以下、本発明の一実施形態について、図1〜図16に基づいて説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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β(βは例えば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。すなわち、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。
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。
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。
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軸方向及びX軸方向に独立して駆動可能である。
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。
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表面を有し、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開口が形成されたプレート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)、Al2O3あるいはTiCなど)から成る。さらにプレート28は、図4(A)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、その表面の外周部に、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、図4(A)から明らかなように、プレート28の円形開口の+Y側には、そのX軸方向の中央部に長方形の開口が形成され、この開口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。
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。
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。
さらに、プレート28の上面には、その外周部の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、プレート28のX軸方向一側と他側(図4(A)における左右両側)の端部の領域には、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。
同様に、プレート28のY軸方向一側と他側(図4(A)における上下両側)の端部の領域には、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、プレート28の表面に例えばホログラム等により反射型の回折格子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。なお、図4(A)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。
このように、本実施形態では、プレート28の外周部そのものがスケールを構成するので、プレート28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。
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。ここで、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。
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。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する不図示のZ干渉計をも備えている。
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部材に設けられる、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。
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。
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。
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。
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。
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などを用いても良い。
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。
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。
なお、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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部材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。
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部材に設けられる。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。
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部材に吸着固定する。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。
なお、メインフレーム部材のアーム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。
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。
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。
本実施形態の露光装置100では、図3に示されるように、投影ユニットPU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部材に吊り下げ状態で固定されている。
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位置に配置された1つのYヘッド651,645とを備えている。
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。
ヘッドユニット62Bは、図3に示されるように、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665〜668を備えている。また、ヘッドユニット62Dは、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661〜664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。
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。
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部材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。
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671〜674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671〜673と、最も内側(+X側)のYヘッド673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674とを備えている。
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671〜674と基準軸LVに関して対称に配置された4つのYヘッド681〜684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。
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(セカンダリ・べースラインチェック)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673、682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673,682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673,682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。
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。
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。
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。
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、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。
次に、本実施形態の露光装置100における露光動作について、図7〜図8(B)に基づいて説明する。本実施形態では、図7に示されるようなN個(Nは例えば76)のショット領域に対して、同図に示されるような経路で露光が行われる。なお、図7に示される経路は、前述の露光領域IA(図8(A)参照)の中心Pが各ショット領域上を通過する軌跡を示すものである。この軌跡中の実線部は、各ショット領域の露光の際の露光領域IAの中心Pの経路を示し、点線部(破線部)は、非走査方向の同一行内の隣接ショット間における中心Pの移動軌跡を示し、一点鎖線部は、異なる行間における中心Pの移動軌跡を示している。
ここでは、(a)連続する2つのショット領域(ただし、第1番目のショット領域でなく、また行間を跨ぐ2つのショット領域でもないものとする)の走査露光動作、及び(b)第1番目のショット領域(ファーストショット)の露光動作を代表的に採り挙げて説明するものとする。
(a)連続する2つのショット領域の走査露光動作
連続する2つのショット領域の走査露光動作について、図8(A)及び図8(B)を用いて説明する。図8(A)には、投影光学系PLの有効フィールドPL’に内接する、ウエハW上の幅wのスリット状の照明領域(レチクルR上の照明領域IARと共役な露光領域)IAとショット長Lのショット領域Sk,Sk+1との関係が平面図にて示され、図8(B)には、ステージ移動時間tとY軸方向に関するウエハステージWSTの速度Vyとの関係が示されている。なお、実際には、ショット領域が露光領域IAに対して矢印TRの反対方向に移動することで露光が行なわれるが、図8(A)では、図8(B)のステージ移動時間とウエハステージWSTのY速度Vyの関係とを対応付けるため、露光領域IAがショット領域Sk,Sk+1に対し移動するように示されている。
まず、一般的な同期走査手順としては、ショット領域Skの端部から所定距離離れた位置に露光領域IAの中心Pが位置付けられ、その位置からウエハステージWSTの加速が開始される(ただし、実際には、一点鎖線で示されるような経路を辿って加速されるが、説明の便宜上、実線で示されるような経路を辿るものとする)。それと同時にレチクルRとウエハWの同期制御が開始され、レチクルステージRSTは、ウエハステージWSTと反対向き、かつウエハステージWSTの速度の投影倍率βの逆数倍の速度で、ウエハステージWSTの動きに追従するように同期移動を開始する。そして、この両ステージWST、RSTの加速開始時点から、加速が終了し一定の速度となるまでの時間Taを、加速時間と呼ぶ。加速終了後には、ウエハWとレチクルRとの変位誤差が所定の関係になるまでレチクルステージRSTによるウエハステージWSTに対する追従制御が行われた状態で、露光が開始される。この加速終了後、露光開始までの時間Tbを、整定時間と呼ぶ。また、照明光ILが照射され、実際の走査露光が行われる時間Tcを、露光時間と呼ぶ。また、露光時間終了後のウエハステージWSTが、等速で移動する時間Tdを、等速度オーバースキャン時間(後整定時間)と呼び、両ステージWST,RSTが減速する時間Teを、減速オーバースキャン時間と呼ぶ。なお、減速オーバースキャン時間Teにおいては、ウエハステージWSTは、Y軸方向への駆動と並行して、X軸方向にも駆動されているので、露光領域IAの中心PはU字状の軌跡を描く(以下、この動作をショット間ステッピングとも呼ぶ)。
その後、同様にして、ウエハステージWSTとレチクルステージRSTとをそれぞれ逆方向に駆動しつつ、隣接するショット領域Sk+1の露光を行う。
露光装置100では、上述したような速度に従って走査露光を行うべく、主制御装置20が、両ステージWST,RSTが移動するような軌道条件に基づいて、ウエハステージWST及びレチクルステージRSTを同期移動させる。
(b)第1番目のショット領域(ファーストショット)の露光動作
ファーストショットの露光動作は、図8(A)の実線の軌跡に沿ってウエハステージWSTが駆動される点を除き、上記連続する2つのショット領域の走査露光動作と同様である。
なお、行間を跨ぐ2つのショット領域の間の行間移動動作については、説明を省略する。
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9〜図16に基づいて説明する。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。
図9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、前述の如く、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。
上述のステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中、主制御装置20は、干渉計システム118を用いてウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の位置(X,Y,Z,θx,θy,θz)計測を、常時行なっている。具体的には、主制御装置20は、上記の露光動作中、図9に示されるように、前述のX干渉計126及びY干渉計16の計測値に基づいて、ウエハテーブルWTBのX位置、Y位置、θz回転(ヨーイング)、θy回転(ローリング)及びθx回転(ピッチング)を管理している。また、主制御装置20は、不図示のZ干渉計の計測値に基づいて、ウエハテーブルWTBのZ位置を管理している。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。
また、上述の干渉計システム118を用いたウエハテーブルWTBの位置計測と独立に、主制御装置20は、ウエハテーブルWTBのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を、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つのエンコーダを用いて計測している。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。
しかるに、ウエハステージWSTの加減速中には、ウエハテーブルWTB上面のYスケール39Y1,39Y2などが、その加速度の影響で変形するおそれがあり、これらのYスケール39Y1,39Y2に対向するYヘッド65,64の計測値に基づいてウエハテーブルWTBのY軸方向の位置を計測するYエンコーダ70A,70Cの計測値に誤差が生じる蓋然性が高い。この一方、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。
そこで、本実施形態の露光装置100では、主制御装置20は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光の動作の際には、エンコーダシステムではなく、干渉計システム180のX干渉計126、Y干渉計16の計測値に基づいて、ウエハステージWSTを駆動する(位置制御)するとともに、ウエハステージWST(及びレチクルステージRST)の加速時間Ta後、整定時間Tbが経過してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとが等速同期状態に達した時点であるウエハW上の各ショット領域Si(i=1,2,……N)の露光開始点(この露光開始点ではウエハステージWSTの加速度は零である)にウエハステージWSTが到達する都度、ウエハテーブルWTB上面のYスケール39Y1,39Y2にそれぞれ対向する各1つのYヘッド65、64(エンコーダ70A,70C)と、Yスケール39X1,39X2の所定の一方に対向するYヘッド66(エンコーダ70B又は70D)の計測値に基づいて、X干渉計126、Y干渉計16の計測値を補正する。この補正により、X干渉計126及びY干渉計16の空気揺らぎに起因する計測誤差がキャンセルされる。
図11には、一例として、ファーストショットS1の露光開始点にウエハテーブルWTBが達した瞬間(図10に示される露光開始点p1に露光領域IAの中心Pが達した瞬間)の状態が示されている。この図11からわかるように、露光開始点p1では、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB上面のYスケール39Y1,39Y2にそれぞれ対向する各1つのYヘッド654、644(エンコーダ70A,70C)の計測値と、Yスケール39X1に対向するXヘッド667(エンコーダ70B)の計測値を、干渉計システム118のX干渉計126及びY干渉計16等の計測値と同時に取り込み、上記Yヘッド654、644及びXヘッド667の計測値に基づいて、X干渉計126及びY干渉計16の計測値を補正する。
また、図12には、第7番目のショット領域S7の露光開始点にウエハテーブルWTBが達した瞬間(図10に示される露光開始点p7に露光領域IAの中心Pが達した瞬間)の状態が示されている。この図12からわかるように、露光開始点p7では、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB上面のYスケール39Y1,39Y2にそれぞれ対向する各1つのYヘッド652、642(エンコーダ70A,70C)の計測値と、Yスケール39X1に対向するXヘッド667(エンコーダ70B)の計測値を、干渉計システム118のX干渉計126及びY干渉計16等の計測値と同時に取り込み、上記Yヘッド652、642及びXヘッド667の計測値に基づいて、X干渉計126及びY干渉計16の計測値を補正する。
主制御装置20は、上述のようにして、各ショット領域Siの露光開始点pi(i=1,2,……N)にウエハステージWSTが到達する都度、エンコーダシステムの3つのエンコーダの計測値に基づいて、干渉計システム118のX干渉計126及びY干渉計16の計測値を補正しつつ、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハWの露光を行なう。
この場合、ウエハW上の各ショット領域Skの露光開始点pkで上記のX干渉計126及びY干渉計16の計測値の補正を行ってから、次のショット領域Sk+1の露光開始点pk+1までの間の区間では、主制御装置20は、その補正後の干渉計126、16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(θz回転を含む)を制御する。また、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。
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、互いに接近する。これは、後述するSec-BCHK(セカンダリ・ベースラインチェック)を行なうためである。
ウエハステージWSTが、計測ステージMSTに対する上述の接近状態に移行後、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。このとき、主制御装置20は、干渉計システム118の計測結果に基づいてウエハステージWSTを制御している。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。
その後、図13に示されるように、ウエハステージWSTは、計測ステージMSTと近接したまま、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14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。
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平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(セカンダリ・ベースラインチェック)を実行する。ここで、XY平面内の位置(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後述するウエハアライメント(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。
次に、主制御装置20は、図15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。
このとき、図15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、エンコーダシステム150(エンコーダ70A,70C,70D)を用いたウエハステージWSTの位置計測をも再開する。干渉計システム118の3つのX干渉計126,127,128のうちX干渉計127が使用される。
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16中の星マーク参照)。
なお、本実施形態では、図16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は当接又は近接するスクラム状態へ移行している。ここで、スクラム状態に移行するのは、後述するPri-BCHKの後半の処理を実行するためである。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。
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位置に対するレチクルR上のマークの投影像の強度分布を計測するPri-BCHKの後半の処理を実行する。
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9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。
以上、説明したように、本実施形態の露光装置100によると、主制御装置20により、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を行なうに当たり、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の移動経路中の加速度が零となるウエハW上の各ショット領域Siの露光開始点pi(i=1〜N(Nは例えば76))において、エンコーダシステム150及び干渉計システム118の計測値を取り込み、露光開始点pi毎に、エンコーダシステム150の計測値に基づいて干渉計システム118(X干渉計126及びY干渉計16)の計測値を補正しつつ、干渉計システム118の計測値に基づいてウエハステージWSTが駆動される。このため、ウエハW上の複数のショット領域(S1〜SN)をステップ・アンド・スキャン方式で露光する際に、ウエハステージWSTの加速度に起因するエンコーダシステムの計測誤差が小さくなる露光開始点pi毎に、エンコーダシステムの計測値に基づいて干渉計システム118の計測値を補正し、その補正後の干渉計システム118の計測値に基づいてウエハステージWSTが駆動される。従って、干渉計システム118とエンコーダシステム150との計測値の事前キャリブレーションなどを行なうことなく、簡易な手法により、エンコーダシステム150及び干渉計システム118両者の利点を活かし、ウエハW上の複数のショット領域に精度良くレチクルRのパターンを転写形成することが可能になる。
なお、上記実施形態では、ウエハW上の各ショット領域の露光開始点毎に、主制御装置20が、エンコーダシステム150の計測値に基づいて、干渉計システム118の計測値を補正する場合について説明したが、これに限らず、例えばウエハW上の各ショット領域の露光開始点毎に、エンコーダシステム150の計測値に基づいて、レチクルステージRST(レチクルR)とウエハステージWST(ウエハW)との同期移動中のレチクルステージRST(レチクルR)位置を調整する、例えばレチクルステージRSTの目標値を補正しても良い。要は、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の移動経路中の加速度の絶対値が所定値未満となる複数の較正点、例えばウエハW上の各ショット領域の露光開始点で、ウエハWと該ウエハW上に形成されるパターンとの位置合わせ精度(重ね合わせ精度を含む)を向上させるための所定の較正処理を行なえば良い。
また、上記実施形態では、主制御装置20が、ウエハW上の各ショット領域の露光開始点毎に、上記の較正処理を行なう場合について説明したが、これに限らず、ウエハW上の各ショット領域の露光終了位置(この露光終了位置もウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の加速度は零である)毎に、上述の較正処理を行っても良い。この他、主制御装置20は、ウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の加速度が零ではないが、加速度の絶対値が所定値未満、例えば零に近くなる複数の較正点、例えば各ショット領域の露光のための露光開始直前の整定時間Tbの開始点(加速時間Taの終了点)毎に、上述の較正処理を行っても良い。
また、これまでは、較正点が、ウエハW上のショット領域毎に定められている場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作の際のウエハテーブルWTB(ウエハステージWST)の移動経路中に複数点定められていれば良い。
なお、上記実施形態の露光装置100において、露光中に限らず、その他の処理時、例えば前述のウエハアライメント(EGA)の実行に際して、主制御装置20は、干渉計システム118の計測値に基づいて、ウエハステージWSTの位置を制御しつつ、複数の較正点でエンコーダシステム150の計測値に基づいて、空気揺らぎに起因する干渉計システム118の計測誤差がアライメント結果に与える影響を除去することとしても良い。主制御装置20は、例えば、サンプルショット領域のアライメントマークを前述のアライメント系AL1、AL21〜AL24の少なくとも一部で検出するため、目標位置にウエハステージWSTを位置決めする都度、アライメントマークの計測中、又はそれと前後して、エンコーダシステム150の計測値に基づいて、干渉計システム118の計測値を補正することとしても良い。これによっても、結果的にウエハWと該ウエハW上に形成されるパターンとの位置合わせ精度(重ね合わせ精度を含む)を向上させることが可能である。
なお、上記実施形態では、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ついて説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号パンフレット、国際公開第2004/053955号パンフレット(対応米国特許出願公開第2005/0252506号明細書)、米国特許第6,952,253号明細書、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、米国特許出願公開第2006/0231206号、米国特許出願公開第2005/0280791号などに開示される、投影光学系PLとウエハとの間に液体(例えば純水など)が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用しても良い。
また、上記実施形態では、ウエハステージWSTと計測ステージMSTとを備えた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、計測ステージを持たないシングルウエハステージタイプの露光装置は勿論、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ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置にも本発明を適用できる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、パターンが転写形成されたウエハを現像するステップ、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。