JP2015180967A - 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。
+2KΔZ(cosθb1+cosθb0−cosθa1−cosθa0)…(7)
ここで、KΔLは、2つの光束LB1,LB2の光路差ΔLに起因する位相差、ΔYは、反射型回折格子RGの+Y方向の変位、ΔZは、反射型回折格子RGの+Z方向の変位、pは回折格子のピッチ、nb,naは上述の各回折光の回折次数である。
その場合、式(7)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(9)が得られる。
上式(9)より、位相差φsymは光の波長に依存しないことがわかる。
Δx=g(z,θy,θz)=θy(z−c)+θz(z−d) ……(11)
上式(10)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(11)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 ……(13)
hD=(xD1−xD0)/φ ……(15)
上式(12)、(13)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(16)、(17)で表せる。
ΔAC=hC・φx ……(17)
ΔAD=hD・φy ……(19)
CY=r’・ey’ …(20b)
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(21)の関係がある。
CY=−(p−X)sinθz+(q−Y)cosθz ……(22b)
C2=−(p2−X)sinθz+(q2−Y)cosθz ……(23b)
C3= (p3−X)cosθz+(q3−Y)sinθz ……(23c)
C4=X+p4・cosθz−q4・sinθz ……(24)
上式(24)において、p4、q4は、エンコーダEnc4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計測ビームの照射点の位置情報が、エンコーダEnc4のX座標値p4としては、計測ビームの照射点の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 …(23c)
C4= (p4−X)cosθz+(q4−Y)sinθz …(23d)
なお、4つめのエンコーダがYヘッドの場合には、理論式(23d)の代わりに次の理論式(23e)を用いた連立方程式(23b)(23c)(23e)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 ……(25b)
ここで、(p3,q3),(p4,q4)はYヘッド64C3,64C4のX,Y設置位置(より正確には計測点(検出点)のX,Y位置)である。簡単のため、Yヘッド64C3,64C4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(25a)(25b)より、次式(26)が得られる。
従って、後に停止される第1ヘッド64C3の計測値を上式(26)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64C4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64C3,64C4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64C3,64Aの計測値のそれぞれを上式(27)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64C4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、
前記基板の表面がステージの上面とほぼ同一面となるように前記基板を前記ステージに載置することと、
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ステージの外部に設けら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、前記投影光学系の光軸と平行な方向に関する、前記ステージの位置制御又は位置合わせのための基準面あるいは前記基板の露光動作において前記基板が一致する基準面の位置と、前記格子部の格子面の位置との差に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償しつつ、前記エンコーダシステムで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、を含む露光方法。 - 請求項1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又は2に記載の露光方法において、
前記投影光学系を介して前記照明光で前記基板が露光されるように、前記ステージによって前記基板が前記投影光学系と対向して配置されるとともに、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1〜3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配置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るように、前記ステージによって前記基板が前記マーク検出系と対向して配置され、
前記基板の露光動作と前記マークの検出動作とでそれぞれ、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1〜4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1〜5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、前記光軸と平行な方向および前記光軸と垂直な方向を含む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1〜6のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記基準面は、前記投影光学系の像面である露光方法。 - 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補正情報が取得される露光方法。 - 請求項8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、
前記補正情報の取得は、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9に記載の露光方法において、
前記補正情報の取得は、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9又は10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、
前記補正情報の取得は、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9〜11のいずれか一項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われる露光方法。 - 請求項9〜12のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正情報の取得および前記1つのヘッドから前記別のヘッドへの切換は、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われる露光方法。 - 請求項8〜13のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正情報の取得は、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1〜14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1〜15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1〜16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、
前記基板を載置するステージと、
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ステージの外部に設けられ、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、前記投影光学系の光軸と平行な方向に関する、前記ステージの位置制御又は位置合わせのための基準面あるいは前記基板の露光動作において前記基板が一致する基準面の位置と、前記格子部の格子面の位置との差に起因して生じる前記エンコーダシステムの計測誤差を補償しつつ、前記エンコーダシステムで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、
前記ステージはその上面と前記基板の表面とがほぼ同一面となるように前記基板を載置する露光装置。 - 請求項19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又は20に記載の露光装置において、
前記投影光学系を介して前記照明光で前記基板が露光されるように、前記ステージによって前記基板が前記投影光学系と対向して配置されるとともに、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19〜21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配置され、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、
前記基板の露光動作と前記マークの検出動作とでそれぞれ、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19〜22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が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、
前記エンコーダシステムによって、前記光軸と平行な方向および前記光軸と垂直な方向を含む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19〜24のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記基準面は、前記投影光学系の像面である露光装置。 - 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補正情報が取得される露光装置。 - 請求項26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、
前記補正情報の取得は、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27に記載の露光装置において、
前記補正情報の取得は、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27又は28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、
前記補正情報の取得は、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27〜29のいずれか一項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27〜30のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報の取得および前記1つのヘッドから前記別のヘッドへの切換は、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26〜31のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正情報の取得は、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19〜32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19〜33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19〜34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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