JP2006203113A - Stage device, stage control method, exposure device and method, and device manufacturing method - Google Patents
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本発明は、マスク(レチクル)、基板(プレート)等の物体を載置した状態で移動可能に構成されたステージ装置及びステージ制御方法、当該装置及び方法を用いる露光装置及び露光方法、並びに当該露光装置及び方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to a stage apparatus and a stage control method configured to be movable while an object such as a mask (reticle) and a substrate (plate) is placed thereon, an exposure apparatus and an exposure method using the apparatus and method, and the exposure The present invention relates to a device manufacturing method for manufacturing a device using an apparatus and a method.
半導体素子、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子、CCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他の各種デバイスの製造工程の1つとして設けられるフォトリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、これらを総称する場合にはマスクという)に形成されたパターンを、投影光学系を介してフォトレジストが塗布されたガラスプレート又はウェハ等の基板に転写する露光装置が用いられている。従来から種々の露光装置が案出されているが、近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(ステッパー)又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が用いられることが多くなっている。 In a photolithography process provided as one of manufacturing processes of semiconductor elements, flat panel display elements such as liquid crystal display elements, imaging elements such as CCD (Charge Coupled Device), thin film magnetic heads, and other various devices, a mask or a reticle ( In the following, an exposure apparatus is used that transfers a pattern formed on a mask (when collectively referred to as a mask) to a substrate such as a glass plate or a wafer coated with a photoresist via a projection optical system. Conventionally, various exposure apparatuses have been devised, but in recent years, step-and-repeat reduction projection exposure apparatuses (steppers) or step-and-scan exposure apparatuses are often used. Yes.
ステッパーは、マスクに形成されたパターンを基板上に設定された各ショット領域に一括して縮小投影し、1つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステップ移動させて他のショット領域へのパターン転写を行う露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状の露光光をマスクに照射している状態で、マスクと基板とを投影光学系に対して互いに同期移動させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、1つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステップ移動させて他のショット領域へのパターン転写を行う露光装置である。 The stepper collectively reduces and projects the pattern formed on the mask onto each shot area set on the substrate, and when the transfer of the pattern to one shot area is completed, the substrate is stepped to another shot area. An exposure apparatus that performs pattern transfer. In addition, the step-and-scan type exposure apparatus has a pattern formed on the mask while moving the mask and the substrate synchronously with respect to the projection optical system in a state where the mask is irradiated with slit-shaped exposure light. Is partially transferred to a shot area of a substrate, and when the pattern transfer to one shot area is completed, the substrate is moved stepwise to transfer the pattern to another shot area.
上記のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置において、基板表面に設定された複数の区画領域(ショット領域)の各々に対して露光処理を行う場合には、基板とマスクとの位置関係を同期させつつ、露光すべきエネルギー量に見合った速度で、ほぼ定速で移動させる必要がある。このため、基板が搭載された基板ステージとマスクを載置したマスクステージとを助走(加速)させ、この助走中にステージ間の同期をとり、その後に基板上の露光対象となっているショット領域が露光領域に差し掛かった時点で、露光光を露光領域に照射して露光が行われるという手順が踏まれる。 In the above step-and-scan exposure apparatus, when exposure processing is performed on each of a plurality of partitioned areas (shot areas) set on the substrate surface, the positional relationship between the substrate and the mask is synchronized. However, it is necessary to move at a substantially constant speed at a speed commensurate with the amount of energy to be exposed. For this reason, the substrate stage on which the substrate is mounted and the mask stage on which the mask is placed are run up (accelerated), the stage is synchronized during this run, and then the shot area on the substrate to be exposed When the exposure area reaches the exposure area, a procedure is performed in which exposure is performed by irradiating the exposure area with exposure light.
このため、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、各々のステージの加速を終えてから各ステージの振動(目標位置に対する位置誤差)が収まって各々の速度が一定になるまでに要する時間(整定時間)を短縮することがスループット(単位時間に露光処理することができる基板の枚数)を向上させる上で極めて重要になる。例えば、以下の特許文献1には、ステージ間の追従性能を向上させてスループット及びパターンの転写精度を向上させる技術が開示されている。
ところで、マスクステージと基板ステージとの同期移動誤差は、同期移動方向(走査方向)における位置誤差と、マスク及び基板に交差する方向における回転誤差とに大別されるが、マスクステージ及び基板ステージを制御する制御系は各々の誤差が予め設定された整定時間内に収まる(所定値以下になる)ように設計されている。つまり、両ステージの加速を終えてから整定時間が経過した後は、マスクステージと基板ステージとの位置誤差及び回転誤差は露光精度(解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度、線幅誤差等)に影響を与えない程度に小さくなる筈である。 Incidentally, the synchronous movement error between the mask stage and the substrate stage is roughly divided into a position error in the synchronous movement direction (scanning direction) and a rotation error in the direction intersecting the mask and the substrate. The control system to be controlled is designed so that each error falls within a preset settling time (below a predetermined value). In other words, after the settling time has elapsed after the acceleration of both stages, the position error and rotation error between the mask stage and the substrate stage are adjusted to exposure accuracy (resolution, transfer fidelity, overlay accuracy, line width error, etc.). It should be small enough not to affect it.
しかしながら、近年においては露光領域の大面積化が益々進んでおり、スループットを向上させるためにステージの加速度が従来よりも高く設定される状況にある。ステージの加速度を高くすると、十Hz程度の振動が生じてステージの回転誤差が無視できない程大きくなってしまい、上記の整定時間経過後もステージの回転振動は続いてしまう。この結果として、整定時間を予め設定した時間よりも長くせざるを得ず、スループットが悪化するという問題があった。 However, in recent years, the exposure area has been increased in area, and the acceleration of the stage is set higher than before in order to improve the throughput. When the acceleration of the stage is increased, a vibration of about 10 Hz is generated and the rotation error of the stage becomes so large that it cannot be ignored, and the rotation vibration of the stage continues even after the settling time elapses. As a result, there is a problem that the settling time must be longer than a preset time, resulting in a deterioration in throughput.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、加速終了後に生ずるステージの回転振動を抑えることで、整定時間を短縮することができるステージ装置及びステージ制御方法、当該装置又は方法を用いて高スループットで露光処理を行うことができる露光装置及び方法、並びに当該露光装置又は方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a stage apparatus and a stage control method that can shorten the settling time by suppressing the rotational vibration of the stage that occurs after completion of acceleration. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and method capable of performing exposure processing at a throughput, and a device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus or method.
本発明は、実施形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
上記課題を解決するために、本発明のステージ装置は、物体(P)を保持して所定方向(X方向)に移動可能な第1ステージ(PST)を備えるステージ装置において、前記第1ステージは、前記物体を保持する第1部分(14)と、当該第1部分を支持する第2部分(15)とを有し、前記第1部分の回転量を検出する第1検出装置(17)と、前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出装置(18、18a、18b)と、前記第1ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御装置(MC)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、第1検出装置で第1ステージの第1部分の回転量が検出されるとともに第2検出装置で第1ステージの第1部分と第2部分との相対的な回転量が検出され、これらの検出結果に基づいて制御装置により第1部分の回転振動が制御される。
また、本発明のステージ装置は、前記所定方向における前記第1ステージの位置を検出する第1位置検出装置(17、18)と、前記第1ステージとは異なる第2ステージ(MST)と、前記所定方向における前記第2ステージの位置を検出する第2位置検出装置(12)とを備え、前記制御装置は、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて前記第1部分の回転振動を制御しつつ、前記第1位置検出装置及び前記第2位置検出装置の検出結果に基づいて前記第1ステージと前記第2ステージとが所定の位置関係になるように前記第2ステージを制御することを特徴としている。
この発明によると、第1位置検出装置によって第1ステージの位置が検出されるとともに、第2位置検出装置によって第1ステージとは異なる第2ステージの位置が検出され、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて制御装置により第1部分の回転振動が制御されつつ第1,第2位置検出装置の検出結果に基づいて制御装置により第1ステージと第2ステージとが所定の位置関係になるように制御される。
上記課題を解決するために、本発明のステージ制御方法は、物体(P)を保持する第1部分(14)と当該第1部分を支持する第2部分(15)とを有し、前記物体を保持して所定方向(X方向)に移動可能なステージ(PST)を制御するステージ制御方法であって、前記ステージを前記所定方向に駆動する駆動ステップと、前記第1部分の回転量を検出する第1検出ステップと、前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出ステップと、前記第1及び第2検出ステップの検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御ステップとを含むことを特徴としている。
本発明の露光装置は、所定のパターンを基板(P)上に露光する露光装置(EX)において、前記基板の外形が500mmよりも大きい基板を保持して所定方向(X方向)に移動可能な第1ステージ(PST)を備え、前記第1ステージは、前記基板を保持する第1部分(14)と、当該第1部分を支持する第2部分(15)とを有し、前記第1部分の回転量を検出する第1検出装置(17)と、前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出装置(18、18a、18b)と、前記第1ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御装置(MC)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の露光方法は、マスクステージ(MST)上に保持されたマスク(M)のパターンを、基板ステージ(PST)上に保持された基板(P)上に露光する露光方法であって、上記のステージ制御方法を用いて、前記基板ステージを前記ステージとして制御するステップを含むことを特徴としている。
本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程において上記の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴としている。
ここで、現状においては基板の大型化が進んでおり、これに伴って基板ステージが大型化し、更に基板ステージの重量が増える傾向にある。本発明の露光装置は、外形が500mmよりも大きい基板に対して特に有効である。ここで、外形が500mmよりも大きいとは、一辺若しくは対角の長さが500mmよりも大きいことをいう。また、本発明の露光装置は高精細のパターンを露光する際にも有効であり、また、より広い表示素子デバイスを製造する露光装置として投影光学系の数を増やした構成にした場合の継ぎ部の増大や、各投影光学系の画角を大きくして各投影光学系の投影領域を広げたときに周辺部において投影光学系の中心から遠くなることによる像歪み、倍率の変動等の変動が大きくなって継ぎ精度の向上が要求される場合等に本発明が有効である。
The present invention employs the following configuration associated with each figure shown in the embodiment. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
In order to solve the above problems, a stage apparatus according to the present invention is a stage apparatus including a first stage (PST) that holds an object (P) and is movable in a predetermined direction (X direction). A first detection device (17) having a first part (14) for holding the object and a second part (15) for supporting the first part, and detecting a rotation amount of the first part; A second detector (18, 18a, 18b) for detecting a relative rotation amount between the first part and the second part, and the first stage when driving the first stage in the predetermined direction. And a control device (MC) for controlling the rotational vibration of the first portion based on the detection result of the second detection device.
According to this invention, the first detection device detects the rotation amount of the first part of the first stage, and the second detection device detects the relative rotation amount of the first part and the second part of the first stage. Based on these detection results, the rotation vibration of the first portion is controlled by the control device.
The stage device of the present invention includes a first position detection device (17, 18) for detecting a position of the first stage in the predetermined direction, a second stage (MST) different from the first stage, A second position detector (12) for detecting the position of the second stage in a predetermined direction, and the controller is configured to rotate the first portion based on the detection results of the first and second detectors. And controlling the second stage so that the first stage and the second stage are in a predetermined positional relationship based on the detection results of the first position detecting device and the second position detecting device. It is characterized by that.
According to the present invention, the position of the first stage is detected by the first position detection device, and the position of the second stage different from the first stage is detected by the second position detection device, and the first and second detections are performed. While the rotational vibration of the first part is controlled by the control device based on the detection result of the device, the control device controls the first stage and the second stage based on the detection result of the first and second position detection devices. It is controlled to become.
In order to solve the above problems, a stage control method of the present invention includes a first portion (14) that holds an object (P) and a second portion (15) that supports the first portion, and the object Is a stage control method for controlling a stage (PST) that can move in a predetermined direction (X direction) while holding the stage, and a driving step for driving the stage in the predetermined direction and detecting a rotation amount of the first portion Based on detection results of the first detection step, the second detection step of detecting the relative rotation amount of the first part and the second part, and the detection results of the first and second detection steps. And a control step for controlling the rotational vibration of the portion.
The exposure apparatus of the present invention is capable of moving in a predetermined direction (X direction) while holding a substrate having an outer shape larger than 500 mm in the exposure device (EX) that exposes a predetermined pattern on the substrate (P). A first stage (PST) is provided, the first stage having a first part (14) for holding the substrate and a second part (15) for supporting the first part, wherein the first part A first detection device (17) for detecting the amount of rotation of the first part, a second detection device (18, 18a, 18b) for detecting the relative amount of rotation of the first part and the second part, and the first When the stage is driven in the predetermined direction, a control device (MC) that controls rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection devices is provided.
The exposure method of the present invention is an exposure method for exposing a pattern of a mask (M) held on a mask stage (MST) onto a substrate (P) held on a substrate stage (PST). The method includes the step of controlling the substrate stage as the stage using the stage control method described above.
The device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method including a lithography step, and includes an exposure step of performing exposure using the above-described exposure apparatus in the lithography step.
Here, in the present situation, the size of the substrate is increasing, and accordingly, the substrate stage is increased in size and the weight of the substrate stage is further increased. The exposure apparatus of the present invention is particularly effective for a substrate whose outer shape is larger than 500 mm. Here, that the outer shape is larger than 500 mm means that the length of one side or diagonal is larger than 500 mm. The exposure apparatus of the present invention is also effective when exposing a high-definition pattern, and is a joint when the number of projection optical systems is increased as an exposure apparatus for manufacturing a wider display element device. When the field of view of each projection optical system is increased and the projection area of each projection optical system is widened, fluctuations such as image distortion and magnification fluctuations due to the distance from the center of the projection optical system at the periphery. The present invention is effective when it becomes large and improvement in splicing accuracy is required.
本発明によれば、第1ステージの第1部分の回転量と、第1部分と第2部分との相対的な回転量との検出結果に基づいて第1部分の回転振動が制御されるため、ステージ(第1部分)の回転振動を良好に抑えることができ、その結果としてステージの振動が収まるまでに要する整定時間を短縮することができるという効果がある。
また、本発明によれば、第1ステージの第1部分の回転振動を制御するとともに第1ステージと第2ステージとが所定の位置関係になるように制御しているため、第1ステージと第2ステージとの同期移動誤差を小さくすることができるという効果がある。
更に、本発明によれば、ステージの整定時間を短縮することができるため、デバイスを高スループットで効率的に製造することができるという効果がある。また更に、第1ステージと第2ステージとの同期移動誤差を小さくすることができるため、露光精度を高めることができるという効果がある。
According to the present invention, the rotational vibration of the first part is controlled based on the detection result of the rotation amount of the first part of the first stage and the relative rotation amount of the first part and the second part. Rotational vibration of the stage (first portion) can be satisfactorily suppressed, and as a result, there is an effect that the settling time required until the stage vibration is settled can be shortened.
In addition, according to the present invention, the rotational vibration of the first portion of the first stage is controlled and the first stage and the second stage are controlled to have a predetermined positional relationship. There is an effect that the synchronous movement error with the two stages can be reduced.
Furthermore, according to the present invention, the stage settling time can be shortened, so that there is an effect that the device can be efficiently manufactured with high throughput. Furthermore, since the synchronous movement error between the first stage and the second stage can be reduced, there is an effect that the exposure accuracy can be increased.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるステージ装置、ステージ制御方法、露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す正面図である。図1に示す露光装置EXは、液晶表示素子を製造するための露光装置であり、物体又は基板としてのプレートPとマスクMとを同期移動させつつ、マスクMに形成されたパターンを逐次プレートP上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置である。また、図1に示した露光装置EXは、外形が500mmよりも大きいプレートPに対する露光を行うものであるとする。 Hereinafter, a stage apparatus, a stage control method, an exposure apparatus and method, and a device manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. An exposure apparatus EX shown in FIG. 1 is an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element. The pattern formed on the mask M is sequentially transferred to the plate P while the plate P as an object or substrate and the mask M are moved synchronously. This is a reduction projection type exposure apparatus of a step-and-scan method for transferring the image on the top. Further, it is assumed that the exposure apparatus EX shown in FIG. 1 performs exposure on a plate P having an outer shape larger than 500 mm.
尚、以下の説明においては、必要であれば図中にXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1に示すXYZ直交座標系は、Y軸及びZ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、X軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、露光時におけるプレートP及びマスクMの同期移動方向(走査方向)はX方向に設定されているものとする。 In the following description, if necessary, an XYZ orthogonal coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set so that the Y axis and the Z axis are parallel to the paper surface, and the X axis is set to a direction perpendicular to the paper surface. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. Further, it is assumed that the synchronous movement direction (scanning direction) of the plate P and the mask M at the time of exposure is set in the X direction.
図1に示す露光装置EXは、照明光学系ILS、マスクステージMST、投影光学系PL、プレートステージPST、本体コラムCL、並びに主制御装置MCを含んで構成されている。照明光学系ILSは、不図示の光源ユニット(例えば、超高圧ハロゲンランプ又はエキシマレーザ等のレーザ光源)から射出された露光光の整形及び照度分布の均一化を行い、整形等を行った露光光ELをマスクM上のスリット状(又は円弧状)の照明領域に照射する。この照明光学系ILSは、より具体的には、例えば特開平9−320956号公報に開示されている通り、光源ユニット、シャッタ、フライアイレンズ(オプティカルインテグレータ)等の2次光源形成光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、視野絞り(ブラインド)、及び結像レンズ系等(何れも図示省略)を含んで構成され、マスクステージMST上に保持されたマスクM上の照明領域を均一な照度で照明する。 The exposure apparatus EX shown in FIG. 1 includes an illumination optical system ILS, a mask stage MST, a projection optical system PL, a plate stage PST, a main body column CL, and a main controller MC. The illumination optical system ILS performs shaping of exposure light emitted from a light source unit (not shown) (for example, a laser light source such as an ultra-high pressure halogen lamp or an excimer laser) and uniformization of illuminance distribution, and shaping exposure light. The EL is irradiated onto the slit-shaped (or arc-shaped) illumination area on the mask M. More specifically, the illumination optical system ILS includes, for example, a secondary light source forming optical system such as a light source unit, a shutter, and a fly-eye lens (optical integrator), a beam as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-320956, for example. It includes a splitter, a condenser lens system, a field stop (blind), an imaging lens system, etc. (all not shown), and the illumination area on the mask M held on the mask stage MST has a uniform illuminance. Illuminate.
ここで、上記の光源ユニットとしては、KrFエキシマレーザ(波長248nm)、ArFエキシマレーザ(波長193nm)、若しくはF2レーザ光源(波長157nm)、Kr2レーザ光源(波長146nm)、Ar2レーザ光源(波長126nm)等の紫外レーザ光源、銅蒸気レーザ光源、YAGレーザの高調波発生光源、固体レーザ(半導体レーザ等)の高調波発生装置、又は水銀ランプ(i線等)等も使用することができる。 Here, as the light source unit, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), an F 2 laser light source (wavelength 157 nm), a Kr 2 laser light source (wavelength 146 nm), an Ar 2 laser light source ( An ultraviolet laser light source having a wavelength of 126 nm), a copper vapor laser light source, a harmonic generation light source of a YAG laser, a harmonic generation device of a solid-state laser (semiconductor laser, etc.), or a mercury lamp (i-line, etc.) can also be used. .
マスクステージMSTは、プレートPに転写する液晶表示素子のパターンが形成されたマスクMを真空吸着又は静電吸着等により保持し、マスクMを保持した状態でX方向に移動可能に、且つY方向及びZ軸周りの回転方向(θZ方向)にそれぞれ微小駆動可能に構成されている。このマスクステージMSTは、不図示のエアパッドによって、本体コラムCLを構成する上部定盤CL1の上面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されており、駆動機構11によって駆動される。本実施形態では、マスクステージMSTを駆動する駆動機構11としてリニアモータが用いられているため、以下の説明ではこの駆動機構をリニアモータ11という。
The mask stage MST holds the mask M on which the pattern of the liquid crystal display element to be transferred to the plate P is formed by vacuum suction or electrostatic suction, and is movable in the X direction while holding the mask M, and in the Y direction. In addition, it is configured to be capable of minute driving in the rotation direction (θZ direction) around the Z axis. The mask stage MST is levitated and supported above the upper surface of the upper surface plate CL1 constituting the main body column CL by an air pad (not shown) via a clearance of about several microns, and is driven by the
リニアモータ11は、固定子11aと可動子11bとから構成される。リニアモータ11の固定子11aは、上部定盤CL1の上部に固定されており、Y軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ11の可動子11bはマスクステージMSTに固定されている。マスクステージMSTのX方向、Y方向、及びZ軸周りの回転方向(θZ方向)の位置は、本体コラムCLに固定されたマスクステージ位置計測用レーザ干渉計(以下、マスク干渉計という)12によって投影光学系PLを基準として所定の分解能、例えば数nm程度の分解能で常時計測される。マスク干渉計12で計測されたマスクステージMSTのX方向、Y方向、及びZ軸周りの回転方向(θZ方向)の位置を示す位置情報は、主制御装置MCに供給されている。
The
投影光学系PLは、複数の屈折光学素子(レンズ素子)を含んで構成され、マスクM上に設定された照明領域を透過した露光光ELをプレートPに投射するものである。この投影光学系PLは、本体コラムCLの上部定盤CL1の下方(−Z方向)に配置され、本体コラムCLを構成する保持部材CL3によって保持されている。投影光学系PLとしては、ここでは等倍の正立正像を投影するものが用いられている。従って、照明光学系ILSからの露光光ELによってマスクM上に設定された照明領域が照明されると、その照明領域にあるパターンの等倍像(部分正立像)がプレートP上の照明領域に共役な被露光領域に投影されるようになっている。 The projection optical system PL is configured to include a plurality of refractive optical elements (lens elements), and projects the exposure light EL transmitted through the illumination region set on the mask M onto the plate P. The projection optical system PL is disposed below (−Z direction) the upper surface plate CL1 of the main body column CL, and is held by a holding member CL3 constituting the main body column CL. Here, as the projection optical system PL, an apparatus that projects an equal-size erect image is used. Therefore, when the illumination area set on the mask M is illuminated by the exposure light EL from the illumination optical system ILS, an equal magnification image (partial upright image) of the pattern in the illumination area is displayed on the illumination area on the plate P. It is projected onto a conjugate exposure area.
尚、投影光学系PLは、例えば特開平7−57986号公報に開示されている複数組の等倍正立の投影光学系ユニットを備える構成であっても良い。また、投影光学系PLは、物体面(マスクM)側と像面(プレートP)側の両方がテレセントリックであってもよく、片方がテレセントリックであってもよい。また、等倍像を投影するものではなく、マスクMのパターン像を縮小投影する縮小系であっても良い。更に、マスクMに形成されたパターンの倒立像をプレートP上に投影するものであってもよい。また更に、投影光学系PLとしては、反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系(カタッディオプトリック系)を採用しても良い。尚、投影光学系PLが備える複数のレンズ素子の硝材は、露光光ELの波長に応じて、例えば石英又は蛍石が用いられる。 The projection optical system PL may include a plurality of sets of equal-magnification projection optical system units disclosed in, for example, JP-A-7-57986. Further, the projection optical system PL may be telecentric on both the object plane (mask M) side and the image plane (plate P) side, or one may be telecentric. Further, instead of projecting the same size image, a reduction system that reduces and projects the pattern image of the mask M may be used. Further, an inverted image of the pattern formed on the mask M may be projected onto the plate P. Further, as the projection optical system PL, a reflection system composed only of a reflection optical element, or a catadioptric system (catadioptric system) having a reflection optical element and a refractive optical element may be employed. For example, quartz or fluorite is used as the glass material of the plurality of lens elements provided in the projection optical system PL according to the wavelength of the exposure light EL.
プレートステージPSTは、プレートPを真空吸着又は静電吸着等により保持し、プレートPを保持した状態でX方向及びY方向に移動可能に、且つZ方向、X軸、Y軸、及びY軸周りの回転方向に微小駆動可能に構成されている。このプレートステージPSTは、投影光学系PLの下方(−Z方向)に配設され、不図示のエアパッドによって、本体コラムCLを構成する下部定盤CL2の上面の上方に数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。プレートステージPSTは、駆動機構としてのリニアモータ13によってX方向及びY方向に駆動される。このリニアモータ13の固定子13aは、下部定盤CL2に固定され、Y軸方向に沿って延設されている。また、リニアモータ13の可動子13bはプレートステージPSTの底部に固定されている。尚、図1では、プレートステージPSTを簡略化して模式的に図示しているが、その構成の詳細については後述する。
The plate stage PST holds the plate P by vacuum chucking or electrostatic chucking, and can move in the X direction and the Y direction while holding the plate P, and around the Z direction, the X axis, the Y axis, and the Y axis. It is configured to be capable of minute driving in the rotation direction. The plate stage PST is disposed below the projection optical system PL (in the −Z direction), and a clearance of about several microns is provided above the upper surface of the lower surface plate CL2 constituting the main body column CL by an air pad (not shown). Is supported by levitation. The plate stage PST is driven in the X direction and the Y direction by a
プレートステージPSTは、プレートPを保持する第1部分としての基板テーブル14と、リニアモータ13の可動子13bが固定された第2部分としての移動テーブル15と、移動テーブル15上に搭載されたZ・θ駆動機構16とを含んで構成される。Z・θ駆動機構16の上部に基板テーブル14が載置されており、プレートPは基板テーブル14上に保持される。この基板テーブル14は、Z・θ駆動機構16によって、Z方向並びにX軸、Y軸、及びY軸周りの回転方向(θX、θY、θZ方向)に駆動される。
The plate stage PST includes a substrate table 14 as a first part for holding the plate P, a moving table 15 as a second part to which the
基板テーブル14のX方向の位置及びZ軸周りの回転方向(θZ方向)の回転量は、本体コラムCLに固定されたレーザ干渉計(以下、第1プレート干渉計という)17によって投影光学系PLを基準として所定の分解能、例えば数nm程度の分解能で常時計測される。同様に、移動テーブル15のX方向の位置及びZ軸周りの回転方向(θZ方向)の回転量は、本体コラムCLに固定されたレーザ干渉計(以下、第2プレート干渉計という)18によって投影光学系PLを基準として所定の分解能、例えば数nm程度の分解能で常時計測される。 The position of the substrate table 14 in the X direction and the amount of rotation in the rotation direction around the Z axis (θZ direction) are projected by a laser interferometer (hereinafter referred to as a first plate interferometer) 17 fixed to the main body column CL. Is always measured with a predetermined resolution, for example, a resolution of about several nanometers. Similarly, the position of the moving table 15 in the X direction and the rotation amount around the Z axis (θZ direction) are projected by a laser interferometer (hereinafter referred to as a second plate interferometer) 18 fixed to the main body column CL. The optical system PL is always measured with a predetermined resolution, for example, a resolution of about several nanometers.
第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18で計測されたマスクステージMSTのX方向の位置、及びZ軸周りの回転量を示す情報は、主制御装置MCに供給されている。図1においては、図示を省略しているが、基板テーブル14のY方向の位置を計測するレーザ干渉計19(図2参照)も設けられている。尚、本明細書においては、便宜上第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18が基板テーブル14のZ軸周りの回転量及び移動テーブル15のZ軸周りの回転量を計測すると説明する場合があるが、実際には後述する通り、第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18から出力される情報に基づいて主制御装置MCが基板テーブル14のZ軸周りの回転量及び移動テーブル15のZ軸周りの回転量を求める。
Information indicating the position of the mask stage MST in the X direction and the amount of rotation about the Z axis measured by the
図2は、プレートステージPST及びその制御系の構成を示す図である。尚、図2においては、プレートステージPSTを上から見た状態を図示しており、図1に示す部材には同一の符号を付している。図2に示す通り、プレートステージPSTはプレートPを保持した状態で下部定盤CL2上で移動可能に構成されており、主制御装置MCがプレートステージPSTの駆動を制御する。主制御装置MCは、上位コントローラ21、制御コントローラ22、電流増幅部23a〜23c、及び位置検出部24a,24bを含んで構成される。尚、図2においては、主制御装置MCが備える各種構成のうち、プレートステージPSTを制御する制御系の構成のみを図示している。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the plate stage PST and its control system. FIG. 2 shows a state in which the plate stage PST is viewed from above, and the members shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the plate stage PST is configured to be movable on the lower surface plate CL2 while holding the plate P, and the main controller MC controls the drive of the plate stage PST. The main controller MC includes a
上位コントローラ21は、制御コントローラ22に対してXY面内におけるプレートPの位置を指示する制御信号を出力する。制御コントローラ22は、上位コントローラ21から出力される制御信号と位置検出部24a,24bから出力される検出信号とに基づいて、リニアモータ27,28,30を駆動するための駆動信号を生成し、プレートPを載置するプレートステージPSTの動作を制御する。尚、図2中のリニアモータ27,28,30は、図1に示したリニアモータ13に相当するものである。
The
電流増幅部23a〜23cは、制御コントローラ22から出力される駆動信号の電流を所定の増幅率で増幅してリニアモータ27,28,30のそれぞれに供給する。位置検出部24aは、プレート干渉計19から出力される計測結果に対して所定の処理(例えば、座標変換等の処理)を施して、プレートステージPST(基板テーブル14)のY方向の位置を求める。また、位置検出部24bは、第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18(18a,18b)から出力される計測結果に対して所定の処理を施し、プレートステージPSTのX方向の位置及びZ軸周りの回転量を求める。具体的には、位置検出部24bは、第1プレート干渉計17の計測結果から基板テーブル14のX方向の位置及びZ軸周りの回転量を求めるとともに、第2プレート干渉計18(18a,18b)の計測結果から移動テーブル15のX方向の位置及びZ軸周りの回転量を求める。更に、基板テーブル14のZ軸周りの回転量と移動テーブル15のZ軸周りの回転量との差を求める。尚、図2に示す通り、第2プレート干渉計18は、2つの第2プレート干渉計18a,18bからなる。
The
次に、図2及び図3を参照してプレートステージPSTの構成について詳細に説明する。図3は、プレートステージPSTの構成例を示す斜視図である。前述した通り、プレートステージPSTは、基板テーブル14と、基板テーブル14をXY面内(下部定盤CL2上)で移動させる移動テーブル15と、基板テーブル14と移動テーブル15との間に配置されるZ・θ駆動機構16とを含んで構成される。プレートステージPSTの底面には、非接触ベアリングである不図示の複数のエアベアリング(エアパッド)が固定されており、これらのエアベアリングによってプレートステージPSTが下部定盤CL2上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。
Next, the configuration of the plate stage PST will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the plate stage PST. As described above, the plate stage PST is disposed between the substrate table 14, the moving table 15 that moves the substrate table 14 in the XY plane (on the lower surface plate CL2), and the substrate table 14 and the moving table 15. And a Z · θ drive
移動テーブル15は、図2及び図3に示す通り、基板テーブル14及びZ・θ駆動機構16を一体的にY方向に相対移動自在に支持するガイドバー26を備える。このガイドバー26は、Y方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向の両端には電機子ユニットからなる可動子27a及び可動子28aがそれぞれ設けられている。これらの可動子27a,28aにそれぞれ対応する磁石ユニットを有する固定子27b,28bは、下部定盤CL2に設けられている。尚、図3では下部定盤CL2については一部のみを図示している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the moving table 15 includes a
上記の可動子27a及び固定子27bによってリニアモータ27が構成され、可動子28a及び固定子28bによってリニアモータ28が構成されている。可動子27aが固定子27bとの間の電磁気的相互作用により駆動され、なおかつ可動子28aが固定子28bとの間の電磁気的相互作用により駆動されることでガイドバー26がX方向に移動し、リニアモータ27とリニアモータ28との駆動量を調整することで、プレートステージPSTはX軸及びY軸に直交するZ軸周りに回転する。即ち、リニアモータ27,28によってガイドバー26とほぼ一体的にプレートステージPST(基板テーブル14)がX方向及びZ軸周りに駆動されるようになっている。尚、ここでは、基板テーブル14等をX方向に駆動するリニアモータ27,28の駆動量を調整することより、基板テーブル14をZ軸の周りで回転可能に構成されている場合を例に挙げて説明するが、基板テーブル14等をY方向に駆動するリニアモータ30により基板テーブル14をZ軸の周りで回転させることができる構成の場合にも本発明を適用することができる。
The
また、ガイドバー26のY方向側には、リニアモータの一種のボイスコイルモータ29(図3参照)の可動子が取り付けられている。このボイスコイルモータ29は、Y方向に推力を発生することでガイドバー26のY方向の位置を調整するものであって、その固定子は不図示のリアクションフレームに設けられている。このため、プレートステージPSTをX方向に駆動する際の反力は、リアクションフレームを介して下部定盤CL2に伝達される機能になっている。
A mover of a voice coil motor 29 (see FIG. 3) which is a kind of linear motor is attached to the Y direction side of the
基板テーブル14は、ガイドバー26との間にZ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、ガイドバー26にY方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、プレートステージPSTは、ガイドバー26に埋設された固定子を有するリニアモータ30による電磁気的相互作用によりY方向に駆動される。リニアモータ30の可動子は図示していないが、Z・θ駆動機構16の下部に取り付けられている。基板テーブル14の上面には、不図示のプレートホルダを介してプレートPが保持される。以上のガイドバー26は移動テーブル15に相当するものであり、リニアモータ27,28,29は、移動テーブル15に設けられたリニアモータ13に相当するものである。
The substrate table 14 is supported and held in a non-contact manner so as to be relatively movable in the Y direction relative to the
尚、上記リニアモータ27,28よりもリニアモータ30の方がプレートステージPST上に載置されるプレートPに近い位置に配置されるため、リニアモータ30は発熱源であるコイルが固定子となりプレートPから遠ざかるムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。他方、リニアモータ27,28は、リニアモータ30、ガイドバー26、Z・θ駆動機構16、及び基板テーブル14を一体として駆動するため、リニアモータ30より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もリニアモータ30より大きくなる。従って、リニアモータ27,28は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。
Since the
また、第1プレート干渉計17は、図2に示す通り、X方向に直交するY方向に所定距離L1だけ離れた2本の測長ビームを基板テーブル14に対して照射する2軸干渉計であり、各測長軸の計測値が主制御装置MC(位置検出部24b)に供給される。この第1プレート干渉計17の各測長軸の計測値をそれぞれX11,X12とすると基板テーブル14のX方向の位置X1は以下の(1)式から求められ、基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1は以下の(2)式から求められる。
X1=(X11+X12)/2 ……(1)
θ1=(X11−X12)/L1 ……(2)
As shown in FIG. 2, the
X1 = (X11 + X12) / 2 (1)
θ1 = (X11−X12) / L1 (2)
第2プレート干渉計18を構成する第2プレート干渉計18a,18bは、図2に示す通り、Y方向の異なる位置に配置されており、Y方向に所定距離L2だけ離れた2本の測長ビームをガイドバー26に対してそれぞれ照射する。第2プレート干渉計18a,18bの各々の計測値は主制御装置MC(位置検出部24b)に供給される。第2プレート干渉計18a,18bの各計測値をそれぞれX21,X22とするとガイドバー26のX方向の位置X2は以下の(3)式から求められ、ガイドバー26のZ軸周りの回転量θ2は以下の(4)式から求められる。
X2=(X21+X22)/2 ……(3)
θ2=(X21−X22)/L2 ……(4)
As shown in FIG. 2, the
X2 = (X21 + X22) / 2 (3)
θ2 = (X21−X22) / L2 (4)
図1に戻り、更に本実施形態の露光装置EXは、プレートPのZ方向位置を計測する不図示の焦点位置検出系、例えば斜入射光式の焦点位置検出系が投影光学系PLを保持する保持部材CL3に固定されている。この焦点位置検出系からのプレートPのZ位置情報が主制御装置MCに供給されており、主制御装置MCでは、例えば走査露光中にこのZ位置情報に基づいてZ・θ駆動機構16を介してプレートPのZ方向の位置及び姿勢を投影光学系PLの結像面に一致させるオートフォーカス動作を実行するようになっている。
Returning to FIG. 1, in the exposure apparatus EX of the present embodiment, a focus position detection system (not shown) that measures the position of the plate P in the Z direction, for example, a grazing incidence type focus position detection system holds the projection optical system PL. It is fixed to the holding member CL3. The Z position information of the plate P from this focal position detection system is supplied to the main controller MC, and the main controller MC, for example, through the Z /
また、本実施形態の主制御装置MCは、第1プレート干渉計17のZ軸周りの回転量θ1と第2プレート検出系18のZ軸周りの回転量θ2とに基づいて、これらの相対的な回転量を求め、リニアモータ27,28に与える推力及びZ・θ駆動機構16の駆動量を制御して走査露光時において生ずる基板テーブル14の回転振動を制御している。また、マスクMとプレートPとのアライメント結果から求められる両者の回転誤差に基づいてZ・θ駆動機構16を介した基板テーブル14の回転振動も制御している。
Further, the main controller MC of the present embodiment is based on the rotation amount θ1 around the Z axis of the
図1〜図3を参照して説明した通り、移動テーブル15と、移動テーブル15上に搭載されたZ・θ駆動機構16と、Z・θ駆動機構16上に搭載された基板テーブル14とを含む構成である。このため、基板テーブル14の回転振動を制御するためには、以上の構成を有する制御対象のプレートステージPSTをモデル化して制御系の設計を行う必要がある。前述した通り、基板テーブル14の回転振動を制御するには、リニアモータ27,28に与える推力を制御する方法と、Z・θ駆動機構16の駆動量を制御する方法があるが、ここでは前者の制御を行う場合の制御系の設計方法(制御パラメータの決定方法)について説明する。
As described with reference to FIGS. 1 to 3, the moving table 15, the Z •
図4は、走査方向の位置制御に関するプレートステージPSTの物理モデルを示す図である。図4に示すプレートステージPSTの物理モデルにおいて、図中に示した変数は以下の通りである。
X1:基板テーブル14の位置
X2:移動テーブル15の位置
M1:基板テーブル14の質量
M2:移動テーブル15の質量
C1:基板テーブル14の粘性
C2:基板テーブル15の粘性
C3:Z・θ駆動機構16の粘性
K :Z・θ駆動機構16の剛性
F2:リニアモータ27,28の推力
尚、上記の基板テーブル14の位置を示す変数X1は前述の(1)式から求められ、移動テーブル15の位置を示す変数X2は前述の(2)式から求められる。
FIG. 4 is a diagram showing a physical model of the plate stage PST related to position control in the scanning direction. In the physical model of the plate stage PST shown in FIG. 4, the variables shown in the figure are as follows.
X1: Position of the substrate table X2: Position of the moving table 15 M1: Mass of the substrate table 14 M2: Mass of the moving table 15 C1: Viscosity of the substrate table 14 C2: Viscosity of the substrate table 15 C3: Z · θ drive mechanism 16 V: the rigidity of the Z · θ drive
図4に示す物理モデルに対して運動方程式を立てて、その後に運動方程式をラプラス変換して整理すると、プレートステージPSTの伝達関数を用いた運動方程式に変換することができる。この伝達関数を用いると図4に示す物理モデルと等価なシミュレーションモデルを求めることができる。図5は、プレートステージPSTのシミュレーションモデルを示す図である。図5に示すシミュレーションモデルは、移動テーブル15に推力F2を与えたときの移動テーブル15の位置X2及び基板テーブル14の位置X1を示している。つまり、このシミュレーションモデルにおいては、入力が移動テーブル15に与える推力F2になっており、出力が基板テーブル14及び移動テーブル15の位置になっている。 When an equation of motion is established for the physical model shown in FIG. 4 and then the equation of motion is Laplace transformed and arranged, the equation of motion using the transfer function of the plate stage PST can be converted. By using this transfer function, a simulation model equivalent to the physical model shown in FIG. 4 can be obtained. FIG. 5 is a diagram showing a simulation model of the plate stage PST. The simulation model shown in FIG. 5 shows the position X2 of the moving table 15 and the position X1 of the substrate table 14 when the thrust F2 is applied to the moving table 15. That is, in this simulation model, the input is the thrust F2 applied to the moving table 15, and the output is the position of the substrate table 14 and the moving table 15.
図5を参照すると、移動テーブル15に与える推力F2と基板テーブル14及び移動テーブル15の位置とが図1に示す基板テーブル14及び移動テーブル15の質量及び粘性、並びにZ・θ駆動機構16の粘性及び剛性によって関連付けられているのが分かる。尚、図5中における変数X1′は基板テーブル14の速度であり、変数X2′は移動テーブル15の速度である。リニアモータ27,28に与える推力を制御して基板テーブル14の回転振動を制御する制御系の設計(制御パラメータの決定)は、図4に示すシミュレーションモデルを用いて行う。
Referring to FIG. 5, the
図6は、走査露光時において生ずる基板テーブル14の回転振動を制御する制御系の構成を示すブロック図である。尚、図6に示すブロック図は、リニアモータ27,28に与える推力を制御することで基板テーブル14と移動テーブル15との相対的な回転速度を制御し、基板テーブル14の回転振動を抑制する制御系の構成を示すブロック図である。図6に示す通り、主制御装置MCは、サーボ演算部40、推力配分部41、干渉計演算部42、アンプ43、演算部44、サーボ演算部45、及びアンプ部46を含んで構成される。尚、これらの制御パラメータは、図5に示すシミュレーションモデルを用いて決定される。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a control system that controls the rotational vibration of the substrate table 14 that occurs during scanning exposure. In the block diagram shown in FIG. 6, the relative rotational speed between the substrate table 14 and the moving table 15 is controlled by controlling the thrust applied to the
上記のサーボ演算部40と推力配分部41とからなる構成は、図2中の制御コントローラ22及び電流増幅部23a〜23cに相当する構成である。また、上記干渉計演算部42とアンプ43とからなる構成は、図2中の位置検出部24bに相当する構成である。また、上記のサーボ演算部40、推力配分部41、干渉計演算部42、及びアンプ43は、プレートステージPSTを制御する制御系を構成しており、演算部44、サーボ演算部45、及びアンプ部46は、マスクステージMSTを制御する制御系を構成している。
The configuration including the
サーボ演算部40は、回転位置指令出力部51、回転速度指令出力部52、演算部53、位置コントローラ54、演算部55、第1速度コントローラ56、第2速度コントローラ57、演算部58、位相進み補償部59、演算部60、及び速度演算部61,62を含んで構成される。回転位置指令出力部51はプレートステージPST(移動テーブル15)の目標回転位置を示す指令信号を出力し、回転速度指令出力部52はプレートステージPST(移動テーブル15)の目標回転速度を示す指令信号を出力する。
The
演算部53は、回転位置指令出力部51から出力される指令信号と、干渉計演算部42から出力される移動テーブル15の回転量θ2を示す信号との差分に応じた偏差信号を出力する。ここで、偏差信号は目標回転位置に対する移動テーブル15の実際の回転位置のずれ量であるため、移動テーブル15の回転追従誤差であるということができる。尚、図6においては、演算部53に対して移動テーブル15の回転量θ2を示す信号が入力されている構成を例に挙げて図示しているが、演算部53に対して基板テーブル14の回転量θ1を示す信号を入力する構成であってもよい。かかる構成の場合には、演算部53から出力される偏差信号は、基板テーブル14の回転追従誤差であるということができる。
The
位置コントローラ54は、演算部53から出力される偏差信号に基づいて、移動テーブル15の回転位置を制御する制御信号を生成する。ここで、位置コントローラ54はP(比例)制御により移動テーブル15の回転位置を制御するものとして説明するが、P(比例)制御、I(積分)制御、及びD(微分)制御の何れか一つ又は複数を組み合わせた制御を行うよう構成することもできる。演算部55は、位置コントローラ54から出力される制御信号と、回転速度指令出力部52から出力される指令信号とを加算するとともに、これらから速度演算部61の演算信号を減算した信号を演算する。
The
第1速度コントローラ56及び第2速度コントローラ57は、演算部55から出力される信号に基づいて、移動テーブル15の回転速度を制御する制御信号を生成する。ここで、第1速度コントローラ56はP(比例)制御により移動テーブル15の回転速度を制御する制御信号を生成し、第2速度コントローラ57はI(積分)制御により移動テーブル15の回転速度を制御する制御信号を生成する。演算部58は、第1速度コントローラ56で生成された制御信号と第2速度コントローラ57で生成された制御信号とを加算する。位相進み補償部59は、演算部58から出力される信号の位相進みを補償する。演算部60は位相進み補償部59から出力される信号と、速度演算部62から出力される信号との差を求める。この演算部60で求められる信号が、リニアモータ13(27,28)に与える推力信号となる。
The
速度演算部61は、干渉計演算部42から出力される移動テーブル15の回転量θ2から移動テーブル15の回転速度を演算する。ここで演算された移動テーブル15の回転速度は前述した演算部55に出力される。かかる構成により、移動テーブル15の回転速度を制御するための制御ループが形成されている。また、速度演算部61は、干渉計演算部42から出力される基板テーブル14の回転量θ1と移動テーブル15の回転量θ2との差Δθから基板テーブル14と移動テーブル15との相対的な回転速度を演算する。この演算結果は、前述した演算部60に出力される。かかる構成により、基板テーブル14と移動テーブル15との相対的な回転速度を制御するための制御ループが形成されている。
The
推力配分部41は、サーボ演算部40から入力される推力信号を、基板テーブル14のY方向の位置に応じてリニアモータ27,28に配分する。つまり、基板テーブル14は移動テーブル15上においてY方向に移動可能であり、基板テーブル14のY方向の位置に応じてプレートステージPSTの重心位置が変化し、プレートステージPSTをX方向に移動させるときにモーメントが発生する。このモーメントの発生を防止するために、基板テーブル14のY方向の位置に応じてリニアモータ27,28に発生させる推力を制御する。尚、図示は省略しているが、推力配分器41にはプレート干渉計19の計測結果が入力されており、推力配分器41はこの計測結果に基づいて推力信号で示される推力FXを推力FX11,FX12に配分する。
The
干渉計演算部42は、減算部70,72、除算部71,73、及び減算部74を含んで構成される。この干渉計演算部42は、第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18の計測結果から基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1、移動テーブル15のZ軸周りの回転量θ2、及び基板テーブル14の回転量θ1と移動テーブル15の回転量θ2との差Δθを求める。具体的には、減算部70が第1プレート干渉計17から射出される2本の測長ビームのうちの一方の測長軸の計測値X11から他方の測長軸の計測値X12を減算し、除算部71がその減算結果を測長ビームの距離L1で除算することにより、前述した(2)式が実現され、基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1が算出される。
The
また、減算部72が第2プレート干渉計18(18a)の計測値X21から第2プレート干渉計18(18b)の計測値X22を減算し、除算部73がその減算結果を第2プレート干渉計18a,18bから射出される測長ビームの距離L2で除算することにより、前述した(4)式が実現され、移動テーブル15のZ軸周りの回転量θ2が算出される。また、減算部74が基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1から移動テーブル15のZ軸周りの回転量θ2を減算することで、基板テーブル14と移動テーブル15との回転量の差Δが算出される。アンプ43は、干渉計演算部42で算出された基板テーブル14と移動テーブル15との回転量の差Δを所定の倍率で拡大(増幅)するものである。
Further, the subtracting
マスクステージMSTを制御する制御系を構成する演算部44は、マスク干渉計12で計測されたマスクステージMSTのZ軸周りの回転量と基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1との差分に応じた偏差信号を出力する。ここで算出される偏差信号は、基板テーブル14に対するマスクステージMSTのZ軸周りの回転に関する追従誤差ということができる。また、サーボ演算部45は、演算部44から出力される偏差信号に基づいて、マスクステージMSTの回転位置を制御する制御信号を生成する。アンプ部46はサーボ演算部45で生成された制御信号を所定の増幅率で増幅してマスクステージMSTを駆動するリニアモータ11に出力する。
The
尚、図6に示す構成は、リニアモータ27,28に与える推力を制御することで基板テーブル14と移動テーブル15との相対的な回転速度を制御して、基板テーブル14の回転振動を抑制し、また基板テーブル14にマスクステージMSTを追従させる制御系の構成を示すブロック図である。リニアモータ27,28,30に与える推力を制御してプレートステージPST及びマスクステージMSTのX方向及びY方向の位置を制御する制御系、並びにZ・θ駆動機構16を制御して基板テーブル14の回転量を制御する制御系は別途設けられている。プレートステージPSTのY方向の位置を制御する制御系から出力される推力信号は、リニアモータ30に推力FYを発生させるものとして推力配分部41に入力され、Z・θ駆動機構16を制御する制御系から出力される推力信号は、推力Fθを発生させるものとして推力配分部41に入力される。
6 controls the relative rotational speed of the substrate table 14 and the moving table 15 by controlling the thrust applied to the
次に、以上説明した構成の露光装置により基板を露光する際の動作について説明する。露光動作が開始されると、主制御装置MCは不図示の基板搬送装置に制御信号を出力してプレートPを基板テーブル14上に搬送させて保持させるとともに、不図示のマスク搬送装置に制御信号を出力してマスクMを搬送させて保持させる。基板P及びマスクMの搬送が完了して各々が基板テーブル14及びマスクステージMST上に保持されると、主制御装置MCは、プレートステージPSTを駆動して基板Pを不図示のアライメントセンサの下方(−Z方向)に配置し、アライメントセンサを用いて基板P上の代表的なアライメントマーク数個(3〜9個程度)の位置計測を行う。これらの代表的なアライメントマークの計測を終えると、主制御装置MCは、これらの計測結果と予め記録されている各ショット領域の設計値とを用いてEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)演算を行い、プレートP上の全ショット領域の配列座標を求める。 Next, an operation when the substrate is exposed by the exposure apparatus having the above-described configuration will be described. When the exposure operation is started, the main controller MC outputs a control signal to a substrate transport device (not shown) to transport and hold the plate P on the substrate table 14 and to send a control signal to the mask transport device (not shown). Is output and the mask M is conveyed and held. When the transfer of the substrate P and the mask M is completed and each is held on the substrate table 14 and the mask stage MST, the main controller MC drives the plate stage PST to move the substrate P below the alignment sensor (not shown). It arrange | positions (-Z direction) and the position measurement of several typical alignment marks (about 3-9 pieces) on the board | substrate P is performed using an alignment sensor. After completing the measurement of these representative alignment marks, the main controller MC performs an EGA (Enhanced Global Alignment) operation using these measurement results and the design values of each shot area recorded in advance. The arrangement coordinates of all shot areas on the plate P are obtained.
上記のEGA演算によって得られたプレートP上におけるショット領域の座標値をベースライン量(投影光学系PLを介した投影像の投影中心と、アライメントセンサの計測視野中心との距離)で補正した座標値を求め、この補正した座標値を用いてプレートステージPSTを駆動すればプレートP上の各ショット領域を投影光学系PLの露光領域に位置合わせすることができる。このため、主制御装置MCは、まずEGA演算により得られたショット領域の座標値をベースライン量で補正した座標値を求め、この座標時に基づいてプレートステージPSTを駆動して、最初に露光すべきショット領域を走査開始位置に配置する。また、プレートステージPSTとともに、マスクステージMSTも走査開始位置に配置する。 Coordinates obtained by correcting the coordinate value of the shot area on the plate P obtained by the above EGA calculation by the baseline amount (distance between the projection center of the projection image via the projection optical system PL and the center of the measurement visual field of the alignment sensor) If the value is obtained and the plate stage PST is driven using the corrected coordinate value, each shot area on the plate P can be aligned with the exposure area of the projection optical system PL. For this reason, main controller MC first obtains a coordinate value obtained by correcting the coordinate value of the shot area obtained by the EGA calculation with the baseline amount, and drives plate stage PST based on this coordinate time to perform exposure first. The shot area to be scanned is arranged at the scanning start position. In addition to the plate stage PST, the mask stage MST is also arranged at the scanning start position.
以上の配置が完了すると、主制御装置MCは、まず第1プレート干渉計17の計測結果から得られる基板テーブル14のZ軸周りの回転量と、第2プレート干渉計18の計測結果から得られる移動テーブル15のZ軸周りの回転量との差分Δθoffを求めて記憶する。この差分Δθoffは、加速開始時における基板テーブル14と移動テーブル15の回転量誤差のオフセットである。差分Δθoffを求めると、主制御装置MCはマスクステージMST及びプレートステージPSTの加速を開始させる。これらのステージの加速が開始されると、主制御装置MCに設けられている回転位置指令出力部51からプレートステージPST(移動テーブル15)の目標回転位置を示す指令信号が出力されるとともに、回転速度指令出力部52からプレートステージPST(移動テーブル15)の目標回転速度を示す指令信号が出力される。
When the above arrangement is completed, the main controller MC first obtains the rotation amount around the Z axis of the substrate table 14 obtained from the measurement result of the
回転位置指令出力部51から出力された指令信号は演算部53に入力され、演算部53において干渉計演算部42から出力される移動テーブル15の回転量θ2を示す信号との差分に応じた偏差信号が求められる。この偏差信号は位置コントローラ54に入力され、位置コントローラ54において移動テーブル15の回転位置を制御する制御信号が生成される。位置コントローラ54で生成された制御信号は演算部55に入力され、回転速度指令出力部52から出力される指令信号と加算され、この加算結果から速度演算部61で演算された演算信号が減算される。
The command signal output from the rotational position
演算部55の演算結果は第1速度コントローラ56及び第2速度コントローラ57にそれぞれ出力されて、移動テーブル15の回転速度を制御する制御信号が生成される。各々のコントローラで生成された制御信号は演算部58において加算され、この加算された信号の位相進みが位相進み補償部59で補償される。位相進み補償部59から出力された制御信号は、演算部60において速度演算部62から出力される信号が減算されて推力配分部41に入力される。推力配分部41は、入力された信号で示される推力FXをプレート干渉計19の計測結果(基板テーブル14のY方向の位置)に応じた配分で推力FX11,FX12に配分し、配分した信号をリニアモータ27,28にそれぞれ出力する。これによってリニアモータ27,28は駆動される。
The calculation results of the
リニアモータ27,28が駆動されると、基板テーブル14及び移動テーブル15は走査方向(Y方向)に移動し、その位置が第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18の各々で計測される。これらの計測結果は干渉計演算部42に入力されて基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1、移動テーブル15のZ軸周りの回転量θ2、及び基板テーブル14の回転量θ1と移動テーブル15の回転量θ2との差Δθが求められる。干渉計演算部42で求められた移動テーブル15の回転量θ2は演算部53及び速度演算部61に出力され、干渉計演算部42で求められた回転量の差Δθはアンプ43を介して速度演算部62に出力される。尚、速度演算部62に出力される回転量の差Δθは、前述した基板テーブル14と移動テーブル15の回転量誤差のオフセットである差分Δθoffを減じたものである。
When the
プレートステージPSTの加速が開始されてから1つのショット領域の露光が終了するまで以上の制御が所定のサーボサイクルで行われる。ここで、サーボサイクルの回数をkとすると、サーボサイクル毎の基板テーブル14と移動テーブル15との回転量の差Δθは以下の(5)式から求められ、サーボサイクル毎に速度演算部62で演算される回転速度差ΔθVは以下の(6)式で示される。
Δθk=θ1k−θ2k+Δθoff ……(5)
ΔθVk=Δθk−Δθk−1 ……(6)
速度演算部62で算出される回転速度差ΔθVと位相進み補償部59から出力される制御信号とを演算部60で演算して推力配分部41に出力することにより、基板テーブル14の回転振動を抑制(ダンピング)することができる。
The above control is performed in a predetermined servo cycle from the start of acceleration of the plate stage PST until the exposure of one shot area is completed. Here, assuming that the number of servo cycles is k, the rotation amount difference Δθ between the substrate table 14 and the moving table 15 for each servo cycle is obtained from the following equation (5). The calculated rotational speed difference ΔθV is expressed by the following equation (6).
Δθ k = θ1 k −θ2 k + Δθ off (5)
ΔθV k = Δθ k −Δθ k−1 (6)
By calculating the rotation speed difference ΔθV calculated by the
また、干渉計演算部42の除算部71から出力される基板テーブル14のZ軸周りの回転量θ1を示す信号は演算部44に出力され、演算部44においてマスク干渉計12で計測されるマスクステージMSTのZ軸周りの回転量を示す信号との差を示す偏差信号が算出される。この偏差信号に基づいてサーボ演算部45においてマスクステージMSTの回転位置を制御する制御信号が生成され、この制御信号はアンプ部46を介してリニアモータ11に出力されてマスクステージMSTが駆動される。これにより、マスクステージMSTとプレートステージPSTとの同期移動誤差(回転誤差)を小さくすることができる。尚、基板テーブル14の回転量の制御とともに、マスク干渉計12の計測結果と第1プレート干渉計17及び第2プレート干渉計18の計測結果とに基づいて、主制御装置MCによりマスクステージMSTとプレートステージPSTとのX方向の位置制御も行われている。
Further, a signal indicating the rotation amount θ1 around the Z axis of the substrate table 14 output from the dividing
マスクステージMSTとプレートステージPSTの各々が一定速度に達して同期が取れると、主制御装置MCはマスクMに露光光ELを照射して露光を開始してそのショット領域を露光する。走査時には、露光領域にマスクMの一部のパターン像が投影され、投影光学系PLに対して、マスクMが+Y方向(又は−Y方向)に速度Vで移動するのに同期して、プレートPが+Y方向(又は−Y方向)に速度Vで移動させる。 When each of mask stage MST and plate stage PST reaches a constant speed and is synchronized, main controller MC irradiates mask M with exposure light EL and starts exposure to expose the shot area. During scanning, a part of the pattern image of the mask M is projected onto the exposure area, and the plate is synchronized with the projection optical system PL moving in the + Y direction (or -Y direction) at the speed V. P moves at a speed V in the + Y direction (or -Y direction).
前述した制御は、プレートステージPSTとマスクステージMSTとの加速を開始してから1つのショット領域に対する露光処理を終えるまで行われる。以上の制御を行うことで、基板テーブル14の回転振動を抑えることができるため、加速を終えてから基板テーブル14の回転振動が収まって速度が一定になるまでの整定時間を短縮することができる。この結果としてスループットを向上させることができる。また、マスクステージMSTとプレートステージPSTとの同期移動誤差を小さくすることができるため、露光精度(解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等)を高めることができる。 The above-described control is performed from the start of acceleration of the plate stage PST and the mask stage MST until the exposure process for one shot region is completed. By performing the above control, the rotational vibration of the substrate table 14 can be suppressed, so that the settling time from when the acceleration is finished until the rotational vibration of the substrate table 14 is settled and the speed becomes constant can be shortened. . As a result, the throughput can be improved. In addition, since the synchronous movement error between the mask stage MST and the plate stage PST can be reduced, exposure accuracy (resolution, transfer fidelity, overlay accuracy, etc.) can be increased.
1つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御装置MCはプレートステージPSTをステッピング移動させて次のショット領域を走査開始位置に移動させるとともにマスクステージMSTを走査開始位置に移動させた後、これら両ステージの移動を開始させる。この場合にも前述した制御が行われ、両ステージが一定速度に達して同期が取れてからマスクMに露光光ELを照射して露光を開始してそのショット領域を露光する。以下同様に他のショット領域の露光処理が行われる。 When the exposure process for one shot area is completed, the main controller MC steps the plate stage PST to move the next shot area to the scanning start position and moves the mask stage MST to the scanning start position. Start moving both stages. Also in this case, the above-described control is performed, and after both stages reach a constant speed and are synchronized, the mask M is irradiated with the exposure light EL to start exposure, and the shot area is exposed. Similarly, exposure processing for other shot areas is performed.
図7は図6に示す制御系の位置(回転位置)ループ伝達特性を示す図であり、図8は図6に示す制御系の速度(回転速度)ループ伝達特性を示す図である。尚、図7,図8において、実線は制御系の閉ループ特性を示しており、一点鎖線は感度関数を示している。尚、図7,図8において、(a)はゲイン特性を示しており、(b)は位相特性を示している。図7,図8から本実施形態では、プレートステージPSTの回転制御に係るサーボ応答帯域が約十数Hzとなっており、ステージの回転誤差を生じさせる十Hz程度の振動を抑制することができることが分かる。即ち、本実施形態では、応答帯域が拡大して従来に比べてより高い周波数成分まで、制御系が基板テーブル14の振動を抑制することができるため、結果的に、基板テーブル14の整定時間を短縮することができる。 FIG. 7 is a diagram showing position (rotational position) loop transmission characteristics of the control system shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a diagram showing speed (rotational speed) loop transmission characteristics of the control system shown in FIG. 7 and 8, the solid line indicates the closed loop characteristic of the control system, and the alternate long and short dash line indicates the sensitivity function. 7 and 8, (a) shows gain characteristics, and (b) shows phase characteristics. 7 and 8, in this embodiment, the servo response band related to the rotation control of the plate stage PST is about a dozen Hz, and the vibration of about 10 Hz that causes a rotation error of the stage can be suppressed. I understand. That is, in the present embodiment, the response band is expanded and the control system can suppress the vibration of the substrate table 14 up to a higher frequency component than the conventional one. As a result, the settling time of the substrate table 14 is reduced. It can be shortened.
以上の説明では、基板プレート14と移動テーブル15との回転量の差Δθを求め、この差Δθから速度演算部62において回転速度差ΔθVを演算し、この回転速度差ΔθVと位相進み補償部59から出力される制御信号とを演算部60で演算して推力配分部41に出力することにより、基板テーブル14の回転振動を抑制していた。上記の速度演算部62に代えて基板プレート14と移動テーブル15との回転加速度差を求める回転加速度演算部を設けて加速度制御を行うようにしても良い。この回転加速度演算部でサーボサイクル毎に演算される回転加速度差ΔθAは以下の(7)式で示される。
ΔθVk=ΔθVk−ΔθVk−1 ……(7)
In the above description, the rotation amount difference Δθ between the
ΔθV k = ΔθV k −ΔθV k−1 (7)
回転加速度演算部で算出される回転加速度差ΔθAと位相進み補償部59から出力される制御信号とを演算部60で演算して推力配分部41に出力することにより、基板テーブル14の回転振動をキャンセルすることができる。この加速度制御を行うことによっても整定時間の短縮を図ることができ、更には露光精度を向上させることができる。尚、かかる構成の制御系も、プレートステージPSTの回転制御に係るサーボ応答帯域が約十数Hzとなっており、ステージの回転誤差を生じさせる十Hz程度の振動を抑制することができる。更に、図6に示す速度制御を行う制御系と、加速度制御を行う制御系とを合わせた制御系を用いることもできる。
The rotation acceleration difference ΔθA calculated by the rotation acceleration calculation unit and the control signal output from the phase
また、上述した実施形態では、基板テーブル14等をX方向に駆動するリニアモータ27,28の駆動量を調整することより、基板テーブル14をZ軸の周りで回転可能に構成されている場合を例に挙げて説明するが、基板テーブル14等をY方向に駆動するリニアモータ30により基板テーブル14をZ軸の周りで回転させることができる構成の場合にも同様の制御系で基板テーブル14の回転振動を抑制することができる。
In the above-described embodiment, the case where the substrate table 14 is configured to be rotatable around the Z axis by adjusting the drive amounts of the
更には、Z・θ駆動機構16を制御することで基板テーブル14の回転振動を抑制することもできる。Z・θ駆動機構16を制御する制御系も速度制御を行う制御系及び加速度制御系を行う制御系の何れか一方又は両方からなる構成であり、速度制御を行う制御系は図6に示す制御系とほぼ同様の構成であり、加速度制御を行う制御系は更に図6中の速度演算部62に代えて基板プレート14と移動テーブル15との回転加速度差を求める回転加速度演算部を設けた構成である。
Furthermore, the rotational vibration of the substrate table 14 can be suppressed by controlling the Z · θ drive
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、プレートステージPSTの回転制御を行う場合を例に挙げて説明したが、マスクステージの回転制御を行う場合にも本発明を適用することができ、更にはマスクステージMSTとプレートステージPSTの両ステージに適用することも可能である。また、上記実施形態では、第1プレート干渉計17で基板テーブル14のX方向の位置及び回転量を計測し、第2プレート干渉計18で移動テーブル15のX方向の位置及び回転量を計測していたが、X方向の位置を計測する干渉計と回転量を計測する干渉計とを別々に設けた構成であっても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restrict | limited to the said embodiment, It can change freely within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the case where the rotation control of the plate stage PST is performed has been described as an example. However, the present invention can also be applied to the case where the rotation control of the mask stage is performed. It is also possible to apply to both stages of the plate stage PST. In the above embodiment, the
また、図6に示す制御系の機能は、ハードウェアで構成することも可能であり、ソフトウェアで実現することも可能である。ソフトウェアで実現する場合には、ハードウェア構成を、CPU(中央処理装置)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、通信インタフェース、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等の外部記憶装置等から構成し、上述した制御を行うプログラムを通信回線を介して主制御装置MCに読み込ませ、又は記録媒体に記憶させたプログラムを外部記憶装置を用いて主制御装置MCに読み込ませる。 Further, the functions of the control system shown in FIG. 6 can be configured by hardware or can be realized by software. When implemented by software, the hardware configuration is an external storage device such as a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), communication interface, optical disk, magnetic disk, magneto-optical disk, etc. The program for performing the control described above is read into the main control device MC via the communication line, or the program stored in the recording medium is read into the main control device MC using the external storage device.
次に、本発明の一実施形態による露光装置を用いた液晶表示素子の製造方法について説明する。図9は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図9中のパターン形成工程S1では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンをプレートP上に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、プレートP上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光されたプレートPは、現像工程、エッチング工程、剥離工程等の各工程を経ることによって、プレートP上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程S2に移行する。 Next, a method for manufacturing a liquid crystal display element using the exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing a part of a manufacturing process for manufacturing a liquid crystal display element as a micro device. In the pattern formation step S1 in FIG. 9, a so-called photolithography step is performed in which the mask pattern is transferred and exposed onto the plate P using the exposure apparatus of the present embodiment. A predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the plate P by this photolithography process. Thereafter, the exposed plate P is subjected to various processes such as a developing process, an etching process, and a peeling process, whereby a predetermined pattern is formed on the plate P, and the process proceeds to the next color filter forming process S2.
カラーフィルタ形成工程S2では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程S2の後に、セル組み立て工程S3が実行される。このセル組み立て工程S3では、パターン形成工程S1にて得られた所定パターンを有するプレートP、及びカラーフィルタ形成工程S2にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。 In the color filter forming step S2, a set of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) is arranged in a matrix, or a filter having three stripes of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of sets in the horizontal scanning line direction. And cell assembly process S3 is performed after color filter formation process S2. In this cell assembling step S3, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the plate P having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S1, the color filter obtained in the color filter forming step S2, and the like.
セル組み立て工程S3では、例えば、パターン形成工程S1にて得られた所定パターンを有するプレートPとカラーフィルタ形成工程S2にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。その後、モジュール組立工程S4にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。 In the cell assembly step S3, for example, liquid crystal is injected between the plate P having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S1 and the color filter obtained in the color filter forming step S2, and a liquid crystal panel (liquid crystal Cell). Thereafter, in the module assembly step S4, components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete the liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
本発明の一実施形態による露光装置は、液晶表示素子を製造する露光装置のみならず、半導体素子を製造する露光装置、CCDを製造する露光装置、薄膜磁気ヘッドを製造する露光装置等の各種のデバイスを製造する露光装置に適用することができる。次に、本発明の実施形態による露光装置を半導体素子を製造する露光装置に適用し、この露光装置を用いて半導体素子を製造する方法について説明する。 An exposure apparatus according to an embodiment of the present invention is not limited to an exposure apparatus that manufactures liquid crystal display elements, but also includes an exposure apparatus that manufactures semiconductor elements, an exposure apparatus that manufactures CCDs, an exposure apparatus that manufactures thin film magnetic heads, and the like. The present invention can be applied to an exposure apparatus that manufactures a device. Next, a method for manufacturing a semiconductor element using the exposure apparatus will be described in which the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element.
図10は、マイクロデバイスとしての半導体素子を製造する製造工程の一部を示すフローチャートである。図10に示す通り、まず、ステップS10(設計ステップ)において、半導体素子の機能・性能設計を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計したパターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウェハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。 FIG. 10 is a flowchart showing a part of a manufacturing process for manufacturing a semiconductor element as a micro device. As shown in FIG. 10, first, in step S10 (design step), a function / performance design of a semiconductor element is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (mask manufacturing step), a mask (reticle) on which the designed pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
次に、ステップS13(ウェハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。 Next, in step S13 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps S10 to S12, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like, as will be described later. Next, in step S14 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step S13. This step S14 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary. Finally, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S14 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
図11は、図10のステップS13の詳細なフローの一例を示す図である。図11において、ステップS21(酸化ステップ)においてはウェハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 of FIG. In FIG. 11, in step S21 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step S22 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S23 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step S24 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps S21 to S24 constitutes a pretreatment process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光工程)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクのパターンをウェハに転写する。次に、ステップS27(現像工程)においては露光されたウェハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重にパターンが形成される。 At each stage of the wafer process, when the above-described pre-processing step is completed, the post-processing step is executed as follows. In this post-processing step, first, in step S25 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step S26 (exposure process), the mask pattern is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step S27 (development process), the exposed wafer is developed, and in step S28 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step S29 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple patterns are formed on the wafer.
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、パターン形成工程(ステップS1)又は露光工程(ステップS26)において上記の露光装置及び露光方法が用いられてレチクル(マスク)を保持するステージとプレート(ウェハ)を保持するステージとが走査される。このため、レチクル(マスク)とプレート(ウェハ)との重ね合わせ精度を高めることができるため、微細なデバイスを歩留まり良く生産することができる。 If the microdevice manufacturing method of the present embodiment described above is used, a stage for holding a reticle (mask) using the above-described exposure apparatus and exposure method in the pattern formation step (step S1) or the exposure step (step S26). The stage holding the plate (wafer) is scanned. For this reason, since the overlay accuracy between the reticle (mask) and the plate (wafer) can be increased, a fine device can be produced with a high yield.
また、液晶表示素子又は半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ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(深紫外)やVUV(真空紫外)光等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、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置や電子線露光装置等では、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ェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、WO99/34255号、WO99/50712号、WO99/66370号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。 In addition, not only microdevices such as liquid crystal display elements or semiconductor elements, but also mother reticles for manufacturing reticles or masks used in light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a pattern to a glass substrate or silicon wafer. Here, in an exposure apparatus using DUV (deep ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet) light, or the like, a transmission type reticle is generally used. As a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride or quartz is used. In proximity type X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, and the like, a transmissive mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate. Such an exposure apparatus is disclosed in WO99 / 34255, WO99 / 50712, WO99 / 66370, JP-A-11-194479, JP-A2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. .
14 基板テーブル(第1部分)
15 移動テーブル(第2部分)
17 第1プレート干渉計(第1検出装置、第1位置検出装置)
18,18a,18b 第2プレート干渉計(第2検出装置、第2位置検出装置)
22 制御コントローラ(制御部)
24b 位置検出部(算出部)
EX 露光装置
ILS 照明光学系(露光手段)
M マスク
MC 主制御装置(制御装置)
MST マスクステージ(第2ステージ)
P プレート(物体、基板)
PL 投影光学系(露光手段)
PST プレートステージ(第1ステージ、ステージ、基板ステージ)
14 Substrate table (first part)
15 Moving table (second part)
17 First plate interferometer (first detection device, first position detection device)
18, 18a, 18b Second plate interferometer (second detection device, second position detection device)
22 Control controller (control unit)
24b Position detection unit (calculation unit)
EX exposure apparatus ILS Illumination optical system (exposure means)
M Mask MC Main controller (control device)
MST mask stage (second stage)
P plate (object, substrate)
PL projection optical system (exposure means)
PST plate stage (first stage, stage, substrate stage)
Claims (15)
前記第1ステージは、前記物体を保持する第1部分と、当該第1部分を支持する第2部分とを有し、
前記第1部分の回転量を検出する第1検出装置と、
前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出装置と、
前記第1ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御装置と
を備えることを特徴とするステージ装置。 In a stage apparatus including a first stage that holds an object and is movable in a predetermined direction,
The first stage includes a first part that holds the object, and a second part that supports the first part,
A first detection device for detecting a rotation amount of the first portion;
A second detection device for detecting a relative rotation amount between the first part and the second part;
And a control device that controls rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection devices when the first stage is driven in the predetermined direction. apparatus.
前記制御部は、前記算出部の算出結果を用いて前記回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項3記載のステージ装置。 The control device includes a calculation unit that calculates a difference in rotation amount between the first portion and the second portion based on detection results of the first detection device and the second detection device,
The stage device according to claim 3, wherein the control unit controls at least one of the rotation speed and the rotation acceleration using a calculation result of the calculation unit.
前記第1ステージとは異なる第2ステージと、
前記所定方向における前記第2ステージの位置を検出する第2位置検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて前記第1部分の回転振動を制御しつつ、前記第1位置検出装置及び前記第2位置検出装置の検出結果に基づいて前記第1ステージと前記第2ステージとが所定の位置関係になるように前記第2ステージを制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載のステージ装置。 A first position detecting device for detecting a position of the first stage in the predetermined direction;
A second stage different from the first stage;
A second position detector for detecting the position of the second stage in the predetermined direction,
The control device controls rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection devices, and based on detection results of the first position detection device and the second position detection device. The stage apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the second stage is controlled so that the first stage and the second stage are in a predetermined positional relationship.
前記ステージを前記所定方向に駆動する駆動ステップと、
前記第1部分の回転量を検出する第1検出ステップと、
前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出ステップと、
前記第1及び第2検出ステップの検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御ステップと
を含むことを特徴とするステージ制御方法。 A stage control method for controlling a stage having a first part for holding an object and a second part for supporting the first part and holding the object and movable in a predetermined direction,
A driving step of driving the stage in the predetermined direction;
A first detection step of detecting a rotation amount of the first portion;
A second detection step of detecting a relative rotation amount between the first part and the second part;
And a control step of controlling rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection steps.
前記基板の外形が500mmよりも大きい基板を保持して所定方向に移動可能な第1ステージを備え、
前記第1ステージは、前記基板を保持する第1部分と、当該第1部分を支持する第2部分とを有し、
前記第1部分の回転量を検出する第1検出装置と、
前記第1部分と前記第2部分との相対的な回転量を検出する第2検出装置と、
前記第1ステージを前記所定方向に駆動する際に、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて、前記第1部分の回転振動を制御する制御装置と
を備えることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a predetermined pattern on a substrate,
A first stage that holds a substrate whose outer shape is larger than 500 mm and is movable in a predetermined direction;
The first stage has a first part for holding the substrate and a second part for supporting the first part,
A first detection device for detecting a rotation amount of the first portion;
A second detection device for detecting a relative rotation amount between the first part and the second part;
And a control device that controls rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection devices when the first stage is driven in the predetermined direction. apparatus.
前記制御部は、前記算出部の算出結果を用いて前記回転速度及び回転加速度の少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項11記載の露光装置。 The control device includes a calculation unit that calculates a difference in rotation amount between the first portion and the second portion based on detection results of the first detection device and the second detection device,
The exposure apparatus according to claim 11, wherein the control unit controls at least one of the rotation speed and the rotation acceleration using a calculation result of the calculation unit.
前記マスクを保持するとともに前記第1ステージとは異なる第2ステージと、
前記所定方向における前記第1ステージの位置を検出する第1位置検出装置と、
前記所定方向における前記第2ステージの位置を検出する第2位置検出装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1及び第2検出装置の検出結果に基づいて前記第1部分の回転振動を制御しつつ、前記第1位置検出装置及び前記第2位置検出装置の検出結果に基づいて前記第1ステージと前記第2ステージとが所定の位置関係になるように前記第2ステージを制御する
ことを特徴とする請求項9から請求項12の何れか一項に記載の露光装置。 Exposure means for exposing a pattern of a mask on which the predetermined pattern is formed on the substrate;
A second stage that holds the mask and is different from the first stage;
A first position detecting device for detecting a position of the first stage in the predetermined direction;
A second position detector for detecting the position of the second stage in the predetermined direction,
The control device controls rotational vibration of the first portion based on detection results of the first and second detection devices, and based on detection results of the first position detection device and the second position detection device. The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 12, wherein the second stage is controlled so that the first stage and the second stage are in a predetermined positional relationship.
請求項6から請求項8の何れか一項に記載のステージ制御方法を用いて、前記基板ステージを前記ステージとして制御するステップを含むことを特徴とする露光方法。 An exposure method for exposing a pattern of a mask held on a mask stage onto a substrate held on a substrate stage,
An exposure method comprising the step of controlling the substrate stage as the stage using the stage control method according to any one of claims 6 to 8.
前記リソグラフィ工程において請求項9から請求項13の何れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method including a lithography process,
A device manufacturing method comprising an exposure step of performing exposure using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 13 in the lithography step.
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