JP2009032748A - Exposure method and exposure device, and method for manufacturing device - Google Patents

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the characteristics of a plurality of mark detection systems precisely. <P>SOLUTION: The exposure device includes a wafer stage WST having an upper surface on which a pair of Y scales (gratings) 39Y<SB>1</SB>and 39Y<SB>2</SB>are arranged, an encoder system having a plurality of Y heads 67 and 68 of different position in the X axis direction and measuring the position of the wafer stage in the Y axis direction and the θz direction based on the measurements of the Y heads 68 and 67 facing the pair of Y scales 39Y<SB>1</SB>and 39Y<SB>2</SB>, respectively, a plurality of alignment systems AL1 ans AL2<SB>1</SB>-AL2<SB>4</SB>having different detection regions in the X axis direction, and a controller. Based on the measurements of the encoder system, the controller moves the wafer stage in the X axis direction while managing the position of the wafer stage WST in the Y axis direction and the θz direction and measures the characteristics of the plurality of alignment systems by detecting at least one mark existing on the wafer stage using the plurality of alignment systems, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, an exposure method and an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like, and a device manufacturing using the exposure method Regarding the method.

従来、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイス(電子デバイスなど)を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが、主として用いられている。   Conventionally, in a lithography process for manufacturing microdevices (electronic devices, etc.) such as semiconductor elements and liquid crystal display elements, a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type projection exposure is used. An apparatus (a so-called scanning stepper (also called a scanner)) or the like is mainly used.

このようなステッパやスキャナ等では、被露光基板、例えばウエハを保持するステージの位置計測は、レーザ干渉計を用いて行われるのが、一般的であった。しかるに、半導体素子の高集積化に伴う、パターンの微細化により、要求される性能が厳しくなり、例えば重ね合わせ誤差についてみると、総合的な重ね合わせ誤差の許容値が数nmのオーダーとなり、ステージの位置制御誤差の許容値もサブナノオーダー以下となり、今や、レーザ干渉計のビーム光路上の雰囲気の温度揺らぎ(空気揺らぎ)に起因する計測値の短期的な変動が無視できなくなってきた。   In such a stepper or scanner, the position of a substrate to be exposed, for example, a stage that holds a wafer, is generally measured using a laser interferometer. However, the required performance becomes severe due to the miniaturization of the pattern accompanying the high integration of the semiconductor element. For example, regarding the overlay error, the overall tolerance of the overlay error is on the order of several nanometers. The permissible value of the position control error is less than sub-nano order, and now, short-term fluctuations in measured values due to temperature fluctuations (air fluctuations) of the atmosphere on the beam optical path of the laser interferometer can no longer be ignored.

そこで、最近では、干渉計に比べて空気揺らぎの影響を受け難い高分解能のエンコーダが注目されるようになっており、該エンコーダをウエハステージ等の位置計測に用いる露光装置の開発が行なわれている。   Therefore, recently, high-resolution encoders that are less susceptible to air fluctuations than interferometers have attracted attention, and an exposure apparatus that uses the encoders to measure the position of a wafer stage or the like has been developed. Yes.

しかしながら、エンコーダを用いる場合、干渉計と同程度の広範囲でのウエハステージの高精度な位置計測を可能とし、しかも装置全体のスループットを維持するためには、解決しなければならない問題は少なくない。その1つとして、ウエハアライメントに際し、スループットを低下させることなく、アライメント精度を向上させることがある。   However, when an encoder is used, there are a number of problems that need to be solved in order to enable highly accurate position measurement of the wafer stage over a wide range similar to that of an interferometer and to maintain the throughput of the entire apparatus. One of them is to improve the alignment accuracy without reducing the throughput during wafer alignment.

本発明は、上述した事情の下になされたもので、第1の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、所定の平面内で物体を保持して移動する移動体上の一面に配置され、前記平面に平行な第1方向を周期方向とする格子を有する一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1エンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を管理しつつ、前記移動体を前記平面に平行で前記第1方向に直交する第2方向へ移動させ、前記第2方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系をそれぞれ用いて、前記移動体上に存在する少なくとも1つのマークを検出することで、前記複数のマーク検出系の特性測定を行なう特性測定工程を含む露光方法である。   The present invention has been made under the circumstances described above. From a first viewpoint, the present invention is an exposure method in which an object is exposed by an energy beam to form a pattern on the object, and the object is formed within a predetermined plane. A plurality of different positions with respect to the second direction respectively facing a pair of first gratings having a grating having a first direction parallel to the plane as a periodic direction. Based on the measurement value of the first encoder head, the movable body is parallel to the plane and orthogonal to the first direction while managing the position of the movable body in the first direction and the rotational direction in the plane. By detecting at least one mark existing on the moving body using a plurality of mark detection systems that are moved in two directions and that have different detection area positions in the second direction, respectively. Characteristic measurement step of performing a mark detection system characteristic measurement of an exposure method comprising.

これによれば、一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1エンコーダヘッドの計測値に基づいて、移動体の第1方向及び平面内の回転方向の位置を高精度に管理しつつ、移動体を第2方向へ移動させ、第2方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系をそれぞれ用いて、移動体上に存在する少なくとも1つのマークを検出することで、複数のマーク検出系の特性測定を行なう。これにより、移動体の第1方向及び回転方向の位置制御誤差を極力排除した状態で、マークの位置情報をマーク検出系毎に求めることができ、結果的に複数のマーク検出系の特性を精度良く計測することが可能になる。   According to this, the position of the moving body in the first direction and the rotational direction in the plane is determined based on the measurement values of the plurality of first encoder heads that are different in position with respect to the second direction respectively facing the pair of first gratings. While moving with high accuracy, the moving body is moved in the second direction, and at least one mark existing on the moving body is detected by using a plurality of mark detection systems in which the positions of the detection areas are different in the second direction. Thus, the characteristics of the plurality of mark detection systems are measured. As a result, the position information of the mark can be obtained for each mark detection system with the position control error in the first direction and the rotation direction of the moving body eliminated as much as possible. As a result, the characteristics of the plurality of mark detection systems can be accurately obtained. It becomes possible to measure well.

本発明は、第2の観点からすると、本発明の露光方法を用いて物体上にパターンを形成する工程と;前記パターンが形成された物体を現像する工程と;を含むデバイス製造方法である。   From a second viewpoint, the present invention is a device manufacturing method including a step of forming a pattern on an object using the exposure method of the present invention; and a step of developing the object on which the pattern is formed.

本発明は、第3の観点からすると、エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、所定の平面内で物体を保持して移動するとともに、その一面に前記平面に平行な第1方向を周期方向とする格子を有する一対の第1グレーティングが前記物体の載置領域を前記第1方向に直交する第2方向に挟んで配置された移動体と;前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1ヘッドを有し、前記一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する2つの前記第1ヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を計測するエンコーダシステムと;前記第2方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系と;前記エンコーダシステムの計測結果に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を管理しつつ、前記移動体を前記平面に平行で前記第1方向に直交する第2方向へ移動させ、前記複数のマーク検出系をそれぞれ用いて前記移動体上に存在する少なくとも1つのマークを検出することで、前記複数のマーク検出系の特性測定を行なう制御装置と;を備える露光装置である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object, moves the object while holding the object in a predetermined plane, A moving body in which a pair of first gratings each having a grating whose periodic direction is a first direction parallel to the plane is disposed with a placement region of the object sandwiched in a second direction orthogonal to the first direction; The plurality of first heads having different positions with respect to the second direction, and the first direction and the plane of the moving body based on the measurement values of the two first heads respectively facing the pair of first gratings An encoder system for measuring a position in the rotation direction of the plurality of mark detection systems, wherein a plurality of mark detection systems differ in the position of the detection region with respect to the second direction; While managing the position of the moving body in the first direction and the rotational direction in the plane, the moving body is moved in a second direction parallel to the plane and orthogonal to the first direction, and the plurality of mark detection systems And a control device that measures the characteristics of the plurality of mark detection systems by detecting at least one mark that is present on the moving body.

これによれば、制御装置により、エンコーダシステムの計測結果に基づいて、移動体の第1方向及び平面内の回転方向の位置を管理しつつ、移動体を第2方向へ移動させ、複数のマーク検出系をそれぞれ用いて移動体上に存在する少なくとも1つのマークを順次検出することで、複数のマーク検出系の特性測定が行なわれる。これにより、移動体の第1方向及び回転方向の位置制御誤差を極力排除した状態で、マークの位置情報をマーク検出系毎に求めることができ、結果的に複数のマーク検出系の特性を精度良く計測することが可能になる。   According to this, the control device moves the moving body in the second direction while managing the position of the moving body in the first direction and the rotational direction in the plane based on the measurement result of the encoder system, and a plurality of marks. Characteristic measurement of a plurality of mark detection systems is performed by sequentially detecting at least one mark present on the moving body using each detection system. As a result, the position information of the mark can be obtained for each mark detection system with the position control error in the first direction and the rotation direction of the moving body eliminated as much as possible. As a result, the characteristics of the plurality of mark detection systems can be accurately obtained. It becomes possible to measure well.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図14に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.

図1には、一実施形態の露光装置100の構成が概略的に示されている。露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。後述するように本実施形態では、投影光学系PLが設けられており、以下においては、この投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。   FIG. 1 schematically shows a configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment. The exposure apparatus 100 is a step-and-scan type scanning exposure apparatus, that is, a so-called scanner. As will be described later, in the present embodiment, a projection optical system PL is provided. In the following description, a direction parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL is a Z-axis direction, and a reticle in a plane perpendicular to the Z-axis direction. The direction in which the wafer is relatively scanned is the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis and the Y-axis is the X-axis direction, and the rotation (tilt) directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are θx, θy, And the θz direction will be described.

露光装置100は、照明系10、該照明系10からの露光用照明光(以下、照明光、又は露光光と呼ぶ)ILにより照明されるレチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRから射出された照明光ILをウエハW上に投射する投影光学系PLを含む投影ユニット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等を含んでいる。ウエハステージWST上には、ウエハWが載置されている。   The exposure apparatus 100 is emitted from an illumination system 10, a reticle stage RST and a reticle R that hold a reticle R that is illuminated by exposure illumination light (hereinafter referred to as illumination light or exposure light) IL from the illumination system 10. A projection unit PU including a projection optical system PL that projects the illumination light IL onto the wafer W, a stage device 50 having a wafer stage WST and a measurement stage MST, and a control system thereof. Wafer W is placed on wafer stage WST.

照明系10は、例えば特開2001−313250号公報(対応する米国特許出願公開第2003/0025890号明細書)などに開示されるように、光源と、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド等(いずれも不図示)を有する照明光学系とを含む。この照明系10は、レチクルブラインド(マスキングシステム)で規定されたレチクルR上のスリット状の照明領域IARを照明光(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。また、オプティカルインテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、ロッドインテグレータ(内面反射型インテグレータ)あるいは回折光学素子などを用いることができる。   The illumination system 10 includes, for example, an illuminance uniformizing optical system including a light source, an optical integrator, and the like, as disclosed in JP 2001-313250 A (corresponding US Patent Application Publication No. 2003/0025890). And an illumination optical system having a reticle blind or the like (both not shown). The illumination system 10 illuminates a slit-shaped illumination area IAR on a reticle R defined by a reticle blind (masking system) with illumination light (exposure light) IL with substantially uniform illuminance. Here, as the illumination light IL, for example, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used. As the optical integrator, for example, a fly-eye lens, a rod integrator (internal reflection type integrator), a diffractive optical element, or the like can be used.

レチクルステージRST上には、回路パターンなどがそのパターン面(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等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図6参照)によって、XY平面内で微少駆動可能であるとともに、走査方向(図1における紙面内左右方向であるY軸方向)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 (the lower surface in FIG. 1) is fixed, for example, by vacuum suction. The reticle stage RST can be slightly driven in the XY plane by a reticle stage drive system 11 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6) including a linear motor, for example, and also in the scanning direction (left and right direction in FIG. 1). Can be driven at a scanning speed designated in the Y-axis direction).

レチクルステージRSTの移動面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)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(あるいは、レトロリフレクタ)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0.25nm程度の分解能で常時検出される。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6参照)に送られる。主制御装置20は、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系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。なお、移動鏡15に代えて、レチクルステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(移動鏡15の反射面に相当)を形成することとしても良い。また、レチクル干渉計116はZ軸、θx及びθy方向の少なくとも1つに関するレチクルステージRSTの位置情報も計測可能としても良い。   Position information within the moving plane of reticle stage RST (including rotation information in the θz direction) is transferred by reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 116 to moving mirror 15 (actually in the Y-axis direction). Through a Y-moving mirror (or retro reflector) having an orthogonal reflecting surface and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction), detection is always performed with a resolution of, for example, about 0.25 nm. Is done. The measurement value of reticle interferometer 116 is sent to main controller 20 (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6). Main controller 20 calculates the position of reticle stage RST in the X-axis direction, Y-axis direction, and θz direction based on the measurement value of reticle interferometer 116 and controls reticle stage drive system 11 based on the calculation result. Thus, the position (and speed) of reticle stage RST is controlled. Instead of the movable mirror 15, the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflective surface (corresponding to the reflective surface of the movable mirror 15). In addition, reticle interferometer 116 may be capable of measuring position information of reticle stage RST with respect to at least one of the Z-axis, θx, and θy directions.

投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの図1における下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、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を有する投影光学系PLとを含む。投影光学系PLとしては、例えばZ軸方向と平行な光軸AXに沿って配列される複数のレンズ(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系10からの照明光ILによって照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、その第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感光剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。即ち、本実施形態では照明系10、レチクル及び投影光学系PLによってウエハW上にパターンが生成され、照明光ILによるウエハW上の感応層(レジスト層)の露光によってウエハW上にそのパターンが形成される。   Projection unit PU is arranged below reticle stage RST in FIG. The projection unit PU includes a lens barrel 40 and a projection optical system PL having a plurality of optical elements held in the lens barrel 40 in a predetermined positional relationship. As the projection optical system PL, for example, a refractive optical system including a plurality of lenses (lens elements) arranged along an optical axis AX parallel to the Z-axis direction is used. The projection optical system PL is, for example, both-side telecentric and has a predetermined projection magnification (for example, 1/4, 1/5, 1/8, etc.). For this reason, when the illumination area IAR is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, the illumination that has passed through the reticle R, in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially aligned, is passed. A reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR (a reduced image of a part of the circuit pattern) passes through the projection optical system PL (projection unit PU) by the light IL, and its second surface (image surface). It is formed in a region (hereinafter also referred to as an exposure region) IA that is conjugated to the illumination region IAR on the wafer W, the surface of which is coated with a resist (photosensitive agent). The reticle stage RST and wafer stage WST are driven synchronously to move the reticle relative to the illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and to the exposure area (illumination light IL). By moving the wafer W relative to the scanning direction (Y-axis direction), scanning exposure of one shot area (partition area) on the wafer W is performed, and a reticle pattern is transferred to the shot area. That is, in this embodiment, a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposure of the sensitive layer (resist layer) on the wafer W by the illumination light IL. It is formed.

なお、不図示ではあるが、投影ユニットPUは、防振機構を介して3本の支柱で支持される鏡筒定盤に搭載されている。ただし、これに限らず、例えば国際公開第2006/038952号パンフレットに開示されているように、投影ユニットPUの上方に配置される不図示のメインフレーム部材、あるいはレチクルステージRSTが配置されるベース部材などに対して投影ユニットPUを吊り下げ支持しても良い。   Although not shown, the projection unit PU is mounted on a lens barrel surface plate supported by three support columns via a vibration isolation mechanism. However, the present invention is not limited to this. For example, as disclosed in the pamphlet of International Publication No. 2006/038952, a main frame member (not shown) disposed above the projection unit PU or a base member on which the reticle stage RST is disposed. For example, the projection unit PU may be supported by being suspended.

本実施形態の露光装置100では、液浸法を適用した露光が行われるため、投影光学系PLの開口数NAが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。そこで、ペッツヴァルの条件を満足させ、かつ投影光学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系(カタディ・オプトリック系)を投影光学系として採用しても良い。また、ウエハWには感光層だけでなく、例えばウエハ又は感光層を保護する保護膜(トップコート膜)などを形成しても良い。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, since exposure using a liquid immersion method is performed, the reticle side aperture increases as the numerical aperture NA of the projection optical system PL substantially increases. Therefore, in order to satisfy Petzval's conditions and avoid the enlargement of the projection optical system, a catadioptric system including a mirror and a lens can be adopted as the projection optical system. good. In addition to the photosensitive layer, for example, a protective film (top coat film) for protecting the wafer or the photosensitive layer may be formed on the wafer W.

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、ここではレンズ(以下、「先端レンズ」ともいう)191を保持する鏡筒40の下端部周囲を取り囲むように、局所液浸装置8の一部を構成するノズルユニット32が設けられている。本実施形態では、ノズルユニット32は、図1に示されるように、その下端面が先端レンズ191の下端面とほぼ面一に設定されている。また、ノズルユニット32は、液体Lqの供給口及び回収口と、ウエハWが対向して配置され、かつ回収口が設けられる下面と、液体供給管31A及び液体回収管31Bとそれぞれ接続される供給流路及び回収流路とを備えている。液体供給管31Aと液体回収管31Bとは、図3に示されるように、平面視(上方から見て)でX軸方向及びY軸方向に対して45°傾斜し、投影ユニットPUの中心(投影光学系PLの光軸AX、本実施形態では前述の露光領域IAの中心とも一致)を通りかつY軸と平行な直線(基準軸)LVに関して対称な配置となっている。   Further, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, in order to perform exposure using a liquid immersion method, an optical element on the most image plane side (wafer W side) constituting the projection optical system PL, here a lens (hereinafter referred to as “tip”). A nozzle unit 32 constituting a part of the local liquid immersion device 8 is provided so as to surround the periphery of the lower end portion of the lens barrel 40 holding the 191) (also referred to as a “lens”). In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the lower end surface of the nozzle unit 32 is set substantially flush with the lower end surface of the tip lens 191. Further, the nozzle unit 32 is connected to the supply port and the recovery port of the liquid Lq, the lower surface on which the wafer W is disposed and provided with the recovery port, and the supply connected to the liquid supply tube 31A and the liquid recovery tube 31B, respectively. A flow path and a recovery flow path are provided. As shown in FIG. 3, the liquid supply pipe 31 </ b> A and the liquid recovery pipe 31 </ b> B are inclined by 45 ° with respect to the X-axis direction and the Y-axis direction in plan view (viewed from above). It is symmetrically arranged with respect to a straight line (reference axis) LV that passes through the optical axis AX of the projection optical system PL (in this embodiment, also coincides with the center of the exposure area IA described above) and is parallel to the Y axis.

液体供給管31Aには、その一端が液体供給装置5(図1では不図示、図6参照)に接続された不図示の供給管の他端が接続されており、液体回収管31Bには、その一端が液体回収装置6(図1では不図示、図6参照)に接続された不図示の回収管の他端が接続されている。   The other end of the supply pipe (not shown) whose one end is connected to the liquid supply device 5 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) is connected to the liquid supply pipe 31A. The other end of a recovery pipe (not shown) whose one end is connected to the liquid recovery device 6 (not shown in FIG. 1, see FIG. 6) is connected.

液体供給装置5は、液体を供給するためのタンク、加圧ポンプ、温度制御装置、並びに液体供給管31Aに対する液体の供給・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、例えば液体の供給・停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。前記温度制御装置は、タンク内の液体の温度を、例えば露光装置が収納されているチャンバ(不図示)内の温度と同程度の温度に調整する。なお、タンク、加圧ポンプ、温度制御装置、バルブなどは、そのすべてを露光装置100で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置100が設置される工場などの設備で代替することもできる。   The liquid supply device 5 includes a tank for supplying liquid, a pressure pump, a temperature control device, a valve for controlling supply / stop of the liquid to the liquid supply pipe 31A, and the like. As the valve, for example, it is desirable to use a flow rate control valve so that not only the supply / stop of the liquid but also the flow rate can be adjusted. The temperature control device adjusts the temperature of the liquid in the tank to, for example, the same temperature as the temperature in a chamber (not shown) in which the exposure apparatus is accommodated. Note that the tank, pressure pump, temperature control device, valve, and the like need not all be provided in the exposure apparatus 100, and at least a part of them may be replaced by equipment such as a factory in which the exposure apparatus 100 is installed. it can.

液体回収装置6は、液体を回収するためのタンク及び吸引ポンプ、並びに液体回収管31Bを介した液体の回収・停止を制御するためのバルブ等を含んでいる。バルブとしては、液体供給装置5のバルブと同様に流量制御弁を用いることが望ましい。なお、タンク、吸引ポンプ、バルブなどは、そのすべてを露光装置100で備えている必要はなく、少なくとも一部を露光装置100が設置される工場などの設備で代替することもできる。   The liquid recovery device 6 includes a tank and a suction pump for recovering the liquid, a valve for controlling recovery / stop of the liquid via the liquid recovery pipe 31B, and the like. As the valve, it is desirable to use a flow rate control valve similarly to the valve of the liquid supply device 5. Note that the tank, the suction pump, the valve, and the like do not have to be all provided in the exposure apparatus 100, and at least a part of them can be replaced by equipment such as a factory in which the exposure apparatus 100 is installed.

本実施形態では、上記の液体として、ArFエキシマレーザ光(波長193nmの光)が透過する純水(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。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できると共に、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。   In this embodiment, pure water that transmits ArF excimer laser light (light having a wavelength of 193 nm) (hereinafter, simply referred to as “water” unless otherwise required) is used as the liquid. Pure water can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like, and has an advantage that it does not adversely affect the photoresist, optical lens, etc. on the wafer.

ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率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。   The refractive index n of water with respect to ArF excimer laser light 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5及び液体回収装置6は、それぞれコントローラを具備しており、それぞれのコントローラは、主制御装置20によって制御される(図6参照)。液体供給装置5のコントローラは、主制御装置20からの指示に応じ、液体供給管31Aに接続されたバルブを所定開度で開き、液体供給管31A、供給流路、及び供給口を介して先端レンズ191とウエハWとの間に液体(水)を供給する。また、このとき、液体回収装置6のコントローラは、主制御装置20からの指示に応じ、液体回収管31Bに接続されたバルブを所定開度で開き、回収口、回収流路、及び液体回収管31Bを介して、先端レンズ191とウエハWとの間から液体回収装置6(液体のタンク)の内部に液体(水)を回収する。このとき、主制御装置20は、先端レンズ191とウエハWとの間に供給される水の量と、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5のコントローラ、液体回収装置6のコントローラに対して指令を与える。従って、先端レンズ191とウエハWとの間に、一定量の液体(水)Lq(図1参照)が保持される。この場合、先端レンズ191とウエハWとの間に保持された液体(水)Lqは、常に入れ替わっている。   Each of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 includes a controller, and each controller is controlled by the main controller 20 (see FIG. 6). The controller of the liquid supply apparatus 5 opens a valve connected to the liquid supply pipe 31A at a predetermined opening degree according to an instruction from the main control apparatus 20, and the tip is provided through the liquid supply pipe 31A, the supply flow path, and the supply port. A liquid (water) is supplied between the lens 191 and the wafer W. At this time, the controller of the liquid recovery apparatus 6 opens the valve connected to the liquid recovery pipe 31B at a predetermined opening degree in response to an instruction from the main control apparatus 20, and sets the recovery port, the recovery flow path, and the liquid recovery pipe The liquid (water) is recovered from between the tip lens 191 and the wafer W into the liquid recovery apparatus 6 (liquid tank) via 31B. At this time, the main controller 20 controls the controller of the liquid supply device 5 and the liquid recovery so that the amount of water supplied between the tip lens 191 and the wafer W is always equal to the amount of recovered water. Commands are given to the controller of the device 6. Accordingly, a certain amount of liquid (water) Lq (see FIG. 1) is held between the front lens 191 and the wafer W. In this case, the liquid (water) Lq held between the tip lens 191 and the wafer W is always replaced.

上記の説明から明らかなように、本実施形態では、ノズルユニット32、液体供給装置5、液体回収装置6、液体供給管31A及び液体回収管31B等を含み、局所液浸装置8が構成されている。なお、局所液浸装置8の一部、例えば少なくともノズルユニット32は、投影ユニットPUを保持するメインフレーム(前述の鏡筒定盤を含む)に吊り下げ支持されても良いし、メインフレームとは別のフレーム部材に設けても良い。あるいは、前述の如く投影ユニットPUが吊り下げ支持される場合は、投影ユニットPUと一体にノズルユニット32を吊り下げ支持しても良いが、本実施形態では投影ユニットPUとは独立に吊り下げ支持される計測フレームにノズルユニット32を設けている。この場合、投影ユニットPUを吊り下げ支持していなくても良い。   As is apparent from the above description, in this embodiment, the local liquid immersion device 8 is configured including the nozzle unit 32, the liquid supply device 5, the liquid recovery device 6, the liquid supply tube 31A, the liquid recovery tube 31B, and the like. Yes. Note that a part of the local liquid immersion device 8, for example, at least the nozzle unit 32, may be supported by being suspended from a main frame (including the lens barrel surface plate) holding the projection unit PU. You may provide in another frame member. Alternatively, when the projection unit PU is supported by being suspended as described above, the nozzle unit 32 may be suspended and supported integrally with the projection unit PU, but in the present embodiment, the projection unit PU is suspended and supported independently of the projection unit PU. A nozzle unit 32 is provided on the measurement frame. In this case, the projection unit PU may not be suspended and supported.

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、上記と同様に後述する計測テーブルと先端レンズ191との間に水を満たすことが可能である。   Even when the measurement stage MST is positioned below the projection unit PU, it is possible to fill water between a measurement table (to be described later) and the front lens 191 in the same manner as described above.

なお、上記の説明では、一例として液体供給管(ノズル)と液体回収管(ノズル)とがそれぞれ1つずつ設けられているものとしたが、これに限らず、周囲の部材との関係を考慮しても配置が可能であれば、例えば、国際公開第99/49504号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系PLを構成する最下端の光学部材(先端レンズ)191とウエハWとの間に液体を供給することができるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第2004/053955号パンフレットに開示されている液浸機構、あるいは欧州特許公開第1420298号公報に開示されている液浸機構なども本実施形態の露光装置に適用することができる。   In the above description, one liquid supply pipe (nozzle) and one liquid recovery pipe (nozzle) are provided as an example. However, the present invention is not limited to this, and the relationship with surrounding members is considered. However, if the arrangement is possible, for example, as disclosed in International Publication No. 99/49504, a configuration having a large number of nozzles may be employed. In short, as long as the liquid can be supplied between the lowermost optical member (tip lens) 191 constituting the projection optical system PL and the wafer W, any configuration may be used. For example, an immersion mechanism disclosed in International Publication No. 2004/053955 pamphlet or an immersion mechanism disclosed in European Patent Publication No. 1420298 can be applied to the exposure apparatus of this embodiment.

図1に戻り、ステージ装置50は、ベース盤12の上方に配置されたウエハステージWST及び計測ステージMST、これらのステージWST,MSTの位置情報を計測する計測システム200(図6参照)、及びステージWST,MSTを駆動するステージ駆動系124(図6参照)などを備えている。計測システム200は、図6に示されるように、干渉計システム118及びエンコーダシステム150などを含む。干渉計システム118は、図2に示されるように、ウエハステージWSTの位置計測用のY干渉計16、X干渉計126、127、128、並びに計測ステージMSTの位置計測用のY干渉計18及びY干渉計130等を含む。   Returning to FIG. 1, the stage apparatus 50 includes a wafer stage WST and a measurement stage MST disposed above the base board 12, a measurement system 200 (see FIG. 6) that measures positional information of these stages WST and MST, and a stage. A stage drive system 124 (see FIG. 6) for driving WST and MST is provided. As shown in FIG. 6, the measurement system 200 includes an interferometer system 118, an encoder system 150, and the like. As shown in FIG. 2, interferometer system 118 includes Y interferometer 16 for measuring the position of wafer stage WST, X interferometers 126, 127, and 128, and Y interferometer 18 for measuring the position of measurement stage MST and Y interferometer 130 and the like are included.

図1に戻り、ウエハステージWST,計測ステージMSTそれぞれの底面には、不図示の非接触軸受、例えば真空予圧型空気静圧軸受(以下、「エアパッド」と呼ぶ)が複数ヶ所に設けられており、これらのエアパッドからベース盤12の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤12の上方にウエハステージWST,計測ステージMSTが数μm程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。また、ステージWST,MSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系124(図6参照)によって、Y軸方向(図1における紙面内左右方向)及びX軸方向(図1における紙面直交方向)に独立して駆動可能である。   Returning to FIG. 1, non-contact bearings (not shown), for example, vacuum preload type aerostatic bearings (hereinafter referred to as “air pads”) are provided at a plurality of locations on the bottom surfaces of wafer stage WST and measurement stage MST. The wafer stage WST and the measurement stage MST are supported in a non-contact manner above the base board 12 with a clearance of about several μm by the static pressure of the pressurized air ejected from the air pads toward the upper surface of the base board 12. Has been. The stages WST and MST are independent in the Y-axis direction (left and right direction in the drawing in FIG. 1) and X-axis direction (in the direction orthogonal to the drawing in FIG. 1) by a stage drive system 124 (see FIG. 6) including a linear motor and the like. And can be driven.

ウエハステージWSTは、不図示のリニアモータ等によってXY平面内で駆動されるステージ本体91と、ステージ本体91上に不図示のZ・レベリング機構(例えばボイスコイルモータなど)を介して搭載され、ステージ本体91に対してZ軸方向、θx方向、及びθy方向に相対的に微小駆動されるウエハテーブルWTBとを含んでいる。   Wafer stage WST is mounted on stage body 91 driven in the XY plane by a linear motor (not shown) and the like, and is mounted on stage body 91 via a Z / leveling mechanism (for example, a voice coil motor). It includes a wafer table WTB that is finely driven relative to the main body 91 in the Z-axis direction, the θx direction, and the θy direction.

ウエハテーブルWTB上には、ウエハWを真空吸着等によって保持するウエハホルダ(不図示)が設けられている。ウエハホルダはウエハテーブルWTBと一体に形成しても良いが、本実施形態ではウエハホルダとウエハテーブルWTBとを別々に構成し、例えば真空吸着などによってウエハホルダをウエハテーブルWTBの凹部内に固定している。また、ウエハテーブルWTBの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハWの表面とほぼ面一となる、液体Lqに対して撥液化処理された表面(撥液面)を有し、かつ外形(輪郭)が矩形でその中央部にウエハホルダ(ウエハの載置領域)よりも一回り大きな円形の開口が形成されたプレート(撥液板)28が設けられている。プレート28は、低熱膨張率の材料、例えばガラス又はセラミックス(ショット社のゼロデュア(商品名)、AlあるいはTiCなど)から成り、その表面には、例えばフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン(テフロン(登録商標))等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料あるいはシリコン系樹脂材料などにより撥液膜が形成される。さらにプレート28は、図4のウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の平面図に示されるように、円形の開口を囲む、外形(輪郭)が矩形の第1撥液領域28aと、第1撥液領域28aの周囲に配置された矩形枠状(環状)の第2撥液領域28bとを有する。第1撥液領域28aは、例えば露光動作時、ウエハの表面からはみ出す液浸領域14の少なくとも一部が形成され、第2撥液領域28bは、後述のエンコーダシステムのためのスケールが形成される。なお、プレート28はその表面の少なくとも一部がウエハの表面と面一でなくても良い、すなわち異なる高さであっても良い。また、プレート28は単一のプレートでも良いが、本実施形態では複数のプレート、例えば第1及び第2撥液領域28a、28bにそれぞれ対応する第1及び第2撥液板を組み合わせて構成する。本実施形態では、前述の如く液体Lqとして水を用いるので、以下では第1及び第2撥液領域28a、28bをそれぞれ第1及び第2撥水板28a、28bとも呼ぶ。 On wafer table WTB, a wafer holder (not shown) for holding wafer W by vacuum suction or the like is provided. Although the wafer holder may be formed integrally with wafer table WTB, in this embodiment, the wafer holder and wafer table WTB are separately configured, and the wafer holder is fixed in the recess of wafer table WTB by, for example, vacuum suction. In addition, the upper surface of wafer table WTB has a surface (liquid repellent surface) that has been made liquid repellent with respect to liquid Lq and is substantially flush with the surface of wafer W placed on wafer holder, and has an outer shape. A plate (liquid repellent plate) 28 having a rectangular (contour) and a circular opening that is slightly larger than the wafer holder (wafer mounting region) is provided at the center thereof. The plate 28 is made of a material having a low coefficient of thermal expansion, such as glass or ceramics (Shot Corporation's Zerodur (trade name), Al 2 O 3, TiC, or the like). A liquid repellent film is formed of a fluorine resin material such as (Teflon (registered trademark)), an acrylic resin material, or a silicon resin material. Further, as shown in the plan view of wafer table WTB (wafer stage WST) in FIG. 4, plate 28 surrounds a circular opening and has a first liquid repellent area 28 a having a rectangular outer shape (contour) and a first liquid repellent area. A rectangular frame-shaped (annular) second liquid repellent region 28b disposed around the region 28a. The first liquid repellent area 28a is formed with, for example, at least a part of the liquid immersion area 14 protruding from the surface of the wafer during the exposure operation, and the second liquid repellent area 28b is formed with a scale for an encoder system described later. . It should be noted that at least a part of the surface of the plate 28 may not be flush with the surface of the wafer, that is, it may have a different height. The plate 28 may be a single plate, but in the present embodiment, a plurality of plates, for example, first and second liquid repellent plates corresponding to the first and second liquid repellent areas 28a and 28b, respectively, are combined. . In the present embodiment, since water is used as the liquid Lq as described above, the first and second liquid repellent regions 28a and 28b are also referred to as first and second water repellent plates 28a and 28b, respectively.

この場合、内側の第1撥水板28aには、露光光ILが照射されるのに対し、外側の第2撥水板28bには、露光光ILが殆ど照射されない。このことを考慮して、本実施形態では、第1撥水板28aの表面には、露光光IL(この場合、真空紫外域の光)に対する耐性が十分にある撥水コートが施された第1撥水領域が形成され、第2撥水板28bには、その表面に第1撥水領域に比べて露光光ILに対する耐性が劣る撥水コートが施された第2撥水領域が形成されている。一般にガラス板には、露光光IL(この場合、真空紫外域の光)に対する耐性が十分にある撥水コートを施し難いので、このように第1撥水板28aとその周囲の第2撥水板28bとの2部分に分離することは効果的である。なお、これに限らず、同一のプレートの上面に露光光ILに対する耐性が異なる2種類の撥水コートを施して、第1撥水領域、第2撥水領域を形成しても良い。また、第1及び第2撥水領域で撥水コートの種類が同一でも良い。例えば、同一のプレートに1つの撥水領域を形成するだけでも良い。   In this case, the inner first water repellent plate 28a is irradiated with the exposure light IL, whereas the outer second water repellent plate 28b is hardly irradiated with the exposure light IL. In view of this, in the present embodiment, the surface of the first water repellent plate 28a is provided with a water repellent coat that is sufficiently resistant to the exposure light IL (in this case, light in the vacuum ultraviolet region). One water-repellent region is formed, and the second water-repellent plate 28b is formed with a second water-repellent region on the surface of which a water-repellent coat that is less resistant to the exposure light IL than the first water-repellent region is formed. ing. In general, a glass plate is difficult to be provided with a water-repellent coating that is sufficiently resistant to exposure light IL (in this case, light in the vacuum ultraviolet region). Thus, the first water-repellent plate 28a and the second water-repellent layer around it are thus formed. It is effective to separate the board 28b into two parts. The first water repellent region and the second water repellent region may be formed by applying two types of water repellent coatings having different resistances to the exposure light IL on the upper surface of the same plate. Further, the same type of water repellent coating may be used in the first and second water repellent areas. For example, only one water repellent region may be formed on the same plate.

また、図4(A)から明らかなように、第1撥水板28aの+Y側の端部には、そのX軸方向の中央部に長方形の切り欠きが形成され、この切り欠きと第2撥水板28bとで囲まれる長方形の空間の内部(切り欠きの内部)に計測プレート30が埋め込まれている。この計測プレート30の長手方向の中央(ウエハテーブルWTBのセンターラインLL上)には、基準マークFMが形成されるとともに、該基準マークのX軸方向の一側と他側に、基準マークの中心に関して対称な配置で一対の空間像計測スリットパターン(スリット状の計測用パターン)SLが形成されている。各空間像計測スリットパターンSLとしては、一例として、Y軸方向とX軸方向とに沿った辺を有するL字状のスリットパターン、あるいはX軸及びY軸方向にそれぞれ延びる2つの直線状のスリットパターンなどを用いることができる。   As is clear from FIG. 4A, a rectangular notch is formed at the center of the first water repellent plate 28a on the + Y side in the X-axis direction. A measurement plate 30 is embedded in a rectangular space surrounded by the water repellent plate 28b (inside the cutout). At the center in the longitudinal direction of the measurement plate 30 (on the center line LL of the wafer table WTB), a reference mark FM is formed, and the center of the reference mark is formed on one side and the other side of the reference mark in the X-axis direction. A pair of aerial image measurement slit patterns (slit-like measurement patterns) SL are formed in a symmetric arrangement with respect to FIG. As each aerial image measurement slit pattern SL, as an example, an L-shaped slit pattern having sides along the Y-axis direction and the X-axis direction, or two linear slits extending in the X-axis and Y-axis directions, respectively. A pattern or the like can be used.

そして、上記各空間像計測スリットパターンSL下方のウエハステージWSTの内部には、図4(B)に示されるように、対物レンズ、ミラー、リレーレンズなどを含む光学系が収納されたL字状の筐体36が、ウエハテーブルWTBからステージ本体91の内部の一部を貫通する状態で、一部埋め込み状態で取り付けられている。筐体36は、図示は省略されているが、上記一対の空間像計測スリットパターンSLに対応して一対設けられている。   The wafer stage WST below each aerial image measurement slit pattern SL has an L shape in which an optical system including an objective lens, a mirror, a relay lens, and the like is housed as shown in FIG. 4B. The housing 36 is attached in a partially embedded state in a state of penetrating a part of the inside of the stage main body 91 from the wafer table WTB. Although not shown, the housing 36 is provided in a pair corresponding to the pair of aerial image measurement slit patterns SL.

上記筐体36内部の光学系は、空間像計測スリットパターンSLを透過した照明光ILを、L字状の経路に沿って導き、−Y方向に向けて射出する。なお、以下においては、便宜上、上記筐体36内部の光学系を筐体36と同一の符号を用いて送光系36と記述する。   The optical system inside the housing 36 guides the illumination light IL transmitted through the aerial image measurement slit pattern SL along the L-shaped path and emits it in the −Y direction. In the following, for convenience, the optical system inside the housing 36 is described as a light transmission system 36 using the same reference numerals as the housing 36.

さらに、第2撥水板28bの上面には、その4辺のそれぞれに沿って所定ピッチで多数の格子線が直接形成されている。これをさらに詳述すると、第2撥水板28bのX軸方向一側と他側(図4における左右両側)の領域には、Yスケール39Y1,39Y2がそれぞれ形成され、Yスケール39Y1,39Y2はそれぞれ、例えばX軸方向を長手方向とする格子線38が所定ピッチでY軸に平行な方向(Y軸方向)に沿って形成される、Y軸方向を周期方向とする反射型の格子(例えば回折格子)によって構成されている。 Furthermore, a large number of grid lines are directly formed on the upper surface of the second water repellent plate 28b at a predetermined pitch along each of the four sides. More specifically, Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are formed in regions on one side and the other side (left and right sides in FIG. 4) of the second water repellent plate 28b, respectively, and the Y scale 39Y 1 , 39Y 2 is a reflection type in which, for example, lattice lines 38 having a longitudinal direction in the X-axis direction are formed along a direction (Y-axis direction) parallel to the Y-axis at a predetermined pitch, and the Y-axis direction is a periodic direction. (For example, a diffraction grating).

同様に、第2撥水板28bのY軸方向一側と他側(図4における上下両側)の領域には、Yスケール39Y1及び39Y2に挟まれた状態でXスケール39X1,39X2がそれぞれ形成され、Xスケール39X1,39X2はそれぞれ、例えばY軸方向を長手方向とする格子線37が所定ピッチでX軸に平行な方向(X軸方向)に沿って形成される、X軸方向を周期方向とする反射型の格子(例えば回折格子)によって構成されている。上記各スケールとしては、第2撥水板28bの表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子RG(図8(A))が作成されたものが用いられている。この場合、各スケールには狭いスリット又は溝等から成る格子が目盛りとして所定間隔(ピッチ)で刻まれている。各スケールに用いられる回折格子の種類は限定されるものではなく、機械的に溝等が形成されたもののみならず、例えば、感光性樹脂に干渉縞を焼き付けて作成したものであっても良い。但し、各スケールは、例えば薄板状のガラスに上記回折格子の目盛りを、例えば138nm〜4μmの間のピッチ、例えば1μmピッチで刻んで作成されている。これらスケールは前述の撥液膜(撥水膜)で覆われている。なお、図4では、図示の便宜上から、格子のピッチは、実際のピッチに比べて格段に広く図示されている。その他の図においても同様である。 Similarly, the X scales 39X 1 and 39X 2 are sandwiched between the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 in the region on one side and the other side (upper and lower sides in FIG. 4) of the second water repellent plate 28b. Each of the X scales 39X 1 and 39X 2 is formed, for example, by forming lattice lines 37 having the Y axis direction as a longitudinal direction along a direction parallel to the X axis (X axis direction) at a predetermined pitch. It is constituted by a reflection type grating (for example, a diffraction grating) whose axial direction is the periodic direction. As each of the scales, a scale in which a reflective diffraction grating RG (FIG. 8A) is formed on the surface of the second water repellent plate 28b by using a hologram or the like is used. In this case, each scale is provided with a grid made up of narrow slits or grooves as scales at a predetermined interval (pitch). The type of the diffraction grating used for each scale is not limited, and may be not only those in which grooves or the like are mechanically formed, but may also be created by baking interference fringes on a photosensitive resin, for example. . However, each scale is formed by, for example, engraving the scale of the diffraction grating on a thin glass plate at a pitch between 138 nm and 4 μm, for example, 1 μm pitch. These scales are covered with the liquid repellent film (water repellent film) described above. In FIG. 4, for the convenience of illustration, the pitch of the grating is shown much wider than the actual pitch. The same applies to the other drawings.

このように、本実施形態では、第2撥水板28bそのものがスケールを構成するので、第2撥水板28bとして低熱膨張率のガラス板を用いることとしたものである。しかし、これに限らず、格子が形成された低熱膨張率のガラス板などから成るスケール部材を、局所的な伸縮が生じないように、例えば板ばね(又は真空吸着)等によりウエハテーブルWTBの上面に固定しても良く、この場合には、全面に同一の撥水コートが施された撥水板をプレート28に代えて用いても良い。あるいは、ウエハテーブルWTBを低熱膨張率の材料で形成することも可能であり、かかる場合には、一対のYスケールと一対のXスケールとは、そのウエハテーブルWTBの上面に直接形成しても良い。   Thus, in this embodiment, since the second water repellent plate 28b itself constitutes a scale, a glass plate having a low coefficient of thermal expansion is used as the second water repellent plate 28b. However, the upper surface of wafer table WTB is not limited to this, for example, by a leaf spring (or vacuum suction) or the like so as to prevent local expansion and contraction of the scale member made of a glass plate having a low thermal expansion coefficient on which a lattice is formed. In this case, a water repellent plate having the same water repellent coating on the entire surface may be used in place of the plate 28. Alternatively, wafer table WTB can be formed of a material having a low coefficient of thermal expansion. In such a case, the pair of Y scales and the pair of X scales may be formed directly on the upper surface of wafer table WTB. .

なお、回折格子を保護するために、撥水性をそなえた低熱膨張率のガラス板でカバーすることも有効である。ここで、ガラス板としては、厚さがウエハと同程度、例えば厚さ1mmのものを用いることができ、そのガラス板の表面がウエハ面と同じ高さ(面一)になるよう、ウエハテーブルWST上面に設置される。   In order to protect the diffraction grating, it is also effective to cover it with a glass plate having a low thermal expansion coefficient having water repellency. Here, as the glass plate, a glass plate having the same thickness as the wafer, for example, a thickness of 1 mm can be used, and the wafer table so that the surface of the glass plate is the same height (level) as the wafer surface. Installed on top of WST.

なお、各スケールの端付近には、後述するエンコーダヘッドとスケール間の相対位置を決めるための、不図示の位置出しパターンがそれぞれ設けられている。この位置出しパターンは例えば反射率の異なる格子線から構成され、この位置出しパターン上をエンコーダヘッドが走査すると、エンコーダの出力信号の強度が変化する。そこで、予め閾値を定めておき、出力信号の強度がその閾値を超える位置を検出する。この検出された位置を基準に、エンコーダヘッドとスケール間の相対位置を設定する。   A positioning pattern (not shown) for determining a relative position between an encoder head and a scale, which will be described later, is provided near the end of each scale. This positioning pattern is composed of, for example, grid lines having different reflectivities. When the encoder head scans the positioning pattern, the intensity of the output signal of the encoder changes. Therefore, a threshold is set in advance, and a position where the intensity of the output signal exceeds the threshold is detected. Based on the detected position, a relative position between the encoder head and the scale is set.

ウエハテーブルWTBの−Y端面,−X端面には、それぞれ鏡面加工が施され、図2に示される反射面17a,反射面17bが形成されている。干渉計システム118のY干渉計16、並びに3つのX干渉計126、127及び128(図1では、X干渉計126〜128は不図示、図2参照)は、これらの反射面17a、17bにそれぞれ干渉計ビーム(測長ビーム)を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置(例えば投影ユニットPUの側面に固定ミラーを配置し、そこを基準面とする)からの変位、すなわちウエハステージWSTのXY平面内の位置情報を計測し、この計測値が主制御装置20に供給される。本実施形態では、上記各干渉計として、一部(例えば干渉計128)を除いて、測長軸を複数有する多軸干渉計が用いられおり、Y干渉計16及びX干渉計126又は127のいずれかの計測値に基づいて、主制御装置20は、ウエハテーブルWTBのX,Y位置に加え、θx方向の回転情報(すなわちピッチング)、θy方向の回転情報(すなわちローリング)、及びθz方向の回転情報(すなわちヨーイング)も計測可能である。但し、本実施形態では、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、主として、後述するエンコーダシステムによって計測され、干渉計16,126〜128の計測値は、そのエンコーダシステムの計測値の長期的変動(例えばスケールの経時的な変形などによる)を補正(較正)する場合などに補助的に用いられる。   The -Y end surface and -X end surface of wafer table WTB are mirror-finished to form reflecting surface 17a and reflecting surface 17b shown in FIG. The Y interferometer 16 of the interferometer system 118 and the three X interferometers 126, 127 and 128 (in FIG. 1, X interferometers 126 to 128 are not shown, see FIG. 2) are connected to these reflecting surfaces 17a and 17b. By projecting an interferometer beam (length measuring beam) and receiving each reflected light, a reference position of each reflecting surface (for example, a fixed mirror is arranged on the side surface of the projection unit PU and used as a reference surface) ), That is, positional information of wafer stage WST in the XY plane is measured, and this measured value is supplied to main controller 20. In the present embodiment, a multi-axis interferometer having a plurality of measurement axes is used as each interferometer except for a part (for example, the interferometer 128), and the Y interferometer 16 and the X interferometer 126 or 127 are used. Based on one of the measured values, main controller 20 adds rotation information (that is, pitching) in the θx direction, rotation information in the θy direction (that is, rolling), and rotation information in the θz direction in addition to the X and Y positions of wafer table WTB. Rotational information (ie yawing) can also be measured. However, in this embodiment, position information (including rotation information in the θz direction) of wafer stage WST (wafer table WTB) in the XY plane is mainly measured by an encoder system described later, and interferometers 16, 126 to 128 are included. This measurement value is used as an auxiliary when correcting (calibrating) long-term fluctuations (for example, due to deformation of the scale over time) of the measurement value of the encoder system.

また、Y干渉計16は、ウエハ交換のため、後述するアンローディングポジション、及びローディングポジション付近においてウエハテーブルWTBのY位置等を計測するのに用いられる。また、アンローディングポジション、及びローディングポジション付近においてウエハテーブルWTBのX位置等を計測するのに干渉計128が用いられる。   Y interferometer 16 is used for measuring the Y position of wafer table WTB in the vicinity of an unloading position, which will be described later, and the loading position, for wafer replacement. An interferometer 128 is used to measure the X position of wafer table WTB in the unloading position and in the vicinity of the loading position.

また、例えばローディング動作とアライメント動作との間、及び/又は露光動作とアンローディング動作との間におけるウエハステージWSTの移動においても、干渉計システム118の計測情報、すなわち5自由度の方向(X軸、Y軸、θx、θy及びθz方向)の位置情報の少なくとも1つが用いられる。なお、干渉計システム118はその少なくとも一部(例えば、光学系など)が、投影ユニットPUを保持するメインフレームに設けられる、あるいは前述の如く吊り下げ支持される投影ユニットPUと一体に設けられても良いが、本実施形態では前述した計測フレームに設けられるものとする。   In addition, for example, in the movement of wafer stage WST between the loading operation and the alignment operation and / or between the exposure operation and the unloading operation, the measurement information of interferometer system 118, that is, the direction of 5 degrees of freedom (X-axis) , Y axis, θx, θy, and θz directions) at least one of the positional information is used. The interferometer system 118 is at least partially (for example, an optical system) provided on the main frame that holds the projection unit PU or integrally provided with the projection unit PU that is suspended and supported as described above. However, in this embodiment, it is provided on the measurement frame described above.

なお、本実施形態では、ウエハステージWSTがXY平面内で自在に移動可能なステージ本体91と、ステージ本体91上に搭載され、ステージ本体91に対してZ軸方向、θx方向、及びθy方向に相対的に微小駆動可能なウエハテーブルWTBとを含むものとしたが、これに限らず、6自由度で移動可能な単一のステージをウエハステージWSTとして採用しても勿論良い。また、反射面17a,反射面17bの代わりに、ウエハテーブルWTBに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。さらに、投影ユニットPUに設けられる固定ミラーの反射面を基準面としてウエハステージWSTの位置情報を計測するものとしたが、その基準面を配置する位置は投影ユニットPUに限られるものでないし、必ずしも固定ミラーを用いてウエハステージWSTの位置情報を計測しなくても良い。   In the present embodiment, wafer stage WST is mounted on stage main body 91 that can move freely in the XY plane, and in the Z-axis direction, θx direction, and θy direction with respect to stage main body 91. The wafer table WTB that can be driven relatively finely is included. However, the present invention is not limited to this, and a single stage that can move with six degrees of freedom may be adopted as the wafer stage WST. Further, instead of the reflecting surface 17a and the reflecting surface 17b, a movable mirror composed of a plane mirror may be provided on the wafer table WTB. Furthermore, the position information of wafer stage WST is measured using the reflecting surface of the fixed mirror provided in projection unit PU as a reference plane, but the position where the reference plane is arranged is not limited to projection unit PU, and is not necessarily limited. It is not necessary to measure the position information of wafer stage WST using a fixed mirror.

また、本実施形態では、干渉計システム118によって計測されるウエハステージWSTの位置情報が、後述の露光動作やアライメント動作などでは用いられず、主としてエンコーダシステムのキャリブレーション動作(すなわち、計測値の較正)などに用いられるものとしたが、干渉計システム118の計測情報(すなわち、5自由度の方向の位置情報の少なくとも1つ)を、例えば露光動作及び/又はアライメント動作などで用いても良い。本実施形態では、エンコーダシステムはウエハステージWSTの3自由度の方向、すなわちX軸、Y軸及びθz方向の位置情報を計測する。そこで、露光動作などにおいて、干渉計システム118の計測情報のうち、エンコーダシステムによるウエハステージWSTの位置情報の計測方向(X軸、Y軸及びθz方向)と異なる方向、例えばθx方向及び/又はθy方向に関する位置情報のみを用いても良いし、その異なる方向の位置情報に加えて、エンコーダシステムの計測方向と同じ方向(すなわち、X軸、Y軸及びθz方向の少なくとも1つ)に関する位置情報を用いても良い。また、干渉計システム118はウエハステージWSTのZ軸方向の位置情報を計測可能としても良い。この場合、露光動作などにおいてZ軸方向の位置情報を用いても良い。   Further, in the present embodiment, the position information of wafer stage WST measured by interferometer system 118 is not used in the exposure operation and alignment operation described later, and mainly the calibration operation of the encoder system (that is, the calibration of the measurement value). However, the measurement information of the interferometer system 118 (that is, at least one of position information in the direction of 5 degrees of freedom) may be used in, for example, an exposure operation and / or an alignment operation. In the present embodiment, the encoder system measures position information of wafer stage WST in three degrees of freedom, that is, in the X axis, Y axis, and θz directions. Therefore, in an exposure operation or the like, of the measurement information of the interferometer system 118, a direction different from the measurement direction (X axis, Y axis, and θz direction) of the position information of the wafer stage WST by the encoder system, for example, the θx direction and / or θy. Only position information related to the direction may be used. In addition to the position information in the different directions, position information related to the same direction as the measurement direction of the encoder system (that is, at least one of the X-axis, Y-axis, and θz directions) It may be used. Further, interferometer system 118 may be capable of measuring position information of wafer stage WST in the Z-axis direction. In this case, position information in the Z-axis direction may be used in the exposure operation or the like.

計測ステージMSTは、不図示のリニアモータ等によってXY平面内で駆動されるステージ本体92と、ステージ本体92上に搭載された計測テーブルMTBとを含んでいる。計測テーブルMTBについても不図示のZ・レベリング機構を介してステージ本体92上に搭載されている。しかしながら、これに限らず、例えば、計測テーブルMTBを、ステージ本体92に対してX軸方向、Y軸方向及びθz方向に微動可能に構成したいわゆる粗微動構造の計測ステージMSTを採用しても良いし、あるいは、計測テーブルMTBをステージ本体92に固定し、その計測テーブルMTBを含むステージ本体92を6自由度方向に駆動可能な構成にしても良い。   The measurement stage MST includes a stage main body 92 that is driven in the XY plane by a linear motor (not shown) and the like, and a measurement table MTB mounted on the stage main body 92. The measurement table MTB is also mounted on the stage main body 92 via a Z / leveling mechanism (not shown). However, the present invention is not limited to this. For example, a measurement stage MST having a so-called coarse / fine movement structure in which the measurement table MTB can be finely moved in the X axis direction, the Y axis direction, and the θz direction with respect to the stage main body 92 may be adopted. Alternatively, the measurement table MTB may be fixed to the stage main body 92, and the stage main body 92 including the measurement table MTB may be configured to be driven in directions of six degrees of freedom.

なお、図6では、ウエハステージWSTのステージ本体91を駆動するリニアモータ等及びZ・レベリング機構、並びに計測ステージMSTのステージ本体92を駆動するリニアモータ等及びZ・レベリング機構を含んで、ステージ駆動系124として示されている。   6 includes a linear motor and the Z / leveling mechanism for driving the stage body 91 of the wafer stage WST, and a linear motor and the Z / leveling mechanism for driving the stage body 92 of the measurement stage MST. Shown as system 124.

計測テーブルMTB(及びステージ本体92)には、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、図2及び図5(A)に示されるように、投影光学系PLの像面上で照明光ILを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ94、投影光学系PLにより投影されるパターンの空間像(投影像)を計測する空間像計測器96、及び例えば国際公開第03/065428号パンフレットなどに開示されているシャック−ハルトマン(Shack-Hartman)方式の波面収差計測器98などが採用されている。波面収差計測器98としては、例えば国際公開第99/60361号パンフレット(対応欧州特許第1,079,223号)に開示されるものも用いることができる。   Various measurement members are provided on the measurement table MTB (and the stage main body 92). As this measuring member, for example, as shown in FIGS. 2 and 5A, an illuminance unevenness sensor 94 having a pinhole-shaped light receiving portion that receives illumination light IL on the image plane of the projection optical system PL. , An aerial image measuring device 96 for measuring an aerial image (projected image) of a pattern projected by the projection optical system PL, and Shack-Hartman disclosed in, for example, WO 03/065428 A wavefront aberration measuring instrument 98 of the type is adopted. As the wavefront aberration measuring instrument 98, for example, the one disclosed in International Publication No. 99/60361 pamphlet (corresponding European Patent No. 1,079,223) can be used.

照度むらセンサ94としては、例えば特開昭57−117238号公報(対応する米国特許第4,465,368号明細書)などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。また、空間像計測器96としては、例えば特開2002−14005号公報(対応する米国特許出願公開第2002/0041377号明細書)などに開示されるものと同様の構成のものを用いることができる。なお、本実施形態では3つの計測用部材(94、96、98)を計測ステージMSTに設けるものとしたが、計測用部材の種類、及び/又は数などはこれに限られない。計測用部材として、例えば投影光学系PLの透過率を計測する透過率計測器、及び/又は、前述の局所液浸装置8、例えばノズルユニット32(あるいは先端レンズ191)などを観察する計測器などを用いても良い。さらに、計測用部材と異なる部材、例えばノズルユニット32、先端レンズ191などを清掃する清掃部材などを計測ステージMSTに搭載しても良い。   As the illuminance unevenness sensor 94, for example, a sensor having the same structure as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-117238 (corresponding US Pat. No. 4,465,368) can be used. Further, as the aerial image measuring device 96, for example, one having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-14005 (corresponding to US Patent Application Publication No. 2002/0041377) can be used. . In the present embodiment, three measurement members (94, 96, 98) are provided on the measurement stage MST, but the type and / or number of measurement members are not limited to this. As the measurement member, for example, a transmittance measuring instrument that measures the transmittance of the projection optical system PL, and / or a measuring instrument that observes the above-described local liquid immersion device 8, such as the nozzle unit 32 (or the tip lens 191), or the like. May be used. Further, a member different from the measurement member, for example, a cleaning member for cleaning the nozzle unit 32, the tip lens 191 and the like may be mounted on the measurement stage MST.

本実施形態では、図5(A)からもわかるように、使用頻度の高いセンサ類、照度むらセンサ94及び空間像計測器96などは、計測ステージMSTのセンターラインCL(中心を通るY軸)上に配置されている。このため、本実施形態では、これらのセンサ類を用いた計測を、計測ステージMSTをX軸方向に移動させることなく、Y軸方向にのみ移動させて行うことができる。   In this embodiment, as can be seen from FIG. 5A, the frequently used sensors, the illuminance unevenness sensor 94, the aerial image measuring device 96, and the like are the center line CL (Y axis passing through the center) of the measurement stage MST. Is placed on top. For this reason, in this embodiment, measurement using these sensors can be performed by moving only the Y-axis direction without moving the measurement stage MST in the X-axis direction.

上記各センサに加え、例えば特開平11−16816号公報(対応する米国特許出願公開第2002/0061469号明細書)などに開示される、投影光学系PLの像面上で照明光ILを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタを採用しても良く、この照度モニタもセンターライン上に配置することが望ましい。   In addition to the sensors described above, illumination light IL is received on the image plane of the projection optical system PL disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-16816 (corresponding US Patent Application Publication No. 2002/0061469). An illuminance monitor having a light receiving portion with a predetermined area may be adopted, and it is desirable that this illuminance monitor is also arranged on the center line.

なお、本実施形態では、投影光学系PLと液体(水)Lqとを介して露光光(照明光)ILによりウエハWを露光する液浸露光が行われるのに対応して、照明光ILを用いる計測に使用される上記の照度むらセンサ94(及び照度モニタ)、空間像計測器96、並びに波面収差計測器98では、投影光学系PL及び水を介して照明光ILを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測テーブルMTB(及びステージ本体92)に搭載されていても良いし、センサ全体を計測テーブルMTB(及びステージ本体92)に配置するようにしても良い。   In the present embodiment, the illumination light IL is applied in response to the immersion exposure that exposes the wafer W with the exposure light (illumination light) IL via the projection optical system PL and the liquid (water) Lq. The illuminance unevenness sensor 94 (and the illuminance monitor), the aerial image measuring device 96, and the wavefront aberration measuring device 98 used for the measurement to be used receive the illumination light IL through the projection optical system PL and water. . In addition, for example, each sensor may be mounted on the measurement table MTB (and the stage body 92) only partially, for example, or the entire sensor may be arranged on the measurement table MTB (and the stage body 92). May be.

計測ステージMSTのステージ本体92には、図5(B)に示されるように、その−Y側の端面に、枠状の取付部材42が固定されている。また、ステージ本体92の−Y側の端面には、取付部材42の開口内部のX軸方向の中心位置近傍に、前述した一対の送光系36に対向し得る配置で、一対の受光系44が固定されている。各受光系44は、リレーレンズなどの光学系と、受光素子、例えばフォトマルチプライヤチューブなどと、これらを収納する筐体とによって構成されている。図4(B)及び図5(B)、並びにこれまでの説明からわかるように、本実施形態では、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとが、Y軸方向に関して所定距離以内に近接した状態(接触状態を含む)では、計測プレート30の各空間像計測スリットパターンSLを透過した照明光ILが前述の各送光系36で案内され、各受光系44の受光素子で受光される。すなわち、計測プレート30、送光系36及び受光系44によって、前述した特開2002−14005号公報(対応する米国特許出願公開第2002/0041377号明細書)などに開示されるものと同様の、空間像計測装置45(図6参照)が構成される。   As shown in FIG. 5B, a frame-shaped attachment member 42 is fixed to the end surface on the −Y side of the stage main body 92 of the measurement stage MST. A pair of light receiving systems 44 is arranged on the end surface on the −Y side of the stage main body 92 in the vicinity of the center position in the X-axis direction inside the opening of the mounting member 42 so as to face the pair of light transmitting systems 36 described above. Is fixed. Each light receiving system 44 includes an optical system such as a relay lens, a light receiving element, such as a photomultiplier tube, and a housing for housing these. As can be seen from FIGS. 4B and 5B and the above description, in this embodiment, wafer stage WST and measurement stage MST are close to each other within a predetermined distance (contact) in the Y-axis direction (contact). (Including the state), the illumination light IL transmitted through each aerial image measurement slit pattern SL of the measurement plate 30 is guided by each of the light transmission systems 36 described above and received by the light receiving element of each light receiving system 44. That is, the measurement plate 30, the light transmission system 36, and the light reception system 44 are similar to those disclosed in the aforementioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005 (corresponding US Patent Application Publication No. 2002/0041377), etc. An aerial image measurement device 45 (see FIG. 6) is configured.

取付部材42の上には、断面矩形の棒状部材から成るフィデューシャルバー(以下、「FDバー」と略述する)46がX軸方向に延設されている。このFDバー46は、フルキネマティックマウント構造によって、計測ステージMST上にキネマティックに支持されている。   On the mounting member 42, a fiducial bar (hereinafter abbreviated as “FD bar”) 46 made of a rod-shaped member having a rectangular cross section is extended in the X-axis direction. The FD bar 46 is kinematically supported on the measurement stage MST by a full kinematic mount structure.

FDバー46は、原器(計測基準)となるため、低熱膨張率の光学ガラスセラミックス、例えば、ショット社のゼロデュア(商品名)などがその素材として採用されている。このFDバー46の上面(表面)は、いわゆる基準平面板と同程度にその平坦度が高く設定されている。また、FDバー46の長手方向の一側と他側の端部近傍には、図5(A)に示されるように、Y軸方向を周期方向とする基準格子(例えば回折格子)52がそれぞれ形成されている。この一対の基準格子52は、所定距離Lを隔ててFDバー46のX軸方向の中心、すなわち前述のセンターラインCLに関して対称な配置で形成されている。   Since the FD bar 46 is a prototype (measurement standard), an optical glass ceramic having a low thermal expansion coefficient, for example, Zerodure (trade name) manufactured by Schott is used as the material. The flatness of the upper surface (front surface) of the FD bar 46 is set to be as high as that of a so-called reference flat plate. In addition, a reference grating (for example, a diffraction grating) 52 having a periodic direction in the Y-axis direction as shown in FIG. 5A is provided near one end and the other end of the FD bar 46 in the longitudinal direction. Is formed. The pair of reference gratings 52 are formed in a symmetrical arrangement with respect to the center of the FD bar 46 in the X-axis direction, that is, the center line CL described above, with a predetermined distance L therebetween.

また、このFDバー46の上面には、図5(A)に示されるような配置で複数の基準マークMが形成されている。この複数の基準マークMは、同一ピッチでY軸方向に関して3行の配列で形成され、各行の配列がX軸方向に関して互いに所定距離だけずれて形成されている。各基準マークMとしては、後述するプライマリアライメント系、セカンダリアライメント系によって検出可能な寸法の2次元マークが用いられている。基準マークMはその形状(構成)が前述の基準マークFMと異なっても良いが、本実施形態では基準マークMと基準マークFMとは同一の構成であり、かつウエハWのアライメントマークとも同一の構成となっている。なお、本実施形態ではFDバー46の表面、及び計測テーブルMTB(前述の計測用部材を含んでも良い)の表面もそれぞれ撥液膜(撥水膜)で覆われている。   A plurality of reference marks M are formed on the upper surface of the FD bar 46 in an arrangement as shown in FIG. The plurality of reference marks M are formed in an array of three rows with respect to the Y-axis direction at the same pitch, and the arrays of rows are formed with a predetermined distance from each other in the X-axis direction. As each reference mark M, a two-dimensional mark having a size detectable by a primary alignment system and a secondary alignment system described later is used. Although the shape (configuration) of the reference mark M may be different from the above-described reference mark FM, in this embodiment, the reference mark M and the reference mark FM have the same configuration and the same as the alignment mark of the wafer W. It has a configuration. In the present embodiment, the surface of the FD bar 46 and the surface of the measurement table MTB (which may include the above-described measurement member) are also covered with a liquid repellent film (water repellent film).

計測テーブルMTBの+Y端面、−X端面にも前述したウエハテーブルWTBと同様の反射面19a、19bが形成されている(図2及び図5(A)参照)。干渉計システム118のY干渉計18、X干渉計130(図1では、X干渉計130は不図示、図2参照)は、これらの反射面19a、19bに、図2に示されるように、干渉計ビーム(測長ビーム)を投射して、それぞれの反射光を受光することにより、各反射面の基準位置からの変位、すなわち計測ステージMSTの位置情報(例えば、少なくともX軸及びY軸方向の位置情報とθz方向の回転情報とを含む)を計測し、この計測値が主制御装置20に供給される。   Reflective surfaces 19a and 19b similar to the wafer table WTB described above are also formed on the + Y end surface and the −X end surface of the measurement table MTB (see FIGS. 2 and 5A). The Y interferometer 18 and the X interferometer 130 (in FIG. 1, the X interferometer 130 is not shown, see FIG. 2) of the interferometer system 118 are placed on these reflecting surfaces 19a and 19b as shown in FIG. By projecting an interferometer beam (measurement beam) and receiving each reflected light, the displacement of each reflecting surface from the reference position, that is, position information of the measurement stage MST (for example, at least the X-axis and Y-axis directions) And the rotation information in the θz direction) are measured, and this measured value is supplied to the main controller 20.

本実施形態の露光装置100では、図1では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、図3に示されるように、前述の基準軸LV上で、その光軸AXから−Y側に所定距離隔てた位置に検出中心を有するプライマリアライメント系AL1が配置されている。プライマリアライメント系AL1は、支持部材54を介して不図示のメインフレームの下面に固定されている。プライマリアライメント系AL1を挟んで、X軸方向の一側と他側には、基準軸LVに関してほぼ対称に検出中心が配置されるセカンダリアライメント系AL21,AL22と、AL23,AL24とがそれぞれ設けられている。すなわち、5つのアライメント系AL1,AL21〜AL24はその検出中心がX軸方向に関して異なる位置に配置されている、すなわちX軸方向に沿って配置されている。 In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, illustration is omitted in FIG. 1 from the viewpoint of avoiding complication of the drawing, but actually, as shown in FIG. 3, the optical axis on the reference axis LV described above. A primary alignment system AL1 having a detection center is arranged at a position a predetermined distance from AX on the -Y side. The primary alignment system AL1 is fixed to the lower surface of the main frame (not shown) via a support member 54. Secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 having detection centers arranged almost symmetrically with respect to the reference axis LV are arranged on one side and the other side of the X-axis direction across the primary alignment system AL1. Each is provided. That is, the five alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 have their detection centers arranged at different positions in the X-axis direction, that is, arranged along the X-axis direction.

各セカンダリアライメント系AL2n(n=1〜4)は、セカンダリアライメント系AL24について代表的に示されるように、回転中心Oを中心として図3における時計回り及び反時計回りに所定角度範囲で回動可能なアーム56n(n=1〜4)の先端(回動端)に固定されている。本実施形態では、各セカンダリアライメント系AL2nはその一部(例えば、アライメント光を検出領域に照射し、かつ検出領域内の対象マークから発生する光を受光素子に導く光学系を少なくとも含む)がアーム56nに固定され、残りの一部は投影ユニットPUを保持するメインフレームに設けられる。セカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24はそれぞれ、回転中心Oを中心として回動することで、X位置が調整される。すなわち、セカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24はその検出領域(又は検出中心)が独立にX軸方向に可動である。従って、プライマリアライメント系AL1及びセカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24はX軸方向に関してその検出領域の相対位置が調整可能となっている。なお、本実施形態では、アームの回動によりセカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24のX位置が調整されるものとしたが、これに限らず、セカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24をX軸方向に往復駆動する駆動機構を設けても良い。また、セカンダリアライメント系AL21,AL22,AL23,AL24の少なくとも1つをX軸方向だけでなくY軸方向にも可動として良い。なお、各セカンダリアライメント系AL2nはその一部がアーム56nによって移動されるので、不図示のセンサ、例えば干渉計、あるいはエンコーダなどによって、アーム56nに固定されるその一部の位置情報が計測可能となっている。このセンサは、セカンダリアライメント系AL2nのX軸方向の位置情報を計測するだけでも良いが、他の方向、例えばY軸方向、及び/又は回転方向(θx及びθy方向の少なくとも一方を含む)の位置情報も計測可能として良い。 Each secondary alignment system AL2 n (n = 1 to 4) rotates in a predetermined angle range clockwise and counterclockwise in FIG. 3 around the rotation center O as representatively shown for the secondary alignment system AL2 4 . The movable arm 56 n (n = 1 to 4) is fixed to the tip (rotating end). In the present embodiment, each secondary alignment system AL2 n includes a part thereof (for example, at least an optical system that irradiates the detection region with the alignment light and guides the light generated from the target mark in the detection region to the light receiving element). It is fixed to the arm 56 n and the remaining part is provided on the main frame that holds the projection unit PU. The secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 are each rotated about the rotation center O to adjust the X position. That is, the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 have their detection areas (or detection centers) independently movable in the X-axis direction. Therefore, the primary alignment system AL1 and the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 can adjust the relative positions of their detection areas in the X-axis direction. In the present embodiment, the X position of the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 is adjusted by the rotation of the arm, but this is not limiting, and the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 are not limited thereto. 2 , AL2 3 , AL2 4 may be provided with a driving mechanism that reciprocates in the X-axis direction. Further, at least one of the secondary alignment systems AL2 1 , AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 may be movable not only in the X axis direction but also in the Y axis direction. Since each secondary alignment system AL2 n part is moved by arm 56 n, a sensor (not shown), such as by an interferometer or an encoder, and a part of the location information that is fixed to arm 56 n Measurement is possible. This sensor may only measure the positional information of the secondary alignment system AL2 n in the X-axis direction, but in other directions, for example, the Y-axis direction and / or the rotational direction (including at least one of the θx and θy directions). The position information may be measurable.

各アーム56nの上面には、差動排気型のエアベアリングから成るバキュームパッド58n(n=1〜4)が設けられている。また、アーム56nは、例えばモータ等を含む回転駆動機構60n(n=1〜4、図3では不図示、図6参照)によって、主制御装置20の指示に応じて回動可能である。主制御装置20は、アーム56nの回転調整後に、各バキュームパッド58nを作動させて各アーム56nを不図示のメインフレームに吸着固定する。これにより、各アーム56nの回転角度調整後の状態、すなわち、プライマリアライメント系AL1及び4つのセカンダリアライメント系AL21〜AL24の所望の位置関係が維持される。 A vacuum pad 58 n (n = 1 to 4) made of a differential exhaust type air bearing is provided on the upper surface of each arm 56 n . Further, the arm 56 n can be rotated in accordance with an instruction from the main controller 20 by a rotation driving mechanism 60 n (n = 1 to 4, not shown in FIG. 3, refer to FIG. 6) including, for example, a motor or the like. . After adjusting the rotation of arm 56 n , main controller 20 operates each vacuum pad 58 n to adsorb and fix each arm 56 n to a main frame (not shown). Thereby, the state after adjusting the rotation angle of each arm 56 n , that is, the desired positional relationship between the primary alignment system AL1 and the four secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 is maintained.

なお、メインフレームのアーム56nに対向する部分が磁性体であるならば、バキュームパッド58に代えて電磁石を採用しても良い。 If the portion of the main frame facing the arm 56 n is a magnetic material, an electromagnet may be used instead of the vacuum pad 58.

本実施形態では、プライマリアライメント系AL1及び4つのセカンダリアライメント系AL21〜AL24のそれぞれとして、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(各アライメント系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)系が用いられている。プライマリアライメント系AL1及び4つのセカンダリアライメント系AL21〜AL24のそれぞれからの撮像信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して図6の主制御装置20に供給されるようになっている。 In the present embodiment, as each of the primary alignment system AL1 and the four secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 , for example, a broadband detection light beam that does not expose the resist on the wafer is irradiated to the target mark, and the reflected light from the target mark The target mark image formed on the light receiving surface and the image of the index (not shown) (the index pattern on the index plate provided in each alignment system) are imaged using an image sensor (CCD, etc.) An image processing type FIA (Field Image Alignment) system that outputs the image pickup signal is used. The imaging signal from each of primary alignment system AL1 and four secondary alignment systems AL2 1 AL24 4 is sent to the main controller 20 in FIG. 6, via an alignment signal processing system (not shown).

なお、上記各アライメント系としては、FIA系に限らず、例えばコヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光)を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。また、本実施形態では、5つのアライメント系AL1、AL21〜AL24は、支持部材54を介して投影ユニットPUを保持するメインフレームの下面に固定されるものとしたが、これに限らず、例えば前述した計測フレームに設けても良い。 The alignment system is not limited to the FIA system. For example, the target mark is irradiated with coherent detection light to detect scattered light or diffracted light generated from the target mark, or 2 generated from the target mark. Of course, it is possible to use an alignment sensor that detects two diffracted lights (for example, diffracted lights of the same order or diffracted in the same direction) by interference alone or in appropriate combination. In the present embodiment, the five alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 are fixed to the lower surface of the main frame holding the projection unit PU via the support member 54. For example, you may provide in the measurement frame mentioned above.

さらに、本実施形態の露光装置100では、レチクルRの上方に、例えば特開平7−176468号公報等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系13A,13B(図1では不図示、図6参照)が設けられ、該レチクルアライメント検出系13A,13Bの検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置20に供給される。   Furthermore, in the exposure apparatus 100 of the present embodiment, a pair of TTR (Through The Reticle) alignment systems using light having an exposure wavelength disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-176468 is provided above the reticle R. Reticle alignment detection systems 13A and 13B (not shown in FIG. 1, refer to FIG. 6) are provided, and detection signals from the reticle alignment detection systems 13A and 13B are sent to main controller 20 via an alignment signal processing system (not shown). Supplied.

本実施形態の露光装置100では、図3に示されるように、前述したノズルユニット32の周囲を四方から囲む状態で、エンコーダシステムの4つのヘッドユニット62A〜62Dが配置されている。これらのヘッドユニット62A〜62Dは、図3等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して前述した投影ユニットPUを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。   In the exposure apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, four head units 62 </ b> A to 62 </ b> D of the encoder system are arranged so as to surround the nozzle unit 32 from four directions. Although these head units 62A to 62D are not shown in FIG. 3 and the like from the viewpoint of avoiding complication of the drawings, they are actually suspended from the main frame holding the projection unit PU described above via a support member. It is fixed in the state.

ヘッドユニット62A及び62Cは、図3に示されるように、X軸方向の位置が異なる複数(ここでは5つ)のYヘッド65i、64i(i=1〜5)をそれぞれ備えている。より詳細には、ヘッドユニット62A及び62Cは、それぞれ、X軸方向に沿って投影光学系PLの光軸AXを通りかつX軸と平行な直線(基準軸)LH上に間隔WDで配置された複数(ここでは4つ)のYヘッド652〜655,641〜644と、これら4つのYヘッドの投影光学系PL側に距離WD離れ、かつ基準軸LHから−Y方向に所定距離離れた液浸ユニット32の−Y側の位置に配置された1つのYヘッド651,645とを備えている。 As shown in FIG. 3, each of the head units 62A and 62C includes a plurality of (here, five) Y heads 65 i and 64 i (i = 1 to 5) having different positions in the X-axis direction. More specifically, the head units 62A and 62C are arranged at a distance WD on a straight line (reference axis) LH that passes through the optical axis AX of the projection optical system PL along the X-axis direction and is parallel to the X-axis. multiple and Y heads 65 2-65 5, 64 1-64 4 (here four), four distance WD spaced projection optical system PL side of the Y head, and a predetermined distance in the -Y direction from the reference axis LH One Y head 65 1 , 64 5 disposed at the position on the −Y side of the remote immersion unit 32 is provided.

ヘッドユニット62Aは、前述のYスケール39Y1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY軸方向の位置(Y位置)を計測する多眼(ここでは、5眼)のYリニアエンコーダ(以下、適宜「Yエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する)70A(図6参照)を構成する。同様に、ヘッドユニット62Cは、前述のYスケール39Y2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のY位置を計測する多眼(ここでは、5眼)のYエンコーダ70C(図6参照)を構成する。ここで、ヘッドユニット62A及び62Cがそれぞれ備える5つのYヘッド65及び64(すなわち、計測ビーム)のX軸方向の間隔WDは、Yスケール39Y1,39Y2のX軸方向の幅(より正確には、格子線38の長さ)より僅かに狭く設定されている。 The head unit 62A uses the Y scale 39Y 1 described above to measure a Y-axis position (Y position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in a multi-lens (here 5 eyes) Y linear encoder ( Hereinafter, 70A (refer to FIG. 6) is configured as appropriate (abbreviated as “Y encoder” or “encoder”). Similarly, the head unit 62C uses the above-described Y scale 39Y 2 to measure the Y position of the wafer stage WST (wafer table WTB), which is a multi-lens (here, 5 eyes) Y encoder 70C (see FIG. 6). Configure. Here, the distance WD in the X-axis direction of the five Y heads 65 and 64 (that is, the measurement beams) included in the head units 62A and 62C is the width of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 in the X-axis direction (more accurately, Is set slightly narrower than the length of the grid line 38).

ヘッドユニット62Bは、図3に示されるように、液浸ユニット32(投影ユニットPU)の+Y側に配置され、上記基準軸LV上にY軸方向に沿って間隔WDで配置された複数、ここでは4個のXヘッド66を備えている。また、ヘッドユニット62Dは、液浸ユニット32(投影ユニットPU)を介してヘッドユニット62Bとは反対側のプライマリアライメント系AL1の−Y側に配置され、上記基準軸LV上に間隔WDで配置された複数、ここでは4個のXヘッド66を備えている。ヘッドユニット62Bは、前述のXスケール39X1を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX軸方向の位置(X位置)を計測する、多眼(ここでは、4眼)のXリニアエンコーダ(以下、適宜「Xエンコーダ」又は「エンコーダ」と略述する)70B(図6参照)を構成する。また、ヘッドユニット62Dは、前述のXスケール39X2を用いて、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のX位置を計測する多眼(ここでは、4眼)のXリニアエンコーダ70D(図6参照)を構成する。 As shown in FIG. 3, the head unit 62B is disposed on the + Y side of the liquid immersion unit 32 (projection unit PU), and a plurality of head units 62B are disposed on the reference axis LV at intervals WD along the Y-axis direction. Then, four X heads 66 are provided. The head unit 62D is disposed on the −Y side of the primary alignment system AL1 on the opposite side to the head unit 62B via the liquid immersion unit 32 (projection unit PU), and is disposed on the reference axis LV with an interval WD. A plurality of, in this case, four X heads 66 are provided. The head unit 62B uses the above-described X scale 39X 1 to measure the position (X position) of the wafer stage WST (wafer table WTB) in the X axis direction (multiple eyes (here, four eyes) X linear encoder). (Hereinafter abbreviated as “X encoder” or “encoder” where appropriate) 70B (see FIG. 6). Further, the head unit 62D uses the above-described X scale 39X 2 to measure the X position of the wafer stage WST (wafer table WTB), and a multi-lens (here, four eyes) X linear encoder 70D (see FIG. 6). Configure.

ここでヘッドユニット62B,62Dがそれぞれ備える隣接するXヘッド66(計測ビーム)の間隔WDは、前述のXスケール39X1,39X2のY軸方向の幅(より正確には、格子線37の長さ)よりも狭く設定されている。またヘッドユニット62Bの最も−Y側のXヘッド66とヘッドユニット62Dの最も+Y側のXヘッド66との間隔は、ウエハステージWSTのY軸方向の移動により、その2つのXヘッド間で切り換え(つなぎ)が可能となるように、ウエハテーブルWTBのY軸方向の幅よりも僅かに狭く設定されている。 Here, the interval WD between the adjacent X heads 66 (measurement beams) included in the head units 62B and 62D is the width of the X scales 39X 1 and 39X 2 in the Y-axis direction (more precisely, the length of the grid line 37). It is set narrower than The interval between the X head 66 on the most −Y side of the head unit 62B and the X head 66 on the most + Y side of the head unit 62D is switched between the two X heads by moving the wafer stage WST in the Y-axis direction ( The width of the wafer table WTB is set slightly narrower than the width in the Y-axis direction so that it can be connected.

本実施形態では、さらに、ヘッドユニット62C、62Aの−Y側に所定距離隔てて、ヘッドユニット62E、62Fが、それぞれ設けられている。ヘッドユニット62E及び62Fは、図3等では図面の錯綜を避ける観点から図示が省略されているが、実際には、支持部材を介して、前述した投影ユニットPUを保持するメインフレームに吊り下げ状態で固定されている。なお、ヘッドユニット62E、62F及び前述のヘッドユニット62A〜62Dは、例えば投影ユニットPUが吊り下げ支持される場合は投影ユニットPUと一体に吊り下げ支持しても良いし、あるいは前述した計測フレームに設けても良い。   In the present embodiment, head units 62E and 62F are further provided at a predetermined distance on the −Y side of the head units 62C and 62A, respectively. The head units 62E and 62F are not shown in FIG. 3 and the like from the viewpoint of avoiding complication of the drawings, but are actually suspended from the main frame holding the projection unit PU described above via a support member. It is fixed with. Note that the head units 62E and 62F and the head units 62A to 62D described above may be suspended and supported integrally with the projection unit PU, for example, when the projection unit PU is suspended and supported, or may be mounted on the measurement frame described above. It may be provided.

ヘッドユニット62Eは、X軸方向の位置が異なる4つのYヘッド67を備えている。より詳細には、ヘッドユニット62Eは、セカンダリアライメント系AL21の−X側にX軸に平行な直線上に前述の間隔WDとほぼ同一間隔で配置された3つのYヘッド67と、最も内側(+X側)のYヘッド67から+X側に所定距離(WDより幾分短い距離)離れ、かつセカンダリアライメント系AL21の+Y側に所定距離離れた位置に配置された1つのYヘッド67とを備えている。 The head unit 62E includes four Y heads 67 having different positions in the X-axis direction. More specifically, the head unit 62E includes three Y heads 67 arranged on the straight line parallel to the X axis on the −X side of the secondary alignment system AL2 1 at substantially the same interval as the interval WD, and the innermost ( + somewhat shorter distance than the predetermined distance (WD from Y head 67 on the + X side of the X side)) apart, and one disposed in a position at a predetermined distance in the secondary alignment systems AL2 1 on the + Y side and a Y head 67 ing.

ヘッドユニット62Fは、前述の基準軸LVに関して、ヘッドユニット62Eと対称であり、上記4つのYヘッド67と基準軸LVに関して対称に配置された4つのYヘッド68を備えている。後述するアライメント動作の際などには、Yスケール39Y2,39Y1にYヘッド67,68が少なくとも各1つそれぞれ対向し、このYヘッド67,68(すなわち、これらYヘッド67,68によって構成されるYエンコーダ70C、70A)によってウエハステージWSTのY位置(及びθz回転)が計測される。 The head unit 62F is symmetrical with the head unit 62E with respect to the reference axis LV described above, and includes the four Y heads 67 and the four Y heads 68 arranged symmetrically with respect to the reference axis LV. At the time of an alignment operation, which will be described later, at least one Y head 67, 68 faces the Y scale 39Y 2 , 39Y 1 , respectively. Y encoder 70C, 70A) measures the Y position (and θz rotation) of wafer stage WST.

また、本実施形態では、後述するセカンダリアライメント系のベースライン計測時(Sec‐BCHK(インターバル))などに、セカンダリアライメント系AL21、AL24にX軸方向で隣接するYヘッド67、68が、FDバー46の一対の基準格子52とそれぞれ対向し、その一対の基準格子52と対向するYヘッド67,68によって、FDバー46のY位置が、それぞれの基準格子52の位置で計測される。以下では、一対の基準格子52にそれぞれ対向するYヘッド67,68によって構成されるエンコーダをYリニアエンコーダ(適宜、「Yエンコーダ」又は「エンコーダ」とも略述する)70E,70F(図6参照)と呼ぶ。 In this embodiment, the Y heads 67 and 68 adjacent to the secondary alignment systems AL2 1 and AL2 4 in the X-axis direction at the time of baseline measurement (Sec-BCHK (interval)) of the secondary alignment system described later, The Y positions of the FD bar 46 are measured at the positions of the respective reference gratings 52 by the Y heads 67 and 68 facing the pair of reference gratings 52 of the FD bar 46 respectively. In the following, encoders composed of Y heads 67 and 68 facing the pair of reference gratings 52 are respectively Y linear encoders (also abbreviated as “Y encoder” or “encoder” as appropriate) 70E and 70F (see FIG. 6). Call it.

上述した6つのリニアエンコーダ70A〜70Fの計測値は、主制御装置20に供給され、主制御装置20は、リニアエンコーダ70A〜70Dのうちの3つの計測値に基づいて、ウエハテーブルWTBのXY平面内の位置を制御するとともに、リニアエンコーダ70E,70Fの計測値に基づいて、FDバー46のθz方向の回転を制御する。   The measured values of the six linear encoders 70A to 70F described above are supplied to the main controller 20, and the main controller 20 determines the XY plane of the wafer table WTB based on the three measured values of the linear encoders 70A to 70D. And the rotation of the FD bar 46 in the θz direction is controlled based on the measurement values of the linear encoders 70E and 70F.

なお、図3では、計測ステージMSTの図示が省略されるとともに、その計測ステージMSTと先端レンズ191との間に保持される水Lqで形成される液浸領域が符号14で示されている。また、図3において、符号UPは、ウエハテーブルWTB上のウエハのアンロードが行われるアンローディングポジションを示し、符号LPはウエハテーブルWTB上へのウエハのロードが行われるローディングポジションを示す。本実施形態では、アンロードポジションUPと、ローディングポジションLPとは、基準軸LVに関して対称に設定されている。なお、アンロードポジションUPとローディングポジションLPとを同一位置としても良い。   In FIG. 3, the measurement stage MST is not shown, and a liquid immersion region formed by the water Lq held between the measurement stage MST and the tip lens 191 is indicated by reference numeral 14. In FIG. 3, reference sign UP indicates an unloading position where the wafer is unloaded on wafer table WTB, and reference sign LP indicates a loading position where the wafer is loaded onto wafer table WTB. In the present embodiment, the unload position UP and the loading position LP are set symmetrically with respect to the reference axis LV. Note that the unload position UP and the loading position LP may be the same position.

図6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(又はワークステーション)から成る主制御装置20を中心として構成されている。なお、図6においては、前述した照度むらセンサ94、空間像計測器96及び波面収差計測器98などの計測ステージMSTに設けられた各種センサが、纏めてセンサ群99として示されている。   FIG. 6 shows the main configuration of the control system of the exposure apparatus 100. This control system is mainly configured of a main control device 20 composed of a microcomputer (or a workstation) for overall control of the entire apparatus. In FIG. 6, various sensors provided on the measurement stage MST such as the uneven illuminance sensor 94, the aerial image measuring device 96, and the wavefront aberration measuring device 98 are collectively shown as a sensor group 99.

本実施形態の露光装置100では、前述したようなウエハテーブルWTB上のXスケール、Yスケールの配置及び前述したようなXヘッド、Yヘッドの配置を採用したことから、図7(A)及び図7(B)などに例示されるように、ウエハステージWSTの有効ストローク範囲(すなわち、本実施形態では、アライメント及び露光動作のために移動する範囲)では、必ず、Yスケール39Y1,39Y2と、Yヘッド65,64(ヘッドユニット62A,62C)又はYヘッド68,67(ヘッドユニット62F,62E)とがそれぞれ対向し、かつXスケール39X1、39X2のいずれか一方にXヘッド66(ヘッドユニット62B又は62D)が対向するようになっている。なお、図7(A)及び図7(B)中では、対応するXスケール又はYスケールに対向したヘッドが実線の丸で囲んで示されている。 Since the exposure apparatus 100 of the present embodiment employs the X scale and Y scale arrangement on the wafer table WTB as described above and the X head and Y head arrangement as described above, FIG. 7 (B) and the like, in the effective stroke range of wafer stage WST (that is, the range moved for alignment and exposure operations in this embodiment), Y scales 39Y 1 and 39Y 2 are always used. , Y heads 65 and 64 (head units 62A and 62C) or Y heads 68 and 67 (head units 62F and 62E) face each other, and X heads 66 (heads) are placed on one of X scales 39X 1 and 39X 2. Units 62B or 62D) face each other. In FIGS. 7A and 7B, the head facing the corresponding X scale or Y scale is indicated by a solid circle.

主制御装置20は、前述のウエハステージWSTの有効ストローク範囲では、エンコーダ70A〜70Dのうちの3つの計測値に基づいて、ステージ駆動系124を構成する各モータを制御することで、ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)を、高精度に制御することができる。エンコーダ70A〜70Dの計測値が受ける空気揺らぎの影響は、干渉計と比べた場合には無視できるほど小さいので、空気揺らぎに起因する計測の短期安定性は、干渉計に比べて格段に良い。   Main controller 20 controls wafers WST by controlling each motor constituting stage drive system 124 based on three measurement values of encoders 70A to 70D within the effective stroke range of wafer stage WST described above. Position information in the XY plane (including rotation information in the θz direction) can be controlled with high accuracy. Since the influence of air fluctuations on the measurement values of the encoders 70A to 70D is negligibly small when compared with the interferometer, the short-term stability of the measurement due to the air fluctuation is much better than that of the interferometer.

また、主制御装置20は、図7(A)中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージWSTをX軸方向に駆動する際、そのウエハステージWSTのY軸方向の位置を計測するYヘッド65、64を、同図中に矢印e1で示されるように、隣のYヘッド65、64に順次切り換える。例えば実線の丸で囲まれるYヘッド642から点線の丸で囲まれるYヘッド643へ切り換える。すなわち、本実施形態では、このYヘッド65、64の切り換え(つなぎ)を円滑に行うために、前述の如く、ヘッドユニット62A,62Cが備える隣接するYヘッド65,64の間隔WDを、Yスケール39Y1,39Y2のX軸方向の幅よりも狭く設定したものである。 Further, main controller 20 drives Y head for measuring the position of wafer stage WST in the Y-axis direction when driving wafer stage WST in the X-axis direction as indicated by the white arrow in FIG. 65 and 64 are sequentially switched to the adjacent Y heads 65 and 64 as indicated by an arrow e 1 in FIG. For example switching from Y heads 64 2 surrounded by the circle in a solid line to Y head 64 3 surrounded by a dotted circle. That is, in this embodiment, in order to smoothly switch (connect) the Y heads 65 and 64, as described above, the interval WD between the adjacent Y heads 65 and 64 included in the head units 62A and 62C is set to the Y scale. It is set narrower than the width of 39Y 1 and 39Y 2 in the X-axis direction.

また、後述するSec-BCHK(ロット先頭)の際に、主制御装置20は、ウエハステージWSTをX軸方向に駆動する際に、ウエハステージWSTのY軸方向の位置を計測するYヘッド67、68を、上記と同様に、隣のYヘッド67、68に順次切り換える。   Further, at the time of Sec-BCHK (lot head), which will be described later, main controller 20 measures Y head 67 for measuring the position of wafer stage WST in the Y-axis direction when driving wafer stage WST in the X-axis direction. 68 is sequentially switched to the adjacent Y heads 67 and 68 in the same manner as described above.

また、本実施形態では、前述の如く、ヘッドユニット62B,62Dが備える隣接するXヘッド66の間隔WDは、前述のXスケール39X1,39X2のY軸方向の幅よりも狭く設定されているので、上述と同様に、主制御装置20は、図7(B)中に白抜き矢印で示されるようにウエハステージWSTをY軸方向に駆動する際、そのウエハステージWSTのX軸方向の位置を計測するXヘッド66を、同図中に矢印e2で示されるように、順次隣のXヘッド66に切り換える(例えば実線の丸で囲まれるXヘッド665から点線の丸で囲まれるXヘッド666へ切り換える)。 In the present embodiment, as described above, the interval WD between the adjacent X heads 66 included in the head units 62B and 62D is set to be narrower than the width of the X scales 39X 1 and 39X 2 in the Y-axis direction. Therefore, as described above, when main controller 20 drives wafer stage WST in the Y-axis direction as indicated by a white arrow in FIG. 7B, position of wafer stage WST in the X-axis direction is determined. the X heads 66 measure the, as indicated by the arrow e 2 in the drawing are sequentially switched to X head 66 of the next (e.g. X head surrounded from X heads 66 5 surrounded by the circle in a solid line by a dotted circle To 66 6 ).

次に、エンコーダ70A〜70Fの構成等について、図8(A)に拡大して示されるYエンコーダ70Cを代表的に採り上げて説明する。この図8(A)では、Yスケール39Y2に検出光(計測ビーム)を照射するヘッドユニット62Cの1つのYヘッド64を示している。 Next, the configuration and the like of the encoders 70A to 70F will be described by taking the Y encoder 70C shown in an enlarged manner in FIG. FIG. 8A shows one Y head 64 of the head unit 62C that irradiates the Y scale 39Y 2 with detection light (measurement beam).

Yヘッド64は、大別すると、照射系64a、光学系64b、及び受光系64cの3部分から構成されている。   The Y head 64 is roughly divided into three parts: an irradiation system 64a, an optical system 64b, and a light receiving system 64c.

照射系64aは、レーザ光LBをY軸及びZ軸に対して45°を成す方向に射出する光源、例えば半導体レーザLDと、該半導体レーザLDから射出されるレーザビームLBの光路上に配置されたレンズL1とを含む。   The irradiation system 64a is disposed on the optical path of a light source, for example, a semiconductor laser LD, and a laser beam LB emitted from the semiconductor laser LD that emits the laser light LB in a direction that forms 45 ° with respect to the Y axis and the Z axis. Lens L1.

光学系64bは、その分離面がXZ平面と平行である偏光ビームスプリッタPBS、一対の反射ミラーR1a,R1b、レンズL2a,L2b、四分の一波長板(以下、λ/4板と記述する)WP1a,WP1b、及び反射ミラーR2a,R2b等を備えている。   The optical system 64b includes a polarizing beam splitter PBS whose separation surface is parallel to the XZ plane, a pair of reflecting mirrors R1a and R1b, lenses L2a and L2b, a quarter-wave plate (hereinafter referred to as a λ / 4 plate). WP1a, WP1b, reflection mirrors R2a, R2b, and the like are provided.

前記受光系64cは、偏光子(検光子)及び光検出器等を含む。   The light receiving system 64c includes a polarizer (analyzer) and a photodetector.

このYエンコーダ70Cにおいて、半導体レーザLDから射出されたレーザビームLBはレンズL1を介して偏光ビームスプリッタPBSに入射し、偏光分離されて2つのビームLB1、LB2となる。偏光ビームスプリッタPBSを透過したビームLB1は反射ミラーR1aを介してYスケール39Y1に形成された反射型回折格子RGに到達し、偏光ビームスプリッタPBSで反射されたビームLB2は反射ミラーR1bを介して反射型回折格子RGに到達する。なお、ここで「偏光分離」とは、入射ビームをP偏光成分とS偏光成分に分離することを意味する。 In this Y encoder 70C, the laser beam LB emitted from the semiconductor laser LD enters the polarization beam splitter PBS through the lens L1, and is polarized and separated into two beams LB 1 and LB 2 . The beam LB 1 transmitted through the polarization beam splitter PBS reaches the reflection type diffraction grating RG formed on the Y scale 39Y 1 via the reflection mirror R1a, and the beam LB 2 reflected by the polarization beam splitter PBS passes through the reflection mirror R1b. Through the reflection type diffraction grating RG. Here, “polarized light separation” means that an incident beam is separated into a P-polarized component and an S-polarized component.

ビームLB1、LB2の照射によって回折格子RGから発生する所定次数の回折ビーム、例えば1次回折ビームはそれぞれ、レンズL2b、L2aを介してλ/4板WP1b、WP1aにより円偏光に変換された後、反射ミラーR2b、R2aにより反射されて再度λ/4板WP1b、WP1aを通り、往路と同じ光路を逆方向に辿って偏光ビームスプリッタPBSに達する。 A diffracted beam of a predetermined order generated from the diffraction grating RG by irradiation of the beams LB 1 and LB 2 , for example, a first-order diffracted beam is converted into circularly polarized light by the λ / 4 plates WP1b and WP1a via the lenses L2b and L2a, respectively. Thereafter, the light is reflected by the reflection mirrors R2b and R2a, passes through the λ / 4 plates WP1b and WP1a again, follows the same optical path as the forward path in the reverse direction, and reaches the polarization beam splitter PBS.

偏光ビームスプリッタPBSに達した2つのビームは、各々その偏光方向が元の方向に対して90度回転している。このため、先に偏光ビームスプリッタPBSを透過したビームLB1の1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSで反射されて受光系64cに入射するとともに、先に偏光ビームスプリッタPBSで反射されたビームLB2の1次回折ビームは、偏光ビームスプリッタPBSを透過してビームLB1の1次回折ビームと同軸に合成されて受光系64cに入射する。 The polarization directions of the two beams that have reached the polarization beam splitter PBS are each rotated by 90 degrees with respect to the original direction. For this reason, the first-order diffracted beam of the beam LB 1 that has passed through the polarizing beam splitter PBS first is reflected by the polarizing beam splitter PBS and enters the light receiving system 64c, and the beam LB previously reflected by the polarizing beam splitter PBS. 2 of the first-order diffracted beams are synthesized through polarization beam splitter PBS first order diffracted beam is coaxial with the beam LB 1 and is incident on photodetection system 64c.

そして、上記2つの1次回折ビームは、受光系64cの内部で、検光子によって偏光方向が揃えられ、相互に干渉して干渉光となり、この干渉光が光検出器によって検出され、干渉光の強度に応じた電気信号に変換される。   The two first-order diffracted beams are aligned in the polarization direction by the analyzer inside the light receiving system 64c and interfere with each other to become interference light, which is detected by the photodetector, It is converted into an electrical signal corresponding to the intensity.

上記の説明からわかるように、Yエンコーダ70Cでは、干渉させる2つのビームの光路長が極短くかつほぼ等しいため、空気揺らぎの影響がほとんど無視できる。そして、Yスケール39Y2(すなわちウエハステージWST)が計測方向(この場合、Y軸方向)に移動すると、2つのビームそれぞれの位相が変化して干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化が、受光系64cによって検出され、その強度変化に応じた位置情報がYエンコーダ70Cの計測値として出力される。その他のエンコーダ70A,70B,70D等も、エンコーダ70Cと同様にして構成されている。各エンコーダとしては、分解能が、例えば0.1nm程度のものが用いられている。なお、本実施形態のエンコーダでは、図8(B)に示されるように、検出光として格子RGの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームLBを用いても良い。図8(B)では、格子RGと比較してビームLBを誇張して大きく図示されている。 As can be seen from the above description, in the Y encoder 70C, since the optical path lengths of the two beams to be interfered are extremely short and almost equal, the influence of air fluctuation can be almost ignored. When the Y scale 39Y 2 (that is, the wafer stage WST) moves in the measurement direction (in this case, the Y-axis direction), the phases of the two beams change and the intensity of the interference light changes. The change in the intensity of the interference light is detected by the light receiving system 64c, and position information corresponding to the intensity change is output as a measurement value of the Y encoder 70C. The other encoders 70A, 70B, 70D and the like are configured in the same manner as the encoder 70C. Each encoder has a resolution of, for example, about 0.1 nm. In the encoder of the present embodiment, as shown in FIG. 8B, a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG may be used as detection light. In FIG. 8B, the beam LB is exaggerated and enlarged as compared with the grating RG.

次に、主としてロットのウエハに対する処理を開始する直前(ロット先頭)に行われる、セカンダリアライメント系AL2n(n=1〜4)のベースライン計測動作について説明する。ここで、セカンダリアライメント系AL2nのベースラインとは、プライマリアライメント系AL1(の検出中心)を基準とする各セカンダリアライメント系AL2n(の検出中心)の相対位置を意味する。なお、セカンダリアライメント系AL2n(n=1〜4)は、例えばロット内のウエハのショットマップデータに応じて、前述の回転駆動機構60nにより駆動されてX軸方向の位置が設定されているものとする。 Next, the baseline measurement operation of the secondary alignment system AL2 n (n = 1 to 4) performed mainly immediately before the start of the processing on the lot wafers (the lot head) will be described. Here, the baseline of secondary alignment system AL2 n, means the relative position of each secondary alignment system AL2 n relative to the primary alignment system AL1 (detection center of) (detection center of). Note that the secondary alignment system AL2 n (n = 1 to 4) is driven by the rotary drive mechanism 60 n described above, for example, according to shot map data of wafers in a lot, and the position in the X-axis direction is set. Shall.

a. ロット先頭に行われるセカンダリアライメント系のベースライン計測(以下、適宜Sec-BCHK(ロット先頭)とも呼ぶ)に際しては、主制御装置20は、まず、図9(A)に示されるように、ロット先頭のウエハW(プロセスウエハ)上の特定のアライメントマークをプライマリアライメント系AL1で検出し(図9(A)中の星マーク参照)、その検出結果とその検出時のエンコーダ70A、70C、70Dの計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図9(A)の状態では、ウエハテーブルWTBのXY平面内の位置は、Yスケール39Y1,39Y2に対向する黒丸で囲まれている2つのYヘッド68,67(エンコーダ70A,70C)と、Xスケール39X2に対向する黒丸で囲まれているXヘッド66(エンコーダ70D)と、に基づいて、主制御装置20によって制御されている。 a. In the baseline measurement of the secondary alignment system performed at the beginning of the lot (hereinafter also referred to as Sec-BCHK (lot beginning) as appropriate), the main controller 20 firstly, as shown in FIG. A specific alignment mark on the wafer W (process wafer) is detected by the primary alignment system AL1 (see the star mark in FIG. 9A), the detection result and the measurement of the encoders 70A, 70C, and 70D at the time of detection. The value is stored in the memory in association with the value. In the state of FIG. 9A, the position of the wafer table WTB in the XY plane is two Y heads 68 and 67 (encoders 70A and 70C) surrounded by black circles facing the Y scales 39Y 1 and 39Y 2. And the X head 66 (encoder 70D) surrounded by a black circle facing the X scale 39X 2 is controlled by the main controller 20.

b. 次に、主制御装置20は、ウエハステージWSTを−X方向に所定距離移動し、図9(B)で示されるように、上記の特定のアライメントマークを、セカンダリアライメント系AL21で検出し(図9(B)中の星マーク参照)、その検出結果とその検出時のエンコーダ70A、70C、70Dの計測値とを対応付けてメモリに格納する。この図9(B)の状態では、ウエハテーブルWTBのXY平面内の位置は、Yスケール39Y1,39Y2に対向する黒丸で囲まれている2つのYヘッド68,67(エンコーダ70A,70C)と、Xスケール39X2に対向する黒丸で囲まれているXヘッド66(エンコーダ70D)と、に基づいて制御されている。 b. Next, main controller 20 moves wafer stage WST by a predetermined distance in the −X direction, and detects the specific alignment mark with secondary alignment system AL2 1 as shown in FIG. 9B ( 9), the detection result and the measurement values of the encoders 70A, 70C, and 70D at the time of detection are associated with each other and stored in the memory. In the state of FIG. 9B, the position of the wafer table WTB in the XY plane is two Y heads 68 and 67 (encoders 70A and 70C) surrounded by black circles facing the Y scales 39Y 1 and 39Y 2. When, X X heads 66 to the scale 39X 2 are surrounded by black circles facing the (encoder 70D), it is controlled on the basis of.

c.同様にして、主制御装置20は、ウエハステージWSTを+X方向に順次移動して上記の特定のアライメントマークを、残りのセカンダリアライメント系AL22,AL23,AL24で順次検出し、その検出結果と検出時のエンコーダ70A、70C、70Dの計測値とを、順次対応付けてメモリに格納する。 c. Similarly, main controller 20 sequentially moves wafer stage WST in the + X direction, sequentially detects the specific alignment marks with the remaining secondary alignment systems AL2 2 , AL2 3 , AL2 4 , and the detection results thereof. And the measured values of the encoders 70A, 70C, and 70D at the time of detection are sequentially associated with each other and stored in the memory.

d.そして、主制御装置20は、上記a.の処理結果と上記b.又はc.の処理結果とに基づいて、各セカンダリアライメント系AL2nのベースラインをそれぞれ算出する。 d. Then, the main controller 20 sends the above a. And the above b. Or c. Based on the result of the above, the baseline of each secondary alignment system AL2 n is calculated.

このように、ロット先頭のウエハW(プロセスウエハ)を用いて、そのウエハW上の同一のアライメントマークをプライマリアライメント系AL1と各セカンダリアライメント系AL2nとで検出することで、各セカンダリアライメント系AL2nのベースラインを求めることから、この処理により、結果的に、プロセスに起因するアライメント系間の検出オフセットの差も補正される。 Thus, by using the wafer W (process wafer) at the head of the lot and detecting the same alignment mark on the wafer W by the primary alignment system AL1 and each secondary alignment system AL2 n , each secondary alignment system AL2 is detected. Since the baseline of n is obtained, this process eventually corrects the difference in detection offset between the alignment systems caused by the process.

本実施形態では、ヘッドユニット62E,62Fが、X軸方向の位置が異なる4つのYヘッド67,68をそれぞれ備えているので、上記の各セカンダリアライメント系AL2nのベースラインを計測する際に、プライマリアライメント系AL1は勿論、セカンダリアライメント系AL2nのいずれを用いて、ウエハ上の特定アライメントマークを検出する場合であっても、その検出時のウエハステージWSTのY位置及びθz回転を、Yスケール39Y1,39Y2に対向するYヘッド68,67(エンコーダ70A,70C)の計測値に基づいて計測、管理することができる。また、このとき、ウエハステージWSTのX位置は、Xスケール39X2に対向するXヘッド66(エンコーダ70D)の計測値に基づいて計測・管理することができる。 In the present embodiment, since the head units 62E and 62F are respectively provided with four Y heads 67 and 68 having different positions in the X-axis direction, when measuring the baseline of each of the secondary alignment systems AL2 n described above, Even if the primary alignment system AL1 or the secondary alignment system AL2 n is used to detect a specific alignment mark on the wafer, the Y position and θz rotation of the wafer stage WST at the time of detection are determined by the Y scale. Measurement and management can be performed based on the measurement values of the Y heads 68 and 67 (encoders 70A and 70C) facing 39Y 1 and 39Y 2 . At this time, X position of wafer stage WST can be measured, managed based on the measurement values of X head 66 facing X scale 39X 2 (encoders 70D).

なお、ウエハのアライメントマークの代わりに、ウエハステージWST又は計測ステージMST上の基準マークを用いて、セカンダリアライメント系AL2nのベースライン計測を行っても良い。この場合、プライマリアライメント系AL1のベースライン計測で用いられる計測プレート30の基準マークFMを兼用する、すなわち基準マークFMをセカンダリアライメント系AL2nでそれぞれ検出しても良い。あるいは、例えば、セカンダリアライメント系AL2nと同じ位置関係でn個の基準マークをウエハステージWST又は計測ステージMSTに設け、セカンダリアライメント系AL2nによる基準マークの検出をほぼ同時に実行可能としても良い。この基準マークとして、例えばFDバー46の基準マークMを用いても良い。さらに、プライマリアライメント系AL1のベースライン計測用の基準マークFMに対して所定の位置関係で、セカンダリアライメント系AL2nのベースライン計測用の基準マークをウエハステージWSTに設け、プライマリアライメント系AL1による基準マークFMの検出とほぼ同時に、セカンダリアライメント系AL2nによる基準マークの検出を実行可能としても良い。この場合、セカンダリアライメント系AL2nのベースライン計測用の基準マークは1つでも良いが、複数、例えばセカンダリアライメント系AL2nと同数設けても良い。また、本実施形態ではプライマリアライメント系AL1及びセカンダリアライメント系AL2nがそれぞれ2次元マーク(X、Yマーク)を検出可能であるので、セカンダリアライメント系AL2nのベースライン計測時に2次元マークを用いることで、セカンダリアライメント系AL2nのX軸及びY軸方向のベースラインを同時に求めることができる。本実施形態では、基準マークFM、M及びウエハのアライメントマークは、例えばX軸及びY軸方向にそれぞれ複数本のラインマークが周期的に配列される1次元のXマーク及びYマークを含む。 Note that the baseline measurement of the secondary alignment system AL2 n may be performed using a reference mark on wafer stage WST or measurement stage MST instead of the wafer alignment mark. In this case, the reference mark FM of the measurement plate 30 used in the baseline measurement of the primary alignment system AL1 may also be used, that is, the reference mark FM may be detected by the secondary alignment system AL2 n . Alternatively, for example, it provided the n reference mark at the same position relationship as the secondary alignment system AL2 n wafer stage WST or measurement stage MST, substantially may be executed simultaneously with detection of the reference mark by secondary alignment system AL2 n. As this reference mark, for example, the reference mark M of the FD bar 46 may be used. Further, a reference mark for baseline measurement of the secondary alignment system AL2 n is provided on the wafer stage WST in a predetermined positional relationship with respect to the reference mark FM for baseline measurement of the primary alignment system AL1, and the reference by the primary alignment system AL1 is used. Almost simultaneously with the detection of the mark FM, the detection of the reference mark by the secondary alignment system AL2 n may be executable. In this case, the reference marks for baseline measurement of secondary alignment system AL2 n may be one, more, for example, may be provided the same number as the secondary alignment system AL2 n. In the present embodiment, since the primary alignment system AL1 and the secondary alignment system AL2 n can each detect a two-dimensional mark (X, Y mark), the two-dimensional mark is used when measuring the baseline of the secondary alignment system AL2 n. Thus, the baselines of the secondary alignment system AL2 n in the X-axis and Y-axis directions can be obtained simultaneously. In the present embodiment, the reference marks FM and M and the wafer alignment mark include, for example, a one-dimensional X mark and Y mark in which a plurality of line marks are periodically arranged in the X-axis and Y-axis directions, respectively.

次に、本実施形態の露光装置100における、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとを用いた並行処理動作について、図10〜図14に基づいて説明する。なお、以下の動作中、主制御装置20によって、局所液浸装置8の液体供給装置5及び液体回収装置6の各バルブの開閉制御が前述したようにして行われ、投影光学系PLの先端レンズ191の射出面側には常時水が満たされている。しかし、以下では、説明を分かり易くするため、液体供給装置5及び液体回収装置6の制御に関する説明は省略する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。   Next, a parallel processing operation using wafer stage WST and measurement stage MST in exposure apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. During the following operations, the main controller 20 controls the opening and closing of the valves of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 of the local liquid immersion device 8 as described above, and the leading end lens of the projection optical system PL. 191 is always filled with water. However, in the following, in order to make the explanation easy to understand, explanation regarding the control of the liquid supply device 5 and the liquid recovery device 6 is omitted. Further, the following description of the operation will be made with reference to a number of drawings, and the same members may or may not be labeled with the same members for each drawing. In other words, although the reference numerals described in the drawings are different, the drawings have the same configuration regardless of the presence or absence of the reference numerals. The same applies to each drawing used in the description so far.

図10には、ウエハステージWST上に載置されたウエハWに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われている状態が示されている。この露光は、開始前に行われるウエハアライメント(EGA:Enhanced Global Alignment)等の結果に基づいて、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を移動するショット間移動と、各ショット領域に対してレチクル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と、を繰り返すことにより行われる。また、露光は、ウエハW上の−Y側に位置するショット領域から+Y側に位置するショット領域の順で行われる。   FIG. 10 shows a state in which step-and-scan exposure is performed on wafer W placed on wafer stage WST. In this exposure, wafer stage WST is moved to the scanning start position (acceleration start position) for exposure of each shot area on wafer W based on the result of wafer alignment (EGA: Enhanced Global Alignment) performed before the start. It is performed by repeating the movement between the moving shots and the scanning exposure in which the pattern formed on the reticle R is transferred to each shot area by the scanning exposure method. Further, the exposure is performed in order from the shot area located on the −Y side on the wafer W to the shot area located on the + Y side.

上述の露光中、主制御装置20により、ウエハステージWST(ウエハテーブルWTB)のXY面内の位置(θz方向の回転を含む)は、2つのYエンコーダ70A,70Cと、2つのXエンコーダ70B,70Dの一方との合計3つのエンコーダの計測結果に基づいて制御されている。ここで、2つのXエンコーダ70B,70Dは、Xスケール39X1,39X2のそれぞれに対向する2つのXヘッド66によって構成され、2つのYエンコーダ70A,70Cは、Yスケール39Y1,39Y2のそれぞれに対向するYヘッド65、64により構成される。また、主制御装置20により、ウエハテーブルWTBのθy回転(ローリング)及びθx回転(ピッチング)は、前述のX干渉計126及びY干渉計16計測値に基づいて管理されている。なお、ウエハテーブルWTBのZ軸方向の位置(Z位置)、θy回転(ローリング)及びθx回転(ピッチング)の少なくとも1つ、例えばZ位置及びθy回転をその他のセンサ、例えばウエハテーブルWTBの上面のZ位置を検出するセンサによって計測しても良い。いずれにしても、この露光中のウエハテーブルWTBのZ軸方向の位置,θy回転及びθx回転の制御(ウエハWのフォーカス・レベリング制御)は、主制御装置20により、ウエハW表面の面位置情報を検出する不図示の面位置検出系を用いたリアルタイムの面位置検出の結果に基づいて行われる。なお、主制御装置20は、露光中にウエハテーブルWTBの面位置を不図示の面位置センサを用いて検出しつつ、事前に計測したウエハの面位置情報の計測結果に基づいて、ウエハWのフォーカス・レベリング制御を行っても良い。 During the exposure described above, main controller 20 causes wafer stage WST (wafer table WTB) to have a position in the XY plane (including rotation in the θz direction) of two Y encoders 70A and 70C, two X encoders 70B, Control is performed based on the measurement results of a total of three encoders with one of 70D. Here, the two X encoders 70B and 70D are constituted by two X heads 66 facing the X scales 39X 1 and 39X 2 respectively, and the two Y encoders 70A and 70C are the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 . The Y heads 65 and 64 are opposed to each other. Further, main controller 20 manages θy rotation (rolling) and θx rotation (pitching) of wafer table WTB based on the measurement values of X interferometer 126 and Y interferometer 16 described above. It should be noted that at least one of the position (Z position), θy rotation (rolling), and θx rotation (pitching) in the Z-axis direction of wafer table WTB, for example, the Z position and θy rotation is determined by other sensors, You may measure by the sensor which detects Z position. In any case, the position of the wafer table WTB during the exposure, the control of θy rotation and θx rotation (focus / leveling control of the wafer W) is performed by the main controller 20 on the surface position information on the surface of the wafer W. This is performed based on the result of real-time surface position detection using a surface position detection system (not shown) that detects the above. The main controller 20 detects the surface position of the wafer table WTB during exposure using a surface position sensor (not shown), and based on the measurement result of the surface position information of the wafer W measured in advance. Focus leveling control may be performed.

図10に示される、ウエハステージWSTの位置では、Xスケール39X1にはXヘッド665(図中に丸で囲んで示されている)が対向するが、Xスケール39X2に対向するXヘッド66はない。そのため、主制御装置20は、1つのXエンコーダ70Bと2つのYエンコーダ70A,70Cを用いて、ウエハステージWSTの位置(X,Y,θz)制御を実行している。ここで、図10に示される位置からウエハステージWSTが−Y方向に移動すると、Xヘッド665はXスケール39X1から外れ(対向しなくなり)、代わりにXヘッド664(図中に破線の丸で囲んで示されている)がXスケール39X2に対向する。そこで、主制御装置20は、1つのXエンコーダ70Dと2つのYエンコーダ70A,70Cを用いるステージ制御に切り換える。 At the position of wafer stage WST shown in FIG. 10, X head 66 5 (shown in a circle in the figure) faces X scale 39X 1 , but X head faces X scale 39X 2. There is no 66. Therefore, main controller 20 executes position (X, Y, θz) control of wafer stage WST using one X encoder 70B and two Y encoders 70A, 70C. In this case, when wafer stage WST moves from the position shown in FIG. 10 moves in the -Y direction, the X heads 66 5 (no longer faces) off the X scales 39X 1, instead X head 66 4 (the dashed line in FIG. shown circled) faces X scale 39X 2. Therefore, main controller 20 switches to stage control using one X encoder 70D and two Y encoders 70A and 70C.

このように、主制御装置20は、ウエハステージWSTの位置座標に応じて、使用するエンコーダを絶えず切り換えて、ステージ制御を実行している。   Thus, main controller 20 performs stage control by constantly switching the encoder to be used according to the position coordinates of wafer stage WST.

なお、上述のエンコーダシステムを用いたウエハステージWSTの位置計測と独立に、干渉計システム118を用いたウエハステージWSTの位置(X,Y,Z,θx,θy,θz)計測が、常時、行われている。例えば、X干渉計126,127,及び128は、ウエハステージWSTのY位置に応じて、いずれか1つが使用される。露光中は、図10に示されるように、X干渉計126が使用される。例えば、干渉計システム118によるウエハステージWSTのX,Y,θz方向の計測結果は、補助的に、ウエハステージWSTの位置制御に利用される。   Note that the position (X, Y, Z, θx, θy, θz) measurement of wafer stage WST using interferometer system 118 is always performed independently of the position measurement of wafer stage WST using the encoder system described above. It has been broken. For example, one of X interferometers 126, 127, and 128 is used according to the Y position of wafer stage WST. During the exposure, an X interferometer 126 is used as shown in FIG. For example, the measurement results of wafer stage WST in the X, Y, and θz directions by interferometer system 118 are supplementarily used for position control of wafer stage WST.

ウエハWの露光が終了すると、主制御装置20は、ウエハステージWSTをアンロードポジションUPに向けて駆動する。その際、露光中には互いに離れていたウエハステージWSTと計測ステージMSTとが、接触或いは300μm程度の離間距離を挟んで近接して、スクラム状態に移行する。ここで、計測テーブルMTB上のFDバー46の−Y側面とウエハテーブルWTBの+Y側面とが接触或いは近接する。このスクラム状態を保って、両ステージWST,MSTが−Y方向に移動することにより、投影ユニットPUの下に形成される液浸領域14は、計測ステージMST上に移動する(例えば図11、図12参照)。   When exposure of wafer W is completed, main controller 20 drives wafer stage WST toward unload position UP. At that time, the wafer stage WST and the measurement stage MST, which are separated from each other during the exposure, come into contact with each other with a separation distance of about 300 μm therebetween and shift to the scram state. Here, the −Y side surface of the FD bar 46 on the measurement table MTB and the + Y side surface of the wafer table WTB come into contact with or approach each other. The liquid immersion region 14 formed under the projection unit PU moves on the measurement stage MST by moving both stages WST and MST in the −Y direction while maintaining this scram state (for example, FIG. 11 and FIG. 12).

ウエハステージWSTが、スクラム状態に移行後、更に−Y方向へ移動して有効ストローク領域(ウエハステージが露光及びウエハアライメント時に移動する領域)から外れると、エンコーダ70A〜70Dを構成する全てのXヘッド、Yヘッドが、ウエハテーブルWTB上の対応するスケールから外れる。そのため、エンコーダ70A〜70Dの計測結果に基づくステージ制御が不可能になる。その直前に、主制御装置20は、干渉計システム118の計測結果に基づくステージ制御に切り換える。ここで、3つのX干渉計126,127,128のうちX干渉計128が使用される。   After wafer stage WST moves to the scrum state and further moves in the -Y direction and moves out of the effective stroke area (area where the wafer stage moves during exposure and wafer alignment), all X heads constituting encoders 70A to 70D , Y head deviates from the corresponding scale on wafer table WTB. Therefore, stage control based on the measurement results of the encoders 70A to 70D becomes impossible. Immediately before that, main controller 20 switches to stage control based on the measurement result of interferometer system 118. Here, among the three X interferometers 126, 127, and 128, the X interferometer 128 is used.

その後、図11に示されるように、ウエハステージWSTは、計測ステージMSTとのスクラム状態を解除し、アンロードポジションUPに移動する。移動後、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB上のウエハWをアンロードする。そして、図12に示されるように、ウエハステージWSTを+X方向に駆動してローディングポジションLPに移動させ、ウエハテーブルWTB上に次のウエハWをロードする。   Thereafter, as shown in FIG. 11, wafer stage WST releases the scrum state with measurement stage MST and moves to unload position UP. After the movement, main controller 20 unloads wafer W on wafer table WTB. Then, as shown in FIG. 12, wafer stage WST is driven in the + X direction to move to loading position LP, and next wafer W is loaded on wafer table WTB.

これらの動作と平行して、主制御装置20は、計測ステージMSTに支持されたFDバー46のXY面内での位置調整と、4つのセカンダリアライメント系AL21〜AL24のベースライン計測と、を行うSec-BCHK(インターバル)を実行する。ここで、XY面内の位置(θz回転)を計測するために、Yヘッド673,682とYヘッド673,682のそれぞれが対向する計測ステージMTB上の一対の基準格子52とから構成されるYエンコーダ70E,70Fが使用される。ここで、θz回転以外の成分、すなわち、X軸、Y軸方向の成分についてのエンコーダによる計測制御について行わないのは、複数のアライメント系間で次に述べる計測の際に時間的な同期を取ることで、結果的にステージ制御誤差をキャンセルすることができるからである。 In parallel with these operations, main controller 20 adjusts the position of FD bar 46 supported by measurement stage MST in the XY plane, baseline measurement of four secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 , Execute Sec-BCHK (interval). Here, in order to measure the position (θz rotation) in the XY plane, the Y heads 67 3 and 68 2 and the Y heads 67 3 and 68 2 are respectively measured from the pair of reference gratings 52 on the measurement stage MTB facing each other. The constructed Y encoders 70E and 70F are used. Here, the measurement control by the encoder for the components other than the θz rotation, that is, the components in the X-axis and Y-axis directions is not performed because time synchronization is performed between the plurality of alignment systems in the following measurement. This is because the stage control error can be canceled as a result.

次に、主制御装置20は、図13に示されるように、ウエハステージWSTを駆動し、計測プレート30上の基準マークFMをプライマリアライメント系AL1の検出視野内に位置決めし、アライメント系AL1,AL21〜AL24のベースライン計測の基準位置を決定するPri-BCHKの前半の処理を行う。 Next, as shown in FIG. 13, main controller 20 drives wafer stage WST, positions reference mark FM on measurement plate 30 within the detection field of primary alignment system AL1, and aligns alignment systems AL1, AL2. performing 1 ~AL2 4 Pri-BCHK former processing of the determining the reference position of the baseline measurement of.

このとき、図13に示されるように、2つのYヘッド682,673と1つのXヘッド66(図中に丸で囲んで示されている)が、それぞれYスケール39Y1,39Y2とXスケール39X2に対向するようになる。そこで、主制御装置20は、干渉計システム118からエンコーダシステム150(エンコーダ70A,70C,70D)を用いたステージ制御へ切り換える。干渉計システム118は、再び補助的に使用される。なお、3つのX干渉計126,127,128のうちX干渉計127が使用される。 At this time, as shown in FIG. 13, two Y heads 68 2 and 67 3 and one X head 66 (indicated by circles in the figure) are respectively connected to Y scales 39Y 1 and 39Y 2 . It comes to face the X scale 39X 2. Therefore, main controller 20 switches from interferometer system 118 to stage control using encoder system 150 (encoders 70A, 70C, and 70D). The interferometer system 118 is again used auxiliary. Of the three X interferometers 126, 127, and 128, the X interferometer 127 is used.

その後、主制御装置20は、プライマリアライメント系AL1とセカンダリアライメント系AL21〜AL24を用いて、ウエハアライメント(EGA)を実行する(図14中の星マーク参照)。 Thereafter, main controller 20 performs wafer alignment (EGA) using primary alignment system AL1 and secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 (see the star mark in FIG. 14).

なお、本実施形態では、図14に示されるウエハアライメントを開始するまでに、ウエハステージWSTと計測ステージMSTはスクラム状態へ移行している。主制御装置20は、スクラム状態を保ちながら、両ステージWST,MSTを+Y方向に駆動する。その後、液浸領域14の水は、計測テーブルMTB上からウエハテーブルWTB上に移動する。   In the present embodiment, wafer stage WST and measurement stage MST are in the scrum state before the wafer alignment shown in FIG. 14 is started. Main controller 20 drives both stages WST and MST in the + Y direction while maintaining the scrum state. Thereafter, the water in the immersion area 14 moves from the measurement table MTB to the wafer table WTB.

ウエハアライメント(EGA)と並行して、主制御装置20は、空間像計測装置45を用いたウエハテーブルWTBのXY位置に対する投影像の強度分布を計測するPri-BCHK後半の処理を実行する。   In parallel with wafer alignment (EGA), main controller 20 executes the latter half of the Pri-BCHK that measures the intensity distribution of the projected image with respect to the XY position of wafer table WTB using aerial image measurement device 45.

以上の作業が終了すると、主制御装置20は、両ステージWST,MSTのスクラム状態を解除する。そして、図10に示されるように、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行い、新しいウエハW上にレチクルパターンを転写する。以降、同様の動作が繰り返し実行される。   When the above operations are completed, main controller 20 releases the scram state of both stages WST and MST. Then, as shown in FIG. 10, step-and-scan exposure is performed to transfer a reticle pattern onto a new wafer W. Thereafter, the same operation is repeatedly executed.

以上、説明したように、本実施形態の露光装置100によると、計測システム200に含まれる、エンコーダシステム150は、X軸方向に関して位置が異なる、プライマリアライメント系AL1、及びセカンダリアライメント系AL21〜AL24の検出領域の両外側にそれぞれ配置され、ヘッドユニット62E,62Fの一部をそれぞれ構成するX軸方向に関して位置が異なる4つのYヘッド67,68を有している。そして、主制御装置20は、アライメントの際などに、一対のYスケール39Y1,39Y2とそれぞれ対向するYヘッド68,67(Yリニアエンコーダ70A,70C)の計測値に基づいて、ウエハステージWSTのY軸方向の位置情報(及びθz方向の位置情報)を計測する。 As described above, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the encoder system 150 included in the measurement system 200 has different positions in the X-axis direction, the primary alignment system AL1 and the secondary alignment systems AL2 1 to AL2. There are four Y heads 67 and 68 that are arranged on both outer sides of the four detection areas and that have different positions with respect to the X-axis direction that constitute part of the head units 62E and 62F. Then, main controller 20 performs wafer stage WST based on the measurement values of Y heads 68 and 67 (Y linear encoders 70A and 70C) facing the pair of Y scales 39Y 1 and 39Y 2 , for example, during alignment. The position information in the Y-axis direction (and the position information in the θz direction) is measured.

このため、例えば前述のSec-BCHK(ロット先頭)に際し、主制御装置20は、ウエハステージWSTに保持されたウエハW上の特定のアライメントマーク(又はウエハステージWST上の基準マークFM)を、プライマリアライメント系AL1、及びセカンダリアライメント系AL21〜AL24のそれぞれで検出するために、ウエハステージWSTをX軸方向に移動させる場合などにも、少なくともウエハステージWSTのY軸方向の位置及びθz方向の回転を、計測の短期安定性が良好なYリニアエンコーダ70A,70Cの計測結果に基づいて高精度に計測し、この計測結果に基づいてウエハステージWSTのY軸方向の位置及びθz方向の回転を高精度に制御することができる。従って、主制御装置20は、アライメント系AL1、AL21〜AL24それぞれの検出結果と、その検出時のYリニアエンコーダ70A,70Cの計測値とに基づいて、そのマーク(特定のアライメントマーク(又はウエハステージWST上の基準マークFM))のY軸方向に関する位置情報を、精度良く求めることが可能になる。また、Sec-BCHKの際のウエハステージWSTのX軸方向の位置は、Xスケール39X2に対向するXヘッド66(エンコーダ70D)によって計測されている。従って、セカンダリアライメント系AL21〜AL24のベースライン(X軸方向及びY軸方向)を、ロット先頭毎に、高精度に求めることができる。 For this reason, for example, at the time of the above-described Sec-BCHK (lot head), main controller 20 uses a specific alignment mark (or reference mark FM on wafer stage WST) held on wafer stage WST as a primary. Even when the wafer stage WST is moved in the X-axis direction in order to detect each of the alignment system AL1 and the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 , at least the position of the wafer stage WST in the Y-axis direction and the θz-direction The rotation is measured with high accuracy based on the measurement results of the Y linear encoders 70A and 70C with good short-term measurement stability, and the position of the wafer stage WST in the Y-axis direction and the rotation in the θz direction are determined based on the measurement results. It can be controlled with high accuracy. Therefore, main controller 20 determines the mark (specific alignment mark (or a specific alignment mark) (or based on the detection results of alignment systems AL1, AL2 1 to AL2 4 and the measurement values of Y linear encoders 70A and 70C at the time of detection). It is possible to accurately obtain the position information regarding the Y-axis direction of the reference mark FM)) on the wafer stage WST. The position of the X-axis direction of wafer stage WST during Sec-BCHK is measured by X head 66 facing X scale 39X 2 (encoders 70D). Accordingly, the baselines (X-axis direction and Y-axis direction) of the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 can be obtained with high accuracy for each lot head.

また、本実施形態では、所定のインターバル(ここではウエハ交換毎)に行なわれるSec‐BCHK(インターバル)の処理により、セカンダリアライメント系AL21〜AL24のベースライン(X軸方向及びY軸方向)が計測される。 Further, in the present embodiment, the base lines (X-axis direction and Y-axis direction) of the secondary alignment systems AL2 1 to AL2 4 are obtained by processing of Sec-BCHK (interval) performed at a predetermined interval (here, every wafer exchange). Is measured.

そして、このようにして得られた最新のベースラインと、ウエハアライメント(EGA)の結果とに基づいて、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、レチクルRに形成されたパターンを走査露光方式で各ショット領域に転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、レチクルRのパターンをウエハW上の複数のショット領域に精度(重ね合わせ精度)良く転写することが可能になる。   Then, based on the latest baseline obtained in this way and the result of wafer alignment (EGA), the wafer stage is moved to the scanning start position (acceleration start position) for exposure of each shot area on the wafer W. By repeating the movement operation between shots in which the WST is moved and the scanning exposure operation in which the pattern formed on the reticle R is transferred to each shot area by the scanning exposure method, the pattern of the reticle R is transferred to a plurality of shots on the wafer W. It becomes possible to transfer to the area with high accuracy (overlay accuracy).

また、本実施形態によると、露光の際に、4つのリニアエンコーダ70A〜70Dの内の3つによってウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の位置情報が計測される。ここで、リニアエンコーダ70A〜70Dは、ウエハテーブルWTB上に配置され且つY軸、X軸にそれぞれ平行な方向を周期方向とする格子を有する複数のグレーティング(すなわちYスケール39Y1,39Y2又はXスケール39X1,39X2)と、スケール39Y1,39Y2,39X1,39X2が対向して配置される複数のヘッド(Yヘッド65、64又はXヘッド66)とを含む反射型のエンコーダである。このため、リニアエンコーダ70A〜70Dは、各ヘッドから対向するスケール(グレーティング)に照射されるビームの光路長がY干渉計18及びX干渉計130に比べて格段短いので、空気揺らぎの影響を受け難く、Y干渉計18及びX干渉計130に比べて計測値の短期安定性が優れている。従って、ウエハを保持するウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)を安定して位置制御することが可能となる。 According to the present embodiment, the position information of wafer table WTB (wafer stage WST) is measured by three of the four linear encoders 70A to 70D during exposure. Here, the linear encoders 70A to 70D are a plurality of gratings (that is, Y scales 39Y 1 , 39Y 2, or X) that are arranged on the wafer table WTB and have a grating whose direction is parallel to the Y axis and the X axis. A reflective encoder including a scale 39X 1 , 39X 2 ) and a plurality of heads (Y heads 65, 64 or X head 66) on which the scales 39Y 1 , 39Y 2 , 39X 1 , 39X 2 are arranged to face each other. is there. For this reason, the linear encoders 70A to 70D are affected by air fluctuations because the optical path length of the beam irradiated from the respective heads to the opposing scale (grating) is much shorter than that of the Y interferometer 18 and the X interferometer 130. It is difficult, and the short-term stability of measured values is superior to that of the Y interferometer 18 and the X interferometer 130. Therefore, it is possible to stably control the position of wafer table WTB (wafer stage WST) that holds the wafer.

また、本実施形態の露光装置10によると、ヘッドユニット62E,62Fがそれぞれ備える各4つのYヘッド67,68のうち、最も内側に位置するYヘッド67,68が、Y軸方向に関して、他のYヘッドと位置が異なる。これにより、その最も内側に位置するYヘッド67,68を、アライメント系AL1、AL21〜AL24の周囲の空きスペースに配置する、すなわち、アライメント系AL1、AL21〜AL24の配置に合わせて配置することが可能になる。 Further, according to the exposure apparatus 10 of the present embodiment, among the four Y heads 67 and 68 provided in the head units 62E and 62F, the Y heads 67 and 68 located on the innermost side are the other in the Y-axis direction. The position is different from Y head. Thus, the Y heads 67 and 68 positioned on its innermost and placed alignment systems AL1, AL2 1 AL24 around the 4 empty space, i.e., in accordance with the arrangement of the alignment systems AL1, AL2 1 AL24 4 It becomes possible to arrange.

また、ヘッドユニット62E、62Fがそれぞれ備える各4つのYヘッド67、68のX軸方向の間隔は、Yスケール39Y1,39Y2のX軸方向の幅(より正確には、格子線38の長さ)より狭いので、ウエハステージWSTがX軸方向に移動する際に、その移動に伴って、ウエハステージWSTのX軸方向位置計測に用いられるYヘッドが、隣のYヘッドに支障なく切り換えられる。これにより、上記Sec-BCHKの際などに、Yスケール39Y2,39Y1にYヘッド67,68が少なくとも各1つそれぞれ対向し、このYヘッド67,68(すなわち、これらYヘッド67,68によって構成されるYエンコーダ70C、70A)によってウエハステージWSTのY位置(及びθz回転)が計測される。 Further, the distance in the X-axis direction between each of the four Y heads 67 and 68 provided in the head units 62E and 62F is the width in the X-axis direction of the Y scales 39Y 1 and 39Y 2 (more precisely, the length of the grid line 38). Therefore, when the wafer stage WST moves in the X-axis direction, the Y head used for measuring the position of the wafer stage WST in the X-axis direction can be switched to the adjacent Y head without any trouble. . As a result, at the time of the Sec-BCHK, at least one Y head 67 and 68 is respectively opposed to the Y scale 39Y 2 and 39Y 1, and the Y heads 67 and 68 (that is, the Y heads 67 and 68) The Y position (and θz rotation) of wafer stage WST is measured by the constructed Y encoders 70C and 70A).

また、主制御装置20は、アライメント系AL1、AL21〜AL24による、ウエハW上のアライメントマークの検出時に、ヘッドユニット62E、62Fの各4つのYヘッド67、68の中から一対のYスケール39Y2,39Y1にそれぞれ対向するYヘッド67、68を各1つ選択するとともに、ヘッドユニット62B、62Dの複数のXヘッド66の中から対応するXスケール(Xスケール39Y1,39Y2のうちの所定の一方)に対向する1つのXヘッド66を選択し、選択された2つのYヘッドの計測値と、選択されたXヘッドの計測値とに基づいて、ウエハステージWSTのXY平面内の位置及び回転(θz回転)を制御する。 Further, main controller 20 detects a pair of Y scales out of four Y heads 67 and 68 of head units 62E and 62F when alignment marks on wafer W are detected by alignment systems AL1 and AL2 1 to AL2 4. One Y head 67 and 68 each facing 39Y 2 and 39Y 1 is selected, and a corresponding X scale (of X scales 39Y 1 and 39Y 2) is selected from the plurality of X heads 66 of the head units 62B and 62D. One X head 66 facing the predetermined one) is selected, and based on the measured values of the two selected Y heads and the measured values of the selected X heads, Control position and rotation (θz rotation).

また、本実施形態の露光装置では、上述の説明から明らかなように、エンコーダシステムの計測値に基づくウエハステージWSTのXY平面内の位置のサーボ制御開始から露光終了まで、上記サーボ制御が可能な範囲内でウエハステージWSTが移動するようなシーケンスが採用されている。例えば、前述のSec-BCHK(ロット先頭)に際し、アライメント系AL21,AL24のいずれによって検出する場合にも、ウエハステージWSTが上記のサーボ制御が可能な範囲外に出ることがないようなウエハW上のアライメントマークを検出対象の特定のアライメントマークとして選択することが望ましい。 In addition, as is apparent from the above description, the exposure apparatus of the present embodiment can perform the servo control from the start of servo control of the position of the wafer stage WST in the XY plane based on the measurement value of the encoder system to the end of exposure. A sequence is adopted in which wafer stage WST moves within the range. For example, in the case of the above-described Sec-BCHK (lot head), the wafer stage WST does not go out of the above-described range where the servo control can be performed, regardless of whether the alignment system AL2 1 or AL2 4 is used for detection. It is desirable to select an alignment mark on W as a specific alignment mark to be detected.

なお、上記実施形態では、複数のアライメント系AL21〜AL24(マーク検出系)の特性測定として、Sec-BCHK(ロット先頭)の処理を例示したが、本発明がこれに限定されるものではない。要は、主制御装置20により行われる、エンコーダシステム150のエンコーダ70A,70Cの計測結果に基づいて、ウエハステージWSTのY軸方向及びθz方向の位置を管理しつつ、ウエハステージWSTをX軸方向へ移動させ、複数のマーク検出系(アライメント系AL1、AL21〜AL24のうちの少なくとも2つ)をそれぞれ用いてウエハステージWST上の少なくとも1つの基準マーク又はウエハW上の少なくとも1つのアライメントマークを検出することで行われる、上記複数のマーク検出系の特性測定であれば、如何なる測定でも構わない。例えば、ウエハW上の同一マークを、アライメント系AL1、AL21〜AL24のうちの少なくとも2つで、ウエハテーブルWTBをZ軸方向にステップ移動させつつ、順次検出することで、アライメント系の収差等に起因するマーク位置の検出誤差(TIS:Tool Induce shift)のフォーカス依存性を求めるなどしても良い。 In the above embodiment, the Sec-BCHK (lot head) process is exemplified as the characteristic measurement of the plurality of alignment systems AL2 1 to AL2 4 (mark detection system). However, the present invention is not limited to this. Absent. In short, the wafer stage WST is moved in the X-axis direction while managing the positions of the wafer stage WST in the Y-axis direction and the θz direction based on the measurement results of the encoders 70A and 70C of the encoder system 150 performed by the main controller 20. And at least one reference mark on wafer stage WST or at least one alignment mark on wafer W is detected using a plurality of mark detection systems (at least two of alignment systems AL1, AL21 to AL24). As long as the characteristic measurement of the plurality of mark detection systems is performed, any measurement may be performed. For example, the same mark on the wafer W is detected in sequence while moving the wafer table WTB stepwise in the Z-axis direction with at least two of the alignment systems AL1, AL21 to AL24, thereby correcting aberrations of the alignment system. For example, the focus dependency of the mark position detection error (TIS: Tool Induce Shift) may be obtained.

なお、上記実施形態では、ヘッドユニット62E,62Fが、それぞれ各4つのYヘッドを備える場合について説明したが、これに限らず、複数のマーク検出系(上記実施形態では、アライメント系AL1、AL21〜AL24)の両外側に、Yヘッドがそれぞれ複数あれば良い。具体的には複数のマーク検出系のそれぞれで、ウエハW上の特定のアライメントマークを検出する際に、一対のYスケール39X1、39X2に、Yヘッド68、67が少なくとも各1つ対向できれば良い。また、上記実施形態では、複数のマーク検出系の両外側のそれぞれ複数のYヘッドのうち、最も内側に位置するYヘッドのY位置を、他のYヘッドと異ならせる場合について説明したが、これに限らず、どのYヘッドのY位置を異ならせても良い。要は、空きスペースに応じて、任意のYヘッドのY位置を、他のYヘッドのY位置と異ならせれば良い。あるいは、複数のマーク検出系の両外側に十分な空きスペースがある場合には、全てのYヘッドを同一のY位置に配置しても良い。 In the above embodiment, the case where each of the head units 62E and 62F includes four Y heads has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of mark detection systems (in the above embodiment, alignment systems AL1, AL2 1). ˜AL2 4 ), there may be a plurality of Y heads on both outer sides. Specifically, when a specific alignment mark on the wafer W is detected by each of the plurality of mark detection systems, at least one Y head 68 and 67 can face the pair of Y scales 39X 1 and 39X 2. good. In the above embodiment, the case has been described in which the Y position of the innermost Y head among the plurality of Y heads on both outer sides of the plurality of mark detection systems is different from the other Y heads. However, the Y position of any Y head may be different. In short, the Y position of any Y head may be different from the Y position of other Y heads depending on the empty space. Alternatively, when there is sufficient free space on both outer sides of the plurality of mark detection systems, all Y heads may be arranged at the same Y position.

また、マーク検出系(アライメント系)の数も5つに限られるものではなく、第2方向(上記実施形態ではX軸方向)に関して検出領域の位置が異なるマーク検出系が2つ以上あれば良く、その数は問わない。   Also, the number of mark detection systems (alignment systems) is not limited to five, and it is sufficient if there are two or more mark detection systems having different detection area positions in the second direction (X-axis direction in the above embodiment). Any number is acceptable.

なお、上記実施形態ではノズルユニット32の下面と投影光学系PLの先端光学素子の下端面とがほぼ面一であるものとしたが、これに限らず、例えばノズルユニット32の下面を、先端光学素子の射出面よりも投影光学系PLの像面(すなわちウエハ)の近くに配置しても良い。すなわち、局所液浸装置8は上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第1420298号公報、国際公開第2004/055803号パンフレット、国際公開第2004/057590号パンフレット、国際公開第2005/029559号パンフレット(対応米国特許公開第2006/0231206号)、国際公開第2004/086468号パンフレット(対応米国特許公開第2005/0280791号)、特開2004−289126号公報(対応米国特許第6,952,253号)などに記載されているものを用いることができる。また、例えば国際公開第2004/019128号パンフレット(対応米国特許公開第2005/0248856号)に開示されているように、先端光学素子の像面側の光路に加えて、先端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしても良い。さらに、先端光学素子の表面の一部(少なくとも液体との接触面を含む)又は全部に、親液性及び/又は溶解防止機能を有する薄膜を形成しても良い。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。   In the above embodiment, the lower surface of the nozzle unit 32 and the lower end surface of the tip optical element of the projection optical system PL are substantially flush with each other. However, the present invention is not limited to this. You may arrange | position near the image plane (namely, wafer) of projection optical system PL rather than the output surface of an element. That is, the local liquid immersion device 8 is not limited to the above-described structure. For example, European Patent Publication No. 1420298, International Publication No. 2004/055803 Pamphlet, International Publication No. 2004/057590 Pamphlet, International Publication No. 2005/029559. Pamphlet (corresponding US Patent Publication No. 2006/0231206), pamphlet of International Publication No. 2004/086468 (corresponding US Patent Publication No. 2005/0280791), JP-A-2004-289126 (corresponding US Patent No. 6,952,253) Etc.) can be used. Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2004/019128 (corresponding US Patent Publication No. 2005/0248856), in addition to the optical path on the image plane side of the tip optical element, the object plane side of the tip optical element The optical path may be filled with liquid. Furthermore, a thin film having a lyophilic property and / or a dissolution preventing function may be formed on a part (including at least a contact surface with the liquid) or the entire surface of the tip optical element. Quartz has a high affinity with a liquid and does not require a dissolution preventing film, but fluorite preferably forms at least a dissolution preventing film.

なお、上記実施形態では、液体として純水(水)を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ILの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート(米国スリーエム社の商品名)が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ILに対する屈折率が、純水(屈折率は1.44程度)よりも高い、例えば1.5以上の液体を用いても良い。この液体としては、例えば、屈折率が約1.50のイソプロパノール、屈折率が約1.61のグリセロール(グリセリン)といったC−H結合あるいはO−H結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体(有機溶剤)、あるいは屈折率が約1.60のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。あるいは、これら液体のうち任意の2種類以上の液体が混合されたものであっても良いし、純水にこれら液体の少なくとも1つが添加(混合)されたものであっても良い。あるいは、液体としては、純水に、H、Cs、K、Cl、SO 2−、PO 2−等の塩基又は酸を添加(混合)したものであっても良い。更には、純水にAl酸化物等の微粒子を添加(混合)したものであっても良い。これら液体は、ArFエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系(先端の光学部材)、及び/又はウエハの表面に塗布されている感光材(又は保護膜(トップコート膜)あるいは反射防止膜など)に対して安定なものであることが好ましい。また、F2レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。さらに、液体としては、純水よりも照明光ILに対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が1.6〜1.8程度のものを使用しても良い。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、投影光学系PLの先端光学素子を、例えば石英(シリカ)、あるいは、フッ化カルシウム(蛍石)、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成しても良いし、石英や蛍石よりも屈折率が高い(例えば1.6以上)材料で形成しても良い。屈折率が1.6以上の材料としては、例えば、国際公開第2005/059617号パンフレットに開示される、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第2005/059618号パンフレットに開示される、塩化カリウム(屈折率は約1.75)等を用いることができる。 In the above embodiment, pure water (water) is used as the liquid. However, the present invention is not limited to this. As the liquid, a safe liquid that is chemically stable and has a high transmittance of the illumination light IL, such as a fluorine-based inert liquid, may be used. As this fluorinated inert liquid, for example, Fluorinert (trade name of 3M, USA) can be used. This fluorine-based inert liquid is also excellent in terms of cooling effect. Further, a liquid having a refractive index higher than that of pure water (refractive index of about 1.44), for example, 1.5 or more may be used as the liquid. Examples of the liquid include predetermined liquids having C—H bonds or O—H bonds such as isopropanol having a refractive index of about 1.50 and glycerol (glycerin) having a refractive index of about 1.61, hexane, heptane, decane, and the like. Or a predetermined liquid (organic solvent) or decalin (Decalin: Decahydronaphthalene) having a refractive index of about 1.60. Alternatively, any two or more of these liquids may be mixed, or at least one of these liquids may be added (mixed) to pure water. Alternatively, the liquid may be one obtained by adding (mixing) a base or an acid such as H + , Cs + , K + , Cl , SO 4 2− or PO 4 2− to pure water. Further, pure water may be added (mixed) with fine particles such as Al oxide. These liquids can transmit ArF excimer laser light. As the liquid, the light absorption coefficient is small, the temperature dependency is small, and the projection optical system (tip optical member) and / or the photosensitive material (or protective film (topcoat film) coated on the wafer surface is used. ) Or an antireflection film) is preferable. Further, when the F 2 laser is used as the light source, fomblin oil may be selected. Furthermore, as the liquid, a liquid having a higher refractive index with respect to the illumination light IL than that of pure water, for example, a liquid having a refractive index of about 1.6 to 1.8 may be used. It is also possible to use a supercritical fluid as the liquid. Further, the leading optical element of the projection optical system PL is made of, for example, quartz (silica) or a fluoride compound such as calcium fluoride (fluorite), barium fluoride, strontium fluoride, lithium fluoride, and sodium fluoride. A single crystal material may be used, or a material having a higher refractive index than quartz or fluorite (for example, 1.6 or more) may be used. Examples of the material having a refractive index of 1.6 or more include sapphire, germanium dioxide and the like disclosed in International Publication No. 2005/059617, or potassium chloride disclosed in International Publication No. 2005/059618. (Refractive index is about 1.75) or the like can be used.

また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。   In the above embodiment, the recovered liquid may be reused. In this case, it is desirable to provide a filter for removing impurities from the recovered liquid in the liquid recovery device or the recovery pipe. .

なお、上記実施形態では、露光装置が液浸型の露光装置である場合について説明したが、これに限られるものではなく、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置にも採用することができる。   In the above embodiment, the case where the exposure apparatus is an immersion type exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and a dry type exposure that exposes the wafer W without using liquid (water). It can also be employed in devices.

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。ステッパなどであっても、露光対象の物体が搭載されたステージの位置をエンコーダで計測することにより、同様に、空気揺らぎに起因する位置計測誤差の発生を殆ど零にすることができ、このエンコーダの計測値に基づいて、ステージを高精度に位置決めすることが可能になり、結果的に高精度なレチクルパターンの物体上への転写が可能になる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば特開平10−163099号公報及び特開平10−214783号公報(対応米国特許第6,590,634号)、特表2000−505958号公報(対応米国特許第5,969,441号)、米国特許第6,208,407号などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a scanning exposure apparatus such as a step-and-scan method has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a stationary exposure apparatus such as a stepper. May be. Even in the case of a stepper, etc., by measuring the position of the stage on which the object to be exposed is mounted with an encoder, the occurrence of position measurement errors due to air fluctuations can be made almost zero. Based on the measured value, the stage can be positioned with high accuracy, and as a result, a highly accurate reticle pattern can be transferred onto the object. The present invention can also be applied to a step-and-stitch reduction projection exposure apparatus, a proximity exposure apparatus, or a mirror projection aligner that synthesizes a shot area and a shot area. Further, for example, JP-A-10-163099 and JP-A-10-214783 (corresponding US Pat. No. 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441). As disclosed in US Pat. No. 6,208,407 and the like, the present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus having a plurality of wafer stages.

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。さらに、投影光学系PLを介して照明光ILが照射される露光領域IAは、投影光学系PLの視野内で光軸AXを含むオンアクシス領域であるが、例えば国際公開第2004/107011号パンフレットに開示されるように、複数の反射面を有しかつ中間像を少なくとも1回形成する光学系(反射系又は反屈系)がその一部に設けられ、かつ単一の光軸を有する、いわゆるインライン型の反射屈折系と同様に、その露光領域は光軸AXを含まないオフアクシス領域でも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。   In addition, the projection optical system in the exposure apparatus of the above embodiment may be not only a reduction system but also an equal magnification and an enlargement system, and the projection optical system PL may be not only a refractive system but also a reflective system or a catadioptric system. The projected image may be either an inverted image or an erect image. Further, the exposure area IA irradiated with the illumination light IL through the projection optical system PL is an on-axis area including the optical axis AX within the field of the projection optical system PL. For example, International Publication No. 2004/107011 pamphlet. An optical system having a plurality of reflecting surfaces and forming an intermediate image at least once (a reflecting system or a reflex system) is provided in a part thereof, and has a single optical axis. Similar to the so-called inline catadioptric system, the exposure area may be an off-axis area that does not include the optical axis AX. In addition, the illumination area and the exposure area described above are rectangular in shape, but the shape is not limited to this, and may be, for example, an arc, a trapezoid, or a parallelogram.

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば国際公開第1999/46835号パンフレット(対応米国特許7,023,610号)に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。 The light source of the exposure apparatus of the above embodiment is not limited to the ArF excimer laser, but is a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), F 2 laser (output wavelength 157 nm), Ar 2 laser (output wavelength 126 nm), Kr 2 laser ( It is also possible to use a pulse laser light source with an output wavelength of 146 nm, an ultrahigh pressure mercury lamp that emits a bright line such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), and the like. A harmonic generator of a YAG laser or the like can also be used. In addition, as disclosed in, for example, pamphlet of International Publication No. 1999/46835 (corresponding US Pat. No. 7,023,610), an infrared region oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser as a vacuum ultraviolet light, or visible For example, a single wavelength laser beam in the region may be amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium), and a harmonic wave converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、70nm以下のパターンを露光するために、SORやプラズマレーザを光源として、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を発生させるとともに、その露光波長(例えば13.5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたEUV露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。   In the above embodiment, it is needless to say that the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of 100 nm or more, and light having a wavelength of less than 100 nm may be used. For example, in recent years, in order to expose a pattern of 70 nm or less, EUV (Extreme Ultraviolet) light in a soft X-ray region (for example, a wavelength region of 5 to 15 nm) is generated using an SOR or a plasma laser as a light source, and its exposure wavelength Development of an EUV exposure apparatus using an all-reflection reduction optical system designed under (for example, 13.5 nm) and a reflective mask is underway. In this apparatus, since a configuration in which scanning exposure is performed by synchronously scanning the mask and the wafer using arc illumination is conceivable, the present invention can also be suitably applied to such an apparatus. In addition, the present invention can be applied to an exposure apparatus using a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam.

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)を形成した光透過型マスク(レチクル)を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第6,778,257号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器)の一種であるDMD(Digital Micro-mirror Device)などを含む)を用いても良い。   In the above-described embodiment, a light transmission mask (reticle) in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. Instead of this reticle, For example, as disclosed in US Pat. No. 6,778,257, based on electronic data of a pattern to be exposed, an electronic mask (variable molding mask, active pattern) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern is disclosed. Also called a mask or an image generator, for example, a DMD (Digital Micro-mirror Device) which is a kind of non-light emitting image display element (spatial light modulator) may be used.

また、例えば国際公開第2001/035168号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置(リソグラフィシステム)にも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that forms line and space patterns on a wafer by forming interference fringes on the wafer. The present invention can be applied.

さらに、例えば特表2004−519850号公報(対応米国特許第6,611,316号)に開示されているように、2つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。   Further, as disclosed in, for example, Japanese translations of PCT publication No. 2004-51850 (corresponding US Pat. No. 6,611,316), two reticle patterns are synthesized on a wafer via a projection optical system, and The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on a wafer almost simultaneously by scanning exposure.

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。   Note that the object on which the pattern is to be formed in the above embodiment (the object to be exposed to the energy beam) is not limited to the wafer, but other objects such as a glass plate, a ceramic substrate, a film member, or a mask blank. But it ’s okay.

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。   The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for semiconductor manufacturing. For example, an exposure apparatus for liquid crystal that transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, an organic EL, a thin film magnetic head, an image sensor ( CCDs, etc.), micromachines, DNA chips and the like can also be widely applied to exposure apparatuses. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。   An electronic device such as a semiconductor element includes a step of designing a function / performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and the exposure apparatus (pattern forming apparatus) of the above-described embodiment. ) Through a step of transferring a reticle pattern to a wafer, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like. In this case, in the lithography step, the exposure method described above is executed using the exposure apparatus of the above embodiment, and a device pattern is formed on the wafer. Therefore, a highly integrated device can be manufactured with high productivity.

以上説明したように、本発明のパターン形成装置は、ウエハ等の物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子などの電子デバイスを製造するのに適している。   As described above, the pattern forming apparatus of the present invention is suitable for forming a pattern on an object such as a wafer. The device manufacturing method of the present invention is suitable for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element.

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the structure of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. 図1のステージ装置を示す平面図である。It is a top view which shows the stage apparatus of FIG. 図1の露光装置が備えるエンコーダ、アライメント系などの配置を示す平面図である。It is a top view which shows arrangement | positioning of an encoder, an alignment system, etc. with which the exposure apparatus of FIG. 1 is provided. 図4(A)はウエハステージを示す平面図、図4(B)はウエハステージWSTを示す一部断面した概略側面図である。4A is a plan view showing the wafer stage, and FIG. 4B is a schematic side view showing a part of the wafer stage WST. 図5(A)は計測ステージを示す平面図、図5(B)は計測ステージを示す一部断面した概略側面図である。FIG. 5A is a plan view showing the measurement stage, and FIG. 5B is a schematic sectional side view showing a part of the measurement stage. 一実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main structures of the control system of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment. 図7(A)及び図7(B)は、複数のヘッドをそれぞれ含む複数のエンコーダによるウエハテーブルのXY平面内の位置計測及びヘッドの切り換え(つなぎ)について説明するための図である。FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining position measurement in the XY plane of the wafer table and switching (connection) of the heads by a plurality of encoders each including a plurality of heads. 図8(A)は、エンコーダの構成の一例を示す図、図8(B)は、検出光として格子RGの周期方向に長く延びる断面形状のレーザビームLBが用いられた場合を示す図である。FIG. 8A is a diagram illustrating an example of the configuration of an encoder, and FIG. 8B is a diagram illustrating a case where a laser beam LB having a cross-sectional shape that extends long in the periodic direction of the grating RG is used as detection light. . 図9(A)及び図9(B)は、ロット先頭に行われる、セカンダリアライメント系のベースライン計測動作について説明する9A and 9B illustrate the baseline measurement operation of the secondary alignment system performed at the lot head. 露光時におけるエンコーダ及び干渉計によるウエハステージの位置計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position measurement of the wafer stage by the encoder and interferometer at the time of exposure. ウエハのアンローディング時における干渉計によるウエハステージの位置計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position measurement of the wafer stage by the interferometer at the time of wafer unloading. ウエハのローディング時における干渉計によるウエハステージの位置計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position measurement of the wafer stage by the interferometer at the time of wafer loading. 干渉計によるステージサーボ制御からエンコーダによるステージサーボ制御への切り換え時における、ウエハステージとエンコーダヘッドの配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of a wafer stage and an encoder head at the time of switching from the stage servo control by an interferometer to the stage servo control by an encoder. ウエハアライメント時におけるエンコーダ及び干渉計によるウエハステージの位置計測を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position measurement of the wafer stage by the encoder and interferometer at the time of wafer alignment.

符号の説明Explanation of symbols

8…局所液浸装置、39X1,39X2…Xスケール、39Y1,39Y2…Yスケール、62A〜62F…ヘッドユニット、64…Yヘッド、65…Yヘッド、66…Xヘッド、67…Yヘッド、68…Yヘッド、70A…Yエンコーダ、70C…Yエンコーダ、100…露光装置、150…エンコーダシステム、PL…投影光学系、AL1…プライマリアライメント系、AL21〜AL24…セカンダリアライメント系、W…ウエハ、WST…ウエハステージ。 8 ... local liquid immersion apparatus, 39X 1, 39X 2 ... X scales, 39Y 1, 39Y 2 ... Y scales, 62a to 62f ... head unit, 64 ... Y head, 65 ... Y head, 66 ... X head, 67 ... Y Head, 68 ... Y head, 70A ... Y encoder, 70C ... Y encoder, 100 ... Exposure device, 150 ... Encoder system, PL ... Projection optical system, AL1 ... Primary alignment system, AL2 1 to AL2 4 ... Secondary alignment system, W ... wafer, WST ... wafer stage.

Claims (21)

エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光方法であって、
所定の平面内で物体を保持して移動する移動体上の一面に配置され、前記平面に平行な第1方向を周期方向とする格子を有する一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1エンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を管理しつつ、前記移動体を前記平面に平行で前記第1方向に直交する第2方向へ移動させ、前記第2方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系をそれぞれ用いて、前記移動体上に存在する少なくとも1つのマークを検出することで、前記複数のマーク検出系の特性測定を行なう特性測定工程を含む露光方法。
An exposure method for exposing an object with an energy beam to form a pattern on the object,
The second direction that is disposed on one surface of a moving body that holds and moves an object within a predetermined plane, and that faces a pair of first gratings each having a grating having a first direction parallel to the plane as a periodic direction The position of the movable body in the first direction and the rotational direction in the plane is managed based on the measurement values of a plurality of first encoder heads having different positions with respect to the first body. By moving in a second direction orthogonal to one direction and detecting at least one mark present on the moving body using a plurality of mark detection systems each having a different detection region position with respect to the second direction, An exposure method including a characteristic measurement step of measuring characteristics of the plurality of mark detection systems.
前記特性測定工程では、前記移動体の前記一面に配置され、前記第2方向を周期方向とする格子を有する第2グレーティングに対向する第2エンコーダヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第2方向の位置が管理される請求項1に記載の露光方法。   In the characteristic measurement step, based on a measurement value of a second encoder head disposed on the one surface of the moving body and facing a second grating having a grating whose periodic direction is the second direction, the moving body The exposure method according to claim 1, wherein the position in the second direction is managed. 請求項1又は2に記載の露光方法を用いて物体上にパターンを形成する工程と;
前記パターンが形成された物体を現像する工程と;を含むデバイス製造方法。
Forming a pattern on the object using the exposure method according to claim 1;
And developing the object on which the pattern is formed.
エネルギビームにより物体を露光して前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
所定の平面内で物体を保持して移動するとともに、その一面に前記平面に平行な第1方向を周期方向とする格子を有する一対の第1グレーティングが前記物体の載置領域を前記第1方向に直交する第2方向に挟んで配置された移動体と;
前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1ヘッドを有し、前記一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する2つの前記第1ヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を計測するエンコーダシステムと;
前記第2方向に関して検出領域の位置が異なる複数のマーク検出系と;
前記エンコーダシステムの計測結果に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を管理しつつ、前記移動体を前記平面に平行で前記第1方向に直交する第2方向へ移動させ、前記複数のマーク検出系をそれぞれ用いて前記移動体上に存在する少なくとも1つのマークを検出することで、前記複数のマーク検出系の特性測定を行なう制御装置と;を備える露光装置。
An exposure apparatus that exposes an object with an energy beam to form a pattern on the object,
A pair of first gratings that move while holding an object in a predetermined plane and have a grating whose periodic direction is a first direction parallel to the plane on one surface of the object are placed in the first direction. A moving body arranged in a second direction orthogonal to
A plurality of first heads having different positions with respect to the second direction, and based on the measurement values of the two first heads respectively facing the pair of first gratings, An encoder system for measuring a position in a rotational direction in a plane;
A plurality of mark detection systems in which positions of detection areas are different with respect to the second direction;
Based on the measurement result of the encoder system, the movable body is parallel to the plane and orthogonal to the first direction while managing the position of the movable body in the first direction and the rotational direction in the plane. And a control device that measures the characteristics of the plurality of mark detection systems by detecting at least one mark existing on the moving body using each of the plurality of mark detection systems. apparatus.
前記移動体の前記一面には、前記第2方向を周期方向とする格子を有する第2グレーティングが少なくとも1つ設けられ、
前記エンコーダシステムは、少なくとも1つの第2ヘッドをさらに有し、前記第2グレーティングに対向する前記第2ヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第2方向の位置をさらに計測する請求項4に記載の露光装置。
At least one second grating having a grating whose periodic direction is the second direction is provided on the one surface of the moving body,
The encoder system further includes at least one second head, and further measures a position of the movable body in the second direction based on a measurement value of the second head facing the second grating. 4. The exposure apparatus according to 4.
前記制御装置は、前記特性測定に際し、前記エンコーダシステムの計測結果に基づいて、前記移動体の前記第2方向の位置をさらに管理する請求項5に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the control device further manages the position of the movable body in the second direction based on a measurement result of the encoder system when the characteristic is measured. 前記複数の第1ヘッドは、前記複数の検出領域の両外側にそれぞれ複数配置された、第1、第2のヘッド群に分離されている請求項5又は6に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5 or 6, wherein the plurality of first heads are separated into first and second head groups, each of which is disposed on both outer sides of the plurality of detection regions. 前記第1,第2のヘッド群は、それぞれ、前記第1方向に関して他の第1ヘッドと位置が異なる第1ヘッドを少なくとも1つ含む請求項7に記載の露光装置。   8. The exposure apparatus according to claim 7, wherein each of the first and second head groups includes at least one first head having a position different from that of another first head in the first direction. 前記第1、第2のヘッド群それぞれに含まれる前記複数の第1ヘッドのうち、最も内側に位置する第1ヘッドが、前記第1方向に関して、他の第1ヘッドと位置が異なる請求項8に記載の露光装置。   9. The position of a first head located on the innermost side among the plurality of first heads included in each of the first and second head groups is different from other first heads in the first direction. The exposure apparatus described in 1. 前記第1,第2のヘッド群それぞれが有する前記複数の第1ヘッドは、前記第2方向に関して前記第1グレーティングの幅よりも狭い間隔で配置されている請求項7〜9のいずれか一項に記載の露光装置。   10. The plurality of first heads included in each of the first and second head groups are arranged at an interval narrower than a width of the first grating in the second direction. The exposure apparatus described in 1. 前記複数のマーク検出系は、前記検出領域の位置が固定の第1マーク検出系と、少なくとも前記第2方向に関して前記検出領域の位置が調整可能な第2マーク検出系とを含む請求項7〜10のいずれか一項に記載の露光装置。   The plurality of mark detection systems include a first mark detection system in which the position of the detection area is fixed, and a second mark detection system in which the position of the detection area can be adjusted at least in the second direction. The exposure apparatus according to any one of 10. 前記複数のマーク検出系は、前記第1マーク検出系の検出中心に関して対称に検出中心が設定可能な少なくとも1対の前記第2マーク検出系を含む請求項11に記載の露光装置。   12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the plurality of mark detection systems include at least one pair of the second mark detection systems whose detection centers can be set symmetrically with respect to the detection center of the first mark detection system. 前記複数の検出領域の前記第1方向の一側に配置された光学部材をさらに備える請求項5〜12のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 5 to 12, further comprising an optical member arranged on one side of the plurality of detection regions in the first direction. 前記エンコーダシステムは、前記第2ヘッドを複数有し、該複数の第2ヘッドは、前記第1方向に関して位置が異なる請求項13に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 13, wherein the encoder system includes a plurality of the second heads, and the positions of the plurality of second heads are different with respect to the first direction. 前記複数の第2ヘッドは、前記光学部材の中心近傍を通る第1方向の直線である基準線に沿って配置されている請求項14に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 14, wherein the plurality of second heads are arranged along a reference line that is a straight line in a first direction passing through the vicinity of the center of the optical member. 前記複数の第2ヘッドは、前記基準線上で、前記光学部材の前記第1方向の一側と前記前記複数の検出領域の第1方向の他側とに配置され、それぞれ複数の第2ヘッドを含む第3、第4のヘッド群に分離され、
前記移動体の前記一面には、前記第2グレーティングが前記物体の載置領域を挟んで前記第1方向に離れて一対配置されている請求項15に記載の露光装置。
The plurality of second heads are disposed on the reference line on one side of the optical member in the first direction and on the other side of the plurality of detection regions in the first direction, and each of the plurality of second heads is disposed on the reference line. Separated into third and fourth head groups,
The exposure apparatus according to claim 15, wherein a pair of the second gratings are disposed on the one surface of the movable body so as to be separated from each other in the first direction with the placement area of the object interposed therebetween.
前記第3、第4のヘッド群それぞれに属する複数の第2ヘッドは、前記第1方向に関して前記第2グレーティングの幅より狭い間隔で配置されている請求項16に露光装置。   The exposure apparatus according to claim 16, wherein the plurality of second heads belonging to each of the third and fourth head groups are arranged at an interval narrower than a width of the second grating in the first direction. 前記エンコーダシステムは、前記光学部材を挟んで、前記第2方向の一側と他側に配置され、前記第2方向に関して位置が異なる複数の第1ヘッドをそれぞれ含む第5、第6のヘッド群をさらに含み、前記一対の第1グレーティングにそれぞれ対向する前記第5、第6のヘッド群にそれぞれ属する各1つのヘッドの計測値に基づいて、前記移動体の前記第1方向及び前記平面内の回転方向の位置を計測する請求項13〜17のいずれか一項に記載の露光装置。   The encoder system includes fifth and sixth head groups each including a plurality of first heads arranged on one side and the other side of the second direction across the optical member and having different positions with respect to the second direction. And in the first direction and the plane of the movable body based on the measurement values of the respective one heads belonging to the fifth and sixth head groups respectively facing the pair of first gratings The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 17, which measures a position in a rotation direction. 前記第5、第6のヘッド群それぞれに含まれる前記複数の第1ヘッドのうち、最も前記光学部材の中心に近い側に位置する第1ヘッドが、前記第1方向に関して、他の第1ヘッドと位置が異なる請求項18に記載の露光装置。   Of the plurality of first heads included in each of the fifth and sixth head groups, the first head located closest to the center of the optical member is the other first head in the first direction. The exposure apparatus according to claim 18, wherein the position is different from that of the exposure apparatus. 前記第5、第6のヘッド群それぞれの複数の第1ヘッドは、前記第2方向に関して前記第1グレーティングの幅より狭い間隔で配置されている請求項18又は19に記載の露光装置。   20. The exposure apparatus according to claim 18, wherein the plurality of first heads of each of the fifth and sixth head groups are arranged at an interval narrower than a width of the first grating in the second direction. 前記光学系と前記物体の間を液体で満たして液浸領域を形成する液浸システムを、さらに備える請求項13〜20のいずれか一項に記載の露光装置。   21. The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 20, further comprising an immersion system that fills a space between the optical system and the object with a liquid to form an immersion area.
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