JP2018112752A - 露光装置及び露光方法、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。
CY=r’・ey’ …(12b)
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(13)の関係がある。
CY=−(p−X)sinθz+(q−Y)cosθz ……(14b)
C2=−(p2−X)sinθz+(q2−Y)cosθz ……(15b)
C3= (p3−X)cosθz+(q3−Y)sinθz ……(15c)
上式(16)において、p4、q4は、エンコーダEnc4の計測点(検出点)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 …(15c)
C4= (p4−X)cosθz+(q4−Y)sinθz …(15d)
なお、4つめのエンコーダがYヘッドの場合には、理論式(15d)の代わりに次の理論式(15e)を用いた連立方程式(15b)(15c)(15e)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 ……(17b)
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(17a)(17b)より、次式(18)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(18)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(19)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 (40)
- 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、
前記投影光学系の上方に配置される、前記照明光で照明されるマスクを保持する第1ステージと、前記第1ステージを駆動する第1モータを含む第1駆動系と、有し、少なくとも前記投影光学系の光軸と直交する所定面内の第1方向に関して前記第1ステージを移動する第1ステージシステムと、
前記投影光学系の下方に配置される、前記基板を保持する第2ステージと、前記第2ステージを駆動する第2モータを含む第2駆動系と、を有し、少なくとも前記所定面内で互いに直交する前記第1方向および第2方向に関して前記第2ステージを移動する第2ステージシステムと、
前記第1、第2ステージの位置情報をそれぞれ計測する第1、第2エンコーダシステムを有する計測システムと、前記第2エンコーダシステムは、前記第2ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記第2ステージと対向するように前記フレーム部材に設けられ、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報を計測し、前記格子部は、前記所定面と平行な方向に関して周期的な反射型格子を有し、
前記基板の露光動作において、前記第1方向を走査方向として前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する走査露光が行われるとともに、前記ヘッドに起因して生じる前記第2エンコーダシステムの計測誤差が補償されるように、前記計測誤差を補償するための補正情報と、前記第1、第2エンコーダシステムの計測情報とに基づいて前記第1、第2駆動系を制御する制御装置と、を備える露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置において、
前記格子部は、それぞれ前記所定面と実質的に平行に配置される、前記反射型格子を有する4つのスケール部材を有し、
前記露光動作において、前記4つのスケール部材の少なくとも3つとそれぞれ対向する少なくとも3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項2に記載の露光装置において、
前記第2ステージの移動によって、前記少なくとも3つのヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記少なくとも3つ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、を含む少なくとも3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項3に記載の露光装置において、
前記切換前、前記4つのスケール部材の3つとそれぞれ対向する3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記3つのヘッドのうち1つヘッドが前記3つのヘッドと異なる前記別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残り2つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項4に記載の露光装置において、
前記切換のため、前記切換前に用いられる3つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向する露光装置。 - 請求項4又は5に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記切換前に用いられる3つのヘッドによって計測される位置情報に基づいて、前記別のヘッドによって計測される位置情報の補正情報を取得する露光装置。 - 請求項6に記載の露光装置において、
前記補正情報は、前記切換前に用いられる3つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向している間に取得される露光装置。 - 請求項2〜7のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記4つのスケール部材の4つ又は3つとそれぞれ対向する4つ又は3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測されるとともに、前記第2ステージの移動によって、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する状態と、前記3つのヘッドがそれぞれ前記3つのスケール部材と対向する状態との一方から他方に変化する露光装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第2ステージは、前記複数のヘッドが設けられるとともに、前記格子部の下方で移動される露光装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記補正情報を用いて、前記ヘッドの変位と光学特性との少なくとも一方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する露光装置。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系の複数の光学素子のうち最も像面側に配置されるレンズを囲むように設けられるとともに、前記基板が対向して配置される下面を有し、前記レンズの下に前記液体で局所的に液浸領域を形成するノズル部材を、さらに備え、
前記露光動作において、前記第2ステージによって前記基板が前記ノズル部材の下面と対向して配置されるとともに、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光で前記基板が露光される露光装置。 - 請求項11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、前記投影光学系に対して前記ノズル部材の外側に配置されるように前記フレーム部材に吊り下げ支持される露光装置。 - 請求項11又は12に記載の露光装置において、
前記第2ステージは、前記基板を保持するホルダを有し、前記ホルダが配置される、前記第2ステージの上面の凹部内で、前記基板の表面と前記第2ステージの上面とがほぼ同一面となるように前記基板を保持するとともに、前記上面によって、前記凹部内で保持される基板から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を維持する露光装置。 - 請求項11〜13のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記ノズル部材の下方で前記第2ステージが配置されるベース部材を、さらに備え、
前記第2ステージシステムは、前記ベース部材上に配置される第3ステージを有し、
前記第3ステージは、前記第2エンコーダシステムによって位置情報が計測されるとともに、前記第2駆動系によって移動され、
前記制御装置は、前記投影光学系と対向して配置される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージを接近させるために、前記第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるとともに、前記レンズの下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記第2ステージの代わりに前記第3ステージを前記投影光学系と対向して配置するために、前記接近した第2、第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において、前記基板の複数の領域のうち前記第1方向の他側に位置する領域から前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記走査露光を行うために、前記第2ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14又は15に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において、前記基板の複数の領域のうち前記第2方向に並んで配置される領域に対して前記走査露光と前記第2方向への前記基板の移動を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14〜16のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において、前記第1方向の一側から他側に移動される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージが接近するとともに、前記第2ステージの移動と並行して前記第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14〜17のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第3ステージは基板を保持し、
前記制御装置は、前記第2、第3ステージを交互に用いて複数の基板の露光動作が行われるとともに、前記露光動作に続いて前記接近した第2、第3ステージの移動が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14〜17のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第3ステージは、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光を検出する少なくとも1つの計測部材を有し、前記少なくとも1つの計測部材によって照度計測、空間像計測、および波面収差計測の少なくとも1つが行われる露光装置。 - 請求項14〜19のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して投影される像を、前記第2ステージの上面に配置されるスリットパターンを介して検出する空間像計測装置を、さらに備え、
前記像の検出において、前記第2エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記制御装置は、前記接近した第2、第3ステージの移動に続いて前記像が前記スリットパターン上に投影されるとともに、前記像の検出に続いて前記走査露光が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項20に記載の露光装置において、
前記スリットパターンは、前記第2ステージの上面において前記第1方向の一側に配置され、
前記制御装置は、前記像の検出に続いて前記走査露光を行うために、前記投影光学系と対向して配置される前記第2ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項20又は21に記載の露光装置において、
前記第1方向に関して前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に設けられ、前記基板のマークと、前記第2ステージの上面に配置される基準マークと、を検出する第1検出系を、さらに備え、
前記マークの検出動作において、前記第2エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記露光動作において、前記第1検出系および前記空間像計測装置の検出情報に基づいて前記マスクと前記基板とのアライメントが行われる露光装置。 - 請求項20〜22のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第1方向に関して前記投影光学系から離れて前記フレーム部材に設けられ、前記所定面と直交する第3方向に関する前記基板の位置情報を検出する第2検出系を、さらに備え、
前記基板の検出動作において、前記第2エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記露光動作において、前記第2検出系および前記空間像計測装置の検出情報に基づいて、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して投影される前記マスクのパターン像と前記基板とのフォーカス・レベリング制御が行われる露光装置。 - 請求項23に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記投影光学系のベストフォーカス情報を取得するために前記第3方向に関して互いに異なる複数の位置でそれぞれ前記スリットパターンを介して前記像が検出されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - デバイス製造方法であって、
請求項1〜24のいずれか一項に記載の露光装置を用いてウエハを露光することと、
前記露光されたウエハを現像することと、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方法であって、
前記投影光学系の上方に配置される第1ステージによってマスクを保持することと、前記第1ステージは、少なくとも前記投影光学系の光軸と直交する所定面内の第1方向に関して移動され、
前記投影光学系の下方に配置される第2ステージによって前記基板を保持することと、前記第2ステージは、少なくとも前記所定面内で互いに直交する前記第1方向および第2方向に関して移動され、
第1、第2エンコーダシステムによって前記第1、第2ステージの位置情報を計測することと、前記第2エンコーダシステムは、前記第2ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記第2ステージと対向するように前記投影光学系を支持するフレーム部材に設けられ、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報を計測し、前記格子部は、前記所定面と平行な方向に関して周期的な反射型格子を有し、
前記基板の露光動作において、前記第1方向を走査方向として前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する走査露光が行われるとともに、前記ヘッドに起因して生じる前記第2エンコーダシステムの計測誤差が補償されるように、前記計測誤差を補償するための補正情報と、前記第1、第2エンコーダシステムの計測情報と、に基づいて前記第1、第2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26に記載の露光方法において、
前記格子部は、それぞれ前記所定面と実質的に平行に配置される、前記反射型格子を有する4つのスケール部材を有し、
前記露光動作において、前記4つのスケール部材の少なくとも3つとそれぞれ対向する少なくとも3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項27に記載の露光方法において、
前記第2ステージの移動によって、前記少なくとも3つのヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記少なくとも3つ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、を含む少なくとも3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項28に記載の露光方法において、
前記切換前、前記4つのスケール部材の3つとそれぞれ対向する3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記3つのヘッドのうち1つヘッドが前記3つのヘッドと異なる前記別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残り2つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項29に記載の露光方法において、
前記切換のため、前記切換前に用いられる3つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向する露光方法。 - 請求項29又は30に記載の露光方法において、
前記切換前に用いられる3つのヘッドによって計測される位置情報に基づいて、前記別のヘッドによって計測される位置情報の補正情報が取得される露光方法。 - 請求項31に記載の露光方法において、
前記補正情報は、前記切換前に用いられる3つのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む4つのヘッドがそれぞれ前記4つのスケール部材と対向している間に取得される露光方法。 - 請求項27〜32のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記4つのスケール部材の4つ又は3つとそれぞれ対向する4つ又は3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測されるとともに、前記第2ステージの移動によって、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する状態と、前記3つのヘッドがそれぞれ前記3つのスケール部材と対向する状態との一方から他方に変化する露光方法。 - 請求項26〜33のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記投影光学系の複数の光学素子のうち最も像面側に配置されるレンズを囲むように設けられるとともに、前記基板が対向して配置される下面を有するノズル部材によって、前記レンズの下に前記液体で局所的に液浸領域が形成され、前記基板は、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して露光され、
前記露光動作において、前記第2ステージによって前記基板が前記ノズル部材の下面と対向して配置され、前記第2ステージは、前記投影光学系に対して前記ノズル部材の外側に配置されるように前記フレーム部材に吊り下げ支持される前記格子部と前記ヘッドとの他方の下方で移動される露光方法。 - 請求項34に記載の露光方法において、
前記ノズル部材の下方に配置されるベース部材上で前記第2ステージと第3ステージとが移動され、前記第2エンコーダシステムによって前記第3ステージの位置情報が計測され、
前記投影光学系と対向して配置される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージが接近するように、前記第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるとともに、前記レンズの下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記第2ステージの代わりに前記第3ステージが前記投影光学系と対向して配置されるように、前記接近した第2、第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動される露光方法。 - 請求項35に記載の露光方法において、
前記露光動作において、前記基板の複数の領域のうち前記第1方向の他側に位置する領域から、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記走査露光が行われるように、前記第2ステージが前記第1方向の一側から他側に移動されるとともに、前記基板の複数の領域のうち前記第2方向に並んで配置される領域に対して前記走査露光と前記第2方向への前記基板の移動を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる露光方法。 - 請求項35又は36に記載の露光方法において、
前記露光動作において、前記第1方向の一側から他側に移動される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージが接近するとともに、前記第2ステージの移動と並行して前記第3ステージが前記第1方向の一側から他側に移動される露光方法。 - 請求項34〜37のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第3ステージによって基板が保持され、
前記第2、第3ステージを交互に用いて複数の基板の露光動作が行われるとともに、前記露光動作に続いて前記接近した第2、第3ステージの移動が行われる露光方法。 - 請求項34〜37のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第3ステージに設けられる、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光を検出する少なくとも1つの計測部材によって、照度計測、空間像計測、および波面収差計測の少なくとも1つが行われる露光方法。 - デバイス製造方法であって、
請求項26〜39のいずれか一項に記載の露光方法を用いてウエハを露光することと、
前記露光されたウエハを現像することと、を含むデバイス製造方法。
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