device so that the exposure surface of the object is focused, even if the positional relationship between the first stage and the projection system is changed, the second stage is displayed on the image plane of the projection system. The exposed surface of the object can be focused. Therefore, good imaging characteristics can always be obtained on the second object.

【0021】この場合、その計測装置は、一例としてそ
の第1及び第2基準面にそれぞれ計測用ビームを照射す
る干渉計システムを有し、その干渉計システムは、その
第1ステージとその投影系との位置関係を複数の計測軸
でそれぞれ計測する。その干渉計システムによって、そ
の第1ステージの構造を複雑化することなく、その第1
ステージとその投影系との位置関係を高精度に計測でき
る。
In this case, the measuring device has, as an example, an interferometer system for irradiating the first and second reference surfaces with measuring beams, respectively, and the interferometer system includes the first stage and the projection system thereof. The positional relationship with and is measured on each of a plurality of measurement axes. The interferometer system allows the first stage to be constructed without complicating the structure of the first stage.
The positional relationship between the stage and its projection system can be measured with high accuracy.

【0022】また、その干渉計システムは少なくとも3
つの計測軸を有し、その干渉計システムの計測情報に基
づいてその第1ステージとその投影系との光軸方向の相
対位置と、その投影系の光軸と垂直な平面内で直交する
2軸の回り傾斜角とを求めることが望ましい。これによ
って良好な結像特性を保つために必要な全ての位置関係
を計測できることになる。
Further, the interferometer system has at least 3
Two measurement axes are provided, and the relative position of the first stage and the projection system in the optical axis direction is orthogonal to the plane perpendicular to the optical axis of the projection system based on the measurement information of the interferometer system. It is desirable to obtain the tilt angle around the axis. This makes it possible to measure all the positional relationships required to maintain good image formation characteristics.

【0023】また、その干渉計システムは少なくともそ
の第2基準面に照射される計測用ビームが通る光学系
が、その投影系を支持する支持部材(13)に設けられ
ることが望ましい。これによって、その投影系とその第
1ステージとの位置関係を高精度に計測できる。また、
一例として、その第1ステージは、その所定方向に駆動
される粗動ステージ(33)と、その第1物体が載置さ
れ、その粗動ステージに対して相対移動する微動ステー
ジ(31)とを含み、その粗動ステージとその微動ステ
ージとは互いに独立に支持される。この構成によって、
その粗動ステージの振動がその微動ステージに伝わりに
くくなり、走査露光時にその粗動ステージを高速駆動し
ても振動の影響が抑制される。
Further, in the interferometer system, it is preferable that at least an optical system through which the measurement beam with which the second reference surface is irradiated passes is provided on a support member (13) that supports the projection system. Thereby, the positional relationship between the projection system and the first stage can be measured with high accuracy. Also,
As an example, the first stage includes a coarse movement stage (33) driven in the predetermined direction and a fine movement stage (31) on which the first object is placed and which moves relatively to the coarse movement stage. The coarse movement stage and the fine movement stage are supported independently of each other. With this configuration,
The vibration of the coarse movement stage is less likely to be transmitted to the fine movement stage, and even if the coarse movement stage is driven at high speed during scanning exposure, the influence of the vibration is suppressed.

【0024】また、その粗動ステージは、その投影系に
対する振動の伝播が阻止されるようにその投影系とは独
立に支持されることが望ましい。これによって、その粗
動ステージを高速駆動してもその投影系への振動の影響
が抑制される。また、その調整装置は、その微動ステー
ジを支持する能動型の防振機構(8A〜8C)を含み、
その計測情報に基づいてその走査露光中にその防振機構
を介してその微動ステージとその投影系との位置関係を
制御することが望ましい。これによって、その微動ステ
ージとその投影系との位置関係が比較的大きく変化する
場合でも、その投影系の像面にその第2物体の露光面を
高精度に合焦できる。
It is desirable that the coarse movement stage is supported independently of the projection system so that the propagation of vibrations to the projection system is blocked. As a result, even if the coarse movement stage is driven at high speed, the influence of vibration on the projection system is suppressed. In addition, the adjustment device includes an active vibration isolation mechanism (8A to 8C) that supports the fine movement stage,
It is desirable to control the positional relationship between the fine movement stage and the projection system via the vibration isolation mechanism during the scanning exposure based on the measurement information. Thereby, even when the positional relationship between the fine movement stage and the projection system changes relatively greatly, the exposure surface of the second object can be focused on the image plane of the projection system with high accuracy.

【0025】また、その調整装置は、その第2ステージ
(43A,43B)に組み込まれてその第2物体のフォ
ーカシング及びレベリングを行う合焦機構であってもよ
い。これによって、その調整装置を簡素化できる。次
に、本発明のデバイス製造方法は、上記の本発明の何れ
かの露光装置を用いて、デバイスパターン(R)をワー
クピース(W1,W2)上に転写する工程を含むもので
ある。本発明によって投影系が安定に保持されると共
に、結像特性が高く維持されるため、重ね合わせ精度及
びパターン忠実度(線幅精度等)等に優れた高機能のデ
バイスを製造できる。
Further, the adjusting device may be a focusing mechanism incorporated in the second stage (43A, 43B) for focusing and leveling the second object. Thereby, the adjusting device can be simplified. Next, the device manufacturing method of the present invention includes a step of transferring the device pattern (R) onto the workpieces (W1, W2) using the exposure apparatus according to any one of the above-mentioned present invention. According to the present invention, the projection system is stably maintained and the imaging characteristics are kept high, so that a highly functional device excellent in overlay accuracy and pattern fidelity (line width accuracy etc.) can be manufactured.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例はステップ・アン
ド・スキャン方式よりなる走査露光方式の投影露光装置
で露光を行う場合に本発明を適用したものである。図1
は、本例の投影露光装置を示し、この図1において、一
例として本例の投影露光装置は半導体デバイス製造工場
の床1上のクリーンルーム内に設置されている。先ず、
その投影露光装置の露光光源17として、本例では実質
的に真空紫外光(VUV光)である波長193nmのパ
ルス光を生成するArFエキシマレーザ光源が使用され
ている。なお、本発明は、露光ビームとして、真空紫外
域でも更に短波長のF2 レーザ(波長157nm)を使
用する場合にも好適である。更に、露光ビームとして、
Kr2 レーザ(波長146nm)やAr2 レーザ(波長
126nm)のようなより短波長の真空紫外光、又はY
AGレーザや半導体レーザの高調波発生装置や半導体レ
ーザの高調波発生装置等からの光も使用できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied when exposure is performed by a scanning exposure type projection exposure apparatus that is a step-and-scan type. Figure 1
1 shows the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the projection exposure apparatus of this example is installed in a clean room on the floor 1 of a semiconductor device manufacturing factory as an example. First,
As the exposure light source 17 of the projection exposure apparatus, an ArF excimer laser light source that generates pulsed light having a wavelength of 193 nm that is substantially vacuum ultraviolet light (VUV light) is used in this example. The present invention is also suitable when an F 2 laser (wavelength 157 nm) having a shorter wavelength even in the vacuum ultraviolet region is used as the exposure beam. Furthermore, as an exposure beam,
Vacuum ultraviolet light of shorter wavelength such as Kr 2 laser (wavelength 146 nm) or Ar 2 laser (wavelength 126 nm), or Y
Light from a harmonic generator of an AG laser or a semiconductor laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can also be used.

【0027】露光時に露光光源17から射出された露光
ビームとしての露光光ILは、ビームマッチングユニッ
ト(BMU)18を介して第1サブチャンバ19内の第
1照明系IL1に入射する。第1照明系IL1は、ビー
ム整形光学系、ズーム光学系などを含む光学ユニット、
照度分布均一化用のオプティカル・インテグレータ(ユ
ニフォマイザ、又はホモジナイザ)、光量モニタ、可変
開口絞り、及びリレーレンズ系等より構成されている。
第1照明系IL1の射出面は、被照明体(第1物体)と
なるマスクとしてのレチクルのパターン面(レチクル
面)とほぼ共役であり、この射出面に可動視野絞り20
が配置されている。
Exposure light IL as an exposure beam emitted from the exposure light source 17 at the time of exposure is incident on the first illumination system IL1 in the first sub-chamber 19 via the beam matching unit (BMU) 18. The first illumination system IL1 is an optical unit including a beam shaping optical system, a zoom optical system, and the like.
It is composed of an optical integrator (uniformizer or homogenizer) for uniforming the illuminance distribution, a light amount monitor, a variable aperture stop, a relay lens system and the like.
The exit surface of the first illumination system IL1 is substantially conjugate with the pattern surface (reticle surface) of the reticle that serves as a mask to be illuminated (first object), and the movable field stop 20 is provided on this exit surface.
Are arranged.

【0028】なお、前述の光学ユニットは第1照明系I
L1内でオプティカル・インテグレータよりも光源側に
配置されるとともに、ズーム光学系の他に例えば第1照
明系IL1の光軸に沿って可動な少なくとも1つのプリ
ズム(円錐プリズム又は多面体プリズムなど)、及び第
1照明系IL1内に交換可能に配置される復数の回折光
学素子を含むものである。この場合、その光学ユニット
は、そのオプティカル・インテグレータがフライアイレ
ンズであるときはその入射面上での露光光ILの強度分
布を可変とし、そのオプティカル・インテグレータが内
面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータなど)
であるときはその入射面に対する露光光ILの入射角度
範囲を可変とする。これにより、レチクルRの照明条
件、即ち第1及び第2照明系IL1,IL2の瞳面上で
の露光光ILの光量分布(2次光源の大きさや形状)を
任意に変更できるとともに、照明条件の変更に伴う光量
損失を抑えることが可能となっている。
The above-mentioned optical unit is the first illumination system I.
At least one prism (such as a conical prism or a polyhedron prism) that is arranged on the light source side of the optical integrator in L1 and is movable along the optical axis of the first illumination system IL1 in addition to the zoom optical system, and The number of diffractive optical elements is removably arranged in the first illumination system IL1. In this case, when the optical integrator is a fly-eye lens, the optical unit makes the intensity distribution of the exposure light IL on the incident surface variable, and the optical integrator is an internal reflection type integrator (such as a rod integrator).
When, the incident angle range of the exposure light IL with respect to the incident surface is variable. Thereby, the illumination condition of the reticle R, that is, the light amount distribution (size and shape of the secondary light source) of the exposure light IL on the pupil planes of the first and second illumination systems IL1 and IL2 can be arbitrarily changed, and the illumination condition can be changed. It is possible to suppress the light amount loss due to the change.

【0029】可動視野絞り20は、被露光体(第2物
体)となる基板としてのウエハの各ショット領域への走
査露光の開始時及び終了時に、本来の回路パターン以外
のパターンが露光されないように視野を開閉する役割を
果たす。更に、可動視野絞り20は、走査露光に先立
ち、転写対象の回路パターンの非走査方向に関する大き
さに応じて、その視野の非走査方向の幅を変更できるよ
うにも構成されている。このように視野の開閉時に振動
を発生する恐れのある可動視野絞り20が配置された第
1照明系IL1は、露光本体部とは別体として支持され
ているため、露光本体部での露光精度(重ね合わせ精
度、転写忠実度等)が向上する。
The movable field stop 20 prevents exposure of patterns other than the original circuit pattern at the start and end of scanning exposure of each shot area of a wafer serving as a substrate to be exposed (second object). It plays the role of opening and closing the field of view. Further, the movable field stop 20 is also configured to be able to change the width of the field of view in the non-scanning direction according to the size of the circuit pattern to be transferred in the non-scanning direction prior to scanning exposure. Since the first illumination system IL1 in which the movable field stop 20 that may generate vibrations when opening and closing the field of view is arranged is supported separately from the exposure main body, the exposure accuracy in the exposure main body is increased. (Superposition accuracy, transfer fidelity, etc.) are improved.

【0030】可動視野絞り20を通過した露光光IL
は、所定のコラム(詳細後述)に取り付けられた第2サ
ブチャンバ15内の第2照明系IL2に入射する。第2
照明系IL2は、リレーレンズ系、光路折り曲げ用のミ
ラー、コンデンサレンズ系、及び固定視野絞り21を含
み、この固定視野絞り21のみは、第2サブチャンバ1
5の外部に設置されている。第2照明系IL2を通過し
た露光光ILは、マスクとしてのレチクルRのパターン
面(レチクル面)の照明領域を照明する。本例の固定視
野絞り21は、レチクルRのアライメントを行うための
レチクルアライメント顕微鏡(不図示)が配置されてい
るレチクルアライメント部23に固定されている。即
ち、固定視野絞り21は、レチクルRに近接した上面、
即ちレチクル面から所定量だけデフォーカスした面に配
置されている。固定視野絞り21には、レチクル面での
照明領域を走査方向に直交する非走査方向に細長いスリ
ット状の領域に規定するための開口が形成されている。
なお、固定視野絞り21を、レチクル面との共役面の近
傍、例えば可動視野絞り20の設置面の近傍に配置して
もよい。
The exposure light IL which has passed through the movable field stop 20.
Enters the second illumination system IL2 in the second sub-chamber 15 attached to a predetermined column (details will be described later). Second
The illumination system IL2 includes a relay lens system, a mirror for bending the optical path, a condenser lens system, and a fixed field stop 21. Only the fixed field stop 21 is included in the second sub-chamber 1
It is installed outside 5. The exposure light IL that has passed through the second illumination system IL2 illuminates the illumination area of the pattern surface (reticle surface) of the reticle R as a mask. The fixed field stop 21 of this example is fixed to a reticle alignment unit 23 in which a reticle alignment microscope (not shown) for performing alignment of the reticle R is arranged. That is, the fixed field stop 21 has an upper surface close to the reticle R,
That is, it is arranged on a surface defocused by a predetermined amount from the reticle surface. The fixed field diaphragm 21 has an opening for defining an illumination area on the reticle surface as an elongated slit-shaped area in the non-scanning direction orthogonal to the scanning direction.
The fixed field diaphragm 21 may be arranged near the conjugate surface with the reticle surface, for example, near the installation surface of the movable field diaphragm 20.

【0031】露光光ILのもとで、レチクルRの照明領
域内のパターンの像は、投影系としての投影光学系PL
を介して投影倍率β(βは、1/4倍又は1/5倍等)
で、感光基板(被露光基板)としてのフォトレジストが
塗布されたウエハW1(又はW2)上のスリット状の露
光領域に投影される。この状態でレチクルR及びウエハ
W1を投影倍率βを速度比として所定の走査方向に同期
移動することで、ウエハW1上の一つのショット領域に
レチクルRのパターン像が転写される。レチクルR及び
ウエハW1,W2がそれぞれ本発明の第1物体及び第2
物体に対応しており、ウエハW1,W2は例えば半導体
(シリコン等)又はSOI(silicon oninsulator)等の
円板状の基板である。
Under the exposure light IL, the image of the pattern in the illumination area of the reticle R is projected by the projection optical system PL as a projection system.
Projection magnification β via (β is 1/4 times or 1/5 times, etc.)
Then, it is projected onto a slit-shaped exposure region on the wafer W1 (or W2) coated with a photoresist as a photosensitive substrate (exposed substrate). In this state, the pattern image of the reticle R is transferred to one shot area on the wafer W1 by synchronously moving the reticle R and the wafer W1 in the predetermined scanning direction with the projection magnification β as the speed ratio. The reticle R and the wafers W1 and W2 are the first object and the second object of the present invention, respectively.
Corresponding to an object, the wafers W1 and W2 are disk-shaped substrates such as semiconductors (silicon or the like) or SOI (silicon on insulator).

【0032】投影光学系PLとしては、例えば国際公開
公報(WO) 00/39623 に開示されているように、1本の光
軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に
開口を有する2つの凹面鏡とを配置して構成される直筒
型の反射屈折系や、1本の光軸に沿って屈折レンズを配
置して構成される直筒型の屈折系等を使用することがで
きる。更に、投影光学系PLとしてV字型に折れ曲がっ
た光軸を有する反射屈折系や、双筒型の反射屈折系等を
使用してもよい。以下、投影光学系PLの光軸AXに平
行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面(本例ではほぼ水平
面に合致している)内で走査露光時のレチクルR及びウ
エハW1,W2の走査方向に直交する非走査方向(即
ち、図1の紙面に垂直な方向)に沿ってX軸を取り、そ
の走査方向(即ち、図1の紙面に平行な方向)に沿って
Y軸を取って説明する。
As the projection optical system PL, for example, as disclosed in WO 00/39623, a plurality of refracting lenses are provided along one optical axis, and openings are provided in the vicinity of the respective optical axes. A straight-tube type catadioptric system configured by arranging two concave mirrors, a straight-tube type refraction system configured by arranging a refractive lens along one optical axis, and the like can be used. Furthermore, as the projection optical system PL, a catadioptric system having an optical axis bent in a V shape, a twin-barrel catadioptric system, or the like may be used. Hereinafter, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, and the reticle R and the wafers W1 and W2 at the time of scanning exposure are scanned in a plane perpendicular to the Z axis (which substantially coincides with the horizontal plane in this example). The X axis is taken along the non-scanning direction (that is, the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) orthogonal to the scanning direction, and the Y axis is taken along the scanning direction (that is, the direction parallel to the paper surface of FIG. 1). Explain.

【0033】先ず、本例のレチクルRを支持するレチク
ルステージ系、投影光学系PL、及びウエハW1,W2
を支持するウエハステージ系を含む露光本体部の全体の
構成につき説明する。即ち、床1上にほぼ長方形の平板
状のフレームキャスタ2が設置され、フレームキャスタ
2の周辺部のほぼ正三角形の頂点に対応する3箇所にそ
れぞれ円柱状の本体支持部3が設置され、3本の本体支
持部3の上面に能動型防振台4を介して輪帯状の本体ベ
ース5が載置され、本体ベース5上に3本のコラム6を
介して平板状のレチクルステージ支持台7が設置されて
いる。本体ベース5上には電気式の水準器、又は光学式
の傾斜角検出器等の変位センサ(不図示)が設置されて
いる。3個の能動型防振台4はそれぞれエアーダンパ又
は油圧式のダンパ等の大重量に耐える機械式のダンパ
と、ボイスコイルモータ等の電磁式のアクチュエータよ
りなる電磁式のダンパとを含み、一例としてその変位セ
ンサで検出される本体ベース5の水平面に対する傾斜角
が許容範囲内に収まるように、3個の能動型防振台4中
の電磁式のダンパが駆動され、必要に応じて機械式のダ
ンパの空気圧又は油圧等が制御される。この場合、機械
的なダンパによって、床からの高い周波数の振動は露光
本体部に伝わる前に減衰され、残存している低い周波数
の振動は電磁的なダンパによって減衰される。
First, the reticle stage system that supports the reticle R of this example, the projection optical system PL, and the wafers W1 and W2.
The overall structure of the exposure main body including the wafer stage system that supports the substrate will be described. That is, a substantially rectangular flat plate-shaped frame caster 2 is installed on the floor 1, and cylindrical main body support parts 3 are installed at three locations corresponding to the vertices of a substantially equilateral triangle on the periphery of the frame caster 2. A ring-shaped main body base 5 is placed on the upper surface of the main body support portion 3 of the book via an active vibration isolation base 4, and a flat reticle stage support base 7 is mounted on the main body base 5 via three columns 6. Is installed. A displacement sensor (not shown) such as an electric level or an optical tilt angle detector is installed on the main body base 5. Each of the three active anti-vibration bases 4 includes a mechanical damper such as an air damper or a hydraulic damper, which bears a large weight, and an electromagnetic damper including an electromagnetic actuator such as a voice coil motor. The electromagnetic dampers in the three active anti-vibration bases 4 are driven so that the inclination angle of the main body base 5 with respect to the horizontal plane detected by the displacement sensor falls within the allowable range. The air pressure, hydraulic pressure, etc. of the damper are controlled. In this case, the mechanical damper damps high-frequency vibrations from the floor before they are transmitted to the exposure body, and the remaining low-frequency vibrations are damped by the electromagnetic dampers.

【0034】レチクルステージ支持台7の上面にレチク
ルの走査方向に細長い2等辺三角形の頂点にほぼ位置す
る3個の能動型防振台8を介して、平板状の支持部材と
しての微動ステージ支持台9が載置され、レチクルステ
ージ支持台7及び微動ステージ支持台9の中央部にはそ
れぞれ露光光ILを通過させるための開口が形成されて
いる。能動型防振台8は、能動型防振台4と同じ構成で
あり(但し、耐加重性は能動型防振台4よりも低く設定
されている)、3個の能動型防振台8は、後述のように
レチクルRと投影光学系PLとの間隔及び傾斜角が所定
の状態を維持するように制御される。微動ステージ支持
台9の上面は平面度の極めて良好なガイド面に加工さ
れ、このガイド面に本発明のステージ(可動ステージ)
としての微動ステージ31が、エアーベアリングを介し
て円滑に2次元的に摺動自在に載置され、微動ステージ
31上にレチクルRが真空吸着等によって保持されてい
る。微動ステージ31の中央部にも露光光ILを通過さ
せるための開口が形成されている。
A fine movement stage support as a flat plate-shaped support member is provided on the upper surface of the reticle stage support 7 via three active vibration-isolating bases 8 located substantially at the vertices of an isosceles triangle elongated in the scanning direction of the reticle. 9 is placed, and openings are formed in the central portions of the reticle stage support base 7 and the fine movement stage support base 9 for passing the exposure light IL, respectively. The active anti-vibration table 8 has the same structure as the active anti-vibration table 4 (however, the load resistance is set lower than that of the active anti-vibration table 4). Is controlled so that the distance between the reticle R and the projection optical system PL and the inclination angle thereof maintain a predetermined state, as will be described later. The upper surface of the fine movement stage support base 9 is processed into a guide surface having extremely good flatness, and the stage (movable stage) of the present invention is formed on this guide surface.
The fine movement stage 31 is mounted smoothly and two-dimensionally via an air bearing, and the reticle R is held on the fine movement stage 31 by vacuum suction or the like. An opening for passing the exposure light IL is also formed in the center of the fine movement stage 31.

【0035】更に、レチクルステージ支持台7の端部に
レチクルアライメント部23が固定され、上述のように
レチクルアライメント部23にレチクルアライメント顕
微鏡(不図示)、及び固定視野絞り21が取り付けられ
ている。また、レチクルステージ支持台7上に微動ステ
ージ支持台9と平行にY軸に沿ってレチクルY軸ガイド
部材32が配置され、レチクルY軸ガイド部材32に対
してY方向にリニアモータによってカウンターバランス
方式で駆動されるように粗動ステージ33が配置され、
粗動ステージ33と微動ステージ31とが3個の非接触
方式のアクチュエータ(詳細後述)を介して連結されて
いる。微動ステージ31は、粗動ステージ33に連動し
て±Y方向に一定速度で駆動されると共に、そのアクチ
ュエータによって必要に応じて粗動ステージ33に対し
てX方向、Y方向、及び回転方向に微小量駆動される。
微動ステージ31の2次元的な位置及び回転角は、レチ
クルY軸干渉計34、及びレチクルX−Z軸干渉計(図
3参照)によって投影光学系PLを基準として計測さ
れ、この計測情報に基づいて粗動ステージ33、及び微
動ステージ31の位置及び速度が制御される。
Further, the reticle alignment section 23 is fixed to the end of the reticle stage support 7, and the reticle alignment microscope (not shown) and the fixed field stop 21 are attached to the reticle alignment section 23 as described above. Further, a reticle Y-axis guide member 32 is arranged on the reticle stage support base 7 in parallel with the fine movement stage support base 9 along the Y-axis, and a counter-balance method is applied to the reticle Y-axis guide member 32 in the Y direction by a linear motor. The coarse movement stage 33 is arranged so as to be driven by
The coarse movement stage 33 and the fine movement stage 31 are connected via three non-contact type actuators (details will be described later). The fine movement stage 31 is driven at a constant speed in the ± Y directions in conjunction with the coarse movement stage 33, and its actuator slightly moves in the X direction, the Y direction, and the rotation direction with respect to the coarse movement stage 33 as necessary. Quantity driven.
The two-dimensional position and rotation angle of the fine movement stage 31 are measured by the reticle Y-axis interferometer 34 and the reticle X-Z axis interferometer (see FIG. 3) with the projection optical system PL as a reference, and based on this measurement information. Thus, the positions and speeds of the coarse movement stage 33 and the fine movement stage 31 are controlled.

【0036】本例では、微動ステージ支持台9、微動ス
テージ31、レチクルY軸ガイド部材32、粗動ステー
ジ33、及びこれらの駆動機構等からレチクルステージ
系RSTが構成されている。このレチクルステージ系R
STは、気密室としてのレチクル室(不図示)によって
覆われている。本例のレチクルステージ系RSTはシン
グルホルダ方式であるが、そのレチクルステージ系RS
Tを1台の可動ステージ(微動ステージ31)で2枚の
レチクルを保持するダブルホルダ方式としてもよく、2
枚のレチクルを互いに独立の可動ステージ上に載置する
ダブル・レチクルステージ方式としてもよい。
In this example, the reticle stage system RST is composed of the fine movement stage support 9, the fine movement stage 31, the reticle Y-axis guide member 32, the coarse movement stage 33, and their drive mechanism. This reticle stage system R
The ST is covered with a reticle chamber (not shown) as an airtight chamber. Although the reticle stage system RST of this example is a single holder system, the reticle stage system RS
T may be a double holder system in which one movable stage (fine movement stage 31) holds two reticles.
A double reticle stage method in which a single reticle is placed on movable stages independent of each other may be used.

【0037】また、床1上にフレームキャスタ2に隣接
するようにインタフェース・コラム16が設置され、イ
ンタフェース・コラム16内の上部及び下部にそれぞれ
レチクルローダ系RL及びウエハローダ系WLが設置さ
れている。レチクルステージ支持台7上にはレチクルを
回転角を調整しながら一時的に保持するレチクル回転受
け渡し部22も設置されており、転写対象のレチクル
は、レチクル回転受け渡し部22を介してレチクルロー
ダ系RLと微動ステージ31との間で受け渡される。
An interface column 16 is installed on the floor 1 so as to be adjacent to the frame casters 2, and a reticle loader system RL and a wafer loader system WL are installed in the upper and lower parts of the interface column 16, respectively. A reticle rotation transfer unit 22 that temporarily holds the reticle while adjusting the rotation angle is also installed on the reticle stage support base 7. The reticle to be transferred is the reticle loader system RL via the reticle rotation transfer unit 22. And the fine movement stage 31.

【0038】次に、本体ベース5の上面で3本のコラム
6の内側のほぼ正三角形の頂点の位置に3個の能動型防
振台10が設置され、この3個の能動型防振台10上に
円筒状の投影系保持部11がフランジ部を介して載置さ
れ、投影系保持部11の中央に投影光学系PLが保持さ
れている。能動型防振台10は、能動型防振台4と同じ
構成であり(但し、耐加重性は能動型防振台4よりも低
く設定されている)、投影系保持部11の上面に電気式
の水準器、又は光学式の傾斜角検出器等の変位センサ
(不図示)が設置されている。一例としてその変位セン
サで検出されるその投影系保持部11の上面の水平面に
対する傾斜角(2軸の回り、即ちX軸及びY軸の回りの
傾斜角)が許容範囲内に収まるように、3個の能動型防
振台10の動作が制御される。
Next, on the upper surface of the main body base 5, three active vibration-isolating bases 10 are installed inside the three columns 6 at the positions of the vertices of substantially equilateral triangles. A cylindrical projection system holding unit 11 is placed on 10 via a flange portion, and a projection optical system PL is held in the center of the projection system holding unit 11. The active anti-vibration table 10 has the same configuration as the active anti-vibration table 4 (however, the load resistance is set lower than that of the active anti-vibration table 4), and the upper surface of the projection system holding unit 11 is electrically charged. A displacement sensor (not shown) such as a digital level or an optical tilt angle detector is installed. As an example, the angle of inclination of the upper surface of the projection system holding unit 11 with respect to the horizontal plane (the angle of inclination around two axes, that is, around the X axis and the Y axis) detected by the displacement sensor is set within the allowable range. The operation of each active vibration isolation table 10 is controlled.

【0039】また、投影系保持部11上に4本のコラム
12を介して平板状の照明系支持台13が設置され、照
明系支持台13の中央の開口に投影光学系PLの先端部
が挿通されている。照明系支持台13上の第1サブチャ
ンバ19に近い端部に円柱状の照明系支持コラム14を
介して第2サブチャンバ15(第2照明系IL2が収納
されている)が支持されている。この場合、照明系支持
台13及び投影光学系PLの先端部は、レチクルステー
ジ支持台7の底面に設けられた凹部7b内に収納され、
照明系支持コラム14は、レチクルステージ支持台7に
設けられた開口7cに挿通されている。また、照明系支
持台13上の投影光学系PLの光軸AXに関してほぼ照
明系支持コラム14と対称な位置にレチクルY軸干渉計
34が設置され、レチクルY軸干渉計34はレチクルス
テージ支持台7に設けられた開口7dを通して微動ステ
ージ31の側面に達しており、レチクルY軸干渉計34
によって投影光学系PLのY方向の側面の参照鏡(不図
示)を基準として、微動ステージ31(レチクルR)の
Y方向(走査方向)の位置、Z軸の回りの回転角(ヨー
イング量)、及びX軸の回りの回転角(ピッチング量)
が計測される。
A flat plate-shaped illumination system support 13 is installed on the projection system holder 11 via four columns 12, and the front end of the projection optical system PL is placed in the central opening of the illumination system support 13. It has been inserted. A second sub-chamber 15 (in which the second illumination system IL2 is housed) is supported on an end of the illumination system support 13 near the first sub-chamber 19 via a cylindrical illumination system support column 14. . In this case, the tip ends of the illumination system support 13 and the projection optical system PL are housed in the recess 7b provided on the bottom surface of the reticle stage support 7,
The illumination system support column 14 is inserted through an opening 7c provided in the reticle stage support base 7. Further, the reticle Y-axis interferometer 34 is installed at a position substantially symmetrical to the illumination system support column 14 with respect to the optical axis AX of the projection optical system PL on the illumination system support table 13. The reticle Y-axis interferometer 34 is a reticle stage support table. 7 reaches the side surface of the fine movement stage 31 through an opening 7d provided in the reticle Y-axis interferometer 34.
With reference to a reference mirror (not shown) on the side of the projection optical system PL in the Y direction, the position of the fine movement stage 31 (reticle R) in the Y direction (scanning direction), the rotation angle around the Z axis (yaw amount), And rotation angle around the X-axis (pitching amount)
Is measured.

【0040】また、図1では不図示であるが、照明系支
持台13上には、微動ステージ31のX方向の位置、Y
軸の回りの回転角(ローリング量)、投影光学系PLと
微動ステージ31とのZ方向の間隔、及び投影光学系P
Lの光軸AXに垂直な平面に対する微動ステージ31の
X軸、Y軸の回りの傾斜角を計測するためのレチクルX
−Z軸干渉計(詳細後述)も設けられている。
Although not shown in FIG. 1, the position of the fine movement stage 31 in the X direction, Y, is set on the illumination system support base 13.
Rotation angle around the axis (rolling amount), distance between projection optical system PL and fine movement stage 31 in Z direction, and projection optical system P
Reticle X for measuring the tilt angle of the fine movement stage 31 about the X axis and the Y axis with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX of L.
A Z-axis interferometer (described in detail later) is also provided.

【0041】上述のように本例では、共通の能動型防振
台10の上に投影光学系PL及び第2照明系IL2が支
持されている。従って、レチクルを照明する露光光と投
影光学系PLとの相対的な関係が常に一定の状態に維持
されるため、投影光学系PLの結像特性が安定に維持さ
れる。次に、本例では投影系保持部11の底面に投影光
学系PLをY方向に挟むようにオフ・アクシス方式でF
IA(Field Image Alignment)方式よりなる結像方式の
1対のアライメントセンサ46A及び46Bが固定され
ている。また、投影系保持部11の底面には、露光対象
のウエハの表面の投影光学系PLの像面に対するデフォ
ーカス量、及び傾斜角を計測するための投射光学系47
A及び受光光学系47Bよりなる斜入射方式のオートフ
ォーカスセンサも設置されている。
As described above, in this example, the projection optical system PL and the second illumination system IL2 are supported on the common active vibration isolation table 10. Therefore, the relative relationship between the exposure light that illuminates the reticle and the projection optical system PL is always maintained in a constant state, so that the imaging characteristics of the projection optical system PL are stably maintained. Next, in this example, the projection optical system PL is sandwiched on the bottom surface of the projection system holding unit 11 in the Y direction by an off-axis method F.
A pair of alignment sensors 46A and 46B of an image forming method including an IA (Field Image Alignment) method are fixed. Further, on the bottom surface of the projection system holding unit 11, a projection optical system 47 for measuring the defocus amount and the tilt angle of the surface of the wafer to be exposed with respect to the image plane of the projection optical system PL.
An oblique-incidence type autofocus sensor including A and the light receiving optical system 47B is also installed.

【0042】次に、本例のウエハステージ系WSTにつ
き詳細に説明する。先ず、本体支持部3の内側の本体ベ
ース5の底面に、投影系保持部11をY方向に挟むよう
に配置された2箇所のウエハステージ吊り下げ部41を
介して、定盤(ベース部材)としてのウエハベース42
が吊り下げられて支持されている。ウエハベース42の
上面は平面度の極めて良好なガイド面に加工され、この
ガイド面に2つのウエハステージ43A及び43Bがエ
アーベアリングを介して円滑に、X方向及びY方向に摺
動自在に載置され、ウエハステージ43A及び43B上
にそれぞれウエハホルダ(不図示)を介して被露光基板
としてのウエハW1及びW2が真空吸着等によって保持
されている。
Next, the wafer stage system WST of this example will be described in detail. First, a platen (base member) is provided on the bottom surface of the main body base 5 inside the main body support portion 3 via two wafer stage suspension portions 41 arranged so as to sandwich the projection system holding portion 11 in the Y direction. Wafer base 42 as
Is suspended and supported. The upper surface of the wafer base 42 is processed into a guide surface having extremely good flatness, and two wafer stages 43A and 43B are smoothly placed on the guide surface via air bearings so as to be slidable in the X and Y directions. The wafers W1 and W2 as substrates to be exposed are held on the wafer stages 43A and 43B via a wafer holder (not shown) by vacuum suction or the like.

【0043】ウエハステージ43A,43Bは、それぞ
れ例えば不図示のリニアモータ方式の駆動機構を介して
Y方向に連続移動すると共に、X方向及びY方向にステ
ップ移動する。この場合、フレームキャスタ2上の緩衝
部44内にY方向に移動自在にカウンターバランス(不
図示)が内蔵され、このカウンターバランスにウエハス
テージ43A,43Bがリンク機構を介して連結されて
いる。緩衝部44によってウエハステージ43A,43
BをY方向に駆動する際の反力がほぼ相殺されて、振動
の発生が抑制される。更に、ウエハステージ43A,4
3Bの内部にはそれぞれウエハW1,W2をX方向、Y
方向、及びZ軸の回りの回転方向の3自由度で微小駆動
すると共に、レベリング及びフォーカシングを行うため
にウエハW1をZ方向の変位、及び2軸の回り(即ち、
X軸及びY軸の回り)の傾斜角の3自由度で駆動するた
めの試料台が組み込まれている。
The wafer stages 43A and 43B are continuously moved in the Y direction via stepping mechanisms of a linear motor type, not shown, for example, and stepwise moved in the X and Y directions. In this case, a counter balance (not shown) is built in the buffer portion 44 on the frame caster 2 so as to be movable in the Y direction, and the wafer stages 43A and 43B are connected to the counter balance via a link mechanism. The buffer section 44 allows the wafer stages 43A, 43
The reaction force when driving B in the Y direction is almost canceled out, and the occurrence of vibration is suppressed. Furthermore, the wafer stages 43A, 4
Wafers W1 and W2 are provided in the 3B inside in the X direction and Y direction, respectively.
Direction, and three degrees of freedom in the rotational direction around the Z-axis, the wafer W1 is displaced in the Z-direction for leveling and focusing, and is rotated about two axes (ie,
A sample stage for driving with three degrees of freedom of inclination angles (around the X axis and the Y axis) is incorporated.

【0044】本例では、ウエハベース42、ウエハステ
ージ43A,43B、及びこれらの駆動機構よりダブル
・ウエハステージ方式(又はツインステージ方式)のウ
エハステージ系WSTが構成されている。この構成で
は、例えば第1のウエハステージ43A側でウエハW1
に対する走査露光中に、第2のウエハステージ43B側
でウエハW2の交換及びアライメントを行うことができ
るため、高いスループットが得られる。
In this example, a wafer stage 42 of the double wafer stage type (or twin stage type) is constituted by the wafer base 42, the wafer stages 43A and 43B, and the driving mechanism thereof. In this configuration, for example, the wafer W1 is placed on the first wafer stage 43A side.
Since the wafer W2 can be exchanged and aligned on the side of the second wafer stage 43B during the scanning exposure for, the high throughput can be obtained.

【0045】また、投影系保持部11のY方向に対向す
る下部側面に1対のウエハY軸干渉計45A及び45B
が設置され、投影系保持部11のX方向の下部側面に投
影光学系PL及びアライメントセンサ46A,46Bに
対応するように3組のウエハX軸干渉計(不図示)が設
置されている。これらの干渉計の計測情報より、ウエハ
ステージ43A,43BのそれぞれのX方向及びY方向
の位置、並びにZ軸の回りの回転角(ヨーイング量)、
X軸の回りの回転角(ピッチング量)、及びY軸の回り
の回転角(ローリング量)が求められる。また、露光中
のウエハW1,W2のフォーカス位置(投影光学系PL
の光軸方向の位置)及び傾斜角は上述のオートフォーカ
スセンサ(47A,47B)によって計測されており、
これらの干渉計及びオートフォーカスセンサの計測情報
が図4のウエハステージ駆動系83及び装置全体の動作
を統轄制御する主制御系81に供給されており、ウエハ
ステージ駆動系83は、その計測情報及び主制御系81
からの制御情報に基づいてウエハステージ43A,43
Bの位置、速度、及びウエハW1,W2のフォーカス位
置や傾斜角等を制御する。
A pair of wafer Y-axis interferometers 45A and 45B are provided on the lower side surface of the projection system holding unit 11 which faces the Y direction.
Is installed, and three sets of wafer X-axis interferometers (not shown) are installed on the lower side surface of the projection system holding unit 11 in the X direction so as to correspond to the projection optical system PL and the alignment sensors 46A and 46B. From the measurement information of these interferometers, the positions of the wafer stages 43A and 43B in the X and Y directions, and the rotation angle (yaw amount) about the Z axis,
The rotation angle around the X axis (pitching amount) and the rotation angle around the Y axis (rolling amount) are obtained. Further, the focus positions of the wafers W1 and W2 during exposure (projection optical system PL
Position in the optical axis direction) and the tilt angle are measured by the above-mentioned autofocus sensors (47A, 47B),
The measurement information from these interferometers and autofocus sensors is supplied to the wafer stage drive system 83 and the main control system 81 that controls the operation of the entire apparatus in FIG. Main control system 81
Based on the control information from the wafer stages 43A, 43
The position and speed of B, and the focus position and tilt angle of the wafers W1 and W2 are controlled.

【0046】また、インタフェース・コラム16内のウ
エハローダ系WLとウエハステージ43A,43Bとの
間でウエハの受け渡しを行うウエハ搬送機構(不図
示)、及びウエハのプリアライメントを行う機構(不図
示)も設けられている。また、本例のように露光ビーム
(露光光)として真空紫外光を使用する場合、真空紫外
光は、通常の大気中に存在する酸素、水蒸気、炭化水素
系ガス(二酸化炭素等)、有機物、及びハロゲン化物等
の不純物によって大きく吸収されるため、露光ビームの
減衰を防止するために、露光ビームの光路には露光ビー
ムが透過する気体、即ち窒素(N2 )ガス、又はヘリウ
ム(He)、ネオン(Ne)等の希ガス等で不純物が高
度に除去された気体(パージガス)を供給する必要があ
る。そこで、本例においても、レチクルステージ系RS
Tは気密室としてのレチクル室(不図示)内に収納さ
れ、ウエハステージ系WSTも気密室としてのウエハ室
(不図示)内に収納され、投影光学系PLは気密化さ
れ、第2サブチャンバ15(第2照明系IL2)とレチ
クル室との間の空間、レチクル室と投影光学系PLとの
間の空間、及び投影光学系PLとウエハ室との間の空間
はそれぞれ可撓性を有し、ガスバリヤ性に優れた被覆部
材(不図示)によって覆われている。そして、サブチャ
ンバ19,15の内部、レチクル室及びウエハ室の内
部、並びに投影光学系PLの内部にはそれぞれ不図示の
パージガス供給機構から上記のパージガスが供給されて
いる。
A wafer transfer mechanism (not shown) for transferring wafers between the wafer loader system WL in the interface column 16 and the wafer stages 43A and 43B, and a mechanism (not shown) for pre-aligning the wafers are also provided. It is provided. When vacuum ultraviolet light is used as the exposure beam (exposure light) as in this example, the vacuum ultraviolet light is oxygen, water vapor, hydrocarbon-based gas (carbon dioxide, etc.), organic matter, etc. which are usually present in the atmosphere. In order to prevent the exposure beam from being attenuated, a gas through which the exposure beam passes, that is, nitrogen (N 2 ) gas or helium (He), It is necessary to supply a gas (purge gas) from which impurities are highly removed with a rare gas such as neon (Ne). Therefore, also in this example, the reticle stage system RS
T is housed in a reticle chamber (not shown) as an airtight chamber, the wafer stage system WST is also housed in a wafer chamber (not shown) as an airtight chamber, and the projection optical system PL is hermetically sealed. The space between the reticle chamber 15 (second illumination system IL2) and the reticle chamber, the space between the reticle chamber and the projection optical system PL, and the space between the projection optical system PL and the wafer chamber are flexible. However, it is covered with a covering member (not shown) having excellent gas barrier properties. The purge gas is supplied from a purge gas supply mechanism (not shown) to the sub-chambers 19 and 15, the reticle chamber and the wafer chamber, and the projection optical system PL.

【0047】なお、露光光ILとしてArFエキシマレ
ーザ光(波長193nm)を使用する場合は、例えば露
光光源17とレチクルRとの間に配置される光学系(B
MU18、第1及び第2照明系IL1,IL2を含
む)、及び投影光学系PLのみにパージガスを供給する
だけでもよい。但し、露光光ILとして波長が180n
m程度以下の真空紫外光を使用するときは、上記の如く
第2照明系IL2と投影光学系PLとの間の空間、及び
投影光学系PLとウエハとの間の空間にもそれぞれパー
ジガスを供給することが好ましい。
When ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the exposure light IL, for example, an optical system (B) arranged between the exposure light source 17 and the reticle R is used.
The purge gas may be supplied only to the MU 18, the first and second illumination systems IL1 and IL2), and the projection optical system PL. However, the wavelength of the exposure light IL is 180 n
When using vacuum ultraviolet light of about m or less, the purge gas is also supplied to the space between the second illumination system IL2 and the projection optical system PL and the space between the projection optical system PL and the wafer as described above. Preferably.

【0048】次に、本例のレチクルステージ系RSTの
構成につき図2〜図4を参照して詳細に説明する。図2
(A)は、図1のレチクルステージ系RSTを示す平面
図、図2(B)は、図2(A)の一部の部材を切り欠い
た正面図であり、図3は図2の要部を示す図であり、図
4はレチクルステージ系RSTの制御系を示している。
図2(A),(B)に示すように、レチクルステージ支
持台7上に3個の能動型防振台8A,8B,8C(全体
として図1の能動型防振台8に対応する)を介して微動
ステージ支持台9が設置され、微動ステージ支持台9上
のガイド面にエアーパッド51を介してX方向(非走査
方向)、Y方向(走査方向)、及び回転方向に円滑に変
位自在にレチクルRを保持する微動ステージ31が載置
されている。微動ステージ31は、エアーパッド51の
空気(又はパージガスと同じ気体)噴き出し力と真空予
圧力とのバランスにより例えば数μmの間隔を保った状
態で、そのガイド面上に浮上支持されている。上述のよ
うに、能動型防振台8A〜8Cはそれぞれエアーダンパ
又は油圧式のダンパ等の大重量に耐える機械式のダンパ
と、ボイスコイルモータ等の電磁式のアクチュエータよ
りなる電磁式のダンパとを含んでいる。図4のレベリン
グ制御系85によって、3個の能動型防振台8A〜8C
中の電磁式のダンパの推力を互いに独立に制御すること
によって、レチクルRと投影光学系PLとの間隔(光軸
AX方向の間隔)、並びに光軸AXに垂直な平面内の直
交する2軸の回り(例えばX軸及びY軸の回り)でのレ
チクルRの傾斜角を制御できるように構成されている。
Next, the configuration of the reticle stage system RST of this example will be described in detail with reference to FIGS. Figure 2
2A is a plan view showing the reticle stage system RST of FIG. 1, FIG. 2B is a front view in which some members of FIG. 2A are cut away, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a part, and FIG. 4 shows a control system of reticle stage system RST.
As shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B), three active type vibration isolation tables 8A, 8B, and 8C are mounted on the reticle stage support 7 (corresponding to the active isolation table 8 of FIG. 1 as a whole). The fine movement stage support base 9 is installed via the air-conditioner, and the guide surface on the fine movement stage support base 9 is smoothly displaced in the X direction (non-scanning direction), the Y direction (scanning direction), and the rotation direction via the air pad 51. A fine movement stage 31 that freely holds the reticle R is mounted. The fine movement stage 31 is levitationally supported on the guide surface thereof with a space of, for example, several μm maintained by the balance between the air (or the same gas as the purge gas) jetting force of the air pad 51 and the vacuum preload. As described above, each of the active vibration isolation bases 8A to 8C is a mechanical damper such as an air damper or a hydraulic damper that bears a large weight, and an electromagnetic damper including an electromagnetic actuator such as a voice coil motor. Is included. By the leveling control system 85 of FIG. 4, the three active vibration isolation platforms 8A to 8C are used.
By controlling the thrusts of the electromagnetic dampers therein independently of each other, the distance between the reticle R and the projection optical system PL (the distance in the optical axis AX direction) and the two axes orthogonal to each other in a plane perpendicular to the optical axis AX. Is configured so that the tilt angle of the reticle R can be controlled around (for example, around the X axis and the Y axis).

【0049】図2(A),(B)において、レチクルス
テージ支持台7上に微動ステージ支持台9に対してY軸
に沿って平行にY軸ガイド部材支持台37が配置され、
Y軸ガイド部材支持台37上にY軸に沿って対向するよ
うに1対の円筒型の保持枠38A及び38Bが配置され
ている。この保持枠38A及び38B内にエアーベアリ
ングを介してY方向に円滑に摺動自在に、断面形状がほ
ぼ正方形でY軸に沿ってロッド状のレチクルY軸ガイド
部材32が保持されている。そして、レチクルY軸ガイ
ド部材32上にエアーベアリングを介してY方向に摺動
自在に、粗動ステージ33の−X方向側の底面の凹部が
載置され、粗動ステージ33の+X方向側のL字型の部
分の内面33aに対向するように微動ステージ31が配
置されている。
2A and 2B, a Y-axis guide member support base 37 is arranged on the reticle stage support base 7 parallel to the fine movement stage support base 9 along the Y-axis.
A pair of cylindrical holding frames 38A and 38B are arranged on the Y-axis guide member support base 37 so as to face each other along the Y-axis. A rod-shaped reticle Y-axis guide member 32 having a substantially square cross section is held along the Y-axis in the holding frames 38A and 38B so as to be slidable smoothly in the Y direction via air bearings. Then, on the reticle Y-axis guide member 32, a recessed portion on the bottom surface of the coarse movement stage 33 on the −X direction side is placed slidably in the Y direction via an air bearing, and the recessed portion on the + X direction side of the coarse movement stage 33 is mounted. The fine movement stage 31 is arranged so as to face the inner surface 33a of the L-shaped portion.

【0050】また、粗動ステージ33の内面33aのX
軸に平行な部分にX方向に所定間隔で断面形状がU字型
の固定子57A,57Bが固定され、内面33aのY軸
に平行な部分に断面がU字型の固定子57C(図3
(B)参照)が固定されている。固定子57A,57B
及び57C内にそれぞれ先端部が差し込まれるように、
微動ステージ31の−Y方向の側面及び−X方向の側面
に可動子56A,56B及び56Cが固定されている。
可動子56A,56B及び固定子57A,57Bより2
つの非接触方式でボイスコイルモータ方式のY軸アクチ
ュエータ58YA,58YBが構成され、可動子56C
及び固定子57Cより非接触方式でボイスコイルモータ
方式のX軸アクチュエータ58Xが構成されている。微
動機構としてのX軸アクチュエータ58X、及び2つの
Y軸アクチュエータ58YA,58YBによって、走査
露光中に粗動ステージ33に対してレチクルRを保持す
る微動ステージ31は非接触方式で相対的に静止するよ
うに連結されると共に、必要に応じてウエハとの同期誤
差を補正するようにX方向、Y方向、及びZ軸の回りの
回転方向に微動される。
Further, X on the inner surface 33a of the coarse movement stage 33 is
Stator 57A, 57B having a U-shaped cross section is fixed at a predetermined interval in the X direction at a portion parallel to the axis, and a U-shaped stator 57C having a U-shaped cross section is provided at a portion parallel to the Y axis of the inner surface 33a (see FIG. 3).
(See (B)) is fixed. Stator 57A, 57B
And 57C so that the tips are inserted into
Movable elements 56A, 56B, and 56C are fixed to the −Y-direction side surface and the −X-direction side surface of the fine movement stage 31.
2 from movers 56A and 56B and stators 57A and 57B
Voice coil motor type Y-axis actuators 58YA and 58YB are configured by two non-contact methods, and mover 56C
Also, a non-contact type voice coil motor type X-axis actuator 58X is constituted by the stator 57C. By the X-axis actuator 58X as the fine movement mechanism and the two Y-axis actuators 58YA, 58YB, the fine movement stage 31 holding the reticle R with respect to the coarse movement stage 33 during scanning exposure is relatively stationary in a non-contact manner. And is finely moved in the rotation directions around the X-direction, the Y-direction, and the Z-axis so as to correct the synchronization error with the wafer, if necessary.

【0051】なお、アクチュエータ58X,58YA,
58YBとしては、ボイスコイルモータの他に、通常の
リニアモータを小型化したもの、又は1対の固定子で1
つの可動子を電磁力で押し引きするEIコア方式のアク
チュエータ等を使用することができる。また、レチクル
Y軸ガイド部材32の上面にY軸に沿って設けられた固
定子53と、これに対向するように粗動ステージ33の
底面に設けられた可動子54とから、レチクルY軸ガイ
ド部材32に対して非接触で相対的に粗動ステージ33
をY方向に駆動するための粗動駆動装置としてのY軸リ
ニアモータ55が構成されている。Y軸リニアモータ5
5及び3個のアクチュエータ58X,58YA,58Y
Bの動作は図4の走査制御系86によって制御されてい
る。本例のレチクルY軸ガイド部材32は保持枠38A
及び38Bに対してY方向に移動自在であるため、レチ
クルY軸ガイド部材32に対して粗動ステージ33(微
動ステージ31が連結されている)を+Y方向(又は−
Y方向)に駆動する際には、その駆動の反力を相殺する
ようにカウンターバランス(バランス部材)としてのレ
チクルY軸ガイド部材32が逆方向である−Y方向(又
は+Y方向)に移動する。これによって、粗動ステージ
33を介して微動ステージ31を走査方向に駆動する際
に、振動の発生が抑制されるため、露光精度(転写され
るパターンの解像度、重ね合わせ精度等)が高く維持さ
れる。
The actuators 58X, 58YA,
As the 58YB, in addition to the voice coil motor, an ordinary linear motor is downsized, or one pair of stators is used.
An EI core type actuator or the like that pushes and pulls one mover with an electromagnetic force can be used. Further, the reticle Y-axis guide member 32 includes a stator 53 provided on the upper surface of the reticle Y-axis guide member 32 along the Y-axis and a mover 54 provided on the bottom surface of the coarse movement stage 33 so as to face the stator 53. The coarse movement stage 33 relative to the member 32 in a non-contact manner
A Y-axis linear motor 55 is configured as a coarse movement drive device for driving the motor in the Y direction. Y-axis linear motor 5
5 and 3 actuators 58X, 58YA, 58Y
The operation of B is controlled by the scanning control system 86 of FIG. The reticle Y-axis guide member 32 of this example is a holding frame 38A.
And 38B in the Y direction, the coarse movement stage 33 (the fine movement stage 31 is connected) to the reticle Y-axis guide member 32 is moved in the + Y direction (or −).
When driving in the Y direction), the reticle Y-axis guide member 32 as a counter balance (balance member) moves in the opposite direction, the -Y direction (or + Y direction) so as to cancel the reaction force of the driving. . As a result, when the fine movement stage 31 is driven in the scanning direction via the coarse movement stage 33, the generation of vibration is suppressed, so that the exposure accuracy (resolution of the transferred pattern, overlay accuracy, etc.) is kept high. It

【0052】また、本例では粗動ステージ33はレチク
ルY軸ガイド部材32に沿って移動し、微動ステージ支
持台9上には微動ステージ31のみが載置されているた
め、微動ステージ支持台9にかかる負荷を小さくするこ
とができる。従って、走査露光時の微動ステージ支持台
9上での負荷分布の変動量を小さくできるため、この観
点からも振動の発生を抑制することができる。
Further, in this example, the coarse movement stage 33 moves along the reticle Y-axis guide member 32, and since only the fine movement stage 31 is mounted on the fine movement stage support base 9, the fine movement stage support base 9 is provided. The load on the can be reduced. Therefore, the variation amount of the load distribution on the fine movement stage support 9 at the time of scanning exposure can be reduced, so that the generation of vibration can be suppressed also from this viewpoint.

【0053】本例のレチクルY軸ガイド部材32はY方
向に移動自在であるため、走査露光中に次第に中心位置
が+Y方向又は−Y方向に偏る恐れがある。これを防止
するため、図4に示すように、レチクルY軸ガイド部材
32の側面に設けられたスケール(不図示)を読み取る
ための相対位置センサとしての光電式、磁気式、又は静
電容量式等のリニアエンコーダ61がY軸ガイド部材支
持台37に設けられている。そして、レチクルY軸ガイ
ド部材32に設けられた固定子53よりなる可動子と、
一方の保持枠38B内に設けられた固定子59とから位
置調整用の駆動装置としてのY軸リニアモータ60が構
成されている。リニアエンコーダ61の計測情報は図4
の座標計測系84を介して走査制御系86に供給され、
走査制御系86は、Y軸リニアモータ60を介して、例
えば定期的にレチクルY軸ガイド部材32のY方向の中
心位置をY軸ガイド部材支持台37の中心位置に戻す。
Since the reticle Y-axis guide member 32 of this example is movable in the Y direction, the center position may gradually deviate in the + Y direction or the -Y direction during scanning exposure. In order to prevent this, as shown in FIG. 4, a photoelectric type, a magnetic type, or a capacitance type as a relative position sensor for reading a scale (not shown) provided on the side surface of the reticle Y-axis guide member 32. A linear encoder 61 such as the above is provided on the Y-axis guide member support base 37. Then, a mover including a stator 53 provided on the reticle Y-axis guide member 32,
A Y-axis linear motor 60 as a position adjusting drive device is constituted by a stator 59 provided in one holding frame 38B. The measurement information of the linear encoder 61 is shown in FIG.
Is supplied to the scanning control system 86 via the coordinate measuring system 84 of
The scanning control system 86 periodically returns the center position of the reticle Y-axis guide member 32 in the Y direction to the center position of the Y-axis guide member support base 37 via the Y-axis linear motor 60, for example.

【0054】図2に戻り、微動ステージ31の位置計測
システムにつき説明する。先ず、レチクルY軸干渉計3
4は、X方向に所定間隔離れた2つのY軸干渉計63Y
A及び63YBより構成され、Y軸干渉計63YA及び
63YBからそれぞれY軸に平行に、微動ステージ31
の+Y方向の端部に配置されたコーナキューブ型の移動
鏡62YA及び62YBに計測ビームLC1及びLC2
が照射されている。計測ビームLC1,LC2の光軸
(計測軸)の中心は、レチクルRに対する露光光の照明
領域36の中心(本例では投影光学系PLの光軸AXに
合致している)を通過しており、更に計測ビームLC
1,LC2の光軸はレチクルRのパターン面とほぼ同じ
高さである。Y軸干渉計63YA及び63YBは、それ
ぞれ投影光学系PLの+Y方向の側面に設けられた参照
鏡(不図示)を基準として、微動ステージ31の移動鏡
62YA及び62YBの位置を例えば10nm〜1nm
程度の分解能で計測し、これらの計測情報が図4の座標
計測系84に供給される。座標計測系84では、それら
の計測情報より投影光学系PLを基準として、微動ステ
ージ31(レチクルR)のY方向(走査方向)の位置R
Y、及びZ軸の回りの回転角(ヨーイング量)RθZを
算出する。
Returning to FIG. 2, the position measuring system of the fine movement stage 31 will be described. First, the reticle Y-axis interferometer 3
4 is two Y-axis interferometers 63Y separated by a predetermined distance in the X direction.
The fine movement stage 31 is composed of A and 63YB and is parallel to the Y axis from the Y axis interferometers 63YA and 63YB.
Of the measurement beams LC1 and LC2 on the corner cube type moving mirrors 62YA and 62YB arranged at the ends of the + Y direction.
Is being irradiated. The centers of the optical axes (measurement axes) of the measurement beams LC1 and LC2 pass through the center of the illumination area 36 of the exposure light with respect to the reticle R (which coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL in this example). , Further measurement beam LC
The optical axes of 1 and LC2 have almost the same height as the pattern surface of the reticle R. The Y-axis interferometers 63YA and 63YB are arranged such that the positions of the movable mirrors 62YA and 62YB of the fine movement stage 31 are, for example, 10 nm to 1 nm with reference to a reference mirror (not shown) provided on the side surface of the projection optical system PL in the + Y direction.
The measurement is performed with a resolution of about a degree, and the measurement information is supplied to the coordinate measuring system 84 in FIG. In the coordinate measuring system 84, the position R in the Y direction (scanning direction) of the fine movement stage 31 (reticle R) is referenced from the measurement information based on the projection optical system PL.
A rotation angle (yaw amount) RθZ around the Y and Z axes is calculated.

【0055】次に、微動ステージ31の+X方向の端部
に断面形状がほぼ正方形でY方向に沿ってロッド状の移
動鏡64が配置され、この移動鏡64のX方向及びZ方
向の位置を計測するためのレチクルX−Z軸干渉計35
が配置されている。図3(A)は図2(A)の要部を示
す平面図、図3(B)は図3(A)を−Y方向に見る一
部を切り欠いた側面図であり、図3(A),(B)にお
いて、レチクルX−Z軸干渉計35は、投影光学系PL
と一体的に支持されている照明系支持台13上に配置さ
れて4個の反射面(又は部分反射面)67a〜67dを
持つ光学系ブロック67と、この光学系ブロック67に
対して不図示のフレームを介して移動鏡64の上方に保
持された直角プリズム型の反射鏡69と、照明系支持台
13に対して不図示のフレームを介して保持された直角
プリズム型の反射鏡68とを備えている。この場合、光
学系ブロック67は、レチクルステージ支持台7に設け
られた開口7aに挿通されており、反射鏡68はほぼ開
口7a内に保持され、反射鏡68の底面側の投影光学系
PLの+X方向の側面にX軸の参照鏡65Xが固定され
ている。また、照明系支持台13上の光学系ブロック6
7の近くに、レーザ光源及び複数(一例として4個)の
光電検出器を含むX−Z軸検出部66が配置されてい
る。レチクルX−Z軸干渉計35及びX−Z軸検出部6
6が、本発明の間隔計測用の干渉計に対応している。
Next, a rod-shaped movable mirror 64 having a substantially square cross section is arranged along the Y direction at the end of the fine movement stage 31 in the + X direction, and the position of the movable mirror 64 in the X and Z directions is set. Reticle X-Z axis interferometer 35 for measurement
Are arranged. 3A is a plan view showing a main part of FIG. 2A, and FIG. 3B is a side view in which a part of FIG. In A) and (B), the reticle X-Z axis interferometer 35 is a projection optical system PL.
And an optical system block 67 having four reflecting surfaces (or partial reflecting surfaces) 67a to 67d arranged on the illumination system support 13 that is integrally supported with the optical system block 67, and the optical system block 67 (not shown). A right-angle prism type reflecting mirror 69 held above the movable mirror 64 via the frame of the right-angle prism type, and a right-angle prism type reflecting mirror 68 held by the illumination system support 13 via a frame (not shown). I have it. In this case, the optical system block 67 is inserted into the opening 7a provided in the reticle stage support 7, the reflecting mirror 68 is held substantially in the opening 7a, and the projection optical system PL on the bottom side of the reflecting mirror 68 is provided. An X-axis reference mirror 65X is fixed to the side surface in the + X direction. In addition, the optical system block 6 on the illumination system support 13
An X-Z axis detection unit 66 including a laser light source and a plurality of (four as an example) photoelectric detectors is arranged near 7. Reticle X-Z axis interferometer 35 and X-Z axis detector 6
6 corresponds to the interferometer for measuring the interval of the present invention.

【0056】本例において、X−Z軸検出部66からは
一例として4軸のレーザビームがX軸に平行に射出さ
れ、射出された4軸のレーザビームは、第1の反射面6
7aで+Z方向に折り曲げられた後、第1のレーザビー
ムは第2の部分反射面67bで計測ビームLB1(透過
ビーム)と参照ビームLR1(反射ビーム)とに分割さ
れる。その計測ビームLB1は、+Z方向に第3の部分
反射面67cを透過した後、第4の反射面67dで−X
方向に反射されて移動鏡64の+X方向の反射面(ほぼ
X軸に垂直である)にほぼ垂直に入射する。移動鏡64
で反射された計測ビームLB1は、入射時とほぼ逆の光
路をたどって反射面67d〜67aを経てX−Z軸検出
部66中の第1の光電検出器66X(図4参照)に入射
する。また、その参照ビームLR1は、部分反射面67
bから−X方向に反射されて参照鏡65Xの+X方向の
反射面(ほぼX軸に垂直である)にほぼ垂直に入射し、
参照鏡65Xで反射された参照ビームLR1は、入射時
とほぼ逆の光路をたどって反射面67b,67aを経て
計測ビームLB1と合成される。従って、その第1の光
電検出器66Xの計測情報から、投影光学系PLの参照
鏡65Xを基準として微動ステージ31の移動鏡64の
X方向(非走査方向)の位置を例えば10nm〜1nm
程度の分解能で計測することができる。
In this example, a four-axis laser beam is emitted from the X-Z-axis detecting section 66 as an example, and the emitted four-axis laser beam is emitted from the first reflecting surface 6.
After being bent in the + Z direction at 7a, the first laser beam is split at the second partially reflecting surface 67b into a measurement beam LB1 (transmission beam) and a reference beam LR1 (reflection beam). The measurement beam LB1 passes through the third partial reflection surface 67c in the + Z direction, and then −X at the fourth reflection surface 67d.
Then, the light is reflected in the direction and enters the reflecting surface of the moving mirror 64 in the + X direction (which is substantially perpendicular to the X axis) substantially vertically. Moving mirror 64
The measurement beam LB1 reflected by is traced an optical path substantially opposite to that at the time of incidence and is incident on the first photoelectric detector 66X (see FIG. 4) in the XZ axis detection unit 66 via the reflection surfaces 67d to 67a. . In addition, the reference beam LR1 has a partial reflection surface 67.
It is reflected from b in the −X direction and is incident on the reflection surface of the reference mirror 65X in the + X direction (which is substantially perpendicular to the X axis) substantially perpendicularly,
The reference beam LR1 reflected by the reference mirror 65X follows the optical path substantially opposite to that at the time of incidence and is combined with the measurement beam LB1 via the reflecting surfaces 67b and 67a. Therefore, based on the measurement information of the first photoelectric detector 66X, the position of the moving mirror 64 of the fine movement stage 31 in the X direction (non-scanning direction) with reference to the reference mirror 65X of the projection optical system PL is, for example, 10 nm to 1 nm.
It can be measured with a resolution of a certain degree.

【0057】一方、X−Z軸検出部66から射出された
4軸のレーザビームの内で第2の部分反射面67bを透
過した第2〜第4のレーザビームは、第3の部分反射面
67cで−X方向に反射された後、反射鏡68の第1面
(ビームスプリッタ面)68aで+Z方向に向かう3軸
の計測ビームLB2〜LB4(反射ビーム)と、−X方
向にそのまま進む3軸の参照ビームLR2〜LR4(透
過ビーム)とに分割される。その3軸の計測ビームLB
2〜LB4は、+Z方向に進行して反射鏡69で180
°反射されて移動鏡64の上面の反射面(ほぼZ軸に垂
直である)にほぼ垂直に入射する。図3(A)に示すよ
うに、3軸の計測ビームLB2〜LB4は、3点が同一
直線上には来ない位置関係で、即ち本例ではほぼ2等辺
3角形の頂点となる位置関係で移動鏡64に入射する。
微動ステージ支持台9には、計測ビームLB2〜LB4
を通すための切り欠き部9aが設けられている。移動鏡
64で反射された計測ビームLB2〜LB4は、入射時
とほぼ逆の光路をたどって反射鏡69、反射鏡68の第
1面68a、及び反射面67c〜67aを経てX−Z軸
検出部66中の第2〜第4の光電検出器66Z(図4参
照)に入射する。
On the other hand, of the four-axis laser beams emitted from the X-Z axis detection unit 66, the second to fourth laser beams transmitted through the second partial reflection surface 67b are the third partial reflection surfaces. After being reflected in the -X direction by 67c, the three-axis measurement beams LB2 to LB4 (reflected beams) that are directed in the + Z direction by the first surface (beam splitter surface) 68a of the reflecting mirror 68 and proceed in the -X direction as they are 3 It is divided into axial reference beams LR2 to LR4 (transmission beams). The measurement beam LB of the three axes
2 to LB4 travels in the + Z direction and is reflected by the reflecting mirror 69 to 180.
The light is reflected and enters the reflecting surface (which is substantially perpendicular to the Z axis) on the upper surface of the movable mirror 64 substantially perpendicularly. As shown in FIG. 3 (A), the three-axis measurement beams LB2 to LB4 have a positional relationship in which the three points do not lie on the same straight line, that is, in the present example, a positional relationship in which the points are approximately isosceles triangles. It is incident on the moving mirror 64.
The measurement beams LB2 to LB4 are attached to the fine movement stage support base 9.
A notch 9a is provided for passing through. The measurement beams LB2 to LB4 reflected by the moving mirror 64 follow an optical path substantially opposite to that at the time of incidence, pass through the reflecting mirror 69, the first surface 68a of the reflecting mirror 68, and the reflecting surfaces 67c to 67a to detect the XZ axis. The light enters the second to fourth photoelectric detectors 66Z (see FIG. 4) in the portion 66.

【0058】また、その3軸の参照ビームLR2〜LR
4は、反射鏡68の第1面68aを透過して第2面(反
射面)68bで−Z方向に反射されて参照鏡65Xの上
面の反射面(ほぼZ軸に垂直である)にほぼ垂直に入射
する。参照ビームLR2〜LR4の位置関係は、図3
(A)の計測ビームLB2〜LB4の位置関係と同様で
ある。参照鏡65Xで反射された参照ビームLR2〜L
R4は、入射時とほぼ逆の光路をたどって反射鏡68の
第2面68b及び第1面68aを経てそれぞれ計測ビー
ムLB2〜LB4と合成される。従って、その第2〜第
4の光電検出器66Zの計測情報から、参照鏡65Xを
基準として微動ステージ31の移動鏡64のZ方向の位
置(又は光軸AX方向の間隔の変動量)を3点でそれぞ
れ例えば10nm〜1nm程度の分解能で計測すること
ができる。
Further, the three-axis reference beams LR2 to LR
Reference numeral 4 is transmitted through the first surface 68a of the reflecting mirror 68, is reflected in the −Z direction by the second surface (reflecting surface) 68b, and is almost on the reflecting surface (which is substantially perpendicular to the Z axis) of the upper surface of the reference mirror 65X. Vertical incidence. The positional relationship between the reference beams LR2 to LR4 is shown in FIG.
This is similar to the positional relationship between the measurement beams LB2 to LB4 in (A). Reference beams LR2 to L reflected by the reference mirror 65X
R4 traces an optical path substantially opposite to that at the time of incidence and is combined with the measurement beams LB2 to LB4 via the second surface 68b and the first surface 68a of the reflecting mirror 68, respectively. Therefore, from the measurement information of the second to fourth photoelectric detectors 66Z, the position of the movable mirror 64 of the fine movement stage 31 in the Z direction (or the variation amount of the distance in the optical axis AX direction) is set to 3 with reference to the reference mirror 65X. Each point can be measured with a resolution of, for example, about 10 nm to 1 nm.

【0059】このように本例のレチクルX−Z軸干渉計
35は、移動鏡64の2つの直交する反射面、及び参照
鏡65Xの2つの直交する反射面を検出対象とすること
によって、極めてコンパクトな構成で投影光学系PLを
基準として微動ステージ31(レチクルR)のX方向の
位置、及び3点でのZ方向の位置を計測できる。X−Z
軸検出部66内の4個の光電検出器66X,66Zの計
測情報は図4の座標計測系84に供給されている。
As described above, the reticle X-Z axis interferometer 35 of the present embodiment makes the two reflecting surfaces of the moving mirror 64 orthogonal to each other and the two reflecting surfaces of the reference mirror 65X orthogonal to each other, so that the detection target is extremely excellent. With a compact configuration, the position of the fine movement stage 31 (reticle R) in the X direction and the position of the fine movement stage 31 (reticle R) in the Z direction at three points can be measured with reference to the projection optical system PL. X-Z
The measurement information of the four photoelectric detectors 66X and 66Z in the axis detector 66 is supplied to the coordinate measuring system 84 of FIG.

【0060】図4において、座標計測系84は、X軸の
光電検出器66Xの計測情報から投影光学系PLを基準
として移動鏡64、ひいてはレチクルRを保持する微動
ステージ31のX方向の位置RXを求め、3個のZ軸の
光電検出器66Zの計測情報から投影光学系PLを基準
とした移動鏡64、ひいては微動ステージ31のZ方向
の位置(即ち、投影光学系PLと微動ステージ31との
間隔の変動量)RZ、並びに光軸AXに垂直な平面に対
する微動ステージ31のX軸の回りの回転角(ピッチン
グ量)RθX及びY軸の回りの回転角(ローリング量)
RθYを算出する。座標計測系84は、微動ステージ3
1のX方向、Y方向の位置RX,RY、及びZ軸の回り
の回転角RθZの情報を走査制御系86及び主制御系8
1に供給すると共に、微動ステージ31のX方向、Y方
向の位置RX,RY、Z方向の位置RZ、及びX軸、Y
軸の回りの回転角RθX,RθYの情報をレベリング制
御系85に供給する。図4において、座標計測系84、
レベリング制御系85、及び走査制御系86よりレチク
ルステージ系RSTを駆動するレチクルステージ駆動系
82が構成されている。
In FIG. 4, the coordinate measuring system 84 is a position RX in the X direction of the fine movement stage 31 holding the movable mirror 64, and by extension, the reticle R, based on the measurement information of the X-axis photoelectric detector 66X, based on the projection optical system PL. From the measurement information of the three Z-axis photoelectric detectors 66Z, the movable mirror 64 based on the projection optical system PL, and thus the position of the fine movement stage 31 in the Z direction (that is, the projection optical system PL and the fine movement stage 31). RZ, and a rotation angle (pitching amount) Rθ of the fine movement stage 31 with respect to a plane perpendicular to the optical axis AX and a rotation angle (rolling amount) around X and Y axes.
Calculate RθY. The coordinate measuring system 84 includes the fine movement stage 3
The information of the positions RX and RY in the X direction and the Y direction of 1 and the rotation angle RθZ about the Z axis is supplied to the scanning control system 86 and the main control system 8.
1, the positions RX, RY of the fine movement stage 31 in the X and Y directions, the position RZ of the Z direction, and the X axis, Y.
Information on the rotation angles RθX and RθY about the axes is supplied to the leveling control system 85. In FIG. 4, the coordinate measuring system 84,
The leveling control system 85 and the scanning control system 86 constitute a reticle stage drive system 82 that drives the reticle stage system RST.

【0061】次に、本例の投影露光装置で走査露光を行
う場合の動作の一例につき説明する。この際に予めレチ
クルRのアライメントが行われており、図4における微
動ステージ支持台9と微動ステージ31(レチクルR)
とのX方向、Y方向、及びZ軸の回りの回転方向の位置
関係は、主制御系81が認識している。更に、例えばテ
ストプリント等によって、レチクルRのパターンの投影
像が最良の状態でウエハ上に投影されるときの図3のレ
チクルX−Z軸干渉計35及びX−Z軸検出部66によ
って計測される微動ステージ31(レチクルR)のZ方
向の位置RZの値(以下、「目標値RZ1」と言
う。)、及びX軸、Y軸の回りの回転角RθX,RθY
の値(以下、「目標値RθX1,RθY1」と言う。)
が決定されて、主制御系81内の記憶部に記憶されてい
る。主制御系81は、その目標値RZ1,RθX1,R
θY1の情報をレベリング制御系85に供給する。
Next, an example of the operation when scanning exposure is performed by the projection exposure apparatus of this example will be described. At this time, the alignment of the reticle R is performed in advance, and the fine movement stage support 9 and the fine movement stage 31 (reticle R) in FIG.
The main control system 81 recognizes the positional relationship between and in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis. Furthermore, when the projected image of the pattern of the reticle R is projected on the wafer in the best state by, for example, a test print, it is measured by the reticle XZ axis interferometer 35 and the XZ axis detection unit 66 of FIG. The value of the position RZ of the fine movement stage 31 (reticle R) in the Z direction (hereinafter referred to as “target value RZ1”) and the rotation angles RθX and RθY about the X axis and the Y axis.
Value (hereinafter, referred to as “target value RθX1, RθY1”)
Is determined and stored in the storage unit in the main control system 81. The main control system 81 has its target values RZ1, RθX1, R
The information of θY1 is supplied to the leveling control system 85.

【0062】また、微動ステージ31のX方向及びY方
向の位置の計測値RX,RYに対する微動ステージ31
の重心Gの位置のオフセットΔRXG,ΔRYGが予め
求められて、主制御系81内の記憶部に記憶されてい
る。更に、微動ステージ31のX方向、Y方向の重心位
置GX,GYと、微動ステージ支持台9を支持する3個
の能動型防振台8A〜8Cのそれぞれにかかる負荷の分
布との関係(以下、「重心と負荷分布との関係F(G
X,GY)」と言う。)は、計算により又は実験的に求
められて、主制御系81内の記憶部に記憶されている。
主制御系81は、露光前にそのオフセットΔRXG,Δ
RYG及び重心と負荷分布との関係F(GX,GY)の
情報をレベリング制御系85に供給する。
Further, the fine movement stage 31 with respect to the measured values RX and RY of the positions of the fine movement stage 31 in the X and Y directions.
The offsets ΔRXG and ΔRYG of the position of the center of gravity G of are calculated in advance and stored in the storage unit in the main control system 81. Furthermore, the relationship between the center-of-gravity positions GX and GY of the fine movement stage 31 in the X and Y directions and the distribution of the load applied to each of the three active vibration isolation stages 8A to 8C that support the fine movement stage support 9 (hereinafter , "Relationship between center of gravity and load distribution F (G
X, GY) ". ) Is obtained by calculation or experimentally, and is stored in the storage unit in the main control system 81.
The main control system 81 uses the offset ΔRXG, Δ before exposure.
Information on the relationship F (GX, GY) between the RYG and the center of gravity and the load distribution is supplied to the leveling control system 85.

【0063】次に、図1のアライメントセンサ46Aを
用いて第1のウエハステージ43A上のウエハW1のア
ライメントを行う。その後、図4の主制御系81は、ウ
エハステージ駆動系83を介して図1のウエハステージ
43Aを走査開始位置に移動するのと並行して、レチク
ルステージ駆動系82内の走査制御系86を介して粗動
ステージ33を駆動することによって、レチクルステー
ジ系RST内の微動ステージ31を走査開始位置(微動
ステージ支持台9の+Y方向又は−Y方向の端部)に移
動する。この状態から、主制御系81の制御の下で、微
動ステージ31とウエハステージ43Aとが投影光学系
PLの投影倍率を速度比として同期して走査され、露光
光ILの照明領域36への照射が開始されて、レチクル
Rのパターンの像が図1のウエハW1上の1番目のショ
ット領域に走査露光方式で逐次転写される。
Next, the alignment sensor 46A shown in FIG. 1 is used to align the wafer W1 on the first wafer stage 43A. After that, the main control system 81 in FIG. 4 moves the wafer stage 43A in FIG. 1 to the scan start position via the wafer stage drive system 83, and at the same time, causes the scan control system 86 in the reticle stage drive system 82 to move. By driving the coarse movement stage 33 via the fine movement stage 33, the fine movement stage 31 in the reticle stage system RST is moved to the scanning start position (the end portion of the fine movement stage support 9 in the + Y direction or the −Y direction). From this state, under the control of the main control system 81, the fine movement stage 31 and the wafer stage 43A are scanned in synchronism with the projection magnification of the projection optical system PL as the speed ratio, and the exposure light IL is applied to the illumination area 36. Then, the image of the pattern of the reticle R is sequentially transferred to the first shot area on the wafer W1 in FIG. 1 by the scanning exposure method.

【0064】この場合、レチクルステージ系RSTの粗
動ステージ33は、一定の走査速度で+Y方向又は−Y
方向に微動ステージ31を駆動する。そして、走査露光
中に残存するウエハW1とレチクルRとの同期誤差を相
殺するように、レチクル干渉計(35,63YA,63
YB)で検出される微動ステージ31の位置情報のう
ち、X方向、Y方向の位置RX,RY、及びZ軸回りの
回転角(ヨーイング量)RθZと、ウエハ干渉計(45
A,45Bなど)で検出されるウエハステージの位置情
報(少なくともX方向及びY方向の位置とヨーイング量
とを含む)とに基づき、X軸及びY軸のアクチュエータ
58X,58YA,58YBによって、粗動ステージ3
3に対して微動ステージ31(レチクルR)がX方向、
Y方向、及びZ軸の回りの回転方向に微少量駆動され
る。この際に、微動ステージ31は小型で軽量化できる
ため、同期誤差を高い応答速度で高精度に補正すること
ができ、高い露光精度が得られる。また、本例では図1
に示すように、レチクルRを移動する微動ステージ31
と投影光学系PLとウエハW1,W2を移動するウエハ
ステージ43A,43Bとが、能動型防振台8(8A〜
8C)及び能動型防振台10を介して互いに独立に支持
されているため、微動ステージ31及びウエハステージ
43A,43Bを駆動する際に生じる振動が投影光学系
PLなどに悪影響を及ぼすことがなく、更に高い露光精
度が得られる。
In this case, the coarse movement stage 33 of the reticle stage system RST moves in the + Y direction or -Y at a constant scanning speed.
The fine movement stage 31 is driven in the direction. Then, a reticle interferometer (35, 63YA, 63) is provided so as to cancel a synchronization error between the wafer W1 and the reticle R remaining during the scanning exposure.
Of the position information of the fine movement stage 31 detected by YB), the positions RX and RY in the X and Y directions, the rotation angle (yaw amount) RθZ about the Z axis, and the wafer interferometer (45
A, 45B, etc.) based on the position information of the wafer stage (including at least the position in the X and Y directions and the yawing amount) detected by the X-axis and Y-axis actuators 58X, 58YA, 58YB. Stage 3
3, the fine movement stage 31 (reticle R) is in the X direction,
It is driven by a small amount in the Y direction and the rotation direction around the Z axis. At this time, since the fine movement stage 31 can be made compact and lightweight, the synchronization error can be corrected with high response speed and high precision, and high exposure precision can be obtained. In addition, in this example, FIG.
As shown in, the fine movement stage 31 for moving the reticle R
The projection optical system PL and the wafer stages 43A and 43B that move the wafers W1 and W2 are the active vibration isolation table 8 (8A-
8C) and the active vibration-proof base 10 are independently supported, so that the vibration generated when the fine movement stage 31 and the wafer stages 43A and 43B are driven does not adversely affect the projection optical system PL and the like. Further, higher exposure accuracy can be obtained.

【0065】なお、本例では微動ステージ31を微動し
て前述の同期誤差を相殺するものとしたが、微動ステー
ジ31の代わりに、あるいはそれと組み合わて、ウエハ
ステージの試料台をX方向、Y方向、及びZ軸回りの回
転方向の3自由度で微動して同期誤差を相殺してもよ
い。また、図4のレベリング制御系85では、座標計測
系84から供給される微動ステージ31のX方向、Y方
向の位置RX,RY、Z方向の位置RZ、及びX軸、Y
軸の回りの回転角RθX,RθYの情報に基づいて、微
動ステージ31のZ方向の位置RZ、及びX軸、Y軸の
回りの回転角RθX,RθYがそれぞれ上記の目標値R
Z1、及びRθX1,RθY1に合致するように微動ス
テージ支持台9を支持する3個の能動型防振台8A〜8
C中の電磁式ダンパのZ方向の推力を制御する。このた
めにレベリング制御系85は、所定周期で微動ステージ
31の位置RX,RY及び上記のオフセットΔRXG,
ΔRYGから微動ステージ31の重心Gの位置GX,G
Yを次式から求める。
In this example, the fine movement stage 31 is finely moved to cancel the above synchronization error. However, instead of the fine movement stage 31, or in combination with the fine movement stage 31, the sample stage of the wafer stage is moved in the X and Y directions. , And the synchronization error may be canceled by fine movement in three degrees of freedom in the rotation direction around the Z axis. Further, in the leveling control system 85 of FIG. 4, the position RX, RY in the X direction and the Y direction, the position RZ in the Z direction, and the X axis, Y of the fine movement stage 31 supplied from the coordinate measuring system 84.
Based on the information about the rotation angles RθX and RθY about the axes, the position RZ of the fine movement stage 31 in the Z direction and the rotation angles RθX and RθY about the X and Y axes are the target values R, respectively.
Three active vibration-isolation bases 8A to 8 that support the fine movement stage support base 9 so as to match Z1 and RθX1 and RθY1.
The thrust in the Z direction of the electromagnetic damper in C is controlled. For this reason, the leveling control system 85 has the positions RX, RY of the fine movement stage 31 and the offset ΔRXG,
The position GX, G of the center of gravity G of the fine movement stage 31 from ΔRYG
Y is calculated from the following equation.

【0066】GX=RX+ΔRXG …(1A) GY=RY+ΔRYG …(1B) 更にレベリング制御系85は、主制御系81から供給さ
れている上記の重心と負荷分布との関係F(GX,G
Y)に重心Gの位置GX,GYを適用することによっ
て、3個の能動型防振台8A〜8Cのそれぞれにかかる
負荷を算出し、これらの負荷に応じて能動型防振台8A
〜8Cの高さが一定になるように、能動型防振台8A〜
8C中の電磁式ダンパの推力を制御する。これは微動ス
テージ31の走査方向の位置に応じて能動型防振台8A
〜8C中の電磁式ダンパの推力をフィードフォワード方
式で制御することを意味する。そして、この制御によっ
ても残存している微動ステージ31の位置RZ、及び回
転角RθX,RθYの目標値RZ1、及びRθX1,R
θY1に対する誤差を補正するように更に能動型防振台
8A〜8C中の電磁式ダンパの推力を制御する。これに
よって、微動ステージ支持台9を能動型防振台8A〜8
Cを介して支持した状態で、走査露光中に微動ステージ
31の走査方向の位置が大きく変化しても、高い応答速
度で投影光学系PLとレチクルRとの間隔、及びレチク
ルRのX軸、Y軸の回りの回転角を最良の結像特性が得
られる状態に維持することができる。これは、微動ステ
ージ31の移動に伴う偏荷重による、微動ステージ31
(レチクルR)と投影光学系PLとの位置関係の変動を
抑制することを意味している。
GX = RX + ΔRXG (1A) GY = RY + ΔRYG (1B) Further, the leveling control system 85 further includes a relationship F (GX, G) between the center of gravity and the load distribution supplied from the main control system 81.
By applying the positions GX and GY of the center of gravity G to Y), the loads on each of the three active vibration isolation bases 8A to 8C are calculated, and the active vibration isolation base 8A is calculated according to these loads.
~ Active vibration isolation table 8A so that the height of 8C is constant ~
Control the thrust of the electromagnetic damper in 8C. This is the active vibration isolation table 8A depending on the position of the fine movement stage 31 in the scanning direction.
It means that the thrust of the electromagnetic damper in 8C is controlled by the feedforward method. Then, the position RZ of the fine movement stage 31 remaining by this control and the target values RZ1 of the rotation angles RθX and RθY, and RθX1 and RθX1 and RθY.
Further, the thrusts of the electromagnetic dampers in the active vibration isolation bases 8A to 8C are controlled so as to correct the error with respect to θY1. As a result, the fine motion stage support base 9 is moved to the active vibration isolation bases 8A to 8A.
Even if the position of the fine movement stage 31 in the scanning direction greatly changes during scanning exposure while being supported via C, the distance between the projection optical system PL and the reticle R and the X-axis of the reticle R at a high response speed. The rotation angle around the Y axis can be maintained in a state in which the best imaging characteristics can be obtained. This is due to the eccentric load accompanying the movement of the fine movement stage 31.
This means suppressing fluctuations in the positional relationship between the (reticle R) and the projection optical system PL.

【0067】この動作と並行して、図1のウエハステー
ジ系WST側では、オートフォーカスセンサ(47A,
47B)の計測情報に基づいてウエハW1の表面が投影
光学系PLの像面に合焦されるようにウエハステージ4
3A内の試料台が駆動される。これによってウエハW1
のショット領域にはレチクルRのパターンの像が最良の
状態で転写される。
In parallel with this operation, on the wafer stage system WST side of FIG. 1, an autofocus sensor (47A,
Wafer stage 4 so that the surface of wafer W1 is focused on the image plane of projection optical system PL based on the measurement information of 47B).
The sample stage in 3A is driven. As a result, the wafer W1
The image of the pattern of the reticle R is transferred to the shot area of 1 in the best condition.

【0068】ウエハステージ43Aのステップ移動、及
び以上の動作を繰り返すことによってウエハW1の全部
のショット領域への走査露光が行われる。その後、第2
のウエハステージ43B上のウエハW2へも同様に走査
露光が行われる。また、本例のような縮小投影方式で
は、投影倍率の逆数の比率でウエハステージ43A,4
3Bよりもレチクル用の微動ステージ31がより高速に
走査される。従って、ウエハ上の各ショット領域への露
光時間を決定するのは微動ステージ31の走査速度であ
る。これに関して本例では、レチクルステージ系RST
の粗動ステージ33は微動ステージ支持台9には接触す
ることがなく、微動ステージ支持台9上を移動するのは
小型軽量の微動ステージ31のみである。従って、微動
ステージ支持台9上では振動の発生を抑制した状態で、
微動ステージ31を高速に移動することができるため、
各ショット領域への露光時間を短縮して、露光工程のス
ループットを高めることができる。
By repeating the step movement of the wafer stage 43A and the above operation, scanning exposure is performed on the entire shot area of the wafer W1. Then the second
Similarly, scanning exposure is performed on the wafer W2 on the wafer stage 43B. In the reduction projection method like this example, the wafer stages 43A, 4A
The fine movement stage 31 for the reticle is scanned at a higher speed than 3B. Therefore, it is the scanning speed of the fine movement stage 31 that determines the exposure time for each shot area on the wafer. In this regard, in this example, the reticle stage system RST
The coarse movement stage 33 does not contact the fine movement stage support 9 and only the small and lightweight fine movement stage 31 moves on the fine movement stage support 9. Therefore, on the fine movement stage support base 9, with the generation of vibration suppressed,
Since the fine movement stage 31 can be moved at high speed,
It is possible to shorten the exposure time for each shot area and increase the throughput of the exposure process.

【0069】なお、上記の実施の形態では、図1におい
て、レチクルステージ系RSTの粗動ステージ33及び
レチクルY軸ガイド部材32は、レチクルステージ支持
台7上に支持されているが、粗動ステージ33及びレチ
クルY軸ガイド部材32をフレームキャスタ2上に設置
される別のコラムによって支持するようにしてもよい。
In the above embodiment, the coarse movement stage 33 and the reticle Y-axis guide member 32 of the reticle stage system RST shown in FIG. 1 are supported on the reticle stage support base 7. The 33 and the reticle Y-axis guide member 32 may be supported by another column installed on the frame caster 2.

【0070】次に、上記の実施の形態のレチクルX−Z
軸干渉計35の別の実施の形態につき図5を参照して説
明する。図5において、図3に対応する部分には同一又
は類似の符号を付してその詳細説明を省略する。図5
(A)は本例の要部を示す平面図、図5(B)は図5
(A)を−Y方向に見た一部を切り欠いた側面図であ
り、図5(A),(B)において、微動ステージ31の
+X方向の側面に取り付けられた移動鏡64Aは、断面
形状がほぼ正方形であり、+X方向の側面と底面とが鏡
面に仕上げられている。本例のレチクルX−Z軸干渉計
35Aは、照明系支持台13上に配置されて3個の反射
面(又は部分反射面)70a〜70cを持つ光学系ブロ
ック70と、この光学系ブロック70に固定されて2個
の反射面(又はビームスプリッタ面)71a,71bを
持つ光学系ブロック71と、この光学系ブロック71に
固定された直角プリズム型の2個の反射鏡72,73と
を備えている。この場合、光学系ブロック70,71
は、レチクルステージ支持台7の開口7aに挿通されて
おり、反射鏡73はほぼ開口7a内に保持され、反射鏡
72は、投影光学系PLの側面のX軸の参照鏡65Xの
底面側に固定されている。また、光学系ブロック70の
近くに、レーザ光源及び4個の光電検出器を含むX−Z
軸検出部66Aが配置されている。
Next, the reticle X-Z of the above-described embodiment is used.
Another embodiment of the axis interferometer 35 will be described with reference to FIG. 5, parts corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same or similar reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Figure 5
FIG. 5A is a plan view showing the main part of this example, and FIG.
FIG. 6 is a side view in which (A) is partially cut away when viewed in the −Y direction, and in FIGS. 5A and 5B, a movable mirror 64A attached to the side surface of the fine movement stage 31 in the + X direction has a cross section. The shape is almost square, and the side surface and the bottom surface in the + X direction are mirror-finished. The reticle X-Z axis interferometer 35A of this example is an optical system block 70 that is disposed on the illumination system support 13 and has three reflecting surfaces (or partial reflecting surfaces) 70a to 70c, and this optical system block 70. And an optical system block 71 having two reflecting surfaces (or beam splitter surfaces) 71a and 71b fixed thereto and two right-angle prism type reflecting mirrors 72 and 73 fixed to the optical system block 71. ing. In this case, the optical system blocks 70, 71
Is inserted into the opening 7a of the reticle stage support 7, the reflecting mirror 73 is held substantially in the opening 7a, and the reflecting mirror 72 is located on the bottom surface side of the X-axis reference mirror 65X on the side surface of the projection optical system PL. It is fixed. Further, near the optical system block 70, an XZ including a laser light source and four photoelectric detectors is provided.
The axis detector 66A is arranged.

【0071】本例において、X−Z軸検出部66Aから
射出された4軸のレーザビームの内で、第1のレーザビ
ームは第1の反射面70aで+Z方向に折り曲げられた
後、第2の部分反射面70bで計測ビームLB1(透過
ビーム)と参照ビームLR1(反射ビーム)とに分割さ
れる。その計測ビームLB1は、第3の反射面70cで
−X方向に反射されて移動鏡64Aの+X方向の反射面
にほぼ垂直に入射する。移動鏡64Aで反射された計測
ビームLB1は、入射時とほぼ逆の光路をたどって反射
面70c〜70aを経てX−Z軸検出部66A中の第1
の光電検出器に入射する。また、参照ビームLR1は、
反射面70bから−X方向に反射されて参照鏡65Xの
+X方向の反射面にほぼ垂直に入射し、参照鏡65Xで
反射された参照ビームLR1は、入射時とほぼ逆の光路
をたどって反射面70b,70aを経て計測ビームLB
1と合成される。従って、その第1の光電検出器の計測
情報から、投影光学系PLの参照鏡65Xを基準として
微動ステージ31の移動鏡64AのX方向(非走査方
向)の位置を計測することができる。
In this example, of the four-axis laser beams emitted from the X-Z-axis detecting section 66A, the first laser beam is bent in the + Z direction by the first reflecting surface 70a and then the second laser beam is bent. The partial reflection surface 70b is divided into a measurement beam LB1 (transmission beam) and a reference beam LR1 (reflection beam). The measurement beam LB1 is reflected in the −X direction by the third reflecting surface 70c and is incident on the reflecting surface of the moving mirror 64A in the + X direction substantially vertically. The measurement beam LB1 reflected by the moving mirror 64A traces an optical path substantially opposite to that at the time of incidence, passes through the reflecting surfaces 70c to 70a, and then passes through the reflecting surfaces 70c to 70a.
Incident on the photoelectric detector. Further, the reference beam LR1 is
The reference beam LR1 reflected from the reflecting surface 70b in the −X direction and substantially vertically incident on the reflecting surface of the reference mirror 65X in the + X direction, and reflected by the reference mirror 65X is reflected along an optical path substantially opposite to that at the time of incidence. Measurement beam LB through surfaces 70b and 70a
Combined with 1. Therefore, the position in the X direction (non-scanning direction) of the movable mirror 64A of the fine movement stage 31 can be measured from the measurement information of the first photoelectric detector with reference to the reference mirror 65X of the projection optical system PL.

【0072】一方、X−Z軸検出部66Aから射出され
た4軸のレーザビームの内で第1の部分反射面70aを
透過した第2〜第4のレーザビームは、ビームスプリッ
タ面71aで+Z方向に向かう3軸の計測ビームLB2
〜LB4(反射ビーム)と、−X方向にそのまま進む3
軸の参照ビームLR2〜LR4(透過ビーム)とに分割
される。その3軸の計測ビームLB2〜LB4は、反射
面71bで−X方向に反射されて反射鏡73で+Z方向
に反射されて移動鏡64Aの底面の反射面(ほぼZ軸に
垂直である)にほぼ垂直に入射する。図5(A)に示す
ように、3軸の計測ビームLB2〜LB4は、3点が同
一直線上には来ない位置関係で移動鏡64Aに入射す
る。微動ステージ支持台9には、計測ビームLB2〜L
B4を通すための切り欠き部9bが設けられている。移
動鏡64Aで反射された計測ビームLB2〜LB4は、
入射時とほぼ逆の光路をたどって反射鏡73、反射面7
1b,71a,70aを経てX−Z軸検出部66A中の
第2〜第4の光電検出器に入射する。
On the other hand, of the four-axis laser beams emitted from the X-Z axis detection unit 66A, the second to fourth laser beams transmitted through the first partial reflection surface 70a are + Z at the beam splitter surface 71a. Axis Measurement Beam LB2
~ LB4 (reflected beam) and proceed in the -X direction as is 3
It is divided into axial reference beams LR2 to LR4 (transmission beams). The three-axis measurement beams LB2 to LB4 are reflected in the −X direction by the reflecting surface 71b and in the + Z direction by the reflecting mirror 73, and are reflected on the bottom reflecting surface of the moving mirror 64A (almost perpendicular to the Z axis). It is incident almost vertically. As shown in FIG. 5A, the triaxial measurement beams LB2 to LB4 are incident on the movable mirror 64A in a positional relationship in which the three points do not come on the same straight line. The measurement beams LB2 to LB are attached to the fine movement stage support base 9.
A cutout portion 9b for passing B4 is provided. The measurement beams LB2 to LB4 reflected by the moving mirror 64A are
The reflecting mirror 73 and the reflecting surface 7 are traced along the optical path substantially opposite to that at the time of incidence.
It is incident on the second to fourth photoelectric detectors in the X-Z axis detection unit 66A via 1b, 71a and 70a.

【0073】また、そのビームスプリッタ面71aを透
過した3軸の参照ビームLR2〜LR4は、反射鏡72
で+Z方向に反射されて参照鏡65Xの底面の反射面
(ほぼZ軸に垂直である)にほぼ垂直に入射する。参照
ビームLR2〜LR4の位置関係は、図5(A)の計測
ビームLB2〜LB4の位置関係と同様である。参照鏡
65Xで反射された参照ビームLR2〜LR4は、入射
時とほぼ逆の光路をたどって反射鏡72、及びビームス
プリッタ面71aを経てそれぞれ計測ビームLB2〜L
B4と合成される。従って、その第2〜第4の光電検出
器の計測情報から、参照鏡65Xを基準として微動ステ
ージ31の移動鏡64のZ方向の位置(又は光軸AX方
向の間隔の変動量)を3点で計測することができる。
The triaxial reference beams LR2 to LR4 transmitted through the beam splitter surface 71a are reflected by the reflecting mirror 72.
Then, the light is reflected in the + Z direction and is incident on the reflection surface (which is substantially perpendicular to the Z axis) of the bottom surface of the reference mirror 65X substantially vertically. The positional relationship between the reference beams LR2 to LR4 is the same as the positional relationship between the measurement beams LB2 to LB4 in FIG. The reference beams LR2 to LR4 reflected by the reference mirror 65X follow an optical path substantially opposite to that at the time of incidence, pass through the reflecting mirror 72 and the beam splitter surface 71a, and are respectively measured beams LB2 to L.
Synthesized with B4. Therefore, from the measurement information of the second to fourth photoelectric detectors, the position of the movable mirror 64 of the fine movement stage 31 in the Z direction (or the variation amount of the interval in the optical axis AX direction) with respect to the reference mirror 65X is set as three points. Can be measured at.

【0074】このように本例のレチクルX−Z軸干渉計
35Aは、移動鏡64Aの底面を検出対象とすることに
よって、レチクルRの上方には反射鏡等を配置すること
なく、即ちレチクルステージ系側の構成を簡素化しなが
ら、投影光学系PLを基準として微動ステージ31(レ
チクルR)のX方向の位置、及び3点でのZ方向の位置
を計測できる。
As described above, in the reticle X-Z axis interferometer 35A of this example, the bottom surface of the moving mirror 64A is set as a detection target, so that no reflecting mirror is arranged above the reticle R, that is, the reticle stage. While simplifying the configuration on the system side, it is possible to measure the position of the fine movement stage 31 (reticle R) in the X direction and the position of the fine movement stage 31 (reticle R) in the Z direction at three points with reference to the projection optical system PL.

【0075】なお、上記実施形態では能動型防振台8A
〜8C(電磁式ダンパの推力)の制御によってレチクル
Rと投影光学系PLとの間隔及び回転角を所定状態に維
持するものとしたが、能動型防振台8A〜8Cの代わり
に、あるいはこれと組み合わて、投影光学系PLの像面
とウエハWとを相対移動する調整装置を用いて、投影光
学系PLによってウエハ上に投影されるレチクルRのパ
ターン像を最良に維持してもよい。具体的には、レチク
ル干渉計(35,63YA,63YB)で検出される微
動ステージ31の位置情報のうち、Z方向の位置RZ、
X軸及びY軸回りの回転角RθX,RθYと、オートフ
ォーカスセンサ(47A,47B)の計測情報とに基づ
き、レチクルRと投影光学系PLとの相対位置関係(間
隔及び回転)の変化に起因して生じるウエハW1,W2
上でのレチクルパターンの結像状態の変動を補正する、
即ちウエハ上での露光光ILの照射領域(パターン像の
投影領域)内で投影光学系PLの像面とウエハの表面と
がほぼ合致する(換言すれば、投影光学系PLの実効的
な焦点深度内にウエハの表面が設定される)ように、例
えばウエハステージ43A,43Bの試料台を駆動すれ
ばよい。その調整装置は、レチクルR、ウエハ、及び投
影光学系PLの像面の少なくとも1つでそのZ方向の位
置とX軸及びY軸回りの傾斜角とを調整可能であればよ
い。
In the above embodiment, the active vibration isolation table 8A is used.
.About.8C (thrust force of the electromagnetic damper) is used to maintain the distance between the reticle R and the projection optical system PL and the rotation angle at a predetermined state, but instead of the active vibration isolation tables 8A to 8C, or In combination with the above, an adjustment device that relatively moves the image plane of the projection optical system PL and the wafer W may be used to best maintain the pattern image of the reticle R projected on the wafer by the projection optical system PL. Specifically, in the position information of the fine movement stage 31 detected by the reticle interferometer (35, 63YA, 63YB), the position RZ in the Z direction,
Due to changes in the relative positional relationship (spacing and rotation) between the reticle R and the projection optical system PL, based on the rotation angles RθX and RθY about the X axis and the Y axis and the measurement information of the autofocus sensors (47A, 47B). Resulting wafers W1 and W2
To correct the fluctuation of the image formation state of the reticle pattern above,
That is, the image plane of the projection optical system PL and the surface of the wafer substantially match in the irradiation area of the exposure light IL on the wafer (projection area of the pattern image) (in other words, the effective focus of the projection optical system PL). The sample stage of the wafer stages 43A and 43B may be driven so that the surface of the wafer is set within the depth. The adjusting device only needs to be able to adjust the position in the Z direction and the tilt angles around the X axis and the Y axis on at least one of the reticle R, the wafer, and the image plane of the projection optical system PL.

【0076】ここで、レチクルRを駆動するときは、粗
動ステージ33に対して微動ステージ31を、X方向、
Y方向、及びZ軸回りの回転方向の3自由度に加えて、
Z方向、X軸及びY軸回りの回転方向の3自由度で微動
可能に構成してもよいし、あるいは微動ステージ31に
対してレチクルRをZ方向、X軸及びY軸回りの回転方
向の3自由度で微動可能に構成してもよい。さらに、例
えば投影光学系PLの小なくとも1つの光学素子を移動
することで、投影光学系PLの結像特性(収差など)を
調整してその像面の移動(傾斜を含む)を行うようにし
てもよい。
Here, when driving the reticle R, the fine movement stage 31 is moved with respect to the coarse movement stage 33 in the X direction.
In addition to the three degrees of freedom in the Y direction and the rotation direction around the Z axis,
The reticle R may be configured to be finely movable in three degrees of freedom in the Z direction, the rotation directions around the X axis and the Y axis, or the reticle R may be moved relative to the fine movement stage 31 in the rotation directions around the Z direction, the X axis and the Y axis. It may be configured to be capable of fine movement with three degrees of freedom. Further, for example, by moving at least one optical element of the projection optical system PL, the imaging characteristics (aberration, etc.) of the projection optical system PL are adjusted so that the image plane is moved (including inclination). You may

【0077】また、上記実施形態ではレチクルステージ
(微動ステージ31)のヨーイング量をY軸干渉計63
YA,63YBで検出するものとしたが、X−Z干渉計
35にて第1のレーザビームと平行かつY方向に所定間
隔だけ離れた1軸のレーザビームを加えてヨーイング量
を計測可能としてもよい。この場合、微動ステージ31
に設けるコーナーキューブ型の移動鏡、及びY軸干渉計
はそれぞれ1つずつで構わない。さらに、上記実施形態
ではY軸干渉計63YA,63YBの各レーザビームが
照射される微動ステージ31の移動鏡62YA,62Y
Bをコーナーキューブ型としたが、反射面が平面となる
移動鏡を用いてもよいし、あるいは微動ステージ31の
端面(側面)を鏡面加工して反射面としてもよい。この
とき、Y軸干渉計63YA,63YBのレーザビームの
間隔よりも長くX方向に延びる単一の反射面を形成する
だけでもよい。
Further, in the above embodiment, the yawing amount of the reticle stage (fine movement stage 31) is determined by the Y-axis interferometer 63.
Although the YA and 63YB are used for detection, it is possible to measure the yawing amount by adding a uniaxial laser beam parallel to the first laser beam and separated by a predetermined distance in the Y direction with the XZ interferometer 35. Good. In this case, the fine movement stage 31
One corner cube type moving mirror and one Y-axis interferometer may be provided. Further, in the above embodiment, the movable mirrors 62YA, 62Y of the fine movement stage 31 irradiated with the laser beams of the Y-axis interferometers 63YA, 63YB.
Although B is a corner cube type, a moving mirror whose reflection surface is a flat surface may be used, or the end surface (side surface) of the fine movement stage 31 may be mirror-finished to be a reflection surface. At this time, only a single reflecting surface extending in the X direction longer than the distance between the laser beams of the Y-axis interferometers 63YA and 63YB may be formed.

【0078】さらに、上記実施形態ではX−Z干渉計3
5の各レーザビームを反射する移動鏡64を、微動ステ
ージ31とは別体としてその側面と上面(又は下面)と
の2面を反射面としたが、微動ステージ31のY方向に
延びる端面(側面)と上面(又は下面)とをそれぞれ鏡
面加工して反射面とする一体型としてもよい。また、上
記実施形態ではX−Z干渉計35にて微動ステージ31
のZ方向の位置RZとX軸及びY軸回りの回転角Rθ
X,RθYを計測するものとしたが、例えばY軸干渉計
63YA,63YBの一方でそのレーザビームと平行か
つZ方向に所定間隔だけ離れた1軸のレーザビームを加
えてX軸回りの回転角(ピッチング量)RθXを計測可
能とし、X−Z干渉計35では微動ステージ31のZ方
向の位置を2点のみで計測して、Z方向の位置RZとY
軸回りの回転角RθYとを得るだけでもよい。
Further, in the above embodiment, the XZ interferometer 3 is used.
Although the movable mirror 64 for reflecting each laser beam of No. 5 is a separate body from the fine movement stage 31 and has two side surfaces, the side surface and the upper surface (or the lower surface), as reflection surfaces, the end surface (extending in the Y direction of the fine movement stage 31 ( An integrated type may be used in which the side surface) and the upper surface (or the lower surface) are mirror-finished to form reflecting surfaces. In the above embodiment, the fine movement stage 31 is moved by the XZ interferometer 35.
Position RZ in the Z direction and rotation angle Rθ around the X and Y axes
Although X and RθY are measured, for example, one of the Y-axis interferometers 63YA and 63YB is added with a uniaxial laser beam parallel to the laser beam and separated by a predetermined distance in the Z direction to rotate around the X axis. (Pitching amount) RθX can be measured, and the X-Z interferometer 35 measures the position of the fine movement stage 31 in the Z direction at only two points to determine the positions RZ and Y in the Z direction.
It is sufficient to obtain only the rotation angle RθY about the axis.

【0079】また、上記実施形態ではウエハステージが
配置されるウエハベース42を吊り下げ部41で本体ベ
ース5に固定するものとしたが、ウエハベース42を本
体ベース5から分離して配置してもよい。例えば、本体
ベース5が載置される能動型防振台4とは別の能動型防
振台をフレームキャスタ2上に設置し、この別の能動型
防振台でウエハベース42を載置してもよく、この構成
では能動型防振台10を設けなくてもよい。また、上記
実施形態では2組のアライメントセンサ46A,46B
を設けるものとしたが、ウエハ上のマークを検出するア
ライメントセンサを1組のみとし、この1組のアライメ
ントセンサと投影光学系PLとの間で2つのウエハステ
ージを交互に入れ替えるように構成してもよい。要は、
本発明の露光装置は図1の構成に限られるものではなく
任意で構わない。
Further, in the above embodiment, the wafer base 42 on which the wafer stage is arranged is fixed to the main body base 5 by the suspending portion 41, but the wafer base 42 may be arranged separately from the main body base 5. Good. For example, an active vibration isolation table different from the active vibration isolation table 4 on which the main body base 5 is placed is installed on the frame caster 2, and the wafer base 42 is placed on this other active vibration isolation table. Alternatively, the active vibration isolation table 10 may not be provided in this configuration. Further, in the above embodiment, two sets of alignment sensors 46A and 46B are used.
However, there is only one set of alignment sensor that detects the mark on the wafer, and the two wafer stages are alternately replaced between the set of alignment sensor and the projection optical system PL. Good. In short,
The exposure apparatus of the present invention is not limited to the configuration shown in FIG.

【0080】なお、上記の実施の形態の投影露光装置
は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学
系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機
械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露
光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合
調整(電気調整、動作確認等)をすることにより製造す
ることができる。なお、その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。
In the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the illumination optical system and the projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated in the exposure apparatus main body for optical adjustment, and the reticle stage composed of a large number of mechanical parts. The wafer stage can be manufactured by attaching the wafer stage to the main body of the exposure apparatus, connecting wiring and piping, and further performing comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.

【0081】更に、上記の実施の形態の投影露光装置を
用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、この
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、このステップに基づいたレチクルを製造するス
テップ、シリコン材料からウエハを制作するステップ、
上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを
行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステッ
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。
Furthermore, when a semiconductor device is manufactured on a wafer by using the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, the step of designing the function / performance of the semiconductor device is performed, and the reticle is manufactured based on this step. The step of making a wafer from a silicon material,
The projection exposure apparatus according to the above-described embodiment performs alignment to expose a reticle pattern on a wafer, a device assembly step (including a dicing step, a bonding step, a packaging step), an inspection step, and the like.

【0082】なお、本発明の露光装置の用途としては半
導体デバイス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形成される液晶表示素
子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装
置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマ
シン、薄膜磁気ヘッド、又はDNAチップ等の各種デバ
イスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更
に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成さ
れたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソ
グフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装
置)にも適用することができる。
The application of the exposure apparatus of the present invention is not limited to the exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices.
For example, a liquid crystal display device formed on a rectangular glass plate, an exposure device for a display device such as a plasma display, an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a thin film magnetic head, or various devices such as a DNA chip are manufactured. It can be widely applied to an exposure apparatus for Furthermore, the present invention can also be applied to an exposure process (exposure apparatus) when manufacturing a mask (photomask, reticle, etc.) on which mask patterns of various devices are formed using a photolithography process.

【0083】また、本発明は、ステップ・アンド・スキ
ャン方式のような走査露光方式の投影露光装置のみなら
ず、ステップ・アンド・リピート方式(一括露光方式)
の投影露光装置にも適用することができる。また、投影
光学系PLは屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれ
でもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも
よい。さらに、露光ビームは真空紫外光に限られるもの
ではなく、紫外光又は遠紫外光などでもよいし、EUV
光、X線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒
子線などでもよい。
Further, the present invention is not limited to a projection exposure apparatus of a scanning exposure system such as a step-and-scan system, but a step-and-repeat system (collective exposure system).
Can also be applied to the projection exposure apparatus. The projection optical system PL may be a refraction system, a catadioptric system, or a reflection system, or may be a reduction system, a unity magnification system, or an enlargement system. Further, the exposure beam is not limited to vacuum ultraviolet light, but may be ultraviolet light or far ultraviolet light, or EUV light.
It may be light, X-rays, or charged particle beams such as electron beams or ion beams.

【0084】これらの場合、ウエハステージ系やレチク
ルステージ系の可動ステージ(微動ステージ31)は、
エアーベアリングを用いたエアー浮上型、又は磁気浮上
型等の何れの方式で保持してもよい。また、可動ステー
ジは、上記の実施の形態のようにガイドを設けないガイ
ドレスタイプであってもよいし、ガイドに沿って移動す
るタイプでもよい。
In these cases, the movable stage (fine movement stage 31) of the wafer stage system or reticle stage system is
It may be held by any method such as an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type. Further, the movable stage may be a guideless type in which a guide is not provided as in the above embodiment, or may be a type that moves along the guide.

【0085】また、ウエハステージ、又はレチクルステ
ージのステップ移動時や走査露光時等の加減速時に発生
する反力は、それぞれ例えば米国特許(USP) 第5,528,11
8 号、又は米国特許(USP) 第6,020,710 号(特開平8−
33022号公報)に開示されているように、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。こ
のように本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
The reaction force generated when the wafer stage or the reticle stage is moved in steps or during acceleration / deceleration such as scanning exposure is described in, for example, US Pat. No. 5,528,11.
No. 8, or U.S. Pat. No. 6,020,710 (JP-A-8-
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 33022), a frame member may be used to mechanically let the material escape to the floor (ground). As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明によれば、第1物体(マスク)を
保持するステージを投影系とは独立に支持しているた
め、マスクを保持するステージ系と投影光学系との間で
振動が伝わりにくい利点がある。更に、そのステージと
その投影系との位置関係を計測し、この計測情報に基づ
いて第2物体(基板)の露光中にそのステージとその投
影系との間隔及び傾斜角の少なくとも一つを制御する
か、又はその投影系と第2物体(基板)との位置関係を
制御することによって、マスクと投影系とを互いに独立
に支持することと、投影系の像面と第2物体の露光面と
の位置関係を所定の状態に維持することとを両立するこ
とができ、高い露光精度が得られる。
According to the present invention, since the stage holding the first object (mask) is supported independently of the projection system, there is no vibration between the stage system holding the mask and the projection optical system. There is an advantage that it is difficult to convey. Further, the positional relationship between the stage and the projection system is measured, and at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system is controlled during the exposure of the second object (substrate) based on the measurement information. By supporting the mask and the projection system independently of each other by controlling the positional relationship between the projection system and the second object (substrate), and the image plane of the projection system and the exposure surface of the second object. It is possible to satisfy both the requirement of maintaining the positional relationship between and in a predetermined state, and high exposure accuracy can be obtained.

【0087】また、ステージの移動に伴う偏荷重による
位置関係の変動を抑制することによって、本発明を走査
露光型の露光装置に適用して、マスクを保持して移動す
る可動部の位置が変化した場合にも、投影系の像面と基
板の露光面との位置関係を所定の状態に維持することが
でき、高い露光精度が得られる。また、本発明のデバイ
スの製造方法によれば、重ね合わせ精度、又はパターン
忠実度等に優れた高機能のデバイスを量産できる。
Further, by suppressing the variation of the positional relationship due to the eccentric load accompanying the movement of the stage, the present invention is applied to the scanning exposure type exposure apparatus, and the position of the movable portion which holds and moves the mask changes. Even in this case, the positional relationship between the image plane of the projection system and the exposure surface of the substrate can be maintained in a predetermined state, and high exposure accuracy can be obtained. Further, according to the device manufacturing method of the present invention, it is possible to mass-produce a highly functional device excellent in overlay accuracy, pattern fidelity and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施の形態の一例の投影露光装置を
示す一部を切り欠いた構成図である。
FIG. 1 is a partially cutaway configuration diagram showing a projection exposure apparatus according to an example of an embodiment of the present invention.

【図2】 (A)は図1のレチクルステージ系を示す平
面図、(B)は図2(A)の一部を切り欠いた正面図で
ある。
2A is a plan view showing the reticle stage system of FIG. 1, and FIG. 2B is a front view in which a part of FIG. 2A is cut away.

【図3】 (A)は図2(A)のレチクルステージ系の
要部を示す平面図、(B)は図3(A)を−Y方向に見
た一部を切り欠いた側面図である。
3A is a plan view showing a main part of the reticle stage system of FIG. 2A, and FIG. 3B is a side view with a part cut away when FIG. is there.

【図4】 その実施の形態のレチクルステージ系の制御
系を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a control system of a reticle stage system of the embodiment.

【図5】 (A)は本発明の実施の形態の他の例のレチ
クルステージ系の要部を示す平面図、(B)は図5
(A)を−Y方向に見た一部を切り欠いた側面図であ
る。
5A is a plan view showing a main part of a reticle stage system according to another example of the embodiment of the present invention, and FIG.
It is the side view which notched a part which looked at (A) in the -Y direction.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

RST…レチクルステージ系、R…レチクル、PL…投
影光学系、WST…ウエハステージ系、W1,W2…ウ
エハ、4…能動型防振台、7…レチクルステージ支持
台、8(8A〜8C)…能動型防振台、9…微動ステー
ジ支持台、10…能動型防振台、11…投影系保持部、
13…照明系支持台、31…微動ステージ、32…レチ
クルY軸ガイド部材、33…粗動ステージ、35,35
A…レチクルX−Z軸干渉計、37…Y軸ガイド部材支
持台、55…Y軸リニアモータ、58X…X軸アクチュ
エータ、58YA,58YB…Y軸アクチュエータ、6
4,64A…移動鏡、65X…参照鏡、66,66A…
X−Z軸検出部
RST ... Reticle stage system, R ... Reticle, PL ... Projection optical system, WST ... Wafer stage system, W1, W2 ... Wafer, 4 ... Active vibration isolation table, 7 ... Reticle stage support table, 8 (8A-8C) ... Active vibration isolation table, 9 ... Fine movement stage support table, 10 ... Active vibration isolation table, 11 ... Projection system holder,
13 ... Illumination system support base, 31 ... Fine movement stage, 32 ... Reticle Y-axis guide member, 33 ... Coarse movement stage, 35, 35
A ... Reticle X-Z axis interferometer, 37 ... Y-axis guide member support base, 55 ... Y-axis linear motor, 58X ... X-axis actuator, 58YA, 58YB ... Y-axis actuator, 6
4, 64A ... Moving mirror, 65X ... Reference mirror, 66, 66A ...
X-Z axis detector

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光ビームで第1物体を照明し、前記第
1物体及び投影系を介して第2物体を露光する露光方法
において、 前記第1物体を保持するステージを前記投影系とは独立
に支持し、 前記ステージと前記投影系との位置関係を計測し、 該計測情報に基づいて前記第2物体の露光中に前記ステ
ージと前記投影系との間隔及び傾斜角の少なくとも一つ
を制御することを特徴とする露光方法。
1. An exposure method for illuminating a first object with an exposure beam and exposing a second object through the first object and a projection system, wherein a stage holding the first object is independent of the projection system. And measuring the positional relationship between the stage and the projection system, and controlling at least one of the interval and the inclination angle between the stage and the projection system during the exposure of the second object based on the measurement information. An exposure method comprising:
【請求項2】 前記ステージと前記投影系との位置関係
を計測する際に、 前記ステージの前記投影系に対する前記投影系の光軸方
向の位置、及び該光軸に垂直な平面内の直交する2軸の
回りの傾斜角を計測することを特徴とする請求項1に記
載の露光方法。
2. When measuring a positional relationship between the stage and the projection system, a position of the stage in the optical axis direction of the projection system with respect to the projection system and a position perpendicular to the optical axis are orthogonal to each other. The exposure method according to claim 1, wherein an inclination angle around two axes is measured.
【請求項3】 前記第2物体を露光する際に、前記第1
物体と前記第2物体とを前記投影系に対して同期して走
査するとともに、 前記ステージと前記投影系との間隔及び傾斜角の少なく
とも一つを制御する際に、前記ステージの移動に伴う偏
荷重による位置関係の変動を抑制することを特徴とする
請求項1又は2に記載の露光方法。
3. When exposing the second object, the first object is exposed.
The object and the second object are synchronously scanned with respect to the projection system, and when controlling at least one of the interval and the tilt angle between the stage and the projection system, the deviation caused by the movement of the stage is controlled. The exposure method according to claim 1, wherein variation in the positional relationship due to the load is suppressed.
【請求項4】 露光ビームで第1物体を照明し、前記第
1物体及び投影系を介して第2物体を露光する露光装置
において、 前記第1物体を保持するステージと、 該ステージを前記投影系とは独立に支持する能動型の防
振機構と、 前記ステージと前記投影系との位置関係を計測する計測
装置と、 該計測装置の計測情報に基づいて前記第2物体の露光中
に前記防振機構を介して前記ステージと前記投影系との
間隔及び傾斜角の少なくとも一つを制御する制御系とを
有することを特徴とする露光装置。
4. An exposure apparatus which illuminates a first object with an exposure beam and exposes a second object via the first object and a projection system, comprising a stage for holding the first object, and the stage for projecting the stage. An active anti-vibration mechanism that is supported independently of the system, a measuring device that measures the positional relationship between the stage and the projection system, and the measuring device that measures the positional relationship between the stage and the projection system while the second object is being exposed. An exposure apparatus comprising: a control system that controls at least one of a gap and an inclination angle between the stage and the projection system via a vibration isolation mechanism.
【請求項5】 前記投影系に対して所定方向に駆動され
る粗動ステージと、 該粗動ステージに対して前記ステージを連動させると共
に、前記粗動ステージに対する前記ステージの相対位置
を調整する微動機構と、 前記粗動ステージを駆動する際の反力を相殺するための
バランス部材とを有し、 前記第2物体を露光する際に、前記第1物体と前記第2
物体とを前記投影系に対して同期して走査することを特
徴とする請求項4に記載の露光装置。
5. A coarse movement stage driven in a predetermined direction with respect to the projection system, and a fine movement for interlocking the stage with the coarse movement stage and adjusting a relative position of the stage with respect to the coarse movement stage. A mechanism and a balance member for canceling a reaction force when driving the coarse movement stage, and exposing the second object, the first object and the second object
The exposure apparatus according to claim 4, wherein the object is scanned in synchronization with the projection system.
【請求項6】 前記粗動ステージは、前記ステージ及び
前記投影系とは独立に支持されることを特徴とする請求
項5に記載の露光装置。
6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the coarse movement stage is supported independently of the stage and the projection system.
【請求項7】 前記制御系は、前記防振機構を介して前
記ステージと前記投影系との間隔及び傾斜角の少なくと
も一つを制御する際に、前記ステージの移動に伴う偏荷
重による位置関係の変動を抑制することを特徴とする請
求項5又は6に記載の露光装置。
7. The positional relationship due to an eccentric load accompanying the movement of the stage when the control system controls at least one of a space and an inclination angle between the stage and the projection system via the vibration isolation mechanism. 7. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the exposure fluctuation is suppressed.
【請求項8】 前記計測装置は、 前記ステージに保持される前記第1物体の走査方向に垂
直な方向の位置を示す移動鏡と、 前記投影系に設けられた参照鏡と、 前記移動鏡と前記参照鏡との前記投影系の光軸方向の間
隔を1つ又は複数の計測軸で計測する間隔計測用の干渉
計とを有することを特徴とする請求項4〜7の何れか一
項に記載の露光装置。
8. The measuring device includes a movable mirror that indicates a position of the first object held on the stage in a direction perpendicular to a scanning direction, a reference mirror provided in the projection system, and the movable mirror. 8. An interferometer for measuring the distance between the reference mirror and the projection system in the optical axis direction of the projection system with one or a plurality of measurement axes. The exposure apparatus described.
【請求項9】 前記計測装置の間隔計測用の干渉計は、
少なくとも3つの計測軸を有し、 前記干渉計の計測情報に基づいて前記ステージの前記投
影系に対する前記投影系の光軸方向の位置、及び該光軸
に垂直な平面内の直交する2軸の回りの傾斜角を求める
ことを特徴とする請求項8に記載の露光装置。
9. An interferometer for measuring a distance of the measuring device,
At least three measurement axes, based on the measurement information of the interferometer, the position of the stage in the optical axis direction of the projection system with respect to the projection system, and two orthogonal axes in a plane perpendicular to the optical axis 9. The exposure apparatus according to claim 8, wherein a tilt angle around is obtained.
【請求項10】 前記間隔計測用の干渉計の光学系の一
部が、前記投影系を支持する支持部材に支持されている
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の露光装置。
10. The exposure apparatus according to claim 8, wherein a part of an optical system of the interferometer for measuring the distance is supported by a support member that supports the projection system.
【請求項11】 露光ビームで第1物体を照明し、前記
第1物体及び投影系を介して第2物体を露光する露光装
置において、 前記第1物体を保持する第1ステージと、 前記第2物体を保持する第2ステージと、 前記露光ビームに対して前記第1及び第2物体をそれぞ
れ相対移動して前記露光ビームで前記第2物体を走査露
光するために、前記第1及び第2ステージを同期して駆
動する駆動装置と、 前記走査露光時に前記第1物体が移動される所定方向に
沿って延びる第1及び第2基準面が前記第1ステージに
形成され、前記第1基準面を用いて前記所定方向と直交
する方向に関する前記第1ステージの位置情報を計測す
るとともに、前記第2基準面を用いて前記投影系の光軸
方向に関する前記第1ステージと前記投影系との位置関
係を計測する計測装置と、 前記計測装置の計測情報に基づいて前記走査露光中に前
記投影系の像面と前記第2物体との位置関係を調整する
調整装置とを備えることを特徴とする露光装置。
11. An exposure apparatus which illuminates a first object with an exposure beam and exposes a second object via the first object and a projection system, comprising: a first stage for holding the first object; A second stage for holding an object; and the first and second stages for moving the first and second objects relative to the exposure beam to scan and expose the second object with the exposure beam. And a driving device for driving the first object in synchronization with the first stage, the first and second reference surfaces extending along a predetermined direction in which the first object is moved during the scanning exposure are formed on the first stage, and The positional information of the first stage in the direction orthogonal to the predetermined direction is measured by using the positional relationship between the first stage and the projection system in the optical axis direction of the projection system using the second reference plane. Measure That the measuring device and the measuring exposure apparatus, characterized in that it comprises an adjustment device for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object of the projection system during the scanning exposure based on the measurement information of the device.
【請求項12】 前記計測装置は、前記第1及び第2基
準面にそれぞれ計測用ビームを照射する干渉計システム
を有し、前記干渉計システムは、前記第1ステージと前
記投影系との位置関係を複数の計測軸でそれぞれ計測す
ることを特徴とする請求項11に記載の露光装置。
12. The measuring device has an interferometer system for irradiating the first and second reference surfaces with measuring beams, respectively, and the interferometer system has a position between the first stage and the projection system. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the relationship is measured by each of a plurality of measurement axes.
【請求項13】 前記干渉計システムは少なくとも3つ
の計測軸を有し、前記干渉計システムの計測情報に基づ
いて前記第1ステージと前記投影系との光軸方向の相対
位置と、前記投影系の光軸と垂直な平面内で直交する2
軸の回り傾斜角とを求めることを特徴とする請求項12
に記載の露光装置。
13. The interferometer system has at least three measurement axes, and the relative position of the first stage and the projection system in the optical axis direction based on the measurement information of the interferometer system, and the projection system. 2 orthogonal to the plane perpendicular to the optical axis of
13. The tilt angle about the axis is obtained.
The exposure apparatus according to.
【請求項14】 前記干渉計システムは少なくとも前記
第2基準面に照射される計測用ビームが通る光学系が、
前記投影系を支持する支持部材に設けられることを特徴
とする請求項12又は13に記載の露光装置。
14. The interferometer system comprises at least an optical system through which a measurement beam with which the second reference surface is irradiated passes.
14. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the exposure apparatus is provided on a support member that supports the projection system.
【請求項15】 前記第1ステージは、前記所定方向に
駆動される粗動ステージと、前記第1物体が載置され、
前記粗動ステージに対して相対移動する微動ステージと
を含み、前記粗動ステージと前記微動ステージとは互い
に独立に支持されることを特徴とする請求項11〜14
のいずれか一項に記載の露光装置。
15. A coarse movement stage driven in the predetermined direction and the first object are mounted on the first stage,
15. A fine movement stage that moves relative to the coarse movement stage, wherein the coarse movement stage and the fine movement stage are supported independently of each other.
The exposure apparatus according to any one of 1.
【請求項16】 前記粗動ステージは、前記投影系に対
する振動の伝播が阻止されるように前記投影系とは独立
に支持されることを特徴とする請求項15に記載の露光
装置。
16. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the coarse movement stage is supported independently of the projection system so as to prevent the propagation of vibrations to the projection system.
【請求項17】 前記調整装置は、前記微動ステージを
支持する能動型の防振機構を含み、前記計測情報に基づ
いて前記走査露光中に前記防振機構を介して前記微動ス
テージと前記投影系との位置関係を制御することを特徴
とする請求項11〜16のいずれか一項に記載の露光装
置。
17. The adjusting device includes an active vibration isolation mechanism that supports the fine movement stage, and the fine movement stage and the projection system via the vibration isolation mechanism during the scanning exposure based on the measurement information. The exposure apparatus according to any one of claims 11 to 16, which controls a positional relationship between the exposure apparatus and.
【請求項18】 請求項4〜17の何れか一項に記載の
露光装置を用いてデバイスパターンをワークピース上に
転写する工程を含むデバイス製造方法。
18. A device manufacturing method including a step of transferring a device pattern onto a workpiece by using the exposure apparatus according to claim 4.
JP2002111394A 2002-04-12 2002-04-12 Exposure method, aligner, and device production method Pending JP2003309055A (en)

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