JP2015109457A - 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ΔL2=ΔYo×(1+cosθ)+ΔZo×sinθ …(2)
従って、式(1)、(2)からΔZo及びΔYoは次式(3)、(4)で求められる。
ΔYo=(ΔL1+ΔL2)/{2(1+cosθ)} …(4)
Δθy≒(ΔZoL−ΔZoR)/D …(6)
従って、主制御装置20は、上記式(3)〜式(6)を用いることで、Z干渉計43A、43Bの計測結果に基づいて、ウエハステージWSTの4自由度の変位ΔZo、ΔYo、Δθz、Δθyを算出することができる。
=2KVycos[(θ1−θ0)/2]cosθ
+2KVzcos[(θ1−θ0)/2]sinθ …(7)
ここで、θ=π/2−(θ1+θ0)/2なので、上式を変形して、次式(8)を得る。
2πfD=KVy(sinθ1+sinθ0)+KVz(cosθ1+cosθ0)…(8)
ここで、入射角θ0と散乱角θ1には次式の関係(回折条件)が成立する。
ただし、λは光の波長、pは回折格子のピッチ、nは回折次数である。なお、回折次数nは、散乱角(回折角)−θ0の零次回折光を基準にして、+Y方向に散乱(発生)される回折光に対して正、−Y方向に発生される回折光に対し負となる。式(9)に式(10)を代入すると、位相シフトφは、次式(11)のように書き換えられる。
上式(11)より明らかなように、反射面DSが停止していれば、すなわちΔY=ΔZ=0ならば、位相シフトφも零となる。
ただし、回折条件を、次式(13)で与えた。
一方、光束LB2は角度θb0で反射型回折格子RGに入射し、nb次回折光が角度θb1で発生される。この回折光が、反射鏡R2bによって反射され、同じ光路を辿って反射鏡R1bに戻るとする。光束LB2が被る全位相シフトは、式(12)と同様に、次式(14)のように求められる。
ただし、回折条件を、次式(15)で与えた。
+2KΔZf(θa0,θa1,θb0,θb1)+φ0 …(16)
ここで、反射鏡R1a,R1b,R2a,R2bの配置と回折条件(13)、(15)とから定まる幾何学的因子を、次式(17)のように表記した。
=cosθb1+cosθb0−cosθa1−cosθa0 …(17)
また、上式(16)において、その他の要因(例えば、変位ΔL,ΔY,ΔZの基準位置の定義など)より定まる定位相項をφ0と表記した。
その場合、式(16)の右辺第3項の括弧内は零になり、同時にnb=−na(=n)を満たすので、次式(19)が得られる。
上式(19)より、位相差φsymは光の波長λに依存しないことがわかる。そして、干渉光の強度Iは、変位ΔYが計測単位(計測ピッチとも呼ぶ)p/4n増加あるいは減少する毎に、強弱を繰り返すことがわかる。そこで、予め定められた基準位置からの変位ΔYに伴う干渉光の強度の強弱の回数を計測する。そして、その計数値(カウント値)cΔYを用いることにより、変位ΔYの計測値CΔYが、次式(20)より算出される。
上式(21)において、定位相項φ0を位相オフセット(ただし、0≦φ0<2πと定義する)とし、変位ΔYの基準位置での位相φsym(ΔY=0)を保持することとする。
Δx=g(z,θy,θz)=θy(z−c)+θz(z−d) ……(23)
上式(22)において、aは、図12のグラフの、各直線が交わる点のZ座標であり、bは、Yエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標である。また、上式(23)において、cは、Xエンコーダの補正情報の取得のためにローリング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標であり、dは、Xエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標である。
hC=(yC1−yC0)/φ ……(25)
hD=(xD1−xD0)/φ ……(27)
上式(24)、(25)からわかるように、ウエハステージWSTのピッチング量をφxとすると、ウエハステージWSTのピッチングに伴う、Yエンコーダ70A,70Cのアッベ誤差ΔAA、ΔACは、次式(28)、(29)で表せる。
ΔAC=hC・φx ……(29)
上式(26)、(27)からわかるように、ウエハステージWSTのローリング量をφyとすると、ウエハステージWSTのローリングに伴う、Xエンコーダ70B,70Dのアッベ誤差ΔAB、ΔADは、次式(30)、(31)で表せる。
ΔAD=hD・φy ……(31)
CY=r’・ey’ …(35b)
ここで、ex’,ey’は、ウエハステージWSTにのった相対座標系(X’,Y’,θz’)におけるX’,Y’単位ベクトルで、基準座標系(X,Y,θz)におけるX,Y単位ベクトルex,eyと、次式(36)の関係がある。
CY=−(p−X)sinθz+(q−Y)cosθz ……(37b)
C2=−(p2−X)sinθz+(q2−Y)cosθz ……(38b)
C3= (p3−X)cosθz+(q3−Y)sinθz ……(38c)
上式(39)において、p4,q4は、エンコーダEnc4の計測点のX座標値、Y座標値である。エンコーダEnc4のY座標値q4として前述のヘッド位置のキャリブレーションの際に取得した位置情報が、エンコーダEnc4のX座標値p4としては、設計上の位置情報が、メモリ34内からそれぞれ読み出されて用いられる。
C3= (p3−X)cosθz+(q3−Y)sinθz …(38c)
C4= (p4−X)cosθz+(q4−Y)sinθz …(38d)
なお、4つめのエンコーダがYヘッドの場合には、理論式(38d)の代わりに次の理論式(38e)を用いた連立方程式(38b)(38c)(38e)を用いれば良い。
本実施形態では、ウエハステージWSTの3自由度(X,Y,θz)方向の位置座標を計測するために、常時、エンコーダシステム70A〜70Dを構成するXエンコーダ(ヘッド)及びYエンコーダ(ヘッド)の内、少なくとも1つのXヘッドと少なくとも2つのYヘッドを含む少なくとも3つのヘッドを使用している。そのため、ウエハステージWSTの移動に伴って使用するヘッドを切り換える際には、切り換えの前後でステージ位置の計測結果を連続につなぐために、3つのヘッドの組み合わせから別の3つのヘッドの組み合わせへと切り換える方式を採用している。この方式を、第1方式と呼ぶことにする。
CY4=−(p4−X)sinθz+(q4−Y)cosθz ……(39b)
ここで、(p3,q3),(p4,q4)はYヘッド643,644のX,Y設置位置(より正確には計測点のX,Y位置)である。簡単のため、Yヘッド643,644のY設置位置は等しい(q3=q4)と仮定する。この仮定の下、上式(39a)(39b)より、次式(40)が得られる。
従って、後に停止される第1ヘッド643の計測値を上式(40)の右辺のCY3に代入して、左辺のCY4を求めることにより、新たに使用する第2ヘッド644の計測値を予測することができる。
ここで、(pA,qA)はYヘッド64AのX,Y設置位置(より正確には計測点のX,Y位置)である。簡単のため、Yヘッド64AのY設置位置qAは、Yヘッド643,644のY設置位置q3,q4と等しい(qA=q3=q4)と仮定する。
ただし、定数c=(p3−p4)/(qA−q3)と置いた。従って、Yヘッド643,64Aの計測値のそれぞれを上式(41)の右辺のCY3,CYAに代入して左辺のCY4を求めることにより、新たに使用するYヘッド644の計測値を予測することができる。
Claims (36)
- 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
前記投影光学系の下方に配置されるベース上で非接触に支持され、前記基板を保持するステージを移動することと、
前記ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、かつ前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記投影光学系を支持するフレーム部材に支持されるエンコーダシステムの、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって、前記ステージの位置情報を計測することと、
前記計測される位置情報に基づいて、前記ステージの移動を制御することと、を含み、
前記ステージの移動中、前記計測に用いられる前記複数のヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記複数のヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残りのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む複数のヘッドによって前記ステージの位置情報が計測され、
前記切換前に用いられる前記複数のヘッドによって計測される位置情報に基づいて、前記切換後に前記別のヘッドを使って前記ステージの移動を制御するための位置情報が取得され、
少なくとも前記基板の露光動作において、前記エンコーダシステムによって前記ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項1に記載の露光方法において、
前記切換前、前記格子部と対向する3つの前記ヘッドによって前記ステージの位置情報が計測されるとともに、前記切換後、前記3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く2つのヘッドと、前記3つのヘッドと異なる前記別のヘッドと、を含む3つのヘッドによって前記ステージの位置情報が計測され、
前記位置情報の取得は、前記切換前に用いられる前記3つのヘッドによって計測される位置情報を用いて行なわれる露光方法。 - 請求項2に記載の露光方法において、
前記位置情報の取得は、前記切換前に用いられる前記3つのヘッドと前記別のヘッドとを含む4つのヘッドが前記格子部と対向している間に行なわれる露光方法。 - 請求項3に記載の露光方法において、
前記格子部は、それぞれ反射型格子が形成される4つのスケール部材を有し、
前記位置情報の取得は、前記4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向している間に行なわれる露光方法。 - 請求項3又は4に記載の露光方法において、
前記1つのヘッドから前記別のヘッドへの切換は、前記4つのヘッドが前記格子部と対向している間に行われる露光方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記位置情報の取得は、前記切換の前後で、前記ステージの位置が維持される、あるいは前記ステージの位置情報が連続的につながるように行なわれる露光方法。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エンコーダシステムの3つ又は4つの前記ヘッドが前記格子部と対向するとともに、前記格子部と対向するヘッドは、前記ステージの移動によって、前記3つのヘッドと前記4つのヘッドとの一方から他方に変更される露光方法。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記格子部は、それぞれ反射型格子が形成される4つのスケール部材を有し、
前記4つのスケール部材の3つ又は4つとそれぞれ対向して配置される3つ又は4つの前記ヘッドによって前記ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記格子部と前記ヘッドとの他方は、前記フレーム部材から支持部材を介して吊り下げ支持される露光方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持されるマーク検出系によって、前記基板のマークが検出され、
前記マークの検出動作において、前記エンコーダシステムによって前記ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記投影光学系の下端部を取り囲むように設けられるノズルユニットによって、前記投影光学系の下に液体で液浸領域が形成されるとともに、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で前記基板が露光され、
前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記投影光学系に対して前記ノズルユニットの外側に設けられる露光方法。 - 請求項11に記載の露光方法において、
前記フレーム部材に設けられる前記ノズルユニットによって前記液浸領域が形成される露光方法。 - 請求項11に記載の露光方法において、
前記フレーム部材とは別のフレーム部材に設けられる前記ノズルユニットによって前記液浸領域が形成される露光方法。 - 請求項1〜13のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記基板はその表面が前記ステージの上面とほぼ同一面となるように前記ステージに載置される露光方法。 - 請求項14に記載の露光方法において、
前記ステージはその上面の凹部内で前記基板の表面が前記上面とほぼ同一面となるように前記基板を載置する露光方法。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記エンコーダシステムによって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面内で互いに直交する第1及び第2方向と、前記第1及び第2方向と直交する第3方向と、を含む6自由度方向に関する前記ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項1〜16のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記ステージは、前記ヘッドが設けられ、前記基板の露光動作において前記格子部の下方で移動される露光方法。 - デバイス製造方法であって、
請求項1〜17のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。 - 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系を支持するフレーム部材と、
前記投影光学系の下方に配置されるベースと、
前記ベース上に配置され、前記基板を保持するステージと、
前記ベース上で非接触に支持される前記ステージを駆動する駆動系と、
前記ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、かつ前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記フレーム部材に支持されるとともに、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって、前記ステージの位置情報を計測するエンコーダシステムと、
前記計測される位置情報に基づいて、前記ステージの移動を制御する制御装置と、を備え、
前記ステージの移動中、前記計測に用いられる前記複数のヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記複数のヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残りのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む複数のヘッドによって前記ステージの位置情報が計測され、
前記切換前に用いられる前記複数のヘッドによって計測される位置情報に基づいて、前記切換後に前記別のヘッドを使って前記ステージの移動を制御するための位置情報が取得され、
少なくとも前記基板の露光動作において、前記エンコーダシステムによって前記ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項19に記載の露光装置において、
前記切換前、前記格子部と対向する3つの前記ヘッドによって前記ステージの位置情報が計測されるとともに、前記切換後、前記3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く2つのヘッドと、前記3つのヘッドと異なる前記別のヘッドと、を含む3つのヘッドによって前記ステージの位置情報が計測され、
前記位置情報の取得は、前記切換前に用いられる前記3つのヘッドによって計測される位置情報を用いて行なわれる露光装置。 - 請求項20に記載の露光装置において、
前記位置情報の取得は、前記切換前に用いられる前記3つのヘッドと前記別のヘッドとを含む4つのヘッドが前記格子部と対向している間に行なわれる露光装置。 - 請求項21に記載の露光装置において、
前記格子部は、それぞれ反射型格子が形成される4つのスケール部材を有し、
前記位置情報の取得は、前記4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向している間に行なわれる露光装置。 - 請求項21又は22に記載の露光装置において、
前記1つのヘッドから前記別のヘッドへの切換は、前記4つのヘッドが前記格子部と対向している間に行われる露光装置。 - 請求項19〜23のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記位置情報の取得は、前記切換の前後で、前記ステージの位置が維持される、あるいは前記ステージの位置情報が連続的につながるように行なわれる露光装置。 - 請求項19〜24のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エンコーダシステムの3つ又は4つの前記ヘッドが前記格子部と対向するとともに、前記格子部と対向するヘッドは、前記ステージの移動によって、前記3つのヘッドと前記4つのヘッドとの一方から他方に変更される露光装置。 - 請求項19〜25のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記格子部は、それぞれ反射型格子が形成される4つのスケール部材を有し、
前記4つのスケール部材の3つ又は4つとそれぞれ対向して配置される3つ又は4つの前記ヘッドによって前記ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項19〜26のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記格子部と前記ヘッドとの他方は、前記フレーム部材から支持部材を介して吊り下げ支持される露光装置。 - 請求項19〜27のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に支持され、前記基板のマークを検出するマーク検出系を、さらに備え、
前記マークの検出動作において、前記エンコーダシステムによって前記ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項19〜28のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系の下端部を取り囲むように設けられるノズルユニットを有し、前記投影光学系の下に液体で液浸領域を形成する局所液浸装置を、さらに備え、
前記基板は、前記投影光学系と前記液浸領域の液体とを介して前記照明光で露光され、
前記格子部と前記ヘッドとの他方は、前記投影光学系に対して前記ノズルユニットの外側に設けられる露光装置。 - 請求項29に記載の露光装置において、
前記ノズルユニットは、前記フレーム部材に設けられる露光装置。 - 請求項29に記載の露光装置において、
前記ノズルユニットは、前記フレーム部材とは別のフレーム部材に設けられる露光装置。 - 請求項19〜31のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記基板はその表面が前記ステージの上面とほぼ同一面となるように前記ステージに載置される露光装置。 - 請求項32に記載の露光装置において、
前記ステージはその上面に凹部を有し、前記基板の表面が前記上面とほぼ同一面となるように前記凹部内で前記基板を載置する露光装置。 - 請求項19〜33のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記エンコーダシステムによって、前記投影光学系の光軸と垂直な所定平面内で互いに直交する第1及び第2方向と、前記第1及び第2方向と直交する第3方向と、を含む6自由度方向に関する前記ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項19〜34のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記ステージは、前記ヘッドが設けられ、前記基板の露光動作において前記格子部の下方で移動される露光装置。 - デバイス製造方法であって、
請求項19〜35のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
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