JP2006226719A - Surface shape measuring method, attitude measuring method, and exposure method - Google Patents

Surface shape measuring method, attitude measuring method, and exposure method Download PDF

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JP2006226719A JP2005037983A JP2005037983A JP2006226719A JP 2006226719 A JP2006226719 A JP 2006226719A JP 2005037983 A JP2005037983 A JP 2005037983A JP 2005037983 A JP2005037983 A JP 2005037983A JP 2006226719 A JP2006226719 A JP 2006226719A
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潤一 小杉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface shape measuring method or the like capable of improving position detection accuracy of a stage, even if distortion is generated in the stage itself as a moving body. <P>SOLUTION: An inclination, to the Z-axis, of a moving mirror 12 provided on a wafer stage WST is measured by using a laser interferometer 13, and the attitude of the wafer stage WST is controlled so that the inclination of the moving mirror 12 to the Z-axis becomes zero, based on a measurement result, and the attitude of the wafer stage WST at that time is measured by using a multipoint focus position detection system 21. This processing is repeated, while the wafer stage WST is moved finely along the mirror surface of the moving mirror 12 which is a measuring object. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、移動体に設けられた反射面の形状を計測する面形状計測方法、当該方法の計測結果を用いて移動体の基準平面に対する姿勢を計測する姿勢計測方法、及び露光方法に関する。   The present invention relates to a surface shape measuring method for measuring the shape of a reflecting surface provided on a moving body, a posture measuring method for measuring the posture of a moving body with respect to a reference plane using a measurement result of the method, and an exposure method.

従来より、半導体素子、液晶表示素子、その他のデバイスを製造するための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レジスト等が塗布されたウェハ又はガラスプレート等の基板上に転写する露光装置が用いられている。露光装置としては、所謂ステッパ等の静止露光型の投影露光装置や、所謂スキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置が主として用いられている。これらの投影露光装置では、マスクに形成されたパターンを基板上の複数のショット領域に順次転写する必要があるため、基板を保持して二次元移動可能な基板ステージが設けられている。また、上記の走査露光型の投影露光装置の場合には、マスクを保持するマスクステージも走査方向に移動可能となっている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and other devices, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter referred to as a mask when these are collectively referred to) is passed through a projection optical system. 2. Description of the Related Art Exposure apparatuses that transfer onto a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a resist or the like are used. As the exposure apparatus, a stationary exposure type projection exposure apparatus such as a so-called stepper and a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a so-called scanning stepper are mainly used. In these projection exposure apparatuses, since it is necessary to sequentially transfer the pattern formed on the mask to a plurality of shot areas on the substrate, a substrate stage capable of two-dimensional movement while holding the substrate is provided. In the case of the above-described scanning exposure type projection exposure apparatus, the mask stage holding the mask is also movable in the scanning direction.

かかる投影露光装置においては、極めて微細な構造を有する回路パターンを基板に転写するため、基板とマスクとの位置制御を高精度に行う必要がある。このため、基板ステージ及びマスクステージに設けられた反射鏡に対してレーザ干渉計からの測長ビームを照射し、その反射光と参照光との干渉光のフリンジパターン又は位相差に基づいて各々のステージの位置情報が高精度に検出され、この検出結果に基づいて各々のステージの高精度な位置制御が行われている。   In such a projection exposure apparatus, since a circuit pattern having an extremely fine structure is transferred to a substrate, position control between the substrate and the mask needs to be performed with high accuracy. For this reason, the length measurement beam from the laser interferometer is irradiated to the reflecting mirrors provided on the substrate stage and the mask stage, and each of the reflection mirrors and the reference light is based on the fringe pattern or phase difference of the interference light. The position information of the stage is detected with high accuracy, and based on the detection result, the position control of each stage is performed with high accuracy.

ところで、このような基板ステージ及びマスクステージの位置検出においては、各ステージに設けられた反射鏡の鏡面にうねり又はねじれがあると、レーザ干渉計による検出値に誤差が生じ、検出精度の低下を招く虞がある。このため、反射鏡の鏡面の面形状(二次元形状)を測定し、その測定結果に基づいて、レーザ干渉計の検出結果を補正することが行われる。反射鏡の鏡面の面形状の測定技術としては、例えば、本願出願人による以下の特許文献1に記載された技術が知られている。   By the way, in such position detection of the substrate stage and the mask stage, if the mirror surface of the reflecting mirror provided on each stage has waviness or twist, an error occurs in the detection value by the laser interferometer, and the detection accuracy is lowered. There is a risk of inviting. For this reason, the surface shape (two-dimensional shape) of the mirror surface of the reflecting mirror is measured, and the detection result of the laser interferometer is corrected based on the measurement result. As a technique for measuring the surface shape of the mirror surface of the reflecting mirror, for example, a technique described in Patent Document 1 below by the applicant of the present application is known.

この技術では、反射鏡の短手方向(高さ方向)の2箇所(以下、上段、下段という場合がある)のそれぞれにおいて、反射鏡の長手方向に沿う一次元形状をそれぞれ適宜な基準に基づいて測定するとともに、上段の測定値と下段の測定値の相対関係(ここでは反射面に直交する方向のオフセット)を以下のようにして求めることにより、反射鏡の鏡面の面形状を特定するようにしている。   In this technique, the two-dimensional shape along the longitudinal direction of the reflecting mirror at each of two locations in the short direction (height direction) of the reflecting mirror (hereinafter sometimes referred to as an upper stage or a lower stage) is based on an appropriate standard. The surface shape of the mirror surface of the reflector is specified by obtaining the relative relationship between the measured value at the upper stage and the measured value at the lower stage (here, the offset in the direction orthogonal to the reflecting surface) as follows: I have to.

即ち、所定の関係で配列された複数の基準マークが形成された計測用基板を、基準マークの配列方向と基板ステージの軸方向が厳密に一致するように基板ステージ上に載置して、前記上段1次元形状測定と下段1次元形状測定のそれぞれの前又は後に、計測用基板上の基準マークの位置をオフアクシス方式のアライメントセンサでそれぞれ測定し、このときの基準マークの位置ずれから上記のオフセットを求めるようにしている。
国際公開第00/22376号パンフレット
That is, the measurement substrate on which a plurality of reference marks arranged in a predetermined relationship are formed is placed on the substrate stage so that the arrangement direction of the reference marks and the axial direction of the substrate stage exactly coincide with each other. Before or after each of the upper one-dimensional shape measurement and the lower one-dimensional shape measurement, the position of the reference mark on the measurement substrate is measured by an off-axis type alignment sensor. The offset is calculated.
International Publication No. 00/22376 Brochure

ところで、気温の変化又は大気圧が変化すると、反射鏡が取り付けられているステージ自身に歪みが生ずることがある。ステージに設けられた反射鏡の鏡面にうねり又はねじれがあると、上述した通りレーザ干渉計による検出値に誤差が生ずるが、ステージ自体に歪みがある場合にも、反射鏡の鏡面にうねり等がある場合と同様に検出誤差が生ずる。例えば、反射鏡が取り付けられた端部で生じたステージの歪みにより反射鏡に倒れが生ずると、基板又はウェハが保持されるステージ中央部は水平であるにも拘わらず、ステージ自体が傾いているとレーザ干渉計で誤検出されてしまう。この結果、誤検出されたステージの傾きを補正すべくステージの姿勢が誤って制御されてしまう。   By the way, when the temperature changes or the atmospheric pressure changes, the stage to which the reflecting mirror is attached may be distorted. If the mirror surface of the reflecting mirror provided on the stage has waviness or twist, an error occurs in the detection value by the laser interferometer as described above, but even if the stage itself is distorted, the mirror surface of the reflecting mirror has waviness or the like. Detection errors occur as in some cases. For example, if the mirror falls down due to distortion of the stage that occurs at the end where the reflector is attached, the stage itself is tilted even though the center of the stage where the substrate or wafer is held is horizontal. Are erroneously detected by the laser interferometer. As a result, the posture of the stage is erroneously controlled to correct the erroneously detected stage tilt.

上述した従来の技術では、反射鏡の長手方向に沿う面形状自体を測定することはできるが、ステージの歪みに基づくものであるのか否かを切り分けることができない。このため、前述した方法により反射鏡の面形状を計測してレーザ干渉計の検出結果を補正しようとした場合に、補正が過度であったり又は補正不足であるといった事態が生ずることがあった。   In the conventional technique described above, the surface shape itself along the longitudinal direction of the reflecting mirror can be measured, but it cannot be determined whether or not it is based on the distortion of the stage. For this reason, when trying to correct the detection result of the laser interferometer by measuring the surface shape of the reflecting mirror by the method described above, a situation may occur in which correction is excessive or insufficient.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、移動体としてのステージ自体に歪みが生じていてもステージの位置検出精度を向上させることができる面形状計測方法、当該方法の計測結果を用いてステージの基準平面に対する姿勢を高精度に計測することができる姿勢計測方法、及び当該方法の計測結果に基づいてステージを移動させつつ露光処理を行う露光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 uses a surface shape measurement method capable of improving the position detection accuracy of a stage even when the stage itself as a moving body is distorted, and a measurement result of the method. It is an object of the present invention to provide an attitude measurement method capable of measuring the attitude of a stage with respect to a reference plane with high accuracy, and an exposure method for performing an exposure process while moving the stage based on the measurement result of the method.

本発明は、実施の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、本発明の第1の観点による面形状計測方法は、第1軸(Z軸)と直交する基準平面(7)に沿って移動する移動体(WST)に設けられ、前記第1軸方向と直交する第2軸(X軸又はY軸)方向に沿って延びる反射面(12、12X、12Y)の形状を計測する面形状計測方法であって、前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測する第1ステップ(S13、S33)と、前記第1ステップの計測結果に基づいて前記第1軸に対する前記反射面の傾きが零となるように前記移動体の姿勢を制御する第2ステップ(S14、S34)と、前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を計測する第3ステップ(S15、S35〜S38)と、前記第2軸方向に沿って前記移動体を移動させつつ前記第1ステップから前記第3ステップを繰り返す第4ステップ(S16、S17、S39、S40)とを含むことを特徴としている。
この発明によると、まず第1軸に対する反射面の傾きを計測し、次にこの傾きを零にするように移動体の姿勢を制御し、次いでこのときの移動体の姿勢を計測する。以上の処理を反射面の長さ方向(第1軸方向と直交する第2軸方向)に沿って移動体を移動させつつ行う。
上記課題を解決するために、本発明の第2の観点による面形状計測方法は、第1軸(Z軸)と直交する基準平面(7)に沿って移動する移動体(WST)に設けられ、前記第1軸方向と直交する第2軸方向(X軸又はY軸)に沿って延びる反射面(12、12X、12Y)の形状を計測する面形状計測方法であって、前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を計測する第1ステップ(S23)と、前記第1ステップの計測結果に基づいて前記移動体の姿勢を所定の姿勢に制御する第2ステップ(S24)と、前記移動体を前記所定の姿勢に制御した状態で前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測する第3ステップ(S25)と、前記第2軸方向に沿って前記移動体を移動させつつ前記第1ステップから前記第3ステップを繰り返す第4ステップ(S26、S27)とを含むことを特徴としている。
この発明によると、まず基準平面に対する移動体の姿勢を計測し、次にこの計測結果に基づいて移動体の姿勢を所定の姿勢に制御し、次いでこの状態で第1軸に対する反射面の傾きを計測する。以上の処理を反射面の長さ方向(第1軸方向と直交する第2軸方向)に沿って移動体を移動させつつ行う。
上記課題を解決するために、本発明の姿勢計測方法は、第1軸方向(Z軸)と直交する第2軸(X軸又はY軸)方向に沿って延びる反射面(12、12X、12Y)を有し、前記第1軸と直交する基準平面(7)に沿って移動する移動体(WST)の当該基準平面に対する姿勢を、前記反射面の前記第1軸方向に離間した2つの位置に同時に照射した計測ビーム(DL)により計測する姿勢計測方法であって、上記の何れかに記載の面形状計測方法により前記反射面の面形状を計測するステップと、前記反射面に対して前記計測ビームを同時に照射して前記反射面からの反射光の各々を受光し、当該受光結果から前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測するステップと、前記面形状の計測結果に基づいて、前記反射面の傾きの計測結果を補正し、前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を得るステップとを含むことを特徴としている。
この発明によると、まず反射面の面形状が計測され、この面形状計測結果に基づいて反射面に計測ビームを照射して計測される反射面の傾きが補正されて基準平面に対する移動体の姿勢が得られる。
更に、本発明の露光方法は、第1軸(Z軸)と直交する基準平面(7)に沿って移動可動な移動体(WST)に保持される感光物体(W)上にマスク(R)のパターンを転写する露光方法において、上記の姿勢計測方法の計測結果に基づいて、前記移動体の移動を制御することを特徴としている。
この発明によると、露光時に反射面の傾きが補正された計測結果に基づいて移動体の移動が制御される。
The present invention adopts the following configuration corresponding to each diagram 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 surface shape measuring method according to a first aspect of the present invention is provided in a moving body (WST) that moves along a reference plane (7) orthogonal to a first axis (Z axis). A surface shape measuring method for measuring a shape of a reflecting surface (12, 12X, 12Y) extending along a second axis (X axis or Y axis) direction orthogonal to the first axis direction, wherein the first axis A first step (S13, S33) for measuring the tilt of the reflecting surface with respect to the angle, and a posture of the moving body so that the tilt of the reflecting surface with respect to the first axis becomes zero based on the measurement result of the first step. A second step (S14, S34) for controlling the movement, a third step (S15, S35-S38) for measuring the posture of the moving body with respect to the reference plane, and moving the moving body along the second axis direction. From the first step The fourth step of repeating three steps (S16, S17, S39, S40) is characterized in that it comprises a.
According to this invention, first, the inclination of the reflecting surface with respect to the first axis is measured, and then the posture of the moving body is controlled so that this inclination becomes zero, and then the posture of the moving body at this time is measured. The above processing is performed while moving the moving body along the length direction of the reflecting surface (second axis direction orthogonal to the first axis direction).
In order to solve the above problems, a surface shape measuring method according to a second aspect of the present invention is provided in a moving body (WST) that moves along a reference plane (7) orthogonal to a first axis (Z axis). A surface shape measuring method for measuring the shape of a reflecting surface (12, 12X, 12Y) extending along a second axis direction (X axis or Y axis) orthogonal to the first axis direction, the method being for the reference plane A first step (S23) for measuring the posture of the moving body; a second step (S24) for controlling the posture of the moving body to a predetermined posture based on the measurement result of the first step; From the first step while measuring the inclination of the reflecting surface with respect to the first axis in a state controlled to the predetermined posture (S25), and moving the movable body along the second axis direction. The fourth step to repeat the third step Tsu is characterized in that it comprises a-flops (S26, S27).
According to this invention, first, the attitude of the moving body with respect to the reference plane is measured, and then the attitude of the moving body is controlled to a predetermined attitude based on the measurement result, and then the inclination of the reflecting surface with respect to the first axis is then controlled in this state. measure. The above processing is performed while moving the moving body along the length direction of the reflecting surface (second axis direction orthogonal to the first axis direction).
In order to solve the above-described problem, the posture measuring method of the present invention is a reflective surface (12, 12X, 12Y) extending along a second axis (X axis or Y axis) direction orthogonal to the first axis direction (Z axis). The position of the movable body (WST) that moves along the reference plane (7) orthogonal to the first axis with respect to the reference plane is separated by two positions in the first axis direction of the reflecting surface A posture measurement method for measuring with a measurement beam (DL) simultaneously irradiated to the surface, the step of measuring the surface shape of the reflection surface by any one of the surface shape measurement methods described above, Simultaneously irradiating a measurement beam to receive each reflected light from the reflecting surface, and measuring the inclination of the reflecting surface with respect to the first axis from the received light result, based on the measurement result of the surface shape, The measurement result of the tilt of the reflecting surface Correct, is characterized by comprising the steps of obtaining a posture of the moving body with respect to the reference plane.
According to this invention, first, the surface shape of the reflecting surface is measured, and the inclination of the reflecting surface measured by irradiating the reflecting surface with the measurement beam is corrected based on the surface shape measurement result, and the posture of the moving body with respect to the reference plane is corrected. Is obtained.
Furthermore, the exposure method of the present invention comprises a mask (R) on a photosensitive object (W) held by a movable body (WST) movable along a reference plane (7) orthogonal to the first axis (Z axis). In the exposure method for transferring the pattern, the movement of the moving body is controlled based on the measurement result of the posture measurement method.
According to this invention, the movement of the moving body is controlled based on the measurement result in which the tilt of the reflecting surface is corrected during exposure.

本発明によれば、移動体としてのステージ自体に歪みが生じていてもステージの位置検出精度を向上させることができるという効果がある。
また、計測ビームが照射される反射面の傾きを反射面の面形状計測結果に基づいて補正して移動体の姿勢を求めているため、ステージの基準平面に対する姿勢を高精度に計測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、露光時に反射面の傾きが補正された計測結果に基づいて移動体の移動が制御されるため、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という効果がある。
According to the present invention, there is an effect that the position detection accuracy of the stage can be improved even when the stage itself as the moving body is distorted.
In addition, since the posture of the moving body is obtained by correcting the tilt of the reflecting surface irradiated with the measurement beam based on the surface shape measurement result of the reflecting surface, the posture of the stage relative to the reference plane can be measured with high accuracy. There is an effect that can be done.
Furthermore, according to the present invention, since the movement of the moving body is controlled based on the measurement result in which the tilt of the reflecting surface is corrected during exposure, the exposure accuracy (resolution, transfer fidelity, overlay accuracy, etc.) is improved. There is an effect that can be.

以下、図面を参照して本発明の実施形態による面形状計測方法、姿勢計測方法、及び露光方法について詳細に説明する。   Hereinafter, a surface shape measurement method, a posture measurement method, and an exposure method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態による面形状計測方法、姿勢計測方法、及び露光方法が用いられる露光装置の概略構成を示す図である。図1に示す露光装置EXは、半導体素子を製造するための露光装置であり、マスクとしてのレチクルRと感光物体としてのウェハWとを同期移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンを逐次ウェハW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。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus in which a surface shape measuring method, an attitude measuring method, and an exposure method according to the first embodiment of the present invention are used. An exposure apparatus EX shown in FIG. 1 is an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element. A pattern formed on a reticle R is sequentially transferred while a reticle R as a mask and a wafer W as a photosensitive object are moved synchronously. This is a reduction projection type exposure apparatus of a step-and-scan method for transferring onto W.

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。このXYZ直交座標系は、X軸及びZ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Y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、露光時におけるレチクルR及びウェハWの同期移動方向(走査方向)はY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. This XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X-axis and the Z-axis are parallel to the paper surface, and the Y-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 reticle R and wafer W during exposure is set in the Y direction.

図1に示す露光装置EXは、レチクルR上のスリット状(矩形状又は円弧状)の照明領域を均一な照度を有する露光光ELで照明する不図示の照明光学系と、レチクルRを保持するレチクルステージRSTと、レチクルRのパターンの像をフォトレジストが塗布されたウェハW上に投影する投影光学系PLと、ウェハWを保持する移動体としてのウェハステージWSTと、これらの制御系とを含んで構成されている。   An exposure apparatus EX shown in FIG. 1 holds an illumination optical system (not shown) that illuminates a slit-shaped (rectangular or arc-shaped) illumination area on a reticle R with exposure light EL having uniform illuminance, and the reticle R. Reticle stage RST, projection optical system PL for projecting an image of the pattern of reticle R onto wafer W coated with photoresist, wafer stage WST as a moving body for holding wafer W, and a control system thereof It is configured to include.

上記の不図示の照明光学系は、光源ユニット、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等(何れも不図示)を含んで構成されている。この照明光学系の構成等については、例えば特開平9−320956に開示されている。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Fレーザ光源(波長157nm)、Krレーザ光源(波長146nm)、Ar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。 The illumination optical system (not shown) includes a light source unit, an illumination uniformizing optical system including an optical integrator, a beam splitter, a condensing lens system, a reticle blind, an imaging lens system, and the like (all not shown). It is configured. The configuration of the illumination optical system is disclosed in, for example, JP-A-9-320956. 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. .

レチクルステージRSTは、照明光学系の下方(−Z方向)に水平に配置されたレチクル支持台(定盤)1の上面上を走査方向(Y方向)に所定ストロークで移動可能なレチクル走査ステージ2と、このレチクル走査ステージ2上に載置され、レチクル走査ステージ2に対してX方向、Y方向、及びZ軸回りの回転方向(θZ方向)にそれぞれ微小駆動可能なレチクル微動ステージ3とを備えている。このレチクル微動ステージ3上にレチクルRが真空吸着又は静電吸着等により保持される。   The reticle stage RST is a reticle scanning stage 2 that can move with a predetermined stroke in the scanning direction (Y direction) on the upper surface of a reticle support base (surface plate) 1 disposed horizontally below the illumination optical system (−Z direction). And a reticle fine movement stage 3 mounted on the reticle scanning stage 2 and capable of being finely driven in the X direction, the Y direction, and the rotation direction around the Z axis (θZ direction) with respect to the reticle scanning stage 2. ing. The reticle R is held on the reticle fine movement stage 3 by vacuum suction or electrostatic suction.

上記レチクル微小駆動ステージ3上の一端には移動鏡4が設けられており、レチクル支持台1上にはレーザ干渉計(以下、レチクル干渉計という)5が配置されている。レチクル干渉計5から射出されたレーザ光は移動鏡4の鏡面に照射され、その反射光と参照光との干渉光をレチクル干渉計5が受光することによって、レチクル微小駆動ステージ3のX方向、Y方向、及びZ軸回りの回転方向(θZ方向)の位置が検出される。実際のレチクル微動ステージ3上には、X軸用の反射鏡、2個のY軸用の反射鏡が固定され、これに対応してレチクル干渉計5も複数設けられているが、図1ではこれらを代表して反射鏡4、レチクル干渉計5として図示している。尚、レチクルステージRSTは、レチクルRを保持するレチクルテーブルの微動機構(ボイスコイルモータ等のアクチュエータ)が組み込まれた可動体を、例えばリニアモータで走査方向(Y方向)に一次元駆動する構成でもよい。また、レチクル微動ステージ3(又はレチクルテーブル)の端面を鏡面加工して上記の固定鏡4の鏡面の代わりに用いても良い。   A movable mirror 4 is provided at one end of the reticle micro-driving stage 3, and a laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) 5 is disposed on the reticle support base 1. The laser light emitted from the reticle interferometer 5 is irradiated onto the mirror surface of the movable mirror 4, and the reticle interferometer 5 receives the interference light between the reflected light and the reference light, so that the X direction of the reticle micro-drive stage 3, Positions in the Y direction and the rotational direction around the Z axis (θZ direction) are detected. On the actual reticle fine movement stage 3, an X-axis reflecting mirror and two Y-axis reflecting mirrors are fixed, and a plurality of reticle interferometers 5 are provided correspondingly, but in FIG. These are representatively shown as a reflecting mirror 4 and a reticle interferometer 5. The reticle stage RST may be configured to drive a movable body in which a reticle table fine movement mechanism (actuator such as a voice coil motor) holding the reticle R is one-dimensionally driven in the scanning direction (Y direction) with a linear motor, for example. Good. Further, the end surface of reticle fine movement stage 3 (or reticle table) may be mirror-finished and used instead of the mirror surface of fixed mirror 4 described above.

上述のレチクル干渉計5により検出されたレチクル微動ステージ3の位置情報(又は速度情報)は、装置全体の動作を統轄制御する主制御系20に供給される。主制御系20は、レチクル走査ステージ2駆動用のリニアモータ、レチクル微動ステージ3駆動用のボイスコイルモータ等を含むレチクル駆動装置6を介してレチクル走査ステージ2及びレチクル微動ステージ3の動作を制御する。   Position information (or velocity information) of reticle fine movement stage 3 detected by reticle interferometer 5 described above is supplied to main control system 20 that controls the overall operation of the apparatus. The main control system 20 controls operations of the reticle scanning stage 2 and the reticle fine movement stage 3 via a reticle driving device 6 including a linear motor for driving the reticle scanning stage 2 and a voice coil motor for driving the reticle fine movement stage 3. .

上述した投影光学系PLは、複数の屈折光学素子(レンズ素子)を含んで構成され、物体面(レチクルR)側と像面(ウェハW)側の両方がテレセントリックで所定の縮小倍率β(βは例えば1/4,1/5等)を有する屈折光学系が使用されている。この投影光学系PLの光軸AXの方向は、XY平面に直交するZ方向とされている。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。また、本実施形態では、レチクルRに形成されたパターンの倒立像をウェハW上に投影する投影光学系PLを例に挙げて説明するが、勿論パターンの正立像を投影するものであっても良い。   The projection optical system PL described above includes a plurality of refractive optical elements (lens elements), and both the object plane (reticle R) side and the image plane (wafer W) side are telecentric and have a predetermined reduction magnification β (β For example, 1/4 or 1/5) is used. The direction of the optical axis AX of the projection optical system PL is a Z direction orthogonal to the XY plane. 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. In the present embodiment, the projection optical system PL that projects an inverted image of the pattern formed on the reticle R onto the wafer W will be described as an example. Of course, even if an upright image of the pattern is projected. good.

ウェハステージWSTは、投影光学系PLの下方(−Z方向)に配置されており、ウェハXY駆動ステージ8、支点9a〜9b、ウェハテーブル10、及びウェハホルダ11を含んで構成されている。ウェハXY駆動ステージ8は、ウェハ支持台(定盤)7の上面(基準平面)上をX方向及びY方向に移動可能に構成されており、このウェハXY駆動ステージ8上にZ方向に伸縮自在な3個の支点9a〜9cが設けられている。ウェハテーブル10は、支点9a〜9b上に載置されており、支点9a〜9bの伸縮量を制御することでZ方向の微動(X軸回りの回転及びY軸回りの回転を含む)が可能である。ウェハテーブル10上に設けられたウェハホルダ11上にウェハWが真空吸着又は静電吸着等により保持される。このウェハホルダ11の上面が物体載置面となる。   Wafer stage WST is arranged below projection optical system PL (−Z direction), and includes wafer XY drive stage 8, fulcrums 9 a to 9 b, wafer table 10, and wafer holder 11. The wafer XY drive stage 8 is configured to be movable in the X direction and the Y direction on the upper surface (reference plane) of the wafer support base (surface plate) 7, and is extendable in the Z direction on the wafer XY drive stage 8. Three fulcrum points 9a to 9c are provided. The wafer table 10 is placed on the fulcrums 9a to 9b, and fine movement in the Z direction (including rotation about the X axis and rotation about the Y axis) is possible by controlling the amount of expansion and contraction of the fulcrums 9a to 9b. It is. A wafer W is held on a wafer holder 11 provided on the wafer table 10 by vacuum chucking or electrostatic chucking. The upper surface of the wafer holder 11 becomes the object placement surface.

ウェハテーブル10上の一端には移動鏡12が設けられており、ウェハステージWSTの外部にはレーザ光を移動鏡12の鏡面(反射面)に照射するレーザ干渉計(以下、ウェハ干渉計という)13が設けられている。このウェハ干渉計13は、移動鏡12の鏡面にレーザ光を照射して得られる反射光と参照光との干渉光を受光することによって、ウェハテーブル10のX方向及びY方向の位置、並びに姿勢(X軸,Y軸,Z軸周りの回転)が検出される。次に、ウェハステージWST及びウェハ干渉計13のより詳細な構成について説明する。   A movable mirror 12 is provided at one end on the wafer table 10, and a laser interferometer (hereinafter referred to as a wafer interferometer) that irradiates the mirror surface (reflecting surface) of the movable mirror 12 with laser light outside the wafer stage WST. 13 is provided. The wafer interferometer 13 receives the interference light between the reflected light and the reference light obtained by irradiating the mirror surface of the movable mirror 12 with the laser light, and thereby the position and orientation of the wafer table 10 in the X direction and the Y direction. (Rotation around the X, Y, and Z axes) is detected. Next, a more detailed configuration of wafer stage WST and wafer interferometer 13 will be described.

図2は、ウェハステージWST及びウェハ干渉計13の構成を示す斜視図である。図2に示す通り、ウェハテーブル10を支持する3つの支点9a〜9cは、例えばウェハウェハテーブル10の中心に関して各々が互いに120°の角度をなすように配置されている。これらの支点9a〜9cの変位は、それぞれに付随したエンコーダEa〜Ecによって検出される。支点9a〜9cは、例えばロータリーモータ及びカムを使用する方式、積層型圧電素子(ピエゾ素子)、又はボイスコイルモータ(ここではボイスコイルモータとする)等を使用して構成される。エンコーダEa〜Ecは、支点9a〜9cの近傍にそれぞれ配置されており、エンコーダEa〜Ecとしては光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダを用いることができる。尚、支点9a〜9cの変位(駆動量)を検出するセンサEa〜Ecはエンコーダに限られるものでなく任意で構わない。   FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of wafer stage WST and wafer interferometer 13. As shown in FIG. 2, the three fulcrums 9 a to 9 c that support the wafer table 10 are arranged so as to form an angle of 120 ° with respect to the center of the wafer wafer table 10, for example. The displacements of these fulcrums 9a to 9c are detected by encoders Ea to Ec associated therewith. The fulcrums 9a to 9c are configured by using, for example, a method using a rotary motor and a cam, a laminated piezoelectric element (piezo element), a voice coil motor (herein referred to as a voice coil motor), or the like. The encoders Ea to Ec are disposed in the vicinity of the fulcrums 9a to 9c, and optical or electrostatic linear encoders can be used as the encoders Ea to Ec. The sensors Ea to Ec for detecting the displacements (drive amounts) of the fulcrums 9a to 9c are not limited to encoders, and may be arbitrary.

3個の支点9a〜9cは主制御系22により制御される。支点9a〜9cを均等に伸縮させることにより、ウェハテーブル10のZ方向の位置(焦点位置)を調整することができ、3個の支点9a〜9cの伸縮量を個別に調整することにより、ウェハテーブル10のX軸及びY軸の回りの傾斜角を調整することができる。3個のエンコーダEa〜Ecから得られたZ軸方向の検出値(変位量)は主制御系20に供給される。主制御系20は、各エンコーダEa〜Ecの検出値及び各エンコーダEa〜Ecの配置(XY平面内での位置関係)に基づき、ウェハWのZ軸方向の位置、X軸回りの傾斜角及びY軸回りの傾斜角を求める。   The three fulcrums 9 a to 9 c are controlled by the main control system 22. By uniformly expanding and contracting the fulcrums 9a to 9c, the position (focal position) of the wafer table 10 in the Z direction can be adjusted, and by individually adjusting the expansion and contraction amounts of the three fulcrums 9a to 9c, the wafer can be adjusted. The inclination angle of the table 10 around the X axis and the Y axis can be adjusted. Detection values (displacements) in the Z-axis direction obtained from the three encoders Ea to Ec are supplied to the main control system 20. The main control system 20 determines the position of the wafer W in the Z-axis direction, the tilt angle around the X-axis, based on the detection values of the encoders Ea to Ec and the arrangement of the encoders Ea to Ec (positional relationship in the XY plane). The inclination angle around the Y axis is obtained.

図1において簡略化して図示した移動鏡12は、図2に示す通り、X軸に交差してY方向に沿って延びる鏡面を有するX軸用の移動鏡12Xと、Y軸に交差してX方向に沿って延びる鏡面を有するY軸用の移動鏡12Yとを含んで構成される。また、図1において簡略化して図示したウェハ干渉計13は、図2に示す通り、移動鏡12Xに対してレーザ光を照射するウェハ干渉計13X,13XPと、移動鏡12Yに対してレーザ光を照射するウェハ干渉計13Y,13YPとを含んで構成される。   As shown in FIG. 2, the movable mirror 12 simplified in FIG. 1 includes an X-axis movable mirror 12X having a mirror surface that intersects the X axis and extends along the Y direction, and an X axis that intersects the Y axis. And a Y-axis movable mirror 12Y having a mirror surface extending in the direction. Further, as shown in FIG. 2, the wafer interferometer 13 simplified in FIG. 1 emits laser light to the wafer interferometers 13X and 13XP that irradiate the movable mirror 12X with laser light and the movable mirror 12Y. It includes a wafer interferometer 13Y and 13YP to be irradiated.

ウェハ干渉計13Xは、移動鏡12Xの鏡面に対してZ方向の位置は同じであるがY方向の位置が異なる二箇所にレーザ光を照射し、移動鏡12Xからの反射光を受光してウェハテーブル10のX方向の位置及びウェハテーブル10のZ軸周りの回転量(ヨーイング量)を検出する。また、ウェハ干渉計13XPは、移動鏡12Xの鏡面に対してY方向の位置は同じであるがZ方向の位置が異なる二箇所にレーザ光を照射し、移動鏡12Xからの反射光を受光してウェハテーブル10のY軸周りの回転量(ローリング量)を検出する。   The wafer interferometer 13X irradiates two portions of the mirror surface of the movable mirror 12X with the same position in the Z direction but different positions in the Y direction, receives the reflected light from the movable mirror 12X, and receives the wafer. The position of the table 10 in the X direction and the rotation amount (yawing amount) of the wafer table 10 around the Z axis are detected. Also, the wafer interferometer 13XP irradiates two places with the same position in the Y direction but different positions in the Z direction with respect to the mirror surface of the moving mirror 12X, and receives the reflected light from the moving mirror 12X. Then, the rotation amount (rolling amount) of the wafer table 10 around the Y axis is detected.

同様に、ウェハ干渉計13Yは、移動鏡12Yの鏡面に対してZ方向の位置は同じであるがX方向の位置が異なる二箇所にレーザ光を照射し、移動鏡12Yからの反射光を受光してウェハテーブル10のY方向の位置及びウェハテーブル10のZ軸周りの回転量(ヨーイング量)を検出する。また、ウェハ干渉計13YPは、移動鏡12Yの鏡面に対してX方向の位置は同じであるがZ方向の位置が異なる二箇所にレーザ光を照射し、移動鏡12Yからの反射光を受光してウェハテーブル10(ウェハステージWST)のX軸周りの回転量(ピッチング量)を検出する。ウェハ干渉計13X,13XP,13Y,13YPの検出結果は主制御系20に供給される。   Similarly, the wafer interferometer 13Y irradiates two places with the same position in the Z direction but different positions in the X direction with respect to the mirror surface of the movable mirror 12Y, and receives the reflected light from the movable mirror 12Y. Then, the position of the wafer table 10 in the Y direction and the rotation amount (yawing amount) of the wafer table 10 around the Z axis are detected. Further, the wafer interferometer 13YP irradiates two places with the same position in the X direction but different positions in the Z direction with respect to the mirror surface of the moving mirror 12Y, and receives the reflected light from the moving mirror 12Y. Then, the rotation amount (pitching amount) around the X axis of the wafer table 10 (wafer stage WST) is detected. The detection results of the wafer interferometers 13X, 13XP, 13Y, and 13YP are supplied to the main control system 20.

主制御系20は、ウェハ干渉計13X,13XP,13Y,13YPの検出結果に基づいて図1に示すウェハ駆動装置14を介してウェハテーブル10の位置及び姿勢を制御するとともに、装置全体の動作を制御する。また、ウェハ干渉計13の検出結果により得られる座標により規定されるウェハ座標系と、レチクルR側のレチクル干渉計5の検出結果により得られる座標により規定されるレチクル座標系との対応をとるために、図1に示す通り、ウェハテーブル10上であってウェハホルダ11の近傍には基準マーク板15が固定されている。この基準マーク板15上には各種基準マークが形成されている。これらの基準マークの中にはウェハテーブル10の内部に導かれた照明光により裏側から照明されている基準マーク、即ち発光性の基準マークも設けられている。   The main control system 20 controls the position and posture of the wafer table 10 via the wafer driving device 14 shown in FIG. 1 based on the detection results of the wafer interferometers 13X, 13XP, 13Y, and 13YP, and controls the operation of the entire device. Control. Further, in order to take correspondence between the wafer coordinate system defined by the coordinates obtained from the detection result of the wafer interferometer 13 and the reticle coordinate system defined by the coordinates obtained from the detection result of the reticle interferometer 5 on the reticle R side. In addition, as shown in FIG. 1, a reference mark plate 15 is fixed on the wafer table 10 in the vicinity of the wafer holder 11. Various reference marks are formed on the reference mark plate 15. Among these reference marks, there is also provided a reference mark that is illuminated from the back side by illumination light guided into the wafer table 10, that is, a luminescent reference mark.

本実施形態の露光装置EXは、レチクルRの上方に配置され、基準マーク板15上の基準マークとレチクルRに形成された位置合わせ用マーク(レチクルアライメントマーク)とを同時に観察するためのレチクルアライメントセンサ16a,16bを備えている。これらのレチクルアライメントセンサ16a,16bの観察結果(計測結果)は、主制御系20に供給される。レチクルアライメントセンサ16a,16bには、レチクルRからの検出光を各々に導くための偏向ミラー17a,17bがそれぞれ移動自在に配置されている。これらの偏向ミラー17a,17bは、露光シーケンスが開始されると、主制御系20からの指令のもとで、ミラー駆動装置18a,18bによりそれぞれ待避される。   The exposure apparatus EX of the present embodiment is disposed above the reticle R, and reticle alignment for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 15 and the alignment mark (reticle alignment mark) formed on the reticle R. Sensors 16a and 16b are provided. Observation results (measurement results) of these reticle alignment sensors 16 a and 16 b are supplied to the main control system 20. In the reticle alignment sensors 16a and 16b, deflection mirrors 17a and 17b for guiding the detection light from the reticle R to each of them are movably arranged. When the exposure sequence is started, these deflecting mirrors 17a and 17b are retracted by the mirror driving devices 18a and 18b, respectively, under a command from the main control system 20.

また、投影光学系PLのY方向の側面部には、ウェハW上に設定されたショット領域に付設されたアライメントマーク(ウェハアライメントマーク)を観察するための画像処理方式のオフ・アクシス・アライメントセンサ(以下、ウェハアライメントセンサという)19が配置されている。ウェハアライメントセンサ19の観察結果(計測結果)は、主制御系20に供給される。ウェハアライメントセンサ19の光学系の光軸は、投影光学系PLの光軸AXと平行とされている。かかるアライメントセンサ19の詳細な構成は、例えば特開平9−219354号公報及びこれに対応する米国特許第5,859,707号等に開示されている。   An image processing type off-axis alignment sensor for observing an alignment mark (wafer alignment mark) attached to a shot area set on the wafer W on the side surface in the Y direction of the projection optical system PL 19 (hereinafter referred to as a wafer alignment sensor) is arranged. The observation result (measurement result) of the wafer alignment sensor 19 is supplied to the main control system 20. The optical axis of the optical system of the wafer alignment sensor 19 is parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL. The detailed configuration of the alignment sensor 19 is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-219354 and US Pat. No. 5,859,707 corresponding thereto.

更に、本実施形態の露光装置EXは、送光系21a及び受光系21bから構成され、投影光学系PLに関してレチクルR上の照明領域と共役なウェハW上の露光領域の内部及びその近傍に設定された複数の検出点でそれぞれウェハWの表面のZ方向(光軸AX方向)の位置を検出する多点フォーカス位置検出系21を投影光学系PLの側方に備える。多点フォーカス位置検出系21は、ウェハW表面のZ方向の位置及び姿勢(レベリング)を検出するものである。図3は、斜め入射式の多点フォーカス位置検出系21の構成を示す図である。図3に示した斜め入射式の多点フォーカス位置検出系21には、露光光ELの波長域とは異なりウェハW上のフォトレジストを感光させない波長域を有する照明光が、不図示の照明光源から光ファイバ束22を介して導かれている。   Furthermore, the exposure apparatus EX of the present embodiment includes a light transmission system 21a and a light reception system 21b, and is set in and near the exposure area on the wafer W conjugate with the illumination area on the reticle R with respect to the projection optical system PL. A multi-point focus position detection system 21 that detects the position in the Z direction (optical axis AX direction) of the surface of the wafer W at each of the plurality of detection points is provided on the side of the projection optical system PL. The multipoint focus position detection system 21 detects the position and posture (leveling) in the Z direction on the surface of the wafer W. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the oblique incidence type multipoint focus position detection system 21. In the oblique incidence type multi-point focus position detection system 21 shown in FIG. 3, illumination light having a wavelength range that does not sensitize the photoresist on the wafer W is different from the wavelength range of the exposure light EL. From the optical fiber bundle 22.

光ファイバ束22から射出された照明光は、集光レンズ23を経てパターン形成板24を照明する。図4は、パターン形成板24の構成例を示す断面図である。図4に示す通り、パターン形成板24には、第1列目に9個のスリット状の開口パターン34−11〜34−19が形成され、第2列目〜第5列目にもそれぞれ9個の開口パターン34−21〜34−29,34−31〜34−39,34−41〜34−49,34−51〜34−59が形成されている。即ち、パターン形成板24には、合計で45個のスリット状の開口パターンが形成されており、これらのスリット状の開口パターンの像が図1のウェハWの表面上にX軸及びY軸に対して斜めに投影される。   The illumination light emitted from the optical fiber bundle 22 illuminates the pattern forming plate 24 through the condenser lens 23. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the pattern forming plate 24. As shown in FIG. 4, nine slit-shaped opening patterns 34-11 to 34-19 are formed in the first row on the pattern forming plate 24, and 9 in the second row to the fifth row, respectively. Opening patterns 34-21 to 34-29, 34-31 to 34-39, 34-41 to 34-49, 34-51 to 34-59 are formed. That is, a total of 45 slit-shaped opening patterns are formed on the pattern forming plate 24, and images of these slit-shaped opening patterns are formed on the surface of the wafer W in FIG. Projected diagonally.

パターン形成板24を透過した照明光は、レンズ25、ミラー26、及び照射対物レンズ27を経てウェハWの表面に投影され、ウェハWの表面にはパターン形成板24上のパターンの像が投影光学系PLの光軸AXに対して斜めに投影結像される。図5は、ウェハW上の露光領域の内部及びその近傍に設定された複数の検出点に投影される開口パターンの投影像を示す図である。図5において、符号EFが付された矩形状の領域は前述した露光領域を示している。この露光領域EF内にレチクルRのパターンの像が投影される。   The illumination light transmitted through the pattern forming plate 24 is projected onto the surface of the wafer W through the lens 25, the mirror 26, and the irradiation objective lens 27, and an image of the pattern on the pattern forming plate 24 is projected onto the surface of the wafer W. The projection image is formed obliquely with respect to the optical axis AX of the system PL. FIG. 5 is a view showing a projected image of the opening pattern projected onto a plurality of detection points set in and near the exposure area on the wafer W. FIG. In FIG. 5, the rectangular area to which the symbol EF is attached represents the exposure area described above. An image of the pattern of the reticle R is projected in the exposure area EF.

図4に示した開口パターン34−11〜34−19,34−21〜34−29,34−31〜34−39,34−41〜34−49,34−51〜34−59の像はウェハWの表面に対してX軸及びY軸に対して45度で交差する方向から照射されるため、X軸及びY軸に対して45度の角度をなす方向に長手方向が伸びた像となる。これらの像が投影される検出点は、図5に示す通りX方向及びY方向に沿って配列されている。露光領域EFの+Y方向側において配列された検出点D11〜D19が第1列C1をなし、露光領域EFの内部において配列された検出点D21〜D29、検出点D31〜D39、及び検出点D41〜D49がそれぞれ、第2列C2、第3列C3、及び第4列C4をなし、露光領域EFの−Y方向側において配列された検出点D51〜D59が第5列C5をなしている。   The images of the opening patterns 34-11 to 34-19, 34-21 to 34-29, 34-31 to 34-39, 34-41 to 34-49, and 34-51 to 34-59 shown in FIG. Since irradiation is performed from the direction intersecting the X axis and the Y axis at 45 degrees with respect to the surface of W, an image whose longitudinal direction extends in a direction forming an angle of 45 degrees with respect to the X axis and the Y axis is obtained. . The detection points on which these images are projected are arranged along the X and Y directions as shown in FIG. The detection points D11 to D19 arranged on the + Y direction side of the exposure area EF form the first column C1, and the detection points D21 to D29, the detection points D31 to D39, and the detection points D41 to D arranged within the exposure area EF. D49 forms the second column C2, the third column C3, and the fourth column C4, respectively, and the detection points D51 to D59 arranged on the −Y direction side of the exposure region EF form the fifth column C5.

ウェハWで反射された照明光は、集光対物レンズ28、回転方向振動板29、及び結像レンズ30を経て受光器31の受光面に再投影され、受光器31の受光面にはパターン形成板24上のパターンの像が再結像される。受光器31の受光面には、パターン形成板24と相似形に開口部が配列された遮光板(図示省略)が設けられる。ここで、加振装置33は、振動子を一定周波数及び一定振幅で振動させ、該振動子の一部を鏡面加工して形成された回転方向振動板29に振動を与えているので、受光器31に投影される像の位置は遮光板に形成された開口部の長手方向に垂直な方向、つまり開口部の幅方向に振動する。受光器31の多数の受光素子からの検出信号は信号処理装置32に供給される。信号処理装置32は、供給されてくる各検出信号を加振装置33の駆動信号で同期検波して検出点D11〜D19,D21〜D29,D31〜D39,41〜D49,D51〜D59のフォーカス位置にそれぞれ対応する45個のフォーカス信号を得る。   The illumination light reflected by the wafer W is re-projected on the light receiving surface of the light receiver 31 through the condenser objective lens 28, the rotation direction vibration plate 29, and the imaging lens 30, and pattern formation is performed on the light receiving surface of the light receiver 31. An image of the pattern on the plate 24 is re-imaged. The light receiving surface of the light receiver 31 is provided with a light shielding plate (not shown) in which openings are arranged in a shape similar to the pattern forming plate 24. Here, since the vibrator 33 vibrates the vibrator with a constant frequency and a constant amplitude and applies vibration to the rotational vibration plate 29 formed by mirror-finishing a part of the vibrator. The position of the image projected on 31 vibrates in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the opening formed in the light shielding plate, that is, in the width direction of the opening. Detection signals from a number of light receiving elements of the light receiver 31 are supplied to the signal processing device 32. The signal processing device 32 synchronously detects each supplied detection signal with the drive signal of the vibration device 33, and the focus positions of the detection points D11 to D19, D21 to D29, D31 to D39, 41 to D49, D51 to D59. 45 focus signals respectively corresponding to are obtained.

ここで、図5に示した通り、第2列C2の検出点D21〜D29及び第4列C4の検出点D41〜D49が露光領域EFの周辺部に配置され、第3列C3の検出点D31〜D39が露光領域EFの内部に配置されており、第1列C1の検出点D11〜D19及び第5列C5の検出点D51〜D59が露光領域EF外に配置されている。検出点D11〜D19,D51〜D59を露光領域EF外に配置するのは、ウェハWが+Y方向に走査されている場合に第5列C5の検出点D51〜D59における検出結果を用いて、これから露光される領域の表面形状を予め計測するためである。また、同様にウェハWが−Y方向に走査されている場合に第1列C1の検出点D11〜D19における検出結果を用いて、これから露光される領域の表面形状を予め計測するためである。そして、第1列C1の検出点D11〜D19における検出結果又は第5列5の検出点D51〜D59における検出結果を用いてこれから露光される部分に対してウェハWの姿勢制御を行うようにしている。   Here, as shown in FIG. 5, the detection points D21 to D29 in the second column C2 and the detection points D41 to D49 in the fourth column C4 are arranged in the periphery of the exposure area EF, and the detection point D31 in the third column C3. To D39 are arranged inside the exposure area EF, and the detection points D11 to D19 in the first column C1 and the detection points D51 to D59 in the fifth column C5 are arranged outside the exposure area EF. The reason why the detection points D11 to D19 and D51 to D59 are arranged outside the exposure area EF is that the detection results at the detection points D51 to D59 in the fifth column C5 are used when the wafer W is scanned in the + Y direction. This is because the surface shape of the exposed area is measured in advance. Similarly, when the wafer W is scanned in the −Y direction, the surface shape of the region to be exposed is measured in advance using the detection results at the detection points D11 to D19 in the first row C1. Then, using the detection results at the detection points D11 to D19 in the first row C1 or the detection results at the detection points D51 to D59 in the fifth row 5, the posture control of the wafer W is performed on the portion to be exposed. Yes.

次に、上記構成の露光装置EXにおいて用いられる面形状計測方法及び姿勢計測方法について説明する。図6は、本発明の第1実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。尚、ここでは、ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合を例に挙げて説明する。本明細書中において、面形状とは移動鏡12Yの凹凸のみならず移動鏡12Yの鏡面の傾き(Z軸に対する傾き)を含むものである。尚、本実施形態では理解を容易にするために移動鏡12Yの鏡面の傾き(ピッチング量)を計測する場合を中心に説明する。   Next, a surface shape measurement method and an attitude measurement method used in the exposure apparatus EX having the above configuration will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a surface shape measuring method according to the first embodiment of the present invention. Here, a case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured using the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 will be described as an example. In this specification, the surface shape includes not only the unevenness of the movable mirror 12Y but also the tilt of the mirror surface of the movable mirror 12Y (tilt with respect to the Z axis). In the present embodiment, in order to facilitate understanding, a case where the inclination (pitching amount) of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured will be mainly described.

まず、平坦度が保証されたウェハ(例えば、表面の平坦度が多点フォーカス位置検出系21の計測精度よりも高いウェハ)又は予め平坦度が分かっているウェハ(以下、テストウェハという)を露光装置EX内に搬入してウェハステージWSTに設けられたウェハホルダ11上に配置する(ステップS11)。このテストウェハの搬入は、露光装置EXに設けられた不図示のウェハ搬送装置を用いて通常のウェハWを露光装置EX内に搬入する場合と同様に行う。   First, a wafer with a guaranteed flatness (for example, a wafer whose surface flatness is higher than the measurement accuracy of the multipoint focus position detection system 21) or a wafer with a known flatness (hereinafter referred to as a test wafer) is exposed. It is carried into apparatus EX and placed on wafer holder 11 provided on wafer stage WST (step S11). This test wafer is carried in the same manner as when a normal wafer W is carried into the exposure apparatus EX using a wafer transfer apparatus (not shown) provided in the exposure apparatus EX.

テストウェハの搬入を終えると、ウェハ干渉計13YPと多点フォーカス位置検出系21とを所定の条件に較正する(ステップS12)。ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21の較正が行われた状態においては、多点フォーカス位置検出系21の計測結果で示されるテストウェハ(ウェハステージWST)のレベリング量θAFが0[rad]となるようにウェハステージWSTをX軸周りの回転方向に駆動すると、ウェハ干渉計13YPの検出結果から移動鏡12Yの鏡面の傾き量(ピッチング量)θIFが得られる。   When loading of the test wafer is completed, the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 are calibrated to predetermined conditions (step S12). In a state where the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 are calibrated, the leveling amount θAF of the test wafer (wafer stage WST) indicated by the measurement result of the multipoint focus position detection system 21 is 0 [rad. When the wafer stage WST is driven in the rotational direction around the X axis so as to satisfy the following equation, the mirror surface tilt amount (pitching amount) θIF of the movable mirror 12Y is obtained from the detection result of the wafer interferometer 13YP.

図7は、テストウェハ(ウェハステージWST)のレベリング量θAFと移動鏡12Yの鏡面のピッチング量θIFとを説明するための図である。図7においては、ウェハ干渉計13YPから移動鏡12Yの鏡に面対してX方向の位置は同じであるがZ方向の位置が異なる二箇所に照射されるレーザ光LB1,LB2と、多点フォーカス位置検出系21からテストウェハ上に照射される照明光DLとを図示している。ウェハ干渉計13YPから移動鏡12Yの鏡面に対して照射されるレーザ光LB1,LB2の光路差によりウェハステージWSTのピッチング量が検出される。   FIG. 7 is a diagram for explaining the leveling amount θAF of the test wafer (wafer stage WST) and the pitching amount θIF of the mirror surface of the movable mirror 12Y. In FIG. 7, laser light LB1 and LB2 irradiated to two places where the position in the X direction is the same from the wafer interferometer 13YP to the mirror of the movable mirror 12Y but the position in the Z direction is different, and the multipoint focus Illumination light DL irradiated onto the test wafer from the position detection system 21 is illustrated. The pitching amount of wafer stage WST is detected by the optical path difference between laser beams LB1 and LB2 irradiated from wafer interferometer 13YP to the mirror surface of movable mirror 12Y.

ここで、移動鏡12Yの鏡面を理想的な平面とみなすことができるとともに、ウェハテーブル10に対して移動鏡12Yが理想的に取り付けられているのであれば、図7(a)に示す通り、多点フォーカス位置検出系21で計測されるウェハステージWSTのレベリング量θAFが0[rad]のときにウェハ干渉計13YPで計測される移動鏡12Yの鏡面のピッチング量θIFも0[rad]となる。   Here, the mirror surface of the movable mirror 12Y can be regarded as an ideal plane, and if the movable mirror 12Y is ideally attached to the wafer table 10, as shown in FIG. When the leveling amount θAF of the wafer stage WST measured by the multipoint focus position detection system 21 is 0 [rad], the pitching amount θIF of the mirror surface of the movable mirror 12Y measured by the wafer interferometer 13YP is also 0 [rad]. .

しかしながら、実際には移動鏡12Yの鏡面には多少の歪みが生じており、またウェハテーブル10に対して移動鏡12Yは傾いて取りつけられている。この場合、図7(b)に示す通り、多点フォーカス位置検出系21で計測されるウェハステージWSTのレベリング量θAFが0[rad]であってもウェハ干渉計13YPで計測される移動鏡12Yの鏡面のピッチング量θIFも0[rad]とはならない。つまり、θAF≠θIFとなる。このような事態は、ウェハテーブル10(ウェハステージWST)の歪みがある場合にも生ずる。このため、本実施形態では、ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測している。   In reality, however, the mirror surface of the movable mirror 12 </ b> Y is somewhat distorted, and the movable mirror 12 </ b> Y is tilted with respect to the wafer table 10. In this case, as shown in FIG. 7B, the movable mirror 12Y measured by the wafer interferometer 13YP even if the leveling amount θAF of the wafer stage WST measured by the multipoint focus position detection system 21 is 0 [rad]. The pitching amount θIF of the mirror surface does not become 0 [rad]. That is, θAF ≠ θIF. Such a situation also occurs when there is distortion of wafer table 10 (wafer stage WST). For this reason, in this embodiment, the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured using the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21.

ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21の較正が行われた状態において、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTを所定の計測開始位置に移動させる。この計測開始位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の一方の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。   In a state where the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 are calibrated, the main control system 20 moves the wafer stage WST to a predetermined measurement start position via the wafer drive unit 14. This measurement start position is, for example, a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through one end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction.

ウェハステージWSTの移動が完了すると、主制御系20はウェハ干渉計13YPの検出結果から計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを計測する(ステップS13)。次に、主制御系20は、計測された移動鏡12Yのピッチング量θIFに基づいて図2に示す3個の支点9a〜9cの伸縮量を調整して計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFが零となるようにウェハステージWSTのレベリング量(ウェハステージWSTの姿勢)を制御する(ステップS14)。   When the movement of wafer stage WST is completed, main control system 20 measures pitching amount θIF with respect to the Z axis of movable mirror 12Y at the measurement start position from the detection result of wafer interferometer 13YP (step S13). Next, the main control system 20 adjusts the amount of expansion / contraction of the three fulcrums 9a to 9c shown in FIG. 2 based on the measured pitching amount θIF of the movable mirror 12Y to adjust the Z axis of the movable mirror 12Y at the measurement start position. The leveling amount of wafer stage WST (attitude of wafer stage WST) is controlled so that the pitching amount θIF with respect to is zero (step S14).

次に、主制御系20は、多点フォーカス位置検出系21を用いてウェハステージWSTのレベリング量θAFを計測する(ステップS15)。これによって、計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを零としたときのウェハステージWSTのレベリング量θAFが求められる。このレベリング量が得られると、主制御系20は、得られたレベリング量θAFをウェハステージWSTのX方向の位置に対応付けて記憶する。   Next, main control system 20 measures leveling amount θAF of wafer stage WST using multipoint focus position detection system 21 (step S15). Thus, the leveling amount θAF of wafer stage WST when the pitching amount θIF with respect to the Z axis of movable mirror 12Y at the measurement start position is set to zero is obtained. When this leveling amount is obtained, main control system 20 stores the obtained leveling amount θAF in association with the position of wafer stage WST in the X direction.

次いで、主制御系20は、予め設定された計測範囲についての計測が終了したか否かを判断する(ステップS16)。この判断は、ウェハステージWSTが計測終了位置に達したか否かにより行う。この計測終了位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の他端の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。   Next, the main control system 20 determines whether or not the measurement for the preset measurement range is completed (step S16). This determination is made based on whether or not wafer stage WST has reached the measurement end position. For example, the measurement end position is a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through the other end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction.

予め設定された計測範囲についての計測が終了していないと判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTをX方向に予め設定された微小距離だけ移動させる(ステップS17)。そして、ウェハステージWSTを移動させた後は、ステップS13〜ステップS15の処理を行う。ステップS16の判断結果が「NO」である間は、ステップS13〜ステップS17の処理が繰り返され、判断結果が「YES」になると、露光装置EXからテストウェハが搬出されて一連の計測処理は終了する。以上説明した処理により、予め設定されたX方向の計測範囲内において、常に移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを零に設定したときのウェハステージWSTのレベリング量の分布が求められる。尚、この分布は、移動鏡12Yの鏡面を基準にした移動鏡12Yの鏡面の面形状を示すものである。   When it is determined that the measurement for the preset measurement range is not completed (when the determination result is “NO”), the main control system 20 moves the wafer stage WST in the X direction via the wafer driving device 14. It is moved by a preset minute distance (step S17). And after moving wafer stage WST, the process of step S13-step S15 is performed. While the determination result of step S16 is “NO”, the processing of step S13 to step S17 is repeated. When the determination result is “YES”, the test wafer is unloaded from the exposure apparatus EX, and a series of measurement processing ends. To do. Through the processing described above, the distribution of the leveling amount of wafer stage WST when the pitching amount θIF with respect to the Z-axis of movable mirror 12Y is always set to zero within the preset measurement range in the X direction is obtained. This distribution indicates the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y based on the mirror surface of the movable mirror 12Y.

以上の処理を行って移動鏡12Yの鏡面の面形状が計測されると、この面形状はウェハステージWSTのY方向における位置及びウェハステージWSTのレベリング量を計測するために用いられる。つまり、ウェハ干渉計13Y,13YPから移動鏡12Yの鏡面に対して照射されるレーザ光の各々を受光して得られるウェハステージWSTのY方向の位置及びレベリング量は、移動鏡12Yの面形状に影響されたものである。このため、主制御系20は、ウェハステージWSTのX方向の位置に応じて、その位置に対応付けて記憶されているレベリング量を読み出し、ウェハ干渉計13Y,13YPの検出結果から計測されたY方向の位置及びピッチング量をそれぞれ補正する。この処理によって移動鏡12Yの面形状による影響が排除されるため、主制御系20は、補正された計測結果に基づいてウェハステージWSTのY方向の位置及び姿勢を制御する。   When the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured by performing the above processing, this surface shape is used to measure the position of the wafer stage WST in the Y direction and the leveling amount of the wafer stage WST. That is, the position and leveling amount in the Y direction of wafer stage WST obtained by receiving each of the laser beams irradiated to the mirror surface of movable mirror 12Y from wafer interferometers 13Y and 13YP are in the surface shape of movable mirror 12Y. It has been affected. Therefore, main control system 20 reads the leveling amount stored in association with the position of wafer stage WST in the X direction, and Y measured from the detection results of wafer interferometers 13Y and 13YP. The direction position and the pitching amount are corrected. Since this process eliminates the influence of the surface shape of the movable mirror 12Y, the main control system 20 controls the position and orientation of the wafer stage WST in the Y direction based on the corrected measurement result.

以上説明した通り、本実施形態の面形状計測方法によれば、移動鏡14Yの鏡面に歪みが生じ、又はウェハテーブル10自体に歪みが生じていても、Y方向の位置検出精度を向上させることができる。また、本実施形態の姿勢計測方法によれば、面形状計測方法と同様に、移動鏡14Yの鏡面に歪みが生じ、又はウェハテーブル10自体に歪みが生じていても、ウェハステージWSTのレベリング量を高精度に計測することができる。   As described above, according to the surface shape measuring method of the present embodiment, even if the mirror surface of the movable mirror 14Y is distorted or the wafer table 10 itself is distorted, the position detection accuracy in the Y direction is improved. Can do. Further, according to the attitude measurement method of the present embodiment, similarly to the surface shape measurement method, the leveling amount of the wafer stage WST can be obtained even if the mirror surface of the movable mirror 14Y is distorted or the wafer table 10 itself is distorted. Can be measured with high accuracy.

尚、以上の実施形態では、ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合を例に挙げて説明したが、ウェハ干渉計13XP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Xの鏡面の面形状も同様に計測することができる。この場合には、計測時のウェハステージWSTの移動方向(図6中のステップS17における移動方向)はY方向になる。   In the above embodiment, the case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured using the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 has been described as an example. The surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12X can be similarly measured using the point focus position detection system 21. In this case, the moving direction of wafer stage WST during measurement (the moving direction in step S17 in FIG. 6) is the Y direction.

以上説明した露光装置EXを用いてウェハWを露光する場合には、不図示のウェハ搬送装置により露光処理が行われるウェハWが露光装置EX内に搬入されてウェハホルダ11上に保持されるとともに、所定のレチクルRがレチクルステージRST上に保持される。ウェハW及びレチクルRの搬入が完了すると、主制御系20はウェハステージWSTを駆動してウェハWをウェハアライメントセンサ19の下方(−Z方向)に配置し、ウェハアライメントセンサ19を用いて、ウェハW上の代表的なウェハアライメントマーク数個(3〜9個程度)の位置計測を行ってEGA演算が行われ、ウェハW上の全ショット領域の配列座標を求める。   When the wafer W is exposed using the exposure apparatus EX described above, the wafer W to be subjected to the exposure process by a wafer transfer apparatus (not shown) is carried into the exposure apparatus EX and held on the wafer holder 11, and A predetermined reticle R is held on reticle stage RST. When the loading of the wafer W and the reticle R is completed, the main control system 20 drives the wafer stage WST to place the wafer W under the wafer alignment sensor 19 (−Z direction). Position measurement of several representative wafer alignment marks on W (about 3 to 9) is performed and EGA calculation is performed, and array coordinates of all shot areas on the wafer W are obtained.

次に、主制御系20は、上記のEGA演算によって得られたウェハW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、ウェハアライメントセンサ19の計測視野中心との距離)で補正した座標値を求める。この補正した座標値を用いてウェハステージWSTを駆動すればウェハW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。本実施形態の露光装置EXは、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、ショット領域を露光する場合には、レチクルステージRSTとウェハステージWSTとを走査開始位置に移動させた後で加速させ、各々が所定の速度に達して同期がとれてから、露光光ELを射出させてレチクルRを照明し、レチクルRのパターンの像を投影光学系PLを介してウェハW上に投影する。   Next, the main control system 20 sets the coordinate value of the shot area on the wafer W obtained by the above EGA calculation as the baseline amount (the projection center of the projection image via the projection optical system PL and the wafer alignment sensor 19). The coordinate value corrected by (distance from the center of the measurement visual field) is obtained. By driving wafer stage WST using the corrected coordinate values, each shot area on wafer W can be aligned with the exposure area of projection optical system PL. Since the exposure apparatus EX of the present embodiment is a step-and-scan exposure apparatus, when exposing a shot area, the reticle stage RST and the wafer stage WST are moved to the scanning start position and then accelerated. After each of them reaches a predetermined speed and is synchronized, the exposure light EL is emitted to illuminate the reticle R, and an image of the pattern of the reticle R is projected onto the wafer W via the projection optical system PL.

走査時には、露光領域にレチクルRの一部のパターン像が投影され、投影光学系PLに対して、レチクルRが−X方向(又は+X方向)に速度Vで移動するのに同期して、ウェハWが+X方向(又は−X方向)に速度V/β(1/βは投影光学系PLの投影倍率)で移動することにより、逐次ショット領域にレチクルRのパターンが転写される。前述した面形状計測方法によって移動鏡12X,12Yの面形状は予め求められており、走査露光中は、ウェハ干渉計13X,13XP,13Y,13YPの計測結果の各々が補正され、補正された計測結果に基づいてウェハステージWSTの位置及び姿勢の制御が行われる。   During scanning, a part of the pattern image of the reticle R is projected onto the exposure area, and the wafer is synchronized with the movement of the reticle R in the −X direction (or + X direction) at the speed V with respect to the projection optical system PL. As W moves in the + X direction (or -X direction) at a speed V / β (1 / β is the projection magnification of the projection optical system PL), the pattern of the reticle R is sequentially transferred to the shot area. The surface shapes of the movable mirrors 12X and 12Y are obtained in advance by the above-described surface shape measurement method. During the scanning exposure, the measurement results of the wafer interferometers 13X, 13XP, 13Y, and 13YP are corrected, and the corrected measurement is performed. Based on the result, the position and orientation of wafer stage WST are controlled.

1つのショット領域に対する露光処理が終了すると、主制御系20はウェハステージWST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レチクルステージRST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て各々が一定速度に達して同期が取れてからレチクルRに露光光IL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。以上説明したように、本実施形態によれば、露光時にウェハ干渉計13X,13XP,13Y,13YPの計測結果の各々が補正され、補正された計測結果に基づいてウェハステージWSTの位置及び姿勢の制御及びレチクルステージRSTとの相対位置制御が行われるため、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。   When the exposure process for one shot area is completed, the main control system 20 steps the wafer stage WST to move the next shot area to the scanning start position and move the reticle stage RST to the scanning start position. After the movement of both stages is started and each reaches a constant speed and is synchronized, the reticle R is irradiated with the exposure light IL to start exposure, and the shot area is exposed. Similarly, exposure processing for other shot areas is performed. As described above, according to the present embodiment, the measurement results of wafer interferometers 13X, 13XP, 13Y, and 13YP are corrected at the time of exposure, and the position and orientation of wafer stage WST are corrected based on the corrected measurement results. Since control and relative position control with respect to reticle stage RST are performed, exposure accuracy (resolution, transfer fidelity, overlay accuracy, etc.) can be increased.

〔第2実施形態〕
本発明の第2実施形態による面形状計測方法、姿勢計測方法、及び露光方法は、図1に示す露光装置EXを用いて行われる。上述した本発明の第1実施形態は移動鏡12Yの鏡面を基準にしたレベリング量θAFから移動鏡12Yの鏡面の面形状を求めていたが、本実施形態はウェハステージWSTの姿勢(多点フォーカス位置検出系21の検出結果:レベリング量)を基準にして移動鏡12Yの鏡面の面形状を求めている。図8は、本発明の第2実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。尚、本実施形態においても、第1実施形態と同様にウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合を例に挙げて説明するが、ウェハ干渉計13XP及び多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡12Xの鏡面の面形状を計測する場合も以下に説明する方法と同様の方法で計測することができる。
[Second Embodiment]
The surface shape measurement method, posture measurement method, and exposure method according to the second embodiment of the present invention are performed using the exposure apparatus EX shown in FIG. In the first embodiment of the present invention described above, the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is obtained from the leveling amount θAF with respect to the mirror surface of the movable mirror 12Y. However, in the present embodiment, the attitude of the wafer stage WST (multi-point focus) The surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is obtained based on the detection result of the position detection system 21 (leveling amount). FIG. 8 is a flowchart showing a surface shape measuring method according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, as in the first embodiment, the case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured using the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 will be described as an example. When the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12X is measured using the wafer interferometer 13XP and the multipoint focus position detection system 21, it can be measured by a method similar to the method described below.

まず、第1実施形態と同様に、テストウェハを露光装置EX内に搬入してウェハステージWSTに設けられたウェハホルダ11上に配置し(ステップS21)、その後でウェハ干渉計13YPと多点フォーカス位置検出系21とを所定の条件に較正する(ステップS22)。ウェハ干渉計13YP及び多点フォーカス位置検出系21の較正が行われた状態において、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTを所定の計測開始位置に移動させる。この計測開始位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の一方の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。   First, as in the first embodiment, a test wafer is carried into the exposure apparatus EX and placed on the wafer holder 11 provided on the wafer stage WST (step S21). Thereafter, the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position are arranged. The detection system 21 is calibrated to a predetermined condition (step S22). In a state where the wafer interferometer 13YP and the multipoint focus position detection system 21 are calibrated, the main control system 20 moves the wafer stage WST to a predetermined measurement start position via the wafer drive unit 14. This measurement start position is, for example, a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through one end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction.

ウェハステージWSTの移動が完了すると、主制御系20は、多点フォーカス位置検出系21を用いてウェハステージWSTの姿勢を示す量(レベリング量)θAFを計測する(ステップS23)。次に、主制御系20は、計測されたウェハステージWSTのレベリング量θAFに基づいてに基づいて図2に示す3個の支点9a〜9cの伸縮量を調整してウェハステージWSTを所定の姿勢に制御する(ステップS24)。ここで行われる制御は、例えばテストウェハWの表面を水平にし、又はウェハ支持台7の上面に対して平行にする制御である。   When the movement of wafer stage WST is completed, main control system 20 uses multipoint focus position detection system 21 to measure an amount (leveling amount) θAF indicating the posture of wafer stage WST (step S23). Next, main control system 20 adjusts the amount of expansion / contraction of the three fulcrums 9a to 9c shown in FIG. 2 based on the measured leveling amount θAF of wafer stage WST, and makes wafer stage WST in a predetermined posture. (Step S24). The control performed here is, for example, control that makes the surface of the test wafer W horizontal or parallel to the upper surface of the wafer support 7.

次に、主制御系20は、ウェハ干渉計13YPの検出結果から計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対する傾き(ピッチング量)θIFを計測する(ステップS25)。これによって、計測開始位置におけるウェハステージWSTの姿勢を所定の姿勢にしたときの移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFが求められる。このピッチング量が得られると、主制御系20は、得られたピッチング量θIFをウェハステージWSTのX方向の位置に対応付けて記憶する。次いで、主制御系20は、予め設定された計測範囲についての計測が終了したか否かを判断する(ステップS26)。この判断は、ウェハステージWSTが計測終了位置に達したか否かにより行う。この計測終了位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の他端の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。   Next, the main control system 20 measures the inclination (pitching amount) θIF with respect to the Z axis of the movable mirror 12Y at the measurement start position from the detection result of the wafer interferometer 13YP (step S25). Thus, the pitching amount θIF with respect to the Z axis of the movable mirror 12Y when the posture of wafer stage WST at the measurement start position is set to a predetermined posture is obtained. When this pitching amount is obtained, main control system 20 stores the obtained pitching amount θIF in association with the position of wafer stage WST in the X direction. Next, the main control system 20 determines whether or not the measurement for the preset measurement range has been completed (step S26). This determination is made based on whether or not wafer stage WST has reached the measurement end position. For example, the measurement end position is a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through the other end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction.

予め設定された計測範囲についての計測が終了していないと判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTをX方向に予め設定された微小距離だけ移動させる(ステップS27)。そして、ウェハステージWSTを移動させた後は、ステップS23〜ステップS25の処理を行う。ステップS26の判断結果が「NO」である間は、ステップS23〜ステップS27の処理が繰り返され、判断結果が「YES」になると、露光装置EXからテストウェハが搬出されて一連の計測処理は終了する。以上説明した処理により、予め設定されたX方向の計測範囲内において、常にウェハステージWSTを所定の姿勢に制御したときの移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFの分布が求められる。尚、この分布は、テストウェハの表面を基準にした移動鏡12Yの鏡面の面形状を示すものである。   When it is determined that the measurement for the preset measurement range is not completed (when the determination result is “NO”), the main control system 20 moves the wafer stage WST in the X direction via the wafer driving device 14. It is moved by a preset minute distance (step S27). And after moving wafer stage WST, the process of step S23-step S25 is performed. While the determination result of step S26 is “NO”, the processing of step S23 to step S27 is repeated, and when the determination result is “YES”, the test wafer is unloaded from the exposure apparatus EX, and the series of measurement processing ends. To do. Through the processing described above, the distribution of the pitching amount θIF with respect to the Z axis of the movable mirror 12Y when the wafer stage WST is always controlled to a predetermined posture within the preset measurement range in the X direction is obtained. This distribution indicates the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y with reference to the surface of the test wafer.

以上の処理を行って移動鏡12Yの鏡面の面形状が計測されると、この面形状は第1実施形態と同様に、ウェハ干渉計13Y,13YPの検出結果から計測されたY方向の位置及びピッチング量をそれぞれ補正してウェハステージWSTのY方向における位置及びウェハステージWSTのレベリング量を計測するために用いられる。そして、補正された計測結果に基づいてウェハステージWSTのY方向の位置及び姿勢が制御される。   When the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured by performing the above processing, the surface shape is the position in the Y direction measured from the detection results of the wafer interferometers 13Y and 13YP and the same as in the first embodiment. It is used to correct the pitching amount and measure the position of wafer stage WST in the Y direction and the leveling amount of wafer stage WST. Based on the corrected measurement result, the position and orientation in the Y direction of wafer stage WST are controlled.

以上説明した通り、本実施形態においても移動鏡14Yの鏡面の平坦度が悪く、ウェハテーブル10に対する移動鏡14Yの取り付け誤差が大きく、又はウェハテーブル10自体に歪みが生じていても、Y方向の位置検出精度を向上させることができ、ウェハステージWSTのレベリング量を高精度に計測することができる。   As described above, even in the present embodiment, the flatness of the mirror surface of the movable mirror 14Y is poor, the mounting error of the movable mirror 14Y with respect to the wafer table 10 is large, or even if the wafer table 10 itself is distorted, Position detection accuracy can be improved, and the leveling amount of wafer stage WST can be measured with high accuracy.

〔第3実施形態〕
以上説明した第1,第2実施形態はウェハWの表面のZ方向(光軸AX方向)の位置を複数の検出点で検出する多点フォーカス位置検出系21を用いて移動鏡の鏡面の面形状を計測していたが、本発明の第3実施形態はウェハWの表面のZ方向の位置を1点の検出点で検出するフォーカス位置検出系を用いて移動鏡の鏡面の面形状を計測している。図9は、本発明の第3実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。尚、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合を例に挙げて説明するが、移動鏡12Xの鏡面の面形状を計測する場合も以下に説明する方法と同様の方法で計測することができる。
[Third Embodiment]
The first and second embodiments described above use the multi-point focus position detection system 21 that detects the position of the surface of the wafer W in the Z direction (optical axis AX direction) at a plurality of detection points. Although the shape was measured, the third embodiment of the present invention measures the surface shape of the mirror surface of the movable mirror using a focus position detection system that detects the position of the surface of the wafer W in the Z direction at one detection point. is doing. FIG. 9 is a flowchart showing a surface shape measuring method according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, as in the first embodiment, the case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured will be described as an example. However, the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12X may be measured. It can measure by the method similar to the method demonstrated below.

まず、第1実施形態と同様に、テストウェハを露光装置EX内に搬入してウェハステージWSTに設けられたウェハホルダ11上に配置し(ステップS31)、その後でウェハ干渉計13YPとフォーカス位置検出系とを所定の条件に較正する(ステップS32)。ウェハ干渉計13YP及びフォーカス位置検出系の較正が行われた状態において、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTを所定の計測開始位置に移動させる。この計測開始位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の一方の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。   First, as in the first embodiment, a test wafer is carried into the exposure apparatus EX and placed on the wafer holder 11 provided on the wafer stage WST (step S31), and then the wafer interferometer 13YP and the focus position detection system are arranged. Are calibrated to predetermined conditions (step S32). In a state where the wafer interferometer 13YP and the focus position detection system are calibrated, the main control system 20 moves the wafer stage WST to a predetermined measurement start position via the wafer driving device 14. This measurement start position is, for example, a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through one end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction.

ウェハステージWSTの移動が完了すると、主制御系20はウェハ干渉計13YPの検出結果から計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを計測する(ステップS33)。次に、主制御系20は、計測された移動鏡12Yのピッチング量θIFに基づいて図2に示す3個の支点9a〜9cの伸縮量を調整して計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFが零となるようにウェハステージWSTのレベリング量(ウェハステージWSTの姿勢)を制御する(ステップS34)。   When the movement of wafer stage WST is completed, main control system 20 measures pitching amount θIF with respect to the Z axis of movable mirror 12Y at the measurement start position from the detection result of wafer interferometer 13YP (step S33). Next, the main control system 20 adjusts the amount of expansion / contraction of the three fulcrums 9a to 9c shown in FIG. 2 based on the measured pitching amount θIF of the movable mirror 12Y to adjust the Z axis of the movable mirror 12Y at the measurement start position. The leveling amount of wafer stage WST (attitude of wafer stage WST) is controlled so that the pitching amount θIF with respect to is zero (step S34).

次に、主制御系20は、フォーカス位置検出系を用いてテストウェハの表面のZ方向の位置を1点の検出点で検出する(ステップS35)。ステップS35の検出が終了すると、主制御系20は、ウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTを移動鏡12Yの鏡面に交差する方向であるY方向に所定量(ΔY)だけ移動させ(ステップS36)、その後でフォーカス位置検出系を用いてテストウェハの表面のZ方向の位置を1点の検出点で検出する(ステップS37)。   Next, the main control system 20 detects the position in the Z direction on the surface of the test wafer with one detection point using the focus position detection system (step S35). When the detection in step S35 is completed, the main control system 20 moves the wafer stage WST by a predetermined amount (ΔY) in the Y direction that intersects the mirror surface of the movable mirror 12Y via the wafer driving device 14 (step S36). Then, the position in the Z direction on the surface of the test wafer is detected at one detection point using the focus position detection system (step S37).

図10は、本発明の第3実施形態において、ウェハステージWSTの姿勢を計測する様子を示す図である。図9中のステップS35に示す処理において、例えばウェハステージWSTが図10中の実線で示す位置にあるとすると、このときのテストウェハの表面の1点のZ方向の位置が検出される。図10に示す例では、フォーカス位置検出系からの照明光DL1が、テストウェハ表面上の符号P1で指し示す箇所に照射され、この照射位置のZ方向の位置が検出される。   FIG. 10 is a diagram showing how the posture of wafer stage WST is measured in the third embodiment of the present invention. In the process shown in step S35 in FIG. 9, if the wafer stage WST is at the position indicated by the solid line in FIG. 10, for example, the position in the Z direction of one point on the surface of the test wafer at this time is detected. In the example shown in FIG. 10, the illumination light DL1 from the focus position detection system is irradiated to a location indicated by reference numeral P1 on the surface of the test wafer, and the position of the irradiation position in the Z direction is detected.

次に、図9中のステップS36に示す処理において、ウェハステージWSTがY方向にΔXだけ移動させる。これにより、ウェハステージWSTは、図10中の破線で示す位置に配置されたとする。ウェハステージWSTの移動により、フォーカス位置検出系からの照明光DL1は符号P1で指し示す箇所以外の箇所(符号P2で指し示す箇所)に照射される。仮に、テストウェハの表面がXY平面に平行であれば、ウェハステージWSTを移動させても符号P1で指し示す箇所のZ方向の位置と、符号P2で指し示す箇所のZ方向の位置は変化しない。しかしながら、ウェハステージWSTが傾斜していると、これらのZ方向の位置がΔZだけ変化する。   Next, in the process shown in step S36 in FIG. 9, wafer stage WST is moved by ΔX in the Y direction. Thereby, it is assumed that wafer stage WST is arranged at a position indicated by a broken line in FIG. Due to the movement of wafer stage WST, illumination light DL1 from the focus position detection system is irradiated to a location other than the location indicated by symbol P1 (location indicated by symbol P2). If the surface of the test wafer is parallel to the XY plane, even if the wafer stage WST is moved, the position in the Z direction indicated by the symbol P1 and the position in the Z direction indicated by the symbol P2 do not change. However, when wafer stage WST is inclined, the position in the Z direction changes by ΔZ.

このため、主制御系20は、ステップS35の検出結果とステップS37の検出結果とからウェハステージWSTをΔYだけ移動させたときのテストウェハの表面位置の変化量ΔZを求める。そして、この変化量ΔZと移動量ΔYとを用いて以下の(1)式からウェハステージWSTのレベリング量θAFを算出する(ステップS38)。
ΔAF=ΔY/ΔZ …(1)
以上の処理によって、計測開始位置における移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを零としたときのウェハステージWSTのレベリング量θAFが求められる。このレベリング量が得られると、主制御系20は、得られたレベリング量θAFをウェハステージWSTのX方向の位置に対応付けて記憶する。
Therefore, main control system 20 obtains a change amount ΔZ of the surface position of the test wafer when wafer stage WST is moved by ΔY from the detection result of step S35 and the detection result of step S37. Then, the leveling amount θAF of wafer stage WST is calculated from the following equation (1) using the change amount ΔZ and the movement amount ΔY (step S38).
ΔAF = ΔY / ΔZ (1)
With the above processing, the leveling amount θAF of wafer stage WST when the pitching amount θIF with respect to the Z axis of movable mirror 12Y at the measurement start position is zero is obtained. When this leveling amount is obtained, main control system 20 stores the obtained leveling amount θAF in association with the position of wafer stage WST in the X direction.

次いで、主制御系20は、予め設定された計測範囲についての計測が終了したか否かを判断する(ステップS39)。この判断は、ウェハステージWSTが計測終了位置に達したか否かにより行う。この計測終了位置は、例えばX方向に関してはウェハ干渉計13YPの光軸がテストウェハのX方向の他端の端部を通過する位置であり、Y方向に関しては任意の位置である。予め設定された計測範囲についての計測が終了していないと判断した場合(判断結果が「NO」の場合)には、主制御系20はウェハ駆動装置14を介してウェハステージWSTをX方向に予め設定された微小距離だけ移動させる(ステップS40)。そして、ウェハステージWSTを移動させた後は、ステップS33〜ステップS38の処理を行う。   Next, the main control system 20 determines whether or not the measurement for the preset measurement range has been completed (step S39). This determination is made based on whether or not wafer stage WST has reached the measurement end position. For example, the measurement end position is a position where the optical axis of the wafer interferometer 13YP passes through the other end of the test wafer in the X direction with respect to the X direction, and is an arbitrary position with respect to the Y direction. When it is determined that the measurement for the preset measurement range is not completed (when the determination result is “NO”), the main control system 20 moves the wafer stage WST in the X direction via the wafer driving device 14. It is moved by a preset minute distance (step S40). And after moving wafer stage WST, the process of step S33-step S38 is performed.

ステップS39の判断結果が「NO」である間は、ステップS33〜ステップS40の処理が繰り返され、判断結果が「YES」になると、露光装置EXからテストウェハが搬出されて一連の計測処理は終了する。以上説明した処理により、予め設定されたX方向の計測範囲内において、常に移動鏡12YのZ軸に対するピッチング量θIFを零に設定したときのウェハステージWSTのレベリング量の分布が求められる。尚、この分布は、移動鏡12Yの鏡面を基準にした移動鏡12Yの鏡面の面形状を示すものである。   While the determination result of step S39 is “NO”, the processing of step S33 to step S40 is repeated. When the determination result is “YES”, the test wafer is unloaded from the exposure apparatus EX, and the series of measurement processing ends. To do. Through the processing described above, the distribution of the leveling amount of wafer stage WST when the pitching amount θIF with respect to the Z-axis of movable mirror 12Y is always set to zero within the preset measurement range in the X direction is obtained. This distribution indicates the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y based on the mirror surface of the movable mirror 12Y.

以上の処理を行って移動鏡12Yの鏡面の面形状が計測されると、この面形状は第1実施形態と同様に、ウェハ干渉計13Y,13YPの検出結果から計測されたY方向の位置及びピッチング量をそれぞれ補正してウェハステージWSTのY方向における位置及びウェハステージWSTのレベリング量を計測するために用いられる。そして、補正された計測結果に基づいてウェハステージWSTのY方向の位置及び姿勢が制御される。以上説明した通り、本実施形態においても移動鏡14Yの鏡面の平坦度が悪く、ウェハテーブル10に対する移動鏡14Yの取り付け誤差が大きく、又はウェハテーブル10自体に歪みが生じていても、Y方向の位置検出精度を向上させることができ、ウェハステージWSTのレベリング量を高精度に計測することができる。   When the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured by performing the above processing, the surface shape is the position in the Y direction measured from the detection results of the wafer interferometers 13Y and 13YP and the same as in the first embodiment. It is used to correct the pitching amount and measure the position of wafer stage WST in the Y direction and the leveling amount of wafer stage WST. Based on the corrected measurement result, the position and orientation in the Y direction of wafer stage WST are controlled. As described above, even in the present embodiment, the flatness of the mirror surface of the movable mirror 14Y is poor, the mounting error of the movable mirror 14Y with respect to the wafer table 10 is large, or even if the wafer table 10 itself is distorted, Position detection accuracy can be improved, and the leveling amount of wafer stage WST can be measured with high accuracy.

以上、ウェハWの表面のZ方向の位置を1点の検出点で検出するフォーカス位置検出系を用いて移動鏡12Yの鏡面を基準にした移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合について説明したが、このフォーカス位置検出系を用いて図8に示すフローチャートとほぼ同様の手順で移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測することができる。かかる計測を行う場合には、図8において「多点フォーカス位置検出系」を「フォーカス位置検出系」と読み替えるとともに、図8中のステップS23を図9中のS35〜S38に置き換えればよい。   The case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured with reference to the mirror surface of the movable mirror 12Y using the focus position detection system that detects the position of the surface of the wafer W in the Z direction at one detection point will be described. However, the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y can be measured using this focus position detection system in substantially the same procedure as the flowchart shown in FIG. When performing such measurement, “multi-point focus position detection system” in FIG. 8 may be read as “focus position detection system” and step S23 in FIG. 8 may be replaced with S35 to S38 in FIG.

尚、以上説明した第1〜第3実施形態では、テストウェハをウェハホルダ11上に配置した状態で移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測する場合を例に挙げて説明したが、上面が鏡面加工されて平坦度が保証されたウェハホルダ又は平坦度が分かっているウェハホルダを備えるウェハステージWSTの場合には、テストウェハを用いずに、多点フォーカス位置検出系21が備える送光系21aからの照明光をウェハホルダの上面に照射してウェハステージWSTの姿勢を計測しても良い。   In the first to third embodiments described above, the case where the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y is measured with the test wafer placed on the wafer holder 11 has been described as an example. In the case of the wafer stage WST including a wafer holder whose flatness is guaranteed or having a known flatness, illumination from the light transmission system 21a included in the multipoint focus position detection system 21 without using a test wafer. The posture of wafer stage WST may be measured by irradiating light on the upper surface of the wafer holder.

また、図11に示す通り、上面が鏡面加工されて平坦度が保証された反射板又は平坦度が分かっている反射板40X,40Yをウェハテーブル10上に設けておき、多点フォーカス位置検出系21からの照明光DL、又は不図示のフォーカス位置検出系からの照明光DL1を反射板40X,40Yに照射してウェハステージWSTの姿勢を計測しても良い。図11は、ウェハテーブル10上に反射板40X,40Yを備えるウェハステージWSTを示す斜視図である。   As shown in FIG. 11, reflectors 40X and 40Y whose upper surfaces are mirror-finished to ensure flatness or reflectors 40X and 40Y with known flatness are provided on the wafer table 10, and a multipoint focus position detection system is provided. The attitude of wafer stage WST may be measured by irradiating reflectors 40X and 40Y with illumination light DL 21 from 21 or illumination light DL1 from a focus position detection system (not shown). FIG. 11 is a perspective view showing wafer stage WST including reflection plates 40X and 40Y on wafer table 10. As shown in FIG.

図11に示す例では、高さ位置がウェハWの高さ位置とほぼ同じであって長手方向がY方向に設定された反射板40Xと、高さ位置がウェハWの高さ位置とほぼ同じであって長手方向がX方向に設定された反射板40Yとがウェハテーブル10上のウェハホルダ11の近傍に設けられている。反射板40X,40Yの長手方向の長さはウェハWの直径と同程度に設定されており、ウェハWの中心を通ってX軸に平行な直線上に反射板40Xの中央部が配置され、ウェハWの中心を通ってY軸に平行な直線上に反射板40Yの中央部が配置されている。   In the example shown in FIG. 11, the height position is substantially the same as the height position of the wafer W, and the height position is substantially the same as the height position of the wafer W. In addition, a reflector 40Y whose longitudinal direction is set to the X direction is provided in the vicinity of the wafer holder 11 on the wafer table 10. The lengths of the reflecting plates 40X and 40Y in the longitudinal direction are set to be approximately the same as the diameter of the wafer W, and the central portion of the reflecting plate 40X is arranged on a straight line passing through the center of the wafer W and parallel to the X axis. A central portion of the reflector 40Y is disposed on a straight line that passes through the center of the wafer W and is parallel to the Y axis.

移動鏡12Xの鏡面の面形状を計測する場合には、多点フォーカス位置検出系21からの照明光DL、又は不図示のフォーカス位置検出系からの照明光DL1を反射鏡40Xの上面に照射してウェハステージWSTの姿勢を計測する。また、移動鏡12Yの鏡面の面形状を計測するときには、多点フォーカス位置検出系21からの照明光DL、又は不図示のフォーカス位置検出系からの照明光DL1を反射鏡40Yの上面に照射してウェハステージWSTの姿勢を計測する。   When measuring the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12X, the illumination light DL from the multipoint focus position detection system 21 or the illumination light DL1 from the focus position detection system (not shown) is irradiated on the upper surface of the reflection mirror 40X. Then, the attitude of wafer stage WST is measured. Further, when measuring the surface shape of the mirror surface of the movable mirror 12Y, the illumination light DL from the multipoint focus position detection system 21 or the illumination light DL1 from the focus position detection system (not shown) is irradiated on the upper surface of the reflecting mirror 40Y. Then, the attitude of wafer stage WST is measured.

更に、ウェハステージWSTの姿勢を多点フォーカス位置検出系21用いて計測する場合において、上記の実施形態では露光領域EFの±Y方向に検出点D11〜D19,D51〜D59がそれぞれ設定された多点フォーカス位置検出系21を例に挙げて説明した。しかしながら、多点フォーカス位置検出系21は、露光領域EFの内部及び外部の一方のみに検出点が設定されているもの、又は、露光領域EFの内部のみに検出点が設定されているものを用いることもできる。また、上記の多点フォーカス位置検出系21は、45箇所の検出点が設定されたものを例に挙げて説明したが、少なくともウェハW上の異なる2箇所に検出点が設定されていればよい。更には、検出点の配置は任意で良い。   Furthermore, when the posture of wafer stage WST is measured using multipoint focus position detection system 21, in the above embodiment, detection points D11 to D19 and D51 to D59 are set in the ± Y direction of exposure area EF, respectively. The point focus position detection system 21 has been described as an example. However, the multipoint focus position detection system 21 uses a detection point set only in one of the exposure area EF and the outside, or a detection point set only in the exposure area EF. You can also. Further, the multipoint focus position detection system 21 has been described by taking an example in which 45 detection points are set. However, it is only necessary that detection points are set at least at two different points on the wafer W. . Furthermore, the arrangement of the detection points may be arbitrary.

また、上記実施形態においては、主にウェハステージWSTに設けられた移動鏡12(12X,12Y)の面形状を計測する場合を説明したが、レチクルステージRSTに設けられた移動鏡4の鏡面の面形状を計測する場合にも本発明を適用することができる。更に、本発明は、露光装置EXが備えるレチクルステージRST及びウェハステージWSTに設けられる移動鏡の鏡面の面形状を計測する場合に限られる訳ではなく、物体を載置して移動可能に構成されたステージ装置に設けられた移動鏡の鏡面の面形状を計測する場合一般についても適用することができる。   In the above embodiment, the case where the surface shape of the movable mirror 12 (12X, 12Y) provided mainly on the wafer stage WST is measured has been described. However, the mirror surface of the movable mirror 4 provided on the reticle stage RST The present invention can also be applied when measuring the surface shape. Further, the present invention is not limited to measuring the surface shape of the mirror surface of the movable mirror provided in the reticle stage RST and wafer stage WST provided in the exposure apparatus EX, and is configured to be able to place and move an object. In general, the present invention can be applied to the case of measuring the surface shape of the mirror surface of the movable mirror provided in the stage device.

また、上記露光装置EXとしてステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型の露光装置を例に挙げたが、スキャニング・ステッパ等の走査露光型の投影露光装置にも本発明を適用することができる。また、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子(LCD)等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びCCD等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。   Further, as the exposure apparatus EX, a step-and-scan type reduction projection type exposure apparatus has been described as an example, but the present invention can also be applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a scanning stepper. Moreover, it is used not only for the exposure apparatus used for the manufacture of semiconductor elements, but also for the manufacture of displays including liquid crystal display elements (LCD), etc., and for the manufacture of exposure apparatuses that transfer device patterns onto glass plates and the production of thin film magnetic heads. Thus, the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus that is used for manufacturing an image sensor such as a CCD, and the like.

更には、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ェ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、蛍石、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ェハなどが用いられる。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。   Furthermore, in an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate or a silicon wafer in order to manufacture a reticle or mask used in an optical exposure apparatus, EUV exposure apparatus, X-ray exposure apparatus, electron beam exposure apparatus, or the like. The present invention can also be applied. 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, fluorite, 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. 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. .

また、本発明は、国際公開第99/49504号公報に開示されているような液浸法を用いる露光装置にも適用することができる。ここで、本発明は、投影光学系PLとウェハWとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置、特開平10−303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の何れの露光装置にも適用可能である。   The present invention can also be applied to an exposure apparatus using a liquid immersion method as disclosed in International Publication No. 99/49504. In the present invention, an immersion exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the wafer W with a liquid, a substrate to be exposed as disclosed in JP-A-6-124873, is held. An immersion exposure apparatus for moving a stage in a liquid tank, a liquid tank having a predetermined depth formed on a stage as disclosed in JP-A-10-303114, and holding a substrate in the liquid tank The present invention can be applied to any exposure apparatus of the exposure apparatus.

図12は、マイクロデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造工程の一例を示すフローチャートである。半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図11に示す通り、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップS51、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップS52、デバイスの基材である基板(ウェハ)を製造するステップS53、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に転写する露光処理ステップS54、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)S55、検査ステップS56等を経て製造される。   FIG. 12 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 11, the microdevice such as a semiconductor device includes a step (S51) for designing a function / performance of the microdevice, a step (S52) for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate (device substrate). Wafer), an exposure processing step S54 for transferring the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process) S55, and an inspection step S56. And so on.

本発明の第1実施形態による面形状計測方法、姿勢計測方法、及び露光方法が用いられる露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus in which the surface shape measuring method, attitude | position measuring method, and exposure method by 1st Embodiment of this invention are used. ウェハステージWST及びウェハ干渉計13の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of wafer stage WST and wafer interferometer 13. FIG. 斜め入射式の多点フォーカス位置検出系21の構成を示す図である。2 is a diagram illustrating a configuration of an oblique incidence type multi-point focus position detection system 21. FIG. パターン形成板24の構成例を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a configuration example of a pattern forming plate 24. FIG. ウェハW上の露光領域の内部及びその近傍に設定された複数の検出点に投影される開口パターンの投影像を示す図である。6 is a diagram showing a projected image of an aperture pattern projected on a plurality of detection points set in and near an exposure area on a wafer W. FIG. 本発明の第1実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the surface shape measuring method by 1st Embodiment of this invention. テストウェハ(ウェハステージWST)のレベリング量θAFと移動鏡12Yの鏡面のピッチング量θIFとを説明するための図である。It is a figure for demonstrating leveling amount (theta) AF of a test wafer (wafer stage WST), and pitching amount (theta) IF of the mirror surface of the movable mirror 12Y. 本発明の第2実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the surface shape measuring method by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態による面形状計測方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the surface shape measuring method by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態において、ウェハステージWSTの姿勢を計測する様子を示す図である。In 3rd Embodiment of this invention, it is a figure which shows a mode that the attitude | position of wafer stage WST is measured. ウェハテーブル10上に反射板40X,40Yを備えるウェハステージWSTを示す斜視図である。It is a perspective view which shows wafer stage WST provided with the reflecting plates 40X and 40Y on the wafer table 10. FIG. マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing process of a microdevice.

符号の説明Explanation of symbols

7 ウェハ支持台(基準平面)
12,12X,12Y 移動鏡(反射面)
DL 照明光(計測ビーム)
R レチクル(マスク)
W ウェハ(感光物体)
WST ウェハステージ(移動体)
7 Wafer support (reference plane)
12, 12X, 12Y Moving mirror (reflection surface)
DL illumination light (measurement beam)
R reticle (mask)
W wafer (photosensitive object)
WST Wafer stage (moving body)

Claims (6)

第1軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第1軸方向と直交する第2軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する面形状計測方法であって、
前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測する第1ステップと、
前記第1ステップの計測結果に基づいて前記第1軸に対する前記反射面の傾きが零となるように前記移動体の姿勢を制御する第2ステップと、
前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を計測する第3ステップと、
前記第2軸方向に沿って前記移動体を移動させつつ前記第1ステップから前記第3ステップを繰り返す第4ステップと
を含むことを特徴とする面形状計測方法。
A surface shape measurement method for measuring a shape of a reflection surface provided on a moving body that moves along a reference plane orthogonal to a first axis and extending along a second axis direction orthogonal to the first axis direction,
A first step of measuring an inclination of the reflecting surface with respect to the first axis;
A second step of controlling the posture of the movable body so that the inclination of the reflecting surface with respect to the first axis becomes zero based on the measurement result of the first step;
A third step of measuring the posture of the moving body with respect to the reference plane;
And a fourth step of repeating the first step to the third step while moving the movable body along the second axial direction.
第1軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体に設けられ、前記第1軸方向と直交する第2軸方向に沿って延びる反射面の形状を計測する面形状計測方法であって、
前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を計測する第1ステップと、
前記第1ステップの計測結果に基づいて前記移動体の姿勢を所定の姿勢に制御する第2ステップと、
前記移動体を前記所定の姿勢に制御した状態で前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測する第3ステップと、
前記第2軸方向に沿って前記移動体を移動させつつ前記第1ステップから前記第3ステップを繰り返す第4ステップと
を含むことを特徴とする面形状計測方法。
A surface shape measurement method for measuring a shape of a reflection surface provided on a moving body that moves along a reference plane orthogonal to a first axis and extending along a second axis direction orthogonal to the first axis direction,
A first step of measuring a posture of the moving body with respect to the reference plane;
A second step of controlling the posture of the moving body to a predetermined posture based on the measurement result of the first step;
A third step of measuring an inclination of the reflecting surface with respect to the first axis in a state where the movable body is controlled to the predetermined posture;
And a fourth step of repeating the first step to the third step while moving the movable body along the second axial direction.
前記移動体は、前記第1軸と交差する物体載置面を有し、
前記移動体の所定の姿勢は、前記物体載置面が前記基準平面と平行な姿勢であることを特徴とする請求項2記載の面形状計測方法。
The moving body has an object placement surface that intersects the first axis,
The surface shape measuring method according to claim 2, wherein the predetermined posture of the moving body is a posture in which the object placement surface is parallel to the reference plane.
前記移動体は、前記第1軸と交差する物体載置面を有し、
前記移動体の姿勢は、前記物体載置面上の互いに異なる少なくとも2箇所における前記第1軸方向の位置を計測することによって求めることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の面形状計測方法。
The moving body has an object placement surface that intersects the first axis,
4. The posture of the movable body is obtained by measuring positions in the first axis direction at at least two different positions on the object placement surface. 5. The surface shape measuring method described in 1.
第1軸方向と直交する第2軸方向に沿って延びる反射面を有し、前記第1軸と直交する基準平面に沿って移動する移動体の当該基準平面に対する姿勢を、前記反射面の前記第1軸方向に離間した2つの位置に同時に照射した計測ビームにより計測する姿勢計測方法であって、
請求項1から請求項4の何れか一項に記載の面形状計測方法により前記反射面の面形状を計測するステップと、
前記反射面に対して前記計測ビームを同時に照射して前記反射面からの反射光の各々を受光し、当該受光結果から前記第1軸に対する前記反射面の傾きを計測するステップと、
前記面形状の計測結果に基づいて、前記反射面の傾きの計測結果を補正し、前記基準平面に対する前記移動体の姿勢を得るステップと
を含むことを特徴とする姿勢計測方法。
A movable body having a reflecting surface extending along a second axis direction orthogonal to the first axis direction and moving along a reference plane orthogonal to the first axis is defined as the posture of the reflecting surface with respect to the reference plane. A posture measurement method for measuring with a measurement beam simultaneously irradiated to two positions separated in a first axis direction,
Measuring the surface shape of the reflecting surface by the surface shape measuring method according to any one of claims 1 to 4;
Irradiating the measurement surface simultaneously with the measurement beam to receive each reflected light from the reflection surface, and measuring the inclination of the reflection surface with respect to the first axis from the light reception result;
Correcting the tilt measurement result of the reflecting surface based on the measurement result of the surface shape, and obtaining the posture of the moving body with respect to the reference plane.
第1軸と直交する基準平面に沿って移動可動な移動体に保持される感光物体上にマスクのパターンを転写する露光方法において、
請求項5記載の姿勢計測方法の計測結果に基づいて、前記移動体の移動を制御することを特徴とする露光方法。
In an exposure method for transferring a mask pattern onto a photosensitive object held by a movable body movable along a reference plane perpendicular to the first axis,
6. An exposure method according to claim 5, wherein the movement of the movable body is controlled based on the measurement result of the attitude measurement method according to claim 5.
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