JP2006060152A - Optical characteristic measuring apparatus, stage apparatus and exposure device - Google Patents

Optical characteristic measuring apparatus, stage apparatus and exposure device Download PDF

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藤井  透
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伸貴 馬込
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical characteristic measuring apparatus for preventing the position controllability of a table from being reduced and suppressing the influence of heat on peripheral members. <P>SOLUTION: The optical characteristic measuring apparatus 28 is provided with a first part 28A mounted on a table WTB, and including an objective optical system 94 on which light through an optical system to be checked is made incident; and a second part mounted on a mobile body 30 connected to the table WTB so as to be relatively moved, and including detector 95 for detecting light through the objective optical system. Consequently, the weight of the table on which the first part 28A is mounted is not increased and the table can be driven according to the comparatively heavy second part. Since the second part can be mounted on the second mobile object separately from the optical system to be checked, a state that heating of the second part may cause atmospheric air fluctuation around the optical system to be checked can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は光学特性測定装置、ステージ装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、投影光学系などの被検光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置、該光学特性測定装置を備えるステージ装置及び該ステージ装置を備える露光装置に関する。   The present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus, a stage apparatus, and an exposure apparatus. More specifically, the present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus that measures optical characteristics of a test optical system such as a projection optical system, a stage apparatus including the optical characteristic measuring apparatus, and The present invention relates to an exposure apparatus including the stage apparatus.

従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる。)などの露光装置が用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing semiconductor elements, liquid crystal display elements, etc., a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) and a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (so-called scanning scanning exposure apparatus). An exposure apparatus such as a stepper (also called a scanner) is used.

近年、これらの露光装置では、半導体素子等の高集積化に応じて回路パターンが微細化し、必然的に解像力の向上が要請されるようになったのに伴い、使用される投影光学系に対し、その収差を極限まで抑えることが要求されてきている。かかる要求に応えるため、従来においても、投影光学系単体での調整工程において、投影光学系を専用の波面計測機(例えば、干渉計などを用いて、投影光学系の波面収差を計測する大型の計測機)に搭載して、その波面収差を計測し、その計測結果に基づいて厳密に収差を調整することがなされていた。   In recent years, in these exposure apparatuses, the circuit pattern has become finer in response to the higher integration of semiconductor elements and the improvement in resolving power is inevitably required. Therefore, it has been required to suppress the aberration to the limit. In order to meet such demands, conventionally, in the adjustment process of the projection optical system alone, the projection optical system is a large-scale measuring instrument for measuring the wavefront aberration of the projection optical system using a dedicated wavefront measuring instrument (for example, an interferometer or the like). It was mounted on a measuring instrument), its wavefront aberration was measured, and the aberration was strictly adjusted based on the measurement result.

しかしながら、その後の半導体素子の更なる高集積化に伴い、最近では、投影光学系単体での状態と露光装置本体に組み込んだ状態との環境の変化や、露光装置本体に組み込む際の不慮の事故、あるいは出荷直前に計測することによる品質保証の観点から、投影光学系を露光装置本体に組み込んだ後に、その露光装置本体に組み込まれた状態(いわゆるオン・ボディ)で投影光学系の波面収差を計測する必要が生じてきた。   However, along with further higher integration of semiconductor elements, the environmental changes between the state of the projection optical system alone and the state of being incorporated in the exposure apparatus main body, and the unexpected accident when incorporating it in the exposure apparatus main body have been recently developed. Or, from the viewpoint of quality assurance by measuring immediately before shipment, after the projection optical system is incorporated in the exposure apparatus body, the wavefront aberration of the projection optical system is incorporated in the exposure apparatus body (so-called on-body). The need to measure has arisen.

オン・ボディで投影光学系の波面収差を計測する波面計測装置としては、基板(ウエハ)が載置される基板ステージ(ウエハステージ)に着脱自在に取り付けるポータブルタイプのシャック−ハルトマン(Shack-Hartmann)方式の波面収差計測器が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a wavefront measuring device that measures the wavefront aberration of an on-body projection optical system, it is a portable type Shack-Hartmann that is detachably attached to a substrate stage (wafer stage) on which a substrate (wafer) is placed. A wavefront aberration measuring instrument of the type is known (for example, see Patent Document 1).

しかし、上記のポータブルタイプの波面収差計測器の場合、その波面収差計測器をウエハステージに取り付ける工程と、波面収差の計測後にウエハステージから波面収差計測器を取り外す工程とが、必須となり、波面収差の計測のための装置のダウンタイムが必然的に長くなるという不都合がある。また、取付け時の位置の再現性も必ずしも十分とは言えない。   However, in the case of the portable type wavefront aberration measuring instrument described above, the step of attaching the wavefront aberration measuring instrument to the wafer stage and the step of removing the wavefront aberration measuring instrument from the wafer stage after the measurement of the wavefront aberration are indispensable. There is an inconvenience that the downtime of the apparatus for the measurement is inevitably long. In addition, the reproducibility of the position at the time of mounting is not necessarily sufficient.

このような理由により、ウエハステージに常設するタイプの波面収差計測装置が、最近になって注目されるに至っている。しかるに、例えばシャック−ハルトマン方式の波面収差計測装置をウエハステージに常設する場合、その波面収差計測装置を構成するCCDの存在により、その波面収差計測装置が設けられるウエハステージの構成部分が重くなる。波面収差の計測に際し、投影光学系の最良結像面に波面収差計測装置の標示板を位置させる必要から、波面収差計測装置はウエハが載置されるウエハテーブル部分に設ける必要がある。   For these reasons, a wavefront aberration measuring device of the type that is permanently installed on the wafer stage has recently been attracting attention. However, when, for example, a Shack-Hartmann type wavefront aberration measuring apparatus is permanently installed on the wafer stage, the presence of the CCD constituting the wavefront aberration measuring apparatus makes the components of the wafer stage on which the wavefront aberration measuring apparatus is provided heavy. When measuring the wavefront aberration, the wavefront aberration measuring device needs to be provided on the wafer table portion on which the wafer is placed because it is necessary to position the sign plate of the wavefront aberration measuring device on the best imaging plane of the projection optical system.

しかしながら、特にスキャニング・ステッパなどの走査型露光装置においては、そのテーブル部分は、走査露光時に照明光の照射領域におけるウエハWの表面を投影光学系の焦点深度範囲内に一致させる必要があるため、高速で駆動する必要がある。従って、そのウエハテーブル部分の重量化は望ましくなく、制御性の向上のためには、軽量化することがむしろ望ましい。   However, particularly in a scanning exposure apparatus such as a scanning stepper, the table portion needs to match the surface of the wafer W in the illumination light irradiation region within the focal depth range of the projection optical system during scanning exposure. It is necessary to drive at high speed. Therefore, it is not desirable to increase the weight of the wafer table portion, and it is rather desirable to reduce the weight in order to improve controllability.

また、ウエハステージに波面収差計測装置を常設する場合、CCD自身あるいはCCDの駆動回路、例えば電荷転送制御回路等の発熱が、周辺の機器に与える影響が問題となる。波面収差計測装置が常設されるウエハステージの近傍には、ウエハステージの位置を計測するレーザ干渉計や、ウエハ表面の光軸方向の位置を検出するフォーカスセンサなどの光学的な位置計測装置が設けられているが、上述のCCD等の発熱により、それらの位置計測装置の検出ビームの光路空間にいわゆる空気揺らぎ(空気の温度の揺らぎ)が発生し、前記位置計測装置の計測精度が低下するおそれがあった。また、レーザ干渉計やフォーカスセンサなどは、通常波面収差計測装置の位置計測に用いられるので、結果的に波面収差の計測精度をも低下させてしまうおそれがあった。   Further, when a wavefront aberration measuring device is permanently installed on the wafer stage, there is a problem that the heat generated by the CCD itself or the drive circuit of the CCD, such as a charge transfer control circuit, has an influence on peripheral devices. An optical position measuring device such as a laser interferometer that measures the position of the wafer stage and a focus sensor that detects the position of the wafer surface in the optical axis direction is provided near the wafer stage where the wavefront aberration measuring device is permanently installed. However, due to the heat generated by the above-described CCD or the like, so-called air fluctuations (air temperature fluctuations) may occur in the optical path space of the detection beams of those position measurement devices, and the measurement accuracy of the position measurement devices may be reduced. was there. In addition, since a laser interferometer, a focus sensor, and the like are usually used for position measurement of a wavefront aberration measuring apparatus, there is a possibility that the measurement accuracy of the wavefront aberration may be lowered as a result.

国際公開第99/60361号パンフレットWO99 / 60361 pamphlet

発明者等は、露光装置のウエハステージに常設でき、しかも上述したウエハテーブルの重量化及び受光素子の発熱による悪影響の問題を回避できる波面収差計測装置を実現するために、鋭意研究を重ねた結果、おそらく計測精度の低下を考慮してのことであろうが、これまで全く検討の対象にもなっていなかった「波面収差計測装置を複数に分割する」という新規なアイデアを思いつくに至った。そして、一例として、シャック−ハルトマン方式の波面収差計測装置を、対物光学系を含む第1部分とCCD等の検出装置を含む第2部分とに分割し、それぞれの部分を、露光装置のウエハテーブルとウエハステージとにそれぞれ取り付けるとの仮定の下、種々の実験、シミュレーションなどを繰り返し行った結果、上記のように波面収差計測装置を2分割しても、その波面収差計測装置により実用上十分な精度で波面収差を計測できるとの結論を得るに至った。また、結果として、マイクロレンズアレイは、第1部分、第2部分のいずれに含めても精度上は問題がないことも確認できた。ウエハステージに常設される光学特性測定装置であれば、上記シャック−ハルトマン方式の波面収差計測装置と同様に、光学系と受光素子等とを分割することで同様の問題が改善されものと予想される。   The inventors have conducted intensive research to realize a wavefront aberration measuring apparatus that can be permanently installed on the wafer stage of the exposure apparatus and that can avoid the adverse effects caused by the weight of the wafer table and the heat generation of the light receiving element described above. However, perhaps due to the decrease in measurement accuracy, he came up with a new idea of “dividing the wavefront aberration measurement device into multiple parts”, which had never been studied. As an example, the Shack-Hartmann wavefront aberration measuring device is divided into a first portion including an objective optical system and a second portion including a detection device such as a CCD, and each portion is divided into a wafer table of an exposure apparatus. As a result of repeatedly performing various experiments and simulations under the assumption that they are attached to the wafer stage and the wafer stage, even if the wavefront aberration measuring device is divided into two as described above, the wavefront aberration measuring device is sufficient for practical use. It came to the conclusion that wavefront aberration can be measured with high accuracy. As a result, it was also confirmed that there was no problem in accuracy even if the microlens array was included in either the first part or the second part. In the case of an optical characteristic measuring apparatus permanently installed on the wafer stage, it is expected that the same problem can be improved by dividing the optical system and the light receiving element as in the case of the Shack-Hartmann wavefront aberration measuring apparatus. The

本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第1の観点からすると、被検光学系(PL)の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、第1の移動体(WTB)に設けられ、前記被検光学系を介した光が入射する対物光学系(94)を含む第1部分(28A)と;前記第1の移動体に相対移動可能に接続された第2の移動体(31)に設けられ、かつ前記第1部分とは物理的に分離され、前記対物光学系を介した光を検出する検出装置(95)を少なくとも含む第2部分(28B)と;を備える光学特性測定装置である。   The present invention has been made under the circumstances described above. From the first viewpoint, the present invention is an optical characteristic measuring apparatus for measuring the optical characteristics of a test optical system (PL), and includes a first moving body ( A first portion (28A) provided in the WTB) and including an objective optical system (94) on which light through the test optical system enters; a second portion connected to the first moving body so as to be relatively movable A second portion (28B) provided on the movable body (31) and physically separated from the first portion and including at least a detection device (95) for detecting light via the objective optical system; Is an optical characteristic measuring apparatus.

これによれば、被検光学系を介した光が入射する対物光学系を含む第1部分が、第1の移動体に設けられ、前記対物光学系を介した光を検出する検出装置(例えばCCDなどを含む)を少なくとも含み、第1部分と物理的に分離した第2部分が、第1の移動体に相対移動可能に接続された第2の移動体に設けられている。このため、第1部分が設けられた第1の移動体の重量化を招くことがないとともに、比較的重量な第2部分が設けられた第2の移動体に対して、第1の移動体を駆動することが可能になる。従って、第1部分と第2部分とを含む光学特性測定装置を、第1、第2の移動体に常設することができる一方、第1の移動体は対物光学系などの軽量の部材から成る第1部分のみが設けられるので、重量化を招くことがない。また、第2部分は、被検光学系から離して第2の移動体に設けることができるので、第2部分の発熱が被検光学系の周囲の雰囲気の空気揺らぎの要因になるのを抑制することができる。   According to this, the 1st part containing the objective optical system in which the light which passes through a to-be-tested optical system injects is provided in the 1st moving body, and the detection apparatus (for example, the light which passes through the said objective optical system (for example) And a second portion physically separated from the first portion is provided in a second moving body connected to the first moving body so as to be relatively movable. For this reason, the first moving body provided with the first portion is not increased in weight, and the first moving body is compared with the second moving body provided with the relatively heavy second portion. Can be driven. Accordingly, the optical characteristic measuring device including the first part and the second part can be permanently installed in the first and second moving bodies, while the first moving body is made of a lightweight member such as an objective optical system. Since only the first portion is provided, weight is not increased. Further, since the second part can be provided on the second moving body away from the test optical system, it is possible to suppress the heat generation of the second part from causing air fluctuations in the atmosphere around the test optical system. can do.

本発明は、第2の観点からすると、二次元面内を移動するステージ(31)と、前記ステージ上で少なくとも前記二次元面に直交する方向に移動可能とされたテーブル(WTB)とを含む移動体(WST)と;該移動体を駆動する駆動系(27)と;前記テーブルに前記第1部分(28A)が設けられ、前記ステージに前記第2部分(28B)が設けられた本発明の光学特性測定装置(28)と;を備えるステージ装置である。   From a second viewpoint, the present invention includes a stage (31) that moves in a two-dimensional plane, and a table (WTB) that is movable on the stage in at least a direction orthogonal to the two-dimensional plane. A moving body (WST); a drive system (27) for driving the moving body; the first portion (28A) provided on the table, and the second portion (28B) provided on the stage. And an optical characteristic measuring device (28).

これによれば、二次元面内を移動するステージと、該ステージ上で少なくとも前記二次元面に直交する方向に移動可能とされたテーブルとを含む移動体と、該移動体を駆動する駆動系とを備えている。そして、被検光学系を介した光が入射する対物光学系を含む第1部分と、前記対物光学系を介した光を検出する検出装置を少なくとも含む第2部分とに物理的に分離された、本発明の光学特性測定装置の第1部分がテーブルに設けられ、第2部分が前記ステージに設けられている。すなわち、比較的軽量な第1部分が、駆動時の高応答性や高い位置制御性が要求されるテーブルに設けられ、比較的重量の大きい検出装置を少なくとも含む第2部分が、テーブルに比べて駆動時の高応答性や高い位置制御性が要求されないステージに設けられている。従って、光学特性測定装置を移動体に常設することができるとともに、その移動体を構成するステージ及びテーブルそれぞれに要求される応答性や位置制御性を十分に満足することができる。また、第2部分は、被検光学系から離してステージに設けることができるので、第2部分の発熱が被検光学系の周囲の雰囲気の空気揺らぎの要因になるのを抑制することができる。   According to this, a movable body including a stage that moves in a two-dimensional plane, a table that is movable on the stage in a direction orthogonal to the two-dimensional plane, and a drive system that drives the movable body And. And it was physically separated into the 1st part containing the objective optical system in which the light which passes through a to-be-tested optical system injects, and the 2nd part containing at least the detection apparatus which detects the light through the said objective optical system The first part of the optical property measuring apparatus of the present invention is provided on the table, and the second part is provided on the stage. That is, the relatively light first part is provided in a table that requires high responsiveness during driving and high position controllability, and the second part including at least a relatively heavy detection device is compared to the table. It is provided on a stage that does not require high responsiveness or high position controllability during driving. Therefore, the optical characteristic measuring apparatus can be permanently installed on the moving body, and the responsiveness and position controllability required for each stage and table constituting the moving body can be sufficiently satisfied. Further, since the second portion can be provided on the stage away from the test optical system, it is possible to suppress the heat generation of the second portion from causing air fluctuations in the atmosphere around the test optical system. .

この場合において、前記ステージに設けられ、前記第2部分を含む前記ステージの少なくとも一部を冷却する冷却機構を更に備えることとすることができる。かかる場合には、冷却機構により第2部分を含む前記ステージの少なくとも一部を冷却することができるので、前記第2部分に含まれる検出装置の発熱が、その第2部分の周囲の部材及び雰囲気などに与える影響を抑制することができる。   In this case, it is possible to further include a cooling mechanism that is provided on the stage and cools at least a part of the stage including the second portion. In such a case, since at least a part of the stage including the second part can be cooled by the cooling mechanism, the heat generated by the detection device included in the second part is caused by the surrounding members and atmosphere of the second part. Etc. can be suppressed.

本発明は、第3の観点からすると、投影光学系(PL)を介した露光光(IL)により物体(W)を露光して、所定のパターンを物体上に転写する露光装置であって、前記物体が前記テーブル上に載置され、前記投影光学系を前記光学特性測定装置の前記被検光学系とする本発明のステージ装置を備える露光装置である。   From a third viewpoint, the present invention is an exposure apparatus that exposes an object (W) with exposure light (IL) via a projection optical system (PL) and transfers a predetermined pattern onto the object, An exposure apparatus comprising the stage apparatus according to the present invention, wherein the object is placed on the table, and the projection optical system is the optical system to be measured of the optical characteristic measurement apparatus.

これによれば、物体がテーブル上に載置され、投影光学系を光学特性測定装置の被検光学系とするステージ装置を備えているので、その光学特性測定装置により投影光学系の光学特性を十分な精度で測定することができ、その測定結果に基づいて、投影光学系の調整を行うことが可能になる。そして、この調整後の投影光学系を用いて上述の露光を行うことで、パターンを物体上に精度良く転写することが可能になる。また、物体が載置されたテーブルは駆動時の高応答性や高い位置制御性を有しているので、走査露光時に露光光の照射領域における物体表面を投影光学系の焦点深度範囲内に一致させることが可能となる。この点においても、高精度な露光を実現することが可能である。   According to this, since the object is placed on the table and the projection optical system is provided with the stage device that uses the optical characteristic measuring device as the test optical system, the optical characteristic measuring device can control the optical characteristics of the projection optical system. Measurement can be performed with sufficient accuracy, and the projection optical system can be adjusted based on the measurement result. Then, by performing the above-described exposure using the adjusted projection optical system, the pattern can be accurately transferred onto the object. In addition, since the table on which the object is placed has high responsiveness and high position controllability during driving, the object surface in the irradiation area of the exposure light during scanning exposure matches the depth of focus range of the projection optical system. It becomes possible to make it. Also in this respect, it is possible to realize highly accurate exposure.

《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態について、図1〜図9に基づいて説明する。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1には、本発明の一実施形態の露光装置100の概略構成が示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(スキャニング・ステッパ(スキャナ)とも呼ばれる)である。   FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan projection exposure apparatus (also called a scanning stepper (scanner)).

この露光装置100は、光源及び照明光学系を含み、露光光としての照明光ILによりレチクルRを照明する照明系10、マスクとしてのレチクルRを保持するレチクルステージRST、投影ユニットPU、物体としてのウエハWが載置される移動体としてのウエハステージWST、前記レチクルステージRST及び前記投影ユニットPUなどが搭載されたボディBD、及びこれらの制御系等を備えている。   The exposure apparatus 100 includes a light source and an illumination optical system. The illumination system 10 illuminates the reticle R with illumination light IL as exposure light, a reticle stage RST that holds the reticle R as a mask, a projection unit PU, and an object as an object. A wafer stage WST as a moving body on which the wafer W is placed, a body BD on which the reticle stage RST and the projection unit PU are mounted, a control system for these, and the like are provided.

前記照明系10は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号公報)などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変NDフィルタ、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を含んで構成されている。この照明系10では、レチクルブラインドで規定されレチクルR上でX軸方向に細長く伸びるスリット状の照明領域を照明光ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ILとしては、一例としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)あるいは回折光学素子などを用いることができる。   The illumination system 10 includes an illumination uniformizing optical system including a light source, an optical integrator, etc., as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 (corresponding to US Patent Application Publication No. 2003/0025890). It includes a splitter, a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, etc. (all not shown). In the illumination system 10, a slit-shaped illumination area that is defined by a reticle blind and extends elongated in the X-axis direction on the reticle R is illuminated with substantially uniform illuminance by the illumination light IL. Here, as the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. As the optical integrator, a fly-eye lens, a rod integrator (an internal reflection type integrator), a diffractive optical element, or the like can be used.

前記レチクルステージRSTは、後述する第2コラム34の天板を構成するレチクルベース36上に、その底面に設けられた不図示のエアベアリングなどによって例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このレチクルステージRST上には、レチクルRが、例えば真空吸着(又は静電吸着)により固定されている。レチクルステージRSTは、ここでは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部12(図1では図示せず、図6参照)により、水平面(XY平面)内で2次元的に(X軸方向、Y軸方向及びXY平面に直交するZ軸回りの回転方向(θz方向)に)微少駆動可能であるとともに、レチクルベース36上を所定の走査方向(ここでは、図1における紙面直交方向であるY軸方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となっている。   The reticle stage RST is levitated and supported on a reticle base 36 constituting a top plate of a second column 34, which will be described later, with a clearance of about several μm, for example, by an air bearing (not shown) provided on the bottom surface thereof. Yes. On reticle stage RST, reticle R is fixed by, for example, vacuum suction (or electrostatic suction). Here, the reticle stage RST is two-dimensionally (X-axis direction, Y-axis) in a horizontal plane (XY plane) by a reticle stage drive unit 12 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) including a linear motor or the like. Direction and a rotational direction (θz direction) around the Z axis perpendicular to the XY plane, and on the reticle base 36 in a predetermined scanning direction (here, the Y axis direction which is a direction perpendicular to the plane of FIG. 1) It is possible to drive at the scanning speed specified in the above.

レチクルステージRSTのステージ移動面内の位置は、そのレチクルステージRST上に固定された移動鏡15に測長ビームを照射するレチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)16によって、投影ユニットPUの鏡筒40側面に固定された固定鏡(参照鏡)14を基準として、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、移動鏡は、Y軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡とX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクル干渉計もレチクルY干渉計とレチクルX干渉計とが設けられ、更に、これらに対応して、X方向位置計測用の固定鏡と、Y方向位置計測用の固定鏡が設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡15、レチクル干渉計16、固定鏡14として示されている。なお、例えば、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡15の反射面に相当)を形成しても良い。また、レチクルステージRSTの走査方向(本実施形態ではY軸方向)の位置検出に用いられるX軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも1つのコーナーキューブ型ミラー(例えばレトロリフレクタ)を用いても良い。ここで、レチクルY干渉計とレチクルX干渉計の一方、例えばレチクルY干渉計は、測長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このレチクルY干渉計の計測値に基づきレチクルステージRSTのY位置に加え、θz方向の回転も計測できるようになっている。   The position of the reticle stage RST in the stage movement plane is determined by a projection unit by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 that irradiates a measuring mirror onto a movable mirror 15 fixed on the reticle stage RST. With a fixed mirror (reference mirror) 14 fixed to the side surface of the PU barrel 40 as a reference, it is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example. Here, actually, the movable mirror is provided with a Y movable mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction, and corresponds to these movable mirrors. The reticle interferometer is also provided with a reticle Y interferometer and a reticle X interferometer, and further, corresponding to these, a fixed mirror for measuring the X-direction position and a fixed mirror for measuring the Y-direction position are provided. However, in FIG. 1, these are typically shown as a movable mirror 15, a reticle interferometer 16, and a fixed mirror 14. For example, the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror 15). Further, at least one corner cube type mirror (for example, a retroreflector) is used instead of the reflecting surface extending in the X-axis direction used for detecting the position of the reticle stage RST in the scanning direction (Y-axis direction in the present embodiment). Also good. Here, one of the reticle Y interferometer and the reticle X interferometer, for example, the reticle Y interferometer is a two-axis interferometer having two measurement axes, and the reticle stage RST is based on the measurement value of the reticle Y interferometer. In addition to the Y position, rotation in the θz direction can also be measured.

レチクル干渉計16の計測値は、図6に示される主制御装置50に送られ、主制御装置50では、このレチクル干渉計16の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部12を介してレチクルステージRSTを駆動制御する。   The measurement value of reticle interferometer 16 is sent to main controller 50 shown in FIG. 6, and main controller 50 uses reticle stage drive unit 12 and reticle stage RST based on the measurement value of reticle interferometer 16. Is controlled.

前記投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方で、フランジFLGを介して、ボディBDを構成する鏡筒定盤38に保持されている。   The projection unit PU is held on the lens barrel surface plate 38 constituting the body BD via a flange FLG below the reticle stage RST in FIG.

ボディBDは、クリーンルームの床面F上に設置されたフレームキャスタFC上に設置された第1コラム32と、この第1コラム32の上に固定された第2コラム34とを備えている。   The body BD includes a first column 32 installed on a frame caster FC installed on the floor F of the clean room, and a second column 34 fixed on the first column 32.

前記フレームキャスタFCは、ベースプレートBSと、該ベースプレートBS上に設けられた複数本、例えば3本(又は4本)の脚部39(但し、図1における紙面奥側の脚部は図示省略)と、各脚部39の上端に固定された複数、例えば3つの第1防振機構56とを備えている。各第1防振機構56は、脚部39の上部に直列に接続された内圧が調整可能なエアマウント60と鏡筒定盤38を重力方向(Z軸方向)に高応答で微小駆動可能なボイスコイルモータ62とを含んで構成されている(図6参照)。この第1防振機構56の構成各部は、主制御装置50により制御される(図6参照)。   The frame caster FC includes a base plate BS and a plurality of, for example, three (or four) leg portions 39 provided on the base plate BS (however, the leg portions on the back side in FIG. 1 are not shown). A plurality of, for example, three first vibration isolation mechanisms 56 fixed to the upper ends of the leg portions 39 are provided. Each first vibration isolation mechanism 56 can finely drive the air mount 60 and the lens barrel surface plate 38, which are connected in series to the upper part of the leg portion 39 and can adjust the internal pressure, in the gravitational direction (Z-axis direction) with high response. And a voice coil motor 62 (see FIG. 6). Each component of the first vibration isolation mechanism 56 is controlled by the main controller 50 (see FIG. 6).

前記第1コラム32は、脚部39及び第1防振機構56によってほぼ水平に支持された前述の鏡筒定盤(メインフレーム)38を備えている。   The first column 32 includes the lens barrel surface plate (main frame) 38 supported substantially horizontally by the leg portion 39 and the first vibration isolation mechanism 56.

前記鏡筒定盤38の上面には、投影ユニットPUを取り囲む位置に、複数本、例えば3本の脚41(但し、図1における紙面奥側の脚は図示省略)の一端(下端)が固定されている。これらの脚41それぞれの他端(上端)面は、ほぼ同一の水平面上にあり、これらの脚41それぞれの上端面に前述のレチクルベース36の下面が固定されている。このようにして、複数本の脚41によってレチクルベース36が水平に支持されている。すなわち、レチクルベース36とこれを支持する3本の脚41とによって第2コラム34が構成されている。レチクルベース36には、その中央部に照明光ILの通路となる開口36aが形成されている。   On the upper surface of the lens barrel surface plate 38, one end (lower end) of a plurality of, for example, three legs 41 (note that the legs on the back side of the drawing in FIG. 1 are not shown) is fixed at a position surrounding the projection unit PU. Has been. The other end (upper end) surface of each leg 41 is on substantially the same horizontal plane, and the lower surface of the reticle base 36 is fixed to the upper end surface of each leg 41. In this way, the reticle base 36 is horizontally supported by the plurality of legs 41. That is, the second column 34 is configured by the reticle base 36 and the three legs 41 that support the reticle base 36. The reticle base 36 is formed with an opening 36a serving as a passage for the illumination light IL at the center thereof.

前記投影ユニットPUは、円筒状でその外周部の下端部近傍にフランジFLGが設けられた鏡筒40と、該鏡筒40に保持された複数の光学素子から成る被検光学系としての投影光学系PLとを備えている。投影光学系PLとしては、例えばZ軸方向の共通の光軸AXを有する複数のレンズ(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率(例えば1/4倍又は1/5倍)を有する。このため、照明系からの照明光ILによってレチクルRが照明されると、このレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介して前記照明領域内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が表面にレジスト(感光剤)が塗布されたウエハW上に形成される。   The projection unit PU is cylindrical and has a lens barrel 40 provided with a flange FLG in the vicinity of the lower end portion of the outer peripheral portion thereof, and a projection optical system as a test optical system comprising a plurality of optical elements held by the lens barrel 40. System PL. As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of lenses (lens elements) having a common optical axis AX in the Z-axis direction is used. This projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4 or 1/5). For this reason, when the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system, the reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area is projected via the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the reticle R. (A reduced image of a part of the circuit pattern) is formed on the wafer W having a surface coated with a resist (photosensitive agent).

本実施形態では、上記複数のレンズエレメントのうち、レチクルRに最も近いレンズエレメントを含む複数のレンズエレメント(以下、「可動レンズ」と呼ぶ)が独立に駆動可能となっている。本実施形態の場合、主制御装置50からの指令に基づいて結像特性補正コントローラ76(図6参照)によって、可動レンズを駆動する不図示の駆動素子の印加電圧が制御され、これによって、投影光学系PLの光学特性(例えば、ディストーション(倍率を含む)、非点収差、コマ収差、球面収差、像面湾曲(フォーカス))などが調整される。   In the present embodiment, among the plurality of lens elements, a plurality of lens elements including the lens element closest to the reticle R (hereinafter referred to as “movable lens”) can be driven independently. In the present embodiment, the image formation characteristic correction controller 76 (see FIG. 6) controls the applied voltage of a drive element (not shown) that drives the movable lens based on a command from the main control device 50, thereby causing projection. The optical characteristics (for example, distortion (including magnification), astigmatism, coma aberration, spherical aberration, curvature of field (focus)) of the optical system PL are adjusted.

前記ウエハステージWSTは、投影ユニットPUの下方に水平に配置されたステージベース71の上面に、その底面に設けられたエアベアリングなどを介して非接触で浮上支持されている。このウエハステージWST上に、不図示のウエハホルダを介してウエハWが真空吸着(又は静電吸着)によって保持されている。   Wafer stage WST is levitated and supported on the upper surface of stage base 71 disposed horizontally below projection unit PU in a non-contact manner via an air bearing or the like provided on the bottom surface thereof. On wafer stage WST, wafer W is held by vacuum suction (or electrostatic suction) via a wafer holder (not shown).

前記ステージベース71は、ベースプレートBS上の複数箇所(例えば3箇所)にそれぞれ設けられた複数(例えば3つ)の支持部材73と、該各支持部材73の上面にそれぞれ固定された複数(例えば3つ)の第2防振機構66とによって、ほぼ水平に支持されている。各第2防振機構66は、図6に示されるように、上述の第1防振機構56と同様にエアマウント68とボイスコイルモータ72とを含んで構成され、これらエアマウント68、ボイスコイルモータ72が、主制御装置50により制御されるようになっている。   The stage base 71 includes a plurality of (for example, three) support members 73 provided at a plurality of locations (for example, three locations) on the base plate BS, and a plurality of (for example, three) fixed to the upper surface of each of the support members 73. The second vibration isolation mechanism 66 is supported substantially horizontally. As shown in FIG. 6, each second vibration isolation mechanism 66 includes an air mount 68 and a voice coil motor 72 in the same manner as the first vibration isolation mechanism 56 described above. The motor 72 is controlled by the main controller 50.

前記ステージベース71の+Z側の面(上面)は、その平坦度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージWSTの移動基準面(ガイド面)とされている。本実施系形態の露光装置100では、上記のステージベース71の上面(ウエハステージWSTのガイド面)の投影光学系PLの光軸AXに直交する面(XY面)に対する傾斜及び光軸AX方向(Z軸方向)に関する位置の情報を計測する計測機構が設けられている。この計測機構は、図1に示されるように、鏡筒定盤38の同一直線状にない3箇所にそれぞれ設けられた3つのZ干渉計102a〜102c(ただし、図1では紙面奥側のZ干渉計102cについては不図示、図6参照)によって構成されている。Z干渉計102a〜102cのそれぞれは、ステージベース71の上面のそれぞれの計測点でのZ軸方向に関する位置情報を、鏡筒定盤38を基準として検出する。Z干渉計102a〜102cの出力は、図6の主制御装置50に供給されている。主制御装置50は、Z干渉計102a〜102cの計測値の平均値に基づいて、ステージベース71の上面のZ位置を算出し、Z干渉計102a〜102cの計測値に基づいてステージベース71の上面のXY面に対する傾斜(θx回転、θy回転)を算出する。   The + Z side surface (upper surface) of the stage base 71 is processed so as to have a very high flatness, and is used as a movement reference surface (guide surface) of the wafer stage WST. In exposure apparatus 100 of the present embodiment, the upper surface of stage base 71 (the guide surface of wafer stage WST) is inclined with respect to a plane (XY plane) orthogonal to optical axis AX of projection optical system PL and in the direction of optical axis AX ( A measurement mechanism for measuring position information regarding the Z-axis direction) is provided. As shown in FIG. 1, the measuring mechanism includes three Z interferometers 102a to 102c (in FIG. 1, Z on the back side of the drawing) provided at three positions not in the same straight line of the lens barrel surface plate 38, respectively. The interferometer 102c is configured by an unillustrated reference (see FIG. 6). Each of the Z interferometers 102 a to 102 c detects position information regarding the Z-axis direction at each measurement point on the upper surface of the stage base 71 with reference to the lens barrel surface plate 38. Outputs of the Z interferometers 102a to 102c are supplied to the main controller 50 shown in FIG. Main controller 50 calculates the Z position of the upper surface of stage base 71 based on the average value of the measured values of Z interferometers 102a to 102c, and determines the position of stage base 71 based on the measured values of Z interferometers 102a to 102c. The inclination (θx rotation, θy rotation) of the upper surface with respect to the XY plane is calculated.

前記ウエハステージWSTは、投影ユニットPUの図1における下方に配置され、後述するウエハステージ駆動部27(図6参照)によって駆動され、上記ガイド面に沿ってXY面内で移動する。   Wafer stage WST is arranged below projection unit PU in FIG. 1, is driven by wafer stage drive unit 27 (see FIG. 6) described later, and moves in the XY plane along the guide surface.

これを更に詳述すると、ウエハステージWSTは、図2の斜視図に、取り出して示されるように、第2の移動体としてのステージ31と、該ステージ31上にZ・チルト駆動機構VZ1〜VZ3(図2では不図示、図5等参照)を介して搭載された、第1の移動体としてのテーブルWTBとを備えている。Z・チルト駆動機構VZ1〜VZ3は、実際には、ステージ31上でテーブルWTBを3点で支持する3つのアクチュエータ(例えば、ボイスコイルモータ又はEIコア)等を含んで構成され、テーブルWTBをZ軸方向、θx方向(X軸回りの回転方向)、θy方向(Y軸回りの回転方向)の3自由度方向に微小駆動する。 More specifically, the wafer stage WST includes a stage 31 as a second moving body and a Z / tilt drive mechanism VZ 1 to VZ 1 on the stage 31 as shown in the perspective view of FIG. And a table WTB as a first moving body mounted via VZ 3 (not shown in FIG. 2, see FIG. 5). The Z / tilt driving mechanisms VZ 1 to VZ 3 are actually configured to include three actuators (for example, a voice coil motor or an EI core) that support the table WTB on the stage 31 at three points, and the table WTB. Are driven minutely in the three-degree-of-freedom directions of the Z-axis direction, θx direction (rotation direction around the X axis), and θy direction (rotation direction around the Y axis).

前記ステージ31は、天板30と該天板30の下面に固定されたY可動子132Yとを備えている。ステージ31の下面(Y可動子132Yの下面)には、不図示のエアベアリングが複数設けられ、これらのエアベアリングを介してウエハステージWSTが前述のガイド面の上方に数μm程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。   The stage 31 includes a top plate 30 and a Y mover 132Y fixed to the lower surface of the top plate 30. A plurality of air bearings (not shown) are provided on the lower surface of the stage 31 (the lower surface of the Y movable element 132Y), and the wafer stage WST passes above these guide surfaces via a clearance of about several μm via these air bearings. It is supported by levitating without contact.

前記Y可動子132Yは、図2に示されるように、断面矩形枠状でY軸方向に伸びる可動子ヨーク(マグネットプレート)138と、該可動子ヨーク138の内面側の上下対向面に相互に対向してかつY軸方向に沿って所定間隔で交互に配列されたN極永久磁石,S極永久磁石から成る複数の界磁石137とを備えている。この場合、相互に隣接する界磁石同士の極性は相互に逆極性であるとともに、相互に対向する界磁石同士の極性も相互に逆極性となっている。このため、可動子ヨーク138の内部空間には、Y軸方向に沿って交番磁界が形成されている。   As shown in FIG. 2, the Y mover 132 </ b> Y is mutually connected to a mover yoke (magnet plate) 138 having a rectangular frame shape and extending in the Y-axis direction, and an upper and lower opposing surface on the inner surface side of the mover yoke 138. A plurality of field magnets 137 made of N-pole permanent magnets and S-pole permanent magnets that are opposed to each other and arranged alternately at a predetermined interval along the Y-axis direction are provided. In this case, the polarities of the field magnets adjacent to each other are opposite to each other, and the polarities of the field magnets facing each other are also opposite to each other. For this reason, an alternating magnetic field is formed in the inner space of the mover yoke 138 along the Y-axis direction.

上記Y可動子132Yの可動子ヨーク138の内部空間に、Y軸方向を長手方向とするY軸固定子134Yが挿入されている。このY軸固定子134Yは、ここではY軸方向に沿って配列された複数の電機子コイルを有する電機子ユニットによって構成されている。   A Y-axis stator 134Y whose longitudinal direction is the Y-axis direction is inserted into the inner space of the mover yoke 138 of the Y mover 132Y. Here, the Y-axis stator 134Y is configured by an armature unit having a plurality of armature coils arranged along the Y-axis direction.

この場合、Y可動子132YとY軸固定子134Yとによって、ウエハステージWSTを走査方向(Y軸方向)に駆動するムービングマグネット型の電磁力駆動方式のY軸リニアモータ136Yが構成されている(図3参照)。   In this case, the Y mover 132Y and the Y axis stator 134Y constitute a moving magnet type electromagnetic force drive type Y axis linear motor 136Y that drives the wafer stage WST in the scanning direction (Y axis direction) ( (See FIG. 3).

前記Y軸固定子134Yの長手方向の一側(−Y側)、他側(+Y側)の端部には、図3に示されるように、X可動子132X1、132X2が、それぞれ固定されている。+Y側のX可動子132X2は、図2に示されるように、YZ断面T字状の形状を有しており、その内部(又は外部)には不図示の電機子コイルがX軸方向に沿って所定間隔で配設されている。すなわち、X可動子132X2は、電機子ユニットによって構成されている。 As shown in FIG. 3, X movers 132X 1 and 132X 2 are fixed to one end (−Y side) and the other side (+ Y side) in the longitudinal direction of the Y-axis stator 134Y. Has been. As shown in FIG. 2, the X mover 132X 2 on the + Y side has a T-shaped YZ cross section, and an armature coil (not shown) is arranged in the X axis direction inside (or outside). It is arranged at a predetermined interval along. That is, the X mover 132X 2 is configured by an armature unit.

−Y側のX可動子132X1は、X可動子132X2と、左右対称ではあるが、同様に構成されている。 The −Y side X mover 132X 1 is configured in the same manner as the X mover 132X 2 although it is bilaterally symmetric.

一方のX可動子132X1は、図3の平面図に示されるように、ステージベース71の−Y側に配設されX軸方向に伸びるX軸固定子134X1とともに、ムービングコイル型の電磁力駆動方式のリニアモータから成るX軸リニアモータ136X1を構成している。すなわち、X軸固定子134X1は、YZ断面U字状の形状を有し、床面F上に固定された2本の支持部材164によってその長手方向の一側と他側の端部近傍をそれぞれ支持されている。X軸固定子134X1は、その内側の上下の対向面には前述のY可動子132Yと同様に、複数の界磁石がX軸方向に沿って所定間隔で配列され、その内部空間にX軸方向に沿って交番磁界が形成されている。そして、この交番磁界の内部にX可動子132X1が挿入されている。 As shown in the plan view of FIG. 3, one X mover 132 </ b> X 1 has a moving coil electromagnetic force together with an X-axis stator 134 </ b> X 1 disposed on the −Y side of the stage base 71 and extending in the X-axis direction. constitute the X-axis linear motor 136X 1 consisting of a linear motor of the drive system. In other words, the X-axis stator 134X 1 has a Y-shaped U-shaped cross section, and the two support members 164 fixed on the floor surface F are used to move the vicinity of one end and the other end in the longitudinal direction. Each is supported. The X-axis stator 134X 1 has a plurality of field magnets arranged at predetermined intervals along the X-axis direction on the inner upper and lower opposing surfaces in the same manner as the Y-movable element 132Y described above. An alternating magnetic field is formed along the direction. An X mover 132X 1 is inserted in the alternating magnetic field.

他方のX可動子132X2は、上記X軸固定子134X1と左右対称に構成され、2本の支持部材166によって床面F上に支持されたX軸固定子134X2とともに、ムービングコイル型の電磁力駆動方式のリニアモータから成るX軸リニアモータ136X2を構成している。 The other X mover 132X 2 is configured symmetrically with the X axis stator 134X 1, and together with the X axis stator 134X 2 supported on the floor surface F by two support members 166, is a moving coil type. An X-axis linear motor 136X 2 composed of an electromagnetic force drive type linear motor is constructed.

本実施形態では、X軸リニアモータ136X1、136X2によって、Y軸リニアモータ136Yとともに、ウエハステージWSTがX軸方向に沿って駆動される。また、X軸リニアモータ136X1、136X2がそれぞれ発生するX軸方向の電磁力(駆動力)を僅かに異ならせることにより、ウエハステージWSTをθz方向に回転させることもできる。 In the present embodiment, wafer stage WST is driven along the X-axis direction together with Y-axis linear motor 136Y by X-axis linear motors 136X 1 and 136X 2 . In addition, wafer stage WST can be rotated in the θz direction by slightly varying the X-axis electromagnetic force (driving force) generated by X-axis linear motors 136X 1 and 136X 2 , respectively.

すなわち、本実施形態ではウエハステージWSTをY軸方向に駆動するY軸リニアモータ136Yと、一対のX軸リニアモータ136X1、136X2とによって、ウエハステージWSTをXY2次元面内で自在に駆動するXY駆動部が構成されている。また、このXY駆動部と前述したZ・チルト駆動機構VZ1〜VZ3とによって、ステージ31をX軸及びY軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、テーブルWTBをZ軸方向、θx方向、θy方向及びθz方向に微小駆動する駆動系としてのウエハステージ駆動部27(図6参照)が構成されている。ウエハステージ駆動部27の構成各部は、主制御装置50により制御される(図6参照)。 That is, in the present embodiment, wafer stage WST is freely driven in the XY two- dimensional plane by Y-axis linear motor 136Y that drives wafer stage WST in the Y-axis direction and a pair of X-axis linear motors 136X 1 and 136X 2. An XY drive unit is configured. The stage 31 is driven with a predetermined stroke in the X-axis and Y-axis directions by the XY drive unit and the Z / tilt drive mechanisms VZ 1 to VZ 3 described above, and the table WTB is driven in the Z-axis direction, θx direction, θy. A wafer stage drive unit 27 (see FIG. 6) is configured as a drive system that finely drives in the direction and θz direction. Each component of the wafer stage drive unit 27 is controlled by the main controller 50 (see FIG. 6).

前記テーブルWTBの上面に、不図示のウエハホルダを介してウエハWが真空吸着(又は静電吸着)等により吸着保持されている。   Wafer W is sucked and held on the upper surface of table WTB by vacuum suction (or electrostatic suction) or the like via a wafer holder (not shown).

図1に戻り、ウエハステージWSTのXY面内の位置情報は、当該ウエハステージWST(より正確にはテーブルWTB)に固定された移動鏡17に測長ビームを照射するウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)18によって、投影ユニットPUの鏡筒40の側面に固定された固定鏡29の反射面を基準として、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出されている。ウエハ干渉計18は、前述の鏡筒定盤38の下面に吊り下げ支持状態で固定されている。   Returning to FIG. 1, the position information of the wafer stage WST in the XY plane is based on a wafer laser interferometer (hereinafter, “ 18) (referred to as “wafer interferometer”) 18 is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm, for example, with reference to the reflecting surface of the fixed mirror 29 fixed to the side surface of the barrel 40 of the projection unit PU. The wafer interferometer 18 is fixed to the lower surface of the lens barrel surface plate 38 in a suspended and supported state.

ここで、ウエハステージWST(より正確にはテーブルWTB)上には、実際には、図2(及び図3)に示されるように、走査方向であるY軸方向に直交する反射面を有するY移動鏡17Yと非走査方向であるX軸方向に直交する反射面を有するX移動鏡17Xとが設けられ、これに対応してXレーザ干渉計18XとYレーザ干渉計18Yとが設けられ(図3参照)、さらに固定鏡も、X軸方向位置計測用とY軸方向位置計測用のものがそれぞれ設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡17、ウエハ干渉計18、固定鏡29として図示されている。   Here, on wafer stage WST (more precisely, table WTB), actually, as shown in FIG. 2 (and FIG. 3), Y having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction that is the scanning direction. A movable mirror 17Y and an X movable mirror 17X having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction, which is a non-scanning direction, are provided, and an X laser interferometer 18X and a Y laser interferometer 18Y are provided correspondingly (see FIG. 3), and fixed mirrors are also provided for X-axis direction position measurement and Y-axis direction position measurement, respectively, but in FIG. 1, these are representatively movable mirror 17, wafer interferometer 18, and fixed mirror. Illustrated as mirror 29.

なお、例えば、テーブルWTBの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡17X,17Yの反射面に相当)を形成しても良い。また、Xレーザ干渉計18X及びYレーザ干渉計18Yは測長軸を複数有する多軸干渉計であり、テーブルWTBのX、Y位置の他、回転(ヨーイング(θz方向の回転)、ピッチング(θx方向の回転)、ローリング(θy方向の回転))も計測可能となっている。従って、以下の説明ではウエハ干渉計18によって、テーブルWTBのX、Y、θz、θy、θxの5自由度方向の位置情報が計測されるものとする。   For example, the end surface of the table WTB may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surfaces of the movable mirrors 17X and 17Y). The X laser interferometer 18X and the Y laser interferometer 18Y are multi-axis interferometers having a plurality of measurement axes. In addition to the X and Y positions of the table WTB, rotation (yawing (rotation in the θz direction)), pitching (θx Direction rotation) and rolling (rotation in the θy direction)) can also be measured. Therefore, in the following description, it is assumed that the wafer interferometer 18 measures position information of the table WTB in the X, Y, θz, θy, and θx directions in five degrees of freedom.

テーブルWTBの位置情報(又は速度情報)は、図6の主制御装置50に送られ、主制御装置50では前記位置情報(又は速度情報)に基づいてウエハステージ駆動部27(より正確には、前述したXY駆動部)を介してウエハステージWSTのXY面内の位置を制御する。ここで、テーブルWTBの位置情報に基づいて、ウエハステージWSTを制御するとしているのは、ウエハ干渉計18からは、テーブルWTBのX、Y、θz、θy、θxの5自由度方向の位置情報が主制御装置50に供給されるが、X軸、Y軸及びθz方向以外のθy及びθx方向の位置情報は、テーブルWTBの傾きに起因するX軸、Y軸方向に関する位置計測誤差(一種のアッベ誤差)の算出に用いられ、この算出結果に基づいてウエハステージWSTのXY面内の位置が補正されるからである。すなわち、θy及びθx方向の位置情報は、直接的にテーブルWTBの傾きの調整に用いられるものでない。   The position information (or speed information) of the table WTB is sent to the main controller 50 in FIG. 6, and the main controller 50 determines the wafer stage drive unit 27 (more precisely, based on the position information (or speed information)). The position of wafer stage WST in the XY plane is controlled via the above-described XY drive unit). Here, the wafer stage WST is controlled on the basis of the position information of the table WTB. From the wafer interferometer 18, the position information of the table WTB in the X, Y, θz, θy, and θx directions in five degrees of freedom. Is supplied to the main controller 50, but the position information in the θy and θx directions other than the X, Y, and θz directions is a position measurement error (a kind of position error in the X and Y axis directions caused by the inclination of the table WTB). This is because the position of the wafer stage WST in the XY plane is corrected based on the calculation result. That is, the position information in the θy and θx directions is not directly used for adjusting the tilt of the table WTB.

前記テーブルWTB及び天板30の+X側端部かつ−Y側端部のコーナー部分には、図2に示されるように、相互に物理的に分離された第1部分28Aと第2部分28Bとを有する光学特性測定装置としての波面計測器28が取り付けられている。この波面計測器28を構成する第1部分28AはテーブルWTB側に設けられ、第2部分28Bは天板30に設けられている。   The corner portions of the table WTB and the + X side end and the −Y side end of the top plate 30 are, as shown in FIG. 2, a first portion 28A and a second portion 28B that are physically separated from each other. A wavefront measuring device 28 is attached as an optical characteristic measuring device having The first portion 28A constituting the wavefront measuring instrument 28 is provided on the table WTB side, and the second portion 28B is provided on the top plate 30.

波面計測器28を構成する前記第1部分28Aは、図4に示されるように、テーブルWTBの+X側端部かつ−Y側端部のコーナー部分に形成された切り欠き部に固定され、テーブルWTBと一体で見かけ上ほぼ矩形の板を構成する第1筐体86と、該第1筐体86の内部に配置され不図示の保持部材を介して保持された対物光学系94とを備えている。   As shown in FIG. 4, the first portion 28A constituting the wavefront measuring instrument 28 is fixed to a notch formed at the corner portion of the + X side end portion and the −Y side end portion of the table WTB. A first housing 86 that is integrated with the WTB and forms an apparently rectangular plate, and an objective optical system 94 that is disposed inside the first housing 86 and is held via a holding member (not shown). Yes.

前記第2部分28Bは、天板30の+X側端部かつ−Y側端部のコーナー部分に形成された切り欠き部に固定され、天板30と一体で見かけ上ほぼ矩形の板を構成する第2筐体87と、該第2筐体87内部の所定位置に設けられた波面分割光学素子としてのマイクロレンズアレイMLAと、マイクロレンズアレイMLAの下方(−Z側)に設けられた検出装置95とを備えている。   The second portion 28 </ b> B is fixed to a notch formed at the corner portion of the + X side end portion and the −Y side end portion of the top plate 30, and constitutes a substantially rectangular plate integrally with the top plate 30. Second housing 87, microlens array MLA as a wavefront splitting optical element provided at a predetermined position inside second housing 87, and detection device provided below microlens array MLA (on the −Z side) 95.

前記第1筐体86は、上壁(+Z側の壁)、底壁(−Z側の壁)に円形開口86a、86bがそれぞれ形成された中空箱型の部材から成る。この第1筐体86の上端部には、開口86aを閉塞する状態で、標示板88が設けられている。標示板88はガラス基板を基材とし、その表面が、ウエハホルダに固定されたウエハWの表面とほぼ同じ高さとされている。標示板88の上面には、クロム等の金属の蒸着により中央部に円形の開口88aを有する遮光膜が形成され、該遮光膜によって被検光学系としての投影光学系PLの波面収差の計測の際に周囲からの不要な光が第1筐体86内部の対物光学系94に入射するのが遮られている。標示板88の表面における開口88aの周辺には、3組以上の2次元位置検出用マークが形成されている。また、標示板88の表面には、上方から光が照射された場合に、ほぼ理想な点光源となって球面波を発生する所定の直径、例えば10μm程度の自己収差測定用のピンホールパターンが形成されている。   The first housing 86 is formed of a hollow box-shaped member having circular openings 86a and 86b formed on the upper wall (+ Z side wall) and the bottom wall (−Z side wall), respectively. A sign plate 88 is provided at the upper end of the first housing 86 so as to close the opening 86a. The sign plate 88 uses a glass substrate as a base material, and the surface thereof is approximately the same height as the surface of the wafer W fixed to the wafer holder. A light shielding film having a circular opening 88a at the center is formed by vapor deposition of a metal such as chrome on the upper surface of the marking plate 88, and measurement of the wavefront aberration of the projection optical system PL as the test optical system is performed by the light shielding film. At this time, unnecessary light from the surroundings is blocked from entering the objective optical system 94 inside the first housing 86. Three or more sets of two-dimensional position detection marks are formed around the opening 88a on the surface of the marking plate 88. The surface of the marking plate 88 has a pinhole pattern for measuring self-aberration having a predetermined diameter, for example, about 10 μm, which generates a spherical wave as an almost ideal point light source when light is irradiated from above. Is formed.

前記第2筐体87は、その上壁(+Z側の壁)に円形開口87aが形成された中空箱型の部材から成る。前記マイクロレンズアレイMLAは、図9に示されるように光軸AXに直交する面内にアレイ状に配置された複数の小さなレンズエレメントを有している。ここでは、マイクロレンズアレイMLAを構成する各凸レンズエレメントとして、例えば図10(A)に示されるレンズエレメントLSが用いられているものとする。   The second casing 87 is made of a hollow box-shaped member having a circular opening 87a formed in the upper wall (+ Z side wall). The microlens array MLA has a plurality of small lens elements arranged in an array in a plane orthogonal to the optical axis AX as shown in FIG. Here, for example, a lens element LS shown in FIG. 10A is used as each convex lens element constituting the microlens array MLA.

前記検出装置95は、2次元CCD等から成る受光素子92と、該受光素子92を駆動する電気回路90とを含み、前記第2筐体87の内部底面に固定されている。受光素子92は、対物光学系94に入射し、マイクロレンズアレイMLAから出射される光束のすべてを受光するのに十分な面積の受光面を有している。また、前記電気回路90は、その機能上、受光素子92の近傍に配置せざるを得ない回路、例えば電荷転送制御回路等の電気回路である。受光素子92から物理的に切り離すことが可能な電気回路は、ウエハステージWSTから離れた位置に配置され、電気回路90と不図示のフラットケーブルにて接続されている。なお、検出装置95による計測データは主制御装置50に出力されるようになっている(図6参照)。   The detection device 95 includes a light receiving element 92 composed of a two-dimensional CCD and the like, and an electric circuit 90 for driving the light receiving element 92, and is fixed to the inner bottom surface of the second casing 87. The light receiving element 92 has a light receiving surface having an area sufficient to receive all of the light beams incident on the objective optical system 94 and emitted from the microlens array MLA. The electric circuit 90 is a circuit that must be disposed in the vicinity of the light receiving element 92 due to its function, for example, an electric circuit such as a charge transfer control circuit. The electric circuit that can be physically separated from the light receiving element 92 is disposed at a position away from wafer stage WST, and is connected to electric circuit 90 by a flat cable (not shown). In addition, the measurement data by the detection apparatus 95 is output to the main control apparatus 50 (refer FIG. 6).

ところで、本実施形態においては、上述したようにウエハステージWSTをリニアモータやボイスコイルモータ等を用いて駆動するため、これらのモータの発熱が周辺雰囲気に影響を与え、ひいては露光精度に影響を与えることを極力抑制するため、天板30に冷却機構150(図5参照)が設けられている。   By the way, in the present embodiment, since the wafer stage WST is driven using a linear motor, a voice coil motor, or the like as described above, the heat generated by these motors affects the surrounding atmosphere and consequently the exposure accuracy. In order to suppress this as much as possible, the top plate 30 is provided with a cooling mechanism 150 (see FIG. 5).

図5は、冷却機構150の構成を示すために、ウエハステージWSTからテーブルWTBを取り外した状態を示す平面図である。この図5に示されるように、ステージ31の天板30の上面には、図示のように所定形状に折り曲げられた第1配管177が設けられている。この第1配管177の一端部(−Y側端部)には、コネクタ176を介して供給管175の一端が接続されている。この供給管175の他端側には、流体供給装置131a(図6参照)が接続されている。また、第1配管177の他端部(+Y側端部)には、コネクタ178を介して第2配管179の一端部が接続されている。第2配管179は、天板30の底面の全面に渡って敷設されている。また、この第2配管178は波面計測器28の第2部分28Bの底面にもその一部が敷設されている。第2配管179の他端にはコネクタ181を介して排出管182の一端が接続されており、この排出管182の他端側は流体回収装置131b(図6参照)に接続されている。   FIG. 5 is a plan view showing a state where table WTB is detached from wafer stage WST in order to show the configuration of cooling mechanism 150. As shown in FIG. 5, on the top surface of the top plate 30 of the stage 31, there is provided a first pipe 177 bent into a predetermined shape as shown. One end of a supply pipe 175 is connected to one end (−Y side end) of the first pipe 177 via a connector 176. A fluid supply device 131a (see FIG. 6) is connected to the other end of the supply pipe 175. In addition, one end of the second pipe 179 is connected to the other end (+ Y side end) of the first pipe 177 via a connector 178. The second pipe 179 is laid over the entire bottom surface of the top plate 30. A part of the second pipe 178 is also laid on the bottom surface of the second portion 28 </ b> B of the wavefront measuring instrument 28. One end of a discharge pipe 182 is connected to the other end of the second pipe 179 via a connector 181, and the other end side of the discharge pipe 182 is connected to a fluid recovery device 131b (see FIG. 6).

前記流体供給装置131aから水又はハイドロフロロエーテル(HFE)などの温度制御された冷媒が、供給管175及びコネクタ176を介して第1配管177に供給される。そして、この冷媒は、コネクタ178を介して第2配管179内部を経由して、コネクタ181及び排出管182を介して流体回収装置131bに回収される。   A temperature-controlled refrigerant such as water or hydrofluoroether (HFE) is supplied from the fluid supply device 131 a to the first pipe 177 through the supply pipe 175 and the connector 176. Then, the refrigerant is recovered by the fluid recovery device 131 b via the connector 181 and the discharge pipe 182 via the second pipe 179 and the connector 178.

本実施形態では、上記配管175、177、179、182と、コネクタ176、178、181と、流体供給装置131aと、流体回収装置131bとによって、冷却機構150が構成されている。   In the present embodiment, the piping 175, 177, 179, 182; the connectors 176, 178, 181; the fluid supply device 131a; and the fluid recovery device 131b constitute a cooling mechanism 150.

このようにして構成された冷却機構により、ステージ31を構成する天板30、ひいてはZ・チルト駆動機構VZ1〜VZ3を構成するアクチュエータやYリニアモータが冷却されるとともに、波面計測器28の第2部分28B内部の検出装置95が冷却されるようになっている。 The cooling mechanism configured in this manner cools the top plate 30 constituting the stage 31 and eventually the actuators and Y linear motors constituting the Z / tilt drive mechanisms VZ 1 to VZ 3 , and the wavefront measuring instrument 28. The detection device 95 inside the second portion 28B is cooled.

本実施形態では、ステージ31と、該ステージ31上でZ軸、θx、θy方向に移動可能とされたテーブルWTBとを含むウエハステージWSTと、該ウエハステージWSTを駆動するウエハステージ駆動部27と、前記波面計測器28とを含んでステージ装置が構成されている。   In the present embodiment, a wafer stage WST including a stage 31 and a table WTB movable on the stage 31 in the Z-axis, θx, and θy directions, and a wafer stage driving unit 27 that drives the wafer stage WST, A stage apparatus is configured including the wavefront measuring instrument 28.

本実施形態の露光装置100は、図1に示されるように、投影ユニットPUが保持された前述の鏡筒定盤38の下方に吊り下げ状態で固定された照射系60aと、受光系60bとから成り、例えば特開平6−283403号公報(対応米国特許第5,448,332号)等に開示されるものと同様に構成された斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。この場合、照射系60a及び受光系60bと、投影ユニットPUとが、同一の部材(鏡筒定盤38)に取り付けられており、両者の位置関係が一定に維持されている。   As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 of the present embodiment includes an irradiation system 60a fixed in a suspended state below the lens barrel surface plate 38 holding the projection unit PU, and a light receiving system 60b. For example, an oblique incidence type multi-point focal position detection system having the same structure as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 (corresponding to US Pat. No. 5,448,332) is provided. . In this case, the irradiation system 60a and the light receiving system 60b and the projection unit PU are attached to the same member (lens barrel surface plate 38), and the positional relationship between them is maintained constant.

この多点焦点位置検出系の照射系60a内部の光源は、主制御装置50によってオン・オフが制御され、受光系60bからの出力信号(焦点ずれ信号(デフォーカス信号))は、主制御装置50に供給されている(図6参照)。主制御装置50は、走査露光時などに、焦点ずれ信号(デフォーカス信号)、例えばSカーブ信号に基づいてウエハW表面のZ位置、θx方向の回転,θy方向回転を算出し、その算出結果に基づいて、ウエハステージ駆動部27(より正確には、Z・チルト駆動機構)を介してテーブルWTBのZ軸方向への移動、及び2次元方向の傾斜(すなわち、θx,θy方向の回転)を制御することで、照明光ILの照射領域(前述の照明領域と共役な照明光ILの照射領域)内で投影光学系PLの結像面とウエハWの表面とを実質的に合致させるオートフォーカス(自動焦点合わせ)及びオートレベリングを実行する。   The light source in the irradiation system 60a of this multipoint focal position detection system is controlled to be turned on / off by the main controller 50, and an output signal (defocus signal (defocus signal)) from the light receiving system 60b is sent to the main controller. 50 (see FIG. 6). Main controller 50 calculates the Z position, θx direction rotation, and θy direction rotation of the surface of wafer W based on a defocus signal (defocus signal), for example, an S curve signal, during scanning exposure, and the calculation result. Based on the above, the movement of the table WTB in the Z-axis direction via the wafer stage drive unit 27 (more precisely, the Z / tilt drive mechanism) and the tilt in the two-dimensional direction (that is, rotation in the θx and θy directions) Is controlled so that the imaging plane of the projection optical system PL substantially matches the surface of the wafer W within the irradiation area of the illumination light IL (the irradiation area of the illumination light IL conjugate with the above-described illumination area). Perform focus (autofocus) and auto leveling.

なお、図示は省略されているが、本実施形態の露光装置100では、投影ユニットPUの近傍に、テーブルWTB上の不図示の基準マークや、ウエハ上のアライメントマークのX、Y2次元方向の位置情報を検出するオフアクシス方式のアライメント系が設けられている。このアライメント系としては、例えば、ウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子(CCD)等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のアライメントセンサが用いられている。本実施形態では、このアライメント系は、前述の標示板88上の2次元位置検出用マークの検出にも用いられる。   Although not shown, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, positions of reference marks (not shown) on the table WTB and alignment marks on the wafer in the X and Y two-dimensional directions are near the projection unit PU. An off-axis alignment system for detecting information is provided. As this alignment system, for example, the target mark is irradiated with a broadband detection light beam that does not sensitize the resist on the wafer, and the target mark image formed on the light receiving surface by the reflected light from the target mark and an index (not shown) An image processing type FIA (Field Image Alignment) type alignment sensor that captures the image of the image using an image sensor (CCD) or the like and outputs the imaged signals is used. In the present embodiment, this alignment system is also used for detecting the two-dimensional position detection mark on the above-described sign plate 88.

図6には、露光装置100における制御系の主要な構成が、簡略化してブロック図にて示されている。この制御系は、主制御装置50を中心として構成されている。主制御装置50は、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。   FIG. 6 is a simplified block diagram showing the main configuration of the control system in the exposure apparatus 100. This control system is configured around the main controller 50. The main controller 50 includes a so-called microcomputer (or workstation) including a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc. To control.

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100において行われる、オン・ボディでの投影光学系PLの波面収差の計測動作について、図7のフローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照しつつ説明する。   Next, the on-body wavefront aberration measurement operation of the projection optical system PL performed in the exposure apparatus 100 of the present embodiment configured as described above will be described in accordance with the flowchart of FIG. This will be described with reference to the drawings.

前提として、波面計測器28の標示板88の開口88a及び不図示の自己収差測定用のピンホールパターンとウエハステージWST(テーブルWTB)との位置関係は、標示板88上の2次元位置マークをアライメント系で観察することにより、正確に求められているものとする。すなわち、主制御装置50が、ウエハ干渉計18から出力される位置情報(速度情報)に基づいて、標示板88の開口88a及び自己収差測定用のピンホールパターンのXY位置を正確に検出でき、かつ、ウエハステージ駆動部27を介してウエハステージWSTを駆動制御することで、標示板88の開口88a及び自己収差測定用のピンホールパターンを所望のXY位置に精度良く位置決めできるものとする。また、ステージ31とテーブルWTBとが所定の位置関係になるように、Zチルト駆動機構VZ1〜VZ3を制御する。 As a premise, the positional relationship between the opening 88a of the sign plate 88 of the wavefront measuring instrument 28 and the pinhole pattern for self aberration measurement (not shown) and the wafer stage WST (table WTB) is determined by the two-dimensional position mark on the sign plate 88. It is assumed that it is accurately obtained by observing with an alignment system. That is, the main controller 50 can accurately detect the XY positions of the opening 88a of the marking plate 88 and the pinhole pattern for self aberration measurement based on the position information (velocity information) output from the wafer interferometer 18, In addition, by driving and controlling wafer stage WST via wafer stage drive unit 27, it is assumed that opening 88a of marking plate 88 and the pinhole pattern for self-aberration measurement can be accurately positioned at a desired XY position. Further, the Z tilt drive mechanisms VZ 1 to VZ 3 are controlled so that the stage 31 and the table WTB have a predetermined positional relationship.

まず、ステップ110において、主制御装置50からの指示に基づき、不図示のレチクルローダにより、図8に示される波面収差測定用の測定用レチクルRTがレチクルステージRSTにロードされる。測定用レチクルRTには、図8に示されるように、複数個(図8では、9個)の所定の直径、例えば26μmのピンホールパターンPH1〜PHNがX軸方向及びY軸方向に沿ってマトリクス状の配置で形成されている。なお、ピンホールパターンPH1〜PHNは、図8において点線で示されるスリット状の照明領域の大きさの領域内に形成されており、この領域の近傍には、平面視(上から見て)矩形の開口OPが形成されている。この開口OPは、後述する較正(キャリブレーション)に用いられるので、以下においては「較正用開口OP」と呼ぶものとする。 First, in step 110, based on an instruction from the main controller 50, a reticle loader (not shown) loads a measurement reticle RT for wavefront aberration measurement shown in FIG. 8 onto the reticle stage RST. As shown in FIG. 8, the measurement reticle RT has a plurality of (9 in FIG. 8) pinhole patterns PH 1 to PH N having a predetermined diameter, for example, 26 μm, in the X-axis direction and the Y-axis direction. It is formed in a matrix arrangement along. Note that the pinhole patterns PH 1 to PH N are formed in a region having the size of the slit-like illumination region indicated by the dotted line in FIG. 8, and in the vicinity of this region, a plan view (viewed from above) is formed. ) A rectangular opening OP is formed. Since this opening OP is used for calibration (calibration) described later, it will be referred to as “calibration opening OP” in the following.

次のステップ112では、主制御装置50は、波面計測器28を構成する対物光学系94のキャリブレーションを、以下a.〜e.の手順で行う。   In the next step 112, the main controller 50 calibrates the objective optical system 94 constituting the wavefront measuring instrument 28 by performing the following steps a. ~ E. Follow the procedure.

a. まず、主制御装置50は、計測用レチクルRTに形成された矩形の較正用開口OPが投影光学系PLの光軸AX上に位置するように、レチクルステージ駆動部12を介してレチクルステージRSTを移動する。これとともに、主制御装置50は、波面計測器28の開口88aが光軸AX上に位置するように、ウエハステージ駆動部27を介してウエハステージWSTを移動する。 a. First, main controller 50 moves reticle stage RST via reticle stage drive unit 12 so that rectangular calibration opening OP formed in measurement reticle RT is positioned on optical axis AX of projection optical system PL. Moving. At the same time, main controller 50 moves wafer stage WST via wafer stage drive unit 27 so that opening 88a of wavefront measuring instrument 28 is positioned on optical axis AX.

b. 次いで、主制御装置50は、多点焦点位置検出系(60a,60b)の検出結果に基づいて、投影光学系PLの像面に波面計測器28の標示板88に形成された自己収差測定用ピンホールパターンを一致させるべく、ウエハステージ駆動部27を構成するボイスコイルモータVZ1〜VZ3を介してテーブルWTBをZ軸方向に微少駆動する。このとき、主制御装置50は、必要に応じて、テーブルWTBをθx、θy方向に微小駆動して、標示板88の傾斜をも調整しても良い。この調整後波面収差の計測が終了するまでの間、主制御装置50は、ボイスコイルモータVZ1〜VZ3を一定目標値でサーボ制御するとともに、Z干渉計102a〜102cの計測値(すなわち、ステージ定盤71のガイド面の高さ位置及び傾斜)に基づいて、第1、第2の防振機構56,66のボイスコイルモータをサーボ制御することで、投影光学系PLとステージ定盤との位置関係、すなわち投影光学系PLとテーブルWTB及びステージ31(天板30)との位置関係を一定に維持する。 b. Next, the main control device 50 is for self-aberration measurement, which is formed on the sign plate 88 of the wavefront measuring device 28 on the image plane of the projection optical system PL based on the detection result of the multipoint focal position detection system (60a, 60b). In order to match the pinhole pattern, the table WTB is slightly driven in the Z-axis direction via the voice coil motors VZ 1 to VZ 3 constituting the wafer stage driving unit 27. At this time, main controller 50 may also finely drive table WTB in the θx and θy directions to adjust the inclination of sign plate 88 as necessary. Until the measurement of the post-adjustment wavefront aberration is completed, main controller 50 servo-controls voice coil motors VZ 1 to VZ 3 with a constant target value and also measures the measured values of Z interferometers 102a to 102c (ie, Based on the height position and the inclination of the guide surface of the stage surface plate 71, the voice coil motors of the first and second vibration isolation mechanisms 56 and 66 are servo-controlled, so that the projection optical system PL, the stage surface plate, , That is, the positional relationship between the projection optical system PL, the table WTB, and the stage 31 (top plate 30) is kept constant.

c. そして、主制御装置50では、照明系10内の光源からのレーザ光の発光を開始する。このレーザビームの発光開始により、照明系10から照明光ILが投影光学系PLを介してピンホールパターンに照射される。較正用開口OPは、充分に大きい開口面積を有しているので、このとき、投影光学系PLは単にピンホールパターンを照明するための光学系として機能する。この照明光ILの照射により、ピンホールパターンのピンホールから球面波が発生する。そして、この球面波が対物光学系94を介して平行光束となって、マイクロレンズアレイMLAを照射する。そして、このマイクロレンズアレイMLAの各レンズエレメント(マイクロレンズ)によってそれぞれ光が受光素子92の受光面に集光され、該受光面にピンホールパターンのピンホールの像がそれぞれ結像される。 c. Then, main controller 50 starts the emission of laser light from the light source in illumination system 10. As the laser beam starts to be emitted, the illumination light IL is emitted from the illumination system 10 to the pinhole pattern via the projection optical system PL. Since the calibration opening OP has a sufficiently large opening area, at this time, the projection optical system PL simply functions as an optical system for illuminating the pinhole pattern. By irradiation with the illumination light IL, a spherical wave is generated from the pinhole of the pinhole pattern. Then, this spherical wave becomes a parallel light flux through the objective optical system 94 and irradiates the microlens array MLA. Then, light is condensed on the light receiving surface of the light receiving element 92 by each lens element (microlens) of the microlens array MLA, and a pinhole image of the pinhole pattern is formed on the light receiving surface.

このとき、受光素子92に至る光路の途中に配置された対物光学系94が、波面収差の無い理想的な光学系であるならば、マイクロレンズアレイMLAに入射する平行光束は平面波であり、その波面は理想的な波面となる筈である。この場合、マイクロレンズアレイMLAを構成する各レンズエレメントの光軸上の位置にスポット像(以下、適宜「スポット」とも呼ぶ)が結像する。   At this time, if the objective optical system 94 arranged in the middle of the optical path to the light receiving element 92 is an ideal optical system having no wavefront aberration, the parallel light beam incident on the microlens array MLA is a plane wave, The wavefront should be an ideal wavefront. In this case, a spot image (hereinafter also referred to as “spot” as appropriate) is formed at a position on the optical axis of each lens element constituting the microlens array MLA.

しかるに、対物光学系94には、通常、波面収差が存在するため、マイクロレンズアレイMLAに入射する平行光束の波面は理想的な波面(ここでは平面)からずれ、そのずれ、すなわち波面の理想波面に対する傾きに応じて、各スポットの結像位置がマイクロレンズアレイMLAの各レンズエレメントの光軸上の位置からずれることとなる。この場合、各スポットの基準点(各レンズエレメントの光軸上の位置)からの位置のずれは、波面の傾きに対応している。受光素子92上の各集光点に入射した光(スポット像の光束)が受光素子92でそれぞれ光電変換され、該光電変換信号が主制御装置50に送られる。   However, since there is usually wavefront aberration in the objective optical system 94, the wavefront of the parallel light beam incident on the microlens array MLA deviates from an ideal wavefront (here, a plane), and the deviation, that is, the ideal wavefront of the wavefront. In accordance with the inclination with respect to, the imaging position of each spot is shifted from the position on the optical axis of each lens element of the microlens array MLA. In this case, the position shift from the reference point of each spot (position on the optical axis of each lens element) corresponds to the inclination of the wavefront. The light (spot image light flux) incident on each condensing point on the light receiving element 92 is photoelectrically converted by the light receiving element 92, and the photoelectric conversion signal is sent to the main controller 50.

d. 主制御装置50では、送られてきた光電変換信号に基づいて各スポットの結像位置を算出し、さらに、その算出結果と既知の基準点の位置データとを用いて、位置ずれ(Δx,Δy)を算出して内部のメモリに格納する。これにより、波面計測器28のキャリブレーションが終了する。 d. The main controller 50 calculates the imaging position of each spot on the basis of the sent photoelectric conversion signal, and further uses the calculation result and the position data of a known reference point to detect a positional deviation (Δx, Δy ) Is calculated and stored in the internal memory. Thereby, the calibration of the wavefront measuring instrument 28 is completed.

本実施形態では、波面計測器28が第1部分28Aと第2部分28Bとに分離されているため、投影光学系PLの波面収差測定時に、第1部分28Aと第2部分28Bとの相対的な位置ずれ量が問題になるが、上述した波面計測器28のキャリブレーションの際、各スポットの基準点からの位置ずれに、第1部分28Aと第2部分28Bとの相対的な位置ずれも含まれるため、第1部分28Aと第2部分28Bとの位置ずれは問題にならない。   In the present embodiment, since the wavefront measuring instrument 28 is separated into the first part 28A and the second part 28B, the relative values of the first part 28A and the second part 28B are measured when measuring the wavefront aberration of the projection optical system PL. However, in the calibration of the wavefront measuring instrument 28 described above, the relative positional deviation between the first portion 28A and the second portion 28B is also caused by the positional deviation of each spot from the reference point. Therefore, the positional deviation between the first portion 28A and the second portion 28B does not matter.

なお、第1部分28Aが備える第1筐体86と、第2部分28Bが備える第2筐体87との相対的な位置ずれを検出する位置ずれセンサを第1筐体86と第2筐体87との間に配置し、位置ずれセンサの検出結果に基づいて、Z・チルト駆動機構VZ1〜VZ3を駆動させても良い。すなわち、Z・チルト駆動機構VZ1〜VZ3は、第1筐体86と第2筐体87との相対的な位置ずれがなくなるまで、テーブルWTBを微小駆動すれば良い。 In addition, the positional displacement sensor which detects the relative positional displacement of the 1st housing | casing 86 with which the 1st part 28A is provided, and the 2nd housing | casing 87 with which the 2nd part 28B is provided is the 1st housing | casing 86 and the 2nd housing | casing. The Z / tilt drive mechanisms VZ 1 to VZ 3 may be driven on the basis of the detection result of the misalignment sensor. That is, the Z / tilt drive mechanisms VZ 1 to VZ 3 only need to finely drive the table WTB until the relative displacement between the first housing 86 and the second housing 87 disappears.

上述のキャリブレーションが終了すると、次のステップ113において、主制御装置50は、投影光学系の波面収差測定を行うための最初のピンホールパターンPH1が投影光学系PLの光軸AX上に位置するように、レチクル干渉計16の計測値をモニタしつつ、レチクルステージ駆動部12を制御してレチクルステージRSTを移動させる。このとき、ウエハステージWSTは、第1筐体86と第2筐体87との相対位置関係を保ったまま、XY面内を移動し、波面計測器28の標示板88の開口88aをピンホールパターンPH1の投影光学系PLに関する共役位置である投影光学系PLの光軸AX上に位置決めする。 When the above calibration is completed, in the next step 113, the main controller 50 positions the first pinhole pattern PH 1 for measuring the wavefront aberration of the projection optical system on the optical axis AX of the projection optical system PL. In this manner, the reticle stage RST is moved by controlling the reticle stage drive unit 12 while monitoring the measurement value of the reticle interferometer 16. At this time, wafer stage WST moves in the XY plane while maintaining the relative positional relationship between first housing 86 and second housing 87, and pinhole opens 88a of sign plate 88 of wavefront measuring instrument 28. The pattern PH 1 is positioned on the optical axis AX of the projection optical system PL which is a conjugate position with respect to the projection optical system PL.

上述のようにして、最初のピンホールパターンPH1からの球面波に関する投影光学系PLの波面収差測定のための各部の光学的な配置が終了する。このときの各部の光学的な配置が、図9に模式的に示されている。この図9に示されるように、照明系10から照明光ILが射出されると、測定用レチクルRTの最初のピンホールパターンPH1に到達した光が、球面波となってピンホールパターンPH1から射出される。そして、投影光学系PLを介した後、波面計測器28の標示板88の開口88a内部に集光される。なお、最初のピンホールパターンPH1以外のピンホールパターンPH2〜PHNを通過した光は、開口88aには到達しない。こうして開口88aに集光された光の波面は、ほぼ球面ではあるが、投影光学系PLの波面収差を含んだものとなっている。 As described above, the optical arrangement of each part for the wavefront aberration measurement of the projection optical system PL related to the spherical wave from the first pinhole pattern PH 1 is completed. The optical arrangement of each part at this time is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 9, when the illumination light IL is emitted from the illumination system 10, the light that has reached the first pinhole pattern PH 1 of the measurement reticle RT is, pinhole pattern PH 1 becomes a spherical wave Is injected from. Then, after passing through the projection optical system PL, the light is condensed inside the opening 88 a of the sign plate 88 of the wavefront measuring instrument 28. Incidentally, the light passing through the pinhole pattern PH 2 ~PH N other than the first pinhole pattern PH 1, does not reach the opening 88a. The wavefront of the light focused on the opening 88a in this way is substantially spherical, but includes the wavefront aberration of the projection optical system PL.

開口88aを通過した光は、対物光学系94により平行光に変換され、マイクロレンズアレイMLAに入射する。ここで、マイクロレンズアレイMLAに入射する光の波面は、投影光学系PLの波面収差を反映したものとなっている。すなわち、投影光学系PLに波面収差が無い場合には、図9において破線で示されるように、その波面WFが光軸AX1と直交する平面となるが、投影光学系PLに波面収差が有る場合には、図9において二点鎖線で示されるようなうねりのある波面WF’のようになる。   The light that has passed through the opening 88a is converted into parallel light by the objective optical system 94 and is incident on the microlens array MLA. Here, the wavefront of the light incident on the microlens array MLA reflects the wavefront aberration of the projection optical system PL. That is, when there is no wavefront aberration in the projection optical system PL, as indicated by a broken line in FIG. 9, the wavefront WF is a plane orthogonal to the optical axis AX1, but the projection optical system PL has a wavefront aberration. Is a wavefront WF ′ having a wave as shown by a two-dot chain line in FIG.

マイクロレンズアレイMLAは、レンズエレメント毎に、ピンホールパターンPH1の像(スポット像)を、標示板88の光学的な共役面すなわち受光素子92の撮像面に結像する。レンズエレメント(マイクロレンズ)に入射した光の波面が光軸と直交する場合には、そのマイクロレンズの光軸と撮像面の交点を中心とするスポット像が、撮像面に結像される。また、レンズエレメントに入射した光の波面が傾いている場合には、その傾き量に応じた距離だけ、そのマイクロレンズの光軸と撮像面の交点からずれた点を中心とするスポット像が撮像面に結像される。 The microlens array MLA forms an image (spot image) of the pinhole pattern PH 1 for each lens element on the optical conjugate plane of the display plate 88, that is, the imaging plane of the light receiving element 92. When the wavefront of the light incident on the lens element (microlens) is orthogonal to the optical axis, a spot image centering on the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface is formed on the imaging surface. If the wavefront of the light incident on the lens element is tilted, a spot image centered on a point deviated from the intersection of the optical axis of the microlens and the imaging surface is captured by a distance corresponding to the tilt amount. The image is formed on the surface.

図7に戻り、次いで、ステップ116において、受光素子92により、それら撮像面に形成された像の撮像が行われる。この撮像により得られた撮像データは電気回路を介して主制御装置50に送られる。   Returning to FIG. 7, next, in step 116, the light receiving element 92 captures images formed on the imaging surfaces. Imaging data obtained by this imaging is sent to the main controller 50 through an electric circuit.

次に、ステップ118において、主制御装置50は、撮像結果に基づいて、各スポット像の位置情報を算出する。すなわち、主制御装置50は、マイクロレンズアレイMLAにより受光素子92の撮像面に形成された各スポット像の光強度分布の重心をその中心位置として算出し、算出された各スポット像の中心位置を、マイクロレンズアレイMLAにより受光素子92の撮像面に形成された各スポット像の位置情報としてメモリに記憶する。   Next, at step 118, main controller 50 calculates position information of each spot image based on the imaging result. That is, main controller 50 calculates the center of gravity of the light intensity distribution of each spot image formed on the imaging surface of light receiving element 92 by microlens array MLA as the center position, and calculates the center position of each spot image calculated. The position information of each spot image formed on the imaging surface of the light receiving element 92 by the microlens array MLA is stored in the memory.

次いで、ステップ120において、主制御装置50は、メモリからマイクロレンズアレイMLAにより受光素子92の撮像面に形成された各スポット像の位置情報を読み出して、測定用レチクルRTにおける最初のピンホールパターンPH1を介した光に関する投影光学系PLの波面収差を算出する。この場合、上記ステップ112におけるキャリブレーション結果のデータを考慮して、前述の波面収差の算出が行われる。主制御装置50は、こうして求められたツェルニケ多項式の係数を、ピンホールパターンPH1の位置とともに、メモリに格納する。 Next, at step 120, the main controller 50 reads out the position information of each spot image formed on the imaging surface of the light receiving element 92 by the microlens array MLA from the memory, and the first pinhole pattern PH in the measurement reticle RT. 1. Calculate the wavefront aberration of the projection optical system PL for the light via 1 . In this case, the aforementioned wavefront aberration is calculated in consideration of the calibration result data in step 112. The main control unit 50, thus the coefficients of Zernike polynomials obtained, along with the position of the pinhole pattern PH 1, and stored in memory.

次に、ステップ122において、主制御装置50は、全てのピンホールパターンに関して投影光学系PLの波面収差を算出したか否を判断する。この段階では、最初のピンホールパターンPH1についてのみ投影光学系PLの波面収差を測定しただけなので、ここでの判断は否定され、処理はステップ124に移行する。 Next, at step 122, main controller 50 determines whether or not the wavefront aberration of projection optical system PL has been calculated for all pinhole patterns. At this stage, since the wavefront aberration of the projection optical system PL is only measured for the first pinhole pattern PH 1 , the determination here is denied and the process proceeds to step 124.

ステップ124において、主制御装置50は、波面計測器28の標示板88の開口91aが、次のピンホールパターンPH2の投影光学系PLに関する共役位置に位置するように、ウエハ干渉計18の計測値をモニタしつつ、ウエハステージ駆動部27を介してウエハステージWSTを移動させた後、ステップ116に戻る。なお、ステップ124においても、主制御装置50は、多点焦点位置検出系(60a,60b)の検出結果に基づいて、波面計測器28の標示板88のZ方向の変位をモニタする。Z方向に変位した場合は、第1筐体86と第2筐体87との相対位置関係を保ったまま、第1、第2の防振機構56,66のボイスコイルモータをサーボ制御すれば良い。 In step 124, the main controller 50, the opening 91a of marking plate 88 of the wavefront measuring instrument 28, so as to be positioned at a conjugate position relative to the projection optical system PL of the following pinhole pattern PH 2, measurement of wafer interferometer 18 The wafer stage WST is moved via the wafer stage driving unit 27 while monitoring the value, and then the process returns to step 116. In step 124 as well, main controller 50 monitors the displacement in the Z direction of sign plate 88 of wavefront measuring instrument 28 based on the detection results of the multipoint focal position detection system (60a, 60b). When displaced in the Z direction, if the voice coil motors of the first and second vibration isolation mechanisms 56 and 66 are servo-controlled while maintaining the relative positional relationship between the first casing 86 and the second casing 87, good.

そして、以降ステップ→118→120→122→124→116のループの処理が、ステップ122における判断が肯定されるまで、繰り返し行われる。これにより、第2番目から第N番目のピンホールパターンPH2〜PHNのスポット像の撮像、その結像位置の算出、及び投影光学系PLの波面収差の算出が順次行われ、ツェルニケ多項式の係数が、ピンホールパターンPH1の位置とともに、メモリに格納される。 Thereafter, the processing of the loop of step → 118 → 120 → 122 → 124 → 116 is repeatedly performed until the determination in step 122 is affirmed. As a result, spot images of the 2nd to Nth pinhole patterns PH 2 to PH N are captured, the position of the image is calculated, and the wavefront aberration of the projection optical system PL is sequentially calculated. factor, together with the position of the pinhole pattern PH 1, are stored in the memory.

そして、全てのピンホールパターンについて投影光学系PLの波面収差が測定されると、ステップ122における判断が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。   When the wavefront aberration of the projection optical system PL is measured for all the pinhole patterns, the determination in step 122 is affirmed, and the series of processing of this routine ends.

その後、主制御装置50は、上記の波面測定結果データに基づいて、投影光学系PLの波面収差が許容値以下であるか否かを判定し、この判定の結果、投影光学系PLの波面収差が許容値を超える場合には、主制御装置50は、投影光学系PLの波面収差の測定結果に基づき、現在発生している波面収差を低減させるように、投影光学系PLの調整を行う。かかる調整は、結像特性補正コントローラ78を介してレンズエレメントの移動制御を行うことや、場合によっては、人手により投影光学系PLのレンズエレメントのXY平面内での移動やレンズエレメントの交換を行うことによりなされる。   Thereafter, main controller 50 determines whether or not the wavefront aberration of projection optical system PL is less than the allowable value based on the wavefront measurement result data, and as a result of this determination, the wavefront aberration of projection optical system PL is determined. When the value exceeds the allowable value, main controller 50 adjusts projection optical system PL so as to reduce the currently generated wavefront aberration based on the measurement result of the wavefront aberration of projection optical system PL. For this adjustment, the movement of the lens element is controlled via the imaging characteristic correction controller 78, or the movement of the lens element of the projection optical system PL in the XY plane or the replacement of the lens element is performed manually. Is made by

そして、上記の調整後、前述のフローチャートに沿った処理を行って、投影光学系PLの波面収差を再度測定する。このようにして、投影光学系PLの波面収差が許容値以下になるまで、投影光学系PLの波面収差の測定、投影光学系の調整を繰り返す。   And after said adjustment, the process according to the above-mentioned flowchart is performed, and the wave aberration of projection optical system PL is measured again. In this way, the measurement of the wavefront aberration of the projection optical system PL and the adjustment of the projection optical system are repeated until the wavefront aberration of the projection optical system PL becomes less than the allowable value.

このような処理を、露光処理の開始に先立って、行っておく。そして、その後、通常のスキャニング・ステッパと同様の手順で、レチクル交換、レチクルアライメント及びアライメント系のベースライン計測、ウエハ交換、並びにウエハアライメント(EGAなど)の準備作業が行われた後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われ、レチクルRのパターンがウエハW上の複数のショット領域にそれぞれ転写される。なお、上記のレチクル交換、ウエハ交換、レチクルアライメント及びアライメント系のベースライン計測、並びにウエハアライメント(EGAなど)、並びに露光動作などは、通常のスキャニング・ステッパにおける動作と異なるところはないので、詳細説明は省略する。   Such a process is performed prior to the start of the exposure process. After that, after the preparatory work for reticle exchange, reticle alignment and alignment system baseline measurement, wafer exchange, and wafer alignment (such as EGA) is performed in the same procedure as a normal scanning stepper, Scan exposure is performed, and the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W, respectively. The above reticle exchange, wafer exchange, reticle alignment and alignment system baseline measurement, wafer alignment (eg, EGA), and exposure operation are not different from those in a normal scanning stepper. Is omitted.

ここで、上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光に際し、波面収差が許容値以下に調整された投影光学系PLを用いて、その露光が行われるので、レチクルRのパターンがウエハW上の各ショット領域に精度良く転写される。   Here, in the above-described step-and-scan exposure, the exposure is performed using the projection optical system PL in which the wavefront aberration is adjusted to an allowable value or less. Therefore, the pattern of the reticle R is set on each wafer W. It is accurately transferred to the shot area.

そして、露光が完了したウエハWがウエハホルダ25からアンロードされ、こうして、1枚のウエハWの露光処理が終了する。   Then, the exposed wafer W is unloaded from the wafer holder 25, and thus the exposure process for one wafer W is completed.

その後、ウエハ交換、ウエハアライメント(EGAなど)の準備作業、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が、順次繰り返し行われる。   Thereafter, wafer exchange, wafer alignment (such as EGA) preparation work, and step-and-scan exposure are sequentially repeated.

以上詳細に説明したように、本実施形態によると、投影光学系PL(投影ユニットPL)を介した光が入射する対物光学系94を含む、波面計測器28の第1部分28AがテーブルWTBに設けられ、対物光学系94を介した光を検出する検出装置95を少なくとも含み、第1部分28Aとは物理的に分離した第2部分28Bが、テーブルWTBに相対移動可能に接続されたステージ31(天板30)に設けられている。このため、第1部分28Aが設けられたテーブルWTBの重量化を招くことがないとともに、比較的重量な第2部分28Bが設けられたステージ31に対して、テーブルWTBを駆動することが可能になる。従って、第1部分と第2部分とを含む光学特性測定装置を、第1、第2の移動体に常設することができる一方、テーブルWTBは対物光学系などの軽量の部材から成る第1部分のみが設けられるので、重量化を招くことがない。また、第2部分は、被検光学系としての投影光学系PLから離してステージ31に設けることができるので、第2部分28Bの発熱が投影光学系PLの周囲の雰囲気の空気揺らぎの要因になるのを抑制することができる。従って、ウエハ干渉計18、Z干渉計102a〜102c及び多点焦点位置検出系(60a、60b)などを用いてテーブルWTBとステージ31との位置を制御しつつ、波面計測器28を用いて、投影光学系PLの波面収差を高精度に計測することが可能になる。   As described above in detail, according to the present embodiment, the first portion 28A of the wavefront measuring instrument 28 including the objective optical system 94 on which light is incident via the projection optical system PL (projection unit PL) is provided on the table WTB. A stage 31 that is provided and includes at least a detection device 95 that detects light via the objective optical system 94, and a second portion 28B physically separated from the first portion 28A is connected to the table WTB so as to be relatively movable. (Top plate 30). Therefore, the weight of the table WTB provided with the first portion 28A is not increased, and the table WTB can be driven with respect to the stage 31 provided with the relatively heavy second portion 28B. Become. Therefore, the optical characteristic measuring device including the first part and the second part can be permanently installed in the first and second moving bodies, while the table WTB is a first part made of a lightweight member such as an objective optical system. Since only these are provided, weight is not increased. Further, since the second portion can be provided on the stage 31 apart from the projection optical system PL as the test optical system, the heat generated in the second portion 28B is a factor of air fluctuation in the atmosphere around the projection optical system PL. It can be suppressed. Accordingly, the wavefront measuring device 28 is used while controlling the position of the table WTB and the stage 31 using the wafer interferometer 18, the Z interferometers 102a to 102c, the multipoint focus position detection system (60a, 60b), and the like. It becomes possible to measure the wavefront aberration of the projection optical system PL with high accuracy.

また、本実施形態に係るステージ装置によると、比較的軽量な第1部分28Aが、駆動時の高応答性や高い位置制御性が要求されるテーブルWTBに設けられ、比較的重量の大きい検出装置95を含む第2部分28Bが、テーブルWTBに比べて駆動時の高応答性や高い位置制御性が要求されないステージ31に設けられている。従って、波面計測器28をウエハステージWSTに常設することができるとともに、そのウエハステージWSTを構成するステージ31及びテーブルWTBそれぞれに要求される応答性や位置制御性を十分に満足することができる。   Further, according to the stage apparatus according to the present embodiment, the relatively light first portion 28A is provided on the table WTB that requires high responsiveness and high position controllability at the time of driving, and a relatively heavy detection device. The second portion 28B including 95 is provided on the stage 31 that does not require high responsiveness or high position controllability during driving as compared with the table WTB. Therefore, wavefront measuring instrument 28 can be permanently installed on wafer stage WST, and responsiveness and position controllability required for each of stage 31 and table WTB constituting wafer stage WST can be sufficiently satisfied.

また、冷却機構150により第2部分28Bを含むステージ31の一部を冷却することができるので、第2部分28Bに含まれる検出装置95の発熱が、その第2部分28Bの周囲の部材及び雰囲気などに与える影響を抑制することができる。   In addition, since a part of the stage 31 including the second portion 28B can be cooled by the cooling mechanism 150, the heat generated by the detection device 95 included in the second portion 28B is caused by the surrounding members and atmosphere of the second portion 28B. Etc. can be suppressed.

また、本実施形態の露光装置100によると、波面計測器28により投影光学系PLの光学特性を十分な精度で測定することができ、その測定結果に基づいて、投影光学系PLの調整を行うことが可能になる。そして、この調整後の投影光学系PLを用いて上述の露光を行うことで、レチクルRのパターンをウエハW上に精度良く転写することが可能になる。また、ウエハWが載置されたテーブルWTBは駆動時の高応答性や高い位置制御性を有しているので、走査露光時に露光光の照射領域におけるウエハW表面を投影光学系の焦点深度範囲内に一致させることが可能となる。   Further, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the optical characteristics of the projection optical system PL can be measured with sufficient accuracy by the wavefront measuring instrument 28, and the projection optical system PL is adjusted based on the measurement result. It becomes possible. Then, the pattern of the reticle R can be accurately transferred onto the wafer W by performing the above-described exposure using the adjusted projection optical system PL. In addition, since the table WTB on which the wafer W is placed has high responsiveness and high position controllability during driving, the surface of the wafer W in the exposure light irradiation region during scanning exposure is in the depth of focus range of the projection optical system. Can be matched within.

なお、上記実施形態においては、図10(A)のようなマイクロレンズLSが多数配列されたマイクロレンズアレイMLAを用いるものとしたが、本発明がこれに限定されるもではない。すなわち、図10(B)に示されるような、平凸レンズLS1と平凹レンズLS2との組み合わせを、前述のマイクロレンズLSの代わりにレンズエレメントとして有する、マイクロレンズアレイを、マイクロレンズアレイMLAに代えて用いても良い。かかる場合には、焦点距離、すなわちスポット移動量比例係数(実質的な焦点距離)は図10(A)と同一の値fのまま、マイクロレンズアレイと受光素子92との間の距離(設置距離)をL0からL1に短縮することが可能となる。かかる場合には、波面計測器の第2部分28Bを小型化することができる。この他、図10(C)に示されるように、光が入射する側の面を凸面とし、光が射出する側の面を凹面とするマイクロレンズLS3を、前述のマイクロレンズLSの代わりにレンズエレメントして有する、マイクロレンズアレイを用いても良い。この場合も、スポット移動量比例係数は同じfのまま設置距離をL2に短縮することが可能となる。この場合も、第2部分28Bを小型化することが可能となる。 In the above embodiment, the microlens array MLA in which a large number of microlenses LS as shown in FIG. 10A are arranged is used. However, the present invention is not limited to this. That is, as shown in FIG. 10B, a microlens array having a combination of a plano-convex lens LS 1 and a plano-concave lens LS 2 as a lens element instead of the aforementioned micro lens LS is provided in the micro lens array MLA. It may be used instead. In such a case, the focal distance, that is, the spot movement amount proportional coefficient (substantial focal distance) remains the same value f as in FIG. 10A, and the distance between the microlens array and the light receiving element 92 (installation distance). ) Can be shortened from L0 to L1. In such a case, the second portion 28B of the wavefront measuring instrument can be reduced in size. In addition, as shown in FIG. 10C, a microlens LS 3 having a convex surface on the light incident side and a concave surface on the light emitting side is replaced with the above-described microlens LS. A microlens array having a lens element may be used. Also in this case, the installation distance can be shortened to L2 while the spot movement amount proportional coefficient is the same f. Also in this case, the second portion 28B can be downsized.

なお、上記実施形態では、マイクロレンズアレイMLAが第2部分28B側に設けられた場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、第1部分28A内にマイクロレンズアレイが設けられていても良い。   In the above embodiment, the case where the micro lens array MLA is provided on the second portion 28B side has been described. However, the present invention is not limited to this, and the micro lens array is provided in the first portion 28A. May be.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態について図11に基づいて説明する。ここで、前述した第1の実施形態と同一若しくは同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。この第2の実施形態の露光装置では、波面計測器の構成が異なるのみで、その他の部分の構成は、同様になっている。従って、以下では重複説明を避ける観点から相違点を中心として説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, parts that are the same as or equivalent to those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and a description thereof is simplified or omitted. In the exposure apparatus of the second embodiment, only the configuration of the wavefront measuring instrument is different, and the configuration of the other parts is the same. Accordingly, the following description will focus on differences from the viewpoint of avoiding repeated explanation.

図11には、第2の実施形態に係る波面計測器28’の内部構成が示されている。この波面計測器28’は、テーブルWTBの側面に設けられた第1の実施形態と同様の第1部分28Aと、ステージ31を構成する天板30に形成された段つき凹部に取り付けられ、見かけ上、矩形板状のステージ31の構成部分を構成する第2部分28B’とを備えている。   FIG. 11 shows an internal configuration of the wavefront measuring instrument 28 'according to the second embodiment. The wavefront measuring instrument 28 'is attached to a stepped recess formed in the first portion 28A provided on the side surface of the table WTB and the top plate 30 constituting the stage 31 as in the first embodiment. And a second portion 28B ′ constituting a component of the rectangular plate stage 31.

前記第2部分28B’は、図11に示されるように、筐体87’と、この筐体87’内部に設けられた光学ユニット277と、検出装置95とを備えている。前記光学ユニット277は、レボルバ(回転装置)77と、該レボルバ77の回転部79に取り付けられたマイクロレンズアレイMLA1、MLA2とを備えている。レボルバ77は、マイクロレンズアレイMLA1、MLA2が取り付けられた回転部79と、該回転部77を回転駆動する駆動機構78とを備えている。駆動機構78が回転部79を回転することで、2つのマイクロレンズアレイMLA1,MLA2が対物光学系94を介した光の光路上(波面計測中の光の光路上)に挿脱できるように構成されている。   As shown in FIG. 11, the second portion 28 </ b> B ′ includes a casing 87 ′, an optical unit 277 provided inside the casing 87 ′, and a detection device 95. The optical unit 277 includes a revolver (rotating device) 77 and microlens arrays MLA1 and MLA2 attached to a rotating unit 79 of the revolver 77. The revolver 77 includes a rotating unit 79 to which the microlens arrays MLA1 and MLA2 are attached, and a drive mechanism 78 that rotationally drives the rotating unit 77. The drive mechanism 78 rotates the rotating unit 79 so that the two microlens arrays MLA1 and MLA2 can be inserted into and removed from the optical path of light through the objective optical system 94 (on the optical path of light during wavefront measurement). Has been.

前記マイクロレンズアレイMLA1,MLA2は、一例として、同一厚さの平行平面ガラス板にエッチング処理を施すことにより形成されている。これらマイクロレンズアレイMLA1,MLA2は、ほぼ同じ面積の中央部の正方形の領域にエッチング処理が施されて、各レンズエレメントが形成されている。この場合、マイクロレンズアレイMLA1の分割数が、マイクロレンズアレイMLA2の分割数よりも少ない。すなわち、マイクロレンズアレイMLA1の各レンズエレメントの方がマイクロレンズアレイMLA2を構成する各レンズエレメントより大きく、その焦点距離が長くなっている。かかる焦点距離の相違を考慮して、マイクロレンズアレイMLA2は、マイクロレンズアレイMLA1より、下方に位置する状態で回転部79に設けられている。このため、光路上に挿入された状態では、マイクロレンズアレイMLA1の方がマイクロレンズアレイMLA2よりも受光素子92に近い位置となる。なお、駆動機構78は、主制御装置50によって制御される。   As an example, the microlens arrays MLA1 and MLA2 are formed by etching a parallel flat glass plate having the same thickness. In these microlens arrays MLA1 and MLA2, etching processing is performed on a square area in the central portion having substantially the same area to form each lens element. In this case, the number of divisions of the microlens array MLA1 is smaller than the number of divisions of the microlens array MLA2. That is, each lens element of the microlens array MLA1 is larger than each lens element constituting the microlens array MLA2, and its focal length is longer. In consideration of the difference in focal length, the microlens array MLA2 is provided in the rotating unit 79 in a state of being positioned below the microlens array MLA1. For this reason, when inserted in the optical path, the microlens array MLA1 is closer to the light receiving element 92 than the microlens array MLA2. The drive mechanism 78 is controlled by the main controller 50.

本第2の実施形態において、各レンズエレメントの大きさの異なる(分割数の異なる)2つのマイクロレンズアレイMLA1、MLA2を設けた理由は以下の通りである。   In the second embodiment, the reason why the two microlens arrays MLA1 and MLA2 having different lens element sizes (different numbers of divisions) are provided is as follows.

すなわち、マイクロレンズアレイにおけるマイクロレンズの大きさの違いすなわち波面分割における分割数が異なると、精度良く検出可能な波面形状の空間周波数成分すなわち波面収差成分が互いに異なる。より具体的には、マイクロレンズの大きさ(分割波面の大きさ)が大きい場合には、スポット像間隔が大きく、1つのスポット像あたりの画素数が多いので、精度の良いスポット像位置検出ができるが、スポット像形成における分割波面内における波面傾斜の平均化効果により、分割波面内における波面形状の空間周波数が高い成分についての測定精度が低下してしまう。   That is, if the microlens size in the microlens array is different, that is, the number of divisions in wavefront division is different, the spatial frequency component of the wavefront shape that can be accurately detected, that is, the wavefront aberration component, is different. More specifically, when the size of the microlens (the size of the divided wavefront) is large, the spot image interval is large and the number of pixels per spot image is large, so that accurate spot image position detection is possible. However, due to the averaging effect of the wavefront inclination in the divided wavefront in spot image formation, the measurement accuracy for the component having a high spatial frequency of the wavefront shape in the divided wavefront is lowered.

これに対して、マイクロレンズの大きさが小さい場合には、スポット像間隔が小さく、1つのスポット像あたりの画素数が少なく、精度の良いスポット像位置の検出ができないため、隣り合う分割波面間における傾きの差が小さな、空間周波数の低い成分に関する測定精度が低下してしまうが、スポット像間隔が小さく、1つのスポット像あたりの画素数が少なくなっても、空間周波数の高い成分では、隣り合う分割波面間における傾きの差が大きく、理想スポット位置からのズレが大きくなることから、スポット像位置の検出精度が低下しても、ズレ量に着目する波面形状の測定精度はそれほど低下せず、精度の良い測定が可能である。   On the other hand, when the size of the microlens is small, the spot image interval is small, the number of pixels per spot image is small, and the spot image position cannot be accurately detected. Although the measurement accuracy for a component with a low spatial frequency and a low spatial frequency decreases, the spot image interval is small, and even if the number of pixels per spot image is reduced, a component with a high spatial frequency is adjacent. Since the difference in slope between the matching split wavefronts is large and the deviation from the ideal spot position increases, even if the detection accuracy of the spot image position decreases, the measurement accuracy of the wavefront shape that focuses on the deviation amount does not decrease so much Highly accurate measurement is possible.

従って、マイクロレンズアレイMLA1を用いた投影光学系PLの波面収差計測と、マイクロレンズアレイMLA2を用いた投影光学系PLの波面収差計測とを実行することにより、単一の分割数による波面分割によってはできなかった、広い空間周波数範囲における波面形状の精度の良い測定結果を得ることができる。これにより、投影光学系PLの波面収差を精度良く測定することができる。   Therefore, by performing wavefront aberration measurement of the projection optical system PL using the microlens array MLA1 and wavefront aberration measurement of the projection optical system PL using the microlens array MLA2, the wavefront division by a single division number is performed. It is possible to obtain an accurate measurement result of the wavefront shape in a wide spatial frequency range that could not be obtained. Thereby, the wavefront aberration of the projection optical system PL can be accurately measured.

その他の部分の構成は、前述した第1の実施形態と同様になっている。   The structure of other parts is the same as that of the first embodiment described above.

以上のようにして構成された本第2の実施形態の露光装置によると、前述した第1の実施形態と同等の効果を得ることができる他、第1の実施形態に比べてより精度良く投影光学系PLの波面収差を測定することができる。そして、その精度良く測定された投影光学系PLの波面収差の計測データに基づいて投影光学系PLを調整することで、投影光学系PLをより精度良く調整することができ、ひいてはより高精度な露光を実現することが可能となる。   According to the exposure apparatus of the second embodiment configured as described above, effects equivalent to those of the first embodiment described above can be obtained, and projection can be performed with higher accuracy than the first embodiment. The wavefront aberration of the optical system PL can be measured. Then, by adjusting the projection optical system PL based on the measurement data of the wavefront aberration of the projection optical system PL measured with high accuracy, the projection optical system PL can be adjusted with higher accuracy, and as a result, higher accuracy. Exposure can be realized.

なお、上記第2の実施形態では、回転部79に2種類のマイクロレンズアレイを設けることとしたが、これに限らず、3種類以上のマイクロレンズアレイを設けることとしても良い。また、マイクロレンズアレイに代えて、あるいはマイクロレンズアレイとともに、照明光の偏光状態を検出するための偏光光学素子を回転部79に設けることとしても良い。   In the second embodiment, the rotating unit 79 is provided with two types of microlens arrays. However, the present invention is not limited to this, and three or more types of microlens arrays may be provided. Further, instead of the microlens array or together with the microlens array, a polarization optical element for detecting the polarization state of the illumination light may be provided in the rotating unit 79.

なお、上記各実施形態では、Z干渉計102a〜102cを備え、波面収差計測時に、焦点位置検出系(60a,60b)とZ干渉計102a〜102cとを併せて用いる場合について説明したが、焦点位置検出系(60a,60b)のみで、投影光学系PLとテーブルWTBとの位置関係の調整は可能なので、Z干渉計は必ずしも設けられていなくても良い。   In each of the above embodiments, the Z interferometers 102a to 102c are provided, and the focus position detection system (60a, 60b) and the Z interferometers 102a to 102c are used together when measuring the wavefront aberration. Since the positional relationship between the projection optical system PL and the table WTB can be adjusted only by the position detection system (60a, 60b), the Z interferometer is not necessarily provided.

また、上記各実施形態では、波面計測器28の各部がテーブルWTB、ステージ31の端部に設けられる場合について説明したが、これに限らず、テーブルWTB、ステージ31の端部以外の場所に埋め込まれた状態で設けられていても良い。   In each of the above embodiments, the case where each part of the wavefront measuring instrument 28 is provided at the end of the table WTB and the stage 31 is described. However, the present invention is not limited thereto, and is embedded in a place other than the end of the table WTB and the stage 31. It may be provided in the state.

なお、上記各実施形態では、本発明が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。また、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも本発明は好適に適用できる。
また、上記各実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。
In each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to a scanning stepper has been illustrated. However, the scope of the present invention is not limited to this, and the present invention provides a stationary mask and substrate. The present invention can also be suitably applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper that performs exposure in such a state. The present invention can also be suitably applied to a step-and-stitch type exposure apparatus.
Further, the magnification of the projection optical system in the exposure apparatus of each of the above embodiments may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system PL is not only a refraction system but also a reflection system and a catadioptric system. Either of them may be used, and the projected image may be either an inverted image or an erect image.

また、露光装置の露光対象である物体は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ELなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCDなど)、マスク又はレチクルなどを製造するための基板であっても良い。   Further, the object to be exposed by the exposure apparatus is not limited to a wafer for semiconductor manufacturing as in the above-described embodiment. For example, the object for manufacturing a display apparatus such as a liquid crystal display element, a plasma display, or an organic EL is used. It may be a substrate for manufacturing a rectangular glass plate, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD or the like), a mask or a reticle.

また、上記各実施形態では、露光用照明光としてArFエキシマレーザ光(193nm)を用いる場合について説明したが、これに限らずKrFエキシマレーザ光(248nm)、F2レーザ光(157nm)、g線(436nm)、i線(365nm)、Ar2レーザ光(126nm)、銅蒸気レーザ、YAGレーザの高長波等を露光用照明光として用いることができる。また、例えば、真空紫外光として、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(Er)(又はエルビウムとイッテルビウム(Yb)の両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 In each of the above embodiments, the case where ArF excimer laser light (193 nm) is used as exposure illumination light has been described. However, the present invention is not limited to this, and KrF excimer laser light (248 nm), F 2 laser light (157 nm), g-line (436 nm), i-line (365 nm), Ar 2 laser light (126 nm), copper vapor laser, high-frequency wave of YAG laser, or the like can be used as illumination light for exposure. Further, for example, as the vacuum ultraviolet light, a single wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is a single wavelength laser light, for example, erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)). It is also possible to use a harmonic that is amplified by a doped fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal.

また、上記各実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子(CCDなど)、有機EL、マイクロマシン、DNAチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。さらに、例えば国際公開WO99/49504号パンフレットなどに開示される、投影光学系PLとウエハとの間に液体(例えば純水など)が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用することができる。   Further, in each of the above embodiments, the case where the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor has been described. However, the present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but a display including a liquid crystal display element or the like. , An exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a thin film magnetic head onto a ceramic wafer, and an image sensor (CCD, etc.), organic EL, micromachine, DNA The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing a chip or the like. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light, VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, meteorite, Magnesium fluoride or quartz is used. Further, in a proximity type X-ray exposure apparatus or an electron beam exposure apparatus, a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Furthermore, the present invention is also applied to an immersion type exposure apparatus that is disclosed in, for example, International Publication WO99 / 49504 pamphlet and the like in which a liquid (for example, pure water) is filled between the projection optical system PL and the wafer. Can do.

また、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に組み込み光学調整をするとともに、多数の部品からなるレチクルステージRST及びウエハステージWST等を露光装置のボディ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)をすることにより上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、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 addition, an illumination optical system and a projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated into the exposure apparatus for optical adjustment, and a reticle stage RST, wafer stage WST, and the like made up of a large number of parts are attached to the body of the exposure apparatus for wiring, The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting piping and further performing general adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、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。   For semiconductor devices, the step of designing the function and performance of the device, the step of manufacturing a reticle based on this design step, the step of manufacturing a wafer from a silicon material, and transferring the reticle pattern to the wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment And a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.

以上説明したように、本発明の光学特性測定装置及びステージ装置は、被検光学系の光学特性を測定するのに適している。また、本発明の露光装置は、投影光学系を介した露光光により物体を露光して、所定のパターンを物体上に転写するのに適している。   As described above, the optical characteristic measuring apparatus and the stage apparatus of the present invention are suitable for measuring the optical characteristics of the optical system to be tested. The exposure apparatus of the present invention is suitable for exposing an object with exposure light via a projection optical system and transferring a predetermined pattern onto the object.

本発明の第1の実施形態に係る露光装置を示す概略図である。1 is a schematic view showing an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention. ウエハステージを示す斜視図である。It is a perspective view which shows a wafer stage. ウエハステージ近傍を示す平面図である。It is a top view which shows the wafer stage vicinity. 第1の実施形態に係る波面計測器の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the wavefront measuring device which concerns on 1st Embodiment. 冷却機構を示す図である。It is a figure which shows a cooling mechanism. 第1の実施形態の制御系を示す図である。It is a figure which shows the control system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の露光装置において行われる、オン・ボディでの投影光学系の波面収差の計測動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the measurement operation | movement of the wavefront aberration of the projection optical system in an on-body performed in the exposure apparatus of 1st Embodiment. 測定用レチクルに形成された測定用パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the pattern for a measurement formed in the reticle for a measurement. 第1の実施形態におけるスポット像の撮像時における光学配置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the optical arrangement | positioning at the time of the imaging of the spot image in 1st Embodiment. 図10(A)は、第1の実施形態に係るマイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズ(レンズエレメント)を示す図であり、図10(B)、図10(C)は、変形例に係るレンズエレメントを示す図である。FIG. 10A is a diagram showing a microlens (lens element) constituting the microlens array according to the first embodiment, and FIGS. 10B and 10C are lenses according to modifications. It is a figure which shows an element. 第2の実施形態に係る波面計測器の内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the wavefront measuring device which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

27…ウエハステージ駆動部(駆動系)、28…波面計測器(光学特性測定装置)、28A…第1部分、28B…第2部分、31…ステージ(第2の移動体)、50…主制御装置(制御装置)、71…ステージ定盤、94…対物光学系、95…検出装置、100…露光装置、102a〜102c…Z干渉計(計測機構)、150…冷却機構、277…光学ユニット、MLA…マイクロレンズアレイ(波面分割光学素子)、PL…投影光学系(被検光学系)、W…ウエハ(物体)、WST…ウエハステージ(移動体)、WTB…テーブル(第1の移動体)。
27 ... Wafer stage drive unit (drive system), 28 ... Wavefront measuring device (optical characteristic measuring device), 28A ... First part, 28B ... Second part, 31 ... Stage (second moving body), 50 ... Main control Device (control device) 71 ... Stage platen 94 ... Objective optical system 95 ... Detection device 100 ... Exposure device 102a-102c ... Z interferometer (measuring mechanism) 150 ... Cooling mechanism 277 ... Optical unit MLA: micro lens array (wavefront dividing optical element), PL: projection optical system (test optical system), W: wafer (object), WST: wafer stage (moving body), WTB: table (first moving body) .

Claims (12)

被検光学系の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、
第1の移動体に設けられ、前記被検光学系を介した光が入射する対物光学系を含む第1部分と;
前記第1の移動体に相対移動可能に接続された第2の移動体に設けられ、かつ前記第1部分とは物理的に分離され、前記対物光学系を介した光を検出する検出装置を少なくとも含む第2部分と;を備える光学特性測定装置。
An optical property measuring apparatus for measuring optical properties of a test optical system,
A first portion including an objective optical system that is provided on the first moving body and into which light through the optical system to be detected enters;
A detection device that is provided on a second moving body connected to the first moving body so as to be relatively movable and is physically separated from the first portion and detects light via the objective optical system. And a second part including at least an optical property measuring device.
前記第1部分及び前記第2部分の一方は、前記対物光学系と前記検出装置との間に配置された、前記対物光学系を介した光の波面を分割する波面分割光学素子、及び偏光光学素子の少なくとも一方を有する光学ユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の光学特性測定装置。   One of the first part and the second part includes a wavefront splitting optical element that splits a wavefront of light that passes through the objective optical system, and polarization optics, disposed between the objective optical system and the detection device. The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1, further comprising an optical unit having at least one of the elements. 前記光学ユニットは、前記第2部分に含まれることを特徴とする請求項2に記載の光学特性測定装置。   The optical characteristic measuring apparatus according to claim 2, wherein the optical unit is included in the second portion. 前記波面分割光学素子及び前記偏光光学素子の少なくとも一方は、前記光の光路上への挿脱が自在とされていることを特徴とする請求項2又は3に記載の光学特性測定装置。   4. The optical characteristic measuring apparatus according to claim 2, wherein at least one of the wavefront splitting optical element and the polarizing optical element is freely inserted into and removed from the optical path of the light. 前記光学ユニットは、レボルバを有し、
前記波面分割光学素子及び前記偏光光学素子の少なくとも一方は、前記レボルバに設けられていることを特徴とする請求項4に記載の光学特性測定装置。
The optical unit has a revolver,
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 4, wherein at least one of the wavefront splitting optical element and the polarizing optical element is provided in the revolver.
前記光学ユニットは波面分割光学素子を複数有し、
前記複数の波面分割光学素子は、互いに異なる分割数を有することを特徴とする請求項5に記載の光学特性測定装置。
The optical unit has a plurality of wavefront splitting optical elements,
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 5, wherein the plurality of wavefront dividing optical elements have different numbers of divisions.
前記波面分割光学素子を構成する複数の分割素子のそれぞれは、前記光が入射する側の面が凸面であり、前記光が射出する側の面が凹面とされていることを特徴とする請求項2〜6のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。   Each of the plurality of split elements constituting the wavefront splitting optical element is characterized in that the surface on which the light is incident is a convex surface and the surface on which the light is emitted is a concave surface. The optical characteristic measuring apparatus as described in any one of 2-6. 前記波面分割光学素子を構成する複数の分割素子のそれぞれは、平凸レンズ及び平凹レンズの組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項7に記載の光学特性測定装置。   The optical characteristic measuring apparatus according to claim 7, wherein each of the plurality of splitting elements constituting the wavefront splitting optical element is configured by a combination of a plano-convex lens and a plano-concave lens. 二次元面内を移動するステージと、前記ステージ上で少なくとも前記二次元面に直交する方向に移動可能とされたテーブルとを含む移動体と;
該移動体を駆動する駆動系と;
前記テーブルに前記第1部分が設けられ、前記ステージに前記第2部分が設けられた請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学特性測定装置と;を備えるステージ装置。
A moving body including a stage that moves in a two-dimensional plane, and a table that is movable on the stage in a direction orthogonal to at least the two-dimensional plane;
A drive system for driving the movable body;
A stage apparatus comprising: the optical part measuring apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the first part is provided on the table and the second part is provided on the stage.
前記ステージに設けられ、前記第2部分を含む前記ステージの少なくとも一部を冷却する冷却機構を更に備える請求項9に記載のステージ装置。   The stage apparatus according to claim 9, further comprising a cooling mechanism that is provided on the stage and cools at least a part of the stage including the second part. 投影光学系を介した露光光により物体を露光して、所定のパターンを物体上に転写する露光装置であって、
前記物体が前記テーブル上に載置され、前記投影光学系を前記光学特性測定装置の前記被検光学系とする請求項9又は10に記載のステージ装置を備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object with exposure light via a projection optical system and transfers a predetermined pattern onto the object,
An exposure apparatus comprising the stage device according to claim 9 or 10, wherein the object is placed on the table, and the projection optical system is the optical system to be measured of the optical property measurement apparatus.
前記ステージの移動基準面が形成されたステージ定盤と;
前記移動基準面の前記投影光学系の光軸に直交する面に対する傾斜及び光軸方向に関する位置の情報を計測する計測機構と;
前記光学特性測定装置による前記投影光学系の光学特性測定の際に、前記計測機構の計測結果に基づいて、前記投影光学系と前記ステージ定盤との位置関係を調整する制御装置と;を更に備える請求項11に記載の露光装置。
A stage surface plate on which a movement reference plane of the stage is formed;
A measuring mechanism that measures information about a position of the movement reference plane with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system and an optical axis direction;
A control device that adjusts a positional relationship between the projection optical system and the stage surface plate based on a measurement result of the measurement mechanism when the optical property measurement apparatus measures the optical characteristics of the projection optical system; The exposure apparatus according to claim 11 provided.
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