JP2007048857A - 液浸露光装置および液浸露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体層を介在させてウエハを露光する液浸露光装置において、液体層の重さに起因するフォーカス誤差等を低減する。
【解決手段】計測ステーション１と露光ステーション２を分離して設けたツインステージ型の液浸露光装置において、露光ステーション２は、ウエハ５との間に液体層７を介してレチクル３のパターンを投影する。計測ステーション１は、液浸露光の際に使用する液体層７がウエハ５上に存在する状態で、フォーカス検出系２２およびウエハアライメント検出系２３によって、ウエハ５の位置情報を計測する。ここで検出されたウエハ５の位置情報に基づいて、液体層７を介してレチクル３との位置関係を調整しつつ、投影光学系９により液浸露光を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、レチクル等の原版に描画されたパターンを液体層を介してウエハ等基板に投影し、露光する液浸露光装置および液浸露光方法に関するものである。

フォトリソグラフィー技術を用いて、半導体素子、液晶表示素子や薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に、レチクルやフォトマスク等の原版に描画されたパターンを投影光学系によってウエハ等基板に投影して転写する投影露光装置が従来から使用される。投影露光装置においては、集積回路の微細化および高密度化に伴い、より高い解像力でレチクル等のパターンをウエハ等に投影することが要求されている。投影露光装置で転写できる最少の線幅（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。近年の光源は超高圧水銀ランプｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ）から波長の短いＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）になり、Ｆ２レーザ（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。

一方では、このような短波長の光を透過する材料の種類には限度があるため、投影光学系とウエハとの間の少なくとも一部を屈折率が１よりも大きい液体で浸してＮ．Ａ．の増大を図ることにより、解像度の向上を図る液浸露光装置が提案されている。（特許文献１および２参照）。

この装置においては、ウエハと、投影光学系のウエハ側先端面を構成する光学素子との間の空間に、フォトレジスト層の屈折率に近い屈折率を有する液体が充填されている。これにより、ウエハ側からみた投影光学系の有効開口数が増加し、解像度を向上させることができる。この液浸露光方法は、使用する液体を選択することによって、良好な焼き付け性能を獲得できると期待されている。

しかし、このような露光光の短波長化、高Ｎ．Ａ．化に伴い、焦点深度が極めて小さくなり露光すべきウエハ表面を投影光学系の最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。走査方向の計測タイミングを細かくすることや、フォーカス検出系による検出ポイントを多くすることでフォーカス精度を向上させることはできるが、逆に露光時の走査速度の低下や計測時間の増大によるスループットの低下を引き起こしてしまう。そこで近年、フォーカス精度およびスループットの向上という２つの要求を満たすため、ウエハステージを２つ搭載したツインステージ型の液浸露光装置が登場してきている。

このツインステージ型の液浸露光装置とは、ウエハ上に露光を行う露光ステーションと、ウエハのフォーカス位置とウエハの露光領域のアライメント位置を計測する計測ステーションとを分離したものである。従って、露光ステーションにおけるウエハの露光処理中に、計測ステーションにおいて別のウエハの計測処理を行うことができる。これにより、ウエハ処理のスループットが高まり、装置はより効率的になる。
特開２００４−１６５６６６号公報 特開２００４−２０７７１０号公報

従来の液浸露光装置においては、液体が介在しない状態でフォーカス検出系を用いてウエハ表面の位置情報を検出し、その検出結果に基づいてウエハ表面と投影光学系の最良結像面との位置調節を行い、液浸露光処理を行っていた。

しかし、露光処理の際には、ウエハ上を液体で浸すことで、液体層の重みによりウエハの微小な変形やウエハステージの微小な変形が発生する場合がある。液体が存在しない状態で検出したフォーカス位置やアライメント位置に基づき液浸露光を行っても、レチクルのパターン像のボケや横ズレが発生してしまう可能性がある。

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、投影光学系に対する基板のフォーカス位置やアライメント位置を高精度で制御し、転写精度を大幅に向上できる液浸露光装置および液浸露光方法を提供することを目的とするものである。

本発明の液浸露光装置は、基板の表面に液体層を介して原版のパターンを露光する露光ステーションと、液体層を介して基板ステージ上の前記基板の位置を計測し、その計測値を、前記露光ステーションにおいて前記基板と前記原版の位置合わせを行うための制御手段に出力する計測ステーションと、を備えたことを特徴とする。

露光ステーションと計測ステーションを分離したいわゆるツインステージ型の生産効率の高い液浸露光装置において、基板の位置情報検出の際にも基板上に液体層を形成する。露光ステーションにおいて液体層が基板に与える変形と同じ変形を基板に与えてフォーカス位置やアライメント位置の計測を行うことで、露光ステーションにおけるフォーカス制御やアライメント制御の精度を向上させる。

図１は、計測ステーション１と露光ステーション２を分離して設けたツインステージ型の液浸露光装置を示す。露光ステーション２は、レチクル（原版）３を保持するレチクルステージ４と、ウエハ（基板）５を保持するウエハステージ（基板ステージ）６と、ウエハ５との間に液体層７を介してレチクル３のパターンを投影する投影光学系９等を有する。

計測ステーション１は、液浸露光の際に使用する液体層７または液体層７と同等のダミー液体層が存在する状態で、ウエハ５の位置情報を検出するフォーカス検出系２２およびウエハアライメント検出系２３を備えている。ここで検出されたウエハ表面の位置情報に基づき、露光ステーション２において、投影光学系９により液体層７を通して形成される像面とウエハ表面との位置関係を調整しつつ、液浸露光を行う。

図１は実施例１を示すもので、計測ステーション１および露光ステーション２を備えた液浸露光装置である。露光ステーション２は、レチクル３を支持するレチクルステージ４と、ウエハ５を支持し、２つのステーション間で移動可能な２つのウエハステージ６と、ウエハステージ６上に液体層７を形成する図示しない液体層形成手段と、を有する。また、レチクルステージ４に支持されているレチクル３を露光光で照明する照明光学系８と、露光光で照明されたレチクル３のパターンをウエハステージ６上のウエハ５に投影露光する投影光学系９と、を備える。さらに、装置全体の動作を統括制御する図示しない制御装置（制御手段）が設けられる。

なお、本実施例ではウエハステージ６が２つ配設されているが、２つ以上のウエハステージを有する露光装置であってもよい。

ここでは、露光装置として、レチクル３とウエハ５とを走査方向に互いに同期移動しつつレチクル３に形成されたパターンをウエハ５に露光する走査型露光装置（スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系９の光軸と一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でレチクル３とウエハ５との同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、およびθＺ方向とする。

レチクル３上の所定の照明領域は照明光学系８により均一な照度分布の露光光で照明される。照明光学系８から射出される露光光としては、これまで主流であった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザが用いられるようになり、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザやＦ２レーザの実用化が進められている。また今後は、より微細な半導体素子等を製造するために、露光光として波長が数ｎｍ〜百ｎｍの極端紫外光（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ光）を使用した露光装置の開発も行われつつある。

レチクルステージ４は、レチクル３を支持するものであって、投影光学系９の光軸に垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内での２次元移動と、θＺ方向に微小回転とが可能である。レチクルステージ４はリニアモータ等のレチクルステージ駆動装置（不表示）により駆動され、レチクルステージ駆動装置は制御装置により制御される。レチクルステージ４上にはミラー１０ａが設けられている。また、ミラー１０ａに対向する位置にはレーザ干渉計１０ｂが設けられている。レチクルステージ４上のレチクル３のＸＹ平面内での２次元方向の位置、および回転角θＺはレーザ干渉計１０ｂによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置に出力される。制御装置はレーザ干渉計１０ｂの計測結果に基づいてレチクルステージ駆動装置を駆動することでレチクルステージ４に支持されているレチクル３の位置決めを行う。

投影光学系９は、レチクル３のパターンを所定の投影倍率βでウエハ５に投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒で支持されている。本実施例において、投影光学系９は、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小投影系である。

各ウエハステージ６はウエハ５を支持するものであって、ウエハ５をウエハチャックを通して保持するＺステージと、Ｚステージを支持するＸＹステージと、ＸＹステージを支持するベースとを備えている。ウエハステージ６はリニアモータ等のウエハステージ駆動装置（不表示）により駆動される。ウエハステージ駆動装置は制御装置により制御される。

ウエハステージ６上にはウエハステージ６とともに移動するミラー１１ａが設けられている。また、ミラー１１ａに対向する位置にはレーザ干渉計１１ｂ、１１ｃが設けられている。ウエハステージ６のＸＹ方向の位置、およびθＺはレーザ干渉計１１ｂによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置に出力される。また、ウエハステージ６のＺ方向の位置、およびθＸ、θＹについてはレーザ干渉計１１ｃによりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置に出力される。レーザ干渉計１１ｂ、１１ｃの計測結果に基づいてウエハステージ駆動装置を通してＸＹＺステージを駆動することでウエハ５のＸＹＺ方向における位置を調整し、ウエハステージ６に支持されているウエハ５の位置決めを行う。

レチクルステージ４の近傍には、レチクルステージ４上に配置されているレチクル基準マーク１３と投影光学系９とを通してウエハステージ６上のステージ基準プレート１４を検出するレチクルアライメント検出系１５が設けられている。

図２に示すように、このレチクルアライメント検出系１５はファイバ部１６、照明部１７、対物レンズ部１８、リレーレンズ部１９、撮像素子２０を備えている。ウエハ５を露光する光源と同一の光源からファイバ部１６を用いて照明部１７、対物レンズ部１８へ導光し、レチクル基準マーク１３を照明する。そして、レチクル基準マーク１３を対物レンズ部１８とリレーレンズ部１９とを用いて撮像素子２０上に結像させる。また、同じくウエハ５を露光する光源と同一の光源からファイバ部１６を用いて照明部１７、対物レンズ部１８へ導光し、ステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａ（図４参照）を照明する。さらに、投影光学系９と対物レンズ部１８とリレーレンズ部１９とを通して、基準マーク１４ａを撮像素子２０上に結像させる。撮像素子２０上に結像されたレチクル側基準マーク１３と基準マーク１４ａとの像の位置関係より、レチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａとの位置関係を合わせることができる。

また、図３に示すように、このレチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａの位置合わせに、ウエハ５を露光する光源と同一の光源を用いてもよい。その場合には、照明光学系８からの光をレチクル基準マーク１３と投影光学系９とステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａを介して検出する構成とするとよい。このときウエハステージ６内にあり、基準マーク１４ａの下に配置されている光量センサー２１の検出値が最大となるように、レチクル基準マーク１３に対し基準マーク１４ａの位置合わせを行う。また、基準マーク１４ａに対しレチクル基準マーク１３の位置合わせを行ってもよい。

ステージ基準プレート１４上に配置されている基準マーク１４ａは反射型のマークでもよいし、透過型のマークでもよい。また、基準マーク１４ａは反射型のマークと透過型のマークとの両方を備えていてもよい。

また計測ステーション１はウエハ５表面の位置情報（Ｚ軸方向における位置情報および傾斜情報）を検出するフォーカス検出系２２と、ウエハ５とステージ基準プレート１４の位置を検出するアライメント検出系であるウエハアライメント検出系２３を備えている。フォーカス検出系２２は検出光をウエハ５表面に投射する投射系とそのウエハ５からの反射光を受光する受光系とを備えており、フォーカス検出系２２の検出結果（計測値）は制御装置に出力される。制御装置は、フォーカス検出系２２の検出結果に基づいてＺステージを駆動し、Ｚステージに保持されているウエハ５のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）および傾斜角を調整する。また、ウエハアライメント検出系２３によるウエハ５とステージ基準プレート１４の位置検出の結果（計測値）は、レーザ干渉計１１ｂにより規定される座標内で、アライメント位置情報として、制御装置に出力される。

ステージ基準プレート１４は、ウエハ５の表面とほぼ同じ高さに設置されており、図４に示すように、レチクルアライメント検出系１５が検出する基準マーク１４ａと、ウエハアライメント検出系２３が検出する基準マーク１４ｂとを備えている。また、ステージ基準プレート１４は表面がほぼ平坦で、フォーカス検出系２２の基準面の役割も備えており、基準マーク１４ａと基準マーク１４ｂとの位置関係（ＸＹ方向）は既知であるとする。

また、ステージ基準プレート１４はウエハステージ６の複数のコーナーに配置されていてもよいし、１つのステージ基準プレート１４が複数の基準マーク１４ａ、基準マーク１４ｂを含んでいてもよい。

ウエハ５はウエハアライメント検出系２３により検出されるウエハアライメントマーク２４を備えている。このウエハアライメントマーク２４とはウエハ上の各ショット領域周辺に複数個備えられており、ウエハアライメントマーク２４とショット領域の位置関係（ＸＹ方向）は既知であるとする。

本実施例は、高ＮＡ化、高解像度へ向けて開発された液浸露光装置であり、計測ステーション１における各計測処理の際にも、ウエハ５とステージ基準プレート１４の上に液体層７を形成し、より高精度な位置制御を行う。そのため、計測ステーション１には、ウエハ５の表面とステージ基準プレート１４上に液体を供給し、かつ回収するための液体層形成手段が設けられる。

この液体層形成手段は、所定の位置に所定の液体を供給する液体供給装置と、液体を回収する液体回収装置とを備えており、液体供給装置および液体回収装置は、制御装置により液体供給／回収のタイミングが制御される。

このようなツインステージ型の露光装置の基本的な動作としては、例えば露光ステーション２においてウエハステージ６上の第１のウエハ５の露光処理中に、計測ステーション１におけるウエハステージ６上の第２のウエハ５の交換および計測処理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、露光ステーション２のウエハステージ６が計測ステーション１に移動し、それと並行して計測ステーション１のウエハステージ６が露光ステーション２に移動し、第２のウエハ５に対して露光処理が行われる。

次に、本実施例による液浸露光方法を説明する。

計測ステーション１へのウエハ５の搬入後、液体供給装置から、ステージ基準プレート１４上に、実際に露光ステーション２にてステージ基準プレート１４上を計測する際に液体層７を形成するための液体の供給が行われる。

制御装置は、ウエハアライメント検出系２３の光軸が基準マーク１４ｂ上にあるようにレーザ干渉計１１ｂの出力をモニタしつつＸＹステージを移動し、液体層７を通した状態で基準マーク１４ｂをウエハアライメント検出系２３にて検出する。これにより、レーザ干渉計１１ｂによって規定される座標系内で、ウエハアライメント検出系２３により液体層７を通した状態での基準マーク１４ｂの位置情報が計測される。

同じく計測ステーション１にて、ステージ基準プレート１４上が液体層７による液体で浸されている状態で、フォーカス検出系２２によりステージ基準プレート１４の表面の位置情報を検出する。

次に、液体供給装置から計測ステーション１にあるウエハ５上に、露光ステーション２にて液浸露光を行う際に用いる液体層７が形成される。このように、計測ステーション１にてウエハ５上に液体層７が形成されている状態で、ウエハ５のショット領域の位置検出が行われる。制御装置は、ウエハアライメント検出系２３の光軸がウエハ５の各ショット領域周辺にあるウエハアライメントマーク２４上を進むようにレーザ干渉計１１ｂの出力をモニタしつつＸＹステージを移動する。その移動の途中で、ウエハアライメント検出系２３はウエハ５のショット領域周辺に形成されている複数のウエハアライメントマーク２４をウエハ５上に液体層７が形成されている状態で検出する。これにより、レーザ干渉計１１ｂにより規定される座標系内での各ウエハアライメントマーク２４の位置が検出される。

ウエハアライメント検出系２３による基準マーク１４ｂと、各ウエハアライメントマーク２４の検出結果より、基準マーク１４ｂと各ウエハアライメントマーク２４との位置関係が求められる。各ウエハアライメントマーク２４と各ショット領域との位置関係はそれぞれ既知であるので、基準マーク１４ｂとウエハ５上の各ショット領域との位置関係がそれぞれ求められたことになる。また、基準マーク１４ｂと基準マーク１４ａとの位置関係も既知であるので、ＸＹ平面内での基準マーク１４ａとウエハ５上の各ショット領域との位置関係もそれぞれ決定されたことになる。

次にフォーカス検出系２２により、液体層７による液体で浸されたウエハ５上の全てのショット領域毎にウエハ５表面の位置情報の検出が行われる。検出結果はレーザ干渉計１１ｂにより規定される座標系内でＸＹ方向の位置を対応させ、制御装置に記憶される。

このショット領域表面の位置情報検出とウエハアライメントマーク２４の位置情報検出を同時に行えるようにフォーカス検出系２２とウエハアライメント検出系２３を配置し、この２つの計測を同時に行ってもよい。

フォーカス検出系２２によるステージ基準プレート１４表面の位置情報とウエハ５上の全てのショット領域表面の位置情報の検出結果より、ステージ基準プレート１４表面とウエハ５上の各ショット領域表面との位置関係が決定されたことになる。

このように、基準マーク１４ｂの位置検出およびフォーカス検出系２２によるステージ基準プレート１４表面の検出の際に、ステージ基準プレート１４上に液体層７を形成することで液浸露光の際と同じ荷重を基準プレート１４に与える。また、ウエハアライメントマーク２４の位置検出およびウエハ５上の各ショット領域の表面検出の際に、ウエハ５上に液体層７を形成することで液浸露光の際と同じ荷重をウエハ５に与える。さらに、それだけでなく、液浸露光の際に投影光学系９が液体層７を通して与える荷重を作り出すため、液体層７の上に透明部材（ガラス板）を設置してもよい。

これまでのすべての計測処理は、ウエハ５上、ステージ基準プレート１４上を液体で浸した状態で行ってきた。このため液浸露光の際に発生する液体層７の重みによるウエハ５、ウエハステージ６の微小な変形を発生させた状態でのウエハ５の計測処理が可能となる。

次に計測ステーション１にて計測したウエハ５の計測処理をもとに、露光ステーション２にて液浸露光を行う。

計測ステーション１から露光ステーション２へのウエハステージ６の移動の際には、計測ステーション１にて形成されたウエハ５上およびステージ基準プレート１４上の液体層７を計測ステーション１の液体回収装置を用いて回収してもよい。すなわち、計測ステーション１の液体層７をダミー液体層として、露光ステーション２へのウエハステージ６の移動の際に、回収する。この場合は、ウエハステージ６の移動後に露光ステーション２において液体供給装置から投影光学系９下に液浸露光のための液体層７を供給する必要がある。

制御装置は、レチクルアライメント検出系１５を用いてステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａを検出できるようにＸＹステージを移動する。また、制御装置は投影光学系９とステージ基準プレート１４との間に液体層７の供給を行う。

次に、レチクルアライメント検出系１５により、レチクル基準マーク１３と投影光学系９と液体層７を通して基準マーク１４ａの検出を行う。すなわち、レチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａとのＸＹ方向の関係、およびＺ方向の関係を投影光学系９と液体層７とを通して検出する。これにより投影光学系９と液体層７とを通して、投影光学系９がウエハ５上に投影するレチクルパターン像の位置が基準マーク１４ａを使って検出されたことになる。

又、このレチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａの位置合わせは実際にウエハ５を露光する光源と同一の光源を用い、照明光学系８とレチクル基準マーク１３と投影光学系９とを通してステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａを検出するものでもよい。このとき、ウエハステージ６内にあり、基準マーク１４ａの下に配置されている光量センサー２１の検出値が最大となるように、レチクル基準マーク１３に対し基準マーク１４ａの位置合わせを行う。また、基準マーク１４ａに対しレチクル基準マーク１３の位置合わせを行ってもよい。

投影光学系９が液体層７を通して形成するレチクルパターン像の位置検出が終了すると、制御装置は、ウエハ５上の各ショット領域を露光するために、ＸＹステージを移動して投影光学系９の下の液体層７をウエハ５上のショット領域へ移動する。

そして、計測ステーション１にて得られた各計測結果を使って、ウエハ５上の各ショット領域を走査露光する。露光中は計測ステーション１にて求めた基準マーク１４ａと各ショット領域との位置関係及び露光ステーション２にて求めた基準マーク１４ａとレチクルパターン像の投影位置関係に基づいて、ウエハ５上の各ショット領域とレチクル３との位置合わせが行われる。

また、走査露光中は、ウエハ５表面と、投影光学系９によって投影されるレチクルパターン像面との位置関係が調整される。その調整は、計測ステーション１で求めたステージ基準プレート１４表面とウエハ５表面との位置関係および露光ステーション２で求めたステージ基準プレート１４表面と投影光学系９が形成するレチクルパターン像面との位置関係に基づいて行われる。

図５は実施例２を示すもので、計測ステーション１へのウエハ５の搬入後、ウエハ５表面に液体層７を介さずに直接、フォーカス検出系２２を用いてウエハ５上のすべてのショット領域表面の位置情報を検出する。検出結果はレーザ干渉計１１ｂにより規定される座標系内でＸＹ方向の位置を対応させ、制御装置に記憶される。続いて、ウエハアライメント検出系２３を用いてウエハ５上のウエハアライメントマーク２４によるアライメント位置の検出を行う。制御装置は、ウエハアライメント検出系２３の光軸が各ショット領域上を進むようにレーザ干渉計１１ｂの出力をモニタしつつＸＹステージを移動する。その移動の途中で、ウエハアライメント検出系２３はウエハ５上に形成されている複数のウエハアライメントマーク２４を液体層７を通さずに直接検出する。その結果、レーザ干渉計１１ｂによって規定される座標系内での各ウエハアライメントマーク２４の位置情報が計測される。

また、このショット領域表面の位置情報検出とウエハアライメントマーク２４による位置情報検出を同時に行えるようにフォーカス検出系２２とウエハアライメント検出系２３を配置し、この２つの計測を同時に行ってもよい。

次に、計測ステーション１にてステージ基準プレート１４表面の位置情報を、ステージ基準プレート１４上に液体層７を介さずにフォーカス検出系２２を用いて検出する。

この計測結果より、ウエハ５およびステージ基準プレート１４上に液体層７がない状態での、ウエハ５上の各ショット領域表面とステージ基準プレート１４表面との位置関係が求められる。

次に、ウエハアライメント検出系２３の検出領域がステージ基準プレート１４上に位置決めされるように、制御装置はＸＹステージを移動する。ウエハアライメント検出系２３はステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ｂを検出し、レーザ干渉計１１ｂによって規定される座標系内での基準マーク１４ｂの位置情報を計測する。

この計測結果より、ウエハ５およびステージ基準プレート１４上に液体層７がない状態での、ウエハ５上の各ショット領域と基準マーク１４ｂとのアライメント位置関係が求められる。

次に、計測ステーション１に配置されている液体供給装置を用いてステージ基準プレート１４上に液体層７が形成される。

そして、液体層７を介してステージ基準プレート１４表面の位置情報をフォーカス検出系２２を用いて検出する。また、ステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ｂの位置情報を基準マーク１４ｂ上の液体層７を通して、ウエハアライメント検出系２３にて検出し、レーザ干渉計１１ｂにより規定される座標内での基準マーク１４ｂの位置情報を計測する。

計測ステーションにて行われるウエハアライメント検出系２３およびフォーカス検出系２２による位置検出の際に、ステージ基準プレート１４上に液体層７を形成する。そのようにすることで、液浸露光の際に液体層７がウエハ５に与える荷重と同じ荷重をステージ基準プレート１４に与える。なお、液浸露光の際に投影レンズが液体層７を通して与える荷重を作り出すため、液体層７上に透明部材（ガラス板）を設置してもよい。

ここまでの計測が終了すると、制御装置はステージ基準プレート１４上に液体層７がない場合と液体層７がある場合のウエハアライメント検出系２３、およびフォーカス検出系２２の計測値差を算出する。

このステージ基準プレート１４上に液体層７がない場合と液体層７がある場合のウエハアライメント検出系２３、およびフォーカス検出系２２の計測値差は、ステージ基準プレート１４、およびウエハステージ６の微小な変形に起因するものである。そして、その微小な変形は、液体層７の重みによって発生するものである。

この計測値の差を算出した結果を用いて、ウエハ５上に液体層７がある状態の基準マーク１４ｂに対するウエハアライメントマーク２４の位置情報と、ステージ基準プレート１４に対する各ショット領域表面の位置情報を補正する。

この補正により、計測ステーション１では実際にウエハ５上を液体層７を形成することなく、擬似的にウエハ５上に液体層７がある状態でのウエハアライメントマーク２４の位置情報、およびウエハ５上の各ショット領域表面の位置情報を得ることができる。

また、ここで補正をかけることで得られた擬似的にウエハ５上に液体層７がある状態での各位置情報は、液体層７を通して計測された基準マーク１４ｂの各位置情報に対して決定されたことになる。基準マーク１４ｂと基準マーク１４ａとの関係は既知であるため、同時に、ウエハ５の各位置情報は、基準マーク１４ａの各位置情報に対しても決定されたことになる。

本実施例では、計測ステーション１においてはウエハ５上を液体層７で形成することはないため、実施例１と比較して計測ステーション１においてはウエハ５の表面に液体層を形成する工程を省略し、従って、ウエハ５の計測時間を短縮することができる。また、実施例１と比較してフォーカス検出系２２、ウエハアライメント検出系２３の構成を簡略化できる。

擬似的にウエハ５上に液体層７がある状態でのウエハ５の各位置情報の算出が終了すると、制御装置は計測ステーション１に設置されている液体回収装置を用いて、ステージ基準プレート１４上の液体層７を回収する。回収後、ウエハステージ６を露光ステーション２へ移動させる。

この際、ステージ基準プレート１４上の液体層７を回収後、ウエハステージ６を計測ステーション１から露光ステーション２へ移動させてもよい。またステージ基準プレート１４上の液体層７を回収せずに、ウエハステージ６を計測ステーション１から露光ステーション２へ移動させてもよい。

制御装置は、レチクルアライメント検出系１５を用いてステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａを検出できるようにＸＹステージを移動する。ウエハステージ６を計測ステーション１から露光ステーション２へ移動させる際に、ステージ基準プレート１４上の液体層７を回収した場合は、制御装置は液体供給装置を用いて投影光学系９とステージ基準プレート１４の間に液体層７の供給を行う。

続いて、レチクルアライメント検出系１５により、レチクル基準マーク１３と投影光学系９と液体層７を通して基準マーク１４ａの検出を行う。すなわち、レチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａとのＸＹ方向の関係、およびＺ方向の関係を投影光学系９と液体層７とを通して検出する。これにより投影光学系９と液体層７とを通して、投影光学系９がウエハ５上に投影するレチクルパターン像の位置が基準マーク１４ａを使って検出されたことになる。

このレチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａの位置合わせは実際にウエハ５を露光する光源と同一の光源を用い、照明光学系８とレチクル基準マーク１３と投影光学系９とを通してステージ基準プレート１４上の基準マーク１４ａを検出するものでもよい。このとき、ウエハステージ６内にあり、基準マーク１４ａの下に配置されている光量センサー２１の検出値が最大となるように、レチクル基準マーク１３に対し基準マーク１４ａの位置合わせを行う。また、基準マーク１４ａに対しレチクル基準マーク１３の位置合わせを行ってもよい。

基準マーク１４ａを使って、液体層７を通して形成するレチクルパターン像の位置検出が終了すると、ＸＹステージを駆動して、ウエハ５上のショット領域を投影光学系９の下の液体層７による液浸部分へ移動させる。

そして、計測ステーション１にて求めたウエハ５の各位置情報を使って、ウエハ５上の各ショット領域を走査露光する。走査露光中は、計測ステーション１にて得られた基準マーク１４ａによる位置情報、および露光ステーション２にて求めたレチクルパターン像の投影位置情報に基づいて、ウエハ５上の各ショット領域とレチクル３との位置合わせが行われる。

また、走査露光中は、計測ステーション１にて得られたステージ基準プレート１４表面とウエハ５表面との関係、および露光ステーション２にて、液体層７を通して求めたステージ基準プレート１４表面とレチクルパターン像面との位置関係に基づいて制御する。このように、フォーカス検出系２２を使うことなしに、ウエハ５表面とレチクルパターン像面との位置関係が調整される。

実施例１による液浸露光装置を示す模式図である。 レチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａの位置合わせの一例を示す図である。 レチクル基準マーク１３と基準マーク１４ａの位置合わせの別の例を示す図である。 ウエハアライメントマークと基準マークを示す平面図である。 実施例２による液浸露光装置を示す模式図である。

符号の説明

１ 計測ステーション
２ 露光ステーション
３ レチクル
４ レチクルステージ
５ ウエハ
６ ウエハステージ
７ 液体層
８ 照明光学系
９ 投影光学系
１０ａ、１１ａ ミラー
１０ｂ、１１ｂ、１１ｃ レーザ干渉計
１３ レチクル基準マーク
１４ ステージ基準プレート
１４ａ 基準マーク（レチクルアライメント検出用）
１４ｂ 基準マーク（ウエハアライメント検出用）
１５ レチクルアライメント検出系
１６ ファイバ部
１７ 照明部
１８ 対物レンズ部
１９ リレーレンズ部
２０ 撮像素子
２１ 光量センサー
２２ フォーカス検出系
２３ ウエハアライメント検出系
２４ ウエハアライメントマーク

Claims (8)

1. 基板の表面に液体層を介して原版のパターンを露光する露光ステーションと、
   液体層を介して基板ステージ上の前記基板の位置を計測し、その計測値を、前記露光ステーションにおいて前記基板と前記原版の位置合わせを行うための制御手段に出力する計測ステーションと、を備えたことを特徴とする液浸露光装置。
2. 基板の表面に液体層を介して原版のパターンを露光する露光ステーションと、基板ステージ上の前記基板およびステージ基準プレートの位置を計測し、その計測値を、前記露光ステーションにおいて前記基板と前記原版の位置合わせを行うための制御手段に出力する計測ステーションと、を備えた液浸露光装置であって、前記計測ステーションにおいて、液体層を介して前記ステージ基準プレートの位置を計測し、前記基板の計測値を補正することを特徴とする液浸露光装置。
3. 前記露光ステーションと前記計測ステーション間を交互に移動する複数の基板ステージを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の液浸露光装置。
4. 前記計測ステーションは、前記基板のフォーカス位置を計測するフォーカス検出系と、前記基板のアライメント位置を検出するアライメント検出系と、を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の液浸露光装置。
5. 基板ステージ上の基板の表面に液体層を介して原版のパターンを露光する液浸露光方法であって、
   計測ステーションにおいて、基板ステージ上の基板の位置を液体層を介して計測する工程と、
   計測ステーションから露光ステーションに基板を移送する工程と、
   露光ステーションにおいて、計測ステーションによる計測値に基づいて基板と原版の位置合わせを行う工程と、
   露光ステーションにおいて、液体層を介して基板を露光する工程と、を有することを特徴とする液浸露光方法。
6. 露光ステーションの液体層が基板ステージ上の基板及び／又はステージ基準プレートに与える変形と同じ変形を計測ステーションの液体層が基板及び／又はステージ基準プレートに与えることを特徴とする請求項５記載の液浸露光方法。
7. 基板ステージ上の基板の表面に液体層を介して原版のパターンを露光する液浸露光方法であって、
   計測ステーションにおいて、基板ステージ上のステージ基準プレートの位置を液体層を介して計測する工程と、
   計測ステーションにおいて、基板ステージ上のステージ基準プレートおよび基板の位置を液体層を介さずに直接計測し、得られた計測値を、液体層を介して計測されたステージ基準プレートの位置と比較して補正する工程と、
   計測ステーションから露光ステーションに基板を移送する工程と、
   露光ステーションにおいて、計測ステーションによる補正された計測値に基づいて基板と原版の位置合わせを行う工程と、
   露光ステーションにおいて、液体層を介して基板を露光する工程と、を有することを特徴とする液浸露光方法。
8. 露光ステーションの液体層が基板及び／又はステージ基準プレートに与える変形と同じ変形を計測ステーションの液体層がステージ基準プレートに与えることを特徴とする請求項７記載の液浸露光方法。

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