JP2007019225A - Reflective member structure of position measuring device, stage device and exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位置計測装置の反射部材構造及びステージ装置並びに露光装置に関するものであり、例えば、レーザ光等のビームを用いて移動ステージの位置を検出する際に用いて好適な位置計測装置の反射部材構造及びステージ装置並びに露光装置に関するものである。 The present invention relates to a reflecting member structure of a position measuring apparatus, a stage apparatus, and an exposure apparatus. For example, the reflection of a position measuring apparatus suitable for use in detecting the position of a moving stage using a beam such as a laser beam. The present invention relates to a member structure, a stage apparatus, and an exposure apparatus.
移動ステージを有するステージ装置においては、移動ステージ（または移動ステージに設置された移動鏡）に反射面を設け、この反射面に対して照射したレーザ光等のビームの反射光を受光することにより、移動面に沿う方向（例えばＸ軸方向、Ｙ軸方向）の位置を検出する干渉計が位置計測装置として用いられている。
また、特許文献１には、移動面に沿う方向に照射されたビームを移動ステージにおいて移動面と直交する方向（Ｚ方向）に折り曲げ、移動ステージの上方に設けた反射板で反射させることにより、移動ステージのＺ方向の位置（高さ位置）を検出する干渉計の構成が開示されている。
Further, in Patent Document 1, a beam irradiated in a direction along the moving surface is bent in a direction (Z direction) orthogonal to the moving surface on the moving stage, and reflected by a reflecting plate provided above the moving stage, A configuration of an interferometer that detects the position (height position) of the moving stage in the Z direction is disclosed.
しかしながら、上述したような技術には、以下のような問題が存在する。
ビームの生じる熱により検出精度が低下しないように、ダウンフローによりビーム光路の温度調整を行っているが、特許文献１の技術のように、移動ステージの高さ位置を検出するにあたって、反射板を移動ステージの上方に設ける構成では、ダウンフロー用機器を設置するための場所の確保が困難であり、また移動ステージの上方には投影光学系やウエハの位置計測に用いられる計測機器が配設されることから、反射板を避けてこれらの機器を配置すると、結果として装置の大型化を招く虞がある。
However, the techniques described above have the following problems.
The temperature of the beam optical path is adjusted by downflow so that the detection accuracy is not lowered by the heat generated by the beam. However, as in the technique of Patent Document 1, the reflector is used to detect the height position of the moving stage. With the configuration provided above the moving stage, it is difficult to secure a place for installing the downflow device, and above the moving stage, a projection optical system and a measuring device used for measuring the position of the wafer are disposed. For this reason, when these devices are arranged avoiding the reflection plate, the size of the apparatus may be increased as a result.
そこで、反射板を移動ステージの上方から離間した位置に設け、移動ステージの高さ方向成分を含む角度でビームを照射し、この反射板で反射させる構成を採ることができる。この場合、反射板に計測用の反射面とともに、計測の基準となる基準面を設けることが考えられるが、双方の反射面の相対位置関係を保持して高精度に加工・製造するには、作業時間が大幅に増えるという問題が生じる。 Therefore, it is possible to adopt a configuration in which a reflecting plate is provided at a position separated from the upper side of the moving stage, the beam is irradiated at an angle including the height direction component of the moving stage, and reflected by this reflecting plate. In this case, it is conceivable to provide a reference surface as a measurement reference together with the reflective surface for measurement on the reflector, but in order to process and manufacture with high accuracy while maintaining the relative positional relationship between both reflective surfaces, There arises a problem that the working time is greatly increased.
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、反射面を容易に高精度に加工・製造できる位置計測装置の反射部材構造及び、この位置計測装置を備えたステージ装置並びに露光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and a reflecting member structure of a position measuring device that can easily process and manufacture a reflecting surface with high accuracy, a stage device including the position measuring device, and exposure An object is to provide an apparatus.
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図２に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の位置計測装置の反射部材構造は、反射部材（２７）で反射したビームにより位置計測を行う位置計測装置（１１８）の反射部材構造であって、反射部材（２７）は、第１ビームが反射する第１反射面（２７ａ）を備える第１反射部材（２７Ａ）と、第２ビームが反射し第１反射面（２７ａ）に対して交差する角度を有する第２反射面（２７ｂ）を備える第２反射部材（２７Ｂ）とが結合して形成されることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 and 2 showing the embodiment.
The reflecting member structure of the position measuring device of the present invention is the reflecting member structure of the position measuring device (118) that performs position measurement using the beam reflected by the reflecting member (27), and the reflecting member (27) is the first beam. A first reflecting member (27A) having a first reflecting surface (27a) that reflects and a second reflecting surface (27b) having an angle at which the second beam is reflected and intersects the first reflecting surface (27a). The second reflecting member (27B) provided is formed in combination.
従って、本発明の位置計測装置の反射部材構造では、第１反射部材（２７Ａ）における第１反射面（２７ａ）及び第２反射部材（２７Ｂ）における第２反射面（２７ｂ）を、他の反射面の位置関係に制限を受けることなくそれぞれ個別に加工・製造できるため、高精度の反射面を得ることができる。 Therefore, in the reflecting member structure of the position measuring device of the present invention, the first reflecting surface (27a) in the first reflecting member (27A) and the second reflecting surface (27b) in the second reflecting member (27B) Since each can be processed and manufactured individually without being restricted by the positional relationship of the surfaces, a highly accurate reflective surface can be obtained.
また、本発明のステージ装置は、移動面（１２ａ）を移動する移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）と、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置をビームにより計測する位置計測装置（１１８）とを備えたステージ装置（５０）であって、位置計測装置として、先に記載の反射部材構造を有する位置計測装置（１１８）が用いられることを特徴とするものである。そして、本発明の露光装置は、先に記載のステージ装置（５０）を備えることを特徴とするものである。 Further, the stage apparatus of the present invention includes a moving stage (WST, MST) that moves the moving surface (12a), and a position measuring device (118) that measures the position of the moving stage (WST, MST) with a beam. The stage device (50) is characterized in that the position measuring device (118) having the reflection member structure described above is used as the position measuring device. The exposure apparatus of the present invention is characterized by including the stage device (50) described above.
従って、本発明のステージ装置及び露光装置では、高精度の位置計測装置を用いることにより、移動ステージ（ＷＳＴ、ＭＳＴ）の位置を精度よく計測することができる。そのため、パターンの転写精度を高めることが可能になる。 Therefore, in the stage apparatus and the exposure apparatus of the present invention, the position of the moving stage (WST, MST) can be accurately measured by using a highly accurate position measuring apparatus. As a result, the pattern transfer accuracy can be increased.
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.
本発明では、高精度の反射面を容易に得ることが可能になる。 In the present invention, a highly accurate reflective surface can be easily obtained.
以下、本発明の位置計測装置の反射部材構造及びステージ装置並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図１３を参照して説明する。
ここでは、本発明に係るステージ装置をウエハステージに適用した場合の例を用い、このウエハステージの位置を本発明に係る位置計測装置により計測する場合について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a reflecting member structure, a stage apparatus, and an exposure apparatus of a position measuring apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
Here, an example in which the stage apparatus according to the present invention is applied to a wafer stage will be described, and a case where the position of the wafer stage is measured by the position measuring apparatus according to the present invention will be described.
図１には、本実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。
この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、即ちいわゆるスキャニング・ステッパである。この露光装置１００は、照明系１０、マスクとしてのレチクル（マスク）Ｒを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを有するステージ装置５０、及びこれらの制御系を備えている。ウエハステージＷＳＴ上には、基板の一例としてウエハＷが載置されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
The
まず、ステージ装置５０について説明する。
前記ステージ装置５０は、フレームキャスタＦＣと、該フレームキャスタＦＣ上に設けられたベース盤１２と、該ベース盤１２の上方に配置されベース盤１２の上面（移動面）１２ａに沿って移動するウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらのステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置を検出する干渉計１６、１８を含む干渉計システム１１８（図１０参照）と、ステージＷＳＴ、ＭＳＴを駆動するステージ駆動部１２４（図１０参照）と、温度調整装置８、９（図４参照）を備えている。
First, the
The
前記フレームキャスタＦＣは、図２に示すように、そのＸ軸方向一側と他側の端部近傍にＹ軸方向を長手方向とし上方に突出した突部ＦＣａ、ＦＣｂが一体的に形成された概略平板状からなっている。フレームキャスタＦＣの突部ＦＣａ、ＦＣｂの上方には、図２に示されるように、Ｙ軸方向に延びるＹ軸駆動用の固定子８６、８７が配設されている。これらのＹ軸用の固定子８６、８７は、それぞれの下面に設けられた不図示の気体静圧軸受、例えばエアベアリングによって突部ＦＣａ、ＦＣｂの上面に対して所定のクリアランスを解して浮上支持されている。これはウエハステージＷＳＴや計測ステージＭＳＴのＹ方向の移動により発生した反力により、固定子８６、８７がカウンタマスとして逆方向に移動して、この反力を運動量保存の法則により相殺するためである。Ｙ軸用の固定子８６、８７は、本実施形態では複数の永久磁石群からなる磁極ユニットとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the frame caster FC is integrally formed with protrusions FCa and FCb projecting upward with the Y-axis direction as the longitudinal direction in the vicinity of the ends on one side and the other side in the X-axis direction. It is generally flat. As shown in FIG. 2, Y-
前記ベース盤（定盤）１２は、フレームキャスタＦＣの前記突部ＦＣａ、ＦＣｂに挟まれた領域上に配置されている。ベース盤１２の上面１２ａは平坦度が非常に高く仕上げられ、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴのＸＹ平面に沿った移動の際のガイド面とされている。
The base board (surface plate) 12 is disposed on a region sandwiched between the projections FCa and FCb of the frame caster FC. The
前記ウエハステージＷＳＴは、図２に示されるように、ベース盤１２上に配置されたウエハステージ本体２８と、該ウエハステージ本体２８上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して搭載されたウエハテーブルＷＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、実際にはウエハステージ本体２８上でウエハテーブルＷＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータやＥＩコア）等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、ウエハテーブルＷＴＢをＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸周りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸周りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動する。
As shown in FIG. 2, the wafer stage WST includes a wafer stage
ウエハステージ本体２８は、断面矩形枠状でＸ軸方向に延びる中空部材によって構成されている。このウエハステージ本体２８の下面には、本願出願人が先に出願した特願２００４−２１５４３９号に記載されているような自重キャンセラ機構が設けられている。この自重キャンセラ機構は、ベローズに内圧をかけてウエハステージＷＳＴを支える支持部と、ガイド面１２ａと対向し、ウエハステージＷＳＴをガイド面１２ａに対して浮上させるエアベアリング部とを有している。
The wafer stage
前記ウエハステージ本体２８の内部には、Ｘ軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁極ユニット９０が設けられている。磁石ユニット９０の内部空間には、Ｘ軸方向に延びるＸ軸用の固定子８０が挿入されている。このＸ軸用の固定子８０は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。この場合、磁極ユニット９０と電機子ユニットからなるＸ軸用の固定子８０とによって、ウエハステージＷＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、適宜、上記Ｘ軸リニアモータを、その固定子（Ｘ軸用の固定子）８０と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８０と称するものとする。なお、Ｘ軸リニアモータ８０として、ムービングマグネット型のリニアモータに代えて、ムービングコイル型のリニアモータを用いてもよい。
Inside the wafer stage
Hereinafter, the X-axis linear motor will be referred to as an X-axis
Ｘ軸用の固定子８０の長手方向両側端部には、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる可動子８２、８３がそれぞれ固定されている。これらの可動子８２、８３のそれぞれは、上述したＹ軸用の固定子８６、８７にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、電気ユニットからなる可動子８２、８３と磁極ユニットからなるＹ軸用の固定子８６、８７とによって、ウエハステージＷＳＴをＹ軸方向に駆動するムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、上記２つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８２、８３と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８２、８３と称するものとする。なお、Ｙ軸リニアモータ８２、８３として、ムービングコイル型のリニアモータに代えて、ムービングマグネット型のリニアモータを用いてもよい。
For example,
In the following, each of the two Y-axis linear motors will be appropriately referred to as Y-axis
そして、ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸リニアモータ８０により、Ｘ軸方向に駆動されるとともに、一対のＹ軸リニアモータ８２、８３によってＸ軸リニアモータ８０と一体でＹ軸方向に駆動される。また、ウエハステージＷＳＴは、Ｙ軸リニアモータ８２、８３が発生するＹ軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θｚ方向にも回転駆動される。従って、ウエハテーブルＷＴＢを支持する３つのアクチュエータ、Ｘ軸リニアモータ８０及びＹ軸リニアモータ８２、８３の駆動により、ウエハテーブルＷＴＢは６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に非接触で微小駆動可能とされている。
Wafer stage WST is driven in the X-axis direction by X-axis
前記ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを保持するウエハホルダ７０が設けられている。ウエハホルダ７０は、板状の本体部と、該本体部の上面に固定されその中央にウエハＷの直径よりも大きな円形開口が形成された撥液性（撥水性）を有する補助プレートとを備えている。この補助プレートの円形開口内部の本体部の領域には、多数（複数）のピンが配置されており、その多数のピンによってウエハＷが支持された状態で真空吸着されている。この場合、ウエハＷが真空吸着された状態では、そのウエハＷ表面と補助プレートの表面との高さがほぼ同一の高さとなるように形成されている。なお、補助プレートを設けずに、ウエハテーブルＷＴＢの表面に撥液性を付与してもよい。
A
また、図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ軸方向に直交する（Ｙ軸方向に延在する）反射面１７Ｘが鏡面加工により形成され、Ｙ軸方向の一端（＋Ｙ側端）には、Ｙ軸方向に直交する（Ｘ軸方向に延在する）反射面１７Ｙが同様に鏡面加工により形成されている。これらの反射面１７Ｘ、１７Ｙには、後述する干渉計システム１１８（図１０参照）を構成するＸ軸干渉計４６、４７、Ｙ軸干渉計１８からの干渉計ビームがそれぞれ投射され、各干渉計４６、４７、１８ではそれぞれの反射光を受光することで、各反射面１７Ｘ、１７Ｙの基準位置（一般的には投影ユニットＰＵ側面や、オフアクシス・アライメント系ＡＬＧ（図１、図１０参照）の側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする）からの計測方向の変位を検出する。
同様に、計測ステージＭＳＴの変位は、干渉計システム１１８を構成するＸ軸干渉計２１、Ｙ軸干渉計１６からの干渉計ビームがそれぞれ投射されることで検出される。
Further, as shown in FIG. 2, a
Similarly, the displacement of the measurement stage MST is detected by projecting interferometer beams from the
干渉計システム１１８は、上述したＹ軸干渉計１６、１８、Ｘ軸干渉計２１、４６、４７の他に、Ｚ軸干渉計２２、計測ステージＭＳＴにおける分光手段（例えば、ハーフミラー等のビームスプリッタ）３０、３１、ウエハステージＷＳＴにおける折り曲げミラー３２、３３、図３に示すように、ウエハステージＷＳＴに設けられた３つのプリズム３４〜３６、計測ステージＭＳＴに設けられた３つのプリズム３７〜３９、Ｙ軸リニアモータの固定子８７の上方に配設された固定鏡２７、Ｙ軸干渉計２３、２４、Ｙ軸リニアモータの可動子８２に設けられた移動鏡２５、後述するＹ軸リニアモータの可動子８４に設けられた移動鏡２６を備えている。
In addition to the Y-
固定鏡２７は、図１及び図４に示すように、投影ユニットＰＵを支持するフレーム５７に取付部材５、６を介して支持された状態でＹ軸方向に沿って配設されており、低熱膨張ガラスや、セラミックス（例えば、アルミナセラミックスや窒化ケイ素系のセラミックス）等の低熱膨張材で形成された参照ミラー２７Ａと計測ミラー２７Ｂとが図５に示す複数の締結部材２７Ｃにより締結固定されて一体的に結合された構成となっている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the fixed
参照ミラー２７Ａは、Ｘ軸と直交する（即ち、移動面１２ａに対して交差する角度を有する）ＹＺ平面と平行な反射面２７ａを備えている。計測ミラー２７Ｂは、上記反射面２７ａに対して交差する角度（移動面１２ａと対向するようにＹ軸周りに所定量回転させた角度）を有する反射面２７ｂを備えている。これら参照ミラー２７Ａ、計測ミラー２７Ｂには、Ｚ軸方向に貫通し、温度調整用のエアが流通可能な温調孔部２７Ｄが固定鏡２７の長さ方向に間隔をあけて複数形成され（図４では１つの孔部２７Ｄのみ図示している）、固定鏡２７の蓄熱が緩和されている。
The
取付部材５は、固定鏡２７を上部（＋Ｚ側）から支持するものであって、参照ミラー２７Ａ、計測ミラー２７Ｂと同様に低熱膨張ガラスや前述のようなセラミックス等の低熱膨張材によりＹ軸方向に延びる長尺状に形成されている。取付部材５の計測ミラー２７Ｂと対向する面（−Ｚ側の面）には、図５の部分拡大図に示すように、Ｙ軸方向に所定の間隔をあけて突部５ａが複数設けられている。そして、計測ミラー２７Ｂには、各突部５ａと対向する位置に突部２７ｃがそれぞれ設けられている。すなわち、取付部材５と計測ミラー２７Ｂとは、突部５ａ、２７ｃ以外では離間し、突部５ａ、２７ｃにおいて当接した状態で、且つ両端側のそれぞれ２ヶ所ずつに配置された締結部材７によってのみ締結固定されている。
The mounting
取付部材６は、図４及び図５に示すように、例えばガラスウール等の断熱部材４９を介してフレーム５７に下方（−Ｚ側）から固定され、断熱部材４９と同様の構成の断熱部材４８を介して取付部材５を側方（＋Ｘ側）から支持するものであって、参照ミラー２７Ａ、計測ミラー２７Ｂ、取付部材５と同様に低熱膨張ガラスやセラミックス等の低熱膨張材により、図５に示すように、取付部材５よりも長さが短いブロック状に形成されている。この取付部材５、６は、断熱部材４８を介して締結部材１３により４ヶ所（図５参照）で締結固定されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the mounting
上記締結部材７による固定鏡２７と取付部材５とが結合される位置、及び締結部材１３による取付部材５、６が結合される位置は、固定鏡２７及び取付部材６の固有振動数に基づき、固定鏡２７及び取付部材６の固有振動数を互いに異ならせる位置に設定される。
The position where the fixed
また、本実施形態の露光装置１００では、取付部材５を介して固定鏡２７をＺ軸方向に駆動する駆動装置７１と、固定鏡２７の駆動をガイドするガイド装置７６（図４では図示せず、図５参照）とが設けられている。駆動装置７１は、電動モータ等の回転駆動源を有し、先端が取付部材５に固定されたワイヤー７２を巻き取り、巻き取り解除することにより、固定鏡２７をＺ軸方向に駆動する（昇降させる）。
In the
ガイド装置７６は、取付部材５に立設されＺ軸方向に延びるスライダ７７と、フレーム５７に固定されスライダ７７のＺ軸方向の移動をＹ方向両側でガイドするガイド部材７８とから構成されており、固定鏡２７を吊り下げるワイヤー７２を挟むＹ軸方向両側にそれぞれ配置されている。スライダ７７とガイド部材７８との間には、これらを互いに離間させる方向に付勢する付勢部材（例えばスプリングプランジャー）が介装されており、締結部材１３による取付部材５、６の締結固定が解除された際には、取付部材５及び固定鏡２７は取付部材６（及びフレーム５７）に対して離間する方向（−Ｘ方向）に付勢される。
The
温度調整装置８は、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂと逆側（−Ｘ側；背面側）に配置された温度調整板９２、温度調整板９２上に設置され温度調整された冷媒が供給される冷媒溜まり（ヒートシンク）９３、固定鏡２７の−Ｘ側の面に設けられ固定鏡２７の温度を検出する温度センサ９４から構成される。温度調整板９２は、アルミ材等の熱交換性に優れた材料で形成され、固定鏡２７と同等以上の面積を有し、固定鏡２７との間に微小隙間をあけた状態で対向配置されている。
温度センサ９４の検出結果は主制御装置２０に出力され、主制御装置２０は、温度センサ９４の検出結果に基づいて、冷媒溜まり９３に供給する冷媒温度をフィードバック制御する。温度調整板９２及び冷媒溜まり９３は、フレーム５７とは独立して設けられたフレーム９６に断熱部材９５を介して着脱自在に取り付けられる。
The temperature adjusting device 8 is provided with a
The detection result of the
温度調整装置９は、固定子８７の＋Ｚ側の面に設置され温度調整された冷媒が供給される冷媒溜まり９７、固定鏡２７の下方に位置する冷媒溜まり９７に固定鏡２７のＹ軸方向の長さに亘って設置された温度調整板９８から構成される。温度調整板９８は、固定子８７と協働する可動子８３の＋Ｚ側（固定鏡２７側）を覆うように、固定子８７から＋Ｘ側に延出して設けられている。
The
図２に戻り、前記計測ステージＭＳＴは、ウエハステージＷＳＴと同様に、ベース盤１２上に配置された計測ステージ本体５２と、該計測本体５２上に不図示のＺ・チルト駆動機構を介して搭載された計測テーブルＭＴＢとを備えている。Ｚ・チルト駆動機構は、計測ステージ本体５２上で計測テーブルＭＴＢを３点で支持する３つのアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータやＥＩコア）等を含んで構成され、各アクチュエータの駆動を調整することで、計測テーブルＭＴＢをＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向の３自由度方向に微小駆動する。
Returning to FIG. 2, the measurement stage MST is mounted on the measurement stage
計測ステージ本体５２は、断面矩形枠状でＸ軸方向に延びる中空部材によって構成されている。この計測ステージ本体５２の下面には、複数、例えば４つの気体静圧軸受（不図示）、例えばエアベアリングが設けられ、これらのエアベアリングを介して計測ステージＭＳＴがガイド面１２ａの上方に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で浮上支持されている。
The measurement stage
前記計測ステージ本体５２の内部には、Ｘ軸方向の可動子としての永久磁石群を有する磁極ユニット５４が設けられている。磁石ユニット５４の内部空間には、Ｘ軸方向に延びるＸ軸用の固定子８１が挿入されている。このＸ軸用の固定子８１は、Ｘ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットによって構成されている。この場合、磁極ユニット５４と電機子ユニットからなるＸ軸用の固定子８１とによって、計測ステージＭＳＴをＸ軸方向に駆動するムービングマグネット型のＸ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、適宜、上記Ｘ軸リニアモータを、その固定子（Ｘ軸用の固定子）８１と同一の符号を用いてＸ軸リニアモータ８１と称するものとする。
A
In the following, the X-axis linear motor will be referred to as the X-axis
Ｘ軸用の固定子８１の長手方向両側端部には、例えばＹ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数の電機子コイルを内蔵する電機子ユニットからなる可動子８４、８５がそれぞれ固定されている。これらの可動子８４、８５のそれぞれは、上述したＹ軸用の固定子８６、８７にそれぞれ内側から挿入されている。すなわち、本実施形態では、電機子ユニットからなる可動子８４、８５と磁極ユニットからなるＹ軸用の固定子８６、８７とによって、ムービングコイル型のＹ軸リニアモータが構成されている。
以下においては、上記２つのＹ軸リニアモータのそれぞれを、それぞれの可動子８４、８５と同一の符号を用いて、適宜、Ｙ軸リニアモータ８４、８５と称するものとする。
For example,
In the following, each of the two Y-axis linear motors will be appropriately referred to as Y-axis
そして、計測ステージＭＳＴは、Ｘ軸リニアモータ８１により、Ｘ軸方向に駆動されるとともに、一対のＹ軸リニアモータ８４、８５によってＸ軸リニアモータ８１と一体でＹ軸方向に駆動される。また、計測ステージＭＳＴは、Ｙ軸リニアモータ８４、８５が発生するＹ軸方向の駆動力を僅かに異ならせることにより、θｚ方向にも回転駆動される。従って、計測テーブルＭＴＢを支持する３つのアクチュエータ、Ｘ軸リニアモータ８１及びＹ軸リニアモータ８４、８５の駆動により、計測テーブルＭＴＢは６自由度方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚ）に非接触で微小駆動可能とされている。
Measurement stage MST is driven in the X-axis direction by X-axis
これまでの説明で明らかなように、本実施形態では、Ｙ軸リニアモータ８２〜８５、Ｘ軸リニアモータ８０、８１、ウエハテーブルＷＴＢを駆動する不図示の微動機構、計測テーブルＭＴＢを駆動する不図示の駆動機構により、図１０に示されるステージ駆動部１２４が構成されている。このステージ駆動部１２４を構成する各種駆動機構が図１０に示される主制御装置２０によって制御される。
As is apparent from the above description, in this embodiment, the Y-axis
計測テーブルＭＴＢは、露光に関する各種計測を行うための計測器類をさらに備えている。これをさらに詳述すると、計測テーブルＭＴＢの上面には、石英ガラス等のガラス材料からなるプレート１０１が設けられている。このプレート１０１の表面には、その全面に亘ってクロムが塗布され、所定位置に計測器用の領域や、特開平５−２１３１４号公報（対応する米国特許５，２４３，１９５号）などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク領域ＦＭが設けられている。
The measurement table MTB further includes measuring instruments for performing various measurements related to exposure. More specifically, a
計測テーブルＭＴＢ（プレート１０１）のＹ軸方向の一端（−Ｙ側端）には、Ｙ軸方向に直交する（Ｘ軸方向に延在する）反射面１１７Ｙが鏡面加工により形成されている。また、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の一端（＋Ｘ側端）には、Ｘ軸方向に直交する（Ｙ軸方向に延在する）反射面１１７Ｘが鏡面加工により形成されている。さらに、計測テーブルＭＴＢのコーナー部の一つ（図２中、−Ｘ側、−Ｙ側）には、Ｙ軸方向に沿う干渉計ビームをＸ軸方向に折り曲げる反射面１１７Ｓが形成されている。
At one end (−Y side end) in the Y-axis direction of the measurement table MTB (plate 101), a reflecting
反射面１１７Ｙには、図２に示されるように、干渉計システム１１８を構成するＹ軸干渉計１６からの干渉計ビーム（測長ビーム）が投射され、干渉計１６ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｙの基準位置からの変位を検出する。
また、計測テーブルＭＴＢが、計測時などに投影ユニットＰＵの直下に移動した場合には、反射面１１７ＸにＸ軸干渉計４６からの干渉計ビームが投射され、干渉計４６ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｘの基準位置からの変位を計測する構成となっている。
さらに、反射面１１７Ｓには、干渉系システム１１８を構成するＸ軸干渉計２１からの干渉計ビームが投射され、干渉計２１ではその反射光を受光することにより、反射面１１７Ｘの基準位置からの変位を検出する。
これら干渉計１６、２１、４６による位置計測については後述する。
As shown in FIG. 2, an interferometer beam (measurement beam) from the Y-
Further, when the measurement table MTB is moved directly below the projection unit PU during measurement or the like, the interferometer beam from the
Further, the interferometer beam from the
Position measurement by these
Ｙ軸干渉計１８は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ、図１参照）及びアライメント系ＡＬＧの検出中心を結ぶＹ軸に平行な測長軸を有し、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の位置を検出している。Ｘ軸干渉計４６は、計測テーブルＭＴＢのＸ位置とウエハテーブルＷＴＢのＸ位置とを選択して計測する干渉系であり、Ｙ軸干渉計１８の測長軸と投影光学系ＰＬの投影中心で垂直に交差するＸ軸に平行な測長軸（Ｙ軸方向の投影中心位置における測長軸）を有している。また、Ｘ軸干渉計４６は、アライメント系ＡＬＧの検出中心を通るＸ軸に平行な測長軸（Ｙ軸方向のアライメント中心位置における測長軸）を有している。
Y-
Ｘ軸干渉計４６は、露光動作の際には、投影中心位置における測長軸でウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を測定し、エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）の際にはアライメント中心位置における測長軸でウエハテーブルＷＴＢのＸ方向の位置を測定する。また、Ｘ軸干渉計４６は、ベースライン計測等の計測内容に応じて２つの測長軸を適宜用いて計測テーブルＭＴＢのＸ方向の位置を測定する。
Ｘ軸干渉計４６は、ウエハテーブルＷＴＢまたは計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置を、Ｙ軸方向の投影中心位置及びアライメント中心位置のそれぞれで計測可能となっている。
The
The
Ｙ軸干渉計１６は、投影光学系ＰＬの投影中心（光軸ＡＸ）で上述したＸ軸干渉計４６の測長軸と垂直に交差するＹ軸方向に平行な測長軸を有している。
Ｙ軸干渉計１６は、２本の光軸を有する多軸干渉計であり、各光軸の出力値は独立に計測できる構成となっている。このＹ軸干渉計１６の出力値（計測値）は、図１０に示されるように、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計１６からの出力値に基づいて、計測テーブルＷＴＢのＹ軸方向の位置及びＺヨーイング量をも計測可能となっている。また、主制御装置２０では、Ｘ軸干渉計４６からの出力値に基づいて、計測テーブルＭＴＢのＸ位置を計測する構成となっている。
The Y-
The Y-
Ｘ軸干渉計２１は、計測テーブルＭＴＢの反射面１１７Ｓで折り曲げられたＸ軸方向に平行な測長軸を有している。
Ｘ軸干渉計２１の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＸ軸干渉計２１からの出力値に基づいて、計測テーブルＭＴＢのＸ軸方向の位置を計測している。
Ｘ軸干渉計２１の計測ビームは、反射面１１７Ｓ及びＹ軸方向に延在する固定鏡２７の反射面２１ａで反射するため、計測テーブルＭＴＢがＹ軸方向に移動した際にＸ軸干渉計４６の計測範囲から外れた場合でも、計測テーブルＭＴＢのＸ位置が途切れることなく検出される。
Ｘ軸干渉計４７は、ウエハ交換位置（ローディング・ポジション）ＬＰにおいてウエハテーブルＷＴＢのＸ軸方向の位置を検出している。
The
The output value (measured value) of the
Since the measurement beam of the
Ｙ軸干渉計２３は、３本の光軸を有する多軸干渉計であり、Ｙ軸方向に平行な測長軸とＸ軸方向に平行な測長軸とを有している。このＹ軸干渉計２３の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計２３からの出力値に基づいて、可動子８２（固定子８０）のＹ位置のみならず、ピッチング量及びヨーイング量をも計測可能となっている。
同様に、Ｙ軸干渉計２４は、３本の光軸を有する多軸干渉計であり、Ｙ軸方向に平行な測長軸とＸ軸方向に平行な測長軸とを有している。このＹ軸干渉計２４の出力値（計測値）は、主制御装置２０に供給され、主制御装置２０ではＹ軸干渉計２４からの出力値に基づいて、可動子８４（固定子８１）のＹ位置のみならず、ピッチング量及びヨーイング量をも計測可能となっている。
The Y-
Similarly, the Y-
Ｚ軸干渉計２２は、図２及び図３に示すように、Ｘ軸方向に所定間隔をあけてＹ軸方向と平行に３本の検出ビームＢ１〜Ｂ３を送光するとともに、当該検出ビームの反射光を受光する。
分光手段の一例として用いたハーフミラー３０、３１は、Ｙ軸リニアモータの可動子８４にＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ所定間隔をあけて搭載されている。ハーフミラー３０は、Ｚ干渉計２２からそれぞれ送光された検出ビームＢ１、Ｂ２を、Ｚ位置（移動面１２ａと直交する高さ位置）が同じとなるように、Ｘ軸方向と平行に折り曲げた反射ビームＢＲ１、ＢＲ２と透過ビームＢＴ１、ＢＴ２とに分岐光学系として分岐するものである。分岐された反射ビームＢＲ１、ＢＲ２は、図３に示されているように、Ｙ軸方向に間隔をあけた光路が設定される。ハーフミラー３１は、Ｚ干渉計２２から送光された検出ビームＢ３を、Ｘ軸方向と平行に折り曲げた反射ビームＢＲ３と透過ビームＢＴ３とに分岐するものである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the Z-
The half mirrors 30 and 31 used as an example of the spectroscopic means are mounted on the
折り曲げミラー３２、３３は、Ｙ軸リニアモータの可動子８２にＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ所定間隔をあけて搭載されている。折り曲げミラー３２は、Ｚ軸干渉計２２から送光されてハーフミラー３１を透過した透過ビームＢＴ３を、ウエハテーブルＷＴＢへ向けて折り曲げる（以下、折り曲げミラー３２で反射された後の透過ビームＢＴ３を反射ビームＢＴ３と称する）。折り曲げミラー３３は、Ｚ軸干渉計２２から送光されてハーフミラー３０を透過した透過ビームＢＴ１、ＢＴ２を、ウエハテーブルＷＴＢへ向けて折り曲げる。反射されたビームＢＴ１、ＢＴ２（以下、折り曲げミラー３３で反射された後の透過ビームＢＴ１、ＢＴ２を反射ビームＢＴ１、ＢＴ２と称する）は、ウエハテーブルＷＴＢに向けてＹ軸方向に間隔をあけた光路がそれぞれ設定される。なお、折り曲げミラー３２、３３の代わりにペンタプリズムを用いてもよく、ビームの向きを変える部材であれば特に限定されるものではない。
The bending mirrors 32 and 33 are mounted on the
反射ビームＢＴ３の光路上には折り曲げミラー３２と光学的に結合されたプリズム（第１光学系）３４が配設され、反射ビームＢＴ１、ＢＴ２の光路上にはそれぞれ折り曲げミラー３３と光学的に結合されたプリズム（第１光学系）３５、３６がそれぞれ配置されている。これらプリズム３４〜３６は、図３に示すように、ウエハテーブルＷＴＢの周囲に平面的に３角形を形成する位置に配置されている。
A prism (first optical system) 34 optically coupled to the bending
図２及び図６に示すように、プリズム３６は、ウエハステージ本体２８の＋Ｙ側側面の−Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、折り曲げミラー３３と光学的に結合されることで入射した反射ビームＢＴ２をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＴ２１と、移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）してＺ軸方向成分を含む計測ビームＢＴ２２とに分岐する。なお、図６においては、便宜上プリズム３５の図示を省略している。
As shown in FIGS. 2 and 6, the
分岐された計測ビームＢＴ２１は、固定鏡２７における参照ミラー２７Ａの反射面２７ａに向けて射出され、反射面２７ａで当該プリズム３６に向けて反射される。また、分岐された計測ビームＢＴ２２は、計測ミラー２７Ｂの反射面２７ｂに向けて射出され、反射面２７ｂで当該プリズム３６に向けて反射される。反射面２７ｂは、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ軸方向への移動に伴って計測ビームＢＴ２２及び後述する計測ビームＢＴ１２、ＢＴ３２の光路が移動した際にも、計測ビームＢＴ２２（及び計測ビームＢＴ１２、ＢＴ３２）をプリズム３６（及び後述するプリズム３５Ａ、３４Ａ）へ向けて反射可能な大きさに設定されている。
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ２１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ２２は、プリズム３６及び折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
The branched measurement beam BT21 is emitted toward the reflecting
The measurement beam BT21 reflected by the
プリズム３６のＺ位置、すなわちウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が一定の場合には、Ｚ軸干渉計２２で検出される計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差も一定であるが、プリズム３６を伴ってウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が変動すると、計測ビームＢＴ２２の光路長が変化することで計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差も変動する。そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路長の差に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出する。
When the Z position of the
具体的には、反射面２７ｂに向けて射出される計測ビームＢＴ２２の跳ね上げ角（ＸＹ平面に対して交差する角度）をθ、ウエハテーブルＷＴＢのＺ位置が変動した際の計測ビームＢＴ２２の光路長の変化量をΔＬとすると、ウエハテーブルＷＴＢ（プリズム３６）のＺ変位であるΔＺは、以下の式で示される。
ΔＺ＝ΔＬ／ｓｉｎθ …（１）
すなわち、主制御装置２０においては、光路長の変化量ΔＬを計測することで、ウエハテーブルＷＴＢのＺ変位ΔＺを検出することができる。
なお、プリズム３６において式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３６からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ２１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ２２とが交差する計測点ＶＰ３６（図６参照）におけるＺ変位となる。
Specifically, the jump angle (angle intersecting the XY plane) of the measurement beam BT22 emitted toward the reflecting
ΔZ = ΔL / sin θ (1)
That is,
The Z displacement detected by the expression (1) in the
プリズム３４、３５は、図３に示すように、ウエハテーブルＷＴＢの下方（−Ｚ側）のウエハステージ本体２８に配設されているため、プリズムのＸ軸方向の位置によっては、プリズムから反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げられて射出された計測ビームがウエハテーブルＷＴＢによって遮光される可能性がある。そのため、本実施の形態では、プリズム３４、３５についてはプリズム３４、３５に入射した反射ビームＢＴ１、ＢＴ３を一旦−Ｚ側へ折り曲げ、別の光学部材により反射面２７ｂに向けて＋Ｚ側に跳ね上げている。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、図２及び図７に示すように、プリズム３５は、ウエハステージ本体２８に配置されており、折り曲げミラー３３と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＴ１をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＴ１１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビームＢＴ１２とに分岐する。なお、図７においては、便宜上プリズム３６の図示を省略している。プリズム３５の下方（−Ｚ側）には、プリズム３５から射出された計測ビームＢＴ１２を移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）し、且つ計測ミラー２７Ｂの反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム３５Ａが配設されている。プリズム３５ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＴ１２がウエハテーブルＷＴＢにより遮光されない高さに設定されている。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 7, the
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ１１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ１２は、プリズム３５及び折り曲げミラー３３を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出することができる。
このとき、プリズム３５においてもプリズム３６と同様に、上記の式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３５からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ１１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ１２とが交差する計測点ＶＰ３５（図７参照）におけるＺ変位となる。
The measurement beam BT11 reflected by the
Then,
At this time, in the
なお、プリズム３５及びプリズム３５Ａは、プリズム３５を介して射出される計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２の光路とプリズム３６を介して射出される計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２の光路とが重ならないように、図１に示すように、スペーサ４２及びスペーサ４２Ａを介してウエハステージ本体２８に固定されており、図３に示すように、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ１２と計測ビームＢＴ２１、ＢＴ２２とがＹ軸方向に離間して、互いに干渉しない構成となっている。
The
同様に、プリズム３４は、ウエハステージ本体２８の−Ｙ側側面のＸ軸方向略中央、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、折り曲げミラー３２と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＴ３をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＴ３１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビームＢＴ３２とに分岐する。プリズム３４の下方（−Ｚ側）には、プリズム３４から射出された計測ビームＢＴ３２を移動面１２ａと交差（例えば移動面１２ａに対して１５°程度交差）し、且つ反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム３４Ａが配設されている。プリズム３４ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＴ３２がウエハテーブルＷＴＢにより遮光されない高さに設定されている。
Similarly, the
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＴ３１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＴ３２は、プリズム３４及び折り曲げミラー３２を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＴ３１、３２の光路長の差に基づいて、上述した式（１）を用いてウエハテーブルＷＴＢのＺ変位を検出することができる。
そして、プリズム３４においてもプリズム３５、３６と同様に、上記の式（１）で検出されるＺ変位は、プリズム３４からＸＹ平面と平行に射出された計測ビームＢＴ３１と、＋Ｚ側に跳ね上げられた計測ビームＢＴ３２とが交差する計測点ＶＰ３４（図７参照）におけるＺ変位となる。
なお、前述のプリズム３４Ａ、３５Ａに代えてミラーを用いてもよく、計測ビームＢＴ３２、ＢＴ１２の向きを所望の方向に変えることができるのであれば、特にプリズムに限定されるものではなく、各種の光学素子を用いることができる。
The measurement beam BT31 reflected by the
Then,
In the
A mirror may be used in place of the
図３に戻り、ハーフミラー３０で反射した反射ビームＢＲ１、ＢＲ２の光路上にはプリズム３９、３８がそれぞれ配設され、反射ビームＢＲ３の光路上にはプリズム３７が配置されている。これらプリズム３７〜３９は、図３に示すように、計測テーブルＭＴＢの周囲に平面的に３角形を形成する位置に配置されている。
Returning to FIG. 3,
なお、計測ステージＭＳＴにおけるプリズム３７〜３９を用いた位置計測は、上述したウエハステージＷＳＴにおけるプリズム３４〜３６を用いた位置計測と同様であるため、ここでは、図８及び図９を参照して簡単に説明する。
Note that the position measurement using the
図８に示すように、プリズム３８は、計測ステージ本体５２の−Ｙ側側面の−Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、ハーフミラー３０と光学的に結合されることで入射した反射ビームＢＲ２をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＲ２１と、固定鏡２７の反射面２７ｂと直交する計測ビームＢＲ２２とに分岐する。反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ２１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ２２は、プリズム３８及びハーフミラー３０を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路長の差に基づいて、計測ビームＢＲ２１と、計測ビームＢＲ２２とが交差する計測点ＶＰ３８におけるＺ変位を検出することができる。
As shown in FIG. 8, the
Then, in
図９に示すように、プリズム３９は、計測ステージ本体５２の−Ｙ側側面の＋Ｘ側、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており、ハーフミラー３０と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＲ１をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＲ１１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビームＢＲ１２とに分岐する。プリズム３９の下方（−Ｚ側）には、プリズム３９から射出された計測ビームＢＲ１２を反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム３９Ａが配設されている。
As shown in FIG. 9, the
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ１１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ１２は、プリズム３９及びハーフミラー３０を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２の光路長の差に基づいて、計測ビームＢＲ１１と、計測ビームＢＲ１２とが交差する計測点ＶＰ３９におけるＺ変位を検出することができる。
なお、プリズム３９及びプリズム３９Ａは、プリズム３９を介して射出される計測ビームＢＲ１１、ＢＲ１２の光路と上記プリズム３８を介して射出される計測ビームＢＲ２１、ＢＲ２２の光路とが重ならないように、図１に示すように、スペーサ１４２及びスペーサ１４２Ａを介して計測テージ本体５２に固定されている。
The measurement beam BR11 reflected by the
Then, in
The
同様に、プリズム３７は、計測ステージ本体５２の＋Ｙ側側面のＸ軸方向略中央、且つ＋Ｚ側端部近傍に配置されており（図２参照）、ハーフミラー３１と光学的に結合されることにより入射した反射ビームＢＲ３をＸ軸方向に平行な計測ビームＢＲ３１と、Ｚ軸と平行で−Ｚ側へ向く計測ビームＢＲ３２とに分岐する。プリズム３７の下方（−Ｚ側）には、プリズム３７から射出された計測ビームＢＲ３２を反射面２７ｂと直交する角度で反射面２７ｂに向く方向に跳ね上げるように折り曲げるプリズム３７Ａが配設されている。プリズム３７ＡのＺ位置は、折り曲げた計測ビームＢＲ３２が計測テーブルＭＴＢにより遮光されない高さに設定されている。
Similarly, the
反射面２７ａで反射した計測ビームＢＲ３１及び反射面２７ｂで反射した計測ビームＢＲ３２は、プリズム３７及びハーフミラー３１を介してＺ軸干渉計２２で受光される。
そして、主制御装置２０においては、Ｚ軸干渉計２２で受光した計測ビームＢＲ３１、ＢＲ３２の光路長の差に基づいて、計測ビームＢＲ３１と、計測ビームＢＲ３２とが交差する計測点ＶＰ３７におけるＺ変位を検出することができる。なお、前述のプリズム３９Ａ、３７Ａに代えてミラーを用いてもよく、計測ビームＢＴ３２、ＢＴ１２の向きを所望の方向に変えることができるのであれば、特にプリズムに限定されるものではなく各種の光学素子を用いることができる。
また、本実施形態においては、Ｚ変位が測定される計測点ＶＰ３４、ＶＰ３５、ＶＰ３６のＸＹ平面での位置が、ウエハテーブルＷＴＢから離れた位置に形成されている（図６及び図７参照）が、本発明はこれに限定されるものではない。Ｚ軸干渉計２２の各計測ビームの光路に配置される各光学系の配置や形状等を買えることで、計測点ＶＰ３４、ＶＰ３５、ＶＰ３６のＸＹ平面での位置が、ウエハテーブルＷＴＢまたはその一部を囲むように構成してもよい。
The measurement beam BR31 reflected by the
Then, in
In the present embodiment, the positions on the XY plane of the measurement points VP34, VP35, and VP36 where the Z displacement is measured are formed at positions away from the wafer table WTB (see FIGS. 6 and 7). However, the present invention is not limited to this. By purchasing the arrangement and shape of each optical system arranged in the optical path of each measurement beam of the Z-
図１に戻り、前記照明系１０は、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域をエネルギビームとしての照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。
Referring back to FIG. 1, the
前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターン等がそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータを含むレチクルステージ駆動部１１（図１では図示せず、図１０参照）によって、照明系１０の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微小駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内、左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。 On reticle stage RST, reticle R on which a circuit pattern or the like is formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST is aligned with the optical axis of the illumination system 10 (corresponding to the optical axis AX of the projection optical system PL described later) by a reticle stage drive unit 11 (not shown in FIG. 1, see FIG. 10) including, for example, a linear motor. It can be driven minutely in the vertical XY plane, and can be driven at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y-axis direction in the paper plane in FIG. 1 is the left-right direction).
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸周りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計と称する）１１６によって、移動鏡１５（実際にはＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図１０参照）に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１１６の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）の位置を算出するとともに、この算出結果に基づいてレチクルステージ駆動部１１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置（及び速度）を制御する。
The position (including rotation around the Z axis) of the reticle stage RST in the stage moving plane is moved by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as a reticle interferometer) 116 to a movable mirror 15 (actually orthogonal to the Y axis direction). For example, a Y movable mirror having a reflecting surface and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction are provided). The measurement value of
レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する計測ステージＭＳＴ上の一対の基準マークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系からなる一対のレチクルアライメント検出系ＲＡａ、ＲＡｂがＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。これらのレチクルアライメント検出系ＲＡａ、ＲＡｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。 Above the reticle R, light having an exposure wavelength for simultaneously observing the pair of reticle alignment marks on the reticle R and the corresponding pair of reference marks on the measurement stage MST via the projection optical system PL is used. A pair of reticle alignment detection systems RAa and RAb comprising a TTR (Through The Reticle) alignment system is provided at a predetermined distance in the X-axis direction. As these reticle alignment detection systems RAa and RAb, those having a configuration similar to that disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468 (corresponding US Pat. No. 5,646,413) is used. .
前記投影ユニットＰＵは、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子からなる投影光学系ＰＬとを含んで構成されている。鏡筒４０は、インバーや、ねずみ鋳鉄（FC）、ダクタイル鋳鉄（FCD）等の鋳鉄、ステンレス等で形成された支持部材５７で支持されている。
投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。
The projection unit PU includes a
As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of lenses (lens elements) having a common optical axis AX in the Z-axis direction is used.
また、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子としてのレンズ（以下、先玉ともいう）９１の近傍には、液浸装置１３２を構成する液体供給ノズル５１Ａと、液体回収ノズル５１Ｂとが設けられている。前記液体供給ノズル５１Ａには、その一端が液体供給装置２８８（図１では不図示、図１０参照）に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、前記液体回収ノズル５１Ｂには、ぞの一端が液体回収装置２９２（図１では不図示、図１０参照）に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。
Further, in the
上記の液体としては、ここではＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する超純水（以下、特に必要な場合を除いて、単に「水」と記述する）を用いるものとする。超純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、ウエハ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４である。この水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。
As the liquid, ultrapure water (hereinafter simply referred to as “water” unless otherwise required) through which ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) is transmitted is used here. Ultrapure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like and has no adverse effect on the photoresist, optical lens, etc. on the wafer.
The refractive index n of water is approximately 1.44. In this water, the wavelength of the illumination light IL is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm.
液体供給装置２８８は、主制御装置２０からの指示に応じ、供給管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給ノズル５１Ａを介して先玉９１とウエハＷとの間に水を供給する。また、このとき、液体回収装置２９２は、主制御装置２０からの指示に応じ、回収管に接続されたバルブを所定開度で開き、液体回収ノズル５１Ｂを介して先玉９１とウエハＷとの間から液体回収装置２９２（液体のタンク）の内部に水を回収する。このとき、主制御装置２０は、先玉９１とウエハＷとの間に液体供給ノズル５１Ａから供給される水の量と、液体回収ノズル５１Ｂを介して回収される水の量とが常に等しくなるように、液体供給装置２８８及び液体回収装置２９２に対して指令を与える。従って、先玉９１とウエハＷとの間に、一定量の水Ｌｑ（図１参照）が保持される。この場合、先玉９１とウエハＷとの間に保持された水Ｌｑは、常に入れ替わることになる。
なお、投影ユニットＰＵ下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に計測テーブルＭＴＢと先玉９１との間に水を満たすことが可能である。
The
Even when the measurement stage MST is positioned below the projection unit PU, it is possible to fill water between the measurement table MTB and the
また、本実施の形態の露光装置１００では、投影ユニットＰＵを保持する保持部材には、オフアクシス・アライメント系（以下、アライメント系と称する）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント系ＡＬＧ内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、図１０に示す主制御装置２０に供給される。
In the
本実施の形態の露光装置１００では、図１では図示が省略されているが、照射系９０ａ、受光系９０ｂ（図１０参照）からなる、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。
In the
図１０には、露光装置１００の制御系の主要な構成が示されている。
この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（またはワークステーション）からなる主制御装置２０を中心として構成されている。また、主制御装置２０には、メモリＭＥＭ、ＣＲＴディスプレイ（または液晶ディスプレイ）等のディスプレイＤＩＳが接続されている。
FIG. 10 shows the main configuration of the control system of the
This control system is configured with a
上記の固定鏡２７は、参照ミラー２７Ａ、計測ミラー２７Ｂとして温調孔部２７Ｄが形成された後に、研磨等の加工方法により、それぞれ個別に反射面２７ａ、２７ｂが高精度に形成される。そして、単体で精度よく形成された参照ミラー２７Ａ及び計測ミラー２７Ｂは、反射面２７ａ、２７ｂの相対位置関係が所定値となるように位置決めされた状態で締結部材２７Ｃにより結合され、取付部材５、６を介してフレーム５７に支持される。
In the fixed
次に、上記のように構成された露光装置１００の中、干渉計システム１１８の動作について図２、３を参照しながら説明する。
本実施の形態では、Ｙ軸干渉計１８からの干渉計ビームはウエハステージＷＳＴの移動範囲の全域で常に反射面１７Ｙに投射され、Ｙ軸干渉計１６からの干渉計ビームは計測ステージＭＳＴの移動範囲の全域で常に反射面１１７Ｙに投射されるようになっている。従って、Ｙ軸方向については、常にステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置は、主制御装置２０によってＹ軸干渉計１６、１８の計測値に基づいて管理される。
Next, the operation of the
In the present embodiment, the interferometer beam from Y-
その一方で、主制御装置２０は、Ｘ軸干渉計４６からの干渉計ビームが、反射面１７Ｘに照射される範囲でのみ、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）のＸ位置を管理するとともに、Ｘ軸干渉計４６からの干渉計ビームが反射面１１７Ｘに照射される範囲でのみ、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいて計測テーブルＭＴＢ（計測ステージＭＳＴ）のＸ位置を管理する。従って、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてＸ位置を管理できない間、例えばウエハ交換位置（ローディング・ポジション）ＬＰ近傍でのウエハテーブルＷＴＢのＸ位置はＸ軸干渉計４７の出力値に基づいて管理される。一方、Ｘ軸干渉計４６の出力値に基づいてＸ位置を管理できない間の計測テーブルＭＴＢのＸ位置は、Ｘ軸干渉計２１の出力値に基づいて管理される。
On the other hand,
続いて、Ｚ軸干渉計２２によるＺ位置計測について説明する。
なお、計測ステージＭＳＴに対するＺ位置計測は、ウエハステージＷＳＴに対するＺ位置計測と同様であるため、ここではウエハステージＷＳＴについてのみ説明する。
Next, Z position measurement by the Z-
Since the Z position measurement for measurement stage MST is the same as the Z position measurement for wafer stage WST, only wafer stage WST will be described here.
ウエハステージＷＳＴが移動面１２ａに沿って固定子８０に対してＸ軸方向に駆動した際には、折り曲げミラー３２、３３と、ウエハステージＷＳＴとの相対位置は変動するが、折り曲げミラー３２、３３とプリズム３４〜３６とのＹ軸方向及びＺ軸方向の相対位置はほぼ維持されるため、折り曲げミラー３２、３３とプリズム３４〜３６との光学的結合が維持され、Ｚ軸干渉計２２から射出された検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３）は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の移動に追従してプリズム３４〜３６に入射する。そして、プリズム３４〜３６に入射した反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３は、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１と計測ビームＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２とに分岐され、ウエハステージＷＳＴがＸ軸方向に移動した際にも、それぞれ固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に、Ｚ軸干渉計２２により受光される。
When wafer stage WST is driven in the X-axis direction with respect to
また、ウエハステージＷＳＴがＹ軸リニアモータ８２、８３の駆動により、移動面１２ａに沿って固定子８６、８７に対してＹ軸方向に駆動した際には、ウエハステージＷＳＴの移動に伴って可動子８２に設けられた折り曲げミラー３２、３３も追従移動するため、検出ビームＢ１〜Ｂ３（反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３）は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハテーブルＷＴＢ）の移動に追従してプリズム３４〜３６に入射する。そして、プリズム３４〜３６に入射した反射ビームＢＴ１〜ＢＴ３は、計測ビームＢＴ１１、ＢＴ２１、ＢＴ３１と計測ビームＢＴ１２、ＢＴ２２、ＢＴ３２とに分岐され、ウエハステージＷＳＴがＹ軸方向に移動した際にも、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂがＹ軸方向に延在して設けられているため、Ｚ軸計測が中断することなく、それぞれ反射面２７ａ、２７ｂで反射した後に、Ｚ軸干渉計２２により受光される。
Further, when wafer stage WST is driven in the Y-axis direction with respect to
主制御装置２０は、各プリズム３４〜３６を介して受光した計測ビームに基づいて、プリズム３４〜３６の位置毎にウエハテーブルＷＴＢ（ウエハＷ）のＺ位置（Ｚ変位）を上述した式（１）を用いて検出するとともに、得られた３ヶ所のＺ変位からピッチング量、ローリング量等のウエハテーブルＷＴＢの傾斜量を検出する。
そして、主制御装置２０は、得られたウエハテーブルＷＴＢのＺ位置、ローリング量及びピッチング量に基づいて、ウエハテーブルＷＴＢを支持する３つのアクチュエータを駆動して、ウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの焦点位置に位置させるとともに、照明光ＩＬの光軸ＡＸと直交させるようにレベリング調整する。
これにより、ウエハＷは所定のＺ位置及び姿勢に位置決めされることになる。
Then,
As a result, the wafer W is positioned at a predetermined Z position and posture.
ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが位置決めされると、主制御装置２０によって、液浸装置１３２の液体供給装置２８８及び液体回収装置２９２の各バルブの開閉制御が行われ、投影光学系ＰＬの先玉９１の直下には常時水が満たされる。そして、主制御装置２０により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などのウエハアライメントの結果及び最新のアライメント系ＡＬＧのベースライン計測結果等に基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴが移動されるショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより露光処理が行われる。
When the wafer W is positioned via the wafer stage WST, the
上記露光処理中、ステージ装置５０におけるウエハステージＷＳＴの移動範囲（ベース盤１２の上方）については、その範囲に温度調整された気体を供給することで温度の管理を厳密に行っている。これに対して、固定鏡２７の背面側（−Ｘ側）の空間は、反射面２７ａ、２７ｂが臨む空間程には温度管理されていない。そのため、移動鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂ側と背面側との間で温度分布が生じ、それによって固定鏡２７が変形する可能性がある。そこで、主制御装置２０は、温度センサ９４で検出された固定鏡２７の背面側の温度に基づいて、冷媒溜まり９３に供給する冷媒の温度をフィードバック制御することで、固定鏡２７の背面側で生じた熱を温度調整板９２を介して吸収し、固定鏡２７に生じる温度分布を抑制する。
During the exposure process, the temperature of the movement range of wafer stage WST in stage apparatus 50 (above base plate 12) is strictly controlled by supplying temperature-adjusted gas to that range. On the other hand, the temperature of the space on the back side (−X side) of the fixed
一方、ウエハステージＷＳＴまたは計測ステージＭＳＴのＹ軸方向への移動時、可動子８２〜８３、８４〜８５が駆動することにより発熱し、空気中の熱伝導と輻射により固定鏡２７に伝熱する虞があるが、温度調整板９８で熱が遮蔽されるため、固定鏡２７の温度上昇が阻止される。また、可動子８２〜８３、８４〜８５の発熱は、冷媒溜まり９７を介して温度調整された温度調整板９８により吸収され、また発熱で暖められた空気が温度調整板９８で遮られて反射面２７ａ、２７ｂ近傍まで上昇することが抑制されるため、空気揺らぎにより干渉計システム１１８の計測精度が低下することも阻止される。
なお、反射面２７ａ、２７ｂにおいても背面側と同様に、計測ビームが照射されない位置に温度センサを設け、この温度センサの計測結果に基づいて冷媒溜まり９７に供給する冷媒の温度をフィードバック制御してもよい。
On the other hand, when the wafer stage WST or the measurement stage MST is moved in the Y-axis direction, the
Similarly to the back side, the
また、例えば、温度変化により、図１１に矢印で示すように、フレーム５７が膨張した場合、フレーム５７と一体的に固定された取付部材５、６との線膨張係数の差（熱膨張差）に起因して取付部材５、６には、図１１中、二点鎖線で示すような変形（曲がり）が生じる。この変形は、取付部材５、６が締結固定される中央部近傍で大きく、中央部から離間した取付部材５の両端側では小さくなるため、この両端側において締結部材７により取付部材５に締結固定された固定鏡２７には変形が伝わりづらい。すなわち、固定鏡２７は取付部材５を介して取付部材６に支持されているが、固定鏡２７と取付部材６との熱膨張差は、固定鏡２７よりも剛性の低い取付部材５に吸収されるため、固定鏡２７に及ぶ変形が抑制される。また、フレーム５７が振動した場合、固定鏡２７とフレーム５７との固有振動数が異なるため、固定鏡２７は共振することなく振動の伝達が抑えられる。
Further, for example, when the
一方、露光処理が終了して、ウエハステージＷＳＴ等、ステージ装置５０に対するメンテナンス作業を実施する際には、作業用のスペースを確保するために固定鏡２７及び温度調整板９２等を退避させる。
具体的には、まず、温度調整板９２を外して移動・退避させる。
On the other hand, when the maintenance process is performed on the
Specifically, first, the
次に、締結部材１３による締結を解除して、取付部材６に対する取付部材５の固定状態を解除する。このとき、ガイド装置７６に設けられた付勢部材に付勢されて、取付部材５は取付部材６から離間する。この後、駆動装置７１を駆動してワイヤー７２を巻き取ることにより、取付部材５とともに固定鏡２７を＋Ｚ側に上昇させる。固定鏡２７の上昇時には、スライダ７７がガイド部材７８にガイドされることにより、移動が円滑に行われる。また、付勢部材の付勢力により取付部材５（固定鏡２７）が取付部材６から離間しているため、固定鏡２７は取付部材６に接触することなく支障なく移動することになる。そして、メンテナンス作業が終了して、固定鏡２７及び温度調整板９２等を元の位置に再配置する際には、上記と逆の作業を実施する。
Next, the fastening by the
以上説明したように、本実施の形態では、固定鏡２７が参照ミラー２７Ａと計測ミラー２７Ｂとが結合して形成されているので、単一の反射面２７ａ、２７ｂをそれぞれ個別に形成して仕上げることができ、高精度の反射面を容易に得ることが可能になる。従って、本実施形態では、高精度に形成された反射面２７ａ、２７ｂを用いて、ウエハステージＷＳＴ、計測ステージＭＳＴの位置等、高精度の位置計測及び速度計測が可能になる。特に、本実施の形態では、Ｚ方向成分を含む計測ビームを固定鏡２７（反射面２７ｂ）に照射することにより、装置の大型化を招くことなく容易にＺ方向の位置を計測することができる。
As described above, in the present embodiment, since the fixed
また、本実施の形態では、固定鏡２７を固定鏡２７よりも剛性の低い取付部材５を介して取付部材６に支持させているので、フレーム５７と取付部材５、６との熱膨張差に起因する変形が固定鏡２７に及ぶことを抑制でき、干渉計システム１１８による計測精度の低下を防ぐことが可能になる。さらに、本実施形態では、フレーム５７と固定鏡２７との間に断熱部材４８、４９を介装しているため、フレーム５７を介して伝わる熱の影響を排除することが可能になる。加えて、本実施形態では、固定鏡２７及びフレーム５７の固有振動数が互いに異なるように、固定鏡２７と取付部材５との結合位置、及び取付部材５、６の結合位置を設定しているので、フレーム５７から固定鏡２７に伝わる振動を抑制でき、この点においても干渉計システム１１８による計測精度の低下を防ぐことができる。
In the present embodiment, the fixed
さらに、本実施形態では、固定鏡２７等をＺ方向に駆動する駆動装置７１を設けているため、重量の大きい固定鏡２７を用いる場合であっても、容易にスペースを形成することができ、メンテナンス等の作業効率を向上させることができる。加えて、本実施形態では、ガイド装置７６により固定鏡２７等の昇降をガイドするため、固定鏡２７を垂下するワイヤー７２の位置が固定鏡２７の重心位置から外れる等の事態が生じた場合でも、バランスよく円滑に固定鏡２７を昇降させることができる。また、取付部材５、６の締結を解除した際に付勢部材によりこれらが離間する方向に付勢するため、昇降時に固定鏡２７が取付部材６に接触する等の事態も回避することが可能になる。
Furthermore, in this embodiment, since the driving
また、本実施形態では、温度調整装置８により固定鏡２７の温度を均一化しているため、温度分布に起因して固定鏡２７に生じる変形を抑えることができ、計測精度の低下防止に寄与できる。さらに、本実施形態では、温度調整装置９によりＹ軸リニアモータ８３、８５の駆動で生じた熱に起因して、固定鏡２７に変形が生じたり、固定鏡２７の周囲に空気揺らぎが生じることを抑制でき、この点においても干渉計システム１１８の計測精度が低下することを阻止できる。
Moreover, in this embodiment, since the temperature of the fixed
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、上記実施形態では、固定鏡２７を昇降させるため、取付部材５、６を介してフレーム５７に固定する構成としたが、これに限定されるものではなく、メンテナンス用のスペースを別の位置に確保できる場合等には、固定鏡２７をフレーム５７の直下に直接固定する構成としてもよい。
具体的には、図１２に示すように、固定鏡２７をヒンジ７９を介してフレーム５７に吊設する構成としてもよい。この場合、ヒンジ７９としては、固定鏡２７とフレーム５７とを、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に関しては剛性をもって連結するとともに、Ｙ軸方向に関しては中立軸７９ａをもって、より低い剛性で連結するフレクシャ構造体とすることが好適である。この構成では、フレーム５７と固定鏡２７との熱膨張差をヒンジ７９が変形することにより吸収でき、固定鏡２７が変形して計測精度が低下することを抑制できる。
For example, in the above embodiment, in order to raise and lower the fixed
Specifically, as shown in FIG. 12, the fixed
また、上記実施形態で示した固定鏡２７の温調孔部２７Ｄを、温度調整されたエアを流通させる流路として用いたり、固定鏡２７の反射面２７ａ、２７ｂと背面側とに温度調整されたエアをダウンフローさせたりすることにより、より厳密な温度管理を行う構成とすることも可能である。
Further, the temperature adjusting hole 27D of the fixed
また、上記実施形態では、ステージ装置５０がウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの両方を備える構成であったが、ウエハステージＷＳＴのみが設けられる構成であっても適用可能である。さらに、上記実施形態では、ウエハＷ側のステージ装置５０に本発明を適用する構成としたが、レチクルＲ側のレチクルステージＲＳＴにも適用可能である。
In the above-described embodiment, the
また、本発明は、ウエハステージが複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。さらに、本発明を本願出願人が先に出願した特願２００４−１６８４８１号のウエハステージに適用してもよい。 The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus provided with a plurality of wafer stages. The structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549). , 269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407. Furthermore, the present invention may be applied to the wafer stage disclosed in Japanese Patent Application No. 2004-168482 filed earlier by the present applicant.
なお、上記各実施形態で移動ステージに保持される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。 In addition, as a board | substrate hold | maintained at a moving stage in said each embodiment, it is used with not only the semiconductor wafer for semiconductor device manufacture but the glass substrate for display devices, the ceramic wafer for thin film magnetic heads, or exposure apparatus. A mask or reticle master (synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
露光装置１００としては、液浸法を用いない走査型露光装置やレチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを一括露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
As the
露光装置１００の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
The type of the
ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＷＳＴ、ＲＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。 When using a linear motor (see USP5,623,853 or USP5,528,118) for wafer stage WST and reticle stage RST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force is used. Also good. Each stage WST, RST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not provide a guide.
各ステージＷＳＴ、ＲＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＷＳＴ、ＲＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＷＳＴ、ＲＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＷＳＴ、ＲＳＴの移動面側に設ければよい。 As a drive mechanism of each stage WST, RST, a planar motor that drives each stage WST, RST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages WST and RST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages WST and RST.
ウエハステージＷＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージＲＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of wafer stage WST is not transmitted to projection optical system PL, but mechanically using a frame member. You may escape to the floor (ground).
As described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558), a frame member is used so that the reaction force generated by the movement of the reticle stage RST is not transmitted to the projection optical system PL. May be mechanically released to the floor (ground).
以上のように、本願実施形態の露光装置１００は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
As described above, the
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１３に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、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２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置１００によりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
As shown in FIG. 13, a microdevice such as a semiconductor device includes a
Ｗ…ウエハ（基板）、 ５、６…取付部材、 ８…温度調整装置、 １２ａ…移動面、 ２７…固定鏡、 ２７Ａ…参照ミラー、 ２７Ｂ…計測ミラー、 ２７Ｄ…温調孔部、 ２７ａ、２７ｂ…反射面、 ５０…ステージ装置、 ７１…駆動装置、 ７６…ガイド装置、 １００…露光装置
W ... wafer (substrate) 5, 6 ... mounting member 8 ...
Claims (14)
前記反射部材は、第１ビームが反射する第１反射面を備える第１反射部材と、第２ビームが反射し前記第１反射面に対して交差する角度を有する第２反射面を備える第２反射部材とが結合して形成されることを特徴とする位置計測装置の反射部材構造。 A reflection member structure of a position measurement device that performs position measurement with a beam reflected by a reflection member,
The reflecting member includes a first reflecting member including a first reflecting surface that reflects the first beam, and a second reflecting surface that includes an angle at which the second beam reflects and intersects the first reflecting surface. A reflecting member structure for a position measuring device, wherein the reflecting member structure is formed by coupling with a reflecting member.
前記位置計測装置として、請求項１記載の反射部材構造を有する位置計測装置が用いられることを特徴とするステージ装置。 A stage device comprising a moving stage that moves on a moving surface and a position measuring device that measures the position of the moving stage with a beam,
A stage apparatus using the position measuring apparatus having a reflecting member structure according to claim 1 as the position measuring apparatus.
前記第１ビームは、前記移動面に沿って照射され、
前記第２ビームは、前記移動面と交差する方向に沿って照射されることを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 2, wherein
The first beam is irradiated along the moving surface;
The stage apparatus, wherein the second beam is irradiated along a direction intersecting the moving surface.
前記反射部材を支持する支持部を有し、
前記反射部材は、前記支持部との熱膨張差を吸収する吸収部材を介して前記支持部に支持されることを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 2 or 3,
A support portion for supporting the reflection member;
The stage device is characterized in that the reflection member is supported by the support part via an absorbing member that absorbs a difference in thermal expansion from the support part.
前記吸収部材は、前記反射部材よりも剛性が低いことを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 4, wherein
The stage device characterized in that the absorbing member has lower rigidity than the reflecting member.
前記反射部材と前記吸収部材とが結合される位置、及び前記吸収部材と前記支持部とが結合される位置は、前記反射部材及び前記支持部の固有振動数に基づき設定されることを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 4 or 5,
The position where the reflecting member and the absorbing member are coupled and the position where the absorbing member and the supporting portion are coupled are set based on the natural frequency of the reflecting member and the supporting portion. Stage device.
前記反射部材を駆動する駆動装置を有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 2 to 6,
A stage device comprising a driving device for driving the reflecting member.
前記駆動装置は、前記反射部材を前記移動面と略直交する方向に駆動することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 7, wherein
The drive device drives the reflecting member in a direction substantially orthogonal to the moving surface.
前記反射部材の駆動をガイドするガイド装置を有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 7 or 8,
A stage device comprising a guide device for guiding driving of the reflecting member.
前記反射部材の近傍には、前記第１、第２反射面が配置される側と逆側に位置して温度調整装置が設けられることを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 2 to 9,
In the vicinity of the reflecting member, a temperature adjusting device is provided on the opposite side to the side where the first and second reflecting surfaces are arranged.
前記反射部材の温度を検出する検出装置と、該検出装置の結果に基づいて前記温度調整装置を制御する温度制御装置とを有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 10, wherein
A stage device comprising: a detection device that detects a temperature of the reflection member; and a temperature control device that controls the temperature adjustment device based on a result of the detection device.
前記反射部材の下方に配置され、前記移動ステージを駆動するステージ駆動装置には、第２温度調整装置が設けられることを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 2 to 11,
A stage apparatus, which is disposed below the reflecting member and drives the moving stage, is provided with a second temperature adjusting device.
前記反射部材は、温度調整用媒体が流通する流路を有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 2 to 12,
The stage device, wherein the reflecting member has a flow path through which a temperature adjusting medium flows.
An exposure apparatus comprising the stage apparatus according to claim 2.
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